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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen mehrerer Schichten
flüssigen
oder pastösen
Auftragsmediums, gewünschtenfalls
umfassend eine wässrige
Pigmentsuspension, auf einen laufenden Untergrund, wobei der Untergrund
bei direktem Auftrag die Oberfläche
einer Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, und bei
indirektem Auftrag die Oberfläche
eines Übertragungselements, vorzugsweise
einer Übertragungswalze,
ist, welches das Auftragsmedium dann an die Oberfläche der
Materialbahn überträgt, umfassend
mehrere in Bewegungsrichtung des Untergrunds nebeneinander liegende
oder gegeneinander versetzte langgestreckte Abgabeöffnungen
oder Abgabeöffnungsanordnungen
zur Abgabe eines jeweiligen Auftragsmediums in Form einer jeweiligen
Auftragsmediumschicht, wobei die Auftragsmediumschichten zumindest
bereichsweise zu einem mehrschichtigen, sich unter Schwerkrafteinflus
oder/und unter Einfluss weiterer Kräfte hin zum Untergrund bewegenden
Vorhang oder Schleier zusammenführbar
sind.
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Anzumerken
ist, dass in diesem Zusammenhang betreffend die Angabe "Bewegung unter Schwerkrafteinfluss" vor allem an eine
im Wesentlichen schwerkraftbedingte Bewegung des Auftragsmedium-Vorhangs
gedacht wird, derart, dass von allen das Auftragsmedium zum Untergrund
hin treibenden Kräften
die Schwerkraft den größten Einfluss
auf den Auftragsmedium-Vorhang ausübt. Diese schwerkraftbedingte
Bewegung kann aber auch von weiteren Kräften unterstützt (beispielsweise
von elektrostatischen Kräften)
oder in anderer Art und Weise beeinflusst werden (beispielsweise
durch viskose Reibung bei der Bewegung längs eines Leitelements).
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Obgleich
die Materialbahn grundsätzlich eine
Papierbahn, eine Kartonbahn, eine Folienbahn oder eine Textilbahn
sein kann, kann die Erfindung besonders gut anhand des Beispiels
der Herstellung von Spezialpapieren näher erläutert werden. Derartige Spezialpapiere
können
beispielsweise Selbstdurchschreibe-Papier (CB-, CF- oder CFB-Papier), Papier
für InkJet-Drucker, silikonisiertes
Papier, Thermopapier, licht- und wärmeempfindliches Fotopapier
und dergleichen Papiere sein.
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Eine
Vorrichtung der eingangs angesprochenen Art ist beispielsweise aus
der
DE 195 13 531
A1 bekannt. Diese Offenlegungsschrift offenbart einen so
genannten "Gleitflächengießer", der eine geneigte und
nach unten gekrümmte
Gleitfläche
aufweist. Die sich nach oben öffnenden,
entlang der Gleitfläche
gegeneinander versetzten schlitzartigen Abgabeöffnungen geben das Auftragsmedium
als sich auf der Leitfläche
in Richtung zu einem unteren Gleitflächenrand abfließenden Auftragsmediumfilm
ab, wobei sich ein mehrschichtiger Auftragsmediumfilm bildet, der
sich vom Leitflächenrand
als mehrschichtiger Vorhang oder Schleier ablöst. Die Gleitfläche ist
vergleichsweise lang. Infolge dessen und infolge des Ausstoßes des
Auftragsmediums von unten nach oben erscheint die Lösung gemäß
DE 195 13 531 A1 zumindest
für Anwendungen
in der Papierindustrie weniger geeignet. Zumindest für manche
Anwendungen dürfte
die in der Regel erforderliche hohe Geschwindigkeit für einen
Pigmente enthaltenden durchgehenden Vorhand oder Schleier nicht
aufzubringen sein. Es muss auch befürchtet werden, dass sich etwa
Pigmentlösungen,
die die Filmschichten bilden, infolge der beschriebenen Mediumführung vermischen.
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Um
schädliche äußere Einflüsse von
dem eigentlichen Auftragsmedium-Vorhang
abzuhalten, wird nach der bekannten Lösung das Auftragsmedium gewissermaßen durch
Hilfsmedien "eingerahmt". Ferner ist vorgesehen,
den Auftragsmedium-Vorhang durch sich orthogonal zum Vorhang bewegende
Freistrahlen oder alternativ orthogonal zum Vorhang angeordnete
zylindrische Stäbe
von den Vorhangrändern
abzutrennen. Insgesamt weist das bekannte Auftragswerk einen recht
komplizierten Aufbau auf.
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Eine
weitere Vorrichtung der eingangs angesprochenen Art ist aus der
DE 28 39 210 A1 bekannt. Die
bekannte Vorrichtung dürfte
ebenfalls zutreffend als "Gleitflächengießer" bezeichenbar sein.
Es werden zwei Auftragsmedien jeweils unter Ausstoß von unten
nach oben durch eine jeweilige schlitzartige Abgabeöffnung als
Auftragsmediumfilm an eine jeweilige Gleitfläche abgegeben. Die Gleitflächen laufen
V-förmig
zusammen und lassen zwischen sich einen Durchflussspalt frei. Der
Durchflussspalt ist durch ein sich nach unten verjüngendes,
keilförmiges Zwischenelement
in wenigstens zwei etwa gleich weite Spalte aufgeteilt, wobei die
Abflusskanten dieses Elements und die von Gießlippen gebildeten Gleitflächenränder der
beiden Gleitflächen
(auch als Leitflächen
bezeichenbar) etwa auf gleichem Höhenniveau liegen. Das Zwischenelement
selbst ist nach einer Ausführungsvariante
als Schlitzgießer
ausgebildet mit einer oder mehreren Schlitzgießermündungen, die etwa auf dem gleichen
Höhenniveau
wie die Abflusskanten der beiden Gleitflächen liegen. Aus dem Durchflussspalt
tritt ein zwei oder mehr Schichten aufweisender Vorhang oder Schleier
hervor, der infolge der Schwerkrafteinwirkung auf den laufenden Untergrund
trifft.
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Das
Auftragen im Wege von mehrschichtigen Vorhängen oder Schleiern ist insbesondere
auch zur Veredelung bzw. Beschichtung von Papieren in der Papierindustrie
vorteilhaft. Insbesondere wurde beobachtet, dass ein mehrschichtiger
Vorhang oder Schleier anstelle mehrerer einschichtiger Einzelvorhänge bzw.
Einzelschleier stabiler ist und besser zu handhaben ist. Die gegenüber dem
mehrschichtigen Vorhang dünneren
Einzelvorhänge bzw.
Einzelschleier sind hingegen vergleichsweise unruhig, und es kann
dementsprechend nur mit größerem Aufwand
für gleichmäßige Auftragsergebnisse
hoher Qualität
gesorgt werden. Gegenüber
etwa einer bekannten Twin-Lösung,
bei der zwei Verteilrohre vorgesehen sind, deren Vorhänge bzw.
Schleier gleich beim Austreten sich zum mehrschichtigen Vorhang bzw.
Schleier vereinigen, wurde trotz des Vorteils der Erzeugung des
stabilen mehrschichtigen Vorhangs bzw. Schleiers häufig noch
das Auftragen mittels separter Vorhänge bzw. Schleier bevorzugt,
beispielsweise nach einer so genannten Couple-Lösung, bei der zwei separate
Vorhänge
oder Schleier kurz nacheinander auf den Untergrund, insbesondere
die Materialbahn, fallen und sich erst auf dem Untergrund bzw. der
Materialbahn berühren.
Der Vorteil der Verwendung separater Vorhänge bzw. Schleier ist, dass die
verschiedenen Auftragsmedien, soweit sie nicht auf den Untergrung
auftreffen bzw. auftreffen sollen, gesondert aufgefangen und einer
Wiederbenutzung als Auftragsmedium zugeführt werden können. Im Falle
eines mehrschichtigen Vorhangs oder Schleiers ist dies nur ausnahmsweise
der Fall, da eine Auftragsmediummischung aus den die Schichten des Vorhangs
bzw. Schleiers bildenden Auftragsmedien aufgefangen wird, die ohne
aufwendige Wiederaufarbeitung zur Trennung der Bestandteile in der
Regel nicht wiederverwendet werden kann.
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Ein
Beispiel für
den insoweit herkömmlich
in der Praxis hinsichtlich der Betriebskosten favorisierten Nass-In-Nass-Auftrags
im Wege gesonderter Vorhänge
bzw. Schleier ist aus der
DE
100 57 729 A1 bekannt. Es sind zwei Vorhang-Auftragsköpfe vorgesehen,
von denen jedes das jeweilige Auftragsmedium aus einer Abgabedüse als sich
im Wesentlichen schwerkraftbedingt bewegenden Vorhang oder Schleier
an den Untergrund abgibt. Gegenüber
anderen Lösungen
zeichnet sich die bekannte Vorrichtung dadurch aus, dass die Auftragsmedium-Vorhänge bzw.
Schleier in einem vergleichsweise geringen Abstand voneinander auf
den Untergrund auftreffen.
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Aufgabe
der Erfindung ist, eine Auftragsvorrichtung der angesprochenen Art
bereitzustellen, die flexibler einsetzbar ist oder/und die Verwendung
eines mehrschichtigen Auftragsvorhangs oder Schleiers ermöglicht bei
gleichzeitiger, voneinander unabhängiger Zugriffsmöglichkeit
auf die den mehrschichtigen Vorhang bzw. Schleier bildenden Auftragsmediumschichten,
etwa zum voneinander gesonderten Auffangen der einzelnen Auftragsmedien
insbesondere in Zuordnung zu den Rändern des Untergrunds.
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Zur
Lösung
wenigstens einer der angesprochenen Teilaufgaben wird erfindungsgemäß in Bezug auf
die eingangs angesprochene Auftragsvorrichtung vorgeschlagen, dass
die Auftragsmediumschichten oder zumindest einige der Auftragsmediumschichten zumindest
bereichsweise als sich unter Schwerkrafteinfluss oder/und unter
Einfluss weiterer Kräfte
bewegende, in Bewegungsrichtung des Untergrunds gegeneinander versetzte
Einzelvorhänge
oder Einzelschleier bereitstellbar sind.
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Nach
dem Erfindungsvorschlag ist beispielsweise eine hohe Flexibilität dahingehend
möglich, dass
wahlweise im Wege von Einzelvorhängen
oder Einzelschleiern oder im Wege eines mehrschichtigen Vorhangs
oder Schleiers aufgetragen wird.
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Soll
im Wege eines mehrschichtigen Vorhangs oder Schleiers aufgetragen
werden, beispielsweise im Hinblick auf die oben angesprochene Stabilität eines
mehrschichtigen Vorhangs oder Schleiers, so wird weiterbildend vorgeschlagen,
dass die Einzelvorhänge
oder Einzelschleier unter Schwerkrafteinfluss oder/und unter Einfluss
weiterer Kräfte oder/und
vermittels wenigstens einer Leitoberfläche zumindest bereichsweise
zum mehrschichtigen Vorhang oder Schleier zusammenführbar sind.
Trotz der Bereitstellung des mehrschichtigen Vorhangs oder Schleiers
ist ein Zugriff zu den Einzelmedien auf einfache Weise möglich, nämlich derart,
dass auf die Einzelvorhänge
oder Einzelschleier zugegriffen wird, beispielsweise der Einzelvorhang
bzw. Einzelschleier bereichsweise aufgefangen wird. Das Problem
der Medientrennung, beispielsweise Farbtrennung, im Randbereich
des auf den Untergrund treffenden Vorhangs ist damit auf einfache
Weise beherrschbar. Es können
die einzelnen Auftragsmedien gesondert aufgefangen und einer jeweiligen
Wiederverwendung zugeführt
werden. Dies ist mit einer einfachen Formateinstellung für verschiedene
Auftragsbreiten leicht kombinierbar. Man kann insbesondere eine
zuverlässig
funktionierende Auftragsvorrichtung bereitstellen, die hinsichtlich
des Auftragsmediums und Verbrauchs eine hohe Wirtschaftlichkeit
besitzt.
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Es
wurde schon eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
angesprochen, nämlich
das die Einzelvorhänge
oder Einzelschleier zumindest bereichsweise ohne Zusammenführung zum
mehrschichtigen Vorhang oder Schleier an den Untergrund oder – vorzugsweise – in eine
zugeordnete Aufnahme abgebbar sind. Hierbei ist es, wie sich aus
den vorstehenden Erläuterungen
schon ergibt, besonders zweckmäßig, wenn
den Einzelvorhängen
oder Einzelschleiern jeweils eine eigene Aufnahme zugeordnet ist.
Es wird in diesem Zusammenhang vor allem daran gedacht, dass zwei
Randbereichen oder Rändern
des Untergrunds, die in zur Bewegungsrichtung des Untergrunds orthogonaler Richtung
voneinander beabstandet sind, oder/und zwei sich an die Randbereiche
oder Ränder
abschließenden Nachbarschaftsbereichen neben dem Untergrund
jeweils wenigstens eine Aufnahme zugeordnet ist zum Aufnehmen von
Auftragsmedium.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens zwei langgestreckte Abgabeöffnungen
oder Abgabeöffnungsanordnungen
in Bewegungsrichtung des Untergrunds derart gegeneinander versetzt
sind, dass sie einen jeweiligen Einzelvorhang oder Einzelschleier
abgeben. Betreffend die Zusammenführung der Einzelvorhänge bzw.
Einzelschleier zum mehrschichtigen Vorhang bzw. Schleier wird weiterbildend
vorgeschlagen, dass die Einzelvorhänge oder Einzelschleier unter
Einwirkung der Schwerkraft zumindest bereichsweise auf eine geneigte
Leitfläche
treffen, derart, dass sich auf der Leitfläche ein auf dieser in Richtung zu
einem unteren Leitflächenrand
abfließender
mehrschichtiger Auftragsmediumfilm bildet, der sich vom Leitflächenrand
als der mehrschichtige Vorhang oder Schleier ablöst. Eine andere, besonders
vorteilhafte Möglichkeit
ist, dass die abgegebenen Einzelvorhänge oder Einzelschleier durch
Einschalten einer elektrostatischen Krafteinwirkung zumindest bereichsweise
zum mehrschichtigen Vorhang oder Schleier zusammenführbar sind
oder/und durch Ausschalten einer/der elektrostatischen Krafteinwirkung
jeweils als Einzelvorhang oder Einzelschleier dem Untergrund bzw.
in die/eine Aufnahme zuführbar
sind.
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Bei
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
sind wenigstens zwei langgestreckte Abgabeöffnungen oder Abgabeöffnungsanordnungen
vorgesehen, die jeweils das Auftragsmedium an eine Leitfläche als
Auftragsmediumfilm abgeben, der auf der jeweiligen Leitfläche in Richtung
zu einem unteren Leitflächenrand
abfließt,
und dass die Leitflächen
einen gemeinsamem unteren Leitflächenrand
oder in enger Nachbarschaft angeordnete Leitflächenränder aufweisen, derart, dass
die sich vom Leitflächenrand
ablösenden
Auftragsmediumfilme den mehrschichtigen Vorhang oder Schleier bilden.
Es wird in diesem Zusammenhang vor allem daran gedacht, dass die
Abgabeöffnungen
oder Abgabeöffnungsanordnungen bezogen
auf die Bewegungsrichtung des Untergrunds in vorzugsweise enger
Nachbarschaft zueinander angeordnet sind oder/und sich in Richtung
zum Untergrund öffnen.
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Im
Hinblick auf die gewünschten
flexiblen Einsatzmöglichkeiten
bzw. den Zugriff auf die einzelnen Auftragsmedien wird als besonders
bevorzugt vorgeschlagen, dass wenigstens einer der Auftragsmediumfilme
durch Einschalten einer elektrostatischen Krafteinwirkung zumindest bereichsweise
als Einzelvorhang oder Einzelschleier von der Leitfläche ablösbar oder/und
durch Ausschalten einer/der elektrostatischen Krafteinwirkung mit
dem oder wenigstens einem weiteren Auftragsmediumfilm zum mehrschichtigen
Vorhang oder Schleier zusammenführbar ist.
Zweckmäßig kann
ein zwischen zwei langgestreckten Abgabeöffnungen oder Abgabeöffnungsanordnungen
angeordnetes flächiges
Trennelement vorgesehen sein, dessen beiden Seiten jeweils eine Leitfläche bilden.
Die auch als Gleitflächen
bezeichenbaren Leitflächen
sollten ein gutes Abgabeverhalten in Bezug auf das jeweilige Auftragsmedium aufweisen.
Beispielsweise können
nichtmetallische Werkstoffe, wie etwa Teflon, eingesetzt werden.
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Allgemein
wird vorgeschlagen, dass in zumindest bereichsweiser Zuordung zu
wenigstens einem der Einzelvorhänge
oder Einzelschleier oder Auftragsmediumfilme wenigstens ein elektrisches Feld
erzeugbar ist, um eine unter Schwerkrafteinfluss erfolgende Bewegung
des Einzelvorhangs oder Einzelschleiers oder Auftragsmediumfilms
durch elektrostatische Krafteinwirkung zu modifizieren. Es wird
in diesem Zusammenhang vor allem daran gedacht, dass auf wenigstens
einen der Einzelvorhänge
oder Einzelschleier oder Auftragsmediumfilme wirkende elektrostatische
Kräfte
mit Kraftkomponenten orthogonal zur Richtung der Schwerkraft oder
orthogonal zu einer schwerkraftbedingten Bewegungsrichtung des Einzelvorhangs
oder Einzelschleiers oder Auftragsmediumfilms erzeugbar sind.
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Man
kann vorsehen, dass der betreffende Einzelvorhang oder Einzelschleier
oder Auftragsmediumfilm einerseits und wenigstens eine in Nachbarschaft
zum Einzelvorhang oder Einzelschleier oder Auftragsmediumfilm angeordnete
Elektrode andererseits auf die elektrostatische Krafteinwirkung
verursachende oder hierzu zumindest beitragende elektische Potentiale
legbar sind. Dabei kann es zweckmäßig sein, dass der betreffende
Einzelvorhang oder Einzelschleier oder Auftragsmediumfilm einerseits und die
Elektrode andererseits für
zwischen der Elektrode und dem Einzelvorhang oder Einzelschleier oder
Auftragsmediumfilm wirkende anziehende elektrostatische Kräfte auf
elektische Potentiale unterschiedlicher Polarität legbar sind. Ferner kann
es dabei zweckmäßig sein,
dass der betreffende Einzelvorhang oder Einzelschleier oder Auftragsmediumfilm
einerseits und die Elektrode andererseits für zwischen der Elektrode und
dem Einzelvorhang oder Einzelschleier oder Auftragsmediumfilm wirkende abstoßende elektrostatische
Kräfte
auf elektrische Potentiale gleicher Polarität legbar sind.
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Es
kommt durchaus auch in Betracht, dass mehrere Einzelvorhänge oder
Einzelschleier oder Auftragsmediumfilme auf die elektrostatische
Krafteinwirkung verursachende oder hierzu zumindest beitragende
elektische Potentiale legbar sind. Dabei kann man vorsehen, dass
wenigstens zwei Einzelvorhänge
oder Einzelschleier oder Auftragsmediumfilme für zwischen diesen wirkende
anziehende elektrostatische Kräfte
auf elektische Potentiale unterschiedlicher Polarität legbar
sind. Ferner kann man dabei vorsehen, dass wenigstens zwei Einzelvorhänge oder
Einzelschleier oder Auftragsmediumfilme für zwischen diesen wirkende
abstoßende
elektrostatische Kräfte
auf elektische Potentiale gleicher Polarität legbar sind.
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Unabhängig von
der Art und Weise des Erzeugens von elektrischen Feldern zur Beeinflussung der
Bewegung des Einzelvorhangs oder Einzelschleiers oder Auftragsmediumfilms
ist es in der Regel zweckmäßig, wenn
der betreffende Einzelvorhang oder Einzelschleier oder Auftragsmediumfilm oder – vorzugsweise – alle Einzelvorhänge oder
Einzelschleier oder Auftragsmediumfilme auf Massepotential liegen
oder legbar sind. Ungewünschte
Wechselwirkungen elektrostatischer Natur mit dem Untergrund bzw.
Aufwand dahingehend, den Untergrund auf ein geeignetes Potential
zu legen, wird damit vermieden. In der Regel wird es zweckmäßig sein
ebenfalls den Untergrund auf Massepotential liegen zu haben.
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Aus
den vorangehenden Ausführungen
ergibt sich schon, dass vorgesehen sein kann, die Einzelvorhänge oder
Einzelschleier vermittels der elektrostatischen Krafteinwirkung
zum mehrschichtigen Vorhang oder Schleier zusammenzuführen. Zusätzlich oder – in der
Regel – alternativ
kann vorgesehen sein, dass ein Zusammenführen der Einzelvorhänge oder
Einzelschleier oder Auftragsmediumfilme zum mehrschichtigen Vorhang
oder Schleier vermittels der elektrostatischen Krafteinwirkung unterbunden wird.
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Die
Abgabeöffnungen
bzw. Abgabeöffnungsanordnungen
können
vorteilhaft Bestandteil eines gemeinsamen Auftragskopfs sein. Es
ist damit eine kompakte Bauweise der Auftragsvorrichtung bei niedrigen
Investitionskosten möglich.
Es wird in diesem Zusammenhang daran gedacht, dass der Auftragskopf
in Zuordnung zu den Abgabeöffnungen bzw.
Abgabeöffnungsanordnungen
jeweils eine integrierte Verteilkammer für die Bereitstellung des jeweiligen
Auftragsmedium aufweist. Soweit wenigstens eine Elektrode zur Erzeugung
eines elektrischen Felds vorgesehen ist, ist es zweckmäßig, dass
der Auftragskopf mit wenigstens einer Elektrode zur Erzeugung eines
elektrischen Felds ausgestattet ist.
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Grundsätzlich können mit
der erfindungsgemäßen Mehrschicht-Auftragsvorrichtung
verschiedene Arten von Auftragsmedien verarbeitet werden. Ganz allgemein
kann das Auftragsmedium eine wässrige
Lösung
oder eine wässrige
Dispersion von Feststoffpartikeln sein, beispielsweise eine Acrylat- oder
Butadienstyrol-Dispersion. Dabei können die Feststoffpartikel
mineralische Pigmente oder mikroskopische Kunststoffpartikel sein,
beispielsweise Plastikpigmente oder tintebefüllte Mikrokapseln, oder/und
Stärke
umfassen. Eine eine untere Schicht auf der Materialbahn bildende
Auftragsmediumschicht kann beispielsweise von einer Stärkelösung gebildet
sein. Demgegenüber
kann beispielsweise eine darüberliegende
zweite Schicht von einer Dispersion von tintegefüllten Mikrokapseln gebildet
sein.
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Es
können
verschiedene Lösungsmittel
sowie synthetische oder natürliche
Binder, beispielsweise Polyvinylalkohol oder Stärke, eingesetzt werden.
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Die
vorstehend angesprochenen Auftragsmedien für die Bildung einer ersten
und zweiten Auftragsschicht stellen insbesondere auf den Anwendungsfall
der Herstellung von graphischen Papieren, insbesondere Selbstdurchschreibe-Papier,
ab. Die untere Schicht hat in diesem Fall zum einen die Aufgabe,
eine Sperrschicht für
die in der oberen Schicht enthaltenen tintegefüllten Mikrokapseln bereitzustellen,
die diese sicher an der Oberfläche
des Durchschreibepapiers hält.
Zum anderen hat die untere Schicht aber auch die Aufgabe, die Unebenheiten des
Rohpapiers auszugleichen und so eine gleichmäßige Verteilung der Mikrokapseln
und damit eine gleichmäßige Farbdichte
der mittels der Selbstdurchschreibe-Papiers erzielten Linien zu erreichen.
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Ein
mehrschichtiger Auftrag im Wege wenigstens eines mehrschichtigen
Vorhangs oder Schleiers kommt durchaus aber auch für andere
Anwendungen in Betracht, insbesondere auch andere Anwendungen in
der Papier- oder Kartonindustrie.
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Die
Auftragsvorrichtung kann für
einen beidseitigen Auftrag auf die Materialbahn ausgebildet sein,
wobei der Auftrag im Wege eines mehrschichtigen Vorhangs oder Schleiers
auf die eine Seite der Materialbahn mit einer beliebigen herkömmlichen Auftragsart
für die
andere Materialbahnseite, beispielsweise unter Verwendung wenigstens
eines Vorhang-Auftragswerks, oder mit einem erfindungsgemäßen Auftrag
im Wege eines mehrschichtigen Vorhangs oder Schleiers kombiniert
sein kann. Die erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung
kann je nach Anwendung entsprechend der üblichen Terminologie auch als
Streichvorrichtung oder Streichmaschine zutreffend bezeichnet werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhang von in den Figuren gezeigten
Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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1 zeigt eine schematische
Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung.
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2 zeigt schematisch einen
Schnitt durch zwei mittels der Vorrichtung der 1 erzeugbare Einzel-Vorhänge oder
Einzel-Schleier, die durch elektrostatische Kräfte zu einem mehrschichtigen Vorhang
oder Schleier zusammengeführt
werden für den
Auftrag auf einen laufenden Untergrund.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung
in einer schematischen Seitenansicht.
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4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung
in einer schematischen Seitenansicht.
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In 1 ist ein Beispiel einer
erfindungsgemäßen Mehrschicht-Auftragsvorrichtung
allgemein mit 10 bezeichnet. Sie dient zum Aufbringen einer mehrschichtigen
oder mehrlagigen Beschichtung 12 auf einen sich in Laufrichtung
L bewegenden Untergrund U, beispielsweise eine Papierbahn 14.
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Die
Auftragsvorrichtung 10 umfasst ein Vorhang-Auftragswerk 16,
das integriert in einen gemeinsamen Auftragskopf 16' alle erforderlichen
Einrichtungen zur voneinander unabhängigen Abgabe von zwei einzelnen
Vorhängen
oder Schleiern 18 und 20 aufweist, also insbesondere
für den
ersten Vorhang oder Schleier 18 eine Düsenkammer 22 und eine
den Vorhang oder Schleier abgebende Schlitzdüse 24 sowie für den zweiten
Vorhang 20 eine Düsenkammer 26 und
eine den zweiten Vorhang oder Schleier 20 abgebende Schlitzdüse 28.
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Mittels
der beiden Vorhänge
18 und
20 kann, ähnlich wie
gemäß
DE 100 57 729 A1 zuerst
ein erstes Auftragsmedium, beispielsweise eine Stärkelösung oder
Stärkesuspension,
als Vorstrich auf die Oberfläche
14a der
Papierbahn
14 aufgebracht werden (mittels des Vorhangs
18),
und dann (mittels des Vorhangs
20) im Wege des sogenannten
Nass-Innen-Nass-Auftrags
auf den schon aufgebrachten Vorstrich ein zweites Auftragsmedium,
beispielsweise eine Dispersion oder Suspension von tintegefüllten Mikrokapseln,
die einen Deckstrich bilden. Es wird diesbezüglich auf den Inhalt der
DE 100 57 729 A1 verwiesen,
deren Offenbarung durch Bezugnahme in die Offenbarung der vorliegenden
Anmeldung einbezogen wird. An den Rändern der Papierbahn
14 wird
mittels Auffangwannen
28 und
30 nicht benötigtes Auftragsmedium
des betreffenden Vorhangs bzw. Schleiers
18 bzw.
20 aufgefangen
und einer erneuten Verwendung zugeführt.
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Der
vorstehend erwähnte
Auftrag im Wege von zwei gesonderten Vorhängen bzw. Schleiern 18 und 20 stellt
nur eine Einsatzmöglichkeit
für die
erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung 10 gemäß 1 dar. Der Auftragskopf 16 ist
mit einer Elektrode oder allgemein mit einer Elektrodenanordnung 30 ausgeführt, die
an einer Spannungsquelle anlegbar ist, um ein elektrostatisches
Feld 32 zu erzeugen. Zwischen der auch als Aufladeelektrode
bezeichenbaren Elektrode 30 oder allgemein Elektrodenanordnung 30 einerseits
und dem Gehäuse
des Auftragkopfes 16', der
auf Masse liegt, andererseits, kann beispielsweise eine Spannung
von 1 bis 30 kV angelegt werden. Die die Auftragsmedien führenden
Bereiche des Auftragskopfs 16 einschließlich der Schlitzdüsen 24 und 28 stehen
mit dem Gehäuse
des Auftragskopfs 16' elektrisch
in Verbindung, so dass die Vorhänge
bzw. Schleier 18 und 20 selbst ebenfalls auf Massepotential
liegen. Das resultierende elektrostatische Feld 32 geht
dementsprechend einher mit auf die Vorhänge 18 und 20 wirkenden
elektrostatischen Kräften,
die die Vorhänge
in Richtung zur Elektrode oder Elektrodenanordnung 30 ziehen.
Hierdurch werden die beiden Vorhänge 18 und 20 aus
ihrer schwerkraftbedingten Vertikalstellung in Richtung auf einander
zu ausgelenkt, wobei bei geeigneter Feldstärke die ausgelenkten Vorhänge 18 und 20' miteinander
in Kontakt kommen und einen zweischichtigen Vorhang oder Schleier 40 bilden.
Mittels dieses zweischichtigen Vorhangs wird dann die Beschichtung 12 von vornherein
als zweischichtige Beschichtung auf die Oberfläche 14a aufgetragen,
wobei eine untere Schicht der Beschichtung 12 auf den ausgelenkten Vorhang
oder Schleier 18' und
eine obere Schicht der Beschichtung 12 auf den ausgelenkten
Vorhang oder Schleier 20' zurückgeht.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Auftragsvorrichtung 10 hinsichtlich
der Auslegung des elektrostatischen Feldes 32 zeichnet
sich dadurch aus, dass die beiden Einzelvorhänge 18 und 20 nur
in einem mittleren Nutzbereich aufeinander zu ausgelenkt werden
zur Ausbildung des zweischichtigen Vorhangs 40, während an
den beiden Rändern
der Papierbahn 14 die einzelnen Vorhänge 18 und 20 bestehen
bleiben, so dass die die beiden Vorhänge bildenden Auftragsmedien
voneinander gesondert aufgefangen werden können, etwa mittels der vorangehend
angesprochenen Aufnahmen 28 und 30.
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2 zeigt schematisch einen
Schnitt durch die mittels des Auftragswerks 16 erzeugten,
auf elektrostatischem Wege aufeinander zu ausgelenkten Vorhänge 18' und 20', etwa nach
Linie II-II 1. Zu erkennen
sind angrenzend an beide Längsränder der Materialbahn 14 jeweils
eine Aufnahme 28 in Zuordnung zum Vorhang 18 bzw. 18' und eine Aufnahme 30 in
Zuordnung zu Vorhang 20 bzw. 20'. Der mehrschichtige Vorhang 40 ist über eine
die Gesamtbreite der Materialbahn 14 leicht unterschreitende
Nutzbreite ausgebildet, so dass beidseitig ein schmaler Streifen
verbleibt, in dem nicht mittels des mehrschichtigen, hier zweischichtigen
Vorhangs 40, sondern mittels der Einzelvorhänge 18' und 20' aufgetragen
wird. Diese Randbereiche können
durchaus deutlich kleiner sein als in 2 schematisch
dargestellt. Durch die beschriebene Auslegung wird erreicht, dass überschüssiges Auftragsmedium
für die
beiden Einzelvorhänge
völlig
gesondert voneinander mittels der Aufnahmen 28 bzw. 30 aufgefangen
werden kann, ohne dass es zu einer Vermischung von Auftragsmedium kommt.
Hierdurch können
trotz Auftrags mittels eines mehrschichtigen Vorhangs die die Schichten
des mehrschichtigen Vorhangs bildenden Auftragsmedien gesondert
voneinander, also ohne Vermischung miteinander, aufgefangen und
jeweils einer Wiederverwendung zugeführt werden.
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Nach
dem Erfindungsvorschlag lassen sich Auftragsmedienvorhänge, etwa
Farbvorhänge,
also bedarfsgerecht trennen und zusammenführen, so dass Medienverluste
minimiert bzw. ausgeschlossen werden können. Durch die Trennung der
Vorhänge lassen
sich überdies
Elemente in der Auftragsvorrichtung bzw. am Vorhangrand einbauen,
die auf einfache Weise eine Veränderung
der Vorhangbreite und damit eine Anpassung an ein gewünschtes
Format der Auftragsbreite ermöglichen.
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Das
Ausführungsbeispiel
stellt speziell eine Möglichkeit
für eine
berührungslose
Ablenkung des jeweiligen Vorhangs zum Trennen bzw. Verbinden der
Einzelvorhänge
bereit. Dies ist nicht nur für
die Vermeidung von Farbverlusten durch Durchmischung der Auftragsmedien
im Randbereich eines mehrschichtigen Vorhangs bzw. der Einzelvorhänge von
Interesse. Es kommt durchaus auch in Betracht, für manche Einsatzzwecke einen
Nass-Innen-Nass-Auftrag im Wege von zwei oder mehr Einzelvorhängen und
für andere
Einsatzzwecke einen Auftrag im Wege eines zweischichtigen oder allgemein
mehrschichtigen Vorhangs vorzusehen, wobei die gleiche Auftragsvorrichtung 10 verwendet
werden kann. Das Umschalten zwischen diesen Betriebsmodi kann einfach
durch Ein- und Ausschalten des elektrostatischen Feldes 32 erfolgen.
Beim Abschalten des elektrostatischen Feldes trennen sich die ausgelenkten
Vorhänge 18' und 20' in Folge der
Gewichtskraft sofort wieder.
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Allgemein
kann durch Auslegung der Elektrodenbreite die Breite des Bereiches
definiert werden, in welchem die Einzelvorhänge zum mehrschichtigen Vorhang
zusammengezogen werden. Diese Breite kann auch in gewissem Maße durch
die Stärke
des elektrostatischen Feldes 32 mit beeinflußt werden.
Man könnte
durchaus auch eine Reihe von einzeln zu- und wegschaltbaren Elektroden 30 vorsehen,
um eine gewünschte
Nutzbreite, in der mittels des mehrschichtigen Vorhangs aufgetragen
wird, entsprechend gegebenen Anforderungen, einer gegebenen Materialbahnbreite
und in Abhängigkeit
von den verwendeten Auftragsmedien einstellen zu können. Auf
diese Weise ist eine definierte Trennung der Auftragsmedien in den
Randbereichen bei gleichzeitiger Verbindung der Einzel-Vorhangsfilme
zum mehrschichtigen Vorhang 40 im mittleren Nutzbereich
möglich.
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Während nach
dem Ausführungsbeispiel
der 1 und 2 die Schwerkraft auf die
Vorhangsfilme im Sinne einer Trennung voneinander und elektrostatische
Kräfte
auf die Vorhänge
im Sinne einer Zusammenführung
zum mehrschichtigen Vorhang wirken, wirkt beim Ausführungsbeispiel
der 3 die Schwerkraft
im Sinne einer Zusammenführung
der Vorhänge
zum mehrschichtigen Vorhang und wirken elektrostatische Kräfte im Sinne
eines Trennens der Vorhänge.
Wie beim Ausführungsbeispiel 1 weist der Auftragskopf 16' des Auftragswerks 16 in Zuordnung
zu zwei Schlitzdüsen 24 und 28 jeweils eine
Düsenkammer 22 und 26 und
die üblichen
Auftragsmediumführungsmittel
auf. Die beiden Schlitzdüsen 24 und 28 sind
allerdings in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander angeordnet
und nur durch eine Trennblende 40 voneinander getrennt,
die sich bis ein Stück
unterhalb der Düsenöffnungen
erstreckt. Die beiden Schlitzdüsen
geben das jeweilige Auftragsmedium als Auftragsmediumfilm 18 bzw. 20 ab,
der an der jeweiligen Oberfläche
der Trennblende 40 nach unten hin abfließt. An einem
unteren Rand der Trennblende 40 treten die beiden Auftragsmediumfilme
in Kontakt miteinander und lösen
sich in Folge der Schwerkraft als mehrschichtiger Vorhang 40 von
der Trennblende 40, der auf die Oberfläche 14a der Materialbahn
trifft und diese mit zwei Schichten beschichtet, die aus den ursprünglichen
Filmen 18 und 20 gebildet sind.
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Auf
beiden Seiten der Trennwände 40 sind Elektrodenanordnungen 30a und 30b vorgesehen. Legt
man an diesen eine entsprechend hohe Spannung an, so wirken die
entstehenden elektrostatischen Kräfte auf die selbst auf Masse
liegenden Filme 18 und 20 im Sinne einer Auslenkung
in Richtung hin zur jeweiligen Elektrodenanordnung. Die an der jeweiligen
Trennblendenoberfläche
abfließenden Mediumfilme
lösen sich
dabei schon vor dem unteren Rand der Trennblende oder im Bereich
des unteren Randes von der betreffenden Oberfläche ab, so dass an Stelle des
mehrschichtigen Vorhangs 40 ein einzelner Vorhang 18' bzw. 20' auftritt. Diese
Einzelvorhänge 18' und 20' können unabhängig voneinander mittels
einer entsprechenden Aufnahme 28 bzw. 30 aufgefangen
werden.
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Die
Elektrodenanordnung 30a und 30b sind vorzugsweise
in Zuordnung zu einem jeweiligen Randbereich der Materialbahn 14 vorgesehen,
so dass der zur Beschichtung der Oberfläche 14a der Materialbahn
dienende mehrschichtige Vorhang 40, ähnlich wie anhand der 2 erläutert, in einem Randbereich
der Materialbahn 14 und neben dieser jeweils in die Einzelvorhänge 18' und 20' aufgetrennt ist,
um das voneinander gesonderte Auffangen der nicht benötigten Auftragsmedien
für eine
Wiederverwendung zu ermöglichen.
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Die
Trennblende 40 sollte aus einem Werkstoff hergestellt sein,
das ein gutes Abgabeverhalten für
die Ablösung
der Einzelvorhänge 18' und 20' aufweist. Es
kann beispielsweise Teflon verwendet werden. Die Trennung der Einzelvorhänge durch
die elektrostatischen Kräfte
kann in einem Höhenbereich erfolgen,
an dem die Einzelfilme ohne die elektrostatischen Kräfte zum
mehrschichtigen Vorhang 40 verbunden werden, oder etwas
oberhalb dieses Höhenbereiches,
wie in 3 schematisch
dargestellt.
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Optimale
Ausgestaltungen für
die Elektrodenanordnung 30 bzw. 30a und 30b können durch einfache
Versuche oder Modellrechnungen ermittelt werden. Konkret durchgeführte Versuche
zeigten, dass eine gleichmäßige Auslenkung
eines gesamten Einzelvorhangs bzw. eines gewählten Vorhangbereichs eines
Einzelvorhangs möglich
ist. Es war eine Auslenkung des Vorhangs bis zu 90° aus der
schwerkraftbedingten Fallstellung möglich. Es wurde ein Hochspannungsgenerator
mit einer Abgabespannung bis zu 30 kV und Stromdichten bis zu 5
mA verwendet. Die besten Ergebnisse wurden bei hohen Spannungen
und niedriger Stromstärke
(d.h. < 5 mA) erzielt,
bei Abständen
der Elektroden zum Vorhang von bis zu 50 mm. Die besten Ergebnisse
wurden bei Abständen
im Bereich von ca. 10 bis 30 mm erzielt.
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Eine
Auftragssituation ähnlich
wie beim Ausführungsbeispiel
der 1 kann auch auf
rein mechanischem Weg ohne Einsatz elektrostatischer Kräfte erreicht
werden. 4 zeigt ein
entsprechendes Ausführungsbeispiel.
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Die
mittels der Schlitzdüsen 24 bzw. 28 erzeugten
Einzelvorhänge 18 und 20 fallen
in definierten Abstand voneinander auf ein geneigtes, beispielsweise
planes Gleitblech 50. Der Vorhang 20 bildet auf
dem Gleitblech 50 einen Oberflächenfilm 20'', der auf der Gleitblechoberfläche in Richtung
zu einer unteren Gleitblechkante 52 hin abfließt. Auf
diesen Film 20'' trifft der
Vorhang 18, der eine zweite, obere Filmschicht 18'' bildet. Der entstehende zweischichtige
Film 40'' löst sich
von dem Gleitblechrand 52 als mehrschichtiger Vorhang 40 ab,
der zur mehrschichtigen Beschichtung der Materialbahn 14 an
ihrer Oberfläche 14a dient.
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In
Zuordnung zu den Rändern
der Materialbahn 14 können
die Einzelvorhänge 18 und 20 oberhalb
der Gleitplatte 50 mittels Aufnahmen entsprechend den Aufnahmen 28 und 30 oder
durch Ableitebleche 56 und 58 aufgefangen und
das jeweils aufgefangene Auftragsmedium über einen Rücklauf 60 bzw. 62 der
Wiederverwendung zugeführt
werden.
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Wie
bei den Ausführungsbeispielen
der 1 bis 3 wird eine Vermischung der
aufgefangenen, nicht benötigten
Auftragsmedien vermieden.
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Die
Anordnung der 4 ist
besonders gut dafür
geeeignet, mehrschichtige Vorhänge
von mehr als zwei Schichten aus einer entsprechenden Anzahl von
Einzelvorhängen
zu erzeugen. Es ist aber auch nicht ausgeschlossen, auf elektrostatischem
Wege einen entsprechenden mehrschichtigen Vorhang bereitzustellen.
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Durch
Vorsehen einer entsprechenden Verstellbarkeit der Breite des Gleitblechs
(oder alternativ eines sonstigen Strömungskörpers) oder/und durch Bereitstellung
eines Satzes von auswechselbaren Gleitblechen (bzw. von Strömungskörpern) mit
verschiedenen Breiten kann die Trennung und Zusammenführung der
Einzelvorhänge über deren
Breite beliebig bzw. bedarfsweise erfolgen. Insbesondere kann man
eine Schwenkvorrichtung vorsehen, die Gleitbleche bzw. Führungskörper unterschiedlicher Zusammenführbreite
bedarfsweise in den Fallbereich der beiden Einzelvorhänge 18 und 20 hineinschwenken
lässt.
Ohne Leitblech bzw. Strömungskörper können die
Einzelvorhänge 18 und 20 auch
für einen
herkömmlichen
Nass-Innen-Nass-Auftrag genutzt werden, bei dem die beiden Einzelvorhänge 18 und 20 in
Laufrichtung L voneinander beabstandet auf den Untergrund bzw. die
schon aufgetragene Auftragsmediumsschicht treffen.
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Die
erfindungsgemäßen Lösungen ermöglichen
einen zweifach-Auftrag bzw. zweifach-Strich oder allgemeiner einen
Mehrfachauftrag bzw.
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Mehrfachstrich
auf einfach Weise mittels eines einzigen Auftragswerks kompakter
Bauweise. Hieraus ergeben sich niedrige Investitionskosten im Vergleich
zu einem Auftrag mit zwei oder mehreren Auftragswerken. Die Verwendung
eines mehrschichtigen Vorhangs gegenüber gesonderten Einzelvorhängen zum
Auftrag ist hinsichtlich der Stabilität des Vorhangs im Betrieb vorteilhaft.
Es hat sich auch gezeigt, dass höhere
Strichgewichte als herkömmlich im
Wege von Einzelvorhängen
erzielbar möglich sind.
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Allgemein
können
verschiedenstartige Auftragsmedien, insbesondere Auftragsfarben,
simultan mittels des mehrschichtigen Vorhangs aufgetragen werden,
insbesondere auch für
CF/CB/CFB-Beschichtungen, etwa für
Formularsätze
ohne Kohlepapier (carbonless paper). Der Begriff CF-Papier bezieht
sich auf einseitig auf seiner Vorderseite mit mit Tinte gefüllten Mikrokapseln
beschichtetes Papier, der Begriff CB-Papier bezieht sich auf einseitig
an seiner Rückseite
mit Mikrokapseln beschichtetes Papier und der Begriff CFB-Papier
bezieht sich auf beidseitig mit mit Tinte gefüllten Mikrokapseln beschichtetes
Papier, wobei unterhalb der die Mikrokapseln aufweisenden Beschichtung
in der Regel eine Sperrbeschichtung vorgesehen ist.
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Ebendso
wie bei einem Nass-Innen-Nass-Auftrag vermittels gesonderter Einzelvorhänge ist
bei dem erfindungsgemäßen Auftrag
im Wege eines mehrschichtigen Vorhangs eine Zwischentrocknung nicht
erforderlich. Durch die Reduzierung von Medienverlusten ergeben
sich geringere Betriebskosten. Ferner ist die erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung
flexibel einsetzbar, da sie wahlweise einen Auftrag im Wege von
Einzelvorhängen und
eine Auftrag im Wege eines mehrschichtigen Vorhangs ermöglicht.