DE102021113804A1

DE102021113804A1 - Beschichterdüse

Info

Publication number: DE102021113804A1
Application number: DE102021113804.3A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Méndez-Gallon
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2021-05-28
Filing date: 2021-05-28
Publication date: 2022-05-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beschichterdüse zum Auftragen wenigstens eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums (5) auf eine Materialbahn (6), mit wenigstens einem Düsenkörperelement (11, 12, 19, 20) zum Zuführen und Verteilen des wenigstens einen Auftragsmediums (5) in der Beschichterdüse (1), und wenigstens einer Düsenlippe (15, 16, 17, 26, 27) zum Führen des wenigstens einen Auftragsmediums (5) aus der Beschichterdüse (1) sowie ein Verfahren zum Konfigurieren einer Beschichterdüse (1) und ein Verfahren zum Anpassen einer in einer Anlage zum Beschichten einer Materialbahn (6) angeordneten Beschichterdüse (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschichterdüse zum Auftragen wenigstens eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine Materialbahn, mit wenigstens einem Düsenkörperelement zum Zuführen und Verteilen des wenigstens einen Auftragsmediums in der Beschichterdüse, und wenigstens einer Düsenlippe zum Führen des wenigstens einen Auftragsmediums aus der Beschichterdüse, sowie Verfahren zum Konfigurieren und Anpassen einer solchen Beschichterdüse.
Beschichterdüsen zum Auftragen wenigstens eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine Materialbahn sind bekannt. So beschreibt das Gebrauchsmuster DE 20 2020 107 431 U1 eine Beschichterdüse für den Einsatz bei hohen Temperaturen mit einem Düsenkörper und einer Düsenlippe zum Aufbringen wenigstens eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine Materialbahn, bei welcher das wenigstens eine Auftragsmedium direkt nach dem Verlassen des Düsenkörpers durch den sich im unterem Bereich der Düse befindenden Düsenspalt als Vorhang nach unten fällt und dabei durch die Schwerkraft beschleunigt wird. Ein Anpassen der Geschwindigkeit, mit welcher das wenigstens eine Auftragsmedium auf die Materialbahn trifft, ist dabei entweder über die Änderung des Abstands der Beschichterdüse zur Materialbahn bzw. durch Variation der Durchflussmenge bzw. durch Änderung der Viskosität des Auftragsmediums möglich. Zudem weisen verschiedene Auftragsmedien unterschiedliche Eigenschaften in Hinblick auf deren Beschleunigung als fallender Vorhang oder hinsichtlich einer geeigneten Auftreffgeschwindigkeit auf eine sich mit vorbestimmter Geschwindigkeit bewegende Materialbahn auf. Ein Anpassen der Beschleunigung und damit der Auftreffgeschwindigkeit des wenigstens einen Auftragsmediums auf die Materialbahn ist daher wünschenswert.
Hiervon ausgehend stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine verbesserte Beschichterdüse vorzuschlagen, welche unterschiedliche Beschleunigungen des Auftragsmediums ermöglicht. Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Beschichterdüse zum Auftragen wenigstens eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine Materialbahn vorgeschlagen, mit wenigstens einem Düsenkörperelement zum Zuführen und Verteilen des wenigstens einen Auftragsmediums in der Beschichterdüse, und wenigstens einer Düsenlippe zum Führen des wenigstens einen Auftragsmediums aus der Beschichterdüse. Dabei weist eine Düsenlippe einen Fließvorsprung auf, über welchen das wenigstens eine Auftragsmedium außerhalb der Beschichterdüse führbar ist, bevor es nach dem Überströmen eines vorderen Rands der Düsenlippe einen fallenden Vorhang zum Beschichten der Materialbahn bildet.
Eine solche Beschichterdüse zum Auftragen wenigstens eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine Materialbahn ist üblicherweise oberhalb einer sich mit vorgegebener Geschwindigkeit bewegenden Materialbahn angeordnet und erstreckt sich gewöhnlich über die gesamte Breite der Materialbahn, um das Auftragsmedium in Form eines fallenden Vorhangs auf die Materialbahn aufzutragen. Dabei weist eine solche insbesondere auch Breitschlitzdüse genannte Beschichterdüse wenigstens ein Düsenkörperelement auf, welches zum Zuführen und Verteilen des wenigstens einen Auftragsmediums in der Beschichterdüse dient sowie wenigstens eine Düsenlippe zum Führen des wenigstens einen Auftragsmediums aus der Beschichterdüse. Dabei ist die wenigstens eine Düsenlippe insbesondere an einem sich vom Inneren der Beschichterdüse nach außen erstreckenden Spalt angeordnet, durch welchen das wenigstens eine Auftragsmedium von der wenigstens einen Düsenlippe aus der Beschichterdüse führbar ist. Bei Beschichterdüsen, die zum Auftragen mehrerer Auftragsmedien (d.h. von Multilayer-Filmen) dienen, bilden die flüssigen oder pastösen Auftragsmedien aufgrund der jeweiligen speziell abgestimmten Oberflächenspannungen, übereinander angeordnete Multilayer-Filme aus gleichen oder unterschiedlichen Auftragsmedien aus, welche ohne sich zu vermischen gemeinsam als Film-Paket fließen. Der jeweils unten liegende Film des Multilayer-Films muss in der Regel entweder die gleiche oder eine höhere Oberflächenspannung aufweisen, weil sonst Filmdefekte (sogenannte Fischaugen) im Multilayer-Film entstehen.
Die vorgeschlagene Düsenlippe ist mit einem Fließvorsprung ausgebildet, über welchen das wenigstens eine Auftragsmedium außerhalb der Beschichterdüse insbesondere sich durch die Schwerkraft beschleunigend führbar ist. Für diesen Zweck weist die Ausrichtung eine am Fließvorsprung der Düsenlippe angeordnete Fließfläche - wenigstens abschnittsweise - neben einem vertikalen Anteil auch einen horizontalen Anteil auf. Abhängig von der Ausrichtung der Fließfläche beschleunigt sich das wenigstens eine Auftragsmedium nach dem Austreten aus der Beschichterdüse beim Fließen über den Fließvorsprung, wobei die Beschleunigung des wenigstens einen Auftragsmediums auf der angeordneten Fließfläche nach dem Düsen-Spaltausgang geringer ist, als im freien Fall.
Am Ende des Fließvorsprungs überströmt das wenigstens eine Auftragsmedium den vorderen Rand der Düsenlippe und bildet dabei einen fallenden Vorhang zum Beschichten der Materialbahn aus. Die verzögerte Beschleunigung des wenigstens einen Auftragsmediums auf dem Fließvorsprung ermöglicht im Gegensatz zu einer unmittelbaren Ausbildung eines fallenden Vorhangs am Beschichterdüsenausgang eine größere Filmdicke des Vorhangs an der Vorhangablöse-Linie am Düsenlippenrand. Aufgrund der geringeren Anfangsgeschwindigkeit des wenigstens einen fallenden Auftragsmediums ist bei gleicher Vorhanglänge bzw. -höhe die Auftreffgeschwindigkeit auf der Materialbahn geringer, wodurch sich eine stärkere Filmstreckung beim Kontakt mit der Materialbahn ergibt. Dieser Effekt kann durch die Einstellung einer längeren Höhe des freien Vorhangs-Films kompensiert werden.
Die vorgeschlagene modulare Ausbildung der Düsenlippe ermöglicht unterschiedliche Beschleunigungen (frei fallender Vorhang bzw. geführte Filmstrecke) des wenigstens einen Auftragsmediums zwischen der Beschichterdüse und dem Auftreffen auf der Materialbahn. Damit ist die Auftreffgeschwindigkeit sowie die Auftragsdicke des Beschichtungsvorhangs vergleichsweise flexibel einstellbar.
Bei einer Ausführungsform der Beschichterdüse weist der Fließvorsprung der Düsenlippe eine Fließfläche mit wenigstens zwei in Fließrichtung des wenigstens einen Auftragsmediums ineinander übergehende gerade, konkav und/ oder konvex gekrümmt ausgebildete Fließflächenabschnitte auf. Der Fließvorsprung der Düsenlippe ist insbesondere auch abhängig von einer beispielsweise gegenüber der Vertikalen geneigten Anordnung der Düsenlippe ausgebildet. Dabei kann die Fließfläche des Fließvorsprungs insbesondere in Fließrichtung wenigstens abschnittsweise gerade, konkav und/ oder konvex ausgebildet sein, um eine gewünschte Beschleunigung des wenigstens einen über diesen fließenden Auftragsmediums vorzusehen. Insbesondere am in Fließrichtung vorderen Rand des Fließvorsprungs kann sich ein konvex oder konkav ausgebildeter Fließflächenabschnitt anschließen, von dem sich das wenigstens einem strömenden Auftragsmedium an einer insbesondere horizontalen Linie bzw. scharfe Ablösekante nach unten vom Fließvorsprung als Flüssigkeits-Vorhang ablösen kann.
Bei einer Ausführungsform der Beschichterdüse ist der Fließvorsprung der Düsenlippe für eine bezogen auf die Fließrichtung des wenigstens einen Auftragsmediums beim Austritt aus der Beschichterdüse vertikale oder gegenüber der Vertikalen geneigte Anordnung der Beschichterdüse ausgebildet. Die Geschwindigkeit des Vorhangs-Films an der Ablöse-Kante der Düse oder an dem Lippen-Vorsprung hängt neben den Eigenschaften des wenigstens einen Auftragsmediums selbst auch von dessen Fließrichtung gegenüber der Vertikalen beim Ablösen aus der Beschichterdüse oder aus der Lippen-Vorsprung der Düse ab. Entsprechend kann der Fließvorsprung abhängig von der Fließrichtung beim Austritt aus der Beschichterdüse geeignete unterschiedliche Fließ- und Beschleunigungsprofile aufweisen, welche insbesondere auch abhängig von den Eigenschaften des wenigstens einen Auftragsmediums wählbar sind, wie insbesondere der Viskosität, der Höhe des fallenden Vorhangs sowie der gewünschten Auftreffgeschwindigkeit auf der Materialbahn.
Bei einer Ausführungsform der Beschichterdüse weist die Fließfläche des Fließvorsprungs der Düsenlippe in Fließrichtung eine Länge zwischen 30 mm und 350 mm (Millimeter) auf. Über die Länge der Fließfläche des Fließvorsprungs bestimmt sich die Strömungslänge, entlang welcher die Beschleunigung des wenigstens einen Auftragsmediums beeinflussbar ist, sowie die Höhe des fallenden Vorhangs vor dem Auftreffen auf die Materialbahn.
Bei einer Ausführungsform der Beschichterdüse ist die Düsenlippe so in der Beschichterdüse angeordnet, dass damit das wenigstens eine aufzutragendes Auftragsmedium beim Führen aus der Beschichterdüse dosierbar ist. Die Filmbildung und die Dosierung des wenigstens einen Auftragsmediums erfolgt dabei insbesondere über die Weite des Spalts, durch welchen das Auftragsmedium aus der Beschichterdüse strömt. Bei einer Ausbildung, bei welcher wenigstens eine Düsenlippe wenigstens eine Begrenzungsfläche des Düsenspalts definiert, kann diese Düsenlippe so als verlängerter Lippenvorsprung ausgebildet sein, dass wenigstens eine aufzutragende Auftragsmedium mit dieser Beschichterdüse optimal dosierbar ist.
Bei einer Ausführungsform der Beschichterdüse ist die Gleichmäßigkeit in Breitenrichtung einer von der Düsenlippe begrenzte Spaltweite mittels eines Profiliersystems einstellbar. Die Spaltweite der Beschichterdüse kann über ein solches Profiliersystem so eingestellt werden, dass ein insbesondere homogenes, gleichmäßiges CD-Profil (d.h.Profil über die Breite der Bahn) erzielbar ist. Dabei können 2-Sigmawerte unter 6 % oder sogar unter 4 % erreicht werden, sodass eine hochwertige, gleichmäßige Beschichtung herstellbar ist.
Bei einer Ausführungsform der Beschichterdüse weist der Fließvorsprung bzw. die daran angeordnete Fließfläche eine mittlere Rauigkeit (R_a) von 0,5 bis 1,0 µm (Mikrometer) auf. Eine Grundlage zum Erreichen eines gleichmäßigen Auftrags des wenigstens einen Auftragsmediums ist eine glatte und ebene Oberfläche der Fließfläche. Insbesondere ist eine mittlere Rauigkeit (R_a) im Bereich von 0,5 bis 1,0 µm besonders geeignet, um ein Ansammeln von Auftragsmedien an der Oberfläche der Fließfläche und damit Fehler in einem Auftragsfilm zu vermeiden. Die Oberflächenspannung (bzw. die Oberflächen-Energie) der filmführenden Fläche soll dabei höher sein als die Oberflächenspannung des Auftragsmediums, die in direkten Kontakt mit der Fließfläche kommt, damit eine gute Benetzung gewährleistet ist. Die Oberflächenspannung der Fließfläche sollte insbesondere im Bereich von 50 bis 80 mN/mliegen. Das erste in Kontakt mit dem Fließvorsprung bzw. der Fließfläche kommende Auftragsmedium sollte insbesondere eine Oberflächenspannung von unter 50 mN/m aufweisen. Das zweite, auf dem ersten Auftragsmedium über den Fließvorsprung fließendes Auftragsmedium sollte insbesondere eine gegenüber dem ersten Auftragsmedium gleiche oder geringere Oberflächenspannung aufweisen und in gleicher Weise sollte jedes weitere hierüber fließende Auftragsmedium eine gegenüber dem unmittelbar unter diesem fließenden Auftragsmedium gleiche oder geringere Oberflächenspannung aufweisen.
Bei einer Ausführungsform der Beschichterdüse weist der Fließvorsprung der Düsenlippe eine Temperiereinrichtung auf. Abhängig von den Eigenschaften des wenigstens einen Auftragsmediums ist insbesondere zum Herstellen einer hochwertigen Beschichtung eine geeignete Temperatur des wenigstens einen Auftragsmediums erforderlich, welche üblicherweise im Bereich von 20 bis 30°C liegt. Entsprechend kann der Fließvorsprung mittels einer Temperiereinrichtung so temperiert werden, dass während dem Fließen über die Fließfläche eine gewünschte Temperatur des Auftragsmediums einstellbar ist. Dabei kann es erforderlich sein, den Fließvorsprung der Düsenlippe zu kühlen oder zu erwärmen, so dass eine Temperiereinrichtung entsprechend dem für die vorgesehene Anwendung(en) erforderlichen Temperaturbereich vorgesehen werden kann.
Eine Ausführungsform der Beschichterdüse ist für eine hängende Montage in einer Anlage zum Beschichten einer Materialbahn eingerichtet. Eine hängende Montage der Beschichterdüse ermöglicht eine raumsparende Anordnung innerhalb der Anlage und eine gute Zugänglichkeit zur Beschichterdüse für deren Montage und Wartung sowie zur Montage und Wartung weiterer Komponenten der Anlage zum Beschichten einer Materialbahn.
Bei einer Ausführungsform der Beschichterdüse ist diese für eine bezogen auf die Fließrichtung des wenigstens einen Auftragsmediums beim Austritt aus der Beschichterdüse vertikale oder gegenüber der Vertikalen geneigte Montage in einer Anlage zum Beschichten einer Materialbahn eingerichtet. Insbesondere ist die Beschichterdüse dabei bezogen auf die Fließrichtung des wenigstens einen Auftragsmediums beim Austritt aus der Beschichterdüse geneigt gegenüber der Vertikalen montierbar, insbesondere unter verschiedenen Neigungswinkeln oder mit einer variablen Neigung in einer Anlage zum Beschichten einer Materialbahn.
Durch die Möglichkeit zum Neigen bzw. zum Verschwenken der Beschichterdüse kann der Auftrag des wenigstens einen Auftragsmediums weiter verbessert werden. Dabei wird eine Neigung der Beschichterdüse bezogen auf die Fließrichtung des wenigstens einen Auftragsmediums beim Austritt aus der Beschichterdüse im Bereich von 10° bis 60° gegenüber der Vertikalen als vorteilhaft betrachtet. Insbesondere wird eine Neigung der Auftragsdüse zwischen 30° und 60° gegenüber der Vertikalen vorgeschlagen.
In einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Konfigurieren einer Beschichterdüse zum Auftragen wenigstens eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine Materialbahn vorgeschlagen, wobei zur Konfiguration der Beschichterdüse folgende Beschichterdüsenelemente zur Verfügung gestellt werden:

- eine Mehrzahl von Düsenkörperelementen zum Zuführen und Verteilen wenigstens eines Auftragsmediums in der Beschichterdüse und
- eine Mehrzahl von Düsenlippen zum Führen des wenigstens einen Auftragsmediums aus der Beschichterdüse und zum Ausbilden eines fallenden Vorhangs zum Beschichten der Materialbahn.

Das vorgeschlagene Verfahren weist die folgenden Vorteile auf ÷

- Modulare Bauweise des Düsenkörpers der Beschichterdüse
- Betriebsweise der Beschichterdüse als „Slot Die“ möglich
- alternativ Betriebsweise der Beschichterdüse als „Slide Die“ auch möglich
- Die Slot-Die Beschichter-Düse kann mit wenigen Bauteile in eine Slide-Die Düse umgerüstet werden, durch
- * Auswahl einer kleinen Zahl und Art von Düsenkörperelementen;
- * Auswahl der Zahl und Art von Düsenlippen; und
- * Festlegen der Ausrichtung der Beschichterdüse gegenüber der Vertikalen.

Die mit dem vorgeschlagenen Verfahren konfigurierte Beschichterdüse sowie die für das Verfahren zur Verfügung gestellten Beschichterdüsenelemente können eine oder mehrere Merkmale und Eigenschaften der vorausgehend beschriebenen Beschichterdüse aufweisen.
Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht eine flexible Konfiguration einer Beschichterdüse mit individuellen Anforderungen an die Zahl der Auftragsmedien sowie einer für diese geeignete Beschleunigung nach dem Austreten aus der Beschichterdüse. Diese ist durch die Verwendung geeigneter Düsenlippen für eine anschließende Fallhöhe eines Vorhangs zum Auftragen des wenigstens einen Auftragsmediums auf eine Materialbahn anpassbar. Die Konfiguration erfolgt ausgehend von der Bereitstellung einer Mehrzahl von modularisierten Beschichterdüsenelementen, welche unter Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens insbesondere in der Art eines Baukastensystems zu einer Beschichterdüse konfigurierbar sind.
Die vorgeschlagene modulare Bauweise verringert die Produktionskosten der Beschichterdüse bei gleichzeitiger Standardisierung. Dabei wird eine Anzahl technologischer Varianten für die Gestaltung von Oberflächen-VeredelungsProzessen bei der Herstellung beschichteter Materialbahnen beispielsweise aus Papier & Karton sowie graphischer Spezialpapiere ermöglicht.
Zudem kann eine Beschichterdüse durch eine Auswahl von einzelnen Beschichterdüsenelementen systematisch so konfiguriert werden, dass ein Auftragen einfacher, doppelter oder mehrfacher Schichten von Auftragsmedien auf eine Materialbahn erfolgen kann, wobei das wenigstens eine Auftragsmedium nach dem Austreten aus der Beschichterdüse insbesondere abhängig von der Gestaltung des Fließvorsprungs einer Düsenlippe vor dem Ausbilden eines fallenden Vorhangs beschleunigt oder verzögert werden kann. Zum Auftragen eines oder mehrerer Auftragsmedien auf eine Materialbahn können unterschiedliche technische Gestaltungen mit verschiedenen technologischen Wirkungseffekten aus einer insbesondere übersichtlichen Anzahl von Basiskomponenten kombiniert werden.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Konfigurieren einer Beschichterdüse wird die Neigung der Beschichterdüse in einem Bereich von 10° bis 60° und insbesondere in einem Bereich von 30° bis 55° bezogen auf die Fließrichtung des wenigstens einen Auftragsmediums beim Austritt aus der Beschichterdüse gegenüber der Vertikalen festgelegt. Durch eine Konfiguration der Düsenneigung kann eine geeignete Ausrichtung der Fließfläche am Fließvorsprung der Beschichterdüse vorgesehen werden, um eine gewünschte Beschleunigung bzw. Verzögerung des wenigstens einen entlang des Fließvorsprungs strömenden Auftragsmediums zu erreichen.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Konfigurieren einer Beschichterdüse weist die an den in Fließrichtung des wenigstens einen Auftragsmediums vorderen Rand der Düsenlippe anschließende Fließfläche bei einer vorbestimmten Ausrichtung der Beschichterdüse (in Einbaulage) eine Neigung von 0° bis 30° gegenüber der Vertikalen auf. Bei einer solchen Gestaltung kommt es zu einem geeigneten Ablösen des wenigstens einen Auftragsmediums vom vorderen Rand der Düsenlippe, wodurch das wenigstens eine Auftragsmedium nach dem Ablösen etwa vertikal nach unten fließt und einen homogenen fallenden Vorhang ausbilden kann.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Konfigurieren einer Beschichterdüse ist die Beschichterdüse entsprechend einer in der vorhergehenden Beschreibung vorgeschlagenen Beschichterdüse ausgeführt, so dass die Beschichterdüse eines oder mehrere der in der vorhergehenden Beschreibung erläuterten Merkmale und/ oder Eigenschaften aufweist.
In einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zum Anpassen einer in einer Anlage zum Beschichten einer Materialbahn angeordneten Beschichterdüse zum Ändern des Auftrags wenigstens eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf einer Materialbahn vorgeschlagen, welche wenigstens ein Düsenkörperelement zum Zuführen und Verteilen des wenigstens einen Auftragsmediums in der Beschichterdüse und wenigstens eine Düsenlippe zum Führen des wenigstens einen aufzutragenden Auftragsmediums aus der Beschichterdüse aufweist. Dabei wird wenigstens eine erste Düsenlippe der Beschichterdüse gegen eine zweite Düsenlippe ausgetauscht, wobei entweder die erste Düsenlippe und/ oder die zweite Düsenlippe einen Fließvorsprung aufweist, über welchen das wenigstens eine Auftragsmedium außerhalb der Beschichterdüse führbar ist, bevor es nach dem Überströmen eines vorderen Rands der Düsenlippe einen fallenden Vorhang zum Beschichten der Materialbahn bildet.
Die mit dem vorgeschlagenen Verfahren konfigurierte Beschichterdüse sowie die für das Verfahren zur Verfügung gestellten Beschichterdüsenelemente können ein oder mehrere Merkmale und Eigenschaften der vorausgehend beschriebenen Beschichterdüse aufweisen.
Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht ein Anpassen des Auftrags wenigstens eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf einer Materialbahn. Dies ist insbesondere dann erwünscht, wenn die Eigenschaften der hergestellten Beschichtung verändert werden sollen, wie beispielsweise ein Austauschen eines oder mehrerer der aufzutragenden Auftragsmedien gegen ein oder mehrere Auftragsmedien mit anderen Eigenschaften, oder wenn eine Materialbahn mit anderen Eigenschaften beschichtet werden soll.
Bei der Durchführung des Verfahrens wird wenigstens eine erste Düsenlippe der Beschichterdüse gegen eine zweite, insbesondere anders ausgebildete Düsenlippe ausgetauscht. Wenigstens eine der Düsenlippen weist einen Fließvorsprung auf, über welchen das wenigstens eine Auftragsmedium außerhalb der Beschichterdüse insbesondere sich durch die Schwerkraft beschleunigend führbar ist, bevor es nach dem Überströmen des vorderen Rands der Düsenlippe einen fallenden Vorhang zum Beschichten der Materialbahn bildet. Insbesondere sind die beiden gegeneinander ausgetauschten Düsenlippen so unterschiedlich ausgebildet, dass sich der mittels der Beschichterdüse herstellbare Auftrag bzw. der dabei vom wenigstens einen Auftragsmedium gebildete Vorhang durch das Austauschen der Düsenlippe unterscheidet.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Anpassen einer Beschichterdüse wird die Beschichterdüse nach dem Austauschen der ersten Düsenlippe bezogen auf die Fließrichtung des wenigstens einen Auftragsmediums beim Austritt aus der Beschichterdüse in einer gegenüber der Vertikalen veränderten Neigung angeordnet.
Zusammenwirkend mit der geometrischen Gestaltung der Fließfläche kann durch eine geeignete Neigung der Beschichterdüse die Strömung des wenigstens einen Auftragsmediums in geeigneter Weise über den Fließvorsprung geführt werden, um die gewünschten Eigenschaften des bzw. der Auftragsmedien beim Ablösen vom Fließvorsprung bzw. beim Auftreffen auf der Materialbahn vorzusehen. Zusätzlich kann durch eine Neigung der Beschichterdüse auch die Zugänglichkeit zu dieser in der Anlage zum Beschichten einer Materialbahn verbessert werden.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Anpassen einer Beschichterdüse ist die Beschichterdüse entsprechend einer der vorgeschlagenen Beschichterdüsen ausgeführt, so dass diese ein oder mehrere der in der vorhergehenden Beschreibung der vorgeschlagenen Beschichterdüse erläuterten Merkmale und/ oder Eigenschaften aufweist.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften bekannten Beschichterdüse;
2a bis 2c eine schematische Darstellung des Vorgehens zum Austauschen einer Düsenlippe einer beispielhaften Beschichterdüse;
3a bis 3c eine schematische Darstellung des Vorgehens zum Austauschen einer Düsenlippe einer weiteren beispielhaften Beschichterdüse;
4a bis 4c eine schematische Darstellung beispielhafter Beschichterdüsenelemente zum Konfigurieren einer Beschichterdüse;
5 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Konfigurieren einer Beschichterdüse; und
6 eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Anpassen einer in einer Anlage zum Beschichten einer Materialbahn angeordneten Beschichterdüse.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften bekannten Beschichterdüse 1 zum Auftragen wenigstens eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums 5 auf eine Materialbahn 6 gemäß dem Stand der Technik. Dabei weist die Beschichterdüse 1 zwei Düsenkörperelemente 11, 12 zum Zuführen und Verteilen des Auftragsmediums 5 in der Beschichterdüse 1 auf. Das Auftragsmedium 5 wird dabei in einer längs in der Beschichterdüse 1 angeordneten Medienkammer 2 verteilt und entlang eines zwischen zwei Düsenlippen 15, 16 gebildeten Düsenspalts 3 aus der Beschichterdüse 1 geführt.
Die in 1 dargestellte beispielhafte bekannte nach dem Slot-Die Prinzip arbeitende, auch Breitschlitzdüse genannte Beschichterdüse 1 wird über einer zu behandelnden, mit einer Geschwindigkeit V_M vorbeilaufenden Materialbahn 6 aufgehängt. Das aus der Beschichterdüse 1 strömende und durch die Schwerkraft beschleunigte Auftragsmedium 5 wird in Form eines Vorhangfilms 5a direkt auf die Materialbahn 6 aufgetragen. Der Düsenspalt 3 befindet sich im unteren Bereich der Beschichterdüse 1 und das Auftragsmedium 5 strömt von oben nach unten. Der sich aus dem Auftragsmedium 5 bildende Vorhang 5a fließt mit der Ausströmgeschwindigkeit v₀ aus dem Düsenspalt 3 der Beschichterdüse 1 und wird durch die Schwerkraft S in Richtung der Vertikalen V beschleunigt. Der fallende Vorhang 5a trifft auf der Materialbahn 6 mit der Geschwindigkeit v₁ auf, die höher ist als die Ausströmgeschwindigkeit v_o. Eine Streckung des Vorhangs 5a findet durch die Beschleunigung des fallenden Vorhangs 5a statt. Eine weitere Streckung findet auch statt, wenn das auftreffende Auftragsmedium 5 auf die Geschwindigkeit V_M der Materialbahn 6 weiter beschleunigt wird.
2a und 2b zeigen eine schematische Darstellung des Vorgehens zum Austauschen einer Düsenlippe 16 einer beispielhaften Beschichterdüse 1. Die Düsenlippe 16 bildet dabei eine erste Düsenlippe 15, 16 der Beschichterdüse 1, welche gegen eine zweite Düsenlippe 17 ausgetauscht wird. Im Ausführungsbeispiel weist die zweite Düsenlippe 17 einen Fließvorsprung 18 auf, über welchen das Auftragsmedium 5 außerhalb der Beschichterdüse 1 sich durch die Schwerkraft S beschleunigend führbar ist, bevor es nach dem Überströmen des vorderen Rands 14 der Düsenlippe 17 einen fallenden Vorhang 5a zum Beschichten einer Materialbahn 6 bildet.
2c zeigt die zusammengebaute Beschichterdüse 1 mit den daran angeordneten Düsenlippen 15, 17. Wie gut zu erkennen ist, weist die Düsenlippe 17 einen Fließvorsprung 18 mit drei in Fließrichtung des Auftragsmediums 5 ineinander übergehende Fließflächenabschnitte 13 auf, wobei der in Fließrichtung erste Fließflächenabschnitt gerade 13a, der zweite konkav 13b und der dritte konvex 13c ausgebildet ist. Durch diese Gestaltung des Fließvorsprungs 18 wird ein auf dem Fließvorsprung 18 geführtes Auftragsmedium 5 in gewünschter Weise beschleunigt.
Der Darstellung in 2c ist auch entnehmbar, dass die dargestellte beispielhafte Ausführung der Beschichterdüse 1 für eine bezogen auf die Fließrichtung F des Auftragsmediums 5 beim Austritt aus der Beschichterdüse 1 vertikale Anordnung der Beschichterdüse 1 ausgebildet ist. Dabei ist die Beschichterdüse 1 für eine hängende Montage in einer Anlage zum Beschichten einer Materialbahn 6 eingerichtet.
Zur Unterstützung einer homogenen Strömung auf dem Fließvorsprung 18 bzw. auf der Fließfläche 13 weist diese eine mittlere Rauigkeit R_a von 0,5 bis 1,0 µm auf. Zusätzlich weist die Düsenlippe 17 der beispielhaften in 2c dargestellten Beschichterdüse 1 eine Temperiereinrichtung 28 auf, welche eine geeignete Temperatur für eine homogene Strömung des wenigstens einen Auftragsmediums 5 zur Verfügung stellt.
Bei der beispielhaften in 2c dargestellten Beschichterdüse 1 ist wenigstens eine der Düsenlippen 15 oder 17 so am Düsenkörperelement 11 bzw. 12 in der Beschichterdüse angeordnet, dass damit insbesondere über das Anpassen einer Spaltweite 3a das aufzutragende Auftragsmedium 5 beim Führen aus der Beschichterdüse 1 dosierbar ist.
3a und 3b zeigen eine weitere schematische Darstellung des Vorgehens zum Austauschen einer Düsenlippe 16 einer weiteren beispielhaften Beschichterdüse 1. Die 3a und 3b unterscheiden sich nur in der Ausgestaltung der zweiten Düsenlippe 17, welche gegen die erste Düsenlippe 16 ausgetauscht wird, so dass in der Beschreibung dieser Figuren nur auf die andere Gestaltung der Düsenlippe 17 eingegangen wird. Auch diese zweite Düsenlippe 17 weist einen Fließvorsprung 18 auf, über welchen das Auftragsmedium 5 außerhalb der Beschichterdüse 1 sich durch die Schwerkraft S beschleunigend führbar ist, bevor es nach dem Überströmen eines vorderen Rands 14 der Düsenlippe 17 einen fallenden Vorhang 5a zum Beschichten einer Materialbahn 6 bildet. Bereits aus der Darstellung in 3b geht hervor, dass die Düsenlippe 17 vorgesehen ist, in einer gegenüber der Vertikalen V geneigt montierten Beschichterdüse 1 eingesetzt zu werden. Der Fließvorsprung 18 der Düsenlippe 17 weist eine zunächst eben ausgebildete Fließfläche 13 auf, welche sich über einen konvex ausgebildeten Fließflächenabschnitt bis an den vorderen Rand 14 des Fließvorsprungs bzw. der Düsenlippe 17 erstreckt.
3c zeigt die zusammengebaute Beschichterdüse 1 schließlich in der vorgesehenen, bezogen auf die Fließrichtung F des Auftragsmediums 5 beim Austritt aus der Beschichterdüse 1 in einem Winkel α gegenüber der Vertikalen H geneigten Anordnung. Der Winkel α beträgt bei der beispielhaften Ausführungsform ca. 50°.
Der Fließvorsprung 18 der in 3a dargestellten Düsenlippe 17 weist zwei in Fließrichtung des Auftragsmediums 5 ineinander übergehende Fließflächenabschnitte 13 auf, wobei der in Fließrichtung erste Fließflächenabschnitt 13a gerade und der zweite Fließflächenabschnitt 13b konvex ausgebildet ist. Durch diese Gestaltung des Fließvorsprungs 18 wird ein auf dem Fließvorsprung 18 geführtes Auftragsmedium 5 zuerst moderat beschleunigt, und dann in eine zum Ablösen vom vorderen Rand 14 geeignete Fließrichtung umgelenkt, um einen homogenen vertikal nach unten fallenden Vorhang 5a auszubilden.
Die 4a bis 4c zeigen eine schematische Darstellung beispielhafter Beschichterdüsenelemente zum Konfigurieren einer Beschichterdüse 1. Dabei sind in 4a verschiedene Düsenkörperelemente 11, 12, 19 und 20 dargestellt. In 4b sind verschiedene Düsenlippen 15, 16, 17, 26 und 27 dargestellt. Durch Auswählen der Zahl und Art von Düsenkörperelementen 11, 12, 19, 20 sowie Düsenlippen 15, 16, 17, 26, 27 sowie ein Festlegen der Ausrichtung der diese Beschichterdüsenelemente aufweisenden Beschichterdüse 1 gegenüber der Vertikalen V kann eine für den gewünschten Einsatz geeignete Beschichterdüse 1 zum Auftragen wenigstens eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums 5 auf eine Materialbahn 6 konfiguriert werden.
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Konfigurieren einer Beschichterdüse 1 zum Auftragen wenigstens eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums 5 auf eine Materialbahn 6. Zur Konfiguration der Beschichterdüse 1 wird in einem ersten Verfahrensschritt a) eine Mehrzahl von Düsenkörperelementen 11, 12, 19, 20 zum Zuführen und Verteilen wenigstens eines Auftragsmediums 5 in der Beschichterdüse 1 sowie in einem zweiten Verfahrensschritt b) eine Mehrzahl von Düsenlippen 15, 16, 17, 26, 27 zum Führen des wenigstens einen Auftragsmediums 5 aus der Beschichterdüse 1 und zum Ausbilden eines fallenden Vorhangs 5a zum Beschichten der Materialbahn 6 zur Verfügung gestellt. In einem weiteren Verfahrensschritt c) erfolgt die Auswahl der Zahl und Art von Düsenkörperelementen 11, 12, 19, 20 und im weiteren Verfahrensschritt d) die Auswahl der Zahl und Art von Düsenlippen 15, 16, 17, 26, 27 der konfigurierten Beschichterdüse 1. In einem weiteren Verfahrensschritt e) wird schließlich die Ausrichtung der Beschichterdüse 1 gegenüber der Vertikalen V festgelegt.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Anpassen einer in einer Anlage zum Beschichten einer Materialbahn 6 angeordneten Beschichterdüse 1 zum Ändern des Auftrags wenigstens eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums 5 auf einer Materialbahn 6, welche wenigstens ein Düsenkörperelement 11, 12, 19, 20 zum Zuführen und Verteilen des wenigstens einen Auftragsmediums 5 in der Beschichterdüse 1 und wenigstens eine Düsenlippe 15, 16, 17, 26, 27 zum Führen des wenigstens einen aufzutragenden Auftragsmediums 5 aus der Beschichterdüse 1. In einem ersten Verfahrensschritt a) wird wenigstens eine erste Düsenlippe 15, 16, 17, 26, 27 der Beschichterdüse 1 gegen eine zweite Düsenlippe 15, 16, 17, 26, 27 ausgetauscht, wobei entweder die erste Düsenlippe 15, 16, 17, 26, 27 und/ oder die zweite Düsenlippe 15, 16, 17, 26, 27 einen Fließvorsprung 18 aufweist, über welchen das wenigstens eine Auftragsmedium 5 außerhalb der Beschichterdüse 5 führbar ist, bevor es nach dem Überströmen eines vorderen Rands 14 der Düsenlippe 17, 26, 27 einen fallenden Vorhang 5a zum Beschichten der Materialbahn 6 bildet.
In einem zweiten, optionalen Verfahrensschritt b) wird die Beschichterdüse nach dem Austauschen der ersten Düsenlippe 15, 16, 17, 26, 27 bezogen auf die Fließrichtung F des wenigstens einen Auftragsmediums 5 beim Austritt aus der Beschichterdüse 1 in einer gegenüber der Vertikalen V verschwenkten Neigung angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: Beschichterdüse
2: Medienkammer
3: Düsenspalt
3a: Spaltweite
5: Auftragsmedium
5a: Vorhang
6: Materialbahn
11: Düsenkörperelement
12: Düsenkörperelement
13: Fließfläche
13a-c: Fließflächenabschnitte
14: vorderer Rand
15: Düsenlippe
16: Düsenlippe
17: Düsenlippe
18: Fließvorsprung
19: Düsenkörperelement
20: Düsenkörperelement
26: Düsenlippe
27: Düsenlippe
28: Temperiereinrichtung
S: Schwerkraft
F: Fließrichtung
V: Vertikale
V0: Ausströmgeschwindigkeit
V1: Auftreffgeschwindigkeit
VM: Geschwindigkeit der Materialbahn

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202020107431 U1 [0002]

Claims

Beschichterdüse zum Auftragen wenigstens eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums (5) auf eine Materialbahn (6), mit wenigstens einem Düsenkörperelement (11, 12, 19, 20) zum Zuführen und Verteilen des wenigstens einen Auftragsmediums (5) in der Beschichterdüse (1), und wenigstens einer Düsenlippe (15, 16) zum Führen des wenigstens einen Auftragsmediums (5) aus der Beschichterdüse (1), dadurch gekennzeichnet, dass eine Düsenlippe (17, 26, 27) einen Fließvorsprung (18) aufweist, über welchen das wenigstens eine Auftragsmedium (5) außerhalb der Beschichterdüse (1) führbar ist, bevor es nach dem Überströmen eines vorderen Rands (14) der Düsenlippe (17, 26, 27) einen fallenden Vorhang (5a) zum Beschichten der Materialbahn (6) bildet.
Beschichterdüse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fließvorsprung (18) der Düsenlippe (17, 26, 27) eine Fließfläche (13) mit wenigstens zwei in Fließrichtung (F) des wenigstens einen Auftragsmediums (5) ineinander übergehende gerade, konkav und /oder konvex gekrümmt ausgebildete Fließflächenabschnitte (13a, 13b, 13c) aufweist.
Beschichterdüse gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fließvorsprung (18) der Düsenlippe (17, 26, 27) für eine bezogen auf die Fließrichtung (F) des wenigstens einen Auftragsmediums (5) beim Austritt aus der Beschichterdüse (1) vertikale oder gegenüber der Vertikalen (V) geneigte Anordnung der Beschichterdüse 1 ausgebildet ist.
Beschichterdüse gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fließfläche des Fließvorsprungs (18) der Düsenlippe (17, 26, 27) in Fließrichtung eine Länge zwischen 30 mm und 350 mm aufweist.
Beschichterdüse gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenlippe (15, 16, 17, 26, 27) so in der Beschichterdüse (1) angeordnet ist, dass damit das wenigstens eine aufzutragende Auftragsmedium (5) beim Führen aus der Beschichterdüse (1) dosierbar ist.
Beschichterdüse gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Düsenlippe (15, 16, 17, 26, 27) begrenzte Spaltweite (3a) der Beschichterdüse (1) mittels eines Profiliersystems einstellbar ist.
Beschichterdüse gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fließvorsprung (18) bzw. die daran angeordnete Fließfläche (13, 13a, 13b, 13c) eine mittlere Rauigkeit (R_a) von 0,5 bis 1,0 µm aufweist.
Beschichterdüse gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese für eine hängende Montage in einer Anlage zum Beschichten einer Materialbahn (6) eingerichtet ist.
Beschichterdüse gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese für eine bezogen auf die Fließrichtung (F) wenigstens eines Auftragsmediums (5) beim Austritt aus der Beschichterdüse (1) vertikale oder gegenüber der Vertikalen (V) geneigte Montage in einer Anlage zum Beschichten einer Materialbahn (6) eingerichtet ist.
Verfahren zum Konfigurieren einer Beschichterdüse (1) zum Auftragen wenigstens eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums (5) auf eine Materialbahn (6), wobei zur Konfiguration der Beschichterdüse (1) folgende Beschichterdüsenelemente zur Verfügung gestellt werden: - eine Mehrzahl von Düsenkörperelementen (11, 12, 19, 20) zum Zuführen und Verteilen wenigstens eines Auftragsmediums (5) in der Beschichterdüse (1) und - eine Mehrzahl von Düsenlippen (15, 16, 17, 26, 27) zum Führen des wenigstens einen Auftragsmediums (5) aus der Beschichterdüse (1) und zum Ausbilden eines fallenden Vorhangs (5a) zum Beschichten der Materialbahn (6), gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: - Auswahl der Zahl und Art von Düsenkörperelementen (11, 12, 19, 20); - Auswahl der Zahl und Art von Düsenlippen (15, 16, 17, 26, 27); - Festlegen der Ausrichtung der Beschichterdüse (1) gegenüber der Vertikalen (V).
Verfahren zum Konfigurieren einer Beschichterdüse gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung der Beschichterdüse (1) in einem Bereich von 10° bis 60°, insbesondere in einem Bereich von 30° bis 55° bezogen auf die Fließrichtung (F) wenigstens eines Auftragsmediums (5) beim Austritt aus der Beschichterdüse (1) gegenüber der Vertikalen (V) festgelegt wird.
Verfahren zum Konfigurieren einer Beschichterdüse gemäß wenigstens einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die an den vorderen Rand (14) der Düsenlippe (15, 16, 17, 26, 27) anschließende Fließfläche (13, 13a, 13b, 13c) bei einer vorbestimmten Ausrichtung der Beschichterdüse (1) eine Neigung von 0° bis 30° gegenüber der Vertikalen (V) aufweist.
Verfahren zum Konfigurieren einer Beschichterdüse gemäß wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichterdüse (1) gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgeführt ist.
Verfahren zum Anpassen einer in einer Anlage zum Beschichten einer Materialbahn (6) angeordneten Beschichterdüse (1), insbesondere gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, zum Ändern des Auftrags wenigstens eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums (5) auf einer Materialbahn (6), welche wenigstens ein Düsenkörperelement (11, 12, 19, 20) zum Zuführen und Verteilen des wenigstens einen Auftragsmediums (5) in der Beschichterdüse (1) und wenigstens eine Düsenlippe (15, 16, 17, 26, 27) zum Führen des wenigstens einen aufzutragenden Auftragsmediums (5) aus der Beschichterdüse (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine erste Düsenlippe (15, 16, 17, 26, 27) der Beschichterdüse (1) gegen eine zweite Düsenlippe (15, 16, 17, 26, 27) ausgetauscht wird, wobei entweder die erste Düsenlippe (15, 16, 17, 26, 27) und/ oder die zweite Düsenlippe (15, 16, 17, 26, 27) einen Fließvorsprung (18) aufweist, über welchen das wenigstens eine Auftragsmedium (5) außerhalb der Beschichterdüse (1) führbar ist, bevor es nach dem Überströmen eines vorderen Rands (14) der Düsenlippe (15, 16, 17, 26, 27) einen fallenden Vorhang (5a) zum Beschichten der Materialbahn (6) bildet.
Verfahren zum Anpassen einer Beschichterdüse gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichterdüse (1) nach dem Austauschen der ersten Düsenlippe (15, 16, 17, 26, 27) bezogen auf die Fließrichtung F wenigstens eines Auftragsmediums (5) beim Austritt aus der Beschichterdüse (1) in einer gegenüber der Vertikalen (V) veränderten Neigung angeordnet wird.