DE2817062B2 - Vorrichtung zum Aufbringen einer Flüssigkeit auf ein Substrat, insbesondere eine Schaumstoff- oder Vliesbahn - Google Patents
Vorrichtung zum Aufbringen einer Flüssigkeit auf ein Substrat, insbesondere eine Schaumstoff- oder VliesbahnInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen einer Flüssigkeit auf ein Substrat, insbesondere eine
Schaumstoff- oder Vüesbahn, init einer ersten drehbaren oberen Walze, einer zweiten drehbaren unleren
Walze (Auftragwalze), die unter der ersten Walze angeordnet ist und zusammen mit ihi einen Walzenspalt
bildet, eine Einrichtung zum Zuführen des Substrats in den und zum Abführen aus dem Walzenspalt, eine
Einrichtung zum Aufbringen der Flüssigkeit auf die untere Walze und einen vor dem Walzenspalt
angeordneten Abstreifer (Rakel), im Abstand der Soll-Flüssigkeitsschichtdicke von der Walze zum Abstreifen
überschüssiger Flüssigkeit.
In neuerer Zeit ist es üblich geworden, Kleidungsstükkc
und andere Stofferzeugnisse während des Trocknens nach dem Waschen weichzumachen oder sie auf andere
Weise zu konditionieren, um bestimmte Eigenschaften zu erzeugen. Zu diesem Zweck werden Stoffkonditioniererzeugnisse,
insbesondere in Form von mit einem chemischen Stofferweichungsmiltel oder anderen chemischen
Stoffkonditionierungsmittel überzogen oder imprägnierten Substraten bzw. Flachmaterialbahnstükken
den feuchten Wäscheslücken beigefügt, während diese bei erhöhten Temperaturen in einem Trockner,
insbesondere einem Haushallswäschetrockner, getrocknet werden. Bei den vorherrschenden erhöhten
Temperaluren werden die Stoffkonditioniermittel vom Erzeugnis abgegeben und während des Trockenvorgangs
auf die Kleidungsstücke oder Stofferzeugnisse übertragen. Als Substrate werden flexible Schaumstoffbahnen
sowie Vliesstoffe einschließlich Papiertüchern, Cia/.e oder v, ?lche Cellulose oder Ktinststoffasern mit
einer der Länge von /ur Papierherstellung verwendeten
Fasern einsprechenden oder grölJercn Länge verwendet
(US-PS !4 42 692).
ίο
anderer Schwierigkeiten wahrend des Trocknungsvorgang*
zu verhindern, werden die saugfähigen Substrate vorzugsweise mit dem Konditioniermittel imprägniert
und die Saugfähigkeit des Substrats eingestellt, obwohl es auch bereits vorgeschlagen wurde, chemisch?!
Stofferweichungsmittel an andere spezielle Chemikalien zum Konditionieren von Stoffen in Form eines
Oberzugs auf das dünne Substrat aufzubringen (US-PS 36 86 025).
Beim Imprägnieren werden die Substrate üblicherweise mit nüssigen Stoffkonditioniermitieln im Überschuß
beaufschlagt und danach die überschüssige Menge mit Hilfe von Walzen, die einen Durchlaufspalt
begrenzen, ausgepreßt (US-PS 36 86 025, Spalte 4, Zeile 68 bis Spalte 15, Zeile 44).
Aus der GB-PS 1419 647 ist ein Verfahren zum
Imprägnieren eines saugfähigen Substrats unter Benutzung einer Walze bekannt, bei dem ein starkes
Zusammendrücken des Substrats vermieden wird.
Die chemischen Stoffkonditioniermittel werden gewöhnlich in flüssiger Form aus einem geschmolzenen
Bad auf das saugfähige Substrat aufgebracht und mittels
anschließender Abkühlung zum Erstarren gebracht Die Aufbringvorrichtung muß daher bei erhöhten Temperatüren
arbeiten können.
Das Aufbringen von Oberzugsflüssigkeiten auf bahnförmiges Material ist auch aus anderem Zusammenhangbekannt.
So ist die eingangs genannte Vorrichtung insbesonde-
ve für das Auftragen einer Überzugsflüssigkeit, die magnetische Oxidteilchen in einer Lösung eines
organischen filmbildenden Bindemittels in einem organischen Lösungsmittel dispergiert enthält, auf eine
Polyäthylenterephthalat-Folie bei der Herstellung von
Tonbändern gedacht (DE-OS 21 36 457). Zur Vermeidung der Zufuhr von zuviel Beschichtungsflüssigkeit in
den Spalt ist diesem vorgeordnet ein Rakel in Form einer Leiste oder eines Abstreichmessers. Zur Dosierung
der Auftragsflüssigkeitsmenge werden statt unmittelbar an der Auftragwalze anwenden Rakeln in
Form von Abstreichmessern auch Walzen verwendet, die unmittelbar in die Beschichtungsflüssigkeit eintauchen
oder an der in die Beschichtungsflüssigkeit eintauchenden Auftragwalze nach Art eines Rakels
anliegen, wobei die Überschußflüssigkeit, die von der Rakelwalze abgenommen wird, wiederum mit einem
Abstreichmesser oder dergleichen abgestrichen wird. Verschiedene weitere Arten der Bescliichtungsflüssigkeitsbegrenzung
vor dem eigentlichen Arbeitsspalt, in dem die Flüssigkeit auf eine Bahrt zu übertragen ist, sind
von den Druckmaschinen bekannt, doch eignen sich diese nicht für beliebige Bcschichlungsflüssigkciten.
AuUerdem sind sie sehr aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte vergleichsweise einfach aufbaubare
Vorrichtung zum Aufbringen einer insbesondere heißen Flüssigkeit auf ein Substrat derart zu vereinfachen, daß
sich insbesondere bei der Beschichtung von Schaumstoff- oder Vliesbahnen mit Sloffkonditioniermitteln
eine störungsfreiere Beschichtung erzielen läßt, indem Ansätze und Verkrustungen, die bei den bekannten
messerförmigen Rakeln beobachtet wurden, vermieden
sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung die Ausbildung des Abstreifers als einen gespannten Draht
vor. Dieser vermeidet größere Wärmeabgabe im Bereich des Abfiihrcns überschüssiger BcschichtungsflOssJKkcit.
die unmittelbar über ihn auf den durch dip
Auftragwalze hochgehobenen Flössigkeitsfilm zurückfließt
und sogleich wieder in den Spalt zwischen Spanndraht und Auftragwalze eingezogen werden
kann. Es läßt sich so ein außerordentlich stabiler Betrieb
erzielen, wobei durch die Anordnung des Spanndrahts mit Abstand vor dem Walzenspalt der dieser zustrebende
Flüssigkeitsfilm stabilisiert und vergleichmäßigt ist
Der Draht hat vorzugsweise einen Durchmesser von 0,5 bis 8 mm, insbesondere 3,2 mm und ist durch eine
Spanneinrichtung und vorzugsweise unterhalb der lu
waagerechten Mittelebene der unteren Walze, gehalten.
Die Verwendung eines Spanndrahts in einer Vorrichtung '/um Beschichten einer Bankoberfläche mit einem
flüssigen Mittel ist in einer Vorrichtung bekannt, bei der das Band im Abstand über eine Auftragwalze geführt
und das Beschichtungsmittel von der in es eintauchenden Auftragwalze in den Spalt zwischen dieser und der
zu beschichtenden Bandoberfläche in einer der Bewegungsrichtung des Bandes entgegengesetzten Richtung
unter Bildung eines Wulstes im Spalt gefördert wird, um >(,
den Wulst in seinem Inneren zu stabilisieren. Der Abstand des Spanndrahls ist daher größer als die
aufzubringende Schicht. Dieser Spanndraht erfüllt nicht die Aufgabe eines Rakels, sondern nur die der
Stabilisierung, da bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten der Flüssigkeitswulst im Beschichtungsspalt wegen
des Überschusses an Beschichtungsflüssigkeit dazu neigt, zeitweilig von der Bahn mitgenommen zu werden,
so daß es zu Schwankungen in der Schichtstärke kommt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand m
einer Zeichnung näher erläutert, die zeigt
Fig. 1 eine Vorrichtung zum Aufbringen eines
Stoffkonditioniermittels auf ein saugfähiges, bahnförmiges Substrat und
Fig.2 eine Ansicht des gespannten Drahts des r,
Abstreifers.
Ein saugfähiges bahnförmiges Substrat 10 wird von einer Vorratsrolle abgezogen und durch den Spalt
zwischen zwei Walzen, einer ersten, drehbaren oberen Walze 14 und einer zweiten, drehbaren unteren Walze
16 (Auftragwalze), die unter der ersten Walze angebracht ist, geleitet, wo es zusammengedrückt wird,
während die Stoffkonditioniermasse 26 filmförmig dem Spalt durch die Auftragwalze 16 zugeführt wird. Die
Auftragwalze taucht in einen Behälter 18 ein, in dem v, sich die Stoffkonditioniermasse 20 als Vorrat befindet.
Diese wird in Form eines dickeren Films 12 durch die
Auftragwalze 16 angehoben. Da dieser Film zu dick ist, um dem Walzenspalt zugeführt werden zu können, ist
ein Abstreifer in Form eines gespannten Drahts 28 ><> vorgesehen, der durch eine Spanneinrichtung, siehe
Fig.2, erhalten wird. Der Spanndraht 28 durchschneidet
den dickeren Film 12, so daß ständig ein überschüssiger Teil des Films 12 in Richtung auf das
Vorratsbad im Behälter 18 zurückgeleitet wird. Das μ imprägnierte Substrat dehnt sich beim Verlassen des
Walzenspalts aus, womit der Imprägniervorgang abgeschlossen ist. Der Behälter 18 ist beheizt. Das
imprägnierte Erzeugnis läuft über Rollen 22 zur Aufwickelrolle 24. Dabei erstarrt die Stoffkonditionier- m>
masse, da das imprägnierte Substrat auf Umgebungstemperatur abkühlt. Die beiden Walzen 14 und 16
werden zweckmäßigerweise mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben.
Der Sppnndraht 28 ist im Abstand der Soll-Flüssigkeitsschichtdicke
von der Walze angeordnet. Die obere Walze wird auf die untere Walze so weit abgesenkt, daD
der erforderliche Walzenspalt eingestellt ist. was häufig dann der Fall ist, wenn eine Schaumbildung einsetzt.
Dieses Einsetzen einer Schaumbildung zeigt an. daß das Volumen der dem Walzenspalt zugeführten Flüssigkeit
angenähert gleich dem Porenvolumen ist, webhes das Substrat 10 aufweist, während es in dem Walzenspalt
zusammengedrückt ist
Gemäß F i g. 2 ist der Draht 28 zwischen zwei starren Platten 30 so straff ausgespannt Die Enden des Drahts
28 sind mit Gewinde versehen und mittels Spanneinrichtungen 32 bildenden Muttern 32 gegen die Platten 30
festgezogen. Es gibt zahlreiche gleichwertige Möglichkeiten, den Draht zu spannen. Diese Einrichtungen
sollten einstellbar sein. Es ist ferner eine Einstelleinrichtung für die Dicke des Spalts gegenüber der
Umfangsfläche der unteren Walze 16 vorgesehen. Der Draht 28 wird geradlinig und parallel zur Umfangsfläche
der Walze 16 gespannt und unterhalb einer waagerechten Ebene, welche die Achse der unteren
Walze 16 enthält, damit der dickere Film 12 vor dem Entstehen des dünneren Films 26 in zwei getrennte
Filme unterteilt wird.
Der Film 12 wird vom Draht 28 so durchschnitten, daß ein Teil in den Behälter 18 zurückkehrt Bei einer
Umfangsgeschwindigkeit der unteren Walze 16 von etwa 18 m/min oder mehr wird der Film 12 vor dem
oberen Film 26, der unter dem Draht 28 hindurchläuft, in zwei getrennte Filme unterteilt, wenn er sich unterhalb
der Achse der unteren Walze 16 befindet. Der in F i g. 1 nicht erkennbare äußere Teil des Films 12 gelangt nach
Art eines Wasserfalls in den Behälter zurück und die Dicke des Films 26 hängt von der Temperatur und dem
Lösungsmittelgehalt der Flüssigkeit 20 ab.
Flüssige chemische Stoffkonditioniermittcl werden vorzugsweise mit erhöhter Temperatur aufgebracht.
Unter einer heißen Flüssigkeit wird daher hier eine Flüssigkeit verstanden, deren Temperatur um mindestens
etwa 110C höher ist als die Umgebungstemperatur.
Gewöhnlich beträgt die Temperatur der heißen Flüssigkeit etwa 500C oder mehr.
Rakel in Form von Abstreifmessern sind sehr starr oder über ihre ganze Länge unterstützt, was bei der
Vei arbeitung heißer Flüssigkeiten zu Schwierigkeiten führt, zumal sich deren Abmessungen verändern und
damit die Spaltdicke. Im Gegensatz hierzu ist der nicht unterstützte Draht 28 maßstabil, da sich die Form des
Drahts nach der Spannung richtet, unter welcher er zwischen den Platten 30 gehalten ist. Gewöhnlich wird
die untere Walze 16 gedreht, so daß der heiße Flüssigkeitsfilm 12 in Berührung mit dem Draht kommt
und ihn etwa bis auf die Flüssigkeitstemperatur im Behälter aufheizt, woraufhin der Draht nahezu bis zur
Erreichung seiner Streckgrenze gespannt wird, bevor das Substrat dem Walzenspalt zugeführt wird. Es ist
zwechnäßig, den Draht zu entspannen bevor er sich abkühlen kann, wenn die Vorrichtung außer Betrieb
genommen wird. Wird der Draht nicht entspannt, kann die Streckgrenze überschritten werden, so daß der
Draht erneuert warden muß.
Da der Draht dünn ist, d. h. einen Durchmesser von etwa 0,5 bis etwa ά mm hat, muß er gespannt sein, um
waagerecht und gerade zu sein. Die aufgebrauchte Spannung muß ausreichen, ihn bei der Flüssigk^itstemperatur
völlig gerade zu halten, wobei jedoch die Elastizitats- bzw. Streckgrenze nicht überschritten
werden darf. Bei geringerer Spannung würde der Draht im Betrieb stark durcrthängen.
Der Draht kann aus jedem hinreichend festen Werkstoff bestehen, z. B. aus Metall. Glas oder
Kunststoff, das sich durch Extrudieren, Ziehen oder auf
andere Weise zu einem Draht verarbeiten läßt. Er hat vorzugsweise runden Querschnitt, doch könnten auch
andere Querschnittsformen, z. B. eine elliptische oder quadratische, zweckmäßig sein. Vorzugsweise wird der
Draht aus massivem, rundem, gezogenem, nicht rostendem Stahl mit einem Durchmesser von etwa
3,2 mm hergestellt.
Der Hauptvorteil des Abstreifers in Form eines gespannten Drahts besteht darin, daß er die Erzeugung
eines glatten Flüssigkeitsfilms 26 mit genauer Solldicke auf der Auftragswalze 16 auch dann ermöglicht, wenn
die Temperatur der Beschichtungsflüssigkeit um mehr als etwa II0C von der Umgebungstemperatur abweicht.
Mit Hilfe des gespannten Drahts ist es möglich, einen eingestellten Spalt von bestimmter Dicke mit hoher
Genauigkeit aufrecht zu erhalten. Seine Verformung wird aufgrund seiner geringen Masse und seiner
Schneidwirkung auf niedrigem Wert gehalten.
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vorzugsweise einstellbar und der Draht so unterstützt, daß sich die Spaltdicke innerhalb eines Bereichs von
etwa 0,13 mm bis etwa 0,25 mm einstellen läßt. Auch die Walzenspaltdicke ist zweckmäßigerweise einstellbar.
Sie ist geringer als die Dicke des zu beschichtenden Substrats.
Das zu beschichtende saugfähige Substrat sollte eine Dicke von mindestens 0,5 mm und ein großes Porenvolumen
haben. Geeignete Substrate sind schwammförmige Materialien, ferner flexible Schaumstoffe, ungewebte
Stoffe, wie mehrschichtiges Papier, voluminöses saugfähiges Papier, verfilzte Stoffe sowie gewirkte bzw.
gestrickte oder gewebte bauschige Stoffe.
Die Saugfähigkeit sollte nach Möglichkeit über 6,0 gemessen mit dem Prüfverfahren nach der U. S. Federal
Specification UU-T-595b. wenn anstelle von destilliertem
Wasser Leitungswasser verwendet wird, die Probe nicht 3 min sondern nur 30 s lang eingetaucht wird, die
Abtropfzeit 15 s anstelle von 60 s gewählt wird und die
Probe sofort mittels einer Waage gewogen wird, deren Schale nach oben abgewinkelte Ränder aufweist,
betragen.
Saugfähige Substrate, die mit einem mittels Wärme aktivierbaren Stoffkonditioniermittel imprägniert sind,
sind — wie eingangs ausgeführt — bekannt. Die mit der beschriebenen Vorrichtung beschichteten Stofferweichungserzeugnisse
enthalten etwa 0,023 bis etwa 0.123 g/cm3 des nicht imprägnierten Substrats. Dieses
liegt gewöhnlich als lange breite Flachmaterialbahn mit einer Dicke von etwa 0,5 mm oder darüber, vorzugsweise
etwa 2.5 mm vor.
Substrate in Form flexibler Schaumstoffbahnen werden bevorzugt, bei denen das Porenvolumen über
etwa 80% liegt, vorzugsweise über etwa 95%, während die Dicke größer ist als etwa 0.5 mm. Ein Porenvolumen
von über etwa 80% entspricht annähernd einem mit Hilfe des genannten Verfahrens ermittelten Saugfähig
keitswert. der etwa über 10 liegt.
AusPolyätherbasis hergestellter Polyurethanschaiim
stoff sollte eine Porengröße haben, aufgrund derer je cn 4 bis etwa 40 Poren vorhanden sind. Hochporöse
Schaumsioff wird bevorzugt. Die bekannten chemi sehen Stoffkonditionierungsmittel werden in eine
Menge von etwa 68 bis 340 g/m2, vorzugsweise etws 135 glm2. aufgebracht.
Ein feinzeiger, je Zentimeter etwa 31 Porei
aufweisender, flexibler, juf Polyätherbasis hergestellte
Polyurethanschaum- mit einem spezifischen Gewich von etwa 0.0224 und einer Dicke von etwa 2,16 mn
wurde mit einer heißen flüssigen Stoffkonditionierungs masse imprägniert, die 84,8 Gew.-% eines quai
Dialkyldimethyl-Stofferweichungsmittels (zweifach hy driertes Talgdimethylammoniummethylsulfat mit einen
Scnffici/.püfiki Von i3S"C uiiu einem iVioiekuiargewich
von etwa 645) sowie 15,2 Gew.-% eines nicht-ionischei
Sloffkonditionierungsmittels (nicht-ionisches modifi ziertes Glycerylmonostearat mit einem HLB-Wert voi
etwa 8,4) enthielt. Das gemäß diesem Beispie verwendete Gemisch wurde mit etwa 6% Isopropano
verdünnt und hatte einen Schmelzpunkt von etwa 50°C Die anhand von F i g. I beschriebene Vorrichtung hatti
zur Beschichtung mit den heißen flüssigen Stoffkondi tionier. .\gsmitteln den Draht 28 unterhalb der waage
rechten Ebene durch die Achse der unteren Walze 16.
Die Flüssigkeit in dem Behälter 20 wurde auf einei Temperatur von etwa 85°C gelulten. Kurz nach dei
Inbetriebsetzung der Walze ί6 erhöhte sich die
Temperatur des Drahtes 28 von der Umgebungstempe ratur bis annähernd auf die Temperatur der Flüssigkeit
Dann wurde die Spanneinrichtung zu dem Draht se eingestellt, daß die Drahtspannung ausreichte, um der
Draht gerade und waagerecht zu halten. Die Spaltdicke wurde auf etwa 0.18 mm und die Walzenspaltdicke aul
etwa 0,28 mm eingestellt. Das. Porenvolumen de; Schaumstoffs im nicht zusammengedrückten Zustand
betrug 98%. Die Untersuchung von Proben des imprägnierten Schaumstoffs ergab eine gleichmäßige
Imprägnierung über die ganze Breite der Schaumstoffbahn im rechten Winkel zur Zeichenebene von F i g. 1
Ferner blieb die von dem Schaumstoff aufgenommene Flüssigkeitsmenge nach der Inbetriebsetzung der
Vorrichtung innerhalb brauchbarer Grenzen konstant. Bei einer der Umfangsgeschwindigkeit der Walze 16
entsprechenden Laufgeschwindigkeit des Substrats von etwa 18 m/min wurde der Flüssigkeitsfilm 12· auf der
Walze 16 durch den Draht 28 so durchgetrennt, daj ein
Teil der Flüssigkeit in Form eines von dem von der Walze 16 aufgenommenen Teils getrennten RIm in
Form eines Kaskade in das Bad 20 zurückströmte.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Vorrichtung zum Aufbringen einer Flüssigkeit auf ein Substrat, insbesondere eine Schaumstoffoder
Vüesbahn, mit einer ersten drehbaren oberen Walze, einer zweiten drehbaren unteren Walze
(Auftragwalze), die unter der ersten Walze angeordnet ist und zusammen mit ihr einen Walzenspalt
bildet, eine Einrichtung zum Zuführen des Substrats in den und zum Abführen aus dem Walzenspalt, eine
Einrichtung zum Aufbringen der Flüssigkeit auf die untere Walze und einem vor dem Walzenspalt
angeordneten Abstreifer (Rakel) im Abstand der Soll-Flüssigkeitsschichtdicke von der Walze zum
Abstreifen überschüssiger Flüssigkeit dadurch
gekennzeichnet, daß der Abstreifer als ein gespannter Draht (28) ausgebildet ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß der Draht (28) einen Durchmesser von 0,5 mm bis 8 mm hat und durch eine Spanneinrichtung
(32) gespannt gehalten ist
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet
daß der Draht (28) einen Durchmesser von 3,2 mm hat
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der Draht (28)
unterhalb der waagerechten Mittelebene der unteren Walze (16) gespannt ist
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