EP1003934A2 - Method and device for applying a pigment coating to a strip of paper or cardboard - Google Patents

Method and device for applying a pigment coating to a strip of paper or cardboard

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EP1003934A2
EP1003934A2 EP98936301A EP98936301A EP1003934A2 EP 1003934 A2 EP1003934 A2 EP 1003934A2 EP 98936301 A EP98936301 A EP 98936301A EP 98936301 A EP98936301 A EP 98936301A EP 1003934 A2 EP1003934 A2 EP 1003934A2
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EP
European Patent Office
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curtain
web
coating
edge
guide
Prior art date
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Granted
Application number
EP98936301A
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German (de)
French (fr)
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EP1003934B1 (en
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Ingo Becker
Bernd Bohnenkamp
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Jagenberg Papiertechnik GmbH
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Publication date
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Application filed by Jagenberg Papiertechnik GmbH filed Critical Jagenberg Papiertechnik GmbH
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Application granted granted Critical
Publication of EP1003934B1 publication Critical patent/EP1003934B1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/22—Addition to the formed paper
    • D21H23/46—Pouring or allowing the fluid to flow in a continuous stream on to the surface, the entire stream being carried away by the paper
    • D21H23/48—Curtain coaters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S118/00—Coating apparatus
    • Y10S118/04—Curtain coater

Definitions

  • the coating colors contain chalk, calcium carbonate etc. as pigments, and additives such as CNC, starch and auxiliaries are also added.
  • the main application DE 197 16 647 has a method and an apparatus for
  • a pigment coating ink to a paper or cardboard web, in which the coating ink with a solids content of 30% by weight to 72% by weight is applied to the free-falling curtain by means of a slot nozzle which is arranged above the web and extends transversely to the web running direction Web is applied.
  • the application in a free-falling curtain has the advantage that an application without excess and thus without stress by a subsequent metering element is possible even with a very low coat weight.
  • guide elements are arranged at both ends of the exit slit of the slot nozzle which extend down to near the web and counteract a constriction of the edges of the free-falling curtain.
  • Guide plates are preferably used as guide elements.
  • a generic method for applying a pigment coating ink to a paper web in a free-falling curtain is known from EP 0 517 223 B1. This document does not address the problem that the curtain tends to constrict.
  • the auxiliary liquid forms a triangular, flat, stabilizing liquid bridge between the curtain and the curtain holders.
  • the invention has for its object to improve the stability and uniformity of the curtain in a generic method for applying a pigment coating ink on a paper or cardboard web.
  • Another object is to provide an apparatus for carrying out a method according to the invention.
  • the first task is solved with the features of claim 1, the second task with the features of claim 4.
  • FIG. 1 shows a cross section through a loading device transverse to the direction of web travel
  • FIG. 2 shows the edge region of FIG. 1 in an enlarged representation
  • FIG. 3 shows a side view of the device according to FIG. 2
  • FIG. 4 shows a further enlarged illustration of the edge area in the impact zone of the curtain on the web
  • 5 and 6 show alternative embodiments of an element for separating the curtain edge.
  • the device shown in the figures is used to apply a water-based pigment coating color with a solids content of 30% by weight to 72% by weight, preferably 45% by weight to 70% by weight, on a paper or cardboard web 1. It points out the essentials Part of a slot nozzle 2 which is suspended in the frame of the device extending transversely to the web running direction (arrow 3 in Figure 3).
  • Slot nozzle 2 is connected to a feed, not shown, for coating color and has on its underside a slot-shaped outlet gap 4, from which the coating color emerges and forms a free-falling curtain 5, which falls onto the surface of the web 1.
  • the shooting nozzle 2 is suspended in a height-distributable manner in order to be able to adjust the distance of the outlet gap 4 from the web 1 and thus the drop height of the coating color.
  • the web 1 is deflected and supported by a deflection roller 6 so that it runs very smoothly and thus order fluctuations when the curtain 5 impacts the web 1 are prevented.
  • a guide element 7 is attached directly next to the exit gap 4, which extends downwards into the vicinity of the web 1.
  • the guide element 7 has the task of guiding and spreading the curtain 5 at its edge in order to counteract a constriction due to the surface tension.
  • Each guide element 7 is flat on its inner side 8 facing the curtain 5, the inner surface 8 is preferably flat with a width of more than 10 mm, preferably approximately 20 mm, measured in the web running direction 3. Alternatively, it is also possible to design the inner surface 8 in a concave or convex shape, the axis of curvature being perpendicular. Runs from the nozzle 2 to the web 1 the inner surface 8 of the guide element 7 is inclined at an angle between 0 ° and 10 ° to the center of the curtain 5.
  • Each guide element 7 is preferably rigid, as shown in the figures.
  • either the entire guide element 7 or only its inner surface 8 is designed to be flexible.
  • actuating elements then act on the guide element 7.
  • Flexibly designed guide elements 7 also make it possible to additionally spread the curtain 5 before it hits the web 1 in order to thin the edges. For this purpose, the guide elements 7 are bent outwards in the lower region.
  • each guide element 7, which forms the end of the inner surface 8 is preferably designed as a tear-off edge 9 so that the edge of the curtain 5 leaves the guide element 7 in a defined flow without undesired deflection to the outside.
  • the tear-off edge 9 prevents the so-called “teapot effect", which would cause the curtain edge to be partially deflected around the underside of the guide element 7.
  • each guide element 7 has a through hole which serves as a feed line 10 for feeding a separate partial stream of coating color onto the inner surface 8.
  • the feed line 10 is connected to the paint supply system of the slot nozzle 2 by means of a separate valve via a control valve, so that the size of the partial flow of coating color supplied to the guide element 7 as auxiliary liquid can be adjusted.
  • the feed line 10 opens into the upper part of a feed channel 11 of approximately 20 mm in length, which runs vertically downward above the outlet gap 4, the outlet opening of which is located directly next to the slot 4 at the height of the outlet gap 4.
  • the feed channel 11 is constructed in a structurally simple manner such that a vertical longitudinal groove extending as far as the bore 10 is worked into the inner surface 8 of the guide element 7 in the region of the slot nozzle 2 and is sealed by the latter when the guide element 7 is fastened to the side wall of the nozzle 2.
  • the partial flow of coating color fed to the guide element 7 above and flowing down on the inner surface 8 when it comes into contact with the edge of the curtain 5 - in the example when leaving the feed channel 11 at the height of the outlet gap 4 - is essentially vertically downward directional flow and that the flow rate of the partial flow is at least as high as the exit speed of the coating color from the nozzle 2.
  • the curtain 5 is spread along the edges by the cohesive and adhesive forces which act on the one hand between the coating color of the curtain 5 and the partial flows, and on the other hand between the coating color of the partial flows and the inner surfaces 8 of the guide elements 7.
  • the inner surfaces 8 are therefore designed so that they are easily wetted by the coating color. Spreading transverse forces act on the curtain 5 at its edges without its stability being influenced by decelerating the falling speed or by transverse currents at the edges.
  • the coating color can be recirculated as an auxiliary liquid if a curtain 5 is produced, which is wider than the desired coating width on the web 1.
  • a wider curtain 5 is preferably coated to one over the Coating width to achieve even application.
  • the curtain edges, on which the curtain 5 is thickened, are then separated before hitting the web 1, so that a uniform curtain 5 with the desired coating width impacts the web 1.
  • Each guide element 7 preferably contains a cavity 12 in the interior, which extends in the longitudinal direction over the area of the interior surface 8 that comes into contact with the coating color.
  • a cooling liquid is introduced into the cavity 12 via supply lines in order to cool the inner surface 8, so that caking of coating color is prevented.
  • the inner surface 8 is cooled to a temperature which is approximately 15 ° C. less than the temperature of the coating color.
  • a separating element 13 is arranged between the underside of the guide element 12 and the web 1, which extends from the outside inwards into the area of the web 1.
  • Each separating element 13 covers the respective edge area of the web 1 to be kept free.
  • Each separating element 13 is preferably mounted so as to be displaceable transversely to the web running direction in order to adapt its position to the web width and the width of the edge to be kept free - which can also go to zero can.
  • Each separating element 13 has an upper collecting surface 14, which preferably extends inclined outwards, so that the striking paint runs off to the outside.
  • the collecting surface 14 curves upwards in a sharp separating edge 15 which cuts the curtain 5 at the desired point in the manner of a blade.
  • the end of the guide element 13 directed towards the center of the curtain is formed by a guide surface 16 which is designed to run vertically or inclined downwards to reduce the risk of tearing of the curtain 5 at a slight angle to the center of the curtain.
  • the upper end of the guide surface 16 forms the separating edge 15 with the collecting surface 14.
  • the simplest form of the lower end directly above the web 1 forms a right-angled edge with the outwardly extending lower wall 17, as shown in FIG. 5.
  • the preferred embodiment of the inner guide surface 16 of the separating element 13 is shown in FIG. 4:
  • the guide surface 16 is curved outwards in its lower part and ends at the bottom in an acute-angled tear-off edge 17.
  • the part which is curved outwards becomes the one on the guide surface 16 flowing curtain edge spread outwards, ie pulled apart, without the risk of tearing.
  • the spread reduces the thickness of the curtain edge, so that the layer of coating color applied to the web 1 is uniformly thick up to the coating edge, at least not unacceptable, since a quantity of coating color which can no longer be dried is applied to the web edge by a subsequent dryer.
  • the sharp tear-off edge 18 prevents the "teapot effect", that is to say that coating color runs from the guide surface 16 onto the underside of the lower wall 17 and drips off from it in an uncontrolled manner. This would lead to contamination of the web edges and / or the counter roller 6. If the curtain 5 does not need to be spread between the lower tear-off edge 18 and the web 1, the guide surface 16 can also merge in a straight line into the tear-off edge 18, as shown in FIG. 2.
  • the separating elements 13 preferably have a cavity 20 on the inside, in which the cooling liquid for cooling the coating color in
  • the cooling of the separating elements 13 prevents coating color from baking on.
  • the separating elements 13 are preferably made, at least in their part that comes into contact with the coating color, from a hollow profile with boundary walls that run in a curved manner as described above, so that for cooling there is sufficient heat transfer from the contact surfaces 14, 16, 19 to the inner cavity filled with coolant is guaranteed.
  • this can also be coated on its collecting and drainage surface 14 with a poorly wettable material, for example with Teflon, for a trouble-free discharge of the coating color.
  • each separating element 13 measured in the web running direction 3 is dimensioned such that at least the coating color running off the guide elements 7 is completely caught by the collecting surface 14. To ensure this, the drainage surfaces 14 of the separating elements 13 are wider than the guide surfaces 8 of the guide elements 7.

Landscapes

  • Coating Apparatus (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

For the production of a strip of coated paper or cardboard (1), pigment coating is applied to the strip from a slit nozzle (2) in a free-falling curtain (5). According to the invention, a partial stream of coating is supplied to the inside surface (8) of a guide element (7) in such a way that each partial stream meets the curtain (5) in a substantially vertical downward flow and at a speed which is at least as fast as the speed at which the coating is discharged from the nozzle (2) in order to spray the curtain (5). Said guide element is located directly next the discharge gap (4) of the slit nozzle (2) and extends downward as far as the area close to the strip (1). Preferably, a separative element (13) is arranged under every guiding element (7) so that the respective edge of the curtain (5) detaches and moves outward.

Description

B E S C H R E I B U N G DESCRIPTION
Verfahren und Vorrichtung zum Auftragen einer Pigmentstreichfarbe auf eine Papier- oder KartonbahnMethod and device for applying a pigment coating ink to a paper or cardboard web
Technisches GebietTechnical field
Zur Veredelung von Papier- oder Kartonbahnen ist es bekannt, diese mit Pigmentstreichfarben auf Wasserbasis zu beschichten. Die Streichfarben enthalten als Pigmente Kreide, Calziumcarbonat etc., zusätzlich werden Zusatzstoffe wie CNC, Stärke und Hilfsmittel zugesetzt.For finishing paper or cardboard webs, it is known to coat them with water-based pigment coating colors. The coating colors contain chalk, calcium carbonate etc. as pigments, and additives such as CNC, starch and auxiliaries are also added.
Die Hauptanmeldung DE 197 16 647 hat ein Verfahren und eine Vorrichtung zumThe main application DE 197 16 647 has a method and an apparatus for
Auftragen einer Pigmentstreichfarbe auf eine Papier- oder Kartonbahn zum Gegenstand, bei dem (der) die Streichfarbe mit einem Feststoffgehalt von 30 Gewichts-% bis 72 Gewichts-% mittels einer sich oberhalb der Bahn quer zur Bahnlaufrichtung erstreckend angeordneten Schlitzdüse in einem freifallenden Vorhang auf die Bahn aufgetragen wird. Der Auftrag in einem freifallenden Vorhang hat den Vorteil, daß ein Auftrag ohne Überschuß und somit ohne Belastung durch ein nachfolgendes Dosierelement auch mit einem sehr geringen Strichgewicht ermöglicht wird. Um einer Einschnürung der Ränder des freifallenden Vorhangs entgegenzuwirken, sind nach einer Ausführungsform an beiden Enden des Austrittsspalt der Schlitzdüse sich nach unten bis in die Nähe der Bahn erstreckende Leitelemente angeordnet, die einer Einschnürung der Ränder des freifallenden Vorhangs entgegenwirken. Bevorzugt werden als Leitelemente Führungsbleche verwendet.Applying a pigment coating ink to a paper or cardboard web, in which the coating ink with a solids content of 30% by weight to 72% by weight is applied to the free-falling curtain by means of a slot nozzle which is arranged above the web and extends transversely to the web running direction Web is applied. The application in a free-falling curtain has the advantage that an application without excess and thus without stress by a subsequent metering element is possible even with a very low coat weight. In order to counteract a constriction of the edges of the free-falling curtain, according to one embodiment, guide elements are arranged at both ends of the exit slit of the slot nozzle which extend down to near the web and counteract a constriction of the edges of the free-falling curtain. Guide plates are preferably used as guide elements.
Stand der TechnikState of the art
Ein gattungsgemäßes Verfahren zum Auftragen einer Pigmentstreichfarbe auf eine Papierbahn in einem freifallenden Vorhang ist aus der EP 0 517 223 B1 bekannt. In dieser Schrift wird auf das Problem, daß der Vorhang zum Einschnüren neigt, nicht eingegangen. Um einen freifallenden Flüssigkeitsvorhang bei der Beschichtung von vorbeigeführten Bahnen zu stabilisieren, ist es aus der EP 0 115 621 bekannt, zu beiden Seiten des Vorhangs sogenannte Vorhanghalter anzuordnen, die mit einer getrennten Flüssigkeits- zufuhr und in ihrer gesamten Höhe mit einem Verteilerkanal und einer Abgabeeinrichtung für eine Hilfsflüssigkeit in Richtung zum Vorhang hin versehen sind. Die Hilfsflüssigkeit bildet eine dreieckig flächige, stabilisierende Flüssigkeitsbrücke zwischen dem Vorhang und den Vorhanghaltern. Das beschriebene Verfahren behandelt das Beschichten von PE-beschichtetem Papier mit Glycerin oder wässriger Gelatine bei der Filmherstellung, nicht das Auftragen von pigmenthaltigen Streichfarben.A generic method for applying a pigment coating ink to a paper web in a free-falling curtain is known from EP 0 517 223 B1. This document does not address the problem that the curtain tends to constrict. In order to stabilize a free-falling liquid curtain when coating webs that are passed by, it is known from EP 0 115 621 to arrange so-called curtain holders on both sides of the curtain, which have a separate liquid supply and their entire height with a distribution channel and a dispensing device are provided for an auxiliary liquid towards the curtain. The auxiliary liquid forms a triangular, flat, stabilizing liquid bridge between the curtain and the curtain holders. The process described deals with the coating of PE-coated paper with glycerin or aqueous gelatin during film production, not the application of pigment-containing coating colors.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Verfahren zum Auftragen einer Pigmentstreichfarbe auf eine Papier- oder Kartonbahn die Stabilität und Gleichmäßigkeit des Vorhangs zu verbessern.The invention has for its object to improve the stability and uniformity of the curtain in a generic method for applying a pigment coating ink on a paper or cardboard web.
Eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach der Erfindung.Another object is to provide an apparatus for carrying out a method according to the invention.
Die erste Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , die zweite Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst.The first task is solved with the features of claim 1, the second task with the features of claim 4.
Die Unteransprüche enthalten bevorzugte, da besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.The subclaims contain preferred, since particularly advantageous, embodiments of the invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand vereinfacht dargestellter Ausführungsbeispiele:The drawing serves to explain the invention on the basis of simplified exemplary embodiments:
Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Beschickungsvorrichtung quer zur Bahnlaufrichtung,FIG. 1 shows a cross section through a loading device transverse to the direction of web travel,
Figur 2 zeigt in vergrößerter Darstellung den Randbereich von Figur 1 ,FIG. 2 shows the edge region of FIG. 1 in an enlarged representation,
Figur 3 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Figur 2, Figur 4 zeigt in einer weiter vergrößerten Darstellung den Randbereich in der Aufprallzone des Vorhangs auf die Bahn,FIG. 3 shows a side view of the device according to FIG. 2, FIG. 4 shows a further enlarged illustration of the edge area in the impact zone of the curtain on the web,
die Fig. 5 und 6 zeigen alternative Ausführungsformen eines Elements zum Abtrennen des Vorhangrandes.5 and 6 show alternative embodiments of an element for separating the curtain edge.
Wege zur Ausführung der ErfindungWays of Carrying Out the Invention
Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung dient zum Auftragen einer Pigmentstreichfarbe auf Wasserbasis mit einem Feststoffgehalt von 30 Gewichts-% bis 72 Gewichts-%, bevorzugt 45 Gewichts-% bis 70 Gewichts-%, auf eine Papier- oder Kartonbahn 1. Sie weist als wesentliches Bestandteil eine Schlitzdüse 2 auf, die im Gestell der Vorrichtung sich quer zur Bahnlaufrichtung (Pfeil 3 in Figur 3) erstreckend aufgehängt ist. DieThe device shown in the figures is used to apply a water-based pigment coating color with a solids content of 30% by weight to 72% by weight, preferably 45% by weight to 70% by weight, on a paper or cardboard web 1. It points out the essentials Part of a slot nozzle 2 which is suspended in the frame of the device extending transversely to the web running direction (arrow 3 in Figure 3). The
Schlitzdüse 2 ist an eine nicht dargestellte Zufuhr für Streichfarbe angeschlossen und weist an ihrer Unterseite einen schlitzförmigen Austrittsspalt 4 auf, aus dem die Streichfarbe austritt und einen freifallenden Vorhang 5 bildet, der auf die Oberfläche der Bahn 1 fällt. Die Schiitzdüse 2 ist höhenversteilbar aufgehängt, um den Abstand des Austrittsspalts 4 von der Bahn 1 und somit die Fallhöhe der Streichfarbe einstellen zu können. Bevorzugt wird eine Fallhöhe zwischen 20 mm und 500 mm, insbesondere zwischen 100 mm und 200 mm, eingestellt. Unterhalb der Schlitzdüse 2 wird die Bahn 1 von einer Umlenkwalze 6 umgelenkt und gestützt geführt, damit sie sehr ruhig verläuft und so Auftragsschwankungen beim Aufprall des Vorhangs 5 auf die Bahn 1 verhindert werden.Slot nozzle 2 is connected to a feed, not shown, for coating color and has on its underside a slot-shaped outlet gap 4, from which the coating color emerges and forms a free-falling curtain 5, which falls onto the surface of the web 1. The shooting nozzle 2 is suspended in a height-distributable manner in order to be able to adjust the distance of the outlet gap 4 from the web 1 and thus the drop height of the coating color. A drop height of between 20 mm and 500 mm, in particular between 100 mm and 200 mm, is preferably set. Below the slit nozzle 2, the web 1 is deflected and supported by a deflection roller 6 so that it runs very smoothly and thus order fluctuations when the curtain 5 impacts the web 1 are prevented.
An jeder der beiden Seiten der Schlitzdüse 2 ist unmittelbar neben dem Austrittsspait 4 jeweils ein Führungselement 7 befestigt, das sich nach unten bis in die Nähe der Bahn 1 erstreckt. Das Führungselement 7 hat die Aufgabe, den Vorhang 5 an seinem Rand zu führen und zu spreizen, um einer Einschnürung aufgrund der Oberflächenspannung entgegenzuwirken.On each of the two sides of the slot nozzle 2, a guide element 7 is attached directly next to the exit gap 4, which extends downwards into the vicinity of the web 1. The guide element 7 has the task of guiding and spreading the curtain 5 at its edge in order to counteract a constriction due to the surface tension.
Jedes Führungselement 7 ist an seiner dem Vorhang 5 zugewandten Innenseite 8 flächig ausgebildet, bevorzugt ist die Innenfläche 8 eben mit einer in Bahnlaufrichtung 3 gemessenen Breite von mehr als 10 mm, bevorzugt von ca. 20 mm. Alternativ ist auch die Ausgestaltung der Innenfläche 8 in konkav oder konvex gekrümmter Form möglich, wobei die Krümmungsachse senkrecht verläuft. Von der Düse 2 zur Bahn 1 hin verläuft die Innenfläche 8 des Führungselements 7 in einem Winkel zwischen 0° und 10° zur Vorhangmitte 5 geneigt. Bevorzugt ist jedes Führungseiement 7 - wie in den Figuren dargestellt - starr ausgebildet. Falls es erforderlich ist, zur Stabilisierung des Vorhangs 5 den Neigungswinkel der Innenfläche 8 in einzelnen Bereichen in Abhängigkeit von der aufgetragenen Streichfarbe unterschiedlich einzustellen, ist entweder das gesamte Führungselement 7 oder nur seine Innenfläche 8 flexibel ausgebildet. Zur Einstellung des gewünschten Verlaufs der Krümmung der Innenfläche 8 greifen dann Stellelemente an dem Führungselement 7 an. Flexibel gestaltete Führungselemente 7 ermöglichen es auch, den Vorhang 5 vor dem Aufprall auf die Bahn 1 zusätzlich zu spreizen, um die Ränder zu verdünnen. Dazu werden die Führungselemente 7 im unteren Bereich nach außen gebogen.Each guide element 7 is flat on its inner side 8 facing the curtain 5, the inner surface 8 is preferably flat with a width of more than 10 mm, preferably approximately 20 mm, measured in the web running direction 3. Alternatively, it is also possible to design the inner surface 8 in a concave or convex shape, the axis of curvature being perpendicular. Runs from the nozzle 2 to the web 1 the inner surface 8 of the guide element 7 is inclined at an angle between 0 ° and 10 ° to the center of the curtain 5. Each guide element 7 is preferably rigid, as shown in the figures. If it is necessary to adjust the angle of inclination of the inner surface 8 differently in individual areas depending on the applied coating color to stabilize the curtain 5, either the entire guide element 7 or only its inner surface 8 is designed to be flexible. To set the desired course of the curvature of the inner surface 8, actuating elements then act on the guide element 7. Flexibly designed guide elements 7 also make it possible to additionally spread the curtain 5 before it hits the web 1 in order to thin the edges. For this purpose, the guide elements 7 are bent outwards in the lower region.
Die Unterkante jedes Führungselements 7, die den Abschluß der Innenfläche 8 bildet, ist bevorzugt als Abrißkante 9 ausgebildet, damit der Rand des Vorhangs 5 das Führungse- lement 7 in einer definierten Strömung ohne unerwünschte Umlenkung nach außen verläßt. Die Abrißkante 9 verhindert den sogenannten "Teapot-Effekt", der eine teilweise Umlenkung des Vorhangrandes um die Unterseite des Führungselements 7 verursachen würde.The lower edge of each guide element 7, which forms the end of the inner surface 8, is preferably designed as a tear-off edge 9 so that the edge of the curtain 5 leaves the guide element 7 in a defined flow without undesired deflection to the outside. The tear-off edge 9 prevents the so-called "teapot effect", which would cause the curtain edge to be partially deflected around the underside of the guide element 7.
Oberhalb des Austrittsspalts 4 weist jedes Führungselement 7 eine Durchgangsbohrung auf, die als Zuführleitung 10 zur Zuführung eines getrennten Teilstroms von Streichfarbe auf die Innenfläche 8 dient. Außen ist die Zuführleitung 10 mittels einer eigenen Leitung über ein Regelventil an das Farbversorgungssystem der Schlitzdüse 2 angeschlossen, so daß sich die Größe des dem Führungselement 7 als Hilfsflüssigkeit zugeführten Teilstroms an Streichfarbe einstellen läßt. Innen mündet die Zuleitung 10 in den oberen Teil eines oberhalb des Austrittsspalts 4 senkrecht nach unten verlaufend angeordneten Zuführkanals 11 von ca. 20 mm Länge, dessen Austrittsöffnung sich in Höhe des Austrittsspalts 4 der Schlitzdüse 2 unmittelbar neben diesem befindet. Der Zuführkanal 11 wird konstruktiv einfach so realisiert, daß in die Innenfläche 8 des Führungseiements 7 im Bereich der Schlitzdüse 2 eine bis zur Bohrung 10 reichende senkrechte Längsnut eingearbeitet wird, die beim Befestigen des Führungselements 7 an der Seitenwand der Düse 2 von dieser abgedichtet wird.Above the exit gap 4, each guide element 7 has a through hole which serves as a feed line 10 for feeding a separate partial stream of coating color onto the inner surface 8. Outside, the feed line 10 is connected to the paint supply system of the slot nozzle 2 by means of a separate valve via a control valve, so that the size of the partial flow of coating color supplied to the guide element 7 as auxiliary liquid can be adjusted. Inside, the feed line 10 opens into the upper part of a feed channel 11 of approximately 20 mm in length, which runs vertically downward above the outlet gap 4, the outlet opening of which is located directly next to the slot 4 at the height of the outlet gap 4. The feed channel 11 is constructed in a structurally simple manner such that a vertical longitudinal groove extending as far as the bore 10 is worked into the inner surface 8 of the guide element 7 in the region of the slot nozzle 2 and is sealed by the latter when the guide element 7 is fastened to the side wall of the nozzle 2.
Wesentlich für die Erfindung ist, daß der dem Führungselement 7 oben zugeführte und an der Innenfläche 8 herabfließende Teilstrom von Streichfarbe beim Inkontakttreten mit dem Rand des Vorhangs 5 - im Beispiel beim Verlassen des Zuführkanals 11 in Höhe des Austrittsspalts 4 - eine im wesentlichen senkrecht nach unten gerichtete Strömung aufweist und daß die Strömungsgeschwindigkeit des Teilstroms zumindest so groß ist wie die Austrittsgeschwindigkeit der Streichfarbe aus der Düse 2. Diese beiden Maßnahmen gewährleisten, daß keine die Stabilität des Vorhangs beeinträchtigende Verzögerung der Vorhangränder an den Führungselementen 7 gegenüber der Fallgeschwindigkeit des Vorhangs 5 im mittleren Bereich auftritt. Der Vorhang 5 wird an den Rändern von den Kohäsions- und Adhäsionskräften gespreizt, die zum einen zwischen der Streichfarbe des Vorhangs 5 und der Teilströme, zum anderen zwischen der Streichfarbe der Teilströme und den Innenflächen 8 der Führungseiemente 7 wirken. Die Innenflächen 8 sind daher so gestaltet, daß sie von der Streichfarbe gut benetzbar sind. Auf den Vorhang 5 wirken an seinen Rändern spreizende Querkräfte ein, ohne daß seine Stabilität durch Verzögerung der Fallgeschwindigkeit oder durch Querströmungen an den Rändern beeinflußt wird.It is essential for the invention that the partial flow of coating color fed to the guide element 7 above and flowing down on the inner surface 8 when it comes into contact with the edge of the curtain 5 - in the example when leaving the feed channel 11 at the height of the outlet gap 4 - is essentially vertically downward directional flow and that the flow rate of the partial flow is at least as high as the exit speed of the coating color from the nozzle 2. These two measures ensure that there is no delay in the middle of the curtain edges on the guide elements 7 that affects the stability of the curtain compared to the falling speed of the curtain 5 . The curtain 5 is spread along the edges by the cohesive and adhesive forces which act on the one hand between the coating color of the curtain 5 and the partial flows, and on the other hand between the coating color of the partial flows and the inner surfaces 8 of the guide elements 7. The inner surfaces 8 are therefore designed so that they are easily wetted by the coating color. Spreading transverse forces act on the curtain 5 at its edges without its stability being influenced by decelerating the falling speed or by transverse currents at the edges.
Die Verwendung von Teilströmen der Streichfarbe als Hilfsfiüssigkeit an den Rändern hat zum einen den Vorteil, daß ausreichend große Kohäsionskräfte zwischen derThe use of partial streams of the coating color as auxiliary liquid at the edges has the advantage, on the one hand, that sufficiently large cohesive forces between the
Hilfsflüssigkeit und der Beschichtungsflüssigkeit des Vorhangs wirken, zum anderen läßt sich die Streichfarbe als Hilfsflüssigkeit rezirkulieren, falls ein Vorhang 5 erzeugt wird, der breiter ist als die gewünschte Beschichtungsbreite auf der Bahn 1. Mit einem breiteren Vorhang 5 wird bevorzugt beschichtet, um einen über die Beschichtungsbreite gleichmäßigen Auftrag zu erzielen. Wie nachfolgend näher erläutert, werden dann die Vorhaπgränder, an denen der Vorhang 5 verdickt ist, vor dem Auftreffen auf die Bahn 1 abgetrennt, so daß ein gleichmäßiger Vorhang 5 mit der gewünschten Beschichtungsbreite auf die Bahn 1 aufprallt.Auxiliary liquid and the coating liquid of the curtain act, on the other hand, the coating color can be recirculated as an auxiliary liquid if a curtain 5 is produced, which is wider than the desired coating width on the web 1. With a wider curtain 5 is preferably coated to one over the Coating width to achieve even application. As explained in more detail below, the curtain edges, on which the curtain 5 is thickened, are then separated before hitting the web 1, so that a uniform curtain 5 with the desired coating width impacts the web 1.
Bevorzugt enthält jedes Führungselement 7 im inneren einen Hohlraum 12, der sich in Längsrichtung über den mit Streichfarbe in Kontakt tretenden Bereich der Innenfläche 8 erstreckt. Im Betrieb wird in den Hohlraum 12 über Zufuhrleitungen eine Kühlflüssigkeit eingeleitet, um die Innenfläche 8 zu kühlen, damit Anbackungen von Streichfarbe verhindert werden. Dazu wird die Innenfläche 8 auf eine Temperatur gekühlt, die ca. 15° C weniger beträgt als die Temperatur der Streichfarbe.Each guide element 7 preferably contains a cavity 12 in the interior, which extends in the longitudinal direction over the area of the interior surface 8 that comes into contact with the coating color. In operation, a cooling liquid is introduced into the cavity 12 via supply lines in order to cool the inner surface 8, so that caking of coating color is prevented. For this purpose, the inner surface 8 is cooled to a temperature which is approximately 15 ° C. less than the temperature of the coating color.
Im Bereich jedes Vorhangrandes ist zwischen der Unterseite des Führungselements 12 und der Bahn 1 ein Trennelement 13 angeordnet, das sich von außen nach innen bis in den Bereich der Bahn 1 erstreckt. Jedes Trennelement 13 deckt den jeweiligen freizuhaltenden Randbereich der Bahn 1 ab. Bevorzugt ist jedes Trennelement 13 quer zur Bahnlaufrichtung verschiebbar gelagert, um seine Position der Bahnbreite und der Breite des freizuhaltenden Randes - die auch gegen Null gehen kann - anpassen zu können. Jedes Trennelement 13 weist eine obere Auffangfläche 14 auf, die bevorzugt nach außen geneigt verläuft, damit die auftreffende Streichfarbe nach außen abläuft. In Richtung nach innen, also zur Vorhangmitte hin, läuft die Auffangfläche 14 nach oben gekrümmt in einer scharfen Trennkante 15 aus, die nach Art einer Klinge den Vorhang 5 an der gewünschten Stelle durchtrennt. Das zur Vorhangmitte hin gerichtete Ende des Leitelements 13 wird von einer Leitfläche 16 gebildet, die senkrecht oder zur Verminderung der Abrißgefahr des Vorhangs 5 in einem geringen Winkel zur Vorhangmitte hin geneigt nach unten verlaufend gestaltet ist. Das obere Ende der Leitfläche 16 bildet mit der Auffangfläche 14 die Trennkante 15. Das untere Ende unmittelbar oberhalb der Bahn 1 bildet in der einfachsten Form eine rechtwinklige Kante mit der sich nach außen erstreckenden unteren Wand 17, wie in Figur 5 skizziert dargestellt ist.In the area of each curtain edge, a separating element 13 is arranged between the underside of the guide element 12 and the web 1, which extends from the outside inwards into the area of the web 1. Each separating element 13 covers the respective edge area of the web 1 to be kept free. Each separating element 13 is preferably mounted so as to be displaceable transversely to the web running direction in order to adapt its position to the web width and the width of the edge to be kept free - which can also go to zero can. Each separating element 13 has an upper collecting surface 14, which preferably extends inclined outwards, so that the striking paint runs off to the outside. In the direction inwards, ie towards the center of the curtain, the collecting surface 14 curves upwards in a sharp separating edge 15 which cuts the curtain 5 at the desired point in the manner of a blade. The end of the guide element 13 directed towards the center of the curtain is formed by a guide surface 16 which is designed to run vertically or inclined downwards to reduce the risk of tearing of the curtain 5 at a slight angle to the center of the curtain. The upper end of the guide surface 16 forms the separating edge 15 with the collecting surface 14. The simplest form of the lower end directly above the web 1 forms a right-angled edge with the outwardly extending lower wall 17, as shown in FIG. 5.
Die bevorzugte Ausführungsform der inneren Leitfläche 16 des Trennelements 13 ist in Figur 4 dargestellt: Bei dieser Ausführungsform ist die Leitfläche 16 in ihrem unteren Teil nach außen gekrümmt und endet unten in einer spitzwinkligen Abrißkante 17. Von dem nach außen gekrümmten Teil wird der an der Leitfläche 16 abfließende Vorhangrand nach außen gespreizt, also auseinandergezogen, ohne daß die Gefahr eines Abrisses besteht. Die Spreizung vermindert die Dicke des Vorhangrandes, so daß die auf die Bahn 1 aufgetragene Schicht an Streichfarbe bis an den Beschichtungsrand gleichmäßig dick ist, zumindest keine unakzeptable, da von einem nachfolgenden Trockner nicht mehr zu trocknende Menge an Streichfarbe auf den Bahnrand aufgetragen wird. Die scharfe Abrißkante 18 verhindert den "Teapot-Effekt", also daß Streichfarbe von der Leitfläche 16 auf die Unterseite der unteren Wand 17 läuft und von dieser unkontrolliert abtropft. Dies würde zu Verschmutzungen der Bahnränder und/oder der Gegenwaize 6 führen. Falls der Vorhang 5 zwischen der unteren Abrißkante 18 und der Bahn 1 nicht gespreizt werden braucht, kann die Leitf lache 16 auch geradlinig in die Abrißkante 18 übergehen, wie in Figur 2 dargestellt ist.The preferred embodiment of the inner guide surface 16 of the separating element 13 is shown in FIG. 4: In this embodiment, the guide surface 16 is curved outwards in its lower part and ends at the bottom in an acute-angled tear-off edge 17. The part which is curved outwards becomes the one on the guide surface 16 flowing curtain edge spread outwards, ie pulled apart, without the risk of tearing. The spread reduces the thickness of the curtain edge, so that the layer of coating color applied to the web 1 is uniformly thick up to the coating edge, at least not unacceptable, since a quantity of coating color which can no longer be dried is applied to the web edge by a subsequent dryer. The sharp tear-off edge 18 prevents the "teapot effect", that is to say that coating color runs from the guide surface 16 onto the underside of the lower wall 17 and drips off from it in an uncontrolled manner. This would lead to contamination of the web edges and / or the counter roller 6. If the curtain 5 does not need to be spread between the lower tear-off edge 18 and the web 1, the guide surface 16 can also merge in a straight line into the tear-off edge 18, as shown in FIG. 2.
Bei Streichfarben, die eine sehr starke Neigung haben, an der unteren Kante der Leitfläche 16 haften zu bleiben und auf die Unterseite der unteren Wand 17 weiterzufließen, kann der "Teapot-Effekt" durch eine sich an die Leitfläche 16 anschließende, abgewinkelt nach innen vorspringende Aufprallfläche 19 verhindert werden (Figur 6). Die Neigung der Streichfarbe, die Abrißkante 18 an dem Trennelement 13 haftend zu umfließen, ist umso geringer, je größer die dazu erforderliche Änderung der Strömungs- richtung ist. Die Aufprallfläche 19 bewirkt, daß die an der Leitfläche 16 herabfließende Streichfarbe zunächst nach innen etwa rechtwinklig umgelenkt wird. Um an dem Leitelement 13 haften zu bleiben, müßte die Streichfarbe beim Umfließen der Abrißkante 18 eine Richtungsänderung von nahezu 360° durchführen. Wie in Figur 6 schematisch dargestellt, führt dies zu einem sicheren Ablösen der Streichfarbe an der Abrißkante 18.In the case of coating colors which have a very strong tendency to adhere to the lower edge of the guide surface 16 and continue to flow onto the underside of the lower wall 17, the “teapot effect” can be caused by an angled projection that adjoins the guide surface 16 Impact surface 19 can be prevented (Figure 6). The tendency of the coating color to flow around the tear-off edge 18 adhering to the separating element 13 is less, the greater the change in the flow direction required for this. The impact surface 19 has the effect that the coating color flowing down on the guide surface 16 is first deflected inward approximately at a right angle. In order to adhere to the guide element 13, the coating color would have to flow around the tear-off edge 18 perform a change in direction of almost 360 °. As shown schematically in FIG. 6, this leads to a reliable detachment of the coating color at the tear-off edge 18.
Ebenso wie die Führungselemente 7 weisen die Trennelemente 13 bevorzugt innen einen Hohlraum 20 auf, in den Kühlflüssigkeit zur Kühlung der mit Streichfarbe inLike the guide elements 7, the separating elements 13 preferably have a cavity 20 on the inside, in which the cooling liquid for cooling the coating color in
Kontakt tretenden Flächen 14, 16, 19 eingeleitet wird. Die Kühlung der Trennelemente 13 verhindert das Anbacken von Streichfarbe. Bevorzugt sind die Trennelemente 13 zumindest in ihrem mit der Streichfarbe in Kontakt tretenden Teil aus einem Hohlprofil mit auf vorstehend beschriebene Weise gekrümmt verlaufenden Begrenzungswänden gefertigt, so daß zur Kühlung ein ausreichender Wärmeübergang von den Kontaktflächen 14, 16, 19 zu dem mit Kühlflüssigkeit gefüllten inneren Hohlraum gewährleistet ist.Contacting surfaces 14, 16, 19 is initiated. The cooling of the separating elements 13 prevents coating color from baking on. The separating elements 13 are preferably made, at least in their part that comes into contact with the coating color, from a hollow profile with boundary walls that run in a curved manner as described above, so that for cooling there is sufficient heat transfer from the contact surfaces 14, 16, 19 to the inner cavity filled with coolant is guaranteed.
Alternativ zu einer Kühlung des Trennelements 13 kann dieses für einen störungsfreien Ablauf der Streichfarbe auch an seiner Auffang-und Abiauffläche 14 mit einem schlecht benetzbaren Material beschichtet sein, beispielsweise mit Teflon.As an alternative to cooling the separating element 13, this can also be coated on its collecting and drainage surface 14 with a poorly wettable material, for example with Teflon, for a trouble-free discharge of the coating color.
Die in Bahnlaufrichtung 3 gemessene Breite jedes Trennelements 13 ist so bemessen, daß zumindest die von den Führungselementen 7 ablaufende Streichfarbe vollständig von der Auffangfläche 14 aufgefangen wird. Um dies zu gewährleisten, sind die Abiaufflächen 14 der Trennelemente 13 breiter als die Leitflächen 8 der Führungselemente 7. The width of each separating element 13 measured in the web running direction 3 is dimensioned such that at least the coating color running off the guide elements 7 is completely caught by the collecting surface 14. To ensure this, the drainage surfaces 14 of the separating elements 13 are wider than the guide surfaces 8 of the guide elements 7.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1.1.
Verfahren zum Auftragen einer Pigmentstreichfarbe auf eine Papier- oder Kartonbahn (1), bei dem die Streichfarbe aus einer Schlitzdüse (2) in einem freifallenden Vorhang (5) auf die Bahn (1) aufgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Spreizung des Vorhangs (5) an jedem Rand ein getrennter Teilstrom von Streichfarbe der Innenfläche (8) eines unmittelbar neben dem Austrittsspalt (4) der Schlitzdüse (2) sich nach unten bis in die Nähe der Bahn erstreckenden Führungselementes (7) so zugeführt wird, daß jeder Teilstrom in einer im wesentlichen senkrecht nach unten gerichteten Strömung und mit einer Strömungsgeschwindigkeit, die zumindest so groß ist wie die Austrittsgeschwindigkeit der Streichfarbe aus der Düse (2), mit dem Vorhang (5), bevorzugt bei dessen Austritt aus der Düse (2), in Kontakt tritt.Method for applying a pigment coating ink to a paper or cardboard web (1), in which the coating ink is applied to the web (1) from a slot nozzle (2) in a free-falling curtain (5), characterized in that for spreading the curtain ( 5) at each edge, a separate partial flow of coating color of the inner surface (8) of a guide element (7) which extends down to the vicinity of the web and is adjacent to the outlet gap (4) of the slot nozzle (2) so that each partial flow is fed in an essentially vertically downward flow and with a flow velocity which is at least as great as the exit velocity of the coating color from the nozzle (2), in contact with the curtain (5), preferably when it emerges from the nozzle (2) occurs.
2.Second
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorhang (5) erzeugt wird, der breiter ist als die gewünschte Beschichtungsbreite der Bahn (1) und daß die Vorhangränder vor dem Aufprall des Vorhangs (5) auf die Bahn (1) mittels Trennelementen (13) abgetrennt werden.Method according to claim 1, characterized in that a curtain (5) is produced which is wider than the desired coating width of the web (1) and that the curtain edges before the curtain (5) impacts the web (1) by means of separating elements ( 13) can be separated.
3.Third
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungselemente (7) und/oder die Trenneiemente (13) gekühlt werden. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the guide elements (7) and / or the separating elements (13) are cooled.
4.4th
Vorrichtung zum Auftragen einer Pigmentstreichfarbe auf eine Papier- oder Kartonbahn (1), insbesondere zur Durchführung eines der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, mit einer oberhalb der Bahn (1) angeordneten, sich quer zur Bahnlaufrichtung (3) erstreckenden Schlitzdüse (2), aus der die Streichfarbe in einem freifallenden Vorhang auf die Bahn (1) aufgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Seite der Schlitzdüse (2) ein Führungselement (7) angeordnet ist, das sich nach unten bis in die Nähe der Bahn (1) erstreckt und dessen Innenfläche (8) oben ein getrennter Teilstrom von Streichfarbe über einen Zuführkanal (11) zugeführt wird, der oberhalb des Austrittsspalt (4) der Schlitzdüse (2) senkrecht nach unten verlaufend angeordnet ist und in den eine Zuführleitung (10) für die Streichfarbe mündet.Device for applying a pigment coating ink to a paper or cardboard web (1), in particular for carrying out one of the methods according to claims 1 to 3, with a slot nozzle (2) arranged above the web (1) and extending transversely to the web running direction (3) , from which the coating color is applied to the web (1) in a free-falling curtain, characterized in that a guide element (7) is arranged on each side of the slot nozzle (2) and extends downwards into the vicinity of the web (1 ) extends and the inner surface (8) above a separate partial stream of coating color is fed via a feed channel (11), which is arranged above the outlet gap (4) of the slot nozzle (2) running vertically downwards and into which a feed line (10) for the coating color opens.
5.5th
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (8) des Führungselements (7) eine in Bahnlaufrichtung (3) gemessene Breite von mehr als 10 mm aufweist.Apparatus according to claim 4, characterized in that the inner surface (8) of the guide element (7) has a width of more than 10 mm measured in the web running direction (3).
6.6th
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkante jedes Führungselements (7) als Abrißkante (9) ausgebildet ist.Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the lower edge of each guide element (7) is designed as a tear-off edge (9).
7.7th
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch Mittel zurDevice according to one of claims 4 to 6, characterized by means for
Kühlung der Innenfläche (8) des Führungselements (7).Cooling the inner surface (8) of the guide element (7).
8.8th.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb jedes Führungselements (7) ein Trennelement (13) zur Abtrennung des Vorhangrands vor dem Aufprall auf die Bahn (1) angeordnet ist.Device according to one of claims 4 to 7, characterized in that a separating element (13) for separating the curtain edge before the impact on the web (1) is arranged below each guide element (7).
9.9th
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement (13) eine nach außen geneigte obere Auffangfläche (14) und an seinem inneren Ende eine senkrechte oder in einem geringen Winkel zur Vorhangmitte hin geneigt nach unten verlaufende Leitfläche (16) aufweist, die mit der Auffangfläche (14) eine Trennkante (15) zur Durchtrennung des Vorhangs (5) bildet. Apparatus according to claim 8, characterized in that the separating element (13) has an outwardly inclined upper collecting surface (14) and at its inner end a vertical or downwardly extending guide surface (16) which inclines at a slight angle to the center of the curtain the collecting surface (14) forms a separating edge (15) for severing the curtain (5).
10.10th
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Leitfläche (16) des Trennelements (13) unten in einer spitzwinkligen Abrißkante (17) endet.Device according to claim 9, characterized in that the inner guide surface (16) of the separating element (13) ends at the bottom in an acute-angled tear-off edge (17).
11.11th
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfläche (16) eine nach innen vorspringende Aufprallfläche (19) aufweist.Apparatus according to claim 9 or 10, characterized in that the guide surface (16) has an inwardly projecting impact surface (19).
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die mit Streichfarbe in Kontakt tretenden Flächen (14, 16, 19) eines Trennelements (13) gekühlt werden. 12. Device according to one of claims 8 to 11, characterized in that the surfaces (14, 16, 19) of a separating element (13) coming into contact with the coating color are cooled.
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