DE69720760T2

DE69720760T2 - Verfahren und vorrichtung zum transferieren von zusätzlichem material auf die oberfläche eines beweglichen materialnetzes

Info

Publication number: DE69720760T2
Application number: DE69720760T
Authority: DE
Inventors: Veikko Ilmasti; R. Timo NYBERG
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Metso Paper Oy
Priority date: 1996-09-19
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2017-09-19
Also published as: AU4305297A; FI963708A0; EP0938385A1; US20010009700A1; CA2266348A1; WO1998011999A1; JP2000517238A; FI963708A; FI111816B; DE69720760D1; EP0938385B1

Description

Der Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Übertragen von zusätzlichem Material in einem eingekapselten Raum, mit Hilfe von Hochspannung, auf die Oberfläche eines Materialgewebes, das sich durch den Raum hindurch bewegt, wobei das zusätzliche Material, welches auf die Oberfläche des Materialgewebes aufgebracht wird, auf gesteuerte Art und Weise in Form von Staub oder Spray zu dem Gehäuse gebracht wird.
Ein herkömmliches Herstellungsverfahren von Material ist ein kontinuierliches Gewebeausbildungsverfahren. Diese Verfahren beinhalten das Auswalzen von Metallen, um Folie zu bilden, und die Herstellung von Plastik und anderen Beschichtungen, Filmen, Papier und Karton. Zusätzlich zu der geometrischen Hauptform (flach und plattenartig) werden dem Material während des Gewebeausbildungsprozesses viele andere Eigenschaften verliehen. Einer der gängigsten Wege, um die oben genannten anderen Eigenschaften auszubilden, ist, die funktionale Oberfläche des Materials zu manipulieren. Diese Manipulation kann bewirkt werden entweder durch Hinzufügen einer Substanz auf die Oberfläche des Basismaterials, d. h. durch Beschichten, oder durch Verändern der Eigenschaften der Materialoberfläche, sei es chemisch, thermisch, mechanisch, elektrisch oder auf andere Art und Weise.
Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist Material auf die Oberfläche des Gewebes aufgebracht worden durch Sprühen oder durch Verwenden eines direkten Kontakts, wie beispielsweise beim Bemalen mit einem Pinsel. In beiden Fällen muss die Menge der übertragenen Materials relativ groß sein, und typischerweise müssen Lösungsmittel in dem Prozess verwendet werden, um eine ausreichende Massenflussgeschwindigkeit zu erzielen. Beim Sprühbemalen ist es bekannt, eine elektrische Ladung zu verwenden, um die Übertragung des Materials zu fördern. In diesem Fall bildet die Düse für die Sprühbemalung eine der Elektroden. Dies weicht vollständig von dem nun offenbarten Verfahren ab, bei welchem die Elektrode nicht in der Düse vorgesehen ist. Außerdem sind die Spannungsstufen unterschiedlich. Lösungsmittel werden auch verwendet, um die Anhaftung zwischen der hinzugefügten Substanz und dem Gewebe zu fördern. Ein Nachteil tritt dann auf, dass das Lösungsmittel aus dem Prozess entfernt werden muss; beim Beschichten von Papier bedeutet dies beispielsweise einen teuren Trockenvorgang. Um die Druckqualitäten des Gewebematerials zu verbessern, hauptsächlich Plastik, wird ein sogenanntes Corona-Ladesystem verwendet (weniger als 50 kV, normalerweise weniger als 20 kV), wobei die Oberflächenenergie eines Polymerfilms durch die Verwendung elektrischer Entladung gesteigert werden kann. Daher macht es die relativ geringe Spannung, die verwendet wird, notwendig, einen kleinen Zwischenraum zwischen den Elektroden zu verwenden, was es schwierig macht, den Prozess zu steuern. Außerdem bleibt die erzielte Energie gering, weil der Strom nicht unbegrenzt gesteigert werden kann. Um sehr dünne Beschichtungen zu erreichen, können sogenannte PVD-Techniken (Physical Vapour Deposition) verwendet werden, jedoch erfordern diese ein Vakuum und sind daher nicht geeignet für das Beschichten eines sich schnell bewegenden Gewebes. Außerdem erfordert die PVD-Technik oft hohe Temperaturen.
Die Druckschriften EP-A-0,435,034 und GB-A-2,253,164 offenbaren Beschichtungseinrichtungen mit elektrostatischem Betrieb. Die Beschichtungsmaterialpartikel in Form von Tröpfchen werden in einer geschlossenen Kammer ionisiert, und anschließend finden sie ihren Weg zur Oberfläche des zu beschichtenden Objekts. Ein solches Beschichtungsverfahren ist sehr langsam und ungeeignet für die Beschichtung eines Materialgewebes, das durch eine Beschichtungseinrichtung hindurchläuft. Das Verfahren und die Einrichtung gemäß der Erfindung verwenden das Phänomen des Ionenbeschusses, welches genauer in der europäischen Patentschrift EP 0,424,335 erläutert ist.
Der Zweck der Erfindung ist es, die oben erwähnten Nachteile zu überwinden und ein neues Verfahren und eine neue Einrichtung zu schaffen, welche verwendet werden können, um zusätzliches Material leicht, schnell und gleichmäßig auf die gewünschte Oberfläche eines sich bewegenden Materialgewebes aufzubringen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Staub oder die Sprühpartikel auf die Oberfläche des Materialgewebes in dem eingekapselten Gehäuse unter Verwendung von Ionenbeschuss übertragen werden, und dass der Ionenbeschuss durch die Verwendung von Elektroden in dem Gehäuse erzielt wird, wobei eine Hochspannung von mehr als 50 kV den Hochspannungselektroden in dem Gehäuse zugeführt wird, wodurch ein Ionenbeschuss in Richtung des Materialgewebes entsteht, das sich durch das Gehäuse hindurch bewegt, wodurch das zusätzliche Material in Form von Staub oder Spray in dem Gehäuse auf die Oberfläche des Materialgewebes mit Hilfe des Ionenbeschusses übertragen wird.
Unterschiedliche Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Einrichtung ist sehr gut angepasst zum Übertragen von kleinen Mengen an Beschichtung, wie beispielsweise wenigen Gramm oder Bruchteilen eines Gramms pro Quadratmeter bei der Papierherstellung. Nun können sehr geringe Mengen an Chemikalien auf die Oberfläche des Papiers aufgebracht werden, um beispielsweise die Betriebsmerkmale des Papiers zu verbessern. Bis jetzt war es unmöglich oder sehr schwierig, geringe Mengen an Material gleichmäßig zu verteilen, oder es erforderte eine große Menge an Lösungsmittel, Wasser oder ähnlichem, welches anschließend von dem Papier wieder entfernt werden musste.
Insbesondere bei der Papierherstellung kann die Verwendung von Wasser gesenkt werden, was in vieler Hinsicht vorteilhaft ist. Beispielsweise wird die Notwendigkeit zum Trocknen gesenkt und Energie gespart; die Menge des umlaufenden Wassers wird abgesenkt, und die Notwendigkeit für die Reinigung wird reduziert.
Die Erfindung wird im Folgenden mit Hilfe eines Beispiels und mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine axonometrische, teilweise geschnittene Ansicht der erfindungsgemäßen Einrichtung ist, und
2 die gleiche Einrichtung wie 1 zeigt, jedoch direkt von der Seite gesehen und offen geschnitten.
Die Einrichtung besteht aus einem Gehäuse 1, durch welches hindurch sich ein Materialgewebe 2 bewegt, wobei zusätzliches Material auf die Oberfläche des Gewebes mit Hilfe von Elektroden 3 in dem Gehäuse 1 aufgebracht wird. Das Gehäuse 1 ist mit einer Öffnung 4 versehen, durch welche hindurch das zusätzliche Material zu dem Gehäuse befördert wird, wie durch den Pfeil 5 gekennzeichnet. Das zusätzliche Material liegt beispielsweise in Form von Staub oder Spray vor. Hochspannung wird an die Hochspannungselektroden 3 in dem Gehäuse 1 angelegt, was zu einem Ionenbeschuss in Richtung des sich durch das Gehäuse bewegenden Materialgewebes 2 führt, wodurch das zusätzliche Material, welches in dem Gehäuse in Form von Staub oder Spray vorliegt, auf die Oberfläche 6 des Materialgewebes 2 mit Hilfe des Ionenbeschusses übertragen wird. Elektroden 3 sind oberhalb des Materialgewebes 2 angeordnet, so dass das zusätzliche Material sich absetzt und eine gleichmäßige Oberfläche 6 auf der oberen Oberfläche des Materialgewebes 2 mit Hilfe des Ionenbeschusses ausbildet. Unterhalb des Materialgewebes 2 in dem Gehäuse befindet sich eine plattenartige Elektrode 7, wobei sich das Materialgewebe oben auf der Elektrode bewegt.

Claims

Verfahren zum Aufbringen von zusätzlichem Material (5) in einem eingekapselten Gehäuse (1) mit Hilfe von Hochspannung auf die Oberfläche eines Materialgewebes (2), das sich durch den Raum hindurch bewegt, wobei das zusätzliche Material, das auf die Oberfläche des Materialgewebes (2) aufgebracht wird, auf gesteuerte Art und Weise in Form von Staub oder Spray (5) zu dem Gehäuse (1) gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Staub- oder Spraypartikel auf die Oberfläche des Materialgewebes (2) in dem eingekapselten Gehäuse (1) durch die Verwendung von Ionenbeschuss übertragen werden und dass der Ionenbeschuss durch die Verwendung von Elektroden (3) in dem Gehäuse (1) geschaffen wird, wobei den Elektroden eine Spannung von mehr als 50 kV zugeführt wird.
Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens mit einem Gehäuse (1), durch welches hindurch sich das Materialgewebe (2) bewegt, wobei zusätzliches Material auf die Oberfläche des Gewebes aufgebracht wird durch Verwenden der Elektroden (3) in dem Gehäuse (1), und wobei den Elektroden Hochspannung zugeführt wird, wobei das Gehäuse (1) mit einer Öffnung (4) versehen ist, durch welche hindurch das zusätzliche Material zu dem Gehäuse in Form von Staub oder Spray (5) befördert wird, dadurch gekennzeichnet, dass den Hochspannungselektroden (3) in dem Gehäuse (1) Hochspannung von mehr als 50 kV zugeführt wird, was zu einem Ionenbeschuss in Richtung des sich durch das Gehäuse (1) bewegenden Materialgewebes (2) führt, wodurch das zusätzliche Material in Form von Staub oder Spray in dem Gehäuse auf die Oberfläche (6) des Materialgewebes (2) mit Hilfe des Ionenbeschusses aufgebracht wird.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (3) oberhalb des Materialgewebes (2) angeordnet sind, so dass sich das zusätzliche Material absetzt und eine gleichmäßige Oberfläche (6) auf der oberen Fläche des Materialgewebes (2) mit Hilfe des Ionenbeschusses ausbildet.
Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine plattenartige Elektrode (7) unterhalb des Materialgewebes (2) in dem Gehäuse (1) vorgesehen ist, wobei sich das Materialgewebe oben auf der Elektrode bewegt.