DE102018130440A1

DE102018130440A1 - Vorrichtung zur Trocknung eines auf ein Substrat aufgebrachten Fluidfilms sowie Verfahren damit und getrocknetes Substrat

Info

Publication number: DE102018130440A1
Application number: DE102018130440.4A
Authority: DE
Inventors: Mark Böttcher; Ingo Marczyschewski
Original assignee: Mitsubishi HiTec Paper Europe GmbH
Current assignee: Mitsubishi HiTec Paper Europe GmbH
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2019-06-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Trocknung eines Fluidfilms, insbesondere Streichfarbe, der auf ein Substrat (22), insbesondere Papier, Folie oder Karton, aufgetragen wurde. Die Vorrichtung (10) umfasst einen Haltebereich (16) zum Aufnehmen einer Trocknereinheit (18), einen Lufttisch (20) zum Transport und/oder zum Führen des Substrats (22) darauf und ein Maschinengestell (12). Der Haltebereich (16) und der Lufttisch (20) sind voneinander beabstandet in dem Maschinengestell (12) angeordnet sind, um das Substrat (22) zwischen dem Haltebereich (16), insbesondere einer im Haltebereich (16) anordenbaren Trocknereinheit (18), und dem Lufttisch (20) durch einen Trocknungsbereich (30) hindurchzuführen.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Trocknen eines Fluidfilms mit der Vorrichtung (10) sowie ein Substrat (22), auf dem ein Fluidfilm mit dem Verfahren getrocknet wurde.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Trocknung eines Fluidfilms, insbesondere einer Beschichtungszusammensetzung oder einer Streichfarbe, der auf ein Substrat, insbesondere ein Papier, eine Folie oder einen Karton, aufgetragen wurde. Das Substrat wird hierzu beispielsweise als bahnförmiges Gut bereitgestellt.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, bahnförmige Substrate, wie beispielsweise Papier, bei der Herstellung zu veredeln. Durch die Veredlung ist einerseits eine optische oder haptische Verbesserung eines Rohpapiers möglich, wobei andererseits eine Veredlung auch dienen kann, um dem Papier eine vordefinierte Funktionalität zu verleihen.
Insbesondere lose angebotene Lebensmittel, wie Wurst-, Käse- oder Backwaren, werden aus Hygiene- oder Frischhaltegründen üblicherweise in einer Verpackung an Kunden übergeben. Hohe Anforderungen an die Verpackung werden dabei insbesondere bei fetthaltigen Lebensmitteln gestellt. Bei der Verwendung von herkömmlichen Verpackungen auf Basis von Papier kann bei fetthaltigen Lebensmitteln ein Durchdringen des Verpackungsmaterials mit dem Fett aus dem Lebensmittel erfolgen. Dies kann dazu führen, dass das Verpackungsmaterial aufweicht und reißt oder dass eine Verunreinigung von anderen Gegenständen mit dem Fett erfolgt, wenn sie in Kontakt mit der Verpackung kommen. Daher werden für derartige Verpackungen beispielsweise Barrierepapiere eingesetzt, die eine funktionale Schicht aufweisen, um ein Eindringen von Öl oder Fett in das Papier zu verhindern.
Um Verpackungen mit einer derartigen Funktionalität bereitzustellen, wird zunächst ein Fluidfilm auf das Substrat aufgebracht. Der Fluidfilm wird beispielsweise auf das Substrat aufgesprüht und überschüssiges Fluid durch einen Rakel oder Schaber entfernt. Zum Erzeugen des Fluidfilms oder zum Auftragen der Streichfarbe auf ein Substrat kennt der Fachmann weiterhin verschiedene Techniken des Streichens, beispielsweise: Bladestreichen, Streichen mit Filmpresse, Gussstreichen, Vorhangstreichen (Curtain Coating), Sprühstreichen. Hierdurch entsteht ein Fluidfilm auf dem Papier, der einen hohen Flüssigkeitsanteil aufweist. Außerdem sind in der Flüssigkeit beispielsweise Pigmente oder Polymere neben weiteren Bestandteilen, wie Bindemitteln oder dergleichen, gelöst. Basierend auf den Bestandteilen wird eine vorgesehene Funktion oder Funktionalität des Papiers ermöglicht.
Hierzu muss die Flüssigkeit, beispielweise ein Lösungs- und Transportmittel, insbesondere umfassend Wasser, aus dem Fluidfilm nach dem Aufbringen entfernt, beispielsweise verdampft, werden, sodass die weiteren Bestandteile auf dem Papier reagieren und eine entsprechende feste Funktionsschicht bilden. Zur Beschleunigung des Verdampfens des Flüssigkeitsanteils, also des Austrocknungsprozesses des Fluidfilms, sind Trockner bekannt. Mit den Trocknern werden beispielsweise durch Konvektion oder Infrarotstrahlung das Papier und der Flüssigkeitsfilm aufgeheizt, sodass die flüssigen Bestandteile verdampfen.
Insbesondere bei Trocknern, die das Substrat mit dem darauf aufgebrachten Fluidfilm einseitig trocknen, besteht die Problematik, dass aufgrund der aus dem Trockner ausgeblasenen Luftströmung am Trockner vorbeigeführtes Substrat mit ungleichmäßigem Abstand an der Trocknerfläche eines Trockners vorbeigeführt wird. Insbesondere dehnt sich das Substrat zusätzlich durch Zuführen von Wärme aus, sodass hierdurch in Kombination mit der Luftströmung das ungleichmäßige Vorbeiführen des Substrats am Trockner sogar noch begünstigt wird.
Aus dem Stand der Technik ist es daher beispielsweise bekannt, das Substrat auf Rollen oder Walzen im Trocknungsbereich zu führen, sodass einer Variation des Abstands zur Trocknerfläche des Trockners, also einem Durchhängen oder Durchbiegen, des Substrats entgegengewirkt wird. Dennoch kann auch durch Rollen oder Walzen einem Durchbiegen oder Durchhängen nicht gänzlich entgegengewirkt werden, da bedingt durch den Durchmesser nebeneinander liegender Walzen, auf denen das Substrat geführt und/oder gefördert wird, eine Art Graben vorhanden ist, in den das Substrat durch Gegendruck der Luftströmung vom Trockner teilweise hineingedrückt wird, sodass das Substrat sich weiterhin in diesen Gräben durchbiegen kann.
Dieses Durchbiegen ist problematisch, da es zu einer ungleichmäßigen Wärmeverteilung führen kann, sodass eine ungleichmäßige Trocknung erfolgt. Andererseits können durch die genannte Problematik einzelne Bereiche des Substrats bei hoher Fördergeschwindigkeit in Schwingungen versetzt werden, wodurch wiederum ein Abriss und somit ein Stillstand bei der Produktion verursacht werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Nachteilen des Standes der Technik zu begegnen. Insbesondere sollen eine Vorrichtung und ein Verfahren gefunden werden, mit der ein Substrat besonders gleichmäßig getrocknet werden kann und bei dem die Gefahr des Abreißens beim Trocknen reduziert wird. Jedenfalls ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Alternative zum Stand der Technik vorzuschlagen.
Hierzu betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Trocknung eines Fluidfilms, der auf ein Substrat aufgetragen wurde. Der Fluidfilm ist insbesondere eine Beschichtungszusammensetzung, wie eine Streichfarbe. Demnach ist der Fluidfilm zum Beispiel ein Stärkestrich, ein Pigmentstrich oder ein Polymerstrich. Das Substrat ist insbesondere Papier, Folie oder Karton. Die Vorrichtung dient insbesondere zur Verarbeitung des Substrats, das als bahnförmiges Gut bereitgestellt wird.
Der Begriff „Streichfarbe“ bezeichnet hierbei einen in der Papierindustrie geläufigen Fachbegriff bei der Herstellung sogenannter „gestrichener“ Papiere. Der Begriff „Streichfarbe“ (auch Streichmasse) bezeichnet in der Papierindustrie Anstrichmittel, enthaltend oder bestehend aus Polymeren, Pigmenten, Bindemittel und/oder Additiven, die auf die Papieroberfläche mit speziellen Streichmaschinen zur Oberflächenveredelung des Papiers aufgetragen (gestrichen) werden. Diese Papiere werden als „gestrichene Papiere“ bezeichnet und zeichnen sich durch eine gezielt eingestellte Funktion, beispielsweise eine Schutzfunktion, eine bessere Bedruckbarkeit, Optik und/oder Haptik aus. Der Begriff „Streichfarbe“ ist somit der Oberbegriff für alle streichfähigen Beschichtungsmassen, Zubereitungen und/oder Lösungen in der Papierindustrie.
Der Vorstrich ist eine besondere Ausgestaltung einer Streichfarbe und zwar diejenige, welche zuerst auf das Papiersubstrat aufgebracht wird. Als nächste Schicht wird häufig eine Streichfarbe als Funktionsbeschichtung aufgebracht, beispielsweise eine wärmeempfindliche Aufzeichnungsschicht, um eine Thermofunktionalität (Thermoschicht) oder eine Schutzschicht, um eine Barrierefunktionalität zur Verfügung zu stellen.
Als nächste Schicht kann optional eine Streichfarbe zur Ausbildung einer Schutzschicht aufgebracht werden, beispielsweise eine Schutzschicht ausgebildet als „Topcoat“. Diese Schutzschicht schützt die darunter angeordneten Schutzgüter (Thermoschicht oder Lebensmittel) vor chemischen und/oder Umwelteinflüssen. Alternativ kann beispielsweise auf eine Thermoschicht eine silikonhaltige Streichfarbe zur Ausbildung einer Releaseschicht aufgebracht werden. Eine silikonhaltige Streichfarbe kann alternativ auch auf eine Schutzschicht aufgebracht werden. Auf die der silikonhaltigen Schicht gegenüberliegenden Seite des Papiersubstrats wird häufig eine klebstoffhaltige Streichfarbe aufgebracht. Vor der klebstoffhaltigen Streichfarbe kann ebenfalls eine Streichfarbe als Vorstrich bzw. Rückseitenstrich auf das Papiersubstrat aufgebracht werden. Das Aufbringen einer Streichfarbe als Rückseitenstrich kann auch ohne das Aufbringen weiterer Streichfarben auf die Rückseite eines Papiersubstrats erfolgen. Zur Erzeugung einer weißen oder nahezu weißen Oberfläche kann auf Vorder- und/oder Rückseite eines farbigen Substrats mindestens ein Abdeckstrich vorgesehen werden. Auf diesen mindestens einen Abdeckstrich kann eine Zwischenschicht, ausgebildet als Vorder- oder Rückseitenstrich, appliziert werden. Zumindest auf den Vorderstrich kann ein Thermostrich als wärmeempfindliche Aufzeichnungsschicht ausgebildet werden. Auf den Thermostrich kann ein Schutzstrich mit hohem Pigmentanteil aufgebracht werden. Wiederum auf den Schutzstrich mit hohem Pigmentanteil kann ein Schutzstrich mit hohem Polymeranteil appliziert werden. Ein Substrat, auf welches mindestens eine Schicht bzw. mindestens ein Strich appliziert wurde, wird auch als Schichtverbund bezeichnet.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung mindestens einen Haltebereich auf, der zum Aufnehmen einer Trocknereinheit dient. Außerdem umfasst die Vorrichtung einen Lufttisch zum Transport und/oder zum Führen des Substrats darauf. Als Lufttisch wird hier insbesondere eine Vorrichtung bezeichnet, die eingerichtet ist, ein Luftkissen auf einer Oberfläche zu erzeugen, wobei das Substrat somit kontaktlos auf dem Luftkissen geführt bzw. transportiert wird.
Außerdem umfasst die Vorrichtung ein Maschinengestellt. Das Maschinengestellt dient, um den Haltebereich und den Lufttisch voneinander beabstandet zu halten. Demnach sind der Haltebereich und der Lufttisch voneinander beabstandet in dem Maschinengestell angeordnet, um das Substrat zwischen dem Haltebereich, insbesondere einer im Haltebereich anordenbaren Trocknereinheit, und dem Lufttisch in einem Trocknungsbereich hindurchzuführen.
Demnach ist ein kontaktloses Führen oder Fördern des Substrats in einem Trocknungsbereich möglich. Dank des Lufttisches ist ein Luftkissen ausbildbar, das im Wesentlichen eine gleich verteilte Kraft auf das Substrat ausübt, um ein Durchhängen oder Durchbiegen des Substrats im Wesentlichen zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren. Ein gleichmäßiger Abstand des Substrats zu einer Trocknereinheit und eine gleichmäßige Trocknung werden somit begünstigt. Außerdem werden somit Schwingungen des Substrats verhindert und damit gleichzeitig die Gefahr des Abreißens des Substrats reduziert.
Gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst der Lufttisch einen Körper, der vorzugsweise mit Metall oder mit einem Kunststoff hergestellt ist. Im Falle, dass der Körper Kunststoff aufweist, ist dieser vorzugsweise temperaturfest gegenüber einer durch eine Trocknereinheit bereitgestellten Temperatur. Demnach bedeutet „temperaturfest“ beispielsweise eine Temperaturfestigkeit gegenüber Temperaturen von mindestens 200 oder vorzugsweise mindestens 350 Grad Celsius.
Der Körper des Lufttischs umfasst zudem einen Innenraum mit einem Volumen. Außerdem weist der Körper mindestens einen Fluideingang und mehrere Fluidausgänge auf. Der mindestens eine Fluideingang dient insbesondere zum Zuführen von Luft in das Volumen und die Fluidausgänge dienen insbesondere zum Hinausführen der Luft aus dem Volumen. Die Fluidausgänge sind in einer Ebene angeordnet, die als Transportebene bezeichnet wird. Über der Transportebene ist somit das Substrat transportierbar oder führbar.
Demnach ist also mit dem Fluideingang Luft in das Volumen einführbar, das über die Fluidausgänge hinaustreten kann und somit im Bereich der Transportebene ein Luftkissen ausbildet. Mit diesem Luftkissen ist dann das Substrat transportierbar bzw. auf diesem führbar. Ein Lufttisch ist somit in einfacher Art und Weise realisierbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Summe der Querschnittsflächen der Fluidausgänge geringer als die Querschnittsfläche des mindestens einen Fluideingangs. Hierdurch lässt sich das gleichmäßige Ausströmen des Fluids, also zum Beispiel der Luft, aus den Fluidausgängen in einfacher Weise kontrollieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Maschinengestell derart ausgeführt, dass es mehrere Haltebereiche aufweist, die jeweils zum Aufnehmen einer Trocknereinheit dienen. Somit ist es möglich, die mindestens eine Trocknereinheit im laufenden Betrieb der Anlage ein- oder auszubauen. Somit entfällt ein aufwendiges und personal- sowie kostenintensives An- und Abfahren der Papier- und/oder Streichmaschine, welche zur Herstellung des Substrats bzw. Schichtverbundes eingesetzt wird. Beim Einsatz mehrerer Vorrichtungen bzw. Trocknereinheiten kann somit ein Austausch einer Trocknereinheit im laufenden Betrieb erfolgen. Weiterhin können Trocknereinheiten im laufenden Betrieb für Wartungsarbeiten entnommen und wieder eingesetzt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Fluidstrom, der dem Fluideingang zuführbar ist, einstellbar und/oder regelbar. Durch die Einstellbarkeit des zugeführten Fluidstroms oder die Regelbarkeit des zugeführten Fluidstroms ist es möglich, die auf das zu transportierende oder führende Substrat ausgeübte Kraft durch den Lufttisch zu variieren. So kann ein Abstand des Substrats zu einer im Haltebereich angeordneten Trocknereinheit in Abhängigkeit der Substrat- und/oder Fluidfilmeigenschaften durch Einstellen oder Regeln des zugeführten Fluidstroms variiert oder gleich gehalten bleiben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Fluideingang mit einem Druckluftanschluss oder einem Gebläse verbindbar. Das Gebläse ist insbesondere ein Seitenkanalverdichter. Die Verbindungsleitung dient, um ein Fluid, insbesondere Luft, bereitzustellen, wobei die Verbindungsleitung vorzugsweise einen Filter aufweist. Der Filter ist beispielsweise ein Partikelfilter oder ein Ölfilter oder ein Partikel- und Ölfilter. Demnach ist das Fluid für den Lufttisch zum Transport oder Führen des Substrats auf besonders einfache Art und Weise bereitstellbar.
Ist der Fluideingang mit einem Gebläse über die Verbindungsleitung verbunden, das gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform Teil der Vorrichtung ist, so ist das Gebläse gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform über einen Frequenzumrichter ansteuerbar, um den Fluidstrom einzustellen und/oder zu regeln. Ist mit dem Fluideingang ein Druckluftanschluss über die Verbindungsleitung verbindbar, so ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ein Ventil in der Verbindungsleitung vorgesehen, sodass durch teilweises Öffnen oder Schließen des Ventils der Fluidstrom zum Volumen einstellbar und/oder regelbar ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Transportebene des Lufttischs eine Fläche von mindestens 1,5 Quadratmetern, vorzugsweise mindestens 2 Quadratmeter, auf. Außerdem sind auf der Transportebene mindestens 80, 90 oder 100 Fluidausgänge pro m² vorgesehen.
Die Fluidausgänge sind vorzugsweise in im Wesentlichen gleichen Abstand zueinander über die Transportebene verteilt angeordnet. Hierdurch lässt sich ein besonders gleichmäßiges Luftkissen zum Transport und/oder zum Führen des Substrats aufbauen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Transportebene zumindest eine abgerundete Kante auf. Demnach ist eine, vorzugsweise zwei, mehr als zwei oder alle, der Kanten der Transportebene abgerundet. Im Falle einer Berührung des Substrats mit dem Lufttisch wird so einem Abreißen des Substrats, insbesondere einem Abreißen eines Papiers, das auf dem Lufttisch transportiert und/oder gefördert wird, entgegengewirkt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Trocknereinheit auf, die im Haltebereich zum Aufnehmen der Trocknereinheit angeordnet ist. Die Trocknereinheit umfasst eine Trocknerebene mit Wärmezuführöffnungen zum Ausgeben eines erwärmten Luftstroms in den Trocknungsbereich. Somit wird dem Trocknungsbereich einerseits ein erwärmter Luftstrom zugeführt, der zum Trocknen des Fluidfilms dient, während andererseits vom Lufttisch das Substrat im Trocknungsbereich geführt oder transportiert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Trocknereinheit ein Diffusionstrockner. Ein Diffusionstrockner zeichnet sich dadurch aus, dass der Fluidfilm vorwiegend durch direkte Wärmeleitung aufgeheizt und somit eine Wärmeübertragung durch übliche Konvektion im Wesentlichen vermieden wird. Dies erfolgt durch eine den Diffusionstrockner auszeichnende genau regelbare Wärmequelle, wobei das Substrat besonders nahe an der Trocknerebene vorbeizuführen ist. Vorzugsweise kann dieses nahe Vorbeiführen mit dem Lufttisch sehr präzise erfolgen.
Diffusionstrockner bzw. eine diffusionsoptimierte Konvektionstrocknung sind in den folgenden Dokumenten beschrieben WO 2013/017441 A1 , WO 2013/189612 A1 und WO 2015/107154 A2 . Der Abtransport des verdampften Fluides erfolgt an der Filmoberfläche rein diffusiv. Erst in einem größeren Abstand kommt es zum Abtransport des Fluiddampfes durch Konvektion. Daher wird das in den zuvor genannten Dokumenten beschriebene Trocknungsverfahren auch als diffusionsoptimierte Konvektionstrocknung oder Diffusionstrocknung bezeichnet.
Die Kombination aus dem Einsatz eines Diffusionstrockners, der voraussetzt, dass ein Substrat besonders nahe und präzise, nämlich mit einem besonders gleichmäßigen Abstand, am Diffusionstrockner vorbeigeführt wird, und dem Einsatz eines Lufttischs, der dieses Führen bzw. Transportieren des Substrats ermöglicht, wie es für einen Diffusionstrockner vorteilhaft ist, ermöglicht somit eine besonders gute, hochwertige und gleichmäßige Trocknung des Fluidfilms.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Trocknereinheit eine Kombinationstrocknereinheit. Eine Kombinationstrocknereinheit zeichnet sich dadurch aus, dass sie mindestens eine Luftstrahldüse und mindestens einen Infrarotstrahler aufweist. Die zuvor genannten Wärmezuführöffnungen sind demnach also als die mindestens eine Luftstrahldüse ausgebildet. Demnach sind also in der Trocknerebene der Kombinationstrocknereinheit einerseits Luftstrahldüsen zum Ausgeben eines erwärmten Luftstroms und andererseits Infrarotstrahler, vorzugsweise elektrische Infrarotstrahler, vorgesehen, die Infrarotstrahlungsenergie, insbesondere kurz- bis mittelwellige Infrarotstrahlungsenergie, in den Trocknungsbereich auf die Oberfläche des Substrats abgeben. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Trocknereinheit ein Kombinationstrockner, der auch als Hochleistungstrockner oder Hochleistungsvortrockner bezeichnet werden kann, zur effizienten Vorwärmung des im Vorbeilauf befindlichen noch kalten und feuchten Fluidfilms, der auf dem Substrat aufgebracht ist. Durch die Kombination aus dem Luftstrahl durch die Luftstrahldüse und dem Infrarotstrahler kann gleichzeitig gewährleistet werden, dass der Abluftstrom der Luftstrahldüsen als Spül- und Kühlluft für den Infrarotstrahler genutzt wird. Außerdem erfolgt das Aufheizen durch den Kombinationstrockner durch eine dem Kombinationstrockner auszeichnende genau regelbare Wärmequelle, wobei das Substrat besonders nahe an der Trocknerebene vorbeizuführen ist. Vorteilhafterweise kann diese nahe Vorbeiführen mit dem Lufttisch sehr präzise erfolgen.
Eine Kombination aus dem Einsatz eines Hochleistungstrockners, der voraussetzt, dass ein Substrat besonders nahe und präzise am Hochleistungstrockner vorbeigeführt wird, und dem Einsatz des Lufttischs, der dieses Führen bzw. Transportieren des Substrats ermöglicht, ermöglicht somit eine besonders gute, hochwertige und gleichmäßige Trocknung des Fluidfilms.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die als Kombinationstrocknereinheit ausgebildete Trocknereinheit in einem Umluftbetrieb betreibbar, wobei die Kombinationstrocknereinheit hierzu mindestens eine Luftabsaugöffnung aufweist, um die in den Trocknungsbereich mit der Luftstrahldüse eingeblasene Luft wieder abzusaugen. Diese eingesaugte Luft wird dann nacherwärmt und wieder über die Luftstrahldüse ausgegeben. Durch den Umluftbetrieb kann die Systemleistung, also die von der Trocknereinheit verbrauchte elektrische Leistung, reduziert werden. Insbesondere ergibt sich der Vorteil, dass durch diesen Umluftbetrieb auch Luft an den Infrarotstrahlern gezielt vorbeiführbar ist und diese somit kontrolliert gekühlt werden. Eine zusätzliche Kühlung für die Infrarotstrahler ist somit nicht nötig, sodass die Effizienz bzw. der Leistungsverbrauch weiter reduziert werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die oder jede der Luftstrahldüsen jeweils einen quer zur Laufrichtung des Substrats verlaufenden Lufteintrittsbereich auf. Außerdem weist die oder jede der Luftstrahldüsen jeweils mindestens zwei an die Lufteintrittsbereiche in Querrichtung zur Laufrichtung verlaufende Luftaustrittsbereiche auf. Die Luftaustrittsbereiche weisen jeweils mehrere in einer Linie, die quer zur Laufrichtung verläuft, angeordnete Schlitze oder Öffnungen zum Auslassen der Luft auf. Jede Luftstrahldüse umfasst somit einen Luftstrahldüsenkörper, in den in einem Lufteintrittsbereich erwärmte Luft, die beispielsweise über ein Heizelement aufgewärmt wird, eingeblasen wird. Diese Luft bewegt sich dann durch den Luftstrahldüsenkörper bis zu zwei Luftaustrittsbereichen mit den genannten Schlitzen oder Öffnungen. Durch diese Ausbildung der Luftstrahldüse oder Luftstrahldüsen ist sehr präzise der Ort festlegbar, an dem die erwärmte Luft in den Trocknungsbereich eingeblasen werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die als Kombinationstrocknereinheit ausgebildete Trocknereinheit mindestens einen oder mehrere Infrarotstrahler auf, der bzw. die jeweils eine oder vorzugsweise mindestens zwei Röhren, insbesondere Quarzstrahler mit Quarzglas, umfassen, wobei die Röhren des Infrarotstrahlers oder jedes der Infrarotstrahler jeweils quer zur Laufrichtung in einer Querrichtung nebeneinander angeordnet sind. Durch Verwendung von Röhreninfrarotstrahlern mit Röhren, insbesondere Quarzstrahler mit Quarzglas, lässt sich in besonders einfacher Art und Weise ein großer Trocknungsbereich gleichmäßig mit Wärmestrahlung beaufschlagen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die als Kombinationstrocknereinheit ausgebildete Trocknereinheit mehrere Luftstrahldüsen, insbesondere vier Luftstrahldüsen, und mehrere Infrarotstrahler, insbesondere drei oder fünf Infrarotstrahler, wobei im Trocknungsbereich der Trocknereinheit abwechselnd Infrarotstrahler und Luftstrahldüsen angeordnet sind. Vorzugweise sind die Luftstrahldüsen und Infrarotstrahler so angeordnet, dass entweder zwischen jeweils zwei Luftstrahldüsen ein Infrarotstrahler oder zwischen zwei Infrarotstrahlern jeweils eine Luftstrahldüse angeordnet ist. Eine besonders gute Umspülung, also Kühlung, der Infrarotstrahler durch eine derartige Anordnung der Luftstrahldüsen und Infrarotstrahler ist somit möglich. Hierdurch ist ein Dauerbetrieb der Infrarotstrahler möglich, da diese kontrollierbar kühlbar sind. Außerdem ist im Umluftbetrieb so bereits die von der Luft zur Kühlung der Infrarotstrahler aufgenommene Wärmeenergie beim nächsten Ausblasen der Luft aus den Luftstrahldüsen wiederverwendbar, sodass ein effizienter Einsatz möglich ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Kühleinrichtung. Die Kühleinrichtung dient, um den Fluidstrom im Volumen des Lufttischs oder vor dem Zuführen in das Volumen des Lufttischs zu kühlen und/oder zumindest die Transportebene des Lufttischs zu kühlen. Hierdurch stellt sich insbesondere im Einsatz mit einem Diffusionstrockner ein Temperaturunterschied zwischen der Oberfläche und der Unterseite des Substrats und somit ein Temperaturgradient im Fluidfilm ein, der in vorteilhafter Weise eine Trocknung des Fluidfilms begünstigt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Haltebereich derart eingerichtet, die Trocknereinheit derart aufzunehmen, dass die Trocknerebene eines durch den Haltebereich aufgenommenen Trockners im Wesentlichen parallel zu einer Transportebene des Lufttischs angeordnet ist. Durch eine derartige Ausbildung des Haltebereichs ist somit im gesamten Trocknungsbereich ein im Wesentlichen gleicher Abstand zwischen der Trocknereinheit und dem Substrat herstellbar.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Abstand zwischen einer Trocknerebene eines durch den Haltebereich aufgenommenen Trockners und dem Lufttisch verstellbar. Dies erfolgt durch Abstandseinstellmittel. Diese Abstandseinstellmittel umfassen insbesondere eine Höhenverstellung des Haltebereichs oder des Lufttischs, wobei die Abstandseinstellmittel auch eine Höhenverstellung des Haltebereichs und des Lufttischs umfassen können. Neben einer Regelung des Fluidstroms im Lufttisch zum Einstellen eines Substratabstands zum Trocknungsbereich ist somit auch eine Einstellung des Abstands durch die Abstandseinstellmittel möglich. Im Übrigen ermöglichen die Abstandseinstellmittel zusätzlich, den Abstand zwischen einem in der im Haltebereich aufgenommenen Trocknereinheit und dem Lufttisch so zu verstellen, dass ein großer einstellbarer Abstand es ermöglicht, komfortabel durch Servicepersonal in den Trocknungsbereich zu gelangen, um beispielsweise Defekte zu beheben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Lufttisch auf einer Scherenhubanordnung oder einer Parallelhubanordnung angeordnet. Die Scherenhubanordnung oder die Parallelhubanordnung sind vorzugsweise Bestandteil der Abstandseinstellmittel. Durch die Scherenhubanordnung lässt sich der Lufttisch in einem besonders großen Abstand zu einer vom Haltebereich der Trocknereinheit aufgenommenen Trocknereinheit anordnen, um somit einen guten Zugriff auf die Trocknereinheit für die Wartung oder Reparaturen zu haben. Mit einer Parallelhubanordnung ist es zusätzlich möglich, den Lufttisch mit zunehmendem Abstand zur Trocknereinheit auch aus dem Trocknungsbereich wegzuschwenken, sodass ein noch besserer Zugang zur Trocknereinheit und/oder zum Lufttisch möglich ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung mindestens einen Sensor auf, der vorzugsweise ein Wegesensor und/oder ein Feuchtigkeitssensor ist. Außerdem ist die Vorrichtung eingerichtet, die Abstandseinstellmittel und/oder den Fluidstrom in Abhängigkeit der Sensorausgangsdaten des mindestens einen Sensors zu steuern. Wird demnach ein vorgegebener Abstand zwischen dem Substrat und der Trocknerfläche mit dem Sensor detektiert, der von einem Sollwert oder Sollbereich abweicht, so kann durch Einstellen der Abstandsmittel oder Verändern des Fluidstroms der Abstand zwischen dem Substrat und der Trocknerebene nachjustiert werden.
Wird alternativ oder zusätzlich mit dem Feuchtigkeitssensor eine Feuchtigkeit des Fluidfilms festgestellt, die oberhalb einer vordefinierten Schwelle liegt, so kann das Substrat durch Einstellen der Abstandseinstellmittel oder des Fluidstroms dichter an die Trocknerebene herangebracht werden und andererseits bei Unterschreiten einer sensierten Feuchtigkeit des Fluidfilms unterhalb einem vorgegebenen Schwellenwert der Abstand zwischen dem Substrat und der Trocknerebene vergrößert werden. Eine automatisierte Qualitätsverbesserung ist somit möglich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Substrat in einer Laufrichtung durch den Trocknungsbereich führbar, wobei die Vorrichtung einen in Laufrichtung vor dem Trocknungsbereich angeordneten Eintrittsbereich und einen in Laufrichtung nach dem Trocknungsbereich angeordneten Austrittsbereich aufweist. Im Eintrittsbereich und/oder Austrittsbereich sind Fluiddüsen angeordnet. Diese Fluiddüsen dienen, um ein Fluid, nämlich zum Beispiel Luft, auszugeben. Die Fluiddüsen sind derart angeordnet, um ein Fluid in einer Richtung mit einem Richtungsvektor auszugeben, der eine Richtungskomponente ungleich Null aufweist, die entgegen der Laufrichtung gerichtet ist.
Somit ist mit den Fluiddüsen, die also vorzugsweise diagonal entgegen der Laufrichtung auf das Substrat gerichtet sind, auftretender Schleppluft entgegenwirkbar. Schleppluft entsteht durch schnelles Voranfördern des Substrats und führt dazu, dass kühle Luft von außen in den Trocknungsbereich hineingezogen und warme Luft aus dem Trocknungsbereich nach außen hinausgezogen wird. Durch die Fluiddüsen ist demnach eine Art Luftvorhang realisierbar, der eine Barriere für die Schleppluft erzeugt. Demnach wird Schleppluft im Eintrittsbereich durch eine im Eintrittsbereich angeordnete Düse gebremst und führt damit nicht zum Hineinbringen von kühlerer Luft in den Trocknungsbereich. Analog führt eine Fluiddüse am Austrittsbereich dazu, dass eine gegebenenfalls auftretende Schleppluft nicht warme Luft aus dem Trocknungsbereich hinausdrückt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Substrat in einer Laufrichtung durch den Trocknungsbereich führbar, wobei die Vorrichtung einen in Laufrichtung vor dem Trocknungsbereich angeordneten Eintrittsbereich und einen in Laufrichtung nach dem Trocknungsbereich angeordneten Austrittsbereich aufweist, und die Vorrichtung im Eintrittsbereich und im Austrittsbereich Rollen oder Walzen aufweist, um das Substrat zu führen und/oder zu transportieren. Im Eintritts- und Austrittsbereich dienen die Walzen somit zur Grobjustierung der Substratposition, während im Trocknungsbereich der Lufttisch das Führen des Substrats übernimmt. Werden demnach Kräfte auf das Substrat ausgeübt, die nicht durch den Lufttisch ausgleichbar sind, so werden diese durch die Rollen oder Walzen im Eintritts- bzw. Austrittsbereich abgefangen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist an der dem Lufttisch zugewandten Seite des umlaufenden Haltebereichs für die Trocknereinheit eine Schutzleiste angeordnet. Alternativ kann eine Schutzleiste auch umlaufend am Lufttisch vorgesehen werden, sie ist dann mit dem Lufttisch verfahrbar. Mindestens eine Schutzleiste ist mindestens im Ein- und/oder Austrittsbereich des Substrats vorgesehen. Wird die Schutzleiste beim Verfahren des Lufttisches ausgelöst, kann der Lufttisch bis zum Quittieren dieser Sicherheitseinrichtung nicht weiter verfahren werden. Diese Sicherheitseinrichtung in Form einer Schutzleiste soll Verletzungen des Bedieners bzw. Maschinenführers durch Quetschungen verhindern. Diese Schutz-, Sicherheits- bzw. Schaltleisten werden somit zur Absicherung von Quetsch- und Scherstellen eingesetzt. Weiterhin soll die Schutzleiste ein Verklemmen des Substrats beim Fördern verhindern, ein Verklemmen des Substrats würde unweigerlich zu einem Abriss des Substrats führen. Ein Abriss zieht meistens aufwendige Reinigungsarbeiten der Vorrichtung, der Papier- und/oder Streichmaschine nach sich. Auch führt ein Abriss zu Produktionsausfall, das erneute Anfahren der Anlage nach einem Abriss ist personal- und kostenintensiv und daher zu vermeiden. Durch die unterschiedlichen Höhen von Gummiprofilen wird der Nachlaufweg des Lufttischs kompensiert. Schutzleisten bzw. Schaltleisten können im Sicherheitsbereich als selbstüberwachtes System eingesetzt werden.
Diese Schutzleiste ist beispielsweise als elektrische Kontaktleiste ausgeführt. Diese Art der Selbstüberwachung ist beispielsweise ausgeführt als Widerstandsüberwachung auf der 8K2 Basis (8,2 K-Ohm). Wirken mehrere elektrische Kontaktleisten auf den gleichen Antrieb wird nur eine elektrische Kontaktleiste mit 8K2 Widerstand bestückt, die Endleiste. Die restlichen elektrischen Kontaktleisten werden in Reihe geschaltet und über eine Auswerteelektronik ausgewertet, sie bilden somit Durchgangsleisten. Schaltgeräte für elektrische Kontaktleisten sind auf redundanter Auswertung aufgebaut. Eine Variante ist beispielsweise die 8K2 Auswertung (8,2 K-Ohm). Bewegt sich der Widerstandswert zwischen ca. 5 K-Ohm und ca. 11 K-Ohm, ist das Sicherheitssystem in Ordnung. Liegt der Widerstandswert unterhalb oder oberhalb dieser Grenzen, öffnen die redundant geschalteten Relaiskontakte. Dieser Öffner-Kontakt wird zur Abschaltung des Antriebs des Lufttischs benutzt. Durch die Auswertung ist gewährleistet, dass das Sicherheitssystem immer funktionsfähig ist. Es werden sowohl Kurzschluss, Unterbrechung und schlechte Klemmstellen überwacht.
Alternativ kann diese Schutzleiste beispielsweise als Kontaktleiste mit Optischen-Sensoren ausgeführt sein. Kontaktleisten mit Optischen-Sensoren bestehen aus Sender und Empfänger. Der Durchmesser der Sensoren beträgt ca. 11 mm, die Montage erfolgt in einem geeigneten Gummiprofil mit entsprechender Kammer. Die Innenseite der Kammer muss so extrudiert sein, dass das Material glänzend ist. Durch die glänzende Oberfläche wird der Lichtstrahl auch bei leichten Verbiegungen sicher vom Sender zum Empfänger geleitet. Wird das Profil zusammengedrückt, wird der Lichtstrahl unterbrochen und es erfolgt eine Auslösung. Sollen diese Leisten als Personensicherheit eingesetzt werden, muss eine entsprechende Auswerteelektronik verwendet werden. Bei Kontaktleisten mit Optischen-Sensoren wird das Steuersignal über Frequenz ausgewertet. Durch die Optischen-Sensoren wird auf der Signalleitung eine Frequenz von ca. 200 Hz bis 1000 Hz erzeugt. Diese Frequenz wird von der Auswerteelektronik überwacht. Wird die Kontaktleiste mit Optischen-Sensoren betätigt, wird vom Empfänger kein Licht mehr empfangen und die Frequenz fällt auf 0 Hz. Die redundant geschalteten Relaiskontakte öffnen und schalten den Antrieb des Lufttisches aus.
In einer weiteren Alternative kann die Schutzleiste beispielsweise als pneumatische Kontaktleiste (Druckwellenleiste) ausgeführt sein. Pneumatische Kontaktleisten bestehen aus einem Gummiprofil, bei welchem eine Kammer luftdicht verschlossen wird. In diese Kammer wird ein Luftschlauch für den Anschluss an einen Druckwellenschalter eingebaut. Ändert sich nun durch Betätigung der pneumatischen Kontaktleiste der Druck in der Kammer, erfolgt über den Druckwellenschalter eine Auslösung. Pneumatische Kontaktleisten reagieren sehr empfindlich. Die Auswertung von pneumatischen Kontaktleisten erfolgt über Druckwellenschalter. Der Druckwellenschalter wird an das geschlossene Luftsystem der pneumatischen Kontaktleiste angeschlossen. Wird die pneumatische Kontaktleiste betätigt, ändert sich der Luftdruck im System und der Druckwellenschalter schaltet den Antrieb des Lufttisches aus. Es werden bereits Druckänderungen ab 1 bis 2 mbar erfasst.
Außerdem umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Trocknen eines Fluidfilms, der auf ein Substrat aufgetragen wurde. Das Verfahren wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung nach einer der vorgenannten Ausführungsformen ausgeführt.
Außerdem umfasst die Erfindung ein Substrat, nämlich insbesondere ein Papier, eine Folie oder einen Karton, auf dem ein Fluidfilm aufgebracht wurde, und die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, nämlich durch Trocknen mit einer Vorrichtung nach einer der vorgenannten Ausführungsformen getrocknet wurde.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich anhand der in den Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiele. Hierzu zeigen

1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine Seitenansicht der Vorrichtung,
3 eine Seitenansicht aus der gegenüberliegenden Richtung auf die Vorrichtung,
4 eine Vorderansicht der Vorrichtung,
5 eine Rückansicht der Vorrichtung,
6 eine Draufsicht auf die Vorrichtung,
7 eine perspektivische Ansicht einer als Kombinationstrocknereinheit ausgebildeten Trocknereinheit,
8 eine Draufsicht auf die als Kombinationstrocknereinheit ausgebildete Trocknereinheit,
9 eine Schnittansicht nach der Linie IX-IX in der 8 von der Vorderseite der als Kombinationstrocknereinheit ausgebildeten Trocknereinheit,
10 eine Schnittansicht nach der Linie X-X in der 8 einer als Kombinationstrocknereinheit ausgebildeten Trocknereinheit,
11 die Unterseite der als Kombinationstrocknereinheit ausgebildeten Trocknereinheit,
12 eine Seitenansicht der Vorrichtung mit Kombinationstrocknereinheit und
13 eine Seitenansicht aus der gegenüberliegenden Richtung auf die Vorrichtung mit einer Kombinationstrocknereinheit.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10. Die Vorrichtung 10 umfasst ein Maschinengestell 12 sowie Haltemittel 14, die einen Haltebereich 16 definieren, in dem eine Trocknereinheit 18 aufgenommen ist.
Außerdem ist ein Lufttisch 20 vorgesehen, der in dieser Darstellung nur teilweise sichtbar ist, jedoch in den folgenden Figuren genauer beschrieben ist. Ferner ist ein Substrat 22 dargestellt, das ein bahnförmiges Gut, beispielsweise ein Papier, ist. Das Substrat 22 wird in Laufrichtung 24 gefördert, sodass es in einen Eintrittsbereich 26 der Vorrichtung 10 eingeführt wird und in einem Trocknungsbereich zwischen der Trocknereinheit 18 und dem Lufttisch 20 durch die Vorrichtung 10 verläuft. Das Substrat 22 tritt in einem Austrittsbereich 28 wieder aus dem Trocknungsbereich zwischen der Trocknereinheit 18 und dem Lufttisch 20 aus. 1 gibt zunächst einen Überblick über die Vorrichtung 10, wobei nun im Hinblick auf die weiteren 2 bis 5 die einzelnen Merkmale genauer gezeigt werden.
Demnach zeigt 2 eine erste Seitenansicht der Vorrichtung 10. Wiederum ist das Substrat 22 dargestellt, das in der Laufrichtung 24 durch den Trocknungsbereich 30 hindurchgeführt wird. Dazu wird das Substrat 22 in Laufrichtung 24 im Eintrittsbereich 26 eingeführt und tritt im Austrittsbereich 28 wieder aus dem Trocknungsbereich 30 heraus. Im Trocknungsbereich 30 wird das Substrat 22 durch den Lufttisch 20 geführt.
Der Lufttisch 20 weist hierzu mehrere Fluidausgänge auf seiner Oberseite, die auch als Transportebene 32 bezeichnet wird, auf. Die Transportebene 32 bildet eine Seite eines Körpers 33 des Lufttischs. Der Körper 33 weist im Innenraum ein Volumen auf. Dieses Volumen wird durch ein Gebläse über einen Fluideingang mit Luft gefüllt, die dann auf der Transportebene 32 durch die dort angeordneten Fluidausgänge austritt. Die Fluidausgänge erzeugen so ein Luftkissen, sodass das Substrat 22 auf dem Luftkissen geführt bzw. transportiert wird.
Auch wenn die Darstellung in 2 sowie in den weiteren Figuren die Annahme nahelegt, dass das Substrat 22 den Lufttisch 20 berührt, so ist doch ein kontaktloser Transport des Substrats 22 über dem Lufttisch 20 vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedoch der Abstand zwischen dem Substrat 22 und der Transportebene 32 so gering, dass sich diese nicht darstellen lässt.
Zur weiteren Unterstützung des Substrats 22 beim Transport durch den Trocknungsbereich 30 ist im Eintrittsbereich 26 und im Austrittsbereich 28 jeweils eine Walze 34, 36 angeordnet, um das Substrat 22 zu halten. Während das Substrat 22 durch den Trocknungsbereich 30 geführt wird, wird mit der Trocknereinheit 18 ein warmer oder heißer Luftstrom von vorzugsweise höchstens 225 Grad Celsius, jedoch von bis zu 300 Grad Celsius, erzeugt, der an einer Trocknerebene 38 aus dem Trockner 18 hinaustritt. Die Trocknerebene 38 sowie die Transportebene 32 sind durch das Maschinengestell 12 parallel zueinander angeordnet.
Der Lufttisch 20 ist außerdem über eine Hubanordnung, hier eine Scherenhubanordnung 40, in der Höhe einstellbar, sodass die Scherenhubanordnung 40 Bestandteil von Abstandseinstellmitteln ist, mit denen sich ein Abstand 42 zwischen dem Trockner 18 bzw. der Trocknerebene 38 und dem Lufttisch 20, nämlich der Transportebene 32 des Lufttischs 20, variieren lässt.
Die Scherenhubanordnung 40 dient jedoch auch, um den Lufttisch 20 zur Wartung oder Reparatur der Trocknereinheit 18 oder des Lufttischs 20 selbst aus dem Trocknungsbereich 30 herauszuführen.
Weiterhin ist zusätzlich die Trocknereinheit 18 selbst durch Höhenverstellbarkeit der Haltemittel 14 und somit des Haltebereichs 16 verstellbar, um beispielsweise die an der Trocknerebene 38 ausgeführte Wärme mit variierender Intensität auf das Substrat 22 aufzubringen. Hierzu umfasst die Vorrichtung 10 Gewindestangen mehrerer Spindeln 44, die jeweils über Motoren 46 antreibbar sind. Die Spindeln 44 sind mit dem Boden 47 der Vorrichtung 10 einerseits und mit den Haltemitteln 14 andererseits verbunden. Die Haltemittel 14 und der Haltebereich 16 sind somit verschiebbar am Maschinengestell 12 gelagert und können mit den Spindeln 44 über die Motoren 46 auf- und abgefahren werden, sodass sich der Abstand 42 variieren lässt. Demgemäß sind auch die Spindeln 44 sowie die Motoren 46 Bestandteil von Abstandseinstellmitteln.
3 zeigt eine weitere Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 10, hier von der gegenüberliegenden Seite zur Darstellung in 2. Demnach zeigt 3 erneut die Vorrichtung 10 mit dem Lufttisch 20 und dem Trockner 18. Die Laufrichtung 24 des Substrats 22 verläuft hiervon links nach rechts, also entgegengesetzt zur Darstellung in 2. In 3 bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche Merkmale. Gegenüber der Ansicht aus 2 ist ein Fluideingang 48 zum Zuführen von Luft in das Volumen des Körpers 33 des Lufttischs 20 erkennbar, an dem ein Gebläse anbringbar ist. Außerdem ist dieser Fluideingang 48 auch mit einem Druckluftanschluss verbindbar. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein Gebläse Bestandteil der Vorrichtung 10, ist jedoch hier zur besseren Übersicht nicht dargestellt.
4 zeigt die Vorrichtung 10 aus einer Vorderansicht auf den Eintrittsbereich 26. In dieser Ansicht sind nun besonders gut die Abstandseinstellmittel, nämlich die Spindeln 44 mit den zugeordneten Motoren 46, zur Höhenverstellung der Trocknereinheit 18 erkennbar. In Zusammenschau mit 5 zeigt sich, dass an allen vier Ecken der Vorrichtung 10 jeweils eine Spindel 44 mit einem Motor 46 angeordnet ist.
Demnach zeigt 5 die Rückansicht der Vorrichtung 10, nämlich aus einer Richtung auf den Austrittsbereich 28.
Weiter zeigt 6 eine Draufsicht auf die Vorrichtung 10 zur Vervollständigung. Ergänzend zu den vorherigen Figuren sind hier Luftzuführungen und Abluftanschlüsse 50 der Trocknereinheit 18 zu erkennen.
Außerdem zeigt 7 eine Trocknereinheit 18, die gemäß der Darstellung in 7 eine Kombinationstrocknereinheit 52 ist. Die Kombinationstrocknereinheit 52 umfasst ein Gehäuse 54, das auf der Oberseite 56 einen Luftzuführbereich 58 und zwei Luftabsaugbereiche 60 aufweist. Durch den Luftzuführbereich 58 kann heiße Luft in das Gehäuse 54 eingeblasen werden und durch die Luftabsaugbereiche 60 wird Luft, die bereits zur Trocknung verwendet wurde, wieder abgesaugt. In einem Umluftbetrieb wird die über die Luftabsaugbereiche 60 abgesaugte Luft, die eine Restwärme aufweist, erneut auf eine vordefinierte Temperatur gebracht und über den Luftzuführbereich 58 wieder in das Gehäuse 54 eingeblasen.
8 zeigt die Kombinationstrocknereinheit 52 aus der Draufsicht, wobei im Luftzuführbereich 58 mehrere Diffusorbleche 62 im Gehäuse 54 angeordnet sind, um die über den Luftzuführbereich 58 zugeführte Luft gleichmäßig im Gehäuse 54 zu verteilen und so in 7 und 8 nicht dargestellten Luftstrahldüsen gleichmäßig zuzuführen.
9 zeigt eine Schnittansicht des Trockners nach der Linie IX-IX in der 8 von der Vorderseite der Kombinationstrocknereinheit 52. In diesem Schnitt ist erkennbar, dass Luft über den Luftzuführbereich 58 in eine innere Kammer 64 eingeblasen wird, wobei die innere Kammer 64 eine untere Platte 66 aufweist, an der die Luftstrahldüsen 68 angeordnet sind. Die untere Platte 66 entspricht auch der Trocknerebene 38. In 9 ist in dieser Ansicht nur eine sich in Querrichtung 86 erstreckende Luftstrahldüse 68 erkennbar. Die Luft strömt dann an der Unterseite 70 aus den Luftstrahldüsen 68 auf ein an der Unterseite 70 im Trocknungsbereich 30 vorbeigeführtes Substrat. Zudem wird in Luftabsaugöffnungen 72 die ausgeblasene Luft wieder mithilfe der Luftabsaugbereiche 60 durch eine außen liegende Kammer 74 hindurch abgesaugt.
10 zeigt eine Schnittansicht nach der Linie X-X in der 8 des Kombinationstrockners 52 von der Seite, wobei nun die Kontur der Luftstrahldüsen 68 genauer erkennbar ist. Die Luftstrahldüsen 68 sind in einem Lufteintrittsbereich 76 mit der inneren Kammer 64 fluidisch verbunden, wobei die Lufteintrittsbereiche 76 jeweils an zwei Luftaustrittsbereiche 80 angrenzen. Die Luftaustrittsbereiche 80 blasen die erwärmte Luft auf das Substrat in den Trocknungsbereich 30 ein. Außerdem ist erkennbar, dass zwischen jeder der Luftstrahldüsen 68 und auch außerhalb der außen liegenden Luftstrahldüsen 68 Infrarotstrahler 82 angeordnet sind. Jeder Infrarotstrahler umfasst zwei Quarzglasröhren 84. In 10 ist eine Ausführungsform der Kombinationstrocknereinheit 52 dargestellt, die fünf Infrarotstrahler 82 und vier Luftstrahldüsen 68 aufweist.
Exemplarisch zeigt 11 die Ansicht auf die untere Platte 66 einer Kombinationstrocknereinheit 52, wie sie auch in 10 vorgesehen ist, wobei gemäß 11 die außen liegenden Infrarotstrahler 82 nicht vorhanden sind. So zeigt 11 die untere Platte 66 mit lediglich vier Luftstrahldüsen 68 und drei Infrarotstrahlern 82. Erkennbar ist, dass in einer Querrichtung 86 zur Laufrichtung 24 in jedem der Luftaustrittsbereiche 80 mehrere Schlitze 88 angeordnet sind, um die Luft in den Trocknungsbereich 30 einzublasen.
12 zeigt zur Vervollständigung die Vorrichtung 10, wie sie bereits in 2 dargestellt ist, aus einer Seitenansicht, wobei die Trocknereinheit 18 nun als Kombinationstrocknereinheit 52 ausgebildet ist. Weiterhin bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale wie in 2.
13 zeigt die Vorrichtung aus 12 aus einer Seitenansicht aus der gegenüberliegenden Richtung, wobei hier ebenfalls gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale wie in den vorherigen Figuren aufweisen.
Bezugszeichenliste

10: Vorrichtung
12: Maschinengestell
14: Haltemittel
16: Haltebereich
18: Trocknereinheit
20: Lufttisch
22: Substrat
24: Laufrichtung
26: Eintrittsbereich
28: Austrittsbereich
30: Trocknungsbereich
32: Transportebene
33: Körper
34,36: Walze
38: Trocknerebene
40: Scherenhubanordnung
42: Abstand
44: Spindel
46: Motor
47: Boden
48: Fluideingang
50: Luftzuführung und Abluftanschluss
52: Kombinationstrocknereinheit
54: Gehäuse
56: Oberseite
58: Luftzuführbereich
60: Luftabsaugbereich
62: Diffusorblech
64: innere Kammer
66: untere Platte
68: Luftstrahldüsen
70: Unterseite
72: Luftabsaugöffnung
74: außen liegende Kammer
76: Lufteintrittsbereiche
80: Luftaustrittsbereiche
82: Infrarotstrahler
84: Röhren
86: Querrichtung
88: Schlitz

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

WO 2013/017441 A1 [0030]
WO 2013/189612 A1 [0030]
WO 2015/107154 A2 [0030]

Claims

Vorrichtung zur Trocknung eines Fluidfilms, insbesondere Streichfarbe, der auf ein Substrat (22), insbesondere Papier, Folie oder Karton, aufgetragen wurde, umfassend: - mindestens einen Haltebereich (16) zum Aufnehmen einer Trocknereinheit (18), - einen Lufttisch (20) zum Transport und/oder zum Führen des Substrats (22) darauf und - ein Maschinengestell (12), wobei der Haltebereich (16) und der Lufttisch (20) voneinander beabstandet in dem Maschinengestell (12) angeordnet sind, um das Substrat (22) zwischen dem Haltebereich (16), insbesondere einer im Haltebereich (16) anordenbaren Trocknereinheit (18), und dem Lufttisch (20) durch einen Trocknungsbereich (30) hindurchzuführen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Lufttisch (20) einen Körper (33), insbesondere mit Metall oder mit Kunststoff, umfasst, der einen Innenraum mit einem Volumen umfasst, wobei der Körper (33) mindestens einen Fluideingang (48), insbesondere zum Zuführen von Luft in das Volumen, und mehrere Fluidausgänge aufweist, wobei die Fluidausgänge in einer Transportebene (32) angeordnet sind, über der das Substrat (22) transportierbar ist, und insbesondere zum Hinausführen der Luft aus dem Volumen dienen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Summe der Querschnittsflächen der Fluidausgänge geringer als die Querschnittsfläche des mindestens einen Fluideingangs (48) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der dem Fluideingang (48) zuführbare Fluidstrom einstellbar und/oder regelbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Fluideingang (48) mit einem Druckluftanschluss oder einem Gebläse, insbesondere einem Seitenkanalverdichter, über eine Verbindungsleitung verbindbar ist, um ein Fluid, insbesondere Luft, bereitzustellen, wobei die Verbindungsleitung vorzugsweise einen Filter, insbesondere einen Partikel- und/oder Ölfilter aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Transportebene (32) eine Fläche von mindestens 1,5 Quadratmetern, vorzugsweise mindestens 2 Quadratmeter, aufweist und mindestens 80, 90 oder 100 Fluidausgänge pro m² umfasst, wobei die Fluidausgänge in im Wesentlichen gleichen Abstand zueinander über die Transportebene (32) verteilt sind und/oder die Transportebene (32) zumindest eine abgerundete Kante aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (10) eine Trocknereinheit (18) umfasst, die im Haltebereich (16) zum Aufnehmen der Trocknereinheit (18) angeordnet ist, und die Trocknereinheit (18) eine Trocknerebene (38) mit Wärmezuführöffnungen zum Ausgeben eines erwärmten Luftstroms in den Trocknungsbereich (30) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Trocknereinheit (18) ein Diffusionstrockner ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Trocknereinheit (18) eine Kombinationstrocknereinheit (52) ist und mindestens eine Luftstrahldüse (68) und mindestens einen Infrarotstrahler (82) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die als Kombinationstrocknereinheit (52) ausgebildete Trocknereinheit (18) mindestens eine Luftabsaugöffnung (72) im Trocknungsbereich (30) aufweist und in einem Umluftbetrieb betreibbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die als Kombinationstrocknereinheit (52) ausgebildete Trocknereinheit (18) eine oder mehrere Luftstrahldüsen (68) aufweist, die jeweils in einer Querrichtung (86) zu einer Laufrichtung (24) des Substrats verlaufende Luftstrahldüsenkörper aufweisen, wobei der Luftstrahldüsenkörper einen Lufteintrittsbereich (76) und mindestens zwei an den Lufteintrittsbereich (76) angrenzende in Querrichtung (86) zur Laufrichtung (24) verlaufende Luftaustrittsbereiche (80) aufweist, wobei jeder der Luftaustrittsbereiche (80) jeweils mehrere in einer Linie, die quer zur Laufrichtung (24) verläuft, angeordnete Schlitze oder Öffnungen zum Auslassen der Luft aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der oder jeder der Infrarotstrahler (82) jeweils eine oder zwei Röhren (84), insbesondere Quarzstrahler mit Quarzglas, umfasst, die in Querrichtung (86) zur Laufrichtung (24) nebeneinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die als Kombinationstrocknereinheit (52) ausgebildete Trocknereinheit (18) mehrere Luftstrahldüsen (68), insbesondere vier Luftstrahldüsen (68), und mehrere Infrarotstrahler (82), insbesondere drei oder fünf Infrarotstrahler (82), aufweist, wobei im Bereich der Trocknerebene (38) abwechselnd Infrarotstrahler (82) und Luftstrahldüsen (68) angeordnet sind, insbesondere so, dass entweder zwischen jeweils zwei Luftstrahldüsen (68) ein Infrarotstrahler (82) oder zwischen zwei Infrarotstrahlern (82) jeweils eine Luftstrahldüse (68) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (10) eine Kühleinrichtung umfasst, um den Fluidstrom am oder für den Lufttisch (20) und/oder zumindest die Transportebene (32) des Lufttischs (20) zu kühlen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Haltebereich (16) eingerichtet ist, die Trocknereinheit (18) derart aufzunehmen, dass die Trocknerebene (38) einer durch den Haltebereich (16) aufgenommenen Trocknereinheit (18) parallel zu einer Transportebene (32) des Lufttischs (20) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Abstand (42) zwischen einer Trocknerebene (38) einer durch den Haltebereich (16) aufgenommenen Trocknereinheit (18) und der Transportebene (32) des Lufttischs (20) durch Abstandseinstellmittel (40, 44, 46) verstellbar ist, wobei die Abstandseinstellmittel (40, 44, 46) insbesondere eine Höhenverstellung des Haltebereichs (16) und/oder des Lufttischs (20) umfassen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lufttisch (20) auf einer Scherenhubanordnung (40) oder einer Parallelhubanordnung angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 16, wobei die Vorrichtung (10) mindestens einen Sensor, insbesondere mindestens einen Wegesensor und/oder einen Feuchtigkeitssensor, aufweist und die Vorrichtung (10) eingereicht ist, die Abstandseinstellmittel (40, 44, 46) und/oder den Fluidstrom in den Lufttisch (20) in Abhängigkeit der Sensorausgangsdaten des mindestens einen Sensors zu steuern.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat (22) in einer Laufrichtung (24) durch den Trocknungsbereich (30) führbar ist und die Vorrichtung (10) einen in Laufrichtung (24) vor dem Trocknungsbereich (30) angeordneten Eintrittsbereich (26) und einen in Laufrichtung (24) nach dem Trocknungsbereich (30) angeordneten Austrittsbereich (28) aufweist, wobei im Eintrittsbereich (26) und/oder im Austrittsbereich (28) Fluiddüsen derart angeordnet sind, um Fluid, insbesondere Luft, in einer Richtung mit einem Richtungsvektor auszugeben, der eine Richtungskomponente ungleich Null aufweist, die entgegen der Laufrichtung (24) gerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat (22) in einer Laufrichtung (24) durch den Trocknungsbereich (30) führbar ist und die Vorrichtung (10) einen in Laufrichtung (24) vor dem Trocknungsbereich (30) angeordneten Eintrittsbereich (26) und einen in Laufrichtung (24) nach dem Trocknungsbereich (30) angeordneten Austrittsbereich (28) aufweist, und die Vorrichtung (10) im Eintrittsbereich (26) und im Austrittsbereich (28) Rollen oder Walzen (34, 36) aufweist, um das Substrat (22) über die Rollen oder Walzen (34, 36) zu führen und/oder zu transportieren.
Verfahren zum Trocknen eines Fluidfilms, insbesondere Streichfarbe, der auf ein Substrat (22), insbesondere Papier, Folie oder Karton, aufgetragen wurde, wobei das Verfahren mit einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 20 ausgeführt wird.
Substrat, insbesondere Papier, Folie oder Karton, auf dem ein Fluidfilm, insbesondere eine Streichfarbe, mit dem Verfahren nach Anspruch 21 getrocknet wurde.