DE19634448A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des nebengeordneten Patentanspruchs 5.

Aus der Patentschrift DE 44 15 581 C2 ist ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt. Ein Beschichtungsmedium wird von einer Auftragseinrichtung direkt oder indirekt auf eine laufende Materialbahn aufgetragen. Nach dem Passieren der Auftragseinrichtung wird die Materialbahn zunächst entlang eines geradlinigen Bahnlaufwegs geführt und dort sind der Materialbahn ein oder mehrere kontaktlose Trocknungseinrichtungen zugeordnet. Anschließend wird die laufende Materialbahn über die Mantelfläche einer rotierenden Umlenkwalze umgelenkt, wobei zwischen der Walzenmantelfläche und der Materialbahn ein Luftpolster gebildet wird, so daß die Materialbahn berührungslos umgelenkt wird.

Mit dem "direkten Auftragen" eines flüssigen oder pastösen Mediums wird eine Auftragsart bezeichnet, bei der eine Auftragseinrichtung das Beschichtungsmedium unmittelbar auf die Materialbahn aufträgt, wobei diese auf einer Gegenfläche, die z. B. in Form einer rotierenden Gegenwalze oder eines umlaufenden Endlosbandes ausgebildet ist, gestützt wird. Mit dem "indirekten Auftragen" eines flüssigen oder pastösen Mediums wird eine Auftragsart bezeichnet, bei der das Beschichtungsmedium zunächst auf eine Auftragsfläche, z. B. die Mantelfläche einer Auftragswalze, aufgetragen wird und dann von dort aus in einem Walzenspalt, durch den die Materialbahn hindurchgeführt wird, auf die Materialbahn übertragen und eingepreßt wird.

In der Offenlegungsschrift DE 44 16 399 A1 ist eine Vorrichtung beschrieben, bei der ein Beschichtungsmedium zunächst mit einer indirekten Auftragseinrichtung in einem Walzenspalt in die laufende Materialbahn eingepreßt wird und die laufende Materialbahn dann nach Passieren eines geradlinigen Bahnlaufwegs über eine stationäre Umlenkeinrichtung auf einem Luftpolster berührungslos in eine neue Bahnlaufrichtung umgelenkt wird.

Bei Vorrichtungen der zuvor beschriebenen Art kann es besonders dann, wenn das Beschichtungsmedium direkt auf die laufende Materialbahn aufgetragen, also nicht in diese eingepreßt wird, während der berührungslosen Umlenkung zu einem Abschleudern des aufgetragenen Beschichtungsmediums kommen, was zu einer ungleichmäßigen Beschichtung der Materialbahn führt.

In diesem Zusammenhang wird in der Offenlegungsschrift DE 44 29 964 A1 vorgeschlagen, die laufende Materialbahn nach dem Auftrag eines Überschuß es an Beschichtungsmedium zumindest auf einer Teilstrecke bis zu einer Abrakeleinrichtung, an der das überschüssige Beschichtungsmedium abgeragelt wird, derart konkav gekrümmt zu führen, daß die Zentrifugalkräfte in Richtung zur Bahn hin wirken. Dadurch sollen ein Abspritzen von Beschichtungsmaterial sowie eine Verungleichmäßigung des Beschichtungsmediums vermieden werden, und durch die Zentrifugalkräfte soll zudem eine Vergleichmäßigung des aufgetragenen Filmes an Beschichtungsmedium bewirkt werden.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn zu schaffen, bei dem auf vergleichsweise einfache Weise ein gutes und gleichmäßiges Eindringen des aufgetragenen flüssigen oder pastösen Mediums in die laufende Materialbahn realisiert wird.

Dieses technische Problem wird erfindungsgemäß von einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs 5 gelöst.

Der erfindungsgemäßen Lösung liegt der Gedanke zugrunde, die bei einer Umlenkung der Materialbahn entlang eines gekrümmten Bahnlaufweges auf die Materialbahn wirkende Fliehkraft für ein besseres und gleichmäßigeres Eindringen eines aufgetragenen flüssigen oder pastösen Mediums zu nutzen. Daher wird erfindungsgemäß das flüssige oder pastöse Medium direkt auf eine Seite einer laufenden Materialbahn aufgetragen, und die laufende Materialbahn wird unmittelbar nach dem Auftragen des Mediums einer gekrümmten Bewegungsbahn unterworfen oder die Einleitung einer gekrümmten Bewegungsbahn für die Materialbahn erfolgt bereits kurz vor dem direkten Auftragen des Mediums. Im ersten Fall wird also die Fliehkraftwirkung auf die Materialbahn aufgrund der gekrümmten Bewegungsbahn gleich nach dem direkten Auftragen des Mediums eingeleitet, und im zweiten Fall erfolgt das direkte Auftragen des Mediums in das Fliehkraftwirkungsfeld der laufenden Materialbahn hinein, da die Materialbahn zum Zeitpunkt des direkten Auftrags des Mediums sich bereits auf einer gekrümmten Bewegungsbahn befindet. Die Krümmungsrichtung der Bewegungsbahn der laufenden Materialbahn wird dabei so gewählt, daß die während des Bahndurchlaufs wirkende Fliehkraft das aufgetragene flüssige oder pastöse Medium in die Materialbahn hineindrückt. Die Materialbahn durchläuft also auf der Seite, auf der das flüssige oder pastöse Medium aufgetragen wird, eine konkave Krümmung, damit die Wirkungsrichtung der Fliehkraft auf der Beschichtungsseite der Materialbahn zur Materialbahn hin gerichtet ist.

Weiterhin liegt der erfindungsgemäßen Lösung der Gedanke zugrunde, das Verfahren zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums und die zugehörige Vorrichtung dadurch besonders einfach zu halten, daß das flüssige oder pastöse Medium in einem freien Strahl auf einen berührungslos geführten Abschnitt der laufenden Materialbahn aufgetragen wird. Erfindungsgemäß wurde also erkannt, daß das aufzutragende Medium in einem freien Strahl auf die laufende Materialbahn aufgetragen werden kann, ohne daß die laufende Materialbahn in diesem Auftragsbereich von ihrer nicht zu beschichtenden Seite her abgestützt werden muß. Bei herkömmlichen Lösungen wird die laufende Materialbahn an der Auftragsstelle auf einer Gegenfläche geführt und darauf abgestützt. Solche Gegenflächen werden üblicherweise als rotierende Gegenwalzen ausgeführt, auf deren Mantelfläche die Materialbahn im Auftragsbereich gestützt wird, oder als umlaufendes Stützband, auf dessen Oberfläche die laufende Materialbahn abgestützt wird. Bei der erfindungsgemäßen Lösung entfallen nun derartige Gegenwalzen, Stützbänder oder dergleichen an der Auftragsstelle, so daß sich eine kompaktere und weniger aufwendige Anordnung ergibt. Außerdem ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nun möglich, das flüssige oder pastöse Medium während der berührungslosen Umlenkung aufzutragen, also ein Freistrahl-Auftragswerk gegenüber einer Umlenkführungsfläche für die berührungslose Umlenkung der laufenden Materialbahn zu plazieren. Denn der auf der nicht zu beschichtenden Seite der Materialbahn gelegene Bereich gegenüber dem Auftragswerk muß nun nicht für die Anordnung einer abstützenden Gegenfläche frei gehalten werden, sondern kann bereits zur Plazierung der berührungslosen Umlenkeinrichtung genutzt werden. Erfindungsgemäß wird das flüssige oder pastöse Medium also in einem freien Strahl auf die freie, sozusagen schwebende Materialbahn aufgetragen.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das flüssige oder pastöse Medium direkt in einer gewünschten, fertig dosierten Auftragsmenge auf die laufende Materialbahn aufgetragen. Das aufzutragende flüssige oder pastöse Medium wird also in einem freien Strahl gleich in der gewünschten, endgültigen Auftragsmenge auf die laufende Materialbahn dosiert. Somit entfällt ein anschließendes Abrakeln von überschüssigem Beschichtungsmedium. Auf diese Weise wird das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich vereinfacht und es ergibt sich eine noch kompaktere und weniger aufwendige Anordnung.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform wird die Krümmung der gekrümmten Bewegungsbahn der laufenden Materialbahn derart eingestellt, daß die resultierende Kraft aus einer von der Materialbahn auf das Medium wirkenden Entwässerungskraft, der auf das aufgetragene Medium wirkenden Zentrifugalkraft sowie der auf das aufgetragene Medium wirkenden Gewichtskraft vom aufgetragenen flüssigen oder pastösen Medium aus auf die Materialbahn hin gerichtet ist. Die resultierende Kraft, die auf das aufgetragene flüssige oder pastöse Medium wirkt, wird also zur Unterstützung des Eindringens des Mediums in die Materialbahn und einer Vergleichmäßigung der Beschichtungsoberfläche ausgenutzt.

In einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht die gekrümmte Bewegungsbahn der Materialbahn während der berührungslosen Umlenkung einem Kreisbogenabschnitt. Bei Bedarf können aber auch andere gekrümmte Bewegungsbahnen vorgesehen werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, während des Umlenkens der zuvor mit dem flüssigen oder pastösen Medium versehenen Materialbahn gleichzeitig eine Trocknung der Materialbahn vorzunehmen.

Erfindungsgemäß wird also die Fliehkraft während der Bahnumlenkung dafür genutzt, ein gutes Eindringen des aufgetragenen Mediums zu fördern und eine innige Vernetzung des Mediums mit der Materialbahn zu erreichen. Durch die Wirkung der Fliehkraft während des Umlenkens der Materialbahn erfolgt auch gleichzeitig eine Vergleichmäßigung und Glättung der Oberfläche der auf die Materialbahn aufgetragenen Schicht des flüssigen oder pastösen Mediums. Es kann zudem bei der erfindungsgemäßen Lösung auch nicht mehr passieren, daß das flüssige oder pastöse Medium nach dem direkten Auftrag während einer Bahnumlenkung von der Materialbahn weggeschleudert wird bzw. abspritzt, da die Fliehkraft das Medium erfindungsgemäß in die Materialbahn hineindrückt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergibt sich zudem eine sehr kompakte bauliche Anordnung, da der Vorgang des direkten Auftragens des Mediums räumlich unmittelbar an den Umlenkvorgang herangerückt wird bzw. sogar parallel erfolgt. Weiterhin ergibt sich eine sehr kompakte bauliche Anordnung daraus, daß der Auftrag des Mediums erfindungsgemäß ohne eine Gegenfläche zur Anstützung der Materialbahn im Auftragsbereich erfolgt. Eine gleichzeitige Trocknung der beschichteten Materialbahn während des Umlenkvorgangs ermöglicht die baulich kompakte Realisierung der drei Verfahrensschritte Auftragen, Umlenken und Trocknen.

Bei Bedarf kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren natürlich zusätzlich auch die zweite Seite der laufenden Materialbahn mit einem flüssigen oder pastösen Medium beschichtet werden. Hierzu können beispielsweise die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte zweimal hintereinander durchgeführt werden, einmal für die erste Bahnseite und einmal für die zweite Bahnseite. Eine Beschichtung der zweiten Bahnseite kann aber auch gleichzeitig mit der ersten Bahnseite erfolgen, wobei dann allerdings die zweite Bahnseite während der Umlenkung der Materialbahn einer Fliehkraftwirkung unterliegt, die von der Materialbahn weg gerichtet ist. Je nach dem konkreten Anwendungsfall kann die Fliehkraftwirkung auf diese zweite Bahnseite, die eine konvexe Krümmungsbahn durchläuft, weniger problematisch sein, z. B. wenn auf dieser zweiten Bahnseite ein anderes Medium, das weniger anfällig gegen Anschleudern ist, aufgetragen wird oder das Medium auf dieser Seite in einer anderen Dicke, Konsistenz etc. aufgetragen wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des zuvor erläuterten Verfahrens umfaßt eine Auftragseinrichtung zum direkten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine Seite einer laufenden Materialbahn sowie eine berührungslose Umlenkeinrichtung mit einer gekrümmten Führungsfläche. Die Auftragseinrichtung ist erfindungsgemäß als Freistrahl-Auftragswerk ausgebildet und einem berührungslos geführten Abschnitt der Materialbahn zugeordnet. Das Freistrahl-Auftragswerk ist dabei unmittelbar vor der Umlenkeinrichtung oder der Führungsfläche der Umlenkeinrichtung gegenüberliegend angeordnet. Die laufende Materialbahn wird dabei auf einem Luftpolster derart über die gekrümmte Führungsfläche geleitet, daß die Seite der Materialbahn, die mit dem flüssigen oder pastösen Medium versehen werden soll, eine konkave Krümmung durchläuft.

Das Freistrahl-Auftragswerk kann erfindungsgemäß als Ereistrahldüsen-Auftragswerk, als sogenanntes "curtain flow"- Auftragswerk, bei dem das aufzutragende Medium nach Art eines Wasserfalls über eine Überlaufkante herabfließend aufgebracht wird, oder auf vergleichbare Weise ausgebildet sein. Beim Freistrahldüsen-Auftragswerk wird das aufzutragende Medium durch eine Düse, die in der Regel zwischen zwei langgestreckten Lippenelementen gebildet wird, aufgetragen.

Hier ergibt sich also eine sehr platzsparende Anordnung der Vorrichtung, da die Auftragseinrichtung direkt vor der Umlenkeinrichtung oder parallel zur Umlenkeinrichtung angeordnet wird, eine stützende Gegenfläche zur Abstützung der Materialbahn an der Auftragsstelle entfällt und vorzugsweise auch eine zusätzliche, dem Freistrahl-Auf­ tragswerk nachgeschaltete Abrakel- bzw. Fertigdosiereinrichtung entfällt.

Falls die Auftragseinrichtung unmittelbar vor der Umlenkeinrichtung angeordnet wird, besteht eine günstige Ausführungsform darin, die Führungsfläche der Umlenkeinrichtung konvex gekrümmt auszubilden, wobei die zuvor von der Auftragseinrichtung mit dem flüssigen oder pastösen Medium versehene Seite der laufenden Materialbahn beim Passieren der Führungsfläche dieser zugewandt ist. Bei dieser Ausführung kann die Materialbahn also z. B. über einen Abschnitt einer Walzenmantelfläche laufen, wobei sich während des Passierens dieser Umlenkung das zuvor aufgetragene Medium auf derjenigen Seite der Materialbahn befindet, die der Walzenmantelfläche zugewandt ist. Das aufgetragene Medium ist also zwischen der laufenden Materialbahn und der Führungsfläche der Umlenkeinrichtung, also etwa der Walzenmantelfläche, eingeschlossen und wird von der bezüglich der Führungsfläche nach außen wirkenden Fliehkraft in die Materialbahn hineingedrückt. Ein Abspritzen bzw. Wegschleudern des aufgetragenen Mediums wird also durch die Materialbahn selbst verhindert. Da bei dieser Anordnung zwischen der laufenden Materialbahn und der konvex gekrümmten Führungsfläche kein Raum mehr für die Plazierung des Auftragswerkes bleibt, wird das Auftragswerk unmittelbar vor der Umlenkeinrichtung angeordnet.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, die Führungsfläche der Umlenkeinrichtung konkav gekrümmt auszubilden, wobei dann die mit dem flüssigen oder pastösen Medium zu versehende Seite der laufenden Materialbahn beim Passieren der Führungsfläche dieser abgewandt ist. Bei dieser Ausführung kann z. B. eine konkav gekrümmte, stationäre Führungsfläche verwendet werden. Das aufgetragene Medium ist bei dieser Ausführung nicht zwischen der Materialbahn und der Führungsfläche "eingeschlossen", sondern befindet sich auf der Seite der Materialbahn, die der Führungsfläche abgewandt ist. Die Fliehkraft während des Durchlaufens der gekrümmten Bewegungsbahn wirkt nun aber zur Führungsfläche hin, so daß das aufgetragene Medium wiederum in die Materialbahn hineingedrückt wird. Im Gegensatz zu der zuvor erläuterten Ausführung mit einer konvex gekrümmten Führungsfläche kann nun aber das Auftragswerk entweder unmittelbar vor der Umlenkeinrichtung angeordnet werden oder es kann der Führungsfläche gegenüberliegend plaziert werden. Je nach Anwendungsfall kann also das Medium vor dem Durchlaufen der gekrümmten Bewegungsbahn auf die Materialbahn aufgetragen werden, oder es kann während des Durchlaufens der gekrümmten Bewegungsbahn auf die Materialbahn aufgetragen werden. Im ersten Fall kommt also die Fliehkraftwirkung gleich nach dem Auftrag zum Tragen, während im zweiten Fall das Medium bereits unmittelbar in das Fliehkraftwirkungsfeld eingebracht wird.

Sowohl bei einer konvexen Führungsfläche als auch bei einer konkaven Führungsfläche der Umlenkeinrichtung besteht eine bevorzugte Ausführungsform darin, die Führungsfläche als Kreisbogenabschnitt auszubilden.

In einer günstigen Ausführungsform ist eine umlaufende Führungsfläche vorgesehen, also z. B. die Mantelfläche einer rotierenden Walze oder die Oberfläche eines umlaufenden Endlosbandes. Im Falle einer Walze ist deren Mantelfläche zweckmäßigerweise kreisbogenförmig gekrümmt, während beim Einsatz eines Endlosbandes auch andere geometrische Krümmungsverläufe für eine umlaufende Führungsfläche realisiert werden können.

Eine andere günstige Ausführungsform besteht darin, eine stationäre Führungsfläche vorzusehen. Hier können beliebige Krümmungsgeometrien realisiert werden, insbesondere natürlich auch eine kreisbogenförmige Krümmung.

Im Falle einer umlaufenden Führungsfläche der Umlenkeinrichtung, aber auch im Falle einer stationären Führungsfläche, insbesondere wenn diese einen großen Krümmungsradius aufweist, kann bereits die von der laufenden Materialbahn mitgeführte Luftgrenzschicht ausreichend sein, um das gewünschte Luftpolster zwischen der Materialbahn und der Führungsfläche auszubilden, damit die Umlenkung berührungslos erfolgt. Der Aspekt der berührungslosen Umlenkung ist besonders bei Verwendung einer konvex gekrümmten Berührungsfläche maßgebend, da das aufgetragene flüssige oder pastöse Medium sonst die Führungsfläche berühren würde, was zu Unregelmäßigkeiten bei der aufgetragenen Schicht und zudem zu einer Verschmutzung der Führungsfläche führen würde. Das Grundprinzip eines Luftgrenzschichtpolsters ist aus der eingangs erwähnten DE 44 15 581 C2 bekannt.

In einer günstigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zumindest eine Einrichtung zum Einblasen von Luft in den Bereich zwischen der laufenden Materialbahn und der Führungsfläche vorgesehen. Hier wird also die Ausbildung eines Luftpolsters zur berührungslosen Umlenkung der laufenden Materialbahn durch das aktive Einblasen von Luft unterstützt. Die Luft wird von zumindest einer Einrichtung zwischen die laufende Materialbahn und die Führungsfläche eingeblasen, und zwar vorzugsweise tangential zur Laufrichtung der Materialbahn. Durch ein tangentiales Einblasen der Luft wird die laufende Materialbahn nur äußerst gering beansprucht. Eine andere Variante besteht darin, die Luft im wesentlichen senkrecht zur Materialbahn einzublasen, also in Form einer Pralluftströmung. Hierbei wird allerdings die Materialbahn wesentlich stärker beansprucht. Eine tangentiale Luftströmung vermindert also das Risiko von Materialbahnrissen.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung besteht darin, zulaufseitig, also auf der Seite, auf der die Materialbahn der Umlenkeinrichtung zugeführt wird, zumindest eine Luftdüse im Bereich des Beginns der Umlenkeinrichtung anzuordnen. Die zumindest eine Luftdüse kann also unmittelbar vor der Umlenkeinrichtung oder im zulaufseitigen Bereich der Führungsfläche angeordnet sein.

Eine weitere günstige Ausgestaltung besteht darin, die Führungsfläche der Umlenkeinrichtung mit Luftdüsen oder Luftdurchtrittsöffnungen zu versehen. Die Luftdüsen können also entlang der Führungsfläche verteilt angeordnet sein, wobei wiederum sowohl eine tangentiale Einströmrichtung als auch eine radiale Einströmrichtung bezüglich der Führungsfläche möglich ist. Die Luftdüsen entlang der Führungsfläche können zusätzlich oder alternativ zu Luftdüsen unmittelbar vor der Führungsfläche vorgesehen sein. Luftdüsen können insbesondere für stationäre Führungsflächen vorgesehen sein, während Luftdurchtrittsöffnungen insbesondere für umlaufende Führungsflächen, z. B. die Mantelfläche einer rotierenden Walze oder ein umlaufendes Endlosband, zweckmäßig sind. Bei umlaufenden Führungsflächen, die mit Luftdurchtrittsöffnungen versehen sind, können dann innerhalb der Führungsfläche stationäre Luftdüsen angeordnet werden, z. B. in Form einer stationären Blaskammer. Die eingeblasene Luft kann dann durch die Luftdurchtrittsöffnungen der umlaufenden Führungsfläche hindurchtreten und auf der Führungsfläche das gewünschte Luftpolster ausbilden.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß in dem der Führungsfläche gegenüberliegenden Bereich der Umlenkeinrichtung eine im wesentlichen äquidistant zur Führungsfläche verlaufende, zweite Führungsfläche angeordnet ist. Die laufende Materialbahn wird dabei zwischen den beiden Führungsflächen hindurchgeführt. Es wird also eine Art Durchtrittskanal geschaffen, der von zwei Führungsflächen begrenzt wird und in dessen Verlauf die Materialbahn auf einer gekrümmten Bewegungsbahn umgelenkt wird. Die zweite Führungsfläche kann ebenfalls mit Luftdüsen oder Luftdurchtrittsöffnungen versehen sein, um die durchlaufende Materialbahn zusätzlich von der anderen Seite her in ihrem berührungslosen Durchlauf zu stabilisieren.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist im Bereich der Umlenkeinrichtung zumindest eine kontaktlose Trocknungseinrichtung vorgesehen. Die kontaktlose Trocknungseinrichtung kann z. B. in Form von Infrarot-Trocknern oder dergleichen ausgebildet sein. Solche Trockner können beispielsweise der Führungsfläche gegenüberliegend angeordnet werden. Falls eine Einrichtung zum Einblasen von Luft vorgesehen ist, um die Ausbildung eines Luftpolsters für die berührungslose Umlenkung zu fördern, kann die kontaktlose Trocknungseinrichtung auch darin bestehen, daß die Einrichtung zum Einblasen von Luft zumindest teilweise mit Heißluft betrieben wird. Solche Heißluftdüsen können natürlich auch mit weiteren Trocknern, z. B. Infrarot-Trocknern, kombiniert werden.

Erfindungsgemäß kann also eine sehr kompakte und platzsparende Vorrichtung realisiert werden. Da das erfindungsgemäße Verfahren mit einem direkten Auftrag des flüssigen oder pastösen Mediums arbeitet, entfallen Auftrags­ bzw. Einpreßwalzen, wie sie etwa bei der Anordnung vorgesehen sind, die eingangs mit Bezug auf die DE 44 16 399 A1 beschrieben wurde. Die bei dem dort vorgeschlagenen, indirekten Auftragsverfahren benötigten Walzen zur Ausbildung des Walzenspalts bilden zusätzliche Komponenten, die die Anlage aufwendiger machen und zusätzlichen Bauraum benötigen. Die Einpreßfunktion, die der Walzenspalt übernimmt und wodurch ein nachfolgendes Abspritzen des Mediums von der Materialbahn weitgehend verhindert wird, erübrigt sich bei der erfindungsgemäßen Lösung aufgrund der Ausnutzung der Fliehkraft zum Hineindrücken des Mediums in die Materialbahn.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Seitenansicht;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Seitenansicht;

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Seitenansicht;

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Seitenansicht;

Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Seitenansicht;

Fig. 6 ein sechstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Seitenansicht;

Fig. 7 ein siebtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Seitenansicht.

Beim ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 ist eine stationäre Umlenkeinrichtung 3 vorgesehen, die eine Führungsfläche 5 aufweist. Die Führungsfläche 5 ist konvex gekrümmt, und zwar in Form eines Kreisbogenabschnitts. Die Umlenkeinrichtung weist eine Anzahl von Luftdüsen 6 auf, die in die Führungsfläche 5 einmünden, und zwar in einer annähernd tangentialen Richtung zur Führungsfläche. Eine laufende Materialbahn 1, z. B. aus Papier, Karton oder einem Textilwerkstoff, wird an der Führungsfläche 5 vorbeigeführt.

Die Durchlaufrichtung der Bahn 1 ist durch Pfeile veranschaulicht. Unmittelbar vor der Umlenkeinrichtung 3 ist ein vereinfacht angedeutetes Freistrahldüsen-Auftragswerk 2 angeordnet.

Beim Passieren des Auftragswerks 2 wird auf die Bahn 1 ein flüssiges oder pastöses Medium 4, wie z. B. pigmenthaltige Farbe, Imprägnierflüssigkeit, Stärke oder ähnliches in einem freien Strahl aufgetragen. Der Auftrag des Mediums 4 durch das Auftragswerk 2 erfolgt dabei auf diejenige Seite der Bahn 1, die der Führungsfläche 5 zugewandt ist. Die laufende Bahn 1 ist im Auftragsbereich, also dem Bereich, in dem der Strahl auftrifft, nicht gestützt, sondern verläuft frei entlang des vorbestimmten Bahnlaufweges. Nach dem Auftragen des Mediums 4 durchläuft die Bahn 1 eine Bahnumlenkung, und zwar entlang der konvex gekrümmten Führungsfläche 5. Wie durch Strömungspfeile in Fig. 1 veranschaulicht ist, wird Luft durch die Luftdüsen 6 annähernd tangential zur Durchlaufrichtung der Bahn 1 zwischen die Bahn und die Führungsfläche eingeblasen, so daß dort ein Luftpolster ausgebildet wird, das mit der Bahn 1 mitströmt. Dadurch wird die Bahn 1 nur minimal beansprucht und umgelenkt, ohne die Führungsfläche 5 zu berühren. Die Qualität der zuvor aufgetragenen Schicht des Mediums 4 wird also während der Umlenkung nicht beeinträchtigt. Während die Bahn 1 den gekrümmten Bahnlaufweg entlang der Führungsfläche 5 durchläuft, wirkt auf die mit dem Medium 4 beschichtete Bahnseite eine Fliehkraft, die zur Bahn 1 hin gerichtet ist und so das Medium zur Bahn hin beaufschlagt. Dadurch dringt das Medium 4 in die Bahn 1 ein und es kommt zu einer innigen Vernetzung des Mediums mit der Bahn. Zudem erfolgt durch die Wirkung der Fliehkraft eine Vergleichmäßigung und Glättung der Oberfläche der aufgetragenen Schicht. Wie in Fig. 1 ersichtlich ist, durchläuft also die mit dem Medium 4 beschichtete Bahnseite einen konkav gekrümmten Bahnabschnitt, damit die Fliehkraft in Richtung zur beschichteten Bahnseite hin wirkt und so das Eindringen des Mediums in die Bahn 1 unterstützt. Vom Freistrahldüsen-Auftragswerk 2 wird das flüssige oder pastöse Medium 4 bereits in der endgültig dosierten Auftragsmenge auf die Bahn 1 aufgetragen. Somit entfällt neben einer Abstützeinrichtung für die Bahn an der Auftragsstelle auch eine zusätzliche Fertigdosiereinrichtung, wie etwa eine Einrichtung mit einer Schaberklinge, und so wird die Gesamtkonstruktion sehr kompakt, sie umfaßt eine im Vergleich zu herkömmlichen Konstruktionen verringerte Anzahl von Komponenten und ist einfacher und weniger aufwendig gestaltet.

Bei den in den Fig. 2 bis 7 dargestellten, weiteren Ausführungsbeispielen sind gleiche oder entsprechende Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1, so daß auf die dortigen Ausführungen verwiesen wird.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel in Fig. 2 ist nun eine Umlenkeinrichtung 3 vorgesehen, die eine konkav gekrümmte Führungsfläche 5 aufweist. Die Bahn 1 wird wiederum entlang der Führungsfläche 5 umgelenkt. Die Bahn 1 läuft dabei wieder berührungslos auf einem Luftpolster, das zwischen der Bahn 1 und der Führungsfläche 5 gebildet wird. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel in Fig. 1 ist das Freistrahldüsen-Auf­ tragswerk 2 nun nicht auf derjenigen Bahnseite angeordnet, die der Führungsfläche 5 zugewandt ist, sondern auf der Bahnseite, die der Führungsfläche 5 abgewandt ist. Diese der Führungsfläche 5 abgewandten Bahnseite durchläuft, wie in Fig. 2 gezeigt, einen konkav gekrümmten Bahnabschnitt, so daß die während der Umlenkung auftretende Fliehkraft das aufgetragene Medium 4 wieder in die Bahn hinein beaufschlagt. Das Freistrahldüsen-Auftragswerk 2 ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel unmittelbar vor der Umlenkeinrichtung 3 angeordnet. Bei beiden in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen wird auch der sogenannte Coanda-Effekt ausgenutzt, der ein gutes Anliegen der Luftströmung entlang der Führungsfläche 5 sowie ein gutes Anliegen der Bahn 1 auf dem Luftpolster unterstützt.

Beim Ausführungsbeispiel in Fig. 2 bleibt auf derjenigen Bahnseite, die mit dem Medium 4 beschichtet wird, nach dem Auftragswerk 2 noch Bauraum, um dort beispielsweise kontaktlose Trockner, z. B. Infrarot-Trockner, anzuordnen. Wie beim dritten Ausführungsbeispiel in Fig. 3 dargestellt, kann der in Fig. 2 rechts vom Auftragswerk 2 vorhandene Bauraum auch derart genutzt werden, daß das Auftragswerk 2 innerhalb der Umlenkzone angeordnet wird. In Fig. 3 liegt das Freistrahldüsen-Auftragswerk 2 der Führungsfläche 5 gegenüber und damit erfolgt der Auftrag des Mediums 4 bereits im Wirkungsfeld der Fliehkraft. Wie im vierten Ausführungsbeispiel in Fig. 4 gezeigt, kann der in Fig. 2 rechts vom Auftragswerk 2 vorhandene Bauraum auch genutzt werden, um dort eine weitere Führungsfläche 7 anzuordnen, die im Abstand zur Führungsfläche 5 verläuft und passend zu dieser gekrümmt ist. Die Bahn 1 wird zwischen den beiden Führungsflächen 5 und 7 hindurchgeführt. Auch die Führungsfläche 7 ist mit Luftdüsen 6 versehen, die annähernd tangential zur Bahndurchlaufrichtung einmünden. Die Bahnführung wird bei diesem Ausführungsbeispiel durch das von der Führungsfläche 7 aus eingeblasene Luftpolster zusätzlich stabilisiert. Die von der Führungsfläche 7 aus eingeblasene Luft kann beispielsweise auch Heißluft sein, so daß diese zusätzlich eingeblasene Luftströmung neben der Stabilisierungsfunktion auch gleichzeitig eine Trocknungsfunktion erfüllt. Ebenso kann natürlich auch die von der Führungsfläche 5 aus eingeblasene Luft entsprechend vorgeheizt sein, um die Bahn 1 während der Umlenkung bereits vorzutrocknen.

Beim fünften Ausführungsbeispiel in Fig. 5 ist die Umlenkeinrichtung nun mit dem Bezugszeichen 3′ versehen, da es sich im Gegensatz zu den vorangehenden Ausführungsbeispielen nicht um eine stationäre Umlenkeinrichtung, sondern eine umlaufende Umlenkeinrichtung handelt. Diese umlaufende Umlenkeinrichtung ist in Form einer rotierenden Umlenkwalze 3′ ausgebildet, deren Mantelfläche als umlaufende Führungsfläche 5′ dient. Die Drehrichtung der Umlenkwalze 3′ ist durch einen Pfeil gekennzeichnet. Unmittelbar vor der Umlenkwalze 3′ ist ein Freistrahldüsen-Auf­ tragswerk angeordnet, das das Medium 4 auf diejenige Seite der Bahn 1 aufträgt, die der umlaufenden Führungsfläche 5′, also der Walzenmantelfläche, zugewandt ist. Ebenso wie bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen mit einer stationären Umlenkeinrichtung 3 wird auch hier die Bahn 1 auf einem Luftpolster berührungslos umgelenkt, wobei aufgrund des gekrümmten Bahnlaufweges eine Fliehkraft wirkt, die das aufgetragene Medium 4 in die Bahn hineindrückt. In Fig. 5 ist eine Luftdüse 9 angeordnet, die Luft in den Bereich zwischen der Umlenkwalze 3′ und der Bahn 1 einbläst. Die Luftdüse 9 ist im Einlaufbereich der Bahn 1 in die Umlenkzone angeordnet und bläst die Luft in etwa tangential zur Bahnlaufrichtung ein. Der umlaufenden Führungsfläche 5′ gegenüberliegend sind kontaktlose Trockner 8, z. B. Infrarot-Trockner, angeordnet, um die zuvor beschichtete Bahn 1 bereits während der Umlenkung vorzutrocknen.

Alternativ kann beim Ausführungsbeispiel in Fig. 5 die Luftdüse 9 auch weggelassen werden. Das Luftpolster zwischen der Umlenkwalze 3′ und der Bahn 1 wird dann von einer Luftgrenzschicht ausgebildet, die von der mit einer vergleichsweise hohen Bahngeschwindigkeit durchlaufenden Bahn mitbefördert wird. Besonders bei vergleichsweise hohen Umlaufgeschwindigkeiten der Umlenkwalze 3′ kann sich auch ohne das zusätzliche Einblasen von Luft ein stabiles Grenzschichtluftpolster ausbilden.

Das sechste Ausführungsbeispiel in Fig. 6 zeigt eine solche Bahnumlenkung entlang eines gekrümmten Bahnabschnitts auf einem Grenzschichtluftpolster. Die Umlenkeinrichtung 3 ist wieder eine stationäre Umlenkeinrichtung, jedoch kann insbesondere aufgrund des vergleichsweise großen Krümmungsradius der Führungsfläche 5 auf das zusätzliche Einblasen von Luft in den Bereich zwischen der Führungsfläche 5 und der Bahn 1 verzichtet werden. Das Grenzschichtluftpolster ist bei dieser Konfiguration bereits für die berührungslose Bahnumlenkung ausreichend.

Beim siebten Ausführungsbeispiel in Fig. 7 ist eine stationäre Umlenkeinrichtung 3 mit einer Führungsfläche 5 gezeigt, die entlang eines Umlenkabschnitts kreisbogenförmig konkav gekrümmt ist. Das Freistrahldüsen-Auftragswerk 2 ist diesem konkav gekrümmten Umlenkabschnitt der Führungsfläche 5 gegenüberliegend angeordnet. Die Bahn 1 wird wiederum auf einem Luftpolster berührungslos entlang der Führungsfläche 5 umgelenkt, wobei das Medium 4 in demjenigen Bahnlaufabschnitt aufgetragen wird, in dem die Bahn aufgrund des gekrümmten Bahnlaufweges einer Fliehkraft bzw. Zentrifugalkraft F_z unterliegt, die - von der zu beschichteten Bahnseite aus gesehen - in Richtung zur Bahn hin wirkt. Das Medium wird also sofort beim Auftrag und entlang der nachfolgenden gekrümmten Bahnlaufstrecke in die Bahn 1 hineingedrückt.

Wie die vorangehenden Ausführungsbeispiele zeigen, läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung baulich sehr kompakt realisieren, da das Auftragswerk 2 entweder unmittelbar vor der Umlenkeinrichtung 3, 3′ oder der Führungsfläche 5 der Umlenkeinrichtung 3 gegenüberliegend angeordnet wird, da abstützende Gegenwalzen, Endlosbänder oder ähnliches an der Auftragsstelle entfallen und da eine separate Fertigdosiereinrichtung zum Abrakeln von überschüssigem Medium entfällt. Auch zusätzliche Trocknungseinrichtungen können in diesem Bereich baulich kompakt vorgesehen werden, entweder in die Umlenkeinrichtung 3 integriert, z. B. in Form von Heißluftdüsen 6, oder separat in Form von kontaktlosen Trocknern 8, wie z. B. Infrarot-Trockner.

Claims (17)

1. Verfahren zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, mit folgenden Schritten:

• - direktes Auftragen (2) eines flüssigen oder pastösen Mediums (4) auf eine Seite einer laufenden Materialbahn (1),
• - berührungsloses Umlenken (3, 3′) der laufenden Materialbahn auf einer gekrümmten Bewegungsbahn, wobei die mit dem flüssigen oder pastösen Medium zu versehende Seite der laufenden Materialbahn eine konkave Krümmung durchläuft,

dadurch gekennzeichnet,
daß das direkte Auftragen (2) des flüssigen oder pastösen Mediums (4) unmittelbar vor dem Umlenken (3, 3′) oder während des Umlenkens (3, 3′) in einem freien Strahl auf einen berührungslos geführten Abschnitt der laufenden Materialbahn (1) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige oder pastöse Medium (4) direkt in einer gewünschten fertig dosierten Auftragsmenge aufgetragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmung der gekrümmten Bewegungsbahn der Materialbahn derart eingestellt wird, daß die resultierende Kraft aus einer von der Materialbahn auf das Medium (4) wirkenden Entwässerungskraft, der auf das Medium (4) wirkenden Zentrifugalkraft (F_z) und der auf das Medium (4) wirkenden Gewichtskraft vom aufgetragenen flüssigen oder pastösen Medium (4) aus auf die Materialbahn hin gerichtet ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß während des Umlenkens (3, 3′) auch eine Trocknung (8) der zuvor mit dem flüssigen oder pastösen Medium (4) versehenen Materialbahn (1) erfolgt.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit

• - einer Auftragseinrichtung (2) zum direkten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums (4) auf eine Seite einer laufenden Materialbahn (1), und
• - einer berührungslosen Umlenkeinrichtung (3, 3′) mit einer gekrümmten Führungsfläche (5, 5′), über die die laufende Materialbahn (1) auf einem Luftpolster derart geleitet wird, daß die mit dem flüssigen oder pastösen Medium (4) zu versehende Seite der Materialbahn (1) eine konkave Krümmung durchläuft,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Auftragseinrichtung (2) als Freistrahl-Auftragswerk ausgebildet ist, einem berührungslos geführten Abschnitt der Materialbahn (1) zugeordnet ist,
und unmittelbar vor der Umlenkeinrichtung (3, 3′) angeordnet ist oder der Führungsfläche (5, 5′) der Umlenkeinrichtung (3, 3′) gegenüberliegend angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5 mit einer unmittelbar vor der Umlenkeinrichtung angeordneten Auftragseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (5, 5′) der Umlenkeinrichtung (3, 3′) konvex gekrümmt ist und die zuvor mit dem flüssigen oder pastösen Medium (4) versehene Seite der laufenden Materialbahn (1) beim Passieren der Führungsfläche (5, 5′) dieser zugewandt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (5) der Umlenkeinrichtung (3) konkav gekrümmt ist und die mit dem flüssigen oder pastösen Medium (4) zu versehende Seite der laufenden Materialbahn (1) beim Passieren der Führungsfläche (5) dieser abgewandt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine umlaufende Führungsfläche (5′) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine stationäre Führungsfläche (5) vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Einrichtung (6; 9) zum Einblasen von Luft in den Bereich zwischen der laufenden Materialbahn (1) und der Führungsfläche (5, 5′) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zulaufseitig im Bereich des Beginns der Umlenkeinrichtung (3, 3′) zumindest eine Luftdüse (9) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (5) der Umlenkeinrichtung (3) mit Luftdüsen (6) oder Luftdurchtrittsöffnungen versehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in dem der Führungsfläche (5) gegenüberliegenden Bereich der Umlenkeinrichtung (3) eine im wesentlichen äquidistant zur Führungsfläche (7) verlaufende zweite Führungsfläche (7) angeordnet ist, wobei die laufende Materialbahn (1) zwischen den beiden Führungsflächen (5, 7) hindurchgeführt wird.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Umlenkeinrichtung (3, 3′) zumindest eine kontaktlose Trocknungseinrichtung (8) vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14 mit einer Einrichtung zum Einblasen von Luft, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (6; 9) zum Einblasen von Luft zumindest teilweise mit Heißluft betrieben wird.