EP0881330B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragmediums auf eine laufende Oberfläche - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragmediums auf eine laufende Oberfläche Download PDF

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EP0881330B1
EP0881330B1 EP98109532A EP98109532A EP0881330B1 EP 0881330 B1 EP0881330 B1 EP 0881330B1 EP 98109532 A EP98109532 A EP 98109532A EP 98109532 A EP98109532 A EP 98109532A EP 0881330 B1 EP0881330 B1 EP 0881330B1
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EP
European Patent Office
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jet
nozzle
nozzles
application medium
individual free
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EP98109532A
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EP0881330A3 (de
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Richard Bernert
Rüdiger Dr. Kurtz
Hans-Dieter Dörflinger
Benjamin Mendez-Gallon
Martin Dr. Kustermann
Bernhard Kohl
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Voith Patent GmbH
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Voith Paper Patent GmbH
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Publication date
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    • B05B1/262—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets with fixed deflectors
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    • B05C11/025—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface with an essentially cylindrical body, e.g. roll or rod
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    • D21H19/00—Coated paper; Coating material
    • D21H19/66—Coatings characterised by a special visual effect, e.g. patterned, textured

Definitions

  • the present invention relates to a method and a Device including the use of a large number of individual free jet nozzles for direct or indirect one or Apply liquid or pasty on both sides Application medium on a running surface.
  • DE 195 04 652 A1 describes one method and one Known device that serves a single, trace of a liquid or pasty medium as narrow as possible, preferably glue, on a running web of material apply.
  • the device has one Nozzle head with a single nozzle from which the medium directly and contactless on a narrow section of the Material web is sprayed on.
  • WO-A-97/13035 discloses an apparatus and a Process for applying a liquid application medium a running surface, the application medium using a variety of in the width direction of the surface spaced apart from one another and / or one behind the other arranged and clearly distanced from the surface Spray nozzles from which the application medium is atomized or emerges nebulously in a large number of individual order areas is applied to the surface.
  • EP-A-0 373 276 describes an application method and an application method Application device in which a powder or a Granules sprinkled or sprinkled on a surface becomes.
  • DE-A-16 11 787 discloses an apparatus and a Method in which, similar to that in WO-A-97/13035 Application medium using spray nozzles, from which the Application medium finely atomized or atomized emerges a surface is applied.
  • DE-A-20 54 752 discloses a similar application method and a similar applicator, in which either a): a dry, granular glue Application medium by means of a compressed air dusting nozzle a surface is sprinkled; or b): a liquid Application medium by means of an atomizing nozzle from which the Application medium emerges atomized or nebulized, is sprayed on.
  • DE-A-15 46 280 describes an apparatus and a method known in the / similar to the previously cited State of the art the application medium by means of spray nozzles where the application medium is atomized or nebulized emerges, is applied to a surface.
  • EP-A-0 421 262 discloses a cleaning method and one Cleaning device in which a person to be treated Subject to cleaning, i.e. a rinse or one Undergoes chemical treatment. Treating takes place by means of a treatment liquid which is for the Treatment process in the form of a so-called Gush current is brought.
  • the Device a manifold that extends across the width of the Surface of the object to be treated extends and with a variety of holes, i.e. Orifices, is provided.
  • the treatment liquid escapes during operation out of the holes and flows, i.e. more precisely flows along the baffle to the surface to be treated. During this flow, the surface flattens the partial streams spread apart and unite the said surge current. This device and this Processes do not fall within the technical field of Papermaking or paper finishing.
  • DE-A-42 05 313 discloses an application device and a Application process in which a liquid or pasty Medium using a single conventional nozzle in the kind of a slot nozzle, which is in the form of a narrow, long gap over essentially the entire width of the web a running surface to be coated extends on the surface is applied.
  • the nozzle is replaced by a Metering bar that is directly on the surface to be coated is applied, and by an overflow bar that is only one leaves a small gap to the surface, limits or educated.
  • the present invention is based on the object innovative, simple and effective process for im essential full-surface direct or indirect one or Apply liquid or pasty on both sides To create application medium on a running surface. Another object is to find a suitable device for To provide implementation of this procedure.
  • the first-mentioned problem is solved by a Method according to the invention with the features of claim 1.
  • a Method according to the invention for direct or indirect one or Apply liquid or pasty on both sides Application medium on a running surface, especially from paper or cardboard Application medium using a variety of widthwise and / or longitudinal direction of the surface spaced apart arranged side by side and / or one behind the other and Individual free jet nozzles distant from the surface, from which the application medium emerges in a closed curtain running through the ambient atmosphere, in a variety of individual order areas on the Surface applied, with each adjacent Single order areas in their respective border areas penetrate at least partially, so that a Application medium layer over essentially the entire width the surface to be coated is generated.
  • the running surface can be in the sense of Invention both for a web of material, in particular Paper or cardboard, trade (e.g. with direct order) or but also around the surface of an application roller (e.g. at the indirect method) or another type of circulating Support or support surface.
  • the order medium is contactless from the respective individual application nozzles onto the running surface applied, i.e. between the nozzles and there is no direct contact with the surface.
  • the single ones Application nozzles form one in the method according to the invention Row of nozzles that are essentially in the width direction of the current surface or extends obliquely to it.
  • the Nozzles can be evenly or in a row arranged unevenly and in relation to the longitudinal direction the running surface may also be offset from one another.
  • the single free jet nozzles can furthermore in a specific arrangement pattern via im essentially the entire width of the to be coated running surface be distributed, including apparent Overlaps of individual sections of the series possible are.
  • the entire, essential full coverage order from one Large number of small individual order areas that primarily from the discharge geometry and Ejection characteristics of the individual free jet nozzles result.
  • Nozzle types into consideration which a free jet, i.e. one through the Ambient atmosphere "closed curtain" of the generate ejected order medium.
  • the penetration of the respective border areas adjacent Individual application areas of the coated surface can either done by the fact that of two neighboring single jet nozzles in a single Job medium ejected before or during of application to the surface, i.e. to the Example by overlapping the rays of these nozzles, or in that individual order areas only overlap in successive work steps to Example by two in a row and "on gap" arranged rows of nozzles.
  • the method according to the invention is particularly constructive simple and inexpensive means feasible and permitted manufacturing in a simple and effective manner a uniform and high quality full surface Order for both direct and indirect Order operation. Since the entire order, as previously explained, from a variety of small, by means of the single free jet nozzles formed individual order areas can be put together, if necessary, in one common process step both a longitudinal profile as well a cross profile of the order created or to be generated adjusted, manipulated or at least to a high degree be pre-regulated. Because the single free jet nozzles are also individually controllable, can be the method according to the invention is particularly simple effective control and / or regulation concept realize.
  • the application medium is preferably essentially without Excess applied to the surface, whereby only so much application medium from the individual free jet nozzles is ejected as for the structure of the given Layer thickness is required.
  • the application medium according to another possible embodiment of the invention in excess to be applied the amount of application medium preferably corresponds to 2 to 5 times the final order to be achieved.
  • the invention is not exclusively based on the previous ones specified quantities fixed. If necessary, you can Values can be exceeded or fallen short of. Further is each optionally provided, that applied in excess Application medium by means of at least one doctor element to scrape off and into an order medium cycle due. As already briefly indicated above, is it in the context of the present invention at least another embodiment also provide that on the application medium applied to the running surface to equalize at least one leveling device.
  • Squeegee elements such as squeegee blades, squeegee bars, or squeegees the like for use. Unless a doctor bar, in particular a smooth doctor rod is used, it is advisable if it has the largest possible diameter. On such doctor blade element needed for effective Doctoring, leveling and setting a certain one Stroke weight or a certain stroke thickness correspondingly high dynamic pressure to "float", the through the kinetic energy and the momentum of the previously means of the individual free jet nozzles on an application roller (at indirect order) applied line film of liquid or pasty application medium must be generated.
  • the smooth doctor blade can basically also be doctor blades with a grooved or rough surface.
  • the diameter of the doctor rod should be if possible be at least 14 mm, but preferably approx. 35 mm. However, the invention is not to these dimensions limited. Depending on the application, the values mentioned can may well be exceeded or fallen short of.
  • This device for direct or indirect one- or two-sided application of a liquid or pasty application medium on a running surface comprises a support or support surface for the running surface and a variety of related to the width direction and / or Spaced longitudinally of the surface from each other single free jet nozzles arranged side by side and / or one behind the other, from which the application medium emerges in a closed curtain running through the ambient atmosphere, and which are clearly distanced from the support or support surface and thus from the surface carried by the support or support surface (6).
  • the device according to the invention also offers the already in Explained in connection with the inventive method Benefits.
  • the device according to the invention constructively particularly simple and inexpensive realize, has a very robust structure and allows because of their simpler construction, it is also easier Handling and maintenance.
  • Fig. 1 is a schematic lateral Sectional view of a first embodiment of a Device according to the invention shown, the present Case as a device for direct application of a liquid or pasty application medium 2 to a running Material web 4 is designed.
  • the device comprises a Counter or support roller 6, over which the material web 4 runs.
  • the direction of rotation of the support roller 6 and thus the running direction the material web 4 is indicated by an arrow.
  • Of the device further has one of the support roller 6 opposite support beam 8 on which one Application device A is held.
  • the order facility A is with a distribution pipe 10 feeding the application medium 2 equipped to which a variety of related to the Width direction (see reference numeral B in Fig.
  • Material web 4 spaced apart from each other arranged individual free-jet nozzles 12 are provided, which are here in a straight row evenly distributed across extend the entire web width.
  • the one with the Single free jet nozzles 12 communicating distribution pipe 10 is provided with a non-stick coating 24 or at least partially with a material Non-stick properties, for example PTFE (Teflon) or CFRP (Carbon fiber plastic). So that can Single free jet nozzles 12 supplied application medium 2 does not adhere to the distribution pipe 10 and there are no special ones Cleaning measures necessary, which is particularly the case with a Conversion to another order medium type is an advantage is.
  • the respective individual free jet nozzles 12 clearly from the surface of the support roller 6 or coating material web 4 distanced.
  • the distance D the Single free jet nozzles 12 to the surface of the material web 4 adjustable in the present example. This happens through a corresponding manual and / or automatic, possibly caused by a combined movement, Height adjustment of the support beam 8 that the distribution pipe 10th and carries the nozzles 12. This adjustment movement is through a double arrow 26 indicated.
  • the support beam 8 can in principle, however, also other suitable and to this Purpose-designed device components for Example a modified manifold 10 to be moved.
  • In 1 is the exit angle with the reference symbol ⁇ one from a respective single free jet nozzle 12 emerging jet 18 marked.
  • the application device A is based on the direction of rotation the support roller 6 a squeegee and leveling device 14 downstream. Serves as said device 14 in this Example of a smooth roll doctor bar with a large one Diameter of approx. 35 mm.
  • the distribution pipe 10 and the between the application device A and the doctor device 14 located area of the device are covered and Collector plates 16 clad.
  • FIG. 1 is the individual free jet nozzles 12 based on the direction of travel the material web 4 one in the form of a scraper configured air boundary layer removal device 28 connected upstream from the current surface 4 entrained air boundary layer 30 immediately before actual job location removed and thus to a Optimization of the order result contributes.
  • a scraper can also suitable suction or Blow-out device find application.
  • FIG. 2 is a schematic frontal view of the Arrangement of the individual free jet nozzles 12 based on the Width direction B of the material web 4 and the Ejection characteristic, i.e. here the radiation pattern the nozzles 12 to remove.
  • the application medium emerges from the individual free jet nozzles in the form of a wedge-shaped or fan-shaped expanding and running through the surrounding atmosphere Jet or free jet 18, is on the Material web 4 blasted and forms one of the respective ones Nozzle associated single application area.
  • blasting penetrate (U) or overlap each adjacent free rays 18 and thus also the generated Single order areas in their respective border areas partially, so that on the material web 4 a Application medium layer of essentially the same Layer thickness over the entire width B of the current Material web 4 is generated.
  • Each of the individual free jet nozzles 12 can in the present example via a tax and / or Control device 20 individually controlled and thereby the Emission characteristics of the nozzles 12 and / or the amount of radiated application medium for presetting a desired cross and / or longitudinal profile of the Application medium layer are manipulated.
  • the order medium is applied in excess in the present case and that final longitudinal and / or transverse profile over the downstream doctor device 14, which is not mandatory is employed. It is also within the scope of the invention however, provided the order medium in an alternative Process step essentially without excess to the apply coating surface and only so much Eject application medium from the individual free jet nozzles 12, as for building a given one Layer thickness is required.
  • the device is also electrostatic Charging device 22 equipped, the current Material web 4 during the application of the application medium 2 charges electrostatically and therefore a special one uniform and effective order guaranteed.
  • the charging device 22 for clarity for the sake of only between the material web 4 and one from the Plenty of individual free jet nozzles 12 are shown. However, there is expediently between all nozzles 12 and the material web 4 has a suitable potential.
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of a Single free jet nozzle 12 of the device according to FIGS. 1 and 2.
  • free jet nozzles are used known tongue nozzles used that a wide fanned, narrow flat jet (free jet) with one generate a sharply defined beam pattern and especially with pasty application media as insensitive to constipation and have proven to be easy to maintain.
  • the invention is not exclusively fixed to this type of nozzle.
  • free jet nozzles such as so-called Flat jet nozzles or nozzles with a circular Beam patterns are used, as are combinations of the various Nozzle types. Can be used for certain applications the single free jet nozzles also with one Air admixture may be provided.
  • the single free jet nozzle 12 with is equipped with a non-stick coating 24, so that Application medium does not adhere to the nozzle 12, but from it beads off.
  • this single free jet nozzle 12 special cleaning measures necessary, which is also particularly important when switching to another order medium type from is a big advantage.
  • FIG. 4 is analogous to the representation of FIG. 3 is a schematic sectional view of another type of in of a single free jet nozzle to be used according to the invention 12 shown.
  • This nozzle is also involved a flat jet nozzle, but one essentially parallel to that by a dash-dotted line indicated straight longitudinal axis of the nozzle fanned out flat jet.
  • FIG. 5 shows analogously to the representation according to FIG. 1 a schematic, much simplified side Sectional view of an essential portion of a Device according to the invention according to a second Embodiment.
  • This variant is a device for indirect application of a liquid or pasty Application medium 2 designed on an application roller 32, wherein the circumference of the rotating applicator roller 32 that of the Single free jet nozzles with the application medium 2 acted upon running surface 4 forms.
  • the coating the material web itself then takes place in a nip, through which the material web runs and in which the Application medium 2 from the one serving as the carrier surface Roll surface 4 is transferred to the material web.
  • the Material web and the nip as well as their arrangement are in the drawing for clarity not shown and may be assumed to be known as such.
  • the Distribution tube 10 is in this example as a double wall Component made of a material with non-stick properties, namely a carbon fiber composite, manufactured, wherein an inner tube 10.2 the feed channel for the application medium 2 and the outer tube jacket 10.4 a channel for cooling water 34th forms.
  • the single free jet nozzles 12 are as through the body of the distribution pipe 10 passing narrow, slit-like Outflow channels with a substantially rectangular Passage cross section designed and act as Flat fan nozzles that have a thin, fanned out Generate flat jet 18 of application medium 2.
  • nozzle jet deflection device 36 which deflects the respective jet jet 18 of the application medium 2 emerging from a respective flat jet nozzle 12 in the direction of the running surface 4 .
  • all flat jet nozzles 12 are assigned a common jet deflection device 36, which extends essentially over the entire width of the application roller 32.
  • the nozzle jet deflection device is designed here as a concave baffle plate 36.
  • the baffle 36 can of course have other suitable shape.
  • the baffle plate 36 can be flat or can be concave or convex curved.
  • the drawing also shows that the baffle plate 36 is arranged at a distance D1 from the flat jet nozzles 12.
  • the distance between the nozzle outlet opening and the impact area on the baffle plate 36 is identified by the reference symbol D2.
  • the nozzle jet 18 is deflected in the direction of the running surface 4 and leaves the baffle plate 36 again at its upper free end in order to then move over a further section through the free ambient atmosphere to the surface 4 to be coated.
  • the nozzle jet leaving the baffle plate 36 which, as will be explained in more detail below, has special properties, is identified here with the reference symbol 18 L.
  • the invention is not restricted to the values mentioned above. Depending on the application and type of the individual free jet nozzles used and the respective jet deflection device, a modification according to the invention can deviate considerably from this data.
  • the distance is not fixed, but can be set variably.
  • the arrangement of the nozzle jet deflection device 36 that is to say the baffle plate 36, is adjustable relative to the flat jet nozzles 12.
  • the baffle plate 36 is fastened on a holder 38 which can be moved in a predetermined distance range from the flat jet nozzles 12.
  • This holder 38 can be moved toward and away from the flat jet nozzles 12 by means of a plurality of first actuators 40, which are spaced apart from one another in the width direction of the application roller 32 and act on the holder 38 (indicated by double arrows in FIG. 5).
  • the baffle plate 36 is also pivotally mounted on the holder 38 via an axis 42 and is arranged relative to the flat jet nozzles 12 and the running surface by means of a plurality of second actuators 44 which are spaced apart from one another in the width direction of the application roller 32 and act on the baffle plate 36 and the holder 38 4 swiveling. In this way, the angle of incidence of the flat jets 18 on the baffle plate 36 and the angle of incidence of the jet jet 18 L leaving the baffle plate 36 on the running surface 4 can be adjusted.
  • the flapper 36 also has some flexibility owns, both by evenly pressing all first actuators 40 over substantially the entire Applicator roller width uniform change of the distance as well as by actuating only certain first actuators 40 a locally different change in the distance be achieved.
  • an even one allows Actuate all second actuators 44 one in the essentially the entire application roller width is uniform Change the impact angle during an actuation only certain second actuators 44 one locally causes different changes in the impact angle. It it can be seen that in this way not only the location of the Baffle plate 36 with respect to the flow direction of the Jet streams 18 but also the geometry of the jet stream deflecting device 36 can be manipulated.
  • the nozzle jet deflecting device on the one hand brings about an equalization of the nozzle jets 18, i.e. it functions here simultaneously as a nozzle jet equalizing device arranged between the individual free jet nozzles 12 and the running surface 4, and on the other hand a certain delay or two-dimensional extension or spreading of the Nozzle jets 18. It has been shown that surprisingly, laminar individual jets or flat jets 18 L can be generated in this way, which not only can be localized relatively precisely, but which also have a very even distribution of the application medium due to the interference of the respective individual jets 18 L 2 enable on the current surface 4.
  • the incident or incident angle of the nozzle jet 18 of the liquid or pasty application medium 2 on the nozzle jet deflection device determine the degree of the resulting jet extension, ie the angle of propagation of the laminar flat jet 18 L generated.
  • the excess Order medium 2 is made with the help of a the order location downstream doctor element 14, here: a rotating smooth roll doctor bar with approx. 35 mm diameter, doctored and returned to an order medium cycle, which by reference numeral 46 is indicated.
  • the doctor blade stick 14 also serves as Leveling device, that on the running surface 4 applied application medium 2 evened out.
  • Fig. 6a shows analogous to the representation of Fig. 1 and Fig. 5 is a schematic side sectional view of a essential part of a device according to the invention according to a third embodiment.
  • the device 5 also has this model between the Flat jet nozzles 12 and the running surface 4 arranged and again as a baffle-like construction trained jet deflector 48.
  • This jet deflecting device 48 immediately in front of the nozzle outlet openings of the Flat jet nozzles 12 is arranged and one of the Nozzle outlet opening in the direction of the one to be coated Surface 4 extending guide surface 48.2 for the respective jet 18 of the emerging from a nozzle 12 Order medium 2 forms.
  • the jet deflection device 48 here is a lip-like extension of the Flat jet nozzles 12. On the exact design of this special nozzle jet deflection device 48 will follow be discussed in more detail.
  • the distribution pipe 10 has a rectangular cross-sectional shape in the present case. Narrow and essentially rectangular (round, oval or other suitable shapes are possible) configured as single free jet nozzles 12. Outflow bores are provided on the intersection between two wall sections of the distribution pipe 10 which are perpendicular to one another. In cooperation with the nozzle jet deflection device 48, these outflow bores largely have the properties of flat jet nozzles, that is to say they each produce a flat, fanned-out jet jet 18 L (see also FIG. 6 b).
  • each individual free jet nozzle 12 (in FIG. 6b only two adjacent nozzles are shown for reasons of clarity, which are designated 12a and 12b for better distinction) are assigned their own separate nozzle jet deflection device 48 (here: 48a and 48b).
  • the latter device is in each case a baffle plate fastened to an outer wall of the rectangular distribution pipe 10, which, however, is referred to in the context of the present description as a baffle strip 48 for better differentiation from the baffle plate 36 mentioned above.
  • the baffle bar 48 has a guide surface section 48.2, which adjoins the nozzle outlet opening of the single free jet nozzle 12 in a fluidically advantageous manner.
  • the nozzle jet 18 leaving the outlet opening of a respective individual free jet nozzle 12 thus flows directly onto the guide surface section 48.2 of the baffle strip 48 and along this section 48.2, is deflected in the direction of the roller 32 and leaves the guide surface section 48.2 and thus the baffle strip 48 (here : 48a and 48b) at their upper free end as a narrow, fanned laminar flat jet 18 L.
  • the laminar flat jet 18 L then runs a certain distance through the free ambient atmosphere and then strikes the surface 4 of the roller 32. As indicated in FIG.
  • the respectively adjacent nozzle jet deflection devices or baffle strips 48a, 48b are offset arranged in relation to each other, so that the adjacent fanned flat jets 18 L emanating from the adjacent individual free jet nozzles 12a and 12b (hereinafter analogous to the two nozzles 12a, 12b considered here and their respective jet deflection devices 48a and 48b with 18a L and 18b L denotes) of the application medium 2 on their way to the surface 4 to be coated, do not touch or penetrate.
  • the offset V is therefore expediently greater than or equal to the thickness of the respective flat beams 18a L , 18b L.
  • the fanned flat beams 18a L , 18b L and partial areas of the adjacent baffle strips 48a, 48b are shown folded into the viewing plane for illustrative purposes.
  • the lines of incidence La, Lb of the adjacent flat beams 18a L , 18b L are also drawn into the image plane. It can be seen that the distance Va of the impact lines La, Lb measured in the running direction of the surface 4 approximately corresponds to the offset V of the baffle strips 48a, 48b if, as assumed here, the orientations of the baffle strips 48a, 48b relative to the surface 4 and thus the In the lateral direction, the radiation angles (similar to ⁇ in FIG. 1) of the flat beams 18a L , 18b L relative to the surface 4 are the same.
  • the distance Va can be changed, for example, by varying the aforementioned parameters, Va can also become 0, ie the flat beams 18a L , 18b L then penetrate each other when they strike the surface 4 at a common line of incidence.
  • the adjacent individual application areas generated by such a configuration of the individual free jet nozzles 12 and their associated nozzle jet deflection devices 48a, 48b can at least partially penetrate (U) in their respective edge areas due to the overlay effect resulting from the movement of the running surface 4, so that As the running surface 4 progresses, a closed application medium layer can be produced over essentially the entire width of the surface 4 to be coated.
  • This Device comprises several, i.e. in the present case two, a running material web 4 in the width direction B extending and from a variety of individual free jet nozzles 12 (each facing the material web 4 and in the figure indicated by circles) formed nozzle rows R1, R2, which in Longitudinal direction of the material web 4, that of the in the drawing direction of progress indicated by an arrow Material web 4 corresponds to, are spaced.
  • the row of nozzles R1 runs essentially parallel to Width direction B, while the nozzle row R2 is in one Angle ⁇ extends to the width direction B.
  • the invention is not limited to the above embodiments, which is only the general explanation of the basic idea serve the invention, limited. Within the scope of protection can the inventive method and device according to the invention rather than that Assume the embodiments described above.
  • the method and the device can in particular Features that are a combination of the respective Represent individual features of the associated claims.
  • the device can also have one or more Free jet nozzles upstream of doctor blades or Have cleaning doctor devices and the like.
  • the invention provides the application medium by two or more in the width direction of the Surface and / or extending at an angle to it the rows of individual free jet nozzles, each are spaced apart in the longitudinal direction of the surface, to be applied, differing from the individual rows of nozzles ejected individual quantities of the application medium during the Progression of the current surface to one Total required total order quantity.
  • the order can also be used here either without or with Surplus.
  • the invention also includes such a variant in which one separate jet deflection device only for certain Flat jet nozzles from the total number of available Flat jet nozzles is provided. Otherwise, the on the length of the jet deflecting device relative to the jet direction be variably adjustable. It is also through a specific local length specification of the jet deflection device their effect on the jet influenced.

Landscapes

  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)
  • Absorbent Articles And Supports Therefor (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung samt Verwendung einer Vielzahl von Einzel-Freistrahldüsen zum direkten oder indirekten ein- oder beidseitigen Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine laufende Oberfläche.
Gattungsgemäße Verfahren sowie gattungsgemäße Vorrichtungen werden üblicherweise im Rahmen von Papiermaschinen oder Streichanlagen eingesetzt, um eine laufende Oberfläche, zum Beispiel eine Materialbahn, die etwa aus Papier, Karton oder einem Textilwerkstoff besteht, ein- oder beidseitig mit einer oder mehreren Schichten des Auftragmediums, beispielsweise Farbe, Stärke, Imprägnierflüssigkeit oder dergleichen, zu versehen. Beim sogenannten direkten Auftrag wird das flüssige oder pastöse Auftragsmedium von einer Auftragseinrichtung direkt auf die Oberfläche der laufenden Materialbahn aufgetragen, die während des Auftrags auf einer umlaufenden Stützfläche, beispielsweise einem Endlosband oder einer Gegenwalze, getragen wird. Beim indirekten Auftrag des Mediums wird das flüssige oder pastöse Auftragsmedium hingegen zunächst auf eine als Trägerfläche dienende Gegenfläche, z.B. die Oberfläche einer als Auftragwalze ausgestalteten Gegenwalze, aufgebracht, um von dort in einem Walzenspalt, durch den die Materialbahn hindurchläuft, von der Auftragwalze auf die Materialbahn übertragen zu werden.
Zur Durchführung der zuvor beschriebenen direkten oder indirekten Auftragsverfahren werden üblicherweise Auftragsvorrichtungen eingesetzt, die entweder über eine Auftragskammer verfügen oder aber mit einer einzelnen Düse bzw. Freistrahldüse ausgerüstet sind, die sich in der Form eines schmalen, langen Spaltes über im wesentlichen die gesamte Bahnbreite erstreckt.
Aus der DE 195 04 652 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, das bzw. die dazu dient eine einzelne, möglichst schmale Spur eines flüssigen oder pastösen Mediums, vorzugsweise Leim, auf eine laufende Materialbahn aufzutragen. Zu diesem Zweck besitzt die Vorrichtung einen Düsenkopf mit einer einzelnen Düse, aus der das Medium direkt und berührungslos auf einen schmalen Teilbereich der Materialbahn aufgesprüht wird.
Des weiteren ist aus dem DE 295 06 334 U1 ein mit der technischen Lösung gemäß der DE 195 04 652 A1 vergleichbares Verfahren mit zugehöriger Vorrichtung bekannt. Bei dem Verfahren nach der DE 295 06 334 U1 wird ebenfalls nur eine streifenförmige Spur des Auftragmediums aufgetragen.
Die WO-A-97/13035 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Auftragen eines flüssigen Auftragmediums auf eine laufende Oberfläche, wobei das Auftragsmedium mittels einer Vielzahl von in Breitenrichtung der Oberfläche voneinander beabstandet nebeneinander und/oder hintereinander angeordneten und deutlich von der Oberfläche distanzierten Sprühdüsen, aus denen das Auftragsmedium fein zerstäubt oder vernebelt austritt, in einer Vielzahl von Einzel-Auftragsbereichen auf die Oberfläche aufgetragen wird.
Aus der EP-A-0 373 276 gehen ein Auftragsverfahren und eine Auftragsvorrichtung hervor, bei denen ein Pulver oder ein Granulat auf eine Oberfläche aufgestreut oder aufgerieselt wird.
Die DE-A-16 11 787 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren, bei der/dem, ähnlich wie bei der WO-A-97/13035 ein Auftragsmedium mittels Sprühdüsen, aus denen das Auftragsmedium fein zerstäubt oder vernebelt austritt, auf eine Oberfläche aufgetragen wird.
Die DE-A-20 54 752 offenbart ein ähnliches Auftragsverfahren und eine ähnliche Auftragsvorrichtung, bei dem/der entweder a): ein aus trockenem, gekörnten Leim bestehendes Auftragsmedium mittels einer Druckluft-Bestäubungsdüse auf eine Oberfläche aufgestreut wird; oder b): ein flüssiges Auftragsmedium mittels einer Zerstäuberdüse, aus der das Auftragsmedium fein zerstäubt oder vernebelt austritt, aufgesprüht wird.
Aus der DE-A-15 46 280 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren bekannt, bei der/dem ähnlich wie bei dem zuvor zitierten Stand der Technik das Auftragsmedium mittels Sprühdüsen, aus denen das Auftragsmedium fein zerstäubt oder vernebelt austritt, auf eine Oberfläche aufgetragen wird.
Die EP-A-0 421 262 offenbart ein Reinigungsverfahren und eine Reinigungsvorrichtung, bei dem/der ein zu behandelnder Gegenstand einer Reinigung, d.h. einem Abspülen oder einer Behandlung chemischer Art unterzogen wird. Das Behandeln erfolgt mittels einer Behandlungsflüssigkeit, die für den Behandlungsvorgang in die Form eines sogenannten Schwallstroms gebracht wird. Zu diesem Zweck besitzt die Vorrichtung ein Verteilerrohr, das sich über die Breite der Oberfläche des zu behandelnden Gegenstandes erstreckt und mit einer Vielzahl von Bohrungen, d.h. Ausflussöffnungen, versehen ist. Unmittelbar unterhalb des Verteilerrohres und nahe der Bohrungen ist ein bogenförmig gekrümmtes Leitblech von im wesentlichen gleicher Erstreckung und Breite angeordnet. Ein Rand des Leitbleches ist unmittelbar den Bohrungen und der andere der zu behandelnden Oberfläche zugeordnet. Im Betrieb tritt die Behandlungsflüssigkeit aus den Bohrungen aus und strömt, d.h. genauer gesagt fließt entlang dem Leitblech zu der zu behandelnden Oberfläche. Während dieses Fließvorgangs zur Oberfläche hin flachen sich die Teilströme ab, spreizen sich auf und vereinigen sich zu dem besagten Schwallstrom. Diese Vorrichtung und dieses Verfahren fallen nicht in das technische Gebiet der Papierherstellung oder Papierveredelung.
Die DE-A-42 05 313 offenbart eine Auftragsvorrichtung und ein Auftragsverfahren, bei der/dem ein flüssiges oder pastöses Medium mit Hilfe einer einzelnen konventionellen Düse in der Art einer Schlitzdüse, die sich in der Form eines schmalen, langen Spaltes über im wesentlichen die gesamte Bahnbreite einer zu beschichtenden laufenden Oberfläche erstreckt, auf die Oberfläche aufgetragen wird. Die Düse wird durch eine Dosierleiste, die direkt an der zu beschichtenden Oberfläche anliegt, und durch eine Überlaufleiste, die nur einen ganz geringen Spalt zur Oberfläche frei lässt, begrenzt bzw. gebildet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein neuartiges, einfaches und effektives Verfahren zum im wesentlichen vollflächigen direkten oder indirekten ein- oder beidseitigen Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine laufende Oberfläche zu schaffen. Eine weitere Aufgabe ist es, eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bereitzustellen.
Die erstgenannten Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 1. Gemäß diesem Verfahren zum direkten oder indirekten ein- oder beidseitigen Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragmediums auf eine laufende Oberfläche, insbesondere aus Papier oder Karton wird das Auftragsmedium mittels einer Vielzahl von in Breitenrichtung und/oder Längsrichtung der Oberfläche voneinander beabstandet nebeneinander und/oder hintereinander angeordneten und deutlich von der Oberfläche distanzierten EinzelFreistrahldüsen, aus denen das Auftragsmedium jeweils in einem durch die Umgebungsatmosphäre verlaufenden geschlossenen Vorhang austritt, in einer Vielzahl von Einzel-Auftragsbereichen auf die Oberfläche aufgetragen, wobei sich jeweils benachbarte Einzel-Auftragsbereiche in ihren jeweiligen Randbereichen zumindest teilweise durchdringen, so daß eine Auftragsmediumschicht über im wesentlichen die gesamte Breite der zu beschichtenden Oberfläche erzeugt wird.
Bei der laufenden Oberfläche kann es sich im Sinne der Erfindung sowohl um eine Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, handeln (z.B. beim direkten Auftrag) oder aber auch um die Oberfläche einer Auftragswalze (z.B. beim indirekten Verfahren) oder einer andersartigen umlaufenden Stütz- oder Trägerfläche. Das Auftragsmedium wird berührungslos aus den jeweiligen Einzel-Auftragsdüsen auf die laufende Oberfläche aufgetragen, d.h. zwischen den Düsen und der Oberfläche besteht kein direkter Kontakt. Die einzelnen Auftragsdüsen bilden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Düsenreihe, die sich im wesentlichen in Breitenrichtung der laufenden Oberfläche oder auch schräg dazu erstreckt. Die Düsen können hierbei in einer Reihe gleichmäßig oder ungleichmäßig angeordnet und bezogen auf die Längsrichtung der laufenden Oberfläche auch gegeneinander versetzt sein. So sind neben einer gerade verlaufenden Reihe auch Reihen mit kurvenförmigen Abschnitten, wie etwa eine wellenförmige Reihe und dergleichen möglich. Die Einzel-Freistrahldüsen können ferner in einem bestimmten Anordnungsmuster über im wesentlichen die gesamte Breite der zu beschichtenden laufenden Oberfläche verteilt sein, wobei auch scheinbare Überschneidungen von einzelnen Abschnitten des Reihenverlaufs möglich sind. Gegenüber dem bekannten Stand der Technik wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der gesamte, im wesentlichen vollflächig deckende Auftrag also aus einer Vielzahl kleiner Einzel-Auftragsbereiche zusammengesetzt, die sich primär aus der Ausstoßgeometrie und Ausstoßcharakteristik der jeweiligen Einzel-Freistrahldüsen ergeben. Als geeignete Freistrahldüsen kommen grundsätzlich Düsentypen in Betracht die einen Freistrahl, d.h. einen durch die Umgebungsatmosphäre verlaufenden "geschlossenen Vorhang" des ausgestoßenen Auftragmediums erzeugen.
Die Durchdringung der jeweiligen Randbereiche benachbarter Einzel-Auftragsbereiche der beschichteten Oberfläche kann entweder dadurch erfolgen, daß sich das von jeweils zwei benachbarten Einzel-Freistrahldüsen in einem einzelnen Arbeitsgang ausgestoßene Auftragsmedium noch vor oder während des Auftragens auf die Oberfläche durchdringt, d.h. zum Beispiel durch Überlappung der Strahlen dieser Düsen, oder dadurch, daß sich Einzel-Auftragsbereiche erst in aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen überlappen, zum Beispiel durch zwei hintereinander und "auf Lücke" angeordnete Düsenreihen.
Die Durchdringung beziehungsweise Überlagerung der jeweiligen Randbereiche der von den Einzel-Freistrahldüsen erzeugten Einzel-Auftragsbereiche ist vorzugsweise so genau aufeinander abgestimmt, daß sich über im wesentlichen die gesamte Breite der beschichteten laufenden Oberfläche eine gleichmäßige Schichtdicke einstellt. Dies ist jedoch nicht zwingend vorgeschrieben. Insbesondere beim indirekten Auftrag ist es möglich, daß der mittels der Einzel-Freistrahldüsen erzeugte Auftrag anfangs noch etwas streifig ist und erst nachfolgend mit Hilfe von den Düsen nachgeschalteten Dosier- und/oder Egalisiereinrichtungen bzw. im nachfolgenden Walzenspalt vergleichmäßigt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit konstruktiv besonders einfachen und preiswerten Mitteln durchführbar und gestattet auf einfache und effektive Art und Weise die Herstellung eines gleichmäßigen und qualitativ hochwertigen vollflächigen Auftrags sowohl bei einem direkten als auch indirekten Auftragsvorgang. Da der gesamte Auftrag, wie zuvor erläutert, aus einer Vielzahl von kleinen, mittels den EinzelFreistrahldüsen gebildeten Einzel-Auftragsbereichen zusammengesetzt wird, kann bei Bedarf gewissermaßen in einem gemeinsamen Verfahrensschritt sowohl ein Längsprofil als auch ein Querprofil des erzeugten bzw. zu erzeugenden Auftrags eingestellt, manipuliert oder zumindest in einem hohen Maße vorreguliert werden. Da die Einzel-Freistrahldüsen grundsätzlich auch einzeln ansteuerbar sind, läßt sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders einfach ein wirkungsvolles Steuer- und/oder Regelungskonzept verwirklichen.
Das Auftragsmedium wird vorzugsweise im wesentlichen ohne Überschuß auf die Oberfläche aufgetragen, wobei dazu nur soviel Auftragsmedium von den Einzel-Freistrahldüsen ausgestoßen wird, wie für den Aufbau der vorgegebenen Schichtdicke erforderlich ist.
Für bestimmte Anwendungsfälle hat es sich jedoch auch als vorteilhaft erwiesen, das Auftragsmedium gemäß einer anderen möglichen Ausführungsvariante der Erfindung im Überschuß aufzutragen, wobei die Menge des Auftragsmediums vorzugsweise dem 2-bis 5-fachen des zu erzielenden Endauftrags entspricht. Die Erfindung ist indes nicht ausschließlich auf die zuvor genannten Mengenangaben fixiert. Bei Bedarf können diese Werte durchaus über- oder unterschritten werden. Ferner ist jeweils wahlweise vorgesehen, das im Überschuß aufgetragene Auftragsmedium mittels wenigstens eines Rakelelementes abzurakeln und in einen Auftragsmediumkreislauf zurückzuführen. Wie bereits weiter oben kurz angedeutet, ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung gemäß wenigstens einer anderen Ausführungsform auch vorsehen, das auf die laufende Oberfläche aufgetragene Auftragsmedium mittels wenigstens einer Egalisierungseinrichtung zu egalisieren. Als Egalisierungseinrichtung und/oder zum Abrakeln von etwaigem überschüssigem Auftragsmedium kommen in der Regel Rakelelemente wie Rakelklingen, Rakelstäbe, Rollrakel oder dergleichen zur Anwendung. Sofern ein Rakelstab, insbesondere ein glatter Rakelstab, eingesetzt wird, ist es zweckmäßig, wenn dieser einen möglichst großen Durchmesser aufweist. Ein solches Rakelelement benötigt nämlich zum effektiven Abrakeln, Egalisieren und Einstellen eines bestimmten Strichgewichtes oder einer bestimmten Strichdicke einen entsprechend hohen dynamischen Druck zum "Aufschwimmen", der durch die kinetische Energie und den Impuls des zuvor mittels der Einzel-Freistrahldüsen auf eine Auftragswalze (bei indirektem Auftrag) aufgebrachten Strichfilms des flüssigen oder pastösen Auftragsmediums erzeugt werden muß. Aufgrund der geringen Masse des Strichfilmes beim Auftrag mittels der Einzel-Freistrahldüsen ist es erforderlich, daß die Fläche unter dem Rakelstab groß ist, insbesondere, um selbst bei geringen Maschinengeschwindigkeiten bzw. geringen Fortschrittsgeschwindigkeiten der laufenden Oberfläche und einem geringen Filmimpuls ein Aufschwimmen des Rakelstabes und damit ein gezieltes Abrakeln zu gewährleisten. Anstelle des glatten Rakelstabes können grundsätzlich auch Rakelstäbe mit einer gerillten oder rauhen Oberfläche verwendet werden. Für ein verbessertes Aufschwimmverhalten indes empfiehlt sich der glatte Rakelstab. Der Durchmesser des Rakelstabes sollte nach Möglichkeit mindestens 14 mm betragen, bevorzugt jedoch ca. 35 mm. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Maße beschränkt. Je nach Anwendungsfall können die genannten Werte durchaus über- oder unterschritten werden.
Weitere bevorzugte vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche.
Die oben genannte Aufgabe wird des weiteren gelöst durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Diese Vorrichtung zum direkten oder indirekten ein- oder beidseitigen Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine laufende Oberfläche insbesondere aus Papier oder Karton umfaßt eine Stütz- oder Trägerfläche für die laufende Oberfläche und eine Vielzahl von bezogen auf die Breitenrichtung und/oder Längsrichtung der Oberfläche voneinander beabstandet nebeneinander und/oder hintereinander angeordneten EinzelFreistrahldüsen, aus denen jeweils das Auftragsmedium in einem durch die Umgebungsatmosphäre verlaufenden geschlossenen Vorhang austritt, und die deutlich von der Stütz- oder Trägerfläche und damit der von der Stütz- oder Trägerfläche (6) getragenen Oberfläche distanziert sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet ebenfalls die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläuterten Vorteile. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Vorrichtung konstruktiv besonders einfach und kostengünstig zu realisieren, besitzt einen sehr robusten Aufbau und gestattet aufgrund ihres einfacheren Aufbaus auch eine erleichterte Handhabung und Wartung.
Weitere bevorzugte vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche.
Schließlich wird die oben genannte Aufgabe auch gelöst durch die erfindungsgemäße Verwendung einer Vielzahl von bezogen auf eine Breitenrichtung und/oder Längsrichtung einer laufenden Oberfläche voneinander beabstandet nebeneinander und/oder hintereinander angeordneten Einzel-Freistrahldüsen, aus denen jeweils ein flüssiges oder pastöses Auftragsmedium in einem durch die Umgebungsatmosphäre verlaufenden geschlossenen Vorhang austritt, und die deutlich von der Oberfläche distanziert sind, zum direkten oder indirekten Auftragen des Auftragmediums auf die laufende Oberfläche.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zusätzlichen Ausgestaltsdetails und weiteren Vorteilen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt:
Fig. 1
eine schematische seitliche Schnittansicht eines wesentlichen Teilbereichs einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2
eine schematische Frontalansicht der Anordnung der Einzel-Freistrahldüsen der Vorrichtung nach Fig. 1,
Fig. 3
eine schematische Schnittansicht einer EinzelFreistrahldüse der Vorrichtung von Fig. 1,
Fig. 4
eine schematische Schnittansicht eines anderen Typs einer in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung einzusetzenden Einzel-Freistrahldüse,
Fig. 5
eine schematische seitliche Schnittansicht eines wesentlichen Teilbereichs einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 6a
eine schematische seitliche Schnittansicht eines wesentlichen Teilbereichs einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform,
Fig. 6b
eine schematische Draufsicht eines wesentlichen Bauteils der erfindungsgemäßen Vorrichtung von Fig. 6a, und
Fig. 7
eine schematische, stark vereinfachte Draufsicht auf einen wesentlichen Teilbereich einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.
In der nachfolgenden Beschreibung und in den Figuren werden zur Vermeidung von Wiederholungen gleiche Bauteile und Komponenten auch mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, sofern keine weitere Differenzierung erforderlich ist.
In der Fig. 1 ist in einer schematischen seitlichen Schnittansicht eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, die im vorliegenden Fall als Vorrichtung zum direkten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums 2 auf eine laufende Materialbahn 4 ausgelegt ist. Die Vorrichtung umfaßt eine Gegen- bzw. Stützwalze 6, über die die Materialbahn 4 läuft. Die Drehrichtung der Stützwalze 6 und damit die Laufrichtung der Materialbahn 4 ist durch einen Pfeil angedeutet. Des weiteren weist die Vorrichtung einen der Stützwalze 6 gegenüberliegenden Tragbalken 8 auf, an dem eine Auftragseinrichtung A gehalten ist. Die Auftragseinrichtung A ist mit einem das Auftragsmedium 2 zuführenden Verteilrohr 10 ausgestattet, an das eine Vielzahl von bezogen auf die Breitenrichtung (vergl. Bezugszeichen B in Fig. 2) der Materialbahn 4 voneinander beabstandet nebeneinander angeordnete Einzel-Freistrahldüsen 12 vorgesehen sind, die sich hier in einer geraden Reihe gleichmäßig verteilt quer über die gesamte Materialbahnbreite erstrecken. Das mit den Einzel-Freistrahldüsen 12 kommunizierende Verteilrohr 10 ist mit einer Antihaftbeschichtung 24 versehen beziehungsweise zumindest teilweise aus einem Werkstoff mit Antihafteigenschaften, zum Beispiel PTFE (Teflon) oder CFK (Kohlefaserkunststoff), hergestellt. Somit kann das den Einzel-Freistrahldüsen 12 zugeleitete Auftragsmedium 2 nicht an dem Verteilrohr 10 anhaften und es sind keine besonderen Reinigungsmaßnahmen notwendig, was besonders auch bei einer Umstellung auf einen anderen Auftragsmediumtyp von Vorteil ist.
Wie in der Fig. 1 deutlich zu erkennen und durch das Bezugszeichen D angedeutet ist, sind die jeweiligen EinzelFreistrahldüsen 12 deutlich von der Oberfläche der Stützwalze 6 bzw. der zu beschichtenden Materialbahn 4 distanziert. Der Abstand D der Einzel-Freistrahldüsen 12 zur Oberfläche der Materialbahn 4 ist im vorliegenden Beispiel einstellbar. Dies geschieht durch eine entsprechende manuell und/oder automatisch zu tätigende, gegebenenfalls durch eine kombinierte Bewegung bewirkte, Höhenverstellung des Tragbalkens 8, der das Verteilrohr 10 und die Düsen 12 trägt. Diese Verstellbewegung ist durch einen Doppelpfeil 26 angedeutet. Anstelle des Tragbalkens 8 können grundsätzlich aber auch andere geeignete und zu diesem Zweck entsprechend ausgestaltete Vorrichtungsbauteile, zum Beispiel ein modifiziertes Verteilrohr 10, bewegt werden. In der Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen α der Austrittswinkel eines aus einer jeweiligen Einzel-Freistrahldüse 12 austretenden Düsenstrahls 18 gekennzeichnet. Dieser zwischen einer durch die Einzel-Freistrahldüse 12 gelegten erste Bezugsebene E1, die auch durch die Mitte des Verteilrohrs 10 verläuft, und einer durch die Mittelachse des Düsenstrahls 18 gelegten zweiten Bezugsebene E2 gemessene Winkel sollte vorzugsweise kleiner gleich 30° sein. Der Austrittswinkel α kann selbstverständlich auch den Wert 0 annehmen. Erfindungsgemäß können sämtliche Düsen 12 den gleichen oder aber unterschiedliche Austrittswinkel α aufweisen. Im gegebenen Ausführungsbeispiel ist der Winkel α der Einzel-Auftragsdüsen 12 verstellbar, wie in der Figur durch den Doppelpfeil 52 angedeutet.
Der Auftragseinrichtung A ist bezogen auf die Drehrichtung der Stützwalze 6 eine Rakel- und Egalisierungseinrichtung 14 nachgeschaltet. Als besagte Einrichtung 14 dient in diesem Beispiel ein glatter Rollrakelstab mit einem großen Durchmesser von ca. 35 mm. Das Verteilrohr 10 sowie der zwischen der Auftragseinrichtung A und der Rakeleinrichtung 14 befindliche Bereich der Vorrichtung sind durch Abdeck- und Sammelbleche 16 verkleidet. Gemäß der Darstellung von Fig. 1 ist den Einzel-Freistrahldüsen 12 bezogen auf die Laufrichtung der Materialbahn 4 eine in der Form eines Schabers ausgestaltete Luftgrenzschicht-Entfernungseinrichtung 28 vorgeschaltet, die eine von der laufenden Oberfläche 4 mitgeschleppte Luftgrenzschicht 30 unmittelbar vor dem eigentlichen Auftragsort entfernt und somit zu einer Optimierung des Auftragsergebnisses beiträgt. Anstelle eines Schabers können indes auch geeignete Absaug- oder Ausblaseinrichtung Anwendung finden.
Der Fig. 2 ist in einer schematische Frontalansicht die Anordnung der Einzel-Freistrahldüsen 12 bezogen auf die Breitenrichtung B der Materialbahn 4 sowie die Ausstoßcharakteristik, d.h. hier die Abstrahlcharakteristik der Düsen 12 zu entnehmen. Wie in der Zeichnung zu erkennen, tritt das Auftragsmedium aus den jeweiligen EinzelFreistrahldüsen in Form eines sich keilförmig oder fächerförmig erweiternden und durch die Umgebungsatmosphäre verlaufenden Düsenstrahls bzw. Freistrahls 18 aus, wird auf die Materialbahn 4 gestrahlt und bildet dort einen der jeweiligen Düse zugehörigen Einzel-Auftragsbereich. Beim Strahlen durchdringen (U) bzw. überlappen sich die jeweils benachbarten Freistrahlen 18 und damit auch die erzeugten Einzel-Auftragsbereiche in ihren jeweiligen Randbereichen teilweise, so daß auf der Materialbahn 4 eine Auftragsmediumschicht von im wesentlichen gleicher Schichtdicke über die gesamte Breite B der laufenden Materialbahn 4 erzeugt wird. Jede der Einzel-Freistrahldüsen 12 kann im vorliegenden Beispiel über eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung 20 einzeln angesteuert und dadurch die Abstrahlcharakteristik der Düsen 12 und/oder die Menge des abgestrahlten Auftragmediums zur Voreinstellung eines gewünschten Quer- und/oder Längsprofils der Auftragsmediumschicht manipuliert werden. Das Auftragsmedium wird im vorliegenden Fall im Überschuß aufgetragen und das endgültige Längs- und/oder Querprofil über die nachgeschaltete Rakeleinrichtung 14, die indes nicht zwingend ist, eingestellt. Ebenso ist es im Rahmen der Erfindung jedoch vorgesehen, das Auftragsmedium in einem alternativen Verfahrensschritt im wesentlichen ohne Überschuß auf die zu beschichtende Oberfläche aufzutragen und dazu nur soviel Auftragsmedium von den Einzel-Freistrahldüsen 12 auszustoßen, wie für den Aufbau einer vorgegebenen Schichtdicke erforderlich ist.
Die Vorrichtung ist ferner mit einer elektrostatischen Aufladungseinrichtung 22 ausgestattet, welche die laufende Materialbahn 4 während des Auftragens des Auftragmediums 2 elektrostatisch auflädt und somit einen besonders gleichmäßigen und effektiven Auftrag gewährleistet. In der Figur ist die Aufladungseinrichtung 22 der Übersichtlichkeit halber nur zwischen der Materialbahn 4 und einer aus der Vielzahl von Einzel-Freistrahldüsen 12 eingezeichnet. Zweckmäßigerweise besteht jedoch zwischen allen Düsen 12 und der Materialbahn 4 ein geeignetes Potential.
Die Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Einzel-Freistrahldüse 12 der Vorrichtung gemäß Fig. 1 bzw. 2. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden als Freistrahldüsen an sich bekannte Zungendüsen eingesetzt, die einen breit gefächerten, schmalen Flachstrahl (Freistrahl) mit einem scharf begrenzten Strahlbild erzeugen und sich besonders bei pastösen Auftragsmedien als verstopfungsunempfindlich und wartungsfreundlich erwiesen haben. Die Erfindung ist indes nicht ausschließlich auf diese Düsenart fixiert. Ebenso können andere geeignete Freistrahldüsen wie z.B. sogenannte Flachstrahldüsen oder Düsen mit einem kreisförmigen Strahlbild Anwendung finden, ebenso Kombinationen aus den verschiedenen Düsentypen. Für bestimmte Anwendungen können die Einzel-Freistrahldüsen auch mit einer Luftbeimischungseinrichtung versehen sein. Aus der Fig. 3 ist des weiteren ersichtlich, daß die Einzel-Freistrahldüse 12 mit einer Antihaftbeschichtung 24 ausgestattet ist, so daß das Auftragsmedium nicht an der Düse 12 anhaftet, sondern von ihr abperlt. Somit sind für diese Einzel-Freistrahldüse 12 keine besonderen Reinigungsmaßnahmen notwendig, was besonders auch bei einer Umstellung auf einen anderen Auftragsmediumtyp von großem Vorteil ist.
In der Fig. 4 ist analog zu der Darstellungsweise von Fig. 3 eine schematische Schnittansicht eines anderen Typs einer in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung einzusetzenden EinzelFreistrahldüse 12 gezeigt. Auch bei dieser Düse handelt es sich um eine Flachstrahldüse, die jedoch einen im wesentlichen parallel zu der durch eine strichpunktierte Linie angedeuteten Düsenlängsachse verlaufenden geraden aufgefächerten Flachstrahl erzeugt.
Fig. 5 zeigt analog zu der Darstellungsweise gemäß Fig. 1 eine schematische, stark vereinfachte seitliche Schnittansicht eines wesentlichen Teilbereichs einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform. Diese Variante ist als Vorrichtung zum indirekten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums 2 auf eine Auftragswalze 32 ausgelegt, wobei der Umfang der rotierenden Auftragswalze 32 die von den Einzel-Freistrahldüsen mit dem Auftragsmedium 2 beaufschlagte laufende Oberfläche 4 bildet. Die Beschichtung der Materialbahn selbst erfolgt dann in einem Walzenspalt, durch den die Materialbahn hindurchläuft und in dem das Auftragsmedium 2 von der als Trägerfläche dienenden Walzenoberfläche 4 auf die Materialbahn übertragen wird. Die Materialbahn und der Walzenspalt sowie ihre Anordnung sind in der Zeichnung der Übersichtlichkeit nicht dargestellt und dürfen als solche als bekannt vorausgesetzt werden. Das Verteilrohr 10 ist in diesem Beispiel als ein doppelwandiges Bauteil aus einem Werkstoff mit Antihafteigenschaften, nämlich einem Kohlefaserverbundwerkstoff, gefertigt, wobei ein Innenrohr 10.2 den Zuführkanal für das Auftragsmedium 2 und der äußere Rohrmantel 10.4 einen Kanal für Kühlwasser 34 bildet. Die Einzel-Freistrahldüsen 12 sind als durch den Körper des Verteilrohrs 10 hindurchtretenden schmale, schlitzartige Ausströmkanäle mit einem im wesentlichen rechteckigen Durchtrittsquerschnitt ausgestaltet und fungieren als Flachstrahldüsen, die einen dünnen, aufgefächerten Flachstrahl 18 des Auftragsmediums 2 erzeugen.
Der Fig. 5 ist des weiteren zu entnehmen, daß zwischen den Flachstrahldüsen 12 und der laufenden Oberfläche 4 eine Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung 36 vorgesehen ist, die den jeweiligen Düsenstrahl 18 des aus einer jeweiligen Flachstrahldüse 12 austretenden Auftragsmediums 2 in Richtung auf die laufende Oberfläche 4 umlenkt. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist hierbei allen Flachstrahldüsen 12 eine gemeinsame Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung 36 zugeordnet, die sich im wesentlichen über die gesamte Breite der Auftragswalze 32 erstreckt. Die Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung ist hierbei als konkav gekrümmt Prallplatte 36 ausgebildet. Für bestimmte Anwendungszwecke kann die Prallplatte 36 natürlich auch andere geeignete Form besitzen. Insbesondere kann die Prallplatte 36 eben ausgestaltet oder aber konkav oder konvex gekrümmt sein. Aus der Zeichnung geht ferner hervor, daß die Prallplatte 36 von den Flachstrahldüsen 12 um eine Strecke D1 beabstandet angeordnet ist. Das heißt, der die Austrittsöffnung einer jeweiligen Flachstrahldüse 12 verlassende Düsenstrahl 18 verläuft erst eine gewisse Strecke durch die freie Umgebungsatmosphäre bevor er auf die Prallplatte 36 trifft. Die Strecke zwischen der Düsenaustrittsöffnung und dem Auftreffbereich auf der Prallplatte 36 ist mit dem Bezugszeichen D2 gekennzeichnet. Auf der Prallplatte 36 wird der Düsenstrahl 18 in Richtung zur laufenden Oberfläche 4 umgelenkt und verläßt die Prallplatte 36 an deren oberen freien Ende wieder, um sich anschließend über ein weitere Teilstrecke durch die freie Umgebungsatmosphäre zur zu beschichtenden Oberfläche 4 hin zu bewegen. Der die Prallplatte 36 verlassende Düsenstrahl, der, wie nachfolgend noch genauer erläutert, besondere Eigenschaften besitzt, wird hier mit dem Bezugszeichen 18L gekennzeichnet. Als geeigneter Abstand von Düsen 12 und Prallplatte 36 hat sich eine Distanz von ca. 3 bis 20 mm, bevorzugt jedoch ca. 4 - 7 mm, bewährt. Es wird jedoch explizit darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die zuvor genannten Werte beschränkt ist. Je nach Anwendungsfall und Art der eingesetzten Einzel-Freistrahldüsen und der jeweiligen Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung kann eine erfindungsgemäße Modifikation durchaus erheblich von diesen Daten abweichen.
In der in Fig. 5 dargestellten Variante ist der Abstand nicht fest vorgegeben, sondern variabel einstellbar. Dies wird dadurch erzielt, daß die Anordnung der Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung 36, sprich der Prallplatte 36, relativ zu den Flachstrahldüsen 12 einstellbar ist. Zu diesem Zweck ist die Prallplatte 36 auf einem in einem vorbestimmten Abstandsbereich zu den Flachstrahldüsen 12 verfahrbare Halterung 38 befestigt. Diese Halterung 38 ist mittels einer Vielzahl von in Breitenrichtung der Auftragswalze 32 voneinander beabstandet angeordneten und an der Halterung 38 angreifenden ersten Stellgliedern 40 auf die Flachstrahldüsen 12 zu und von diesen weg beweglich (in der Fig. 5 durch Doppelpfeile angedeutet). Somit ist bei Bedarf der Abstand der an der Halterung 38 fixierten Prallplatte 36 zu Flachstrahldüsen 12 veränderbar. Die Prallplatte 36 ist außerdem über eine Achse 42 schwenkbar an der Halterung 38 gelagert und mittels einer Vielzahl von in Breitenrichtung der Auftragswalze 32 voneinander beabstandet angeordneten und an der Prallplatte 36 und der Halterung 38 angreifenden zweiten Stellgliedern 44 relativ zu den Flachstrahldüsen 12 und der laufenden Oberfläche 4 schwenkbar. Auf diese Weise kann der Auftreffwinkel der Flachstrahlen 18 auf die Prallplatte 36 und der Auftreffwinkel des die Prallplatte 36 verlassenden Düsenstrahls 18L auf die laufende Oberfläche 4 eingestellt werden.
Da die Prallplatte 36 überdies eine gewisse Flexibilität besitzt, kann sowohl durch gleichmäßiges Betätigen aller ersten Stellglieder 40 eine über im wesentlichen die gesamte Auftragswalzenbreite gleichmäßige Veränderung des Abstandes als auch durch Betätigen nur bestimmter erster Stellglieder 40 eine lokal unterschiedliche Veränderung des Abstandes erzielt werden. Zusätzlich gestattet ein gleichmäßiges Betätigen aller zweiten Stellglieder 44 eine über im wesentlichen die gesamte Auftragswalzenbreite gleichmäßige Veränderung der Auftreffwinkel, während ein Betätigen nur bestimmter zweiter Stellglieder 44 eine lokal unterschiedliche Veränderung der Auftreffwinkel bewirkt. Es ist ersichtlich, daß auf diese Weise nicht nur die Lage der Prallplatte 36 bezüglich der Anströmrichtung der Düsenstrahlen 18 sondern auch die Geometrie der Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung 36 selbst manipuliert werden kann.
Die erfindungsgemäße Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung bewirkt zum einen eine Vergleichmäßigung der Düsenstrahlen 18, sie fungiert hier also gleichzeitig als eine zwischen den Einzel-Freistrahldüsen 12 und der laufenden Oberfläche 4 angeordnete Düsenstrahl-Vergleichmäßigungseinrichtung, und zu anderen eine gewisse Verzögerung beziehungsweise zweidimensionale Erstreckung bzw. Ausbreitung der Düsenstrahlen 18. Es hat sich gezeigt, daß sich auf diese Weise erstaunlicherweise laminare Einzelstrahlen bzw. Flachstrahlen 18L erzeugt lassen, die nicht nur örtlich relativ genau eingrenzbar sind, sondern die zudem infolge der Interferenz der jeweiligen Einzelstrahlen 18L eine sehr gleichmäßige Verteilung des Auftragsmediums 2 auf der laufenden Oberfläche 4 ermöglichen.
Der Anström- bzw. Auftreffwinkel des Düsenstrahls 18 des flüssigen oder pastösen Auftragsmediums 2 auf die Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung bestimmen hierbei den Grad der resultierenden Strahlerstreckung, d.h. den Ausbreitungswinkel des erzeugten laminaren Flachstrahls 18L.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 wird das Auftragsmedium 2 im Überschuß aufgetragen, wobei die Menge des Auftragsmediums 2 etwa dem 2 bis 5-fachen des zu erzielenden Endauftrags entspricht. Das überschüssige Auftragsmedium 2 wird mit Hilfe von einem dem Auftragsort nachgeschalteten Rakelelement 14, hier: ein rotierender glatter Rollrakelstab mit ca. 35 mm Durchmesser, abgerakelt und in einen Auftragsmediumkreislauf zurückgeführt, der durch das Bezugszeichen 46 angedeutet ist. Der Rollrakelstab 14 dient im vorliegenden Fall gleichzeitig als Egalisierungseinrichtung, die das auf die laufende Oberfläche 4 aufgetragene Auftragsmedium 2 vergleichmäßigt.
Fig. 6a zeigt analog zu der Darstellungsweise von Fig. 1 und Fig. 5 eine schematische seitliche Schnittansicht eines wesentlichen Teilbereich einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform. Wie die Vorrichtung gemäß Fig. 5 besitzt auch dieses Modell eine zwischen den Flachstrahldüsen 12 und der laufenden Oberfläche 4 angeordnete und wiederum als prallplattenartige Konstruktion ausgebildete Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung 48. Der Unterschied zu der Ausgestaltungsform von Fig. 5 besteht primär darin, daß diese Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung 48 unmittelbar vor den Düsenaustrittsöffnungen der Flachstrahldüsen 12 angeordnet ist und eine sich von der Düsenaustrittsöffnung in Richtung zur zu beschichtenden Oberfläche 4 hin erstreckende Leitfläche 48.2 für den jeweiligen Düsenstrahl 18 des aus einer Düse 12 austretenden Auftragsmediums 2 bildet. Die Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung 48 stellt hier also einen lippenartigen Fortsatz der Flachstrahldüsen 12 dar. Auf die genaue Ausgestaltung dieser besonderen Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung 48 wird nachfolgend noch näher eingegangen werden.
Das Verteilrohr 10 besitzt im vorliegenden Fall eine rechteckige Querschnittsform. Als Einzel-Freistrahldüsen 12 ausgestaltete schmale und im wesentlichen rechteckige (auch runde, ovale oder andere geeignete Formen sind möglich) Ausströmbohrungen sind auf der Schnittlinie zwischen zwei senkrecht zueinander stehenden Wandungsabschnitten des Verteilrohrs 10 vorgesehen. Diese Ausströmbohrungen besitzen in Zusammenwirkung mit der Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung 48 weitgehend die Eigenschaften von Flachstrahldüsen, das heißt, sie erzeugen jeweils einen flachen, aufgefächerten Düsenstrahl 18L (siehe auch Fig. 6b).
Wie besonders gut in Verbindung mit der Fig. 6b zu erkennen ist, die eine schematische Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung von Fig. 6a zeigt, ist jeder Einzel-Freistrahldüse 12 (in der Fig. 6b sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur zwei benachbarte Düsen dargestellt, die zur besseren Unterscheidung mit 12a und 12b bezeichnet sind) eine eigene separate Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung 48 (hier: 48a und 48b) zugeordnet. Bei letztgenannter Einrichtung handelt es sich jeweils um eine an einer Außenwand des rechteckigen Verteilrohrs 10 befestigte Prallplatte, die im Rahmen der vorliegenden Beschreibung jedoch zur besseren Unterscheidung gegenüber der weiter oben genannten Prallplatte 36 als Pralleiste 48 bezeichnet wird. Die Pralleiste 48 verfügt über einen Leitflächenabschnitt 48.2, der sich strömungstechnisch günstig unmittelbar an die Düsenaustrittsöffnung der Einzel-Freistrahldüse 12 anschließt. Der die Austrittsöffnung einer jeweiligen Einzel-Freistrahldüse 12 verlassende Düsenstrahl 18 strömt also direkt auf den Leitflächenabschnitt 48.2 der Pralleiste 48 und an diesem Abschnitt 48.2 entlang, wird dabei in Richtung auf die Walze 32 umgelenkt und verläßt den Leitflächenabschnitt 48.2 und damit die Pralleiste 48 (hier: 48a und 48b) an deren oberen freien Ende als schmaler, aufgefächerter laminarer Flachstrahl 18L. Anschließend verläuft der laminare Flachstrahl 18L eine bestimmte Strecke durch die freie Umgebungsatmosphäre und trifft dann auf die Oberfläche 4 der Walze 32. Wie in der Fig. 6a durch das Bezugszeichen V angedeutet, sind die jeweils benachbarten Düsenstrahl-Umlenkeinrichtungen beziehungsweise Pralleisten 48a, 48b versetzt zueinander angeordnet, so daß sich die jeweils von den benachbarten Einzel-Freistrahldüsen 12a und 12b ausgehenden benachbarten gefächerten Flachstrahlen 18L (im nachfolgenden analog zu den hier betrachteten zwei Düsen 12a, 12b und ihren jeweiligen Düsenstrahl-Umlenkeinrichtungen 48a und 48b mit 18aL und 18bL bezeichnet) des Auftragsmediums 2 auf ihrem Weg zu der zu beschichtenden Oberfläche 4 hin nicht berühren oder durchdringen. Der Versatz V ist im vorliegenden Beispiel demzufolge zweckmäßigerweise größer gleich der Dicke der jeweiligen Flachstrahlen 18aL, l8bL.
In der Draufsicht gemäß Fig. 6b sind die gefächerten Flachstrahlen 18aL, 18bL sowie Teilbereiche der benachbarten Pralleisten 48a, 48b zu Anschauungszwecken in die Betrachtungsebene geklappt dargestellt. Die Auftrefflinien La, Lb der benachbarten Flachstrahlen 18aL, 18bL sind ebenfalls in die Bildebene eingezeichnet. Es ist ersichtlich, das der in Laufrichtung der Oberfläche 4 gemessene Abstand Va der Auftrefflinien La, Lb annähernd dem Versatz V der Pralleisten 48a, 48b entspricht, falls, wie hier angenommen, die Orientierungen der Pralleisten 48a, 48b relativ zur Oberfläche 4 und damit die in Seitenrichtung betrachteten Abstrahlwinkel (ähnlich wie α in Fig. 1) der Flachstrahlen 18aL, 18bL relativ zur Oberfläche 4 gleich sind. Der Abstand Va kann beispielsweise durch Variieren der vorhergenannten Parameter verändert werden, wobei Va auch gleich 0 werden kann, d.h. die Flachstrahlen 18aL, 18bL durchdringen sich dann beim Auftreffen auf die Oberfläche 4 an einer gemeinsamen Auftrefflinie. Die durch eine derartige Konfiguration der Einzel-Freistrahldüsen 12 und ihrer zugehörigen Düsenstrahl-Umlenkeinrichtungen 48a, 48b erzeugten benachbarten Einzel-Auftragsbereiche können sich aufgrund des aus der Fortbewegung der laufenden Oberfläche 4 resultierenden Überlagerungseffekts in ihren jeweiligen Randbereichen zumindest teilweise durchdringen (U), so daß während des Fortschreitens der laufenden Oberfläche 4 eine geschlossene Auftragsmediumschicht über im wesentlichen die gesamte Breite der zu beschichtenden Oberfläche 4 herstellbar ist.
Fig. 7 zeigt eine schematische, stark vereinfachte Draufsicht auf einen wesentlichen Teilbereich einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform. Diese Vorrichtung umfaßt mehrere, d.h. im vorliegenden Fall zwei, sich in Breitenrichtung B einer laufenden Materialbahn 4 erstreckende und aus einer Vielzahl von Einzel-Freistrahldüsen 12 (jeweils der Materialbahn 4 zugewandt und in der Figur durch Kreise angedeutet) gebildete Düsenreihen R1, R2, die in Längsrichtung der Materialbahn 4, die der in der Zeichnung durch einen Pfeil angedeuteten Fortschrittsrichtung der Materialbahn 4 entspricht, beabstandet sind. Die Düsenreihe R1 verläuft hierbei im wesentlichen parallel zur Breitenrichtung B, während sich die Düsenreihe R2 in einem Winkel β zur Breitenrichtung B erstreckt. Bei diesem Ausführungsbeispiel summieren sich die von den einzelnen Düsenreihen R1, R2 ausgestoßene Einzelmengen des Auftragmediums 2 während des Fortschreitens der laufenden Materialbahn 4 zu einer erforderlichen Gesamtauftragsmenge. Zwischen den Düsenreihen R1 und R2 ist eine an sich bekannte Zwischentrockeneinrichtung 50 vorgesehen, um den bereits mittels der Düsenreihe R1 beschichteten Oberflächenbereich der Materialbahn 4 zwischenzutrocknen, bevor dieser die nachfolgende Düsenreihe R2 erreicht.
Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele, die lediglich der allgemeinen Erläuterung des Grundgedankens der Erfindung dienen, beschränkt. Im Rahmen des Schutzumfangs können das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung vielmehr auch andere als die oben beschriebenen Ausgestaltungsformen annehmen. Das Verfahren und die Vorrichtung können hierbei insbesondere Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus den jeweiligen Einzelmerkmalen der zugehörigen Ansprüche darstellen. Insbesondere kann die Vorrichtung auch ein oder mehrere den Freistrahldüsen vorgeschaltete Rakel- oder Reinigungsrakeleinrichtungen und dergleichen aufweisen. In zumindest einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist beispielsweise vorgesehen das Auftragsmedium durch zwei oder mehrere sich in Breitenrichtung der Oberfläche und/oder in einem Winkel dazu erstreckende, aus den Einzel-Freistrahldüsen gebildete Düsenreihen, die jeweils in Längsrichtung der Oberfläche voneinander beabstandet sind, aufzutragen, wobei sich von den einzelnen Düsenreihen ausgestoßene Einzelmengen des Auftragmediums während des Fortschreitens der laufenden Oberfläche zu einer erforderlichen Gesamtauftragsmenge summieren. Der Auftrag kann auch hierbei grundsätzlich sowohl ohne als auch mit Überschuß erfolgen.
Überdies ist es denkbar, daß die Einzel-Freistrahldüsen zwei oder mehrere sich in Breitenrichtung der Oberfläche und/oder in einem Winkel dazu erstreckende Düsenreihen bilden, die in der Art einer Serienschaltung jeweils in Längsrichtung der laufenden Oberfläche, d.h. in oder gegen deren Bewegungsrichtung, voneinander beabstandet sind. Bei dieser Konfiguration bietet es sich auch an zwischen mindestens zwei hintereinander liegenden Düsenreihen eine an sich bekannte Zwischentrockeneinrichtung zum Zwischentrocknen der bereits durch die vorangegangene Düsenreihe beschichteten Oberfläche vorzusehen. Neben den oben erläuterten Ausgestaltungsvarianten der Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung umfaßt die Erfindung auch solch eine Variante, bei der eine separate Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung nur für bestimmte Flachstrahldüsen aus der Gesamtzahl der vorhandenen Flachstrahldüsen bereitgestellt wird. Im übrigen kann die auf die Düsenstrahlrichtung bezogene Länge der Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung variabel einstellbar sein. Zudem ist durch eine bestimmte örtliche Längenvorgabe der Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung deren Wirkung auf den Düsenstrahl beeinflußbar.
Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.
Bezugszeichenliste
Es bezeichnen:
2
flüssiges oder pastöses Auftragsmediums
4
Materialbahn / laufende Oberfläche
6
Stützwalze
8
Tragbalken
10
Verteilrohr
10.2
Innenrohr / Zuführkanal
10.4
Rohrmantel
12
Einzel-Freistrahldüsen
12a
Einzel-Freistrahldüse
12b
Einzel-Freistrahldüse
14
Rakeleinrichtung / Egalisierungseinrichtung / Rakelstab
16
Abdeck- und Sammelbleche
18
Freistrahl / Düsenstrahl
18L
Laminarer Düsenstrahl / laminarer Flachstrahl
18aL
Laminarer Düsenstrahl / laminarer Flachstrahl
18bL
Laminarer Düsenstrahl / laminarer Flachstrahl
20
Steuer- und/oder Regeleinrichtung
22
elektrostatische Aufladungseinrichtung
24
Antihaftbeschichtung
26
Verstellbewegung des Tragbalkens 8
28
Luftgrenzschicht-Entfernungseinrichtung / Schaber
30
Luftgrenzschicht
32
Auftragswalze
34
Kühlwasser
36
Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung / Prallplatte
38
Halterung
40
Erste Stellglieder
42
Achse
44
Zweite Stellglieder
46
Auftragsmediumkreislauf
48
Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung / Pralleiste
48.2
Leitfläche / Leitflächenabschnitt
48a
Einzelne Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung / Pralleiste
48b
Einzelne Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung / Pralleiste
50
Zwischentrockeneinrichtung
52
Verstellbarkeit von α
α
Austrittswinkel von 18
β
Winkel
A
Auftragseinrichtung
B
Breite der Materialbahn 4
D
Distanz zwischen 12 und 4
D1
Distanz zwischen 12 und 36
D2
Distanz zwischen 12 und Auftreffpunkt auf 36
E1
Erste Bezugsebene
E2
Zweite Bezugsebene
La
Auftrefflinie von 18aL
Lb
Auftrefflinie von 18bL
R1
Düsenreihe
R2
Düsenreihe
U
sich durchdringende Randbereiche von 18
V
Versatz
Va
Abstand

Claims (36)

  1. Verfahren zum direkten oder indirekten ein- oder beidseitigen Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragmediums (2) auf eine laufende Oberfläche (4), insbesondere aus Papier oder Karton, wobei
    das Auftragsmedium (2) mittels einer Vielzahl von in Breitenrichtung (B) und/oder Längsrichtung der Oberfläche (4) voneinander beabstandet nebeneinander und/oder hintereinander angeordneten und deutlich von der Oberfläche (4) distanzierten (D) Einzel-Freistrahldüsen (12, 12a, 12b), aus denen das Auftragsmedium (2) jeweils in einem durch die Umgebungsatmosphäre verlaufenden geschlossenen Vorhang austritt, in einer Vielzahl von Einzel-Auftragsbereichen auf die Oberfläche (4) aufgetragen wird,
    wobei sich jeweils benachbarte Einzel-Auftragsbereiche in ihren jeweiligen Randbereichen zumindest teilweise durchdringen (U), so dass eine Auftragsmediumschicht über im wesentlichen die gesamte Breite (B) der zu beschichtenden Oberfläche (4) erzeugt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Oberfläche (4) und/oder das Auftragsmedium (2) vor und/oder während des Auftragens elektrostatisch aufgeladen (22) wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    gekennzeichnet durch
    Variieren einer Ausstoßcharakteristik und/oder einer Menge des ausgestoßenen Auftragmediums (2) von einer oder mehreren der Vielzahl von Einzel-Freistrahldüsen (12) zur Erzeugung eines gewünschten Quer- und/oder Längsprofils der Auftragsmediumschicht.
  4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergenannten Ansprüche,
    gekennzeichnet durch
    Variieren (26) des Abstandes (D) der Einzel-Freistrahldüse (12) relativ zur laufenden Oberfläche (4).
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Auftragsmedium (2) im wesentlichen ohne Überschuss auf die Oberfläche (4) aufgetragen und dazu nur soviel Auftragsmedium (2) von den Einzel-Freistrahldüsen (12) ausgestoßen wird, wie für den Aufbau der vorgegebenen Schichtdicke erforderlich ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Auftragsmedium (2) im Überschuss aufgetragen wird, wobei die Menge des Auftragsmediums (2) dem 2- bis 5-fachen des zu erzielenden Endauftrags entspricht.
  7. Verfahren nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das im Überschuss aufgetragene Auftragsmedium (2) mittels wenigstens eines Rakelelementes (14) abgerakelt und in einen Auftragsmediumkreislauf (46) zurückgeführt wird.
  8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das auf die laufende Oberfläche (4) aufgetragene Auftragsmedium (2) mittels wenigstens einer Egalisierungseinrichtung (14) egalisiert wird.
  9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Auftragsmedium (2) durch zwei oder mehrere sich in Breitenrichtung der Oberfläche (4) und/oder in einem Winkel (β) dazu erstreckende, aus den Einzel-Freistrahldüsen (12) gebildete Düsenreihen (R1, R2), die jeweils in Längsrichtung der Oberfläche (4) voneinander beabstandet sind, aufgetragen wird, wobei sich von den einzelnen Düsenreihen ausgestoßene Einzelmengen des Auftragmediums (2) während des Fortschreitens der laufenden Oberfläche (4) zu einer erforderlichen Gesamtauftragsmenge summieren.
  10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    jeweilige Düsenstrahlen (18) des aus einer jeweiligen Einzel-Freistrahldüse (12) austretenden Auftragsmediums (2) vor dem Auftreffen auf die laufende Oberfläche (4) vergleichmäßigt (36, 48) werden.
  11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die jeweiligen Düsenstrahlen (18) des aus einer jeweiligen Einzel-Freistrahldüse (12) austretenden Auftragsmediums (2) vor dem Auftreffen auf die laufende Oberfläche (4) umgelenkt (36, 48, 48a, 48b) werden.
  12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Auftragsmedium (2) in Form von laminaren Flachstrahlen (18L, 18aL, 18bL) auf die laufende Oberfläche (4) aufgetragen wird.
  13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine von der laufenden Oberfläche (4) mitgeschleppte Luftgrenzschicht (30) bezogen auf die Laufrichtung der Oberfläche (4) vor den Einzel-Freistrahldüsen (12) entfernt (28) wird.
  14. Vorrichtung zum direkten oder indirekten ein- oder beidseitigen Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums (2) auf eine laufende Oberfläche (4), insbesondere aus Papier oder Karton, umfassend eine Stütz- oder Trägerfläche (6) für die laufende Oberfläche (4) und eine Vielzahl von bezogen auf die Breitenrichtung (B) und/oder Längsrichtung der Oberfläche (4) voneinander beabstandet nebeneinander und/oder hintereinander angeordneten Einzel-Freistrahldüsen (12), aus denen jeweils das Auftragsmedium (2) in einem durch die Umgebungsatmosphäre verlaufenden geschlossenen Vorhang austritt, und die deutlich von der Stütz- oder Trägerfläche (6) und damit der von der Stütz- oder Trägerfläche (6) getragenen Oberfläche (4) distanziert (D) sind.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Einzel-Freistrahldüsen (12) zwei oder mehrere sich in Breitenrichtung der Oberfläche (4) und/oder in einem Winkel dazu erstreckende Düsenreihen bilden, die jeweils in Längsrichtung der Oberfläche (4) voneinander beabstandet sind.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zwischen mindestens zwei Düsenreihen eine an sich bekannte Zwischentrockeneinrichtung (50) zum Zwischentrocknen der beschichteten Oberfläche (4) vorgesehen ist.
  17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Ausstoßcharakteristik und/oder die Ausstoßmenge der Einzel-Freistrahldüsen (12) einstellbar ist.
  18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Abstand (D) der Einzel-Freistrahldüsen (12) zur Oberfläche (4) einstellbar (26) ist.
  19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Einzel-Freistrahldüsen als Flachstrahldüsen (12) ausgebildet sind.
  20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Einzel-Freistrahldüsen (12) mit einer Antihaftbeschichtung (24) versehen und/oder zumindest teilweise aus einem Werkstoff mit Antihafteigenschaften hergestellt sind.
  21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein zwischen
    einer durch eine jeweilige Einzel-Freistrahldüse (12) gelegten erste Bezugsebene (E1) und
    einer durch eine Mittelachse eines jeweiligen Düsenstrahls (18) gelegten zweiten Bezugsebene (E2)
    gemessener Austrittswinkel (α) des aus einer jeweiligen Einzel-Freistrahldüse (12) austretenden Düsenstrahls (18) kleiner gleich 30° ist.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 21,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Austrittswinkel (α) verstellbar (52) ist.
  23. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Einzel-Freistrahldüsen (12) als Zungendüsen ausgebildet sind.
  24. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zwischen den Einzel-Freistrahldüsen (12) und der laufenden Oberfläche (4) wenigstens eine Düsenstrahl-Vergleichmäßigungseinrichtung (36, 48) vorgesehen ist, die den jeweiligen Düsenstrahl (18) des aus einer jeweiligen Einzel-Freistrahldüse (12) austretenden Auftragsmediums (2) vergleichmäßigt.
  25. Vorrichtung einem oder mehreren der vorhergenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zwischen den Einzel-Freistrahldüsen (12) und der laufenden Oberfläche (4) wenigstens eine Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung (36, 48, 48a, 48b) vorgesehen ist, die den jeweiligen Düsenstrahl (18) des aus einer jeweiligen Einzel-Freistrahldüse (12) austretenden Auftragsmediums (2) in Richtung auf die laufende Oberfläche (4) umlenkt.
  26. Vorrichtung nach Anspruch 25,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    jeder Einzel-Freistrahldüse (12a, 12b) mindestens eine separate Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung (48a, 48b) zugeordnet ist.
  27. Vorrichtung nach Anspruch 25,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    den Einzel-Freistrahldüsen (12) eine gemeinsame Umlenkeinrichtung (36) zugeordnet ist.
  28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27,
       dadurch gekennzeichnet, dass
    die Geometrie der Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung (36), und/oder
    die Anordnung der Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung (36) relativ zur laufenden Oberfläche (4) und/oder relativ zu einer jeweiligen Einzel-Freistrahldüse (12)
    einstellbar (40, 44) ist.
  29. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung (36) von den Einzel-Freistrahldüsen (12) beabstandet (D1) angeordnet ist.
  30. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung (48; 48a, 48b) unmittelbar vor der Düsenaustrittsöffnung der Einzel-Freistrahldüsen (12a, 12b) angeordnet ist und eine sich von der Düsenaustrittsöffnung in Richtung zur zu beschichtenden Oberfläche (4) hin erstreckende Leitfläche (48.2) für den Düsenstrahl (18) des austretenden Auftragsmediums (2) bildet.
  31. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    jeweils benachbarte Düsenstrahl-Umlenkeinrichtungen (48a, 48b) versetzt (V) zueinander angeordnet sind, so dass sich von den Einzel-Freistrahldüsen (12a, 12b) ausgehende benachbarte Düsenstrahlen (18aL, 18bL) des Auftragsmediums (2) auf ihrem Weg zur zu beschichtenden Oberfläche (4) hin nicht berühren oder durchdringen.
  32. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Düsenstrahl-Umlenkeinrichtung als Prallplatte (36, 48) ausgestaltet ist.
  33. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    diese wenigstens eine elektrostatische Aufladungseinrichtung (22) zum elektrostatischen Aufladen der laufenden Oberfläche (4) und/oder des Auftragmediums (2) aufweist.
  34. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    den Einzel-Freistrahldüsen (12) bezogen auf eine Laufrichtung der laufenden Oberfläche (4) mindestens eine Luftgrenzschicht-Entfernungseinrichtung (28) vorgeschaltet ist, die eine von der laufenden Oberfläche (4) mitgeschleppte Luftgrenzschicht (30) entfernt.
  35. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    diese ein mit den Einzel-Freistrahldüsen (12) kommunizierendes Verteilrohr (10) zum Zuleiten des Auftragsmediums (2) zu den Einzel-Auftragsdüsen (12) besitzt, das mit einer Antihaftbeschichtung (24) versehen und/oder zumindest teilweise aus einem Werkstoff mit Antihafteigenschaften hergestellt ist.
  36. Verwendung einer Vielzahl von bezogen auf eine Breitenrichtung (B) und/oder Längsrichtung einer laufenden Oberfläche (4), insbesondere aus Papier oder Karton voneinander beabstandet nebeneinander und/oder hintereinander angeordneten Einzel-Freistrahldüsen (12), aus denen jeweils ein flüssiges oder pastöses Auftragsmedium (2) in einem durch die Umgebungsatmosphäre verlaufenden geschlossenen Vorhang austritt, und die deutlich von der Oberfläche (4) distanziert (D) sind, zum direkten oder indirekten einoder beidseitigen Auftragen des Auftragmediums (2) auf die laufende Oberfläche (4).
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