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Die
vorliegende Erfindung eine Papier/Pappbahn-Beschichtungsvorrichtung
mit einer Düseneinheit,
die mindestens zwei benachbarte Düsenteile aufweist und mindestens
eine Zuführkammer
aufnimmt, die sich in Längsrichtung
der Beschichtungsvorrichtung erstreckt und in die eine Beschichtungspaste
von einer Zuführeinrichtung
eingeführt
wird, wobei die Düseneinheit
mit mindestens einer Ausgleichskammer versehen ist, die von einer
Grenzfläche
zwischen den Düsenteilen
gebildet wird und in Strömungsmittelverbindung
mit der Zuführkammer steht
und sich in entsprechender Weise in Längsrichtung der Beschichtungsvorrichtung
erstreckt, und wobei die Düseneinheit
einen Düsenschlitz
zwischen den Düsenteilen
aufweist, der in Strömungsmittelverbindung
mit der mindestens einen Zuführkammer über die
mindestens eine Ausgleichskammer steht und sich ebenfalls in Längsrichtung
der Beschichtungsvorrichtung erstreckt und in den eine Beschichtungspaste
von der Zuführkammer
durch die Ausgleichskammer über
die gesamte Breite des Düsenschlitzes
zugeführt wird,
die von einer Auslassöffnung
des Düsenschlitzes
weiterbefördert
wird.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Verbesserung in einer
Vorhang-Beschichtungsvorrichtung, die zur Aufbringung einer Beschichtungspaste
auf eine Papier/Pappbahn dient, zu schaffen.
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Vorhang-Beschichtungsvorrichtungen
können
in solche mit Schlitzzufuhr oder Gleitzufuhr eingeteilt werden.
Bei der Beschichtungsvorrichtung mit Gleitzufuhr wird das Beschichtungsmaterial
mit Hilfe einer Düseneinheit
auf eine geneigte Ebene geführt und
strömt
auf dieser bis zum Rand der Ebene, um einen Vorhang auszubilden,
wenn das Beschichtungsmaterial vom Rand der Ebene nach unten tropft.
Bei Beschichtungsvorrichtungen mit Schlitzzufuhr wird das Beschichtungsmaterial über eine
Verteilerkammer in einen engen Vertikalschlitz gepumpt, wobei sich
ein Vorhang an dessen Lippe bildet, der auf eine Bahn tropft. Die
Beschichtung kann in einer oder in mehreren Schichten aufgebracht
werden. Der auf diese Weise ausgebildete Vorhang wird mit Hilfe einer
Randführung,
die sich, wie der Name bereits sagt, am Rand eines Zuführschlitzes/einer
Zuführlippe
befindet, geführt.
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Die
gegenwärtig
verwendeten Vorhang-Beschichtungsvorrichtungen für eine Beschichtungspaste weisen
diverse Probleme auf, die alle einen nachteiligen Effekt in Bezug
auf das Steuervermögen eines
Querschnittsprofils der Beschichtungspaste haben. Bei der Vorhang-Beschichtung
muss die Breite des Düsenschlitzes
genau innerhalb von bestimmten Abmes sungsgrenzen liegen, um die
richtige Menge der Beschichtungspaste auf die Oberseite einer Düseneinheit
und weiter auf eine zu beschichtende Bahn zu führen. In der Praxis erfordert
dies eine äußerst genaue
Bearbeitung sowie eine sorgfältige Steuerung
der auf die Düseneinheit
einwirkenden thermischen Belastungen.
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Die
gegenwärtig
erhältlichen
Düseneinheiten bilden
einen Teil einer Lagerkonstruktion. Wenn sie miteinander verklemmt
sind, bilden die Düseneinheiten
eine einzige massive Lagereinheit aufgrund einer äußeren Verspannung.
Eine derartige Konstruktion erzeugt bei der Herstellung bestimmte
Probleme. Die Zuführkanäle für eine Beschichtungspaste
werden alle in einem Düsenteil
hergestellt, der einen einzigen einstückigen und massiven stabförmigen Block
umfasst. Daher ist es bei der Herstellung der Zuführkanäle auch
erforderlich, Festigkeitsaspekte zu beachten. Diesbezüglich ist
ein weiteres Problem die begrenzte Größe von derartigen Zuführkanälen und
das Problem der Steuerung der Größe eines
teilweise hieraus resultierenden Durchflussschlitzes. Das System
der Zuführkanäle weist
daher in Bezug auf die Größe und die
Form bestimmte Grenzen auf, so dass die Optionen zum Dimensionieren
der Kanäle
derart, dass optimale Durchflussbedingungen für eine Beschichtungspaste erreicht
werden, verringert werden.
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Aufgrund
der Ausbildung des Düsenstrahles beim
Stand der Technik werden auch bei der Herstellung hohe Anforderungen
an die Genauigkeit gestellt. Sämtliche
Ungenauigkeiten bei der Herstellung sowohl in Bezug auf die Zuführkanalsysteme
als auch insbesondere in Bezug auf den Düsenschlitz für die Beschichtungspaste
besitzen einen irreversiblen Effekt auf das Profil. Dieses Problem
wird noch ausgeprägter,
wenn die Größe der Teile
und die Zuführbreite
einer Beschichtungspaste zunehmen. Die Düsenblöcke/Balken bei der momentanen
Herstelltechnik besitzen eine maximale Breite in einer Größenordnung
von 4,5 m und sind daher nicht für
breite Maschinen geeignet.
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Bei
der Verwendung einer Vorhang-Beschichtungsvorrichtung des Standes
der Technik ist die Steuerung des Querschnittsprofils ferner bei
variierenden Anwendungsfällen
problematisch. Dies trifft insbesondere auf eine Beschichtungsvorrichtung
mit Gleitzufuhr zu. Die Form der Zuführkanäle, die einen Effekt auf das
Gesamtprofil haben kann, wird im Prozess der Konstruktion eines
Aufbringungsblocks/Balkens festgelegt. Wenn sich jedoch die Beschichtungspaste
hinsichtlich ihrer Eigenschaften und/oder ihrer Zuführrate ändert, hat
dies Auswirkungen auf das Querschnittsprofil, die nicht mehr korrigiert
werden können.
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Daher
ist es ein wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte
Vorhang-Beschichtungsvorrichtung zu schaffen, die als erstes eine
konsistente Zufuhr der Beschichtungspaste über die gesamte Breite einer
Düseneinheit
und dadurch eine verbesserte Steuerung über das Querschnittsprofil der
Beschichtungsmenge ermöglicht
und als zweites wesentlich geringere Anforderungen an die Herstelltechnik
stellt und daher auch in Bezug auf ihre Herstellkosten wesentlich
attraktiver ist.
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Um
dieses Ziel zu erreichen, ist eine Beschichtungsvorrichtung der
Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführkammer vollständig in einem
der Düsenteile
in einer Position, die relativ zum Düsenschlitz und der Ausgleichskammer
beträchtlich
versetzt angeordnet ist, so ausgebildet ist, dass die Abgabe einer
Beschichtungspaste von der Zuführkammer
in die Ausgleichskammer mit Hilfe eines Strömungskanals durchgeführt wird,
der innerhalb des Düsenteiles
vorgesehen ist.
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Eine
Aufbringungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführkammer
so ausgebildet ist, dass sie in Längsrichtung vom Einlassende
der zugeführten
Substanz in Richtung auf das gegenüberliegende Ende konvergiert
und dass mindestens eine Wand der Zuführkammer einstellbar ist, um
die Konvergenz der Zuführkammer
in gewünschter
Weise einzustellen.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Beschichten einer Faserbahn,
bei dem eine Vorrichtung der vorstehend wiedergegebenen Art verwendet
wird.
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Die
Erfindung wird nunmehr in größeren Einzelheiten
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen erläutert.
Hiervon zeigen:
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1 eine
schematische perspektivische Ansicht einer Düseneinheit für eine Vorhang-Beschichtungsvorrichtung
mit Gleitzufuhr gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
schematische Schnittansicht einer Düseneinheit des Standes der
Technik für
eine Mehrfach-Vorhang-Beschichtungsvorrichtung;
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3 eine
schematische Schnittansicht einer Ausführungsform von Düsenteilen,
die eine Zuführkammer
und einen Düsenschlitz
in der Düseneinheit
einer in 2 gezeigten Beschichtungsvorrichtung
enthalten; und
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4 eine
schematische Schnittansicht einer anderen Ausführungsform eines Düsenteiles
in der Düseneinheit
einer Vorhang-Beschichtungsvorrichtung gemäß 2.
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1 zeigt
in einer Generalansicht einen Auftragsbalken 1 für eine Vorhang-Beschichtungsvorrichtung
mit Gleitzufuhr. Der Balken kann auf erfindungsgemäße Weise
konstruiert sein. Er umfasst Düsenteile 3, 3a und 32,
die am oberen Ende von Trägern 2 montiert
sind, welche eine Trägerkonstruktion
bilden und zusammen eine Düseneinheit
mit drei Düsenschlitzen 30 vorsehen,
um eine Mehrfachbeschichtung zu ermöglichen.
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An
einem Ende der Düseneinheit
sind Zuführrohre 4 für eine zuzuführende Beschichtungspaste
angeordnet, die sich in Zuführkammern 12 öffnen (2).
Die zugeführte
Substanz passiert die Zuführkammer
in Richtung auf das gegenüberliegende Ende,
das wahlweise mit einem Bypass versehen ist. Während sich die Substanz in
der Zuführkammer
vorbewegt, bewegt sie sich an jedem Punkt über die Länge der Zuführkammer bis zur Ausgleichskammer 13 und
dann weiter zu einem Düsenschlitz 30 über die
gesamte Breite des Düsenschlitzes 30 (2).
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Bei
dieser Vorrichtung sind die Düsenteile 3 und 32 auf
bewegliche Weise am oberen Ende der Träger 2 angeordnet.
Im Hinblick auf die Verschiebung der beweglichen Düsenteile 3, 32 besitzt
der Auftragsblock ein festes Lager 5, das auf den Trägern 2 ruht,
wobei sich auf einer Seite derselben zwischen dem hinteren Düsenteil 32 und
dem festen Lager 5 ein Schließrohr 6 und auf der
gegenüberliegenden Seite
des festen Lagers ein Öffnungsrohr 7 befindet. Das
Schließrohr 6 kann
unter Druck gesetzt werden, um die Düsenteile 3, 32 in
Richtung auf den unbeweglichen Düsenteil 3a zu
verschieben, um die Düseneinheit
zu schließen,
und Druck kann vom Schließrohr 6 abgebaut
werden. Das Öffnungsrohr 7 kann
unter Druck gesetzt werden, um die beweglichen Düsenteile 3, 32 vom
festen Düsenteil 3a weg zu
verschieben und die Düseneinheit
zu öffnen,
d.h. um getrocknete Paste vom Düsenschlitz
und/oder den verschiedenen Kammern der Düse zu entfernen. Die Figur
zeigt ferner die in dieser Anmeldung erwähnten Richtungen, d.h. die
Längsrichtung
W der Beschichtungsvorrichtung, die Höhe der Düsenteile und gleichzeitig die
Längsrichtung
L des Düsenschlitzes 30 sowie
die seitliche Richtung D des Düsenschlitzes.
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2 zeigt
schematisch die generelle Konstruktion einer Düseneinheit einer Mehrfach-Vorhang-Beschichtungsvorrichtung
mit Gleitzufuhr des Standes der Technik. Die Düseneinheit besitzt Düsenteile 3, 3a und 32,
von denen jedes mit Ausnahme des zuletzt erwähnten Teiles eine Zuführkammer 12 und
eine Ausgleichskammer 13 sowie einen Düsenschlitz 30 besitzt.
Der äußerste Düsenteil 3a besitzt einen
Rand 33, der eine Zuführlippe
bildet, über
die eine Beschichtungspaste zugeführt wird, die von Auslassöffnungen 31 der
Düsenschlitze 30 abgegeben
wird und entlang der Oberseite der Düseneinheit fließt, um einen
Beschichtungsvorhang herzustellen und die Paste mit Hilfe von Ranführungen
(nicht gezeigt) auf die Oberfläche
einer zu beschichtenden Papier/Pappbahn zu führen, die sich unterhalb der Beschichtungsvorrichtung
fortbewegt.
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Die
Zuführkammer 12,
die Ausgleichskammer 13 sowie der Düsenschlitz 30 sind
alle in einem dicken Stahlträger
ausgebildet, der die Düseneinheit bildet,
und nacheinander in Längsrichtung
L des Düsenschlitzes
angeordnet, wobei alle von einer Grenzfläche zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Düsenteilen
vollständig
begrenzt werden. Eine derartige Konstruktion weist jedoch eine Vielzahl
von Nachteilen in Bezug auf die funktionellen und herstelltechnischen
Aspekte der Vorrichtung auf.
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2 zeigt
ferner die sogenannte ungelagerte Höhe H für die Düse. Diese besitzt wesentliche Signifikanz
in Bezug auf die Konsistenz der Zuführrate der Düse. In einer
Düseneinheit
dieses Konstruktionstyps erstreckt sich die ungelagerte Höhe H vom Bodenrand
der Zuführkammer 12 über die
gesamte Strecke bis zum Außenrand 31 des
Düsenschlitzes 30.
Somit bildet der Bodenrand der Zuführkammer den höchstmöglichen
Lagerpunkt, d.h. die Höhe
H kennzeichnet eine Distanz, über
die sich die benachbarten Düsenteile
nicht ge geneinander abstützen. Bei
einer typischen Düseneinheit
hat die Höhe
H ein Wert von etwa 75 mm.
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Innerhalb
dieses Bereiches hängt
die Breite des Düsenschlitzes 30 sowohl
von der Form der Flächen
in den Düsenteilen
als auch von den Wärmeausdehnungen
ab, die in den Düsenteilen
auftreten und durch Temperaturdifferenzen infolge der thermischen
Belastungen durch die Beschichtungspaste verursacht werden. Eine
derartige Konstruktion erfordert eine hohe Präzision in der Herstelltechnik,
insbesondere mit zunehmender Größe des Trägers.
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Die
Zuführrate
einer Beschichtungspaste ändert
sich im wesentlichen linear in Abhängigkeit von der Schlitzbreite,
so weit dies in typischer Weise verwendete Schlitzbreiten betrifft.
Wenn beispielsweise das Ziel darin besteht, ein Beschichtungsprofil
vorzusehen, das eine maximale Schwankung von 1% in Bezug auf die
Beschichtungsmenge aufweist, muss die Genauigkeit eines 0,5 mm-Schlitzes
in der Richtung D 0,005 mm betragen. Somit muss bei der Konstruktion
der 2, die in diesem Fall eine Gesamthöhe von 120
mm hat, die Lagerfläche
eine Ebenheit von 0,002·(120 – 75)/75
mm = 0,003 mm aufweisen, was somit die maximale Oberflächenabweichung
gegenüber
einer imaginären
rissfreien ebenen Fläche darstellt.
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Darüber hinaus
macht die zunehmende Größe von Teilen
sowie der Zuführmenge
der Beschichtungspaste und der Breite eines Beschichtungsprofils die
Steuerung der thermischen Belastungen schwieriger. Die Teile werden
ebenfalls sehr schwer und stellen hohe Anforderungen an eine Verspannung. Die
Dü senbalken
des Standes der Technik besitzen eine maximale Breite in der Größenordnung
von 4,5 m.
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3 zeigt
eine Düseneinheit,
die erfindungsgemäß ausgebildet
ist und bei der die Zuführkammern 12 vollständig innerhalb
der Düseneinheiten
vorgesehen sind. Die Beschichtungspaste wird nunmehr von der Zuführkammer 12 in
einer im wesentlichen seitlichen Richtung D direkt in die Ausgleichskammer 13 eingeführt und
dann weiter dem Düsenschlitz 30 in
dessen Erstreckungsrichtung L zugeführt. Auf diese Weise wird die
vorstehend erwähnte
ungelagerte Höhe
H eines Düsenteiles
beträchtlich
reduziert, so dass die Genauigkeitsanforderungen, die in Bezug auf
die Oberflächen
des Düsenteiles
hinsichtlich der Herstelltechnik gestellt werden, beträchtlich
verringert werden. Bei der Konstruktion der 3 beträgt die ungelagerte
Höhe nur 37
mm oder ist um 50% kürzer
als bei einer typischen Lösung
des Standes der Technik, die in 2 gezeigt
ist. Wenn daher das Ziel immer noch darin besteht, ein Beschichtungsprofil
mit einer maximalen Schwankung der Beschichtungsmenge von 1 zu erhalten,
muss die Lagerfläche
eine Ebenheit von 0,005·(120 – 37)/37
mm = 0,011 mm aufweisen. Daher ist die Genauigkeit, die bei der
Lösung
des Standes der Technik gefordert wird, nahezu viermal so groß wie die
bei der erfindungsgemäßen Lösung.
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Was
ferner bei der erfindungsgemäßen Konstruktion
eines Düsenteiles
wesentlich ist, ist die Tatsache, dass die gesamte Düseneinheit
ihre Integrität ohne
eine äußere Verspannung
aufrechterhalten kann. Sämtliche
Elemente, die eine Düseneinheit
bilden, können
vorzugsweise vor der Installa tion in der tatsächlichen Beschichtungsvorrichtung
umfassend miteinander verschweißt
werden, wenn die Zuführkammer 12 vollständig unbeweglich
gemacht wird. Wenn beispielsweise die untere Wand der Zuführkammer
beweglich ausgebildet ist, ist es möglich, Packungen (nicht gezeigt)
zwischen Abschnitten 42 anzuordnen, die den Bodenteil eines
Düsenteiles
bilden. In Bezug auf die Düseneinheit
der 3 kann beispielsweise der Bodenteil so ausgebildet
sein, dass seine oberen Abschnitte 40 vorzugsweise durch Schweißen aneinander
befestigt sind. Die Düsenteile können vorzugsweise
mit Hilfe von Bolzen 41 miteinander verklemmt werden, um
eine Düseneinheit
zu bilden. Die Befestigung eines Bodenabschnittes 43 ist
ebenfalls vorzugsweise über
eine Schraubenfixierung (nicht gezeigt) erreichbar.
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Ein
Hauptvorteil, der mit der neuartigen Konstruktion erreicht wird,
besteht darin, dass die ungelagerte Höhe unabhängig von der Kammergröße unverändert bleibt.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht ferner
die Konstruktion einer wesentlich größeren Kammer mit den gleichen äußeren Abmessungen
und Durchsätzen
der Beschichtungspaste und erleichtert gleichzeitig die Steuerung
des Strömungsprofils
der Beschichtungspaste. Beispielsweise besitzt die Zuführkammer
der 2 einen Querschnittsbereich von 1.330 mm2. Wenn andererseits die Düseneinheit
der 3 mit einer gleich hohen Konstruktion (in diesem
Fall von 120 mm) versehen ist, besitzt die Zuführkammer einen Querschnittsbereich
von 2.325 mm2 oder einen um 75% größeren Querschnittsbereich
als bei der Konstruktion der 2.
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Es
ist ferner besonders einfach, die Konstruktion der 3 mit
einem Raum 17 für
ein Kühlmedium über und
unter der Zuführkammer 12 zu
versehen, wenn die Temperaturschwankungen in den Düsenkonstruktionen übermäßig groß werden.
Ein bevorzugtes Kühlmedium
ist beispielsweise Wasser. 4 zeigt
eine Lösung
der Erfindung für
einen Düsenteil,
bei der ein Raum 17, der sich in Längsrichtung des Düsenteiles
erstreckt, die Zuführkammer von
oben und unten sowie von der Seite, die der Ausgleichskammer 13 gegenüberliegt,
umschließt.
Der Raum 17 kann zum Ausgleichen von Temperaturdifferenzen
verwendet werden, die aus thermischen Belastungen resultieren, welche
von der Beschichtungspaste (und anderen Faktoren) verursacht werden.
In jedem Fall besitzt die Konstruktion Materialdicken, die besonders
konsistent sind, und gibt die Beschichtungspaste ihren Heiz- oder
Kühleffekt über einen
sehr großen
Bereich ab, wodurch Verformungen oder Spannungen aufgrund von Temperaturdifferenzen
im Vergleich zur Lösung
des Standes der Technik unbedeutend bleiben.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist die Zuführkammer 12 so ausgebildet,
dass sie in ihrer Längsrichtung
vom Einlassende des zugeführten
Materiales bis zum gegenüberliegenden Ende
konvergiert und dass mindestens eine der Wände der Zuführkammer einstellbar ist, um
die Konvergenz der Zuführkammer
in gewünschter
Weise einzustellen. Bei einem besonders bevorzugten Fall ist es
die Bodenwand der Zuführkammer 12,
die einstellbar ausgebildet ist. Diese Lösung ermöglicht eine weitere Erleichterung
der Optimierung der Durchsätze
der Beschichtungspaste und auf diese Weise ein Materialprofil mit
noch mehr Substanz für
die Beschich tungspaste, das aus der Auslassöffnung 31 des Düsenschlitzes 30 fließt. Dies
bietet Vorteile, insbesondere in Situationen, in denen die Zuführmengen
stark schwankend sind. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn
es gewünscht
wird, eine Beschichtung unter Verwendung einer Mehrfachtechnik und
einer Einschichttechnik aufzubringen.
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Bei
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
wird die Einstellung des Profils der von einem Düsenschlitz abgegebenen Beschichtungspaste
automatisiert, wodurch eine Profilierung in Querrichtung selbst
bei laufendem Betrieb durchgeführt werden
kann, was bei den gegenwärtig
bekannten Lösungen
nicht möglich
ist.
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Die
erfindungsgemäße Lösung kann
im allgemeineren Sinn sogar bei Auftragseinrichtungen Anwendung
finden, die zur Ausbreitung von Fasern oder anderen Flüssigkeiten
oder Pasten in der Umgebung einer Papier/Papp- oder Zellstoffmaschine dienen,
wie beispielsweise in der Headbox einer Papiermaschine. Die erfindungsgemäße Konstruktion ist
auch einsetzbar bei der Messerbeschichtung einer Faserbahn in Verbindung
mit der sogenannten Strahlaufbringungsbeschickung.
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Zusammenfassung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Papier/Pappbahn-Beschichtungsvorrichtung.
Die Vorrichtung umfasst eine Düseneinheit
(1), die mindestens zwei benachbarte Düsenteile aufweist und mindestens
eine Zuführkammer
(12) besitzt, die sich in Längsrichtung (W) der Beschichtungsvorrichtung
erstreckt und in die eine von einer Zuführeinrichtung (4) zugeführte Beschichtungspaste
eingeführt
wird. Die Düseneinheit
ist mit mindestens einer Ausgleichskammer (13) versehen,
die von einer Grenzfläche zwischen
den Düsenteilen
gebildet wird und in Strömungsmittelverbindung
mit der Zuführkammer
steht und sich in entsprechender Weise in Längsrichtung (W) der Beschichtungsvorrichtung
erstreckt. Die Düseneinheit
umfasst ferner einen Düsenschlitz
(30) zwischen den Düsenteilen,
der in Strömungsmittelverbindung
mit der mindestens einen Zuführkammer (12) über die
mindestens eine Ausgleichskammer (13) steht und der sich
ebenfalls in Längsrichtung
(W) der Beschichtungsvorrichtung erstreckt. In den Düsenschlitz
wird eine Beschichtungspaste von der Zuführkammer durch die Ausgleichskammer über die gesamte
Breite des Düsenschlitzes
eingeführt
und von einer Auslass öffnung
(31) des Düsenschlitzes (30)
ausgestoßen.
Die Zuführkammer 12 ist
vollständig
in einem der Düsenteile
in einer Position ausgebildet, die zum Düsenschlitz (30) und
zur Ausgleichskammer (13) versetzt ist, und die Zuführung der
Beschichtungspaste von der Zuführkammer
(12) in die Ausgleichskammer (13) wird mit Hilfe
eines Strömungskanals
bewerkstelligt, der innerhalb des Düsenteiles angeordnet ist.