DE102012010050A1 - Kaskadendüse zum Auftragen mehrerer Schichten - Google Patents
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- B05C5/0262—Coating heads with slot-shaped outlet adjustable in width, i.e. having lips movable relative to each other in order to modify the slot width, e.g. to close it
Abstract
Kaskadendüse zum Auftragen mehrerer Schichten von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf eine bewegte Papier-, Karton- oder andere Faserstoffbahn mit mindestens drei einzelnen sich über die Maschinenbreite erstreckenden, hintereinander angeordneten und jeweils einen Auslaufspalt (1, 2, 3) aufweisenden Auftragsdüsen (4, 5, 6) zur Abgabe von Schichten an Auftragsmedium, wozu die Auftragsdüsen (4, 5, 6) zwischen jeweils zwei Düsenteilen (7) ausgebildet und an jeweils eine Zuführleitung (8) für Auftragsmedium angeschlossen sind, die Düsenteile (7) zu einer baulichen Einheit zusammengefasst sind unter Ausbildung einer Oberseite (9), entlang der das von den Auftragsdüsen (4, 5, 6) abgegebene Auftragsmedium sich überlagernd zu einer Düsenlippe (10) gleitet und dort als mehrschichtiger Beschichtungsvorhang abfließt, wobei die Auslaufbreite des jeweiligen Auslaufspaltes (1, 3) von äußeren Auftragsdüsen (4, 6) über eine mechanische Spaltverstellung (12) verstellbar ist und der oder den dazwischen angeordneten inneren Auftragsdüsen (5) jeweils eine Einrichtung (13) zur Volumenstrombeeinflussung zugeordnet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Kaskadendüse zum Auftragen mehrerer Schichten von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf einen bewegten Untergrund, insbesondere aus Papier, Karton oder einem anderen Faserstoff, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Die Beschichtung einer bewegten Papier- oder Kartonbahn mit einer Streichmasse erfolgt mit einem Vorhangauftragswerk (engl. Curtain Coater). Zur Bildung eines Vorhangs werden Kaskadendüsen eingesetzt, wie beispielsweise aus
WO 2001/54828 A1 WO 2005/024133 A1 - Aus
WO 2001/54828 A1 - Wie aus
DE 10 2009 058 467 A1 bekannt, ist die Bildung einer zusammengeführten mehrschichtigen Filmströmung auf einer geneigten Gleitfläche einer Kaskadendüse vor der Ausbildung des Vorhangs, ohne dass sich die einzelnen Schichten miteinander vermischen, insbesondere dann schwierig, wenn geringe Mengen in den äußeren Schichten aufgetragen werden sollen. Mittlere Schichten mit größeren Auftragsmengen können dann in einem Mehrschicht-Vorhang als stabilisierender Trägerfilm wirken. - Bei einer Beschichtung einer Papierbahn mit einer Kaskadendüse soll das Auftragsmedium bzw. die Streichmasse möglichst gleichmäßig über die gesamte Bahnbreite aufgetragen werden. Die Auftragsdicke muss möglichst konstant über die gesamte Bahnoberfläche sein. Eine Grundvoraussetzung dafür ist eine gleichmäßige Verteilung der Streichmasse über die Auslaufbreite der Kaskadendüse hinsichtlich des Volumenstroms. Um dies zu erreichen ist es bekannt, die Spaltweite der Auslaufspalte der Auftragsdüsen zu variieren mittels einer Einrichtung zur Querprofilbeeinflussung der Spaltweite.
- Für die Querprofilbeeinflussung sind aus
EP 0 662 386 B1 undWO 2011/145172 A1 EP 0 662 386 B1 beschreibt eine mechanische Spaltjustierung an einer Kaskadendüse durch die Verformung des Düsenkörpers in Form eines mittig gelagerten Biegebalkens über Stellschrauben oder Piezoelemente. Diese Spaltverstellung ist räumlich weit weg vom Düsenspalt angeordnet und arbeitet daher sehr ungenau. - Aus
WO 2011/145172 A1 - Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kaskadendüse mit einem großen Korrekturpotential zu schaffen, um eine hohe Gleichmäßigkeit der Verteilung des Auftragsmediums über die Auslaufbreite zu gewährleisten und dabei kostengünstig in der Herstellung und im Betrieb ist.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
- Hierdurch wird eine Kaskadendüse geschaffen, die eine mechanische und volumetrische Querprofilsteuerung kombiniert. Die Querprofilkorrektur an den äußeren Schichten erfolgt mit Hilfe einer mechanischen Spaltverstellung. Die Querprofilkorrektur an den inneren Schichten erfolgt mit Hilfe einer Volumenstrombeeinflussung des zugeführten Volumenstroms an Auftragsmedium. Bei dieser Einrichtung handelt es sich vorzugsweise um ein Ventil und einen Stellzylinder mit Stellmotor, die jeweils an eine Zuführleitung für Auftragsmedium je Schicht angeschlossen sind. Die Volumenstrombeeinflussung erfolgt dabei über die Bahnlaufbreite vorzugsweise zonenweise eingestellt. Die Einstellung ist im Online-Betrieb ohne Unterbrechung der Produktion möglich, wodurch sich erhebliche Kostenvorteile ergeben.
- Die bei einer Kaskadendüse oberseitig durch die Stirnflächen der blockartigen Düsenteile gebildete ebene Gleitfläche zur Ausbildung eines Fließbodens für das in Stufen ausströmende Auftragsmedium der einzelnen Schichten ermöglicht mehrschichtige Filmströmungen mit dünnen äußeren Schichten in einem stabilen Vorhang. Bei der Beschichtung einer Bahn kann deshalb eine dünne Benetzungsschicht als untere Schicht und eine dünne Schicht als obere Funktionsschicht aufgetragen werden. Erfindungsgemäß können durch eine mechanische Spaltverstellung die äußeren Schichten, die zudem meist aus einem teuren Auftragsmedium bestehen, mit einer guten Querprofilkorrektur sehr dünn aufgetragen werden. Mittlere dickere Schichten, wo ein hinreichend großer Volumenstrom fließt, können in einfacher und billiger Weise durch eine volumetrische Querprofilkorrektur eingestellt aufgetragen werden.
- Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
-
1 zeigt schematisch und teilweise geschnitten ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kaskadendüse, -
2 zeigt schematisch und teilweise geschnitten ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kaskadendüse, -
3 zeigt schematisch und teilweise geschnitten ein drittes Ausführungsbeispiel einer Kaskadendüse, -
4 zeigt schematisch einen Schnitt eines Teilbereichs einer Einrichtung zur Volumenstrombeeinflussung für eine Querprofilkorrektur entlang eines Bahnbreitenabschnitts. - Wie
1 zeigt, betrifft die Erfindung eine Kaskadendüse zum Auftragen mehrerer Schichten von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf eine bewegte Papier-, Karton- oder andere Faserstoffbahn. - Die Kaskadendüse weist mindestens drei einzelne sich über die Maschinenbreite erstreckende, hintereinander angeordnete und jeweils einen Auslaufspalt
1 ,2 ,3 aufweisende Auftragsdüsen4 ,5 ,6 zur Abgabe von Schichten an Auftragsmedium auf. Dazu sind die Auftragsdüsen4 ,5 ,6 zwischen jeweils zwei Düsenteilen7 ausgebildet und an jeweils eine Zuführleitung8 für Auftragsmedium angeschlossen. Die Düsenteile7 sind zu einer baulichen Einheit zusammengefasst unter Ausbildung einer Oberseite9 , entlang der das von den Auftragsdüsen4 ,5 ,6 abgegebene Auftragsmedium sich überlagernd zu einer Düsenlippe10 gleitet und dort als mehrschichtiger Beschichtungsvorhang abfließt. Die Düsenteile7 können beispielsweise unter Verwendung von Bolzen11 zu einer Düseneinheit miteinander verspannt sein. - Die Auslaufbreite des jeweiligen Auslaufspaltes
1 ,3 von äußeren Auftragsdüsen4 ,6 ist über eine mechanische Spaltverstellung12 verstellbar. Der dazwischen angeordneten inneren Auftragsdüse5 ist eine Einrichtung13 zur Volumenstrombeeinflussung zugeordnet. Sind mehrere innere Auftragsdüsen5 vorgesehen, beispielsweise für die Ausbildung eines vier-, fünf- oder sechsschichtigen Vorhangs, dann ist jeder dieser inneren Auftragsdüsen5 vorzugsweise eine solche Einrichtung13 zur Volumenstrombeeinflussung zugeordnet. - Die Spaltweite des jeweiligen Auslaufspaltes
1 ,3 der äußeren Auftragsdüsen4 ,6 ist durch einen Abstandshalter14 kleiner eingestellt als die Spaltweite der Auslaufspalte2 von inneren Auftragsdüsen5 . - Die Spaltweiten der Auslaufspalte
1 ,3 der äußeren Auftragsdüsen4 ,6 sind kleiner 400 μm, vorzugsweise kleiner 300 μm, eingestellt. Die Spaltweite des Auslaufspaltes2 der jeweiligen inneren Auftragsdüse5 ist auf 400 bis 700 μm, bevorzugt größer 500 μm, eingestellt. - Der Auslaufspalt
1 ,3 der jeweiligen äußeren Auftragsdüse4 ,6 ist außenseitig begrenzt durch eine Düsenwand15 , die mittels einer Reihe von Stellelementen16 in ihrem Abstand zu einer gegenüberliegenden Auslaufspaltwand17 zonenweise unterschiedlich einstellbar ist für eine Querprofileinstellung längs einer Bahnbreite. Die einstellbare Düsenwand15 ist vorzugsweise lippenförmig ausgebildet. Der Abstandshalter14 wird beispielsweise bei Schrauben als Stellelemente16 vom jeweiligen Schraubbolzen gebildet. - Die Einrichtung
13 zur Volumenstrombeeinflussung arbeitet zonenweise unter Einsatz von Ventilen18 .4 zeigt für eine Strömungsrichtung F beispielhaft den Aufbau einer Zuführleitung8 zwischen zwei Düsenteilen7 unter einer konstruktiven Gestaltung dieser Düsenteile7 . Danach wird das Auftragsmedium einer Schicht über eine Verteilerkammer19 zugeführt. Zwischen der Verteilerkammer19 und dem Auslaufspalt2 ist die Einrichtung13 zur Volumenstrombeeinflussung vorgesehen. Bei dieser Einrichtung handelt es sich jeweils um ein Ventil18 und einen Stellzylinder mit Stellmotor20 , die den Volumenstrom einstellen. In der Zuführleitung8 kann vor dem jeweiligen Auslaufspalt2 noch eine Ausgleichskammer21 nach einem maschinenbreiten Strömungsspalt22 und vor dem Auslaufspalt2 ausgebildet sein. Verwiesen wird insoweit aufDE 10 2009 048 820 A1 . - Die Kaskadendüse gemäß
2 unterscheidet sich von der in1 dargestellten und beschriebenen dadurch, dass die Verteilerkammer19 in dem Düsenteil7 ausgebildet ist, an dem auch die übrigen Kanalelemente der Zuführleitung8 zum Auslaufspalt2 der mittleren Auftragsdüse5 ausgebildet sind. - Die Kaskadendüse gemäß
3 unterscheidet sich von der in2 dargestellten dadurch, dass zwei innere Auftragsdüsen5 vorgesehen sind. Jede dieser inneren Auftragsdüsen5 ist einer Einrichtung13 zur Volumensteuerung zugeordnet, wobei diese vorzugsweise zonenweise einstellbar ist. Im Übrigen gilt das vorstehend Gesagte entsprechend. - Für alle Ausführungsbeispiele gilt, dass die Düsenteile
7 , ausgenommen die endseitigen, jeweils beidseitig Auftragsdüsen4 ,5 ,6 ausbilden. Alle inneren Düsenteile7 sind vorder- und rückseitig für die Bildung der Auftragsdüsen4 ,5 ,6 mit zugehörigen Zuführleitungen8 konstruktiv ausgelegt. Hierdurch wird eine kompakte Bauweise aus miteinander verklemmten Düsenteilen7 erreicht, wobei vorzugsweise alle Düsenteile7 zu einer Düseneinheit fixiert sind. Dies kann über die durchgehende Klemmung mittels des Bolzens11 erfolgen. Zwischen endseitigen Düsenteilen7 angeordnete Düsenteile7 bilden dann vorder- und rückseitig eine Auftragsdüse4 ,5 ,6 mit jeweils einem benachbart anschließenden Düsenteil7 aus. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- WO 2001/54828 A1 [0002, 0003]
- WO 2005/024133 A1 [0002]
- DE 102009058467 A1 [0004]
- EP 0662386 B1 [0006, 0006]
- WO 2011/145172 A1 [0006, 0007]
- DE 102009048820 A1 [0024]
Claims (8)
- Kaskadendüse zum Auftragen mehrerer Schichten von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf eine bewegte Papier-, Karton- oder andere Faserstoffbahn mit mindestens drei einzelnen sich über die Maschinenbreite erstreckenden, hintereinander angeordneten und jeweils einen Auslaufspalt (
1 ,2 ,3 ) aufweisenden Auftragsdüsen (4 ,5 ,6 ) zur Abgabe von Schichten an Auftragsmedium, wozu die Auftragsdüsen (4 ,5 ,6 ) zwischen jeweils zwei Düsenteilen (7 ) ausgebildet und an jeweils eine Zuführleitung (8 ) für Auftragsmedium angeschlossen sind, die Düsenteile (7 ) zu einer baulichen Einheit zusammengefasst sind unter Ausbildung einer Oberseite (9 ), entlang der das von den Auftragsdüsen (4 ,5 ,6 ) abgegebene Auftragsmedium sich überlagernd zu einer Düsenlippe (10 ) gleitet und dort als mehrschichtiger Beschichtungsvorhang abfließt, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslaufbreite des jeweiligen Auslaufspaltes (1 ,3 ) von äußeren Auftragsdüsen (4 ,6 ) über eine mechanische Spaltverstellung (12 ) verstellbar ist und der oder den dazwischen angeordneten inneren Auftragsdüsen (5 ) jeweils eine Einrichtung (13 ) zur Volumenstrombeeinflussung zugeordnet ist. - Kaskadendüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltweite des jeweiligen Auslaufspaltes (
1 ,3 ) der äußeren Auftragsdüsen (4 ,6 ) durch einen Abstandshalter (14 ) kleiner eingestellt ist als die Spaltweite der Auslaufspalte (2 ) von inneren Auftragsdüsen (5 ). - Kaskadendüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltweiten der Auslaufspalte (
1 ,3 ) der äußeren Auftragsdüsen (4 ,6 ) kleiner 400 μm, vorzugsweise kleiner 300 μm, gewählt sind. - Kaskadendüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltweite des Auslaufspaltes (
2 ) einer inneren Auftragsdüse (5 ) auf 400 bis 700 μm, vorzugsweise größer 500 μm, eingestellt ist. - Kaskadendüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslaufspalt (
1 ,3 ) der jeweiligen äußeren Auftragsdüse (4 ,6 ) außenseitig begrenzt ist durch eine Düsenwand (15 ), die mittels einer Reihe von Stellelementen (16 ) in ihrem Abstand zu einer gegenüberliegenden Auslaufspaltwand (17 ) zonenweise unterschiedlich einstellbar ist. - Kaskadendüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einstellbare Düsenwand (
15 ) lippenförmig ausgebildet ist. - Kaskadendüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (
13 ) zur Volumenstrombeeinflussung zonenweise arbeitet unter Einsatz von Ventilen (18 ). - Kaskadendüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen endseitigen Düsenteilen (
7 ) angeordnete Düsenteile (7 ) vorder- und rückseitig eine Auftragsdüse (4 ,5 ,6 ) mit jeweils einem benachbart anschließenden Düsenteil (7 ) ausbilden.
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Also Published As
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