EP1208917B1 - Vorhang-Auftragsvorrichtung - Google Patents

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EP1208917B1
EP1208917B1 EP01124923A EP01124923A EP1208917B1 EP 1208917 B1 EP1208917 B1 EP 1208917B1 EP 01124923 A EP01124923 A EP 01124923A EP 01124923 A EP01124923 A EP 01124923A EP 1208917 B1 EP1208917 B1 EP 1208917B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
application medium
layer
applicator according
application
curtain
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP01124923A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1208917A3 (de
EP1208917A2 (de
Inventor
Manfred Ueberschär
Benjamin Méndez-Gallon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP1208917A2 publication Critical patent/EP1208917A2/de
Publication of EP1208917A3 publication Critical patent/EP1208917A3/de
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Publication of EP1208917B1 publication Critical patent/EP1208917B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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
    • B05C9/00—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important
    • B05C9/06—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important for applying two different liquids or other fluent materials, or the same liquid or other fluent material twice, to the same side of the work
    • 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
    • B05C5/005—Curtain coaters
    • 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
    • B05C5/007—Slide-hopper coaters, i.e. apparatus in which the liquid or other fluent material flows freely on an inclined surface before contacting the work
    • B05C5/008—Slide-hopper curtain coaters

Definitions

  • the invention relates to a device for applying at least one first layer and at least one second layer of liquid or pasty application medium, in particular aqueous pigment suspension, to a running substrate, wherein the substrate for direct application, the surface of a web, in particular of paper or cardboard, and indirect Application is the surface of a transfer element, preferably a transfer roller, which then transfers the application medium to the surface of the material web, and wherein the applicator device comprises at least two curtain applicators, each of which the respective application medium from a dispensing nozzle as a substantially gravitationally moving curtain or give off veils to the ground.
  • a "substantially gravity-related" movement of the application medium curtain is understood here to mean that, of all the forces driving the application medium to the ground, gravity has the greatest influence on the application medium curtain.
  • the gravitational motion may also be assisted by other forces (for example, electrostatic forces) or otherwise affected (eg, viscous friction when moving along a baffle).
  • the material web may basically be a paper web, a board web, a film web or a textile web
  • the invention will be explained in more detail with reference to the example of the production of special papers.
  • specialty papers may include, for example, carbonless paper (CB, CF or CFB paper), paper for inkjet printers, siliconized paper, Thermal paper, photosensitive paper sensitive to heat and heat and the like papers.
  • the application medium is "framed" by auxiliary media, which are intended to prevent harmful external influences of the actual application medium curtain.
  • auxiliary media which are intended to prevent harmful external influences of the actual application medium curtain.
  • the applicator used for applying a single layer of application medium already has a complicated structure.
  • a mixing of the application medium with the auxiliary media can not be completely avoided, which entails further problems.
  • US-A-4,230,743 discloses an applicator according to the preamble of claim 1.
  • the water retention capacity of the application layer forming the first layer is smaller than the water retention capacity of the second layer forming order medium.
  • the density of the application medium forming the first layer is at least 10% higher than the density of the application medium forming the second layer.
  • the viscosity of the application medium forming the first layer is greater than the viscosity of the application medium forming the second layer, since this contributes to avoiding damage to the precoat (first application medium) as a result of the tensile load during the application of the topcoat (second application medium) helps.
  • the application medium may be an aqueous solution or an aqueous dispersion of solid particles, for example an acrylate or butadiene styrene dispersion.
  • the solid particles may be mineral pigments or microscopic plastic particles, For example, plastic or ink-filled microcapsules, or starch include.
  • the solids content of the coating medium may be between about 5% by weight and about 70% by weight.
  • the coating medium may have a Brockfield viscosity of between about 10 mPas and about 2000 mPas at 100 rpm.
  • the application medium forming the first layer can be applied to the substrate with a layer thickness of between approximately 2 ml / m 2 and approximately 20 ml / m 2 .
  • the application medium forming the second layer can be provided with a Layer thickness of between about 5 ml / m 2 and about 30 ml / m 2 are applied to the substrate.
  • the application media for the formation of the first and second application layers discussed above are based in particular on the application of the production of graphic papers, in particular self-copy paper.
  • the precoat (first application medium) has, on the one hand, the task of providing a barrier layer for the ink-filled microcapsules contained in the top coat (second application medium), which securely holds them to the surface of the copying paper.
  • the top coat (second application medium)
  • it also has the task to compensate for the unevenness of the base paper and to form a smooth primer for the top coat, so that the top coat can be readily formed with a over the entire surface of the material web substantially constant thickness. This is of great importance for an equally uniform distribution of the microcapsules and thus for a uniform color density of the lines obtained by means of the self-copy paper.
  • the microcapsule-containing medium can be applied with the aid of the curtain application method very gently.
  • At least one of the application media is applied to the substrate substantially ready-metered ("1: 1" order), which is advantageous in several respects.
  • this can reduce the circulating quantities of application medium.
  • This allows the use of less efficient and thus cheaper pumps, paint lines with a smaller cross-sectional area, smaller reservoirs and the like.
  • the risk of air accumulation in the order media which is associated with a large amount of circulation, and thus of an aging of the order media can also be reduced.
  • the "1: 1" order still allows a reduction in the contamination of the order media with water, fibers or other substances that can detach from the raw or even pre-coated material web.
  • At least one guide element is arranged in the fall path of the curtain or veil, which guides the curtain or veil along at least part of the fall path substantially over its entire width.
  • the words "run along the fall path” can also mean that the application medium curtain can be deflected by the guide element from the path corresponding to the free fall.
  • the beneficial effect that this baffle has on the application medium curtain is most likely due to the fact that the application medium initially slows down somewhat on contact with the baffle, which stabilizes the shape of the application medium curtain. With increasing movement of the application medium along the guide element but then decreases the falling speed, more precisely, the flow rate of the application medium along the guide element, again.
  • the total height of fall of the curtain and thus the overall achievable gravity extension can be increased compared with a conventional free-falling application medium curtain without sacrificing the quality of the application medium layer formed therewith.
  • the area between the curtain applicators has a device for influencing the pressure prevailing there and, in particular, the pressure at the application medium curtains and the substrate assigned.
  • both the generation of a negative pressure and the generation of an overpressure may be favorable.
  • Underpressure can on the one hand, the detachment of the first application medium curtain from a guide blade (ie a guide that is employed to weaken a carried by the underground air boundary layer against this employed) and on the other hand, the wetting of the top coat on the precoat can be improved.
  • both curtains for primer and top coat
  • an applicator device serves to apply a multilayer coating 12 to a substrate U moving in the running direction L, for example a paper web 14.
  • the application device 10 comprises a first curtain application unit 16 which applies a first application medium 18, for example a starch solution or starch suspension, as a precoat 20 to the surface 14a of the paper web 14. Furthermore, the application device 10 comprises a second curtain applicator 22, the application medium 24 as a top coat 26 applied to the applied by the first curtain applicator 16 precoat 20.
  • the coating medium 24 of the top coat 26 may be, for example, a dispersion or suspension of ink-filled microcapsules, these microcapsules being in Fig. 1 dotted are indicated.
  • Both applicators 16 and 22 are the application medium 18 and 24 in the form of a coating medium curtain 28 and 30 from.
  • a guide blade 32 or 34 is provided whose length in the flow direction of the application medium 18 or 24 depending on the properties of the respective application medium dimensioned or adjusted such that the application medium Curtain 28 and 30 subsequent to the tear-off edge 32a and 34a, a substantially vertical course (direction V) takes, so neither the so-called “teapot effect" shows, still parabolic over the tear-off edge 32a and 34a "shoots out”.
  • a scraper element 36 is also employed against the surface 14a of the paper web 14.
  • the scraper element 36 intercepts the application medium curtain 28, stabilizes it due to the viscous frictional forces between the application medium 18 and the surface 36a of the scraper element 36 and directs the application medium 18 to the surface 14a of the paper web 14th
  • the two impact points 38 and 40 of the pre-coat curtain 28 and the cover curtain 30 have a distance D from one another which is between about 100 mm and about 500 mm. This distance D is sufficient to immobilize the precoat 20 sufficiently on the paper web surface 14a, so that an impairment or even damage to the precoat 20 by the impact of the top coat curtain 30 is not to be feared.
  • a suction / blowing box 42 is provided between the two curtain applicators 16 and 22.
  • the pressure in a space 44 which is enclosed by the two applicators 16 and 22, the two application medium curtains 28 and 30, the paper web 14 and the suction / blow box 42 itself, to be changed.
  • the suction of air to generate a negative pressure in the space 44 and the blowing of air to generate an overpressure in this space are in Fig. 1 indicated by the arrows S (suction) and B (bubbles).
  • the detachment of the pre-coat curtain 28 from the guide scraper 36 and, on the other hand, the wetting of the top coat 26 on the precoat 20 can be improved.
  • the precoat 20 can be anchored better on the paper web 14 and, on the other hand, both curtains 28 and 30 can be stabilized since the overpressure reduces their tendency to flutter.
  • FIG. 2 an example of an application system 50 is shown in which the application device 10 according to the invention can be used.
  • the material web 14 which moves in the running direction L is provided on its surface 14a with a "wet-on-wet" application 12 by the curtain coating device 10 according to the invention.
  • a coating layer 54 is also applied to the rear side 14b of the material web 14.
  • This back coating of the material web 14 takes place by means of an indirectly operating applicator 52, which first applies the application medium to the surface 56a of a transfer roller 56, which then conveys the application medium 58 to the material web 14.
  • the roller 56 also serves in the illustrated application system 50 as a web deflecting element for the material web 14.
  • this web-guiding element 60 is designed as a web-deflecting element which operates without contact, preferably as a so-called air-turn, in order to prevent impairment of the "wet-on-wet" application 12 by the web-guiding element 60.
  • a drying device 62 Downstream of the web guiding element 60, a drying device 62 then follows.
  • the order system 50 according to Fig. 2 is characterized by a particularly simple web guide, wherein the material web runs unsupported, in particular in the area of the curtain application device 10.
  • the material web 14 can therefore be coated in three times in a very gentle manner.

Landscapes

  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Formation And Processing Of Food Products (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen wenigstens einer ersten Schicht und wenigstens einer zweiten Schicht flüssigen oder pastösen Auftragsmediums, insbesondere wässriger Pigmentsuspension, auf einen laufenden Untergrund, wobei der Untergrund bei direktem Auftrag die Oberfläche einer Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements, vorzugsweise einer Übertragswalze, ist, welches das Auftragsmedium dann an die Oberfläche der Materialbahn überträgt, und wobei die Auftragsvorrichtung wenigstens zwei Vorhang-Auftragswerke umfasst, von denen jedes das jeweilige Auftragsmedium aus einer Abgabedüse als sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt bewegenden Vorhang oder Schleier an den Untergrund abgibt.
  • Anzumerken ist in diesem Zusammenhang, dass unter einer "im Wesentlichen schwerkraftbedingten" Bewegung des Auftragsmedium-Vorhangs hier verstanden wird, dass von allen, das Auftragsmedium zum Untergrund hin treibenden Kräften die Schwerkraft den größten Einfluss auf den Auftragsmedium-Vorhang ausübt. Die schwerkraftbedingte Bewegung kann aber auch von weiteren Kräften unterstützt (beispielsweise von elektrostatischen Kräften) oder in anderer Art und Weise beeinflusst werden (beispielsweise viskose Reibung bei der Bewegung längs eines Leitelements).
  • Obgleich die Materialbahn grundsätzlich eine Papierbahn, eine Kartonbahn, eine Folienbahn oder eine Textilbahn sein kann, soll die Erfindung anhand des Beispiels der Herstellung von Spezialpapieren näher erläutert werden. Derartige Spezialpapiere können beispielsweise Selbstdurchschreibe-Papier (CB-, CF- oder CFB-Papier), Papier für InkJet-Drucker, siliconisiertes Papier, Thermopapier, licht- und wärmeempfindliches Fotopapier und dergleichen Papiere sein.
  • Zur Sicherstellung eines weitgehend wechselwirkungsfreien Auftrags einer Mehrzahl von Auftragsschichten, d.h. zur sicheren Vermeidung einer Vermischung der Auftragsmedien bzw. Beschädigung der früher aufgetragenen Schicht(en) durch den späteren Auftrag einer oder mehrerer weiterer Schichten, ist es aus der DE 197 16 647 A1 bekannt, die einzelnen Auftragsschichten zu trocknen, bevor die nächste Auftragsschicht auf den Untergrund aufgetragen wird. Dies bedingt eine erhebliche Größe des für diese Auftragsvorrichtung zur Verfügung zu stellenden Bauraums sowie einen erheblichen konstruktiven Aufwand an Trocknungsvorrichtungen, Bahnleitelementen und dergleichen mehr.
  • Bei der aus der DE 195 13 531 A1 bekannten Auftragsvorrichtung wird das Auftragsmedium durch Hilfsmedien "eingerahmt", welche schädliche äußere Einflüsse von dem eigentlichen Auftragsmedium-Vorhang abhalten sollen. Hierdurch weist bereits das zum Auftragen einer einzigen Schicht von Auftragsmedium verwendete Auftragswerk einen komplizierten Aufbau auf. Zudem ist eine Vermischung des Auftragsmediums mit den Hilfsmedien nicht vollständig zu vermeiden, was weitere Probleme nach sich zieht.
  • US-A-4 230 743 offenbart eine Auftragsvorrichtung gemäß das Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Auftragsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche über einen einfacheren Aufbau verfügt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine gattungsgemäße Auftragsvorrichtung gelöst, bei welcher die beiden Auftragsmedium-Vorhänge in einem Abstand von zwischen etwa 100 mm und etwa 500 mm auf dem Untergrund auftreffen. Ein in diesem Wertebereich liegender Abstand hat sich in der Praxis überraschenderweise als ausreichend erwiesen, um eine so starke Immobilisierung der zuerst aufgetragenen Schicht zu erzielen, dass trotz der Aufbringung der zweiten Auftragsschicht in die noch feuchte erste Auftragsschicht (Nass-in-nass-Auftrag) eine Beeinträchtigung der Qualität des Auftragsergebnisses nicht befürchtet zu werden braucht.
  • Da gemäß Vorstehendem eine rasche Immobilisierung des Vorstrichs durch Entwässerung aufgrund der Kapillarwirkung der Materialbahn zur Vermeidung von Vermischungen der Auftragsmedien von Vorteil ist, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass das Wasserrückhaltevermögen des die erste Schicht bildenden Auftragsmediums kleiner ist als das Wasserrückhaltevermögen des die zweite Schicht bildenden Auftragsmediums.
  • Um Vermischungen der Auftragsmedien zuverlässig vermeiden zu können, ist es ferner vorteilhaft, wenn die Dichte des die erste Schicht bildenden Auftragsmediums um mindestens 10% höher ist als die Dichte des die zweite Schicht bildenden Auftragsmediums. Durch die Einhaltung dieser Dichtedifferenz kann sichergestellt werden, dass das zweite Auftragsmedium auf der vom ersten Auftragsmedium gebildeten Schicht "aufschwimmt" und nicht in diese absinkt.
  • Ferner ist es günstig, wenn die Viskosität des die erste Schicht bildenden Auftragsmediums größer ist als die Viskosität des die zweite Schicht bildenden Auftragsmediums, da dies zur Vermeidung einer Beschädigung des Vorstrichs (erstes Auftragsmedium) durch die Zugbelastung beim Auftrag des Deckstrichs (zweites Auftragsmedium) beizutragen hilft.
  • Grundsätzlich können mit der erfindungsgemäßen Mehrschicht-Auftragsvorrichtung verschiedene Arten von Auftragsmedien verarbeitet werden. Ganz allgemein kann das Auftragsmedium eine wässrige Lösung oder eine wässrige Dispersion von Feststoffpartikeln sein, beispielsweise eine Acrylat- oder Butadienstyrol-Dispersion. Dabei können die Feststoffpartikel mineralische Pigmente oder mikroskopische Kunststoffpartikel sind, beispielsweise Plastikpigmente oder tintebefüllte Mikrokapseln, oder Stärke umfassen. Der Feststoffgehalt des Auftragsmediums kann zwischen etwa 5 Gew.-% und etwa 70 Gew.-% betragen. Ferner kann das Auftragsmedium eine nach Brockfield bei 100 U/min bestimmte Viskosität von zwischen etwa 10 mPas und etwa 2000 mPas aufweisen.
  • Das die erste Schicht bildende Auftragsmedium kann beispielsweise eine Stärkelösung sein, welche wenigstens eine der nachfolgend aufgeführten Eigenschaften aufweist:
    • der Feststoffgehalt beträgt zwischen etwa 2 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-%,
    • die nach Brockfield bei 100 U/min bestimmte Viskosität beträgt zwischen etwa 10 mPas und etwa 150 mPas,
    • die Dichte beträgt zwischen etwa 0,8 g/cm3 und etwa 1,1 g/cm3.
  • Dabei kann das die erste Schicht bildende Auftragsmedium mit einer Schichtdicke von zwischen etwa 2 ml/m2 und etwa 20 ml/m2 auf den Untergrund aufgetragen werden.
  • Demgegenüber kann das die zweite Schicht bildende Auftragsmedium eine Dispersion von tintegefüllten Mikrokapseln sein, welche wenigstens eine der nachfolgend aufgeführten Eigenschaften aufweist:
    • der Durchmesser der Mikrokapseln beträgt zwischen etwa 5 µm und etwa 12 µm,
    • der Feststoffgehalt beträgt zwischen etwa 20 Gew.-% und etwa 50 Gew.-%,
    • die nach Brockfield bei 100 U/min bestimmte Viskosität beträgt zwischen etwa 100 mPas und etwa 400 mPas.
  • Dabei können verschiedene Lösungsmittel sowie synthetische oder natürliche Binder, beispielsweise Polyvinylalkohol oder Stärke eingesetzt werden. Ferner kann das die zweite Schicht bildende Auftragsmedium mit einer Schichtdicke von zwischen etwa 5 ml/m2 und etwa 30 ml/m2 auf den Untergrund aufgetragen werden.
  • Die vorstehend diskutierten Auftragsmedien für die Bildung der ersten und zweiten Auftragsschichten stellen insbesondere auf den Anwendungsfall der Herstellung von graphischen Papieren, insbesondere Selbstdurchschreibe-Papier ab. Der Vorstrich (erstes Auftragsmedium) hat in diesem Fall zum einen die Aufgabe, eine Sperrschicht für die im Deckstrich (zweites Auftragsmedium) enthaltenen tintegefüllten Mikrokapseln bereitzustellen, die diese sicher an der Oberfläche des Durchschreibepapiers hält. Zum anderen hat er aber auch die Aufgabe, die Unebenheiten des Rohpapiers auszugleichen und für den Deckstrich eine glatte Grundierung zu bilden, so dass der Deckstrich ohne weiteres mit einer über die gesamte Oberfläche der Materialbahn im Wesentlichen konstanten Dicke ausgebildet werden kann. Dies ist für eine ebenso gleichmäßige Verteilung der Mikrokapseln und somit für eine gleichmäßige Farbdichte der mittels des Selbstdurchschreibe-Papiers erzielten Linien von großer Bedeutung. Das Mikrokapseln enthaltende Medium lässt sich mit Hilfe des Vorhang-Auftragsverfahrens besonders schonend auftragen.
  • In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass wenigstens eines der Auftragsmedien im Wesentlichen fertigdosiert auf den Untergrund aufgebracht wird ("1:1 "-Auftrag), was in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft ist. Zum einen können hierdurch die umlaufenden Mengen an Auftragsmedium reduziert werden. Dies erlaubt den Einsatz von leistungsschwächeren und somit kostengünstigeren Pumpen, von Farbleitungen mit geringerer Querschnittsfläche, von kleineren Vorratsbehältern und dergleichen mehr. Zum anderen kann auch die mit einer großen Umlaufmenge einhergehende Gefahr einer Luftanreicherung in den Auftragsmedien und somit einer Alterung der Auftragsmedien reduziert werden. Schließlich ermöglicht der "1:1"-Auftrag noch eine Verringerung der Verunreinigung der Auftragsmedien mit Wasser, Fasern oder anderen Stoffen, die sich von der rohen oder auch der bereits vorbeschichteten Materialbahn ablösen können.
  • Zur Verbesserung des Auftragsergebnisses wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass in dem Fallweg des Vorhangs bzw. Schleiers wenigstens ein Leitelement angeordnet ist, das den Vorhang bzw. Schleier längs zumindest eines Teils des Fallwegs im Wesentlichen auf seiner gesamten Breite führt. Dabei können die Worte "längs des Fallwegs führen" durchaus auch bedeuten, dass der Auftragsmedium-Vorhang durch das Leitelement aus der dem freien Fall entsprechenden Bahn ausgelenkt werden kann. Der vorteilhafte Effekt, den dieses Leitelements auf den Auftragsmedium-Vorhang hat, beruht höchstwahrscheinlich darauf, dass das Auftragsmedium beim Kontakt mit dem Leitelement zunächst etwas abgebremst wird, was die Form des Auftragsmedium-Vorhangs stabilisiert. Mit zunehmender Bewegung des Auftragsmediums längs des Leitelements nimmt dann aber die Fallgeschwindigkeit, genauer gesagt die Fließgeschwindigkeit des Auftragsmediums längs des Leitelements, wieder zu. Durch diese erfindungsgemäße Stabilisierung des Auftragsmedium-Vorhangs kann die Gesamtfallhöhe des Vorhangs und somit die insgesamt erzielbare Schwerkraftstreckung verglichen mit einem herkömmlichen freifallenden Auftragsmedium-Vorhang ohne Einbußen hinsichtlich der Qualität der damit gebildeten Auftragsmediumschicht erhöht werden. Hierdurch ist es möglich, sich der durch die physikalischen Eigenschaften des Auftragsmediums limitierten Filmstreckungsgrenze, bei der sich im dosierten Film die Gleichmäßigkeit des Strichs negativ beeinflussende Schwingungswellen bilden, stärker anzunähern als dies bislang mit einem frei fallenden Auftragsmedium-Vorhang möglich war.
  • Zur Erhöhung der Qualität des Auftragsergebnisses kann es ferner vorteilhaft sein, wenn dem Bereich zwischen den Vorhang-Auftragswerken eine Vorrichtung zur Beeinflussung des dort und insbesondere des an den Auftragsmedium-Vorhängen und dem Untergrund herrschenden Drucks zugeordnet ist. In Abhängigkeit der jeweils verwendeten Auftragsmedien kann dabei sowohl die Erzeugung eines Unterdrucks als auch die Erzeugung eines Überdrucks günstig sein. Bei Erzeugung eines. Unterdrucks kann zum einen die Ablösung des ersten Auftragsmedium-Vorhangs von einem Leitschaber (d.h. einem Leitelement, das zur Schwächung einer vom Untergrund mitgeführten Luftgrenzschicht gegen diesen angestellt ist) und zum anderen die Benetzung des Deckstrichs auf dem Vorstrich verbessert werden. Durch einen in dem Bereich zwischen den beiden Auftragswerken herrschenden Überdruck kann zum einen der Vorstrich besser auf der laufenden Materialbahn verankert werden und zum anderen können beide Vorhänge (für Vorstrich und Deckstrich) stabilisiert werden, da der Überdruck deren Neigung zu flattern mindert.
  • Die Erfindung wird im Folgenden an einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es stellt dar:
    • Fig. 1
    eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung; und
    Fig. 2
    eine grobschematische Ansicht einer beispielhaften Auftragsanlage, in welcher die Auftragsvorrichtung gemäß Fig. 1 zum Einsatz kommt.
  • In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung allgemein mit 10 bezeichnet. Sie dient zum Aufbringen einer mehrlagigen Beschichtung 12 auf einen sich in Laufrichtung L bewegenden Untergrund U, beispielsweise eine Papierbahn 14.
  • Die Auftragsvorrichtung 10 umfasst ein erstes Vorhang-Auftragswerk 16, welches ein erstes Auftragsmedium 18, beispielsweise eine Stärkelösung oder Stärkesuspension, als Vorstrich 20 auf die Oberfläche 14a der Papierbahn 14 aufbringt. Ferner umfasst die Auftragsvorrichtung 10 ein zweites Vorhang-Auftragswerk 22, das Auftragsmedium 24 als einen Deckstrich 26 auf den vom ersten Vorhang-Auftragswerk 16 aufgebrachten Vorstrich 20 aufträgt. Das Auftragsmedium 24 des Deckstrichs 26 kann beispielsweise eine Dispersion oder Suspension von tintegefüllten Mikrokapseln sein, wobei diese Mikrokapseln in Fig. 1 gepunktet angedeutet sind.
  • Beide Auftragswerke 16 und 22 geben das Auftragsmedium 18 bzw. 24 in Form eines Auftragsmedium-Vorhangs 28 bzw. 30 ab. Dabei ist unmittelbar anschließend an die Abgabeöffnung 16a bzw. 22a der Auftragswerke 16, 222 eine Leitklinge 32 bzw. 34 vorgesehen, deren Länge in Fließrichtung des Auftragsmediums 18 bzw. 24 in Abhängigkeit der Eigenschaften des jeweiligen Auftragsmediums derart bemessen oder eingestellt ist, dass der Auftragsmedium-Vorhang 28 bzw. 30 anschließend an die Abrisskante 32a bzw. 34a einen im Wesentlichen vertikalen Verlauf (Richtung V) nimmt, also weder den sogenannten "Teekannen-Effekt" zeigt, noch parabelförmig über die Abrisskante 32a bzw. 34a "hinausschießt".
  • Im Bereich des Vorstrich-Auftragswerks 16 ist ferner ein Schaberelement 36 gegen die Oberfläche 14a der Papierbahn 14 angestellt. Dieses Schaberelement 36 dient zum einen zur Schwächung bzw. Beseitigung der von der Papierbahn 14 an ihrer Oberfläche 14a mitgeführten Luftgrenzschicht G. Zum anderen fängt das Schaberelement 36 den Auftragsmedium-Vorhang 28 ab, stabilisiert diesen aufgrund der viskosen Reibungskräfte zwischen dem Auftragsmedium 18 und der Oberfläche 36a des Schaberelements 36 und leitet das Auftragsmedium 18 zur Oberfläche 14a der Papierbahn 14.
  • Erfindungsgemäß weisen die beiden Auftreffstellen 38 und 40 des Vorstrich-Vorhangs 28 bzw. des Deckstrich-Vorhangs 30 einen Abstand D voneinander auf, der zwischen etwa 100 mm und etwa 500 mm beträgt. Diese Distanz D genügt, um den Vorstrich 20 ausreichend auf der Papierbahnoberfläche 14a zu immobilisieren, so dass eine Beeinträchtigung oder gar Beschädigung des Vorstrichs 20 durch das Auftreffen des Deckstrich-Vorhangs 30 nicht zu befürchten ist.
  • Desweiteren ist zwischen den beiden Vorhang-Auftragswerken 16 und 22 ein Saug/Blas-Kasten 42 vorgesehen. Mit Hilfe dieses Saug/Blas-Kastens 42 kann der Druck in einem Raum 44, der von den beiden Auftragswerken 16 und 22, den beiden Auftragsmedium-Vorhängen 28 und 30, der Papierbahn 14 und dem Saug/Blas-Kasten 42 selbst umschlossen wird, verändert werden. Das Absaugen von Luft zur Erzeugung eines Unterdrucks in dem Raum 44 sowie das Einblasen von Luft zur Erzeugung eines Überdrucks in diesem Raum sind in Fig. 1 durch die Pfeile S (Saugen) bzw. B (Blasen) angedeutet.
  • Bei Erzeugung eines Unterdrucks kann zum einen die Ablösung des Vorstrich-Vorhangs 28 von dem Leitschaber 36 und zum anderen die Benetzung des Deckstrichs 26 auf dem Vorstrich 20 verbessert werden. Durch einen in dem Bereich 44 herrschenden Überdruck kann zum einen der Vorstrich 20 besser auf der Papierbahn 14 verankert werden und zum anderen können beide Vorhänge 28 und 30 stabilisiert werden, da der Überdruck deren Neigung zu flattern mindert.
  • In Fig. 2 ist ein Beispiel für eine Auftragsanlage 50 dargestellt, in welcher die erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung 10 zum Einsatz kommen kann. Die sich in Laufrichtung L bewegende Materialbahn 14 wird dabei auf ihrer Oberfläche 14a durch die erfindungsgemäße Vorhang-Auftragsvorrichtung 10 mit einem "Nass-in-Nass"-Auftrag 12 versehen. Darüber hinaus wird auch auf die Rückseite 14b der Materialbahn 14 eine Auftragsschicht 54 aufgebracht. Diese rückseitige Beschichtung der Materialbahn 14 erfolgt mittels eines indirekt arbeitenden Auftragswerks 52, das das Auftragsmedium zunächst auf die Oberfläche 56a einer Übertragswalze 56 aufträgt, die das Auftragsmedium 58 dann zur Materialbahn 14 hin fördert. Die Walze 56 dient in der dargestellten Auftragsanlage 50 darüber hinaus als Bahnumlenkelement für die Materialbahn 14.
  • In Laufrichtung L der Materialbahn 14 stromabwärts der erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung 10 ist ein weiteres Bahnumlenkelement 60 vorgesehen. Dieses Bahnleitelement 60 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als kontaktlos arbeitendes Bahnumlenkelement ausgebildet, vorzugsweise als sogenannter Air-turn, um eine Beeinträchtigung des "Nass-in-Nass"-Auftrags 12 durch das Bahnleitelement 60 zu verhindern. Stromabwärts des Bahnleitelements 60 folgt dann noch eine Trocknungsvorrichtung 62.
  • Die Auftragsanlage 50 gemäß Fig. 2 zeichnet sich durch eine besonders einfache Bahnführung aus, wobei die Materialbahn insbesondere im Bereich der Vorhang-Auftragsvorrichtung 10 ungestützt verläuft. Die Materialbahn 14 kann daher in sehr schonender Art und Weise dreifach beschichtet werden.
  • Obgleich die Erfindung vorstehend am Beispiel der Herstellung von einseitig auf seiner Vorderseite mit Tinte gefüllten Mikrokapseln beschichtetem Papier (CF-Papier) erläutert worden ist, versteht es sich, dass die Erfindung ebenso auch zur Herstellung von einseitig an seiner Rückseite mit Mikrokapseln beschichtetem Papier (CB-Papier) oder beidseitig beschichtetem Papier (CFB-Papier) eingesetzt werden kann.

Claims (20)

  1. Vorrichtung (10) zum Auftragen wenigstens einer ersten Schicht (20) und wenigstens einer zweiten Schicht (26) flüssigen oder pastösen Auftragsmediums (18, 24), insbesondere wässriger Pigmentsuspension, auf einen laufenden Untergrund (U),
    wobei der Untergrund (U) bei direktem Auftrag die Oberfläche (14a) einer Materialbahn (14), insbesondere aus Papier oder Karton, und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements, vorzugsweise einer Übertragswalze, ist, welches das Auftragsmedium dann an die Oberfläche der Materialbahn überträgt,
    umfassend wenigstens zwei Vorhang-Auftragswerke (16, 22), von denen jedes das jeweilige Auftragsmedium (18, 24) aus einer Abgabedüse (16a, 22a) als sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt bewegenden Vorhang oder Schleier (28, 30) an den Untergrund (U) abgibt,
    dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Auftragsmedium-Vorhänge (28, 30) in einem Abstand (D) von zwischen 100 mm und 500 mm auf dem Untergrund (U) auftreffen.
  2. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Wasserrückhaltevermögen des die erste Schicht (20) bildenden Auftragsmediums (18) kleiner ist als das Wasserrückhaltevermögen des die zweite Schicht (26) bildenden Auftragsmediums (24).
  3. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte des die erste Schicht (20) bildenden Auftragsmediums (18) um mindestens 10% höher ist als die Dichte des die zweite Schicht (26) bildenden Auftragsmediums (24).
  4. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität des die erste Schicht (20) bildenden Auftragsmediums (18) größer ist als die Viskosität des die zweite Schicht (26) bildenden Auftragsmediums (24).
  5. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragsmedium (18, 24) eine wässrige Lösung oder eine wässrige Dispersion von Feststoffpartikeln ist, beispielsweise eine Acrylat- oder Butadienstyrol-Dispersion.
  6. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffpartikel mineralische Pigmente oder mikroskopische Kunststoffpertikel sind, beispielsweise Plastikpigmente oder tintebefüllte Mikrokapseln, oder Stärke umfassen.
  7. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragsmedium (18, 24) einen Feststoffgehalt von zwischen 5 Gew.-% und 70 Gew.-% aufweist.
  8. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragsmedium (18, 24) eine nach Brockfield bei 100 U/min bestimmte Viskosität von zwischen 10 mPas und 2000 mPas aufweist.
  9. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das die erste Schicht (20) bildende Auftragsmedium (18) eine Barriereschicht bildet, beispielsweise eine Stärkelösung ist, welche wenigstens eine der nachfolgend aufgeführten Eigenschaften aufweist:
    - der Feststoffgehalt beträgt zwischen 2 Gew.-% bis 30 Gew.-%,
    - die nach Brockfield bei 100 U/min. bestimmte Viskosität beträgt zwischen 10 mPas und 150 mPas,
    - die Dichte beträgt zwischen 0,8 g/cm3 und 1,1 g/cm3.
  10. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass das die erste Schicht (20) bildende Auftragsmedium (18) mit einer Schichtdicke von zwischen 2 ml/m2 und 20 ml/m2 auf den Untergrund (U) aufgetragen wird.
  11. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das die zweite Schicht (26) bildende Auftragsmedium (24) eine Dispersion von tintegefüllten Mikrokapseln ist, welche wenigstens eine der nachfolgend aufgeführten Eigenschaften aufweist:
    - der Durchmesser der Mikrokapseln beträgt zwischen 5 µm und 12 µm,
    - der Feststoffgehalt beträgt zwischen 20 Gew.-% und 50 Gew.-%,
    - die nach Brockfield bei 100 U/min bestimmte Viskosität beträgt zwischen 100 mPas und 400 mPas.
  12. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass das die zweite Schicht (26) bildende Auftragsmedium (24) mit einer Schichtdicke von zwischen 5 ml/m2 und 30 ml/m2 auf den Untergrund (U) aufgetragen wird.
  13. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Auftragsmedien (18, 24) im Wesentlichen fertigdosiert auf den Untergrund (U) aufgebracht wird.
  14. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass dem Bereich (44) zwischen den Vorhang-Auftragswerken (16, 22) eine Vorrichtung (42) zur Erzeugung eines Unterdrucks oder eines Überdrucks zugeordnet ist.
  15. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fallweg des Vorhangs bzw. Schleiers (28, 30) wenigstens ein Leitelement (32, 34, 36) angeordnet ist, das den Vorhang bzw. Schleier (28, 30) längs zumindest eines Teils des Fallwegs im Wesentlichen auf seiner gesamten Breite führt.
  16. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Vorhangs (28, 30) zwischen 40 mm und 400 mm beträgt.
  17. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragsmedien (18, 24) mit einer Rate von zwischen 4 l/min und 100 l/min je Meter Arbeitsbreite an den Untergrund (U) abgegeben werden.
  18. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Laufgeschwindigkeit des Untergrunds (U) im Falle der Beschichtung von graphischen Papieren bis zu 3000 m/min beträgt, im Falle der Beschichtung von Karton jedoch mindestens 200 m/min.
  19. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengewicht der beschichteten Materialbahn (14) im Falle der Beschichtung von graphischen Papieren zwischen etwa 30 g/m2 und etwa 1 50 g/m2 und im Falle der Beschichtung von Karton zwischen etwa 150 g/m2 und etwa 1000 g/m2, beträgt.
  20. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn (14) eine Papierbahn, eine Kartonbahn, eine Folienbahn oder eine Textilbahn ist.
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