DE69706147T2

DE69706147T2 - Filmaufleger mit entgegengesetzter versorgung

Info

Publication number: DE69706147T2
Application number: DE69706147T
Authority: DE
Inventors: A. Becker; R. Burns; C. Li
Original assignee: Beloit Technologies Inc
Current assignee: Beloit Technologies Inc
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1997-02-06
Publication date: 2002-03-21
Anticipated expiration: 2017-02-07
Also published as: WO1997033042A1; EP0885329A1; DE69706147D1; CA2248892A1; JPH11506050A; CA2248892C; EP0885329B1; JP3082095B2; ES2162250T3; US5720816A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Apparat zum Beschichten eines Substrats im Allgemeinen sowie einen Beschichtungsapparat mit kurzer Auftragzeit im Besonderen.

Hinterrund der Erfindung

Papier wird aus einer Matte von Fasern gebildet, typisch sind Zellulosefasern aus Holz, und diese Matte wird hergestellt indem man aus einem Papierstoff herrührende Fasern in einer Papierherstellungsmaschine entwässert. Die Fasern die ein Papierblatt ausmachen beeinflussen die Oberflächenbeschaffenheit oder Textur des Papiers. Die Oberflächenqualitäten des Papiers können modifiziert werden durch Kalandrieren oder durch eine chemische Behandlung des Papiers. Jedoch kann für viele Anwendungen, wie etwa bei dem Papier für Zeitschriften und gedruckte Werbeflugblättern, ein gewünschter hoher leuchtender Glanz am besten erzielt werden durch ein Beschichten des Papiers.
Das Beschichtungsmaterial setzt sich auf typische Weise zusammen aus einer Mischung aus Lehm oder aus einem feinen partikelförmigen Kalziumkarbonat, welches eine flache gefüllte Fläche liefert, aus Titandioxid für eine weiße Färbung sowie aus einem Bindemittel. Beschichtetes Papier wird in einer gewissen Anzahl von Gewichten und Qualitäten geliefert, je nach dem Gewicht des Papiers und der Dicke der Beschichtung.
Ein Typus einer Beschichtungsanlage, die Beschichtungsmaschine mit eingetauchter Walzenberührungslinie genannt wird, ist besonders geeignet für schwerere Qualitäten von beschichtetem Papier und diese Maschine verwendet eine teilweise in ein Beschichtungsbad eingetauchte Walze. Die Walze überträgt einen Film des Beschichtungsmaterials auf eine Seite der Papierbahn. Die beschichtete Bahn wird um eine Stützwalze gewickelt, welche eine Berührungslinie mit der Beschichtungswalze bildet. Anschließend an den Kontakt mit der Beschichtungswalze passiert die Bahn um die Stützwalze herum zu einer Dosierungsklinge, die mit der aufgebrachten Beschichtung in Kontakt tritt und die Gesamtdicke der Beschichtung regelt.
Für Papierqualitäten mit einem leichten Gewicht, die bei schnelleren Maschinengeschwindigkeiten ablaufen können, ist die Beschichtungsmaschine mit kurzer Auftragzeit entwickelt worden. Die Beschichtungsmaschine mit kurzer Auftragzeit unterhält einen Teich an Beschichtungsmaterial, das gegen die Stützwalze gehalten wird. Die Papierbahn wird um die Stützwalze herum durch den Teich geleitet. Die kurze Dauer der Auftragzeit für die Bahn in dem Teich des Beschichtungsmaterials führt zu einer relativ dünnen Schicht an Beschichtungsmaterial auf der Bahn.
Eine verbesserte Beschichtungsmaschine, die als Beschichtungsmaschine BA 1500 der Beloit Corporation bekannt ist, benutzt eine Kombination einer Beschichtungsmaschine mit kurzer Auftragzeit mit einer Streichklinge, die ähnlich ist wie die Beschichtungsmaschine mit eingetauchter Walzenberührungslinie und die sich als praktisch für einen weiten Bereich von Papiergewichten und Papiergeschwindigkeiten herausgestellt hat.
Die Veröffentlichung EP-A-0 436 172 offenbart zum Auftragen einer Beschichtung auf ein Substrat einen Beschichtungsapparat, der ein Gehäuse eines Auftragkopfes umfasst, wobei das Gehäuse eine Auftragkammer (A,B) begrenzt, die sich hin in Richtung auf das Substrat öffnet und sich entlang demselben erstreckt, wobei die Kammer das Beschichtungsmaterial in einem Beschichtungsteich aufnimmt und zurückhält und mit einer unter Druck stehenden Quelle an Beschichtungsmaterial verbunden ist. Der Beschichtungsapparat besitzt eine Ablenkplatte mit einer Überlaufkante stromaufwärts zu der Auftragkammer, eine Vorabzuteilplatte, die stromabwärts zu der Ablenkplatte angeordnet ist und das Substrat federnd unter einem Winkel berührt der einen keilförmigen in der Auftragkammer Bereich begrenzt, in welchem das Beschichtungsmaterial durch die Platte aufgetragen wird. Jedoch besitzt dieser Apparat nach EP 436 172 keine Vorabzuteilplatte mit Öffnungen in derselben zwecks Erzeugung eines niedrigen Druckes auf der Oberfläche der Vorabzuteilplatte.
Die Veröffentlichung WO 93/10309 offenbart einen Apparat zum Beschichten einer Papierbahn, wobei der Apparat ein Gehäuse umfasst, welches die Auftragzone definiert, die ihrerseits mit einer Quelle von unter Druck stehendem Beschichtungsmaterial verbunden ist. Die Auftragzone besitzt eine der Bahn zugekehrte offene Seite und eine an dem Gehäuse einstellbar angebrachte Klinge, um ein stromabwärts gelegenes Ende der Auftragzone zu definieren. Während ein beweglicher Strömungsteiler von dem Gehäuse getragen wird, besitzt dieser Strömungsteiler keine Löcher in seinem Körper, um in der Auftragzone einen niedrigeren Druck zu erzeugen.
Beschichtungsmaschinen mit kurzer Auftragzeit werden mit Vorteil eingesetzt zum Auftragen von Flüssigkeiten auf Papiere von geringem Gewicht oder auch von anderen Qualitäten. Die Beschichtungsmaschine mit kurzer Auftragzeit verwendet einen Teich mit Beschichtungsmaterial. Der Teich wird gebildet von einem Zufuhrhohlraum der mit einem Überschuss an Beschichtungsmaterial beschickt wird. Man bewirkt, dass der Teich in einer Richtung aufwärts in Bezug auf die Maschine überfließt und auf diese Weise über die Bahn flutet und sie vorbenetzt bevor sie sich dem Teich nähert. Auf der stromabwärts gelegenen Seite regelt eine Dosierungsklinge die Menge des Beschichtungsmaterials, das auf die sich bewegende Bahn aufgebracht wird. Das Beschichtungsmaterial wird gegen die sich bewegende Bahn mit einer verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit in den Teich eingeführt. Jedoch wird das Beschichtungsmaterial, nachdem es mit der Bahn in Kontakt gekommen ist, in eine mit der Bahn verbundene Grenzschicht hineingezogen, welche sich mit einer Geschwindigkeit von 22,86 to 30,48 Meter pro Sekunde (75 bis 100 Fuß pro Sekunde) oder mehr weiterbewegt. Die Grenzschicht mit hoher Geschwindigkeit trifft auf das Abstreichmesser auf und wird nach unten in den Teich gekehrt und erzeugt eine Umlaufzone zwischen dem maschinenabwärts gelegenen Ende des Teiches und der Zufuhr des Beschichtungsmaterials an dem maschinenaufwärts gelegenen Ende des Teiches, wo das überschüssige Beschichtungsmaterial überfließt. Während die Papierbahn in den Teich eintritt und durch den Teich benetzt wird, zieht sie eine Grenzschicht an Luft mit sich weiter, welche über eine gewisse Distanz in den Teich eindringt, während sich die Bahn durch den Teich hindurch bewegt.
Die Stelle wo das Papier durch das Beschichtungsmaterial benetzt wird ist als die dynamische Kontaktlinie definiert worden. Wenn die Geschwindigkeit der Maschine auf über 1.371,6 Meter pro Minute (fünfundvierzig hundert Fuß pro Minute) erhöhte wird, dann neigt das Strömen der Flüssigkeit in dem Teich dazu sich zu destabilisieren. Ein Resultat des destabilisierten Fließens besteht darin, dass die dynamische Kontaktlinie sowohl in der Richtung der Maschine als auch quer zu der Richtung der Maschine oszilliert. Des Weiteren wird Luft aus der Grenzschicht an der oszillierenden dynamischen Kontaktlinie mitgerissen und sie wird gegebenenfalls in den Vortex eingeschlossen, welcher durch den umlaufenden Strom der Flüssigkeit im Innern des Teiches gebildet wird. Gelegentlich wird der Vortex mit Luft überladen und treibt Beschichtungsmaterial aus dem Teich heraus. Diese zwei Erscheinungen, die Destabilisierung des Flusses und die Ansammlung von Luft in dem Vortex im Innern des Teiches führen zu Defekten der Beschichtung, die sich selbst als Streifen auf dem beschichteten Papier äußern können. Zur gleichen Zeit wie man die Geschwindigkeit der Papierbahn in einer Papierherstellungsmaschine erhöht, kann man schädliche Auswirkungen auf die Qualität der Beschichtung verursachen, jedoch ist eine erhöhte Maschinengeschwindigkeit wesentlich für die Erhöhung der Produktivität und die Verminderung der Kosten. Eine Papierherstellungsmaschine stellt eine sehr wesentliche Kapitalinvestition dar, welche amortisiert werden muss über die Quantität des darauf erzeugten Papiers. Deshalb ist die Erhöhung der Maschinengeschwindigkeit kritisch wenn man fortfahren will die Produktivität der Papierherstellung kontinuierlich zu erhöhen.
Was benötigt wird, ist ein Filmauftraggerät das in der Lage ist, bei erhöhter Geschwindigkeit zu funktionieren ohne bei dem produzierten Papier Defekte zu induzieren.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Das Filmauftraggerät gemäß dieser Erfindung benutzt eine Stützwalze über welche das Substrat gezogen wird. Ein Auftragkopf ist unter der Stützwalze positioniert und bildet einen Teich aus Beschichtungsmaterial zwischen einer maschinenaufwärts gelegenen Überlaufkante und einem maschinenabwärts gelegenen Dosierelement. Das Beschichtungsmaterial fließt mit einer verhältnismäßig niedrigen Geschwindigkeit in der Nachbarschaft der Überlaufkante in den Teich. Während in einer herkömmlichen Beschichtungsmaschine mit kurzer Auftragzeit, die maschinenabwärts gelegene Kante des Teichs durch ein Dosierelement oder eine Klinge beendigt wird, ordnet man bei dem Auftraggerät gemäß dieser Erfindung eine Extraktionsplatte an zwischen dem Teich und dem Dosierelement an. Die Platte erstreckt sich von dem Einlass des Beschichtungsmaterials bis hin in eine Position in der Nachbarschaft der Stützwalze mit der sie konvergiert und hier dosiert sie die Menge des auf das Substrat aufgebrachten Beschichtungsmaterials vor. Die Extraktions- oder Vordosierplatte ist mit Abstand von dem Dosierelement angeordnet und ein Bereich geringen Druckes wird zwischen den beiden aufgebaut. Die Extraktionsplatte besitzt Perforierungen und arbeitet um einen großen Teil der Luft und den Überschuss an Beschichtungsmaterial weg von dem Substrat zu entfernen und um Instabilitäten daran zu hindern sich hin zu dem Dosierelement auszubreiten. Die Extraktionsplatte reduziert die Probleme des Mischens zwischen der Materialzufuhr und dem umlaufenden Beschichtungsmaterial in dem Teich auf ein Minimum und vermindert demgemäss die Strömungsänderungen auf makroskopischem Maßstab. Es sind diese Strömungsänderungen in der Nähe des Dosierelements, welche stark verdächtigt werden, die Grundursache für die Streifenbildung oder das unvollständige Beschichten des Substrats zu sein.
Es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ein Filmauftraggerät zu besorgen, das bei höheren Maschinengeschwindigkeiten betrieben werden kann.
Es ist ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung ein Filmauftraggerät zu besorgen, das eine viel einheitlichere Beschichtung auf das Substrat aufträgt.
Es ist noch ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ein Filmauftraggerät zu besorgen, in welchem die hinein ins Innere des Teichs mitgerissene Luft entfernt wird.
Es ist dazu noch ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ein Filmauftraggerät zu besorgen, in welchem die Instabilitäten des Fließens daran gehindert werden sich auf das Dosierelement des Auftraggerätes fortzupflanzen.
Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden klar aus der detaillierten Beschreibung hervorgehen, wenn man dieselbe im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Ansicht einer teilweisen Schnittperspektive von dem Auftraggerät gemäß dieser Erfindung.
Fig. 2 ist eine Vorderansicht im Querschnitts des Auftraggerätes aus Fig. 1.
Fig. 3 ist eine bruchstückartige Ansicht der Papierbahn, die durch eine zum Stand der Technik gehörende Beschichtungsmaschine hindurchgeht, und die sich dabei ergebende Anordnung der Beschichtung auf der Bahn.
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht eines Auftraggerätes gemäß einer alternativen Ausführungsform dieser Erfindung, welche Öffnungen für den Umlauf aufweist.
Figur S ist eine bruchstückartige Vorderansicht des Musters der Umlauföffnungen in dem Auftraggerät gemäß Fig. 4.
Fig. 6 ist eine bruchstückartige Vorderansicht des Musters der Umlauföffnungen einer alternativen Ausführungsform des Auftraggerätes gemäß dieser Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Es wird zuerst besonders Bezug genommen auf die Fig. 1-6, worin gleiche Zahlen sich auf ähnliche Teile beziehen. Das Filmauftraggerät 20 wird in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Ein unbeschichtetes Substrat 36 wird durch das Auftraggerät 20 hindurchgeführt zwecks Auftragung der gewünschten Oberflächenbeschichtung. Das Auftraggerät 20 besitzt einen Auftragkopf 22, der sich über mindestens die Breite der Papierbahn erstreckt und der unter der Stützwalze positioniert ist 24. Der Auftragkopf 22 weist ein starres Gehäuse 23 auf, welches sich in der Richtung quer zur Maschine erstreckt und welches einen Einlass 26 besitzt durch den Beschichtungsmaterial in den Teich 28 eingeführt wird, welcher zwischen einer stromaufwärts gelegenen Ablenkplatte 30 und einer abgewinkelten starren Vordosierplatte 32 gebildet wird.
Die Beschichtung 34 wird aufgetragen aus dem Teich 28 heraus auf das Substrat 36 während dasselbe zwischen der Stützwalze 24 und dem Auftragkopf 22 vorbei passiert. Ein Spalt 38 wird zwischen der oberen Lippe 40 der Ablenkplatte 30 und dem Substrat 36 definiert. Das Beschichtungsmaterial 34 fließt über die Ablenkplatte 30 hinweg und es wird demselben gestattet aus dem Teich 28 heraus durch den Spalt 38 zu entweichen. Der Spalt 38, dessen Ausdehnung auf typische Weise in etwa zwischen eben größer als null und 2,54 cm (ein Inch) liegt und vorzugsweise zwischen 0,15875 cm - 0,47625 cm (ein sechzehntel und drei sechzehntel von einem Inch) hoch ist, wird benutzt zur Verminderung der Menge der Luft, die über die Grenzschicht des Substrats 36 in den Teich 28 gebracht wird Das Überlaufen oder das Überfließen des Beschichtungsmaterials 34, das durch den Spalt 38 hindurchfließt, verdrängt einen Teil der Luft an der Grenzschicht. Der Überlauf fließt dann in einen Trog 42, der stromaufwärts in Bezug auf die Ablenkplatte 30 angeordnet ist Das überlaufende Beschichtungsmaterial 34 wird in dem Trog 42 gesammelt und zurückgeführt. Eine dynamische Kontaktlinie 44 wird dort gebildet wo das Beschichtungsmaterial 34 die Grenzschicht verdrängt.
Die Vorteile des Filmauftraggeräts 20 gemäß dieser Erfindung für das Auftragen von Beschichtungsflüssigkeiten auf Papier von geringem Gewicht oder von anderen Qualitäten liegen in seinem überlegenen Funktionieren und leichten Betrieb für Maschinengeschwindigkeiten bis hin zu 1.371,6 Meter pro Minute (fünfundvierzig hundert Fuß pro Minute) oder höher. In dem Maße wie die Maschinengeschwindigkeiten konstant erhöht werden, wird die Qualität der Folie zu einem Problem da sich die Gleichmäßigkeit der Beschichtung verschlechtert. Bei Maschinengeschwindigkeiten über 1.066,8 Meter pro Minute (fünfunddreißig hundert Fuß pro Minute) werden auf der Beschichtungsmaschine mit kurzer Auftragzeit gewisse Formulierungen von Beschichtungsmaterial Streifen und Flecken einer Beschichtung von niedrigem Gewicht entwickeln, wodurch sie das Aussehen der Basisfolie verunstalten und so das Betriebsfenster innerhalb dessen das Produkt hergestellt werden kann verkleinern. Experimentelle Daten zeigen dass dieses Problem der Einheitlichkeit einem komplexen Zusammenspiel von Variablen in dem Beschichtungsteich zugeschrieben werden kann, einschließlich dem Bestehen von einem in dem Teich erzeugten Vortex, dem Ansaugen von Luft an der dynamischen Kontaktlinie, den Mischungsschwierigkeiten zwischen dem mit niedriger Geschwindigkeit eintretenden und mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Beschichtungsmaterial, sowie den Strömungsänderungen bei der Zufuhr in der quer zur Maschine verlaufenden Richtung.
Die Schwierigkeiten bei der Erzielung einer ebenen Beschichtung auf der Bahn werden illustriert durch die Ansicht einer zum Stand der Technik gehörenden Beschichtungsmaschine 45, wie sie in Fig. 3 gezeigt wird. Die zum Stand der Technik angegebene Beschichtungsmaschine hat eine Dosierungsklinge 52 stromabwärts von einem Teich mit Beschichtungsmaterial. Während man die Papierbahn 47 durch den Teich hin zu der Dosierungsklinge 52 führt, wird in der Grenzschicht eingeschlossene Luft mit der Papierbahn weiter gezogen. Zu einem bestimmtem Augenblick definiert die Grenzschicht 46 eine dynamische Kontaktlinie 46, die gewellt und unvorhersehbar ist. In Fig. 3 wird das beschichtete Papier 48 schattiert gezeigt und die unbeschichtete Papierbahn 47 wird unschattiert gezeigt. Finger von Luft 50 erstrecken sich hinein in den Teich in Richtung auf die Klinge 52 zu und gelegentlich hindern sie das Beschichtungsmaterial daran die Oberfläche des Papiers zu erreichen und bilden einen unbeschichteten Streifen 54 auf dem beschichteten Papier. Das Auftraggerät 20 reduziert die Probleme, die mit dieser ungewünschten Luft im Zusammenhang stehen, indem es einen Bereich mit niedrigem Druck einsetzt, um Luft heraus aus dem Teich zu ziehen.
Wenn sie mit hohen Geschwindigkeiten betrieben werden, sind die zum Stand der Technik gehörenden Beschichtungsmaschinen zwei Problemen ausgesetzt, welche in Beziehung stehen zu der Grenzschicht aus Luft, die in den Teich hinein gezogen wird. Das erste Problem bezieht sich auf das von der Papierbahn erzeugte Strömungssystem. Wenn eine Papierherstellungsmaschine mit einer hohen Maschinengeschwindigkeit, das heißt 1.371,6 bis 1.828,8 Meter pro Minute (viereinhalbe bis sechs tausend Fuß pro Minute), kann die Bahn einen unstabilen Flüssigkeitsfluss innerhalb des Teiches hervorrufen. Der unstabile Fluss kann von chaotischer Natur sein. Ein chaotisches System ist ein solches bei welchem der zukünftige Zustand des Systems nicht leicht aus dem vorhergegangenen Zustand des Systems vorhergesagt werden kann. In der Praxis heißt dies, wie in Fig. 3 gezeigt, es erscheinen und verschwinden Luftfinger und Luftstreifen und bewegen sich mit der Zeit auf eine Weise die nicht leicht vorhergesagt werden kann. Es ist demnach schwierig eine Ausführung eines Auftraggerätes zu finden, welche die Streifen in einem chaotischen Umfeld ausschalten wird.
Ein zweites Problem, das durch die Schnittstelle des sich schnell bewegenden Substrats 36 und des Teichs 28 gebildet wird, besteht darin, dass ein Vortex gebildet wird, wie dies durch die Pfeile 55 in Fig. 2 verdeutlicht wird. Der Vortex wird verursacht durch ein Umlaufen des Beschichtungsmaterials im Innern des Teichs, wobei das Umlaufen durch das schnelle Fließen der Grenzschicht des Beschichtungsmaterials in der Nähe der sich bewegenden Bahn hervorgerufen wird. Diese Bewegung erzeugt in dem Teich 28 eine umlaufende Zone. Der Vortex kann im Innern des Teichs einen Bereich 56 induzieren mit einem geringeren Druck in seinem Mittelpunkt. Der Bereich mit dem tiefer gelegenen Mittelpunkt 56 zieht Luftblasen an, welche durch Induktion aus der Bahn/Luft Grenzschicht in den umlaufenden Teich des Beschichtungsmaterials hinein gebracht worden sind. Die Luft fährt auf typische Weise fort sich in dem Vortex anzusammeln bis dass sie eine kritische Menge erreicht hat, wobei an diesem Punkte die angesammelte Luft in der Lage ist das Beschichtungsmaterial aus dem Teich herauszutreiben und einen Kollaps zu verursachen. Der explosionsartige Zusammenbruch des Stromes des Beschichtungsmaterials führt zu Streifen und zu einer unebenen Beschichtung des Papiers.
Das Filmauftraggerät 20 gemäß dieser Erfindung löst das Problem des unstabilen Fließens und der Ansammlung von Luft in dem Vortex mit Hilfe der Vordosierplatte 32. Die Vordosierplatte 32 erstreckt sich ausgehend von der Einlasswand 57 des Beschichtungsmaterials bis hin zu einem Eingriffspunkt oder einer Berührungslinie 58 in der Nähe des Substrats 36 und der Stützwalze 24. Die Vordosierplatte 32 definiert einen Bereich 60 des Teiches der leicht konisch verengt ist. Der Bereich 60 verengt sich konisch in der Richtung der Maschine und definiert einen engen Keil an Beschichtungsmaterial dort wo die an dem Substrat anhängende Grenzschicht sich nach und nach verjüngt. Wenn er bis einmal genügend verengt worden ist, nähert sich der Fluss in der Nähe des Substrates einem stabilen, gleichmäßigen Strömungszustand. An diesem Punkt ist der Fluss nicht länger den Schwankungen in der quer zur Maschine verlaufenden Richtung ausgesetzt und er kann angepasst werden, um eine ebene Beschichtung zu erzeugen. Zwischen der Vordosierplatte 32 und einem terminalen Dosierelement 62 befindet sich ein unter niedrigem Druck stehender Zwischenraum 64. Der Zwischenraum wird durch ein Ventil 66 oder durch eine größere Anzahl derselben entleert, wobei dieselben in dem Zwischenraum 64 den Druck regeln, welcher auf typische Weise unter dem Druck in nächster Nähe des Substrats gehalten wird oder aber unter dem atmosphärischen Druck wenn ein Vakuum angelegt wird.
Die Verminderung der auf den Vortex zurückzuführenden Instabilität und der darin mitgerissenen Luft wird verwirklicht durch die Schaffung eines unter niedrigem Druck stehenden Bereiches entlang der inneren Fläche 68 der Vordosierplatte 32. Der niedrige Druck auf der Fläche 68 wird erzeugt durch Löcher 72 in der Vordosierplatte 32, welche mit dem unter niedrigem Druck stehenden Zwischenraum 64 in Verbindung stehen. Die Löcher 72 sind vorzugsweise nach einem Zufalls- oder Pseudozufallsmuster angeordnet und sind in dem mittleren Drittel der Platte 32 konzentriert. Die Löcher 72 erfüllen zwei Funktionen. Durch teilweises oder vollständiges Entfernen des umlaufenden Stromes entlang der Innenseite 68 der Vordosierplatte 32 wird die Heftigkeit des Vortex beträchtlich vermindert oder beseitigt. Des Weiteren, dadurch dass man Bereiche von niedrigem Druck an der Innenseite der Vordosierplatte schafft, wird die Luft aus dem Vortex und aus dem Beschichtungsmaterial gezogen, gewöhnlich hin zu den Bereichen mit niedrigem Druck in der Nähe der Innenseite 68 der Vordosierplatte 32, wo die Luft dann zusammen mit Beschichtungsmaterial durch die Löcher in den Zwischenraum mit niedrigem Druck 64 gezogen wird.
Während des Betriebes wird das Substrat 36, das in Fig. 1 gezeigt wird, in Eingriff gebracht mit der Stützwalze 24 und von dort durch den überfluteten Spalt 38 in den Teich 28. Während sich das Substrat der Berührungslinie der Vordosierplatte 58 nähert, stellt sich ein Zustand ein, der einem stabilen, gleichmäßigen Fließregime nahe kommt, und es wird eine verhältnismäßig dicke Beschichtung auf das Substrat aufgetragen. Das eine schwere Beschichtung tragende Substrat bewegt sich dann an der Berührungslinie 58, wobei, hinein in den Bereich mit niedrigem Druck, wo alle dynamischen Kräfte der Flüssigkeit aus der Beschichtung entfernt werden. Das eine schwere Beschichtung tragende Substrat nähert sich dann der Dosierklinge 62 und passiert über dieselbe hinweg, wobei der größte Anteil der Beschichtung, typisch sind 90 Prozent, weggeschabt wird und eine einheitliche Schicht an Beschichtungsmaterial auf dem Substrat 36 zurückgelassen wird. Das eine Beschichtung tragende Substrat 36 trennt sich dann von der Stützwalze 24 und passiert über eine Drehwalze 78 um in ein Streckenstück einer (nicht gezeigten) Trockenanlage einzutreten.
Das Beschichtungsmaterial des Papiers besteht in typischer Weise aus einem plattenähnlichen Füllmaterial, wie etwa Lehm oder Kalziumkarbonat; einem weißenden Mittel, typisch ist Titandioxid; und einem Bindemittel, wie etwa Klebstoff aus Kaseinhautleim oder aus einem synthetischen Klebstoff. Die Beschichtung wird auf typische Weise aufgetragen als ein Schlamm, der vierzig bis siebzig Prozent an Trockengewicht der Beschichtungsmaterialien enthält. Es sollte jedoch verstanden sein, dass das Auftraggerät 20 eingesetzt werden kann mit Beschichtungsmaterialien von unterschiedlichen Viskositäten und Gehalten an Festkörpern, je nach der Art des zu beschichtenden Substrats und der Dicke der zu bildenden Beschichtung.
Obwohl die Löcher in der Vordosierplatte gezeigt und beschrieben werden wie wenn sie in dem mittleren Drittel der Platte verteilt wären, muss es wohl verstanden sein, dass sie auch über die ganze Platte verteilt sein könnten oder in verschiedenen ausgewählten Bereichen angereichert sein könnten.
Es sollte verstanden sein, dass durch die Zufuhr des Beschichtungsmaterials in den Teich 28 entlang der Ablenkplatte 30, so dass das Beschichtungsmaterial auf der Rückseite der Teichvertiefung eintritt, die Menge der mit in die Beschichtung gerissenen Luft vermindert wird. Luft und überschüssiges Beschichtungsmaterial, welche in die durch den sich verjüngenden Bereich 60 definierte Auftragzone eintreten, werden durch die Löcher in der Vordosierplatte in den Raum mit niedrigem Druck entfernt. Das Entfernen eines umlaufenden Stromes hindert Instabilitäten daran sich in die Auftragzone auszubreiten und unterbindet die Vermischungsprobleme zwischen dem in den Einlass 26 eintretenden Beschichtungsmaterial und dem in dem Teich umlaufenden Beschichtungsmaterial. Die Verminderung der Variationen der makroskopischen Skalenschwankungen führt zu einem Substrat mit einer ebeneren Beschichtung.
Eine alternative Ausführungsform des Auftraggerätes 80 wird in den Fig. 4 und 5 gezeigt. Das Auftraggerät 80 ist ähnlich wie das Auftraggerät 20, aber es ist versehen mit einer Gruppierung von Löchern 90 in einer Wand 85, die den Zufuhrkanal 87 gegenüber dem Gehäuse 82 definiert. Die Beschichtungsmaschine 80 ist so angeordnet, dass sie das Beschichtungsmaterial 34 auf eine Bahn 86 aufträgt, welche über eine Stützwalze 84 abläuft. Die Löcher 90 erlauben es einem Teil des dosierten Beschichtungsmaterials 34 umlaufen gelassen zu werden indem ein Zugang von der Beschichtungskammer 83 hin zu dem Zufuhrkanal ermöglicht wird. Das Umlaufen des Beschichtungsmaterials ermöglicht es die Anforderungen an die Pumpgeschwindigkeit zu vermindern. Die Öffnungen oder Perforierung 90 können aus einer Gruppierung von langgestreckten sich überlappenden Schlitzen bestehen, so wie dies in Fig. 5 gezeigt wird. Die Schlitze sind überlappend angeordnet, um eine gleiche Öffnungsfläche in einer gegebenen quer zur Maschine verlaufenden Orientierung zu gewährleisten. Ein Überlappen der Schlitze kann zu 0 bis 20 Prozent mehr Öffnungsfläche führen als ein alternatives Lochmuster aus einfachen kreisrunden Öffnungen 98 in der Wand eines Umlaufkanals 96, so wie dies in Fig. 6 gezeigt wird. Andere Lochmuster können ebenfalls benutzt werden. Es soll noch darauf hingewiesen werden, dass das Auftraggerät 80 ebenfalls in einer Leimpresse angewandt werden kann.

Claims

1. Filmauftraggerät (20) zum Aufbringen eines Beschichtungsmaterials auf ein Substrat (36), das von einer Stützwalze (24) geführt wird, wobei der Apparat einschließt; einen Auftragkopf (22) mit einem Gehäuse (23), das in nächster Nähe zu der Stützwalze angeordnet ist, wobei das Gehäuse eine Auftragkammer (60) definiert, welche sich in Richtung auf das Substrat hin öffnet und welche sich entlang dem Substrat in einer quer zur Maschine verlaufenden Richtung erstreckt, und worin die Auftragkammer Beschichtungsmaterial in einem Beschichtungsteich (28) aufnimmt und zurückhält, und worin die Auftragkammer angepasst ist um mit einer unter Druck stehenden Quelle des Beschichtungsmaterials verbunden zu werden, einschließlich der Portionen des Gehäuses der Auftragkopfes, welche stromaufwärts in Bezug auf die Auftragkammer eine Ablenkplatte (30) definieren, worin die Ablenkplatte Portionen besitzt, welche eine mit Abstand zu der Stützwalze angeordnete Lippe (40) definieren, und worin überschüssiges Beschichtungsmaterial im Innern der Auftragkammer über die Lippe der Ablenkplatte hinwegläuft um aus der Auftragkammer zu entweichen, und der Apparat ferner einschließt eine Vordosierplatte (32), die stromabwärts in Bezug auf die Ablenkplatte an dem Gehäuse des Auftraggeräts montiert ist und die bis nahe an das an der Stützwalze anliegende Substrat heran bringt, wobei die Vordosierplatte sich unter einem Winkel von 0º bis 15º in Richtung auf das Substrat hin erstreckt, um einen keilförmigen Bereich (60) der Auftragkammer zu definieren, und wobei das Beschichtungsmaterial durch die Vordosierplatte auf das Substrat aufgetragen wird, und auch einschließt ein Dosierelement (62), das stromabwärts in Bezug auf die Vordosierplatte an das Gehäuse des Auftraggeräts montiert ist, worin ein unter einem niedrigen Druck stehender Zwischenraum (64) definiert ist zwischen der Vordosierplatte und dem Dosierelement und durch die Stützwalze abgegrenzt ist, worin Beschichtungsmaterial und Luft heraus gezogen werden können aus dem unter niedrigem Druck stehenden Zwischenraum, und worin der gewünschte Grad der Beschichtung auf dem Substrat erzielt wird durch das Dosierelement, das entweder aus einer Klinge, einem Stabelement (glatt oder gerillt), einer Platte oder einer Walze besteht,

dadurch gekennzeichnet, dass

Portionen der Vordosierplatte (32) Löcher (72, 90, 98) definieren, welche sich durch die Platte hindurch erstrecken und eine Verbindung herstellen zwischen der Auftragkammer (60) und dem unter niedrigem Druck stehenden Zwischenraum (64), und worin die besagten Löcher einen unter niedrigem Druck stehenden Bereich in der Nähe der Vordosierplatte herstellen, welcher überschüssiges Beschichtungsmaterial sowie Luft aus dem Beschichtungsteich im Innern der Auftragkammer herauszieht.

ein Mittel (66) zur Kontrolle des Ausmaßes des Vakuums, der an dem unter niedrigem Druck stehenden Zwischenraum angelegt wird, ist auf betriebsfähige Art und Weise an dem unter niedrigem Druck stehenden Zwischenraum angeschlossen.

2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vordosierplatte (32) unterteilt ist in drei ungefähr gleich breite Portionen, die sich in der Richtung der Maschine erstrecken, und dass die Löcher vorzugsweise in der Mitte der besagten drei Portionen gelegen sind.

3. Apparat nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Apparat des Weiteren eine Wand eines Einlasskanals (57, 85) umfasst, welche von dem Gehäuse entfernt angeordnet ist, um einen Einlasskanal zu definieren durch den man Beschichtungsmaterial in den Beschichtungsteich hinein speist; sowie

Portionen der Wand des Einlasskanals (85) eine große Anzahl von Öffnungen (90) definieren, durch die Beschichtungsmaterial umlaufen gelassen wird von dem unter niedrigen Druck stehenden Zwischenraum hin zu dem Einlasskanal.

4. Apparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Portionen der Wand des Einlasskanals, die eine große Anzahl von Öffnungen definieren, ebenfalls eine große Anzahl von Reihen von versetzten Löchern (98) definieren.

5. Apparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Portionen der Wand des Einlasskanals, die eine große Anzahl von Öffnungen definieren, ebenfalls eine große Anzahl von langgestreckten Schlitzen (90) definieren, die sich überlappen, der eine über den anderen, so dass eine gleiche Oberflächenausdehnung in einer quer zur Maschine verlaufenden Orientierung geschaffen wird.