-
Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Beschichtung einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
-
Das Beschichten von Papier- oder Kartonbahnen, ebenso wie das Beschichten von Folien oder Textilien, ist ein zentraler Prozess, um die Eigenschaften der Materialbahn oder ihrer Oberfläche zu beeinflussen.
-
Während bei Papier- und Kartonbahnen früher Eigenschaften wie die Bedruckbarkeit im Fokus lagen, gewinnen zurzeit funktionale Beschichtungen wie insbesondere Barrierebeschichtungen eine immer größere Bedeutung. Durch diese Barrierebeschichtungen wird beispielsweise die Durchlässigkeit der Bahn für Sauerstoff/Luft, Wasserdampf/Wasser oder Fett/Öl drastisch reduziert. Durch derart beschichtete Papiere bzw. Kartons können dann beispielsweise Kunststofffolien ersetzt werden.
-
Bekanntermaßen wird die Barrierewirkung durch -selbst sehr kleine und vereinzelte-Löcher in der Beschichtung zerstört. Derartige Löcher können durch Luftblasen in dem Beschichtungsmedium entstehen. Aus diesem Grund muss die Streichfarbe bei Barrierestrichen sehr stark entlüftet bzw. entgast werden.
-
Die Schrift
EP 0 977 636 beschreibt den Auftrag einer Barriereschicht mittels eines Curtaincoaters, wobei die Entlüftung der Streichfarbe durch einen Vakuumentlüfter bewerkstelligt wird.
-
Bei Streichaggregaten, wie dem Blade Coater oder der Filmpresse ist bisher oftmals keine oder nur unzureichende Entlüftung des Streichmediums vorgesehen. Es besteht jedoch ein großes Interesse daran, bestehende Anlagen mit derartigen Streichaggregaten auch für den Auftrag von Barrieremedien verwenden zu können.
-
In diesen Aggregaten wird das Auftragsmedium jedoch im Überschuss dosiert. Dabei werden nur rund 5% der Menge auf die Bahn übertragen, während 95% des Auftragsmediums rückgeführt werden. Deshalb muss rund die 20-fache Menge des aufgetragenen Auftragsmediums bereitgestellt und vorher entlüftet werden.
Die in der
EP 0 977 636 , ebenso wie in der
EP 2 096 209 beschriebenen Vakuumentlüfter sind in der Kapazität begrenzt und können derartige Mengen an Auftragsmedium nicht entlüften. Somit werden, insbesondere für breite Maschinen, eine Vielzahl an Vakuumentlüftern benötigt. Dies führt zu erhöhten Investitionskosten sowie einem sehr großen Platzbedarf. Durch den großen Platzbedarf wir in vielen Fällen die Umrüstung bestehender Anlagen auf Barriereauftrag massiv behindert, da der benötigte Platz in der bestehenden Hallen nicht zur Verfügung steht.
-
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige Lösung vorzuschlagen, um Streichaggregate zum Barriereauftrag einsetzen zu können.
Es ist weiterhin eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit vorzuschlagen, bestehende Streichaggregate einfach und kostengünstig für den Auftrag von Barrieremedien umzurüsten.
-
Diese Aufgaben werden vollständig durch eine Maschine zum Beschichten eines bahnförmigen Materials entsprechend Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführung finden sich in den Unteransprüchen.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Maschine zum Beschichten eines bahnförmigen Materials, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, mit einem flüssigen oder pastösen Auftragsmedium. Die Maschine umfasst eine Auftragseinheit zur direkten oder indirekten Übertragung des Auftragsmediums auf die Materialbahn und eine Entgasungsvorrichtung zum Entgasen des Auftragsmediums.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Auftragseinheit als Auftragseinheit ausgeführt ist, bei der Auftragsmedium um Überschuss aufgetragen wird und dass die zumindest eine Entgasungsvorrichtung des Auftragsmediums einen pumpenartiger Entgaser umfasst oder daraus besteht.
-
Soweit nicht anders erwähnt, werden im Rahmen dieser Schrift die Begriffe ,Entgasen‘ und ,Entlüften‘ synonym verwendet.
Ebenso kann statt des Begriffs ‚Auftragsmedium‘, auch der Begriff ,Streichfarbe‘ verwendet werden.
Sehr vorteilhaft ist die vorliegende Erfindung, wenn es sich bei dem Auftragsmedium um ein Barrieremedium handelt. Ausführungen der vorliegenden Erfindung können jedoch für beliebige Auftragsmedien eingesetzt werden, besonders solche, bei denen ein geringer Gasgehalt vorteilhaft ist.
-
Aus dem Stand der Technik, z.B.
US 7,597,732 sind pumpenartige Entlüfter per se bekannt. Sie arbeiten üblicherweise über ein Stator/Rotor System und werden beispielsweise in der Lebensmittelindustrie zur Entlüftung pastöser Medien wie Ketchup zum Einsatz. Der Prozess der Gas-Flüssigkeits-Trennung basiert hier auf der starken Zentrifugalkraft, die von einem Trennlaufrad erzeugt wird. Ein Einsatz von Vakuum erfolgt hier lediglich für die Absaugung der separierten Luft, jedoch nicht für die eigentliche Gas- Flüssigkeits-Trennung. Für die Papierindustrie insbesondere für den Auftrag von Barrieremedien galten sie jedoch bisher als ungeeignet, da sie im Wesentlichen nur bei einem bestimmten festen Durchsatz optimal arbeiten, während der Bedarf eines Curtaincoaters je nach Produktionsgeschwindigkeit und Strichdicke stark schwanken kann. Ein Zwischenspeichern der entlüfteten Streichfarbe vor dem Auftrag in einem Tank scheidet jedoch aus, da es dadurch wieder zu einem Lufteintrag in die Streichfarbe kommt.
-
Die Erfinder haben jedoch erkannt, dass dies bei Auftragseinheiten, die das Auftragsmedium im Überschuss dosieren, nicht nur kein Nachteil ist, sondern sich im Gegenteil als sehr vorteilhaft erweist.
Durch die ohnehin bei diesen Aggregaten erfolgende Rückführung eines großen Teils des Auftragsmediums kann ein solcher Pumpenentlüfter im optimalen Bereich betrieben werden ohne dass dies den Betrieb der Auftragseinheit beeinflusst. Zudem ist der pumpenartige Entlüfter im Gegensatz z.B. zu Vakuumentlüftern in der Lage, die großen Mengen an Auftragsmedium bereitzustellen bzw. zu entlüften, die diese Aggregate benötigten. Da die pumpenartigen Entlüfter nur einen relativ geringen Platzbedarf haben, und keine großen baulichen Veränderungen in der Medienversorgung der Auftragseinheit notwendig sind ist, können auch bestehende Streichaggregate einfach und kostengünstig umgerüstet werden.
-
Vorteilhafterweise kann die Auftragseinheit als Filmpresse, als Rollrakel- oder Klingenstreichaggregat ausgeführt sein.
-
Während bei Vakuumentlüftern pro Einheit maximal 50 l/min bis 60 l/min an Auftragsmedium durchgesetzt werden können, kann vorgesehen sein, dass die Entgasungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, zumindest 120 l/min, insbesondere zumindest 200 l/min des Auftragsmediums zu entgasen. Mit wenig Aufwand kann die Baugröße des pumpenartigen Entlüfters auch so erweitert werden, dass noch deutlich größere Mengen, wie z.B. 300 l/min und mehr durchgesetzt werden können. Somit sind auch Anwendungen auf breite Anlagen möglich.
-
In bevorzugten Ausführungen ist die Entgasungsvorrichtung dazu eingerichtet, das Auftragsmedium auf einen Gasgehalt von weniger als 1%, insbesondere weniger als 0.5%, bevorzugt 0.1% oder weniger zu entgasen. Derart niedrige Gasgehalte im Auftragsmedium sind beispielsweise bei einigen Barrierebeschichtungen wie z.B. gegen Sauerstoff oder Wasserdampf notwendig.
-
Zweckmäßigerweise kann die Maschine einen Vorratsbehälter für das Auftragsmedium umfassen, welcher eine Zuführleitung zum Versorgung der Entgasungsvorrichtung sowie eine Rückführleitung zur Rückführung überschüssigen Auftragsmediums von der Auftragseinheit aufweist. Zwar wird in dem Vorratsbehälter in das rückgeführte Auftragsmedium wieder eine gewisse Menge an Luft eingetragen werden. Dies ist aber nicht störend, da das Medium vor der erneuten Zuführung zu der Auftragseinheit wieder entgast wird. Da also im Vorratsbehälter ein Lufteintrag in das Auftragsmedium zugelassen werden kann, müssen keine besonderen Anforderungen an den Vorratsbehälter gestellt werden - z.B. bzgl. Gasdichtigkeit etc. Bei einer Umrüstung bestehender Anlagen kann also der vorhandene Vorratsbehälter wieder genutzt werden, und muss nur geeignet mit dem pumpenartigen Entlüfter verbunden sein.
-
In vorteilhaften Ausführungen kann auch noch eine zweite Auftragseinheit zum Auftrag eines zweiten Auftragsmediums vorgesehen sein.
-
Dabei kann es sich prinzipiell um jede bekannte Auftragseinheit handeln. Vorteilhafterweise weisen Papiere oder Folien mit Barrierewirkung mehrere Lagen von Beschichtungen aus.
-
Die zweite Auftragseinheit kann in Laufrichtung der Materialbahn vor oder nach der Auftragseinheit angeordnet sein.
-
Die zweite Auftragseinheit kann eine klassische Beschichtung auftragen - beispielsweise eine Stärke oder eine pigmenthaltige Streichfarbe.
-
Alternativ kann die zweite Auftragseinheit aber auch zum Auftrag eines Barrieremediums verwendet werden. Insbesondere in diesem Fall kann es sinnvoll sein, wenn die Maschine eine zweite Entgasungsvorrichtung für das zweite Auftragsmedium aufweist. Die zweite Entgasungsvorrichtung kann einen Hydrozyklon, einen Vakuumentlüfter oder auch wieder einen pumpenartigen Entlüfter umfassen oder daraus bestehen.
-
Bevorzugt kann die Materialbahn, die eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, und sowohl durch die Auftragseinheit als auch durch die zweite Auftragseinheit auf der ersten Seite der Materialbahn beschichtet werden.
-
Vorteilhafterweise kann zwischen der Auftragseinrichtung und der zweiten Auftragseinrichtung eine Trocknung, insbesondere eine berührungslose Trocknung vorgesehen sein.
-
Anhand eines Ausführungsbeispiels werden Aspekte der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die genannten Merkmale können nicht nur in der dargestellten Kombination vorteilhaft umgesetzt werden, sondern auch einzeln untereinander kombiniert werden.
-
Die 1 zeigen eine Maschine zum Beschichten gemäß einem Aspekt der Erfindung.
-
In 1 ist eine Maschine zum Beschichten einer Papier- oder Kartonbahn („Bahn“) 1 dargestellt. Die hier dargestellt Auftragseinheit 2 dient lediglich zur Erläuterung. Im Rahmen der Erfindung kann auch eine beliebige andere Auftragseinheit 2 verwendet werden, bei der das Auftragsmedium 6 im Überschuss aufgetragen wird.
-
Exemplarisch ist in 1 eine Auftragseinheit 2 dargestellt für die Beschichtung einer ersten Seite der Bahn 1 mit einem Auftragsmedium 6. Dabei kann es sich um ein Barrieremedium 6 handeln, aber auch um eine beliebige andere Art von Streichfarbe 6. Die Beschichtung erfolgt dabei indirekt. Das Auftragsmedium 6 wird dabei über einen Auftragskopf 8 auf eine Übertragungswalze 4 aufgetragen, und anschließend in einem Nip, der aus der Übertragungswalze 4 und einer Gegenwalze 5 gebildet wird, auf die Bahn 1 übertragen. Die Dosierung des Auftragsmediums 6 kann dabei so erfolgen, dass das Auftragsmedium 6 zuerst im Überschuss auf die Übertragungswalze 4 aufgebracht, und danach die zu viel aufgebrachte Menge wieder abgerakelt wird. Das überschüssige Auftragsmedium 6 wird dann aufgefangen und über eine Rückführleitung 13 in einen Vorratsbehälter 7 zurückgeführt.
-
Aus diesem Vorratsbehälter 7 erfolgt auch die Versorgung der Auftragseinheit 2 mit Auftragsmedium 6. Zum Erzielen des gewünschten Gasgehaltes wird das Auftragsmedium aus dem Vorratsbehälter 7 über eine Zuführleitung 11 zu einem pumpenartigen Entgaser 3 geleitet. In diesem Entgaser erfolgt mittels starker Zentrifugalkräfte die Gas-Flüssigkeits-Trennung. Durch den pumpenartigen Entgaser 3 lassen sich deutlich stärkere Zentrifugalkräfte erzeugen, als beispielsweise in einem Zyklon. Dies erklärt die deutlich bessere Entgasungswirkung sowie auch die größeren realisierbaren Durchsatzmengen. Selbst sehr kleine Ausführungen solcher pumpenartige Entgaser 3 haben einen Durchsatz von mehr als 120 l/min; deutlich größere Durchsätze von 200 l/min, 300 l/min oder mehr sind auch problemlos möglich. Das entgaste Auftragsmedium 6 wird über eine Versorgungsleitung 12 dann der Auftragseinheit 2, insbesondere dem Auftragskopf 8 zugeführt.
-
Mit einer Vorrichtung wie der in 1 beschriebenen ist es möglich, auch Auftragseinheiten, bei denen Auftragsmedium um Überschuss aufgetragen wird, einfach und kostengünstig mit einer ausreichenden Menge an stark entlüfteten Auftragsmedien 6 zu versorgen. Auf diese Weise können mit solchen Auftragseinheiten 2 auch Barrieremedien 6 aufgetragen werden, welche einen Luftgehalt von unter 0.1% erfordern.
-
Die Maschine in 1 zeigt einen Aspekt der Erfindung, jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Ausführung beschränkt.
So ist beispielsweise vorstellbar, dass in der Auftragseinheit 2 ein beidseitiger Auftrag auf die Bahn 1 erfolgt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Papier- oder Kartonbahn
- 2
- Auftragseinheit
- 3
- pumpenartiger Entgaser
- 4
- Übertragungswalze
- 5
- Gegenwalze
- 6
- Auftragsmedium
- 7
- Vorratsbehälter
- 8
- Auftragskopf
- 11
- Zuführleitung
- 12
- Versorgungsleitung
- 13
- Rückführleitung
- 15
- Luftabführung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- EP 0977636 [0005, 0007]
- EP 2096209 [0007]
- US 7597732 [0012]
