EP1040227B1 - Schlitzdüse zum beschichten von materialbahnen, insbesondere papier- oder kartonbahnen mit pigmentstreichfarbe - Google Patents

Schlitzdüse zum beschichten von materialbahnen, insbesondere papier- oder kartonbahnen mit pigmentstreichfarbe Download PDF

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EP1040227B1
EP1040227B1 EP98956850A EP98956850A EP1040227B1 EP 1040227 B1 EP1040227 B1 EP 1040227B1 EP 98956850 A EP98956850 A EP 98956850A EP 98956850 A EP98956850 A EP 98956850A EP 1040227 B1 EP1040227 B1 EP 1040227B1
Authority
EP
European Patent Office
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distribution chamber
slot nozzle
outlet channel
web
coating
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP98956850A
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English (en)
French (fr)
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EP1040227A1 (de
Inventor
Ingo Becker
Reinhard Knop
Bernd Bohnenkamp
Bernd Genenger
Max Brand
Gerhard SÜNDERHAUF
Albrecht FÄRBER
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Paper Patent GmbH
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Publication date
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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
    • D21H23/32—Addition to the formed paper by contacting paper with an excess of material, e.g. from a reservoir or in a manner necessitating removal of applied excess material from the paper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0254—Coating heads with slot-shaped outlet
    • B05C5/0262—Coating heads with slot-shaped outlet adjustable in width, i.e. having lips movable relative to each other in order to modify the slot width, e.g. to close it
    • 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 invention relates to a slot nozzle for coating material webs, in particular paper or cardboard webs with pigment coating, with a slot-shaped outlet channel, which extends over the working width, and a distribution chamber extending over the working width to which the Outlet channel is connected.
  • the slot nozzle is made up of two Lips formed from which a free jet of coating material is pressed against the web or - in the case of indirect application - is directed against a roller.
  • the stake a slot nozzle as a free jet nozzle for coating paper webs is in DE 296 10 773-U.
  • the invention is therefore based on the object of a generic slot nozzle to improve that it is able to run on large width paper or cardboard webs also small amounts of pigment coating ink under fluctuating conditions, z.
  • the slot nozzle according to the invention offers the possibility of the flow conditions in the distribution chamber over the working width via the supplied volume flows influence.
  • connection of a feed channel to the distribution chamber as Diffuser according to claim 3 causes the flow rate at Entry into the distribution chamber significantly reduced. This prevents the Brush paint from the walls and thus vortexes that lead to uneven flow conditions would lead.
  • Inclined diffusers connected to the distribution chamber according to claim 4 make it possible to use long diffusers with a low overall height and these on the to connect essentially straight supply channels fed from one side. There the coating color with high flow velocity within the feed channels is promoted, curvatures in the feed channels could be sensitive Coating colors lead to undesired segregation effects.
  • the nozzles shown in the figures are used to apply pigment coating ink onto a paper or cardboard web B.
  • the pigment coating ink is either applied directly the paper or cardboard web B or first applied to a roller, the then passes the film of coating color to web B.
  • the slot nozzle is used either as a curtain nozzle or as a free jet nozzle. When used as a curtain nozzle, it is across the web B across Working width arranged arranged, and the coating color occurs in a free-falling Curtain V out of it.
  • the different ways of arranging one Slot nozzle as a curtain nozzle within a coating system for coating of paper or cardboard webs with pigment coating color and their mode of operation described in great detail in German patent application 197 16 647.4 which is expressly referred to.
  • a free jet S of coating color comes under pressure from the slot nozzle, which is directly against web B or - with indirect application - is directed against a roller.
  • the free jet nozzle is usually in relation to the web B to be coated or the tangent to the roller to be coated so arranged that the liquid jet S at an acute angle to the direction of movement the web B or roller hits.
  • the nozzle body the slot nozzle from two wall-shaped parts 1, 2 with one of the desired Working width corresponding length.
  • a longitudinal groove is incorporated, which after joining the two parts 1, 2 forms a distribution chamber 3.
  • the two parts 1, 2 each face-ground Inner surfaces with which they are joined and using fastening screws 4 are held together.
  • One of the two transverse walls delimiting the distribution chamber 3 - in FIGS. 2 and 3 the lower transverse wall 5 - is of a slightly lower height than the other, upper Transverse wall 6 formed so that when assembling a distance from the wall part 2 remains in this area a slit-shaped, over the working width Extending outlet channel 7 to form, which is connected to the distribution chamber 3 and from which the coating color emerges.
  • the gap width of the outlet channel 7 to be able to adjust the working width differently in individual areas, the outlet channel 7 on the one hand from the inner surface of the wall part 2, on the other limited by an inserted bar 8, which on the inner surface of the lower Cross wall 5 is screwed by means of screws 9.
  • the insert bar 8 has below the fastening screw 9 on its side facing away from the outlet gap 7 Side a longitudinal slot, so that a weak point 10 arises to be lower part can be bent to adjust the gap width.
  • the lower part of the Insert bar 8 has the necessary distance for the required adjustment the inner surface of the transverse wall 5.
  • the adjustment of the gap width of the outlet channel 7 is carried out by means of wedges arranged at regular intervals across the working width 11, which in a longitudinal groove of the lower transverse wall 5 parallel to the outlet channel 7 are movably arranged and support the insert bar 8 on its back.
  • the Wedges 11 lay the distance of the insert strip 8 from the wall part 2 and thus the Gap width of the outlet channel 7 in their area.
  • the setting of the position each wedge 11 is done by means of an adjusting screw 12.
  • each clamping screws 13 arranged, of which the insert bar 8 against the wedges 11 and thus can be clamped against the transverse wall 5.
  • Keys 14 prevent a between the transverse wall 5 and the upper region of the insert bar 8 Shift of the insert bar 8 parallel to the outlet channel 7 when setting the Gap width.
  • the inner surfaces of the transverse wall 5 and the insert strip 8 are preferred, of which the lower boundary wall of the distribution chamber 3 is formed, aligned with one another and inclined in the direction of the outlet channel 7 designed so that the coating color is led to the outlet channel 7.
  • the width of the outlet channel 7 is between 150 ⁇ m and 600 ⁇ m, preferably between 250 ⁇ m and 350 ⁇ m.
  • the width of the outlet channel is 7 700 ⁇ m to 1300 ⁇ m.
  • the height measured parallel to the outlet channel 7 is Distribution chamber 3 10 mm to 100 mm, preferably 20 mm to 60 mm. If the height is more than 20 mm, its width is less than its height.
  • the height of the distribution chamber 3 is 40 mm to 150 mm. The is preferably Width between 50% and 60% of the height.
  • the upper transverse wall 6 of part 1 has inlet openings at regular intervals 15, on which, as shown in FIG. 5, feed channels 16 for feeding Coating color are connected in the distribution chamber 3.
  • Feed channels 16 have a connection distance between 100 mm and 1500 mm, preferably between 500 mm and 800 mm.
  • the connection of one is preferred each feed channel 16 to the distribution chamber 3 formed as a diffuser, so due to the increasing flow cross-section the flow velocity at Entry into the distribution chamber 3 drops.
  • the diffusers are each from the Opening 15 formed in the transverse wall 5 and a screwed-on diffuser part 17, to which a feed channel 16 is attached in each case.
  • the openings 15 and the diffuser part 17 are preferred Diffusers designed and arranged so that they are towards the side edge are connected to the distribution chamber 3 inclined to the vertical.
  • the diffusers are connected in such a way that a boundary wall (the left one in FIG. 1) Boundary wall) at an angle ⁇ between 0 ° and 90 °, preferably between 30 ° and 60 ° connected to the upper boundary wall of the distribution chamber 3 is, the opposite boundary wall of the diffuser at an angle ⁇ between 10 ° and 45 °.
  • the boundary wall of the diffuser is on the Supply side immediately before connection to the distribution chamber 3 after curved outside to further enlarge the cross section and the radius of the To make the deflection as large as possible. In the exemplary embodiment, this is done by a corresponding curvature of the inlet side forming the last part of the diffuser Wall 18 of the inlet opening 15 causes.
  • the boundary wall 18 designed in this way of the diffuser prevents the coating color from detaching from the walls and thus Eddies that would cause the coating color to separate.
  • the slot nozzle is closed by side plates 19 on its end faces.
  • a curtain nozzle is on each side immediately next to the outlet channel 7 downwardly extending guide element 20 arranged that a constriction counteracts the curtain V of coating color falling from the outlet channel 7.
  • each feed channel 16 has a device 22 Setting the volume flow to.
  • hose clamp valves are preferred for the Volume flow setting used.
  • Diaphragm valves possible.
  • each feed channel contains a measuring device 23 to determine the current volume flow so that it is individually regulated can be; z. B. inductive or ultrasonic volume flow meters 23rd
  • FIG 6 an embodiment of a nozzle is shown schematically, the construction is particularly simple. This structure is useful if there are no control elements Cross profile control are required, ie the width of the outlet channel 7 over the Working width does not have to be adjustable differently.
  • the nozzle body is made of two Parts 1, 2 assembled, each having a flat ground inner surface.
  • the left part 1 in Figure 6 - is the distribution chamber 3 as a longitudinal groove incorporated.
  • the Inner surfaces of the two transverse walls 5, 6 designed in alignment.
  • the thickness of the desired gap width of the outlet channel 7 equivalent. So when assembling the two parts 1, 2 in the area below the distribution chamber 3, the lower transverse wall 5 on the thickness of the flat material 24 held appropriate distance from the inner surface of part 2. It forms the outlet channel 7 with the desired gap width.
  • FIG. 7 shows an embodiment with one between the first distributor chamber 3 and the outlet channel 7 arranged second distribution chamber 25. Between the first distribution chamber 3 and the second distribution chamber 25 is located additional flow channel 26, which further smoothes the flow causes.
  • the heating or cooling elements 27 are arranged on one or both longitudinal walls of the nozzle body of the slot nozzle, as shown in FIG.
  • the heating or cooling elements 27, for example Peltier elements, resistance wires etc. are arranged at a distance of 100 mm and more across the working width, Their heating or cooling capacity can be regulated individually in order to target individual Areas.
  • a climatic chamber 28 As shown in Figure 7.
  • the climatic chamber becomes a temperature-controlled medium, for example water or air introduced via a feed line 29 to the temperature of the nozzle at a desired Keep value constant.
  • Figure 8 is the cross section of a slot nozzle when used as a free jet nozzle shown, by means of which the coating color is supported on a counter-roller 30 Paper or cardboard web B is applied.
  • the slot nozzle also has a slot-like shape when used as a free jet nozzle Exit channel 7, which extends across the working width.
  • the slit-shaped Exit channel 7 is delimited by two lips 31, 32, one of which - in Embodiment, the lip 31 on the outlet side - by means of a series of adjusting elements 33 differently adjustable in zones from one another to their other lip 32 is to set a uniform cross profile.
  • the width of the outlet channel 7 is when used as a free jet nozzle set to the mentioned 700 ⁇ m - 1300 ⁇ m.
  • the distribution chamber 3 is delimited by two side walls 1, 2, which on the Inlet side are screwed to a transverse wall 34 by means of screws 35, of which they are kept at the desired distance for the chamber width.
  • At the One side of the lips 31, 32 is attached to each side wall 1, 2 on the outlet side.
  • the structure of the free jet nozzle essentially corresponds to that in FIGS Figures 1 and 5 shown slot nozzle:
  • the connection distance of the feed channels 16 is also 100 mm to 1500 mm, preferably 500 mm to 800 mm.
  • the connection of a feed channel 16 to the distribution chamber 3 as a diffuser formed, the diffusers towards the side edge under the at Embodiment according to Figures 1 to 5 angles inclined to the Distribution chamber 3 are connected.

Landscapes

  • Coating Apparatus (AREA)
  • Paper (AREA)

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Schlitzdüse zum Beschichten von Materialbahnen, insbesondere Papier- oder Kartonbahnen mit Pigmentstreichfarbe, mit einem schlitzförmigen Austrittskanal, der sich über die Arbeitsbreite erstreckt, und einer sich über die Arbeitsbreite erstreckenden Verteilerkammer, an die der Austrittskanal angeschlossen ist.
Stand der Technik
Beim Beschichten von Materialbahnen werden bekannter Weise sich über die Arbeitsbreite erstreckende Schlitzdüsen eingesetzt, um auf die Bahn einen definierten Vorhang oder Strahl von Beschichtungsmaterial aufzutragen. Bei Beschichtungsvorrichtungen, die nach dem Prinzip des Vorhangstreichens arbeiten (englisch: Curtain Coater), wird die Schlitzdüse oberhalb der Bahn sich quer zur Bahnlaufrichtung erstreckend angeordnet. Das Beschichtungsmaterial tritt in einem freifallenden Vorhang aus der Düse aus und fällt auf die Bahn. Eine derartige Schlitzdüse der gattungsgemäßen Art ist in der EP 0 327 020-B1 in einer Beschichtungsvorrichtung bekannt, die zur Herstellung von fotografischen Filmen dient. Ein Verfahren zur Herstellung von Streichpapier, bei dem Pigmentstreichfarbe in einem freifallenden Vorhang auf eine Papierbahn aufgetragen wird, ist aus der EP 0 517 223-B1 bekannt.
Bei sogenannten Freistrahldüsen-Auftragsvorrichtungen wird die Schlitzdüse von zwei Lippen gebildet, aus der ein freier Strahl von Beschichtungsmaterial unter Druck gegen die Bahn oder - beim indirekten Auftrag - gegen eine Walze geleitet wird. Der Einsatz einer Schlitzdüse als Freistrahldüse zum Beschichten von Papierbahnen ist in der DE 296 10 773-U beschrieben.
Darstellung der Erfindung
Beim Beschichten von Papier- oder Kartonbahnen mit großer Breite (beispielsweise 10 m) ist es erforderlich, über die Arbeitsbreite einen sehr gleichmäßigen Strahl oder Vorhang von Beschichtungsmaterial zu erzeugen. Dies gestaltet sich besonders schwierig, falls geringe Mengen (beispielsweise 10 ml/m2 ) von Pigmentstreichfarbe aufgetragen werden sollen. Pigmentstreichfarben neigen dazu, sich zu entmischen, falls unterschiedliche Scherbedingungen in der Strömung vorliegen. Zugleich muß sichergestellt sein, daß in den Zuführkanälen und der Düse keine störenden Ablagerungen von Pigmenten auftreten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Schlitzdüse so zu verbessern, daß sie in der Lage ist, auf Papier- oder Kartonbahnen mit großer Breite auch geringe Mengen an Pigmentstreichfarbe unter schwankenden Bedingungen, z. B. schwankender Viskosität oder sich ändernden Auftragsmengen, gleichmäßig über die Arbeitsbreite störungsfrei aufzutragen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Schlitzdüse nach der Erfindung bietet die Möglichkeit, die Strömungsverhältnisse in der Verteilerkammer über die Arbeitsbreite über die zugeführten Volumenströme zu beeinflussen.
Die Unteransprüche enthalten bevorzugte, da besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Bei einem Abstand zwischen zwei Zuführkanälen von 100 mm bis 1500 mm, bevorzugt 500 mm bis 800 mm, gemäß Patentanspruch 2 ist gewährleistet, daß der von einem Zuführkanal mit Beschichtungsmaterial versorgte Teil der Verteilerkammer nicht zu groß ist, daß bei der Querverteilung in der.Kammer unakzeptable Strömungsdifferenzen auftreten.
Die Ausbildung des Anschlusses eines Zuführkanals an die Verteilerkammer als Diffusor nach Patentanspruch 3 bewirkt, daß sich die Strömungsgeschwindigkeit beim Eintritt in die Verteilerkammer erheblich verringert. Dies verhindert ein Ablösen der Streichfarbe von den Wänden und somit Wirbel, die zu ungleichmäßigen Strömungsverhältnissen führen würden.
Geneigt an die Verteilerkammer angeschlossene Diffusoren gemäß Patentanspruch 4 ermöglichen es, bei geringer Bauhöhe lange Diffusoren einzusetzen und diese an im wesentlichen geradlinig von einer Seite zugeführten Zuführkanälen anzuschließen. Da innerhalb der Zuführkanäle die Streichfarbe mit hoher Strömungsgeschwindigkeit gefördert wird, könnten Krümmungen in den Zuführkanälen bei empfindlichen Streichfarben zu unerwünschten Entmischungseffekten führen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand vereinfacht dargestellter Ausführungsbeispiele.
Figur 1
zeigt einen Längsschnitt durch eine Schlitzdüse nach der Erfindung.
Figur 2
zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A-A von Figur 1.
Figur 3
zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B von Figur 1.
Figur 4
zeigt eine Draufsicht von unten auf den Ausstrittsspalt.
Figur 5
zeigt im Querschnitt den Aufbau und die Arbeitsweise einer Schlitzdüse beim Einsatz als Vorhangdüse.
Figur 6
zeigt grob schematisch einen konstruktiv besonders einfachen Aufbau einer Schlitzdüse mit Kühlelementen an den Längsseiten.
Figur 7
zeigt grob schematisch den Querschnitt einer Schlitzdüse mit einer zweiten Verteilerkammer, die in einer Klimakammer angeordnet ist.
Figur 8
zeigt den Querschnitt einer alternativen Ausführungsform einer Schlitzdüse, die als Freistrahldüse ausgelegt ist.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die in den Figuren dargestellten Düsen dienen zum Auftragen von Pigmentstreichfarbe auf eine Papier- oder Kartonbahn B. Die Pigmentstreichfarbe wird entweder direkt auf die Papier- oder Kartonbahn B oder zunächst auf eine Walze aufgetragen, die anschließend den Film an Streichfarbe an die Bahn B übergibt.
Die Schlitzdüse wird entweder als Vorhangdüse oder als Freistrahldüse eingesetzt. Beim Einsatz als Vorhangdüse ist sie oberhalb der Bahn B sich quer über die Arbeitsbreite erstreckend angeordnet, und die Streichfarbe tritt in einem freifallenden Vorhang V aus ihr aus. Die verschiedenen Möglichkeiten der Anordnung einer Schlitzdüse als Vorhangdüse innerhalb einer Beschichtungsanlage zum Beschichten von Papier- oder Kartonbahnen mit Pigmentstreichfarbe und ihre Betriebsweise ist sehr ausführlich in der deutschen Patentanmeldung 197 16 647.4 beschrieben, auf die ausdrücklich verwiesen wird.
Beim Einsatz als Freistrahldüse tritt ein freier Strahl S von Streichfarbe unter Druck aus der Schlitzdüse aus, der direkt gegen die Bahn B oder - beim indirekten Auftrag - gegen eine Walze geleitet wird. Üblicherweise wird die Freistrahldüse in Relation zu der zu beschichtenden Bahn B oder der Tangente an die zu beschichtende Walze so angeordnet, daß der Flüssigkeitsstrahl S in einem spitzen Winkel zur Bewegungsrichtung der Bahn B oder Walze auftrifft. Der Einsatz einer Freistrahldüse in einer Anlage zum Beschichten von Papier- oder Kartonbahnen mit Pigmentstreichfarbe ist ausführlich in der deutschen Patentanmeldung 197 19 128 beschrieben, auf die verwiesen wird.
Bei der in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform besteht der Düsenkörper der Schlitzdüse aus zwei wandförmigen Teilen 1, 2 mit einer der gewünschten Arbeitsbreite entsprechenden Länge. In eine Längsseite eines Teils (im Beispiel Teil 1) ist eine Längsnut eingearbeitet, die nach dem Zusammenfügen der beiden Teile 1, 2 eine Verteilerkammer 3 bildet. Die beiden Teile 1, 2 weisen jeweils plangeschliffene Innenflächen auf, mit denen sie zusammengefügt und mittels Befestigungsschrauben 4 zusammengehalten werden.
Eine der beiden die Verteilerkammer 3 begrenzenden Querwände - in Figur 2 und 3 die untere Querwand 5 - ist mit einer etwas geringeren Höhe als die andere, obere Querwand 6 ausgebildet, so daß beim Zusammenfügen ein Abstand zu dem Wandteil 2 verbleibt, um in diesem Bereich einen schlitzförmigen, sich über die Arbeitsbreite erstreckenden Austrittskanal 7 zu bilden, der an die Verteilerkammer 3 angeschlossen ist und aus dem die Streichfarbe austritt. Um die Spaltweite des Austrittskanals 7 über die Arbeitsbreite in einzelnen Bereichen unterschiedlich einstellen zu können, wird der Austrittskanal 7 einerseits von der Innenfläche des Wandteils 2, andererseits von einer eingesetzten Leiste 8 begrenzt, das auf der Innenfläche der unteren Querwand 5 mittels Schrauben 9 festgeschraubt ist. Die Einsatzleiste 8 weist unterhalb der Befestigungsschraube 9 an seiner dem Austrittsspalt 7 abgewandten Seite einen Längsschlitz auf, so daß eine Schwachstelle 10 entsteht, um die sein unterer Teil zur Einstellung der Spaltweite verbogen werden kann. Der untere Teil der Einsatzleiste 8 hat den für den erforderlichen Verstellweg notwendigen Abstand von der Innenfläche der Querwand 5. Die Einstellung der Spaltweite des Austrittskanals 7 erfolgt mittels in regelmäßigen Abständen über die Arbeitsbreite angeordneten Keilen 11, die in einer Längsnut der unteren Querwand 5 parallel zum Austrittskanal 7 bewegbar angeordnet sind und die Einsatzleiste 8 an ihrer Rückseite abstützen. Die Keile 11 legen so den Abstand der Einsatzleiste 8 von dem Wandteil 2 und somit die Spaltweite des Austrittskanals 7 in ihrem Bereich fest. Die Einstellung der Position jedes Keils 11 erfolgt mittels einer Verstellschraube 12. Um die Position der Einsatzleiste 8 an jedem Keil 11 zu fixieren, sind im Bereich zwischen zwei Keilen 11 jeweils Klemmschrauben 13 angeordnet, von denen die Einsatzleiste 8 gegen die Keile 11 und somit gegen die Querwand 5 festgeklemmt werden kann. Paßfedern 14 zwischen der Querwand 5 und dem oberen Bereich der Einsatzleiste 8 verhindern eine Verschiebung der Einsatzleiste 8 parallel zum Austrittskanal 7 beim Einstellen der Spaltweite. Bevorzugt sind die Innenflächen der Querwand 5 und der Einsatzleiste 8, von denen die untere Begrenzungswand der Verteilerkammer 3 gebildet wird, zueinander fluchtend und in Richtung zum Austrittskanal 7 geneigt verlaufend gestaltet, damit die Streichfarbe zum Austrittskanal 7 hingeleitet wird. Beim Einsatz als Vorhangdüse wird die Weite des Austrittskanals 7 auf einen Wert zwischen 150 µm und 600 µm, bevorzugt zwischen 250 µm und 350 µm, eingestellt. Beim Einsatz als Freistrahldüse beträgt die Weite des Austrittskanals 7 700 µm bis 1300 µm.
Als Vorhangdüse beträgt die parallel zum Austrittskanal 7 gemessene Höhe der Verteilerkammer 3 10 mm bis 100 mm, bevorzugt 20 mm bis 60 mm. Falls die Höhe mehr als 20 mm beträgt, ist ihre Breite geringer als ihre Höhe. Als Freistrahldüse beträgt die Höhe der Verteilerkammer 3 40 mm bis 150 mm. Bevorzugt beträgt die Breite zwischen 50% und 60 % der Höhe.
Die obere Querwand 6 des Teils 1 weist in regelmäßigen Abständen Einlaßöffnungen 15 auf, an denen, - wie in Figur 5 dargestellt - Zuführkanäle 16 zur Zuführung von Streichfarbe in die Verteilerkammer 3 angeschlossen sind. Die so an der dem Austrittskanal 7 entgegengesetzten Seite an der Verteilerkammer 3 angeschlossenen Zuführkanäle 16 weisen einen Anschlußabstand zwischen 100 mm und 1500 mm, bevorzugt zwischen 500 mm und 800 mm, auf. Bevorzugt ist der Anschluß eines jeden Zuführkanals 16 an die Verteilerkammer 3 als Diffusor ausgebildet, damit aufgrund des steigenden Strömungsquerschnitts die Strömungsgeschwindigkeit beim Eintritt in die Verteilerkammer 3 absinkt. Die Diffusoren werden jeweils von der Öffnung 15 in der Querwand 5 und einem aufgeschraubten Diffusorteil 17 gebildet, an dem jeweils ein Zuführkanal 16 befestigt ist.
Bevorzugt sind die von den Öffnungen 15 und dem Diffusorteil 17 gebildeten Diffusoren so gestaltet und angeordnet, daß sie in Richtung zum seitlichen Rand gegen die Senkrechte geneigt an die Verteilerkammer 3 angeschlossen sind. Der bevorzugt nach einer Seite - also mit parallel zugeführten Zuführkanälen 16 - geneigte Anschluß der Diffusoren erfolgt so, daß eine Begrenzungswand (in Figur 1 die linke Begrenzungswand) unter einem Winkel α zwischen 0° und 90°, bevorzugt zwischen 30° und 60° an die obere Begrenzungswand der Verteilerkammer 3 angeschlossen ist, die gegenüberliegende Begrenzungswand des Diffusors unter einem Winkel β zwischen 10° und 45°. Weiterhin ist die Begrenzungswand des Diffusors an der Zuführseite unmittelbar vor dem Anschluß an die Verteilerkammer 3 zusätzlich nach außen gekrümmt, um den Querschnitt weiter zu vergrößern und den Radius der Umlenkung möglichst groß zu gestalten. Beim Ausführungsbeispiel wird dies durch eine entsprechende Krümmung der den letzten Teil des Diffusors bildenden zulaufseitigen Wand 18 der Einlaßöffnung 15 bewirkt. Die so gestaltete Begrenzungswand 18 des Diffusors verhindert ein Ablösen der Streichfarbe von den Wänden und damit Wirbel, die eine Entmischung der Streichfarbe verursachen würden.
An ihren Stirnseiten ist die Schlitzdüse von Seitenplatten 19 verschlossen. Beim Einsatz als Vorhangdüse ist an jeder Seite unmittelbar neben dem Austrittskanal 7 ein sich nach unten erstreckendes Leitelement 20 angeordnet, das einer Einschnürung des aus dem Austrittskanal 7 fallenden Vorhangs V von Streichfarbe entgegenwirkt. Um ein Abreißen des Vorhangs V von den Leitelementen 20 zu verhindern, wird jeweils an der Innenfläche jedes Leitelements 20 ein Teilstrom an Streichfarbe als Kontaktflüssigkeit herabfließen gelassen, der über einen Zufuhrkanal 21 zugeführt wird.
Wie in Figur 5 dargestellt, weist jeder Zuführkanal 16 eine Einrichtung 22 zur Einstellung des Volumenstroms auf. Um Ablagerungen von Pigmenten in der Einrichtung 22 auszuschließen, werden bevorzugt Schlauchklemmventile für die Volumenstromeinstellung verwendet. Alternativ ist auch die Verwendung von Membranventilen möglich. Zusätzlich enthält jeder Zuführkanal eine Meßeinrichtung 23 zur Bestimmung des aktuellen Volumenstroms, damit dieser individuell geregelt werden kann; z. B. induktive oder mit Ultraschall arbeitende Volumenstrommeßgeräte 23.
In Figur 6 ist schematisch eine Ausführungsform einer Düse dargestellt, die konstruktiv besonders einfach ist. Dieser Aufbau bietet sich an, falls keine Stellelemente zur Querprofilregelung erforderlich sind, also die Weite des Austrittskanals 7 über die Arbeitsbreite nicht unterschiedlich einstellbar sein muß.
Wie bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 4 ist der Düsenkörper aus zwei Teilen 1, 2 zusammengesetzt, die jeweils eine plangeschliffene Innenfläche aufweisen. In ein Teil - das linke Teil 1 in Figur 6 - ist die Verteilerkammer 3 als Längsnut eingearbeitet. Anders als bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 4 sind die Innenflächen der beiden Querwände 5, 6 fluchtend ausgestaltet. Beim Zusammensetzen wird im Bereich oberhalb der Verteilerkammer 3 ein Flachmaterial 24, z. B. eine Folie, eingelegt, dessen Dicke der gewünschten Spaltweite des Austrittskanals 7 entspricht. So wird beim Zusammensetzen der beiden Teile 1, 2 im Bereich unterhalb der Verteilerkammer 3 die untere Querwand 5 auf dem der Dicke des Flachmaterials 24 entsprechenden Abstand von der Innenfläche des Teils 2 gehalten. Es bildet sich der Austrittskanal 7 mit der gewünschten Spaltweite.
Figur 7 zeigt eine Ausführungsform mit einer zwischen der ersten Verteilerkammer 3 und dem Austrittskanal 7 angeordneten zweiten Verteilerkammer 25. Zwischen der ersten Verteilerkammer 3 und der zweiten Verteilerkammer 25 befindet sich ein zusätzlicher Strömungskanal 26, der eine weitere Vergleichmäßigung der Strömung bewirkt.
Bei großen Arbeitsbreiten führen lokal unterschiedliche Temperaturen zu Verformungen, die den Austrittskanal 7 beeinflussen. Um diesen Verformungen entgegenzuwirken, wird an einer oder an beiden Längswänden des Düsenkörpers der Schlitzdüse eine Reihe von Heiz- oder Kühlelementen 27 angeordnet, wie in Figur 6 dargestellt ist. Die Heiz- oder Kühlelemente 27, beispielsweise Peltier-Elemente, Widerstandsdrähte etc. sind über die Arbeitsbreite in einem Abstand von 100 mm und mehr angeordnet, ihre Heiz- oder Kühlleistung kann individuell geregelt werden, um gezielt auf einzelne Bereiche einwirken zu können. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, die gesamte Schlitzdüse in einer Klimakammer 28 anzuordnen, wie in Figur 7 dargestellt ist. In die Klimakammer wird ein temperaturgeregeltes Medium, beispielsweise Wasser oder Luft über eine Zuleitung 29 eingeleitet, um die Temperatur der Düse auf einem gewünschten Wert konstant zu halten.
In Figur 8 ist der Querschnitt einer Schlitzdüse beim Einsatz als Freistrahldüse dargestellt, mittels der die Streichfarbe auf eine von einer Gegenwalze 30 abgestützten Papier- oder Kartonbahn B aufgetragen wird.
Auch beim Einsatz als Freistrahldüse weist die Schlitzdüse einen schlitzförmigen Austrittskanal 7 auf, der sich über die Arbeitsbreite erstreckt. Der schlitzförmige Austrittskanal 7 wird von zwei Lippen 31, 32 begrenzt, von denen eine - im Ausführungsbeispiel die auslaufseitige Lippe 31 - mittels einer Reihe von Stellelementen 33 in ihrem Abstand zur anderen Lippe 32 zonenweise unterschiedlich einstellbar ist, um ein gleichmäßiges Querprofil einzustellen. Die Weite des Austrittskanals 7 ist beim Einsatz als Freistrahldüse auf die erwähnten 700 µm - 1300 µm eingestellt.
Die Verteilerkammer 3 wird von zwei Seitenwänden 1, 2 begrenzt, die an der Zulaufseite an einer Querwand 34 mittels Schrauben 35 festgeschraubt sind, von der sie auf den für die Kammerbreite gewünschten Abstand gehatten werden. An der Austrittsseite ist an jeder Seitenwand 1, 2 jeweils eine der Lippen 31, 32 befestigt.
Im Längsschnitt entspricht der Aufbau der Freistrahldüse im wesentlichen der in den Figuren 1 und 5 dargestellten Schlitzdüse: Es sind ebenfalls zumindest zwei Zuführkanäle 16 an die Verteilerkammer 3 angeschlossen, die jeweils eine Einrichtung zur Einstellung des Volumenstroms aufweisen. Der Anschlußabstand der Zuführkanäle 16 beträgt ebenfalls 100 mm bis 1500 mm, bevorzugt 500 mm bis 800 mm. Ebenso ist der Anschluß eines Zuführkanals 16 an die Verteilerkammer 3 als Diffusor ausgebildet, wobei die Diffusoren in Richtung zum seitlichen Rand unter den beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 5 beschriebenen Winkeln geneigt an die Verteilerkammer 3 angeschlossen sind.

Claims (15)

  1. Schlitzdüse zum Beschichten von Materialbahnen (B), insbesondere Papier- oder Kartonbahnen mit Pigmentstreichfarbe,
    mit einem schlitzförmigen Austrittskanal (7), der sich über die Arbeitsbreite erstreckt, und
    einer sich über die Arbeitsbreite erstreckenden Verteilerkammer (3), an die der Austrittskanal (7) angeschlossen ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß an die Verteilerkammer (3) zumindest zwei Zuführkanäle (16) angeschlossen sind, die jeweils eine Einrichtung (22) zur Einstellung des zugeführten Volumenstroms an Beschichtungsmaterial aufweisen.
  2. Schlitzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführkanäle (16) an dem den Austrittskanal (7) entgegengesetzten Seite angeordnet sind und der Anschlußabstand zwischen zwei Zuführkanälen (16) 100 mm bis 1500 mm, bevorzugt 500 mm bis 800 mm, beträgt.
  3. Schlitzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß eines Zuführkanals (16) an die Verteilerkammer (3) als Diffusor ausgebildet ist.
  4. Schlitzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusoren in Richtung zum seitlichen Rand gegen die Senkrechte geneigt an die Verteilerkammer (3) angeschlossen sind.
  5. Schlitzdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Begrenzungswand des Diffusors mit einem Winkel α zwischen 0° und 90°, bevorzugt zwischen 30° und 60°, die gegenüberliegende Begrenzungswand unter einem Winkel β zwischen 10° und 45° an die Verteilerkammer (3) angeschlossen ist.
  6. Schlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in jeden Zuführkanal (16) ein Schlauchklemmventil für die Volumenstromeinstellung integriert ist.
  7. Schlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an einer oder beiden Längswänden des Düsenkörpers eine Reihe von Heiz- oder Kühlelementen (27) angeordnet sind.
  8. Schlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer Klimakammer (28) angeordnet ist.
  9. Schlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper aus zwei Teilen (1, 2) zusammengesetzt wird, die jeweils eine plangeschliffene Innenfläche aufweisen, wobei in einen Teil die Verteilerkammer (3) als Nut eingearbeitet ist und beim Zusammensetzen im Bereich oberhalb der Verteilerkammer (3) ein Flachmaterial (24) eingelegt wird, das den Bereich unterhalb der Verteilerkammer (3) auf dem gewünschten Abstand hält, um den Austrittskanal (7) zu bilden.
  10. Vorrichtung zum Auftragen einer Pigmentstreichfarbe auf eine Papier- oder Kartonbahn (B), dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Bahn (B) eine Schlitzdüse sich quer zur Bahnlaufrichtung erstreckend angeordnet ist, aus der die Streichfarbe in einem freifallenden Vorhang (V) auf die Bahn (B) aufgetragen wird, wobei die Schlitzdüse die Merkmale eines oder mehrerer der Patentansprüche 1 bis 9 aufweist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittskanal (7) der Schlitzdüse eine Spaltweite von 150 µm bis 600 µm, bevorzugt 250 µm bis 350 µm aufweist.
  12. Schlitzdüse nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerkammer (3) eine parallel zum Austrittskanal (7) gemessene Höhe von 10 mm bis 100 mm, bevorzugt 20 mm bis 60 mm, aufweist.
  13. Vorrichtung zum Auftragen einer Pigmentstreichfarbe auf eine Papier- oder Kartonbahn (B), dadurch gekennzeichnet, daß an der Bahn (B) eine sich quer zur Bahnlaufrichtung erstreckende Schlitzdüse gemäß den Ansprüchen 1 bis 9 angeordnet ist, aus der das Beschichtungsmaterial unter Druck in einem freien Strahl (S) austritt.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittskanal (7) der Schlitzdüse eine Spaltweite von 700 µm bis 1300 µm aufweist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerkammer (3) eine parallel zum Austrittskanal (7) gemessene Höhe von 40 mm bis 150 mm aufweist.
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