EP1209274B1 - Vorhang-Auftragsvorrichtung - Google Patents

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EP1209274B1
EP1209274B1 EP01127739A EP01127739A EP1209274B1 EP 1209274 B1 EP1209274 B1 EP 1209274B1 EP 01127739 A EP01127739 A EP 01127739A EP 01127739 A EP01127739 A EP 01127739A EP 1209274 B1 EP1209274 B1 EP 1209274B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
curtain
guide element
guide
substrate
coating
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01127739A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1209274A2 (de
EP1209274A3 (de
Inventor
Benjamin Dr. Méndez-Gallon
Fritz Lauss
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
Priority claimed from DE2000157732 external-priority patent/DE10057732A1/de
Priority claimed from DE2000157734 external-priority patent/DE10057734A1/de
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP1209274A2 publication Critical patent/EP1209274A2/de
Publication of EP1209274A3 publication Critical patent/EP1209274A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1209274B1 publication Critical patent/EP1209274B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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 according to the preamble of claim 1.
  • the coating medium is applied to the substrate in the form of a coating medium curtain (for simplicity, only the term “Application medium curtain” or only “curtain” used), which moves due to gravity mainly from the commissioned work to the ground.
  • a coating medium curtain for simplicity, only the term “Application medium curtain” or only “curtain” used
  • Curtain coats differ fundamentally from other "non-contact" coateries, such as free-jet jet coaters, in which the movement of the coating medium from the applicator to the substrate is mainly due to the ejection pulse from the applicator nozzle, since the shape of the curtain emerging from the dispenser nozzle is merely that of the applicator Interplay between the surface tension of the coating medium and gravity is exposed.
  • the surface tension tries to contract the curtain, which has a very large surface or circumferential length in relation to its volume or its cross-sectional area, so as to reduce its surface area. This effect is resisted by gravity, which seeks to stretch the curtain. It is therefore easy to see that it is all the more difficult to obtain a uniform over the entire working width coating medium curtain, the larger this working width.
  • the coating of webs of material by means of a curtain applicator, which feeds the web to the application medium as a substantially gravitationally moving application medium curtain has long been known from the coating of photographic films, tapes and the like. Furthermore, from the field of textile industry, for example. From the DE 33 33 592 A1 and the DE 40 15 946 A1 corresponding devices for applying a liquid film to a textile material web by means of a substantially gravitationally moving application medium curtain known. However, the webs in these applications have a significantly smaller width than is the case in modern systems for the production of paper and board webs, in which material web widths of more than 10 m are required today.
  • a curtain coating apparatus in which a coating liquid is extracted from a reservoir by two counter-rotating rollers, wherein the coating liquid is stretched into a thin film, and then substantially under the influence of Gravity is applied to a substrate.
  • An apparatus having the features of the preamble of claim 1 is known from EP-A-0 421 466 known.
  • the generic device has a curtain applicator, which emits a coating liquid in the form of a free-falling curtain on substrates to be coated. The substrates are thereby passed successively under the curtain applicator, so that their surfaces are successively wetted by the coating medium curtain.
  • the US-A-5,277,041 a commissioned work which delivers a coating medium in the form of a curtain to a running carpet web.
  • the curtain is produced by directing jets of the application medium onto an inclined metal sheet, from the lower edge of which the application medium in the form of a curtain drops.
  • JP-A-06 262129 discloses a device for coating a running web material by means of a curtain applicator.
  • the advantageous effect of the guide element used according to the invention on the application medium curtain is most probably due to the fact that the application medium is first slowed down when it comes into contact with the guide element, 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.
  • 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 the baffle).
  • films or textiles can also be coated with the application medium by means of the device according to the invention as material webs.
  • the guide element divides the fall path into a free-fall section leading from the delivery nozzle to the guide element and a free-fall section leading from the guide element to the base.
  • the entire drop path of the application medium curtain can be divided into three sections by means of a single guide element, namely two free fall sections which are separated from one another by a coating medium curtain stabilizing section along the guide element.
  • each of the freefall sections can be further subdivided by additional guide elements.
  • the stabilizing influence of the guide element has an advantageous effect on the quality of the guide element Contract results, which can be achieved by means of these guide elements then still further, the order result ultimately beneficial effects:
  • the so-called “teapot effect” can be avoided by means of a guide element immediately following the dispensing nozzle.
  • This "teapot effect” a characteristic deformation of the discharge from the dispensing nozzle application medium curtain, occurs in practice when the flow rate of the application medium when leaving the dispensing nozzle below a limit speed, on the one hand by the physical properties of the application medium and the other depends on the thickness of the application medium curtain. Thin curtains tend to show the "teapot effect" even at higher flow rates. If the outflow velocity exceeds the above-mentioned limit value, a parabolic course of the application medium curtain usually forms. On the other hand, it would be ideal to allow the application medium curtain to emerge from the delivery nozzle at exactly the limit speed, since the curtain in this case assumes an almost perfectly vertical course.
  • the length of the guide element covered in the direction of movement of the curtain and covered by the application medium be variable. Furthermore, it has proved to be advantageous if the guide element encloses an angle of between about 5 ° and about 30 ° with the direction corresponding to the free fall of the curtain.
  • the "teapot effect" -free detachment of the curtain from the guide element can be facilitated by the fact that the surface of the guide element covered by the application medium curtain encloses an angle of between about 20 ° and about 60 ° with the end face of the guide element.
  • the length of the guide element covered by application medium should advantageously be at most about 200 mm, preferably at most about 50 mm.
  • the guide element can also be employed as a guide scraper against the ground.
  • the influence of the guide element that stabilizes the application medium curtain increases that it can weaken the air boundary layer carried along by the substrate and thus reduce its disadvantageous influence on the application result.
  • a guide scraper locally limited interruptions of the application medium curtain can be prevented, which would lead to not covered with application medium areas of the ground.
  • the local introduction of air bubbles between the substrate and application medium which can be regarded as a preliminary stage of a local cracking of the application medium curtain, can be avoided by means of the Leitschabers invention.
  • a possibly resulting frictional heat due to the relative movement of guide scraper and underground is not a problem in practice, since it can be easily removed by the application medium itself.
  • the guide element may include an angle of between about 20 ° and about 80 °, preferably between about 45 ° and about 80 °, with the direction corresponding to the free fall of the curtain.
  • the length of the guide blade covered by application medium should advantageously be at most about 50 mm, preferably at most about 10 mm.
  • the covered by the application medium curtain surface of the guide element has a bottom adjacent to the end portion, which includes an angle of between about 30 ° and about 50 ° with an imaginary extension of the surface.
  • the guide element extends over the entire distance between dispensing nozzle and substrate, so as to combine the advantages of an immediately adjacent to the dispensing nozzle guide member with those of a guide blade used as a guide.
  • the angle of inclination of the guide element in this case either a compromise must be found between the two mentioned arrangement alternatives or the guide element must be curved so that it has a respectively advantageous angle of inclination both in the area of the dispensing nozzle and in the area of the substrate.
  • a curved design of the guide element also makes it possible to influence the speed and / or the thickness of the application medium curtain via the shape of the curvature. It can be thought of both the use of convex and concave curved guide elements, wherein convex or concave, the curvature of the application medium facing surface of the guide is designated.
  • the guide element made of metal or plastic, for example carbon fiber or glass fiber reinforced plastic, it may happen that the coating medium is slowed down on contact with the guide blade stronger than it is to achieve the desired stabilization ofquestmedium- Curtain is actually required.
  • the braking force which the guide scraper exerts on the application medium can be reduced by making the guide element hydrophobic, at least on its surface facing the curtain or veil, so that the flow rate of the application medium on the guide element is maintained.
  • This hydrophobic formation of the surface of the guide element can be obtained in a simple manner in terms of manufacturing technology by providing the surface of the guide element with a hydrophobic coating, for example coated with a teflonized glass fiber film. With regard to a favorable detachment behavior of the application medium from the guide element, however, at least the end face of the guide element should be free of hydrophobic coating.
  • At least one electrode can be arranged on the side facing away from the application medium curtain.
  • the application medium and its interaction with the surface of the guide element for achieving or ensuring a uniform layer thickness of the application medium curtain can be advantageously influenced.
  • a suction box can be arranged in the running direction of the ground in front of the line of contact of the curtain or veil.
  • This suction box can be used in addition to or as an alternative to a guide element used as a guide scraper to combat the entrained airborne boundary layer. If, in the case of direct application of the application medium to a material web, a guide scraper is employed against the material web, then the material web can be sucked into secure contact against the guide scraper by means of the suction box so that it can effectively lift the air boundary layer from the material web surface.
  • the suction box may be assigned to the inlet side and / or outlet side a scraper element which rests with a scraper edge on the ground, wherein the outlet-side scraper element may be formed by the guide element. Also with regard to structural details of the mentioned suction box, reference is made to the two aforementioned German patent applications.
  • the guide element starting from its furthest away from the substrate either in or against the direction of the Underground can be arranged inclined, wherein the guide element with the free fall of the application medium curtain corresponding direction in both orientations can include an angle of up to about 70 °.
  • the outlet-side orientation of the guide element is to be preferred.
  • the guide element is formed as a running surface, which divides the fall path of the curtain or veil into a free-fall section leading from the delivery nozzle to the guide element and a free-fall section leading from the guide element to the substrate, and whose running speed is greater than the falling speed of the application medium at the end of the free-fall section leading to the guide element.
  • the application medium is subjected after a first gravity stretch by the running surface of a first contact extension, followed by the detachment of the application medium from the serving as a guide element running surface a second gravity or acceleration stretching and then the contact extension through the current background.
  • the running speed of the substrate is greater than the falling speed of the application medium at the end of the ground leading free-fall section.
  • a rotating roller is provided as a guide element whose peripheral speed is greater than that Falling speed of the application medium at the end of the serving as a guide element roller free fall portion.
  • a roller may preferably be made of metal at least in the region of its peripheral surface.
  • the running surface serving as the guide element for example the rotating roller, which is advantageous in terms of the effects of external influences on the application medium curtain, but rather
  • the total stretch is distributed over a plurality of stages of stretching, which reduces the stress on the application medium curtain in the individual stages of stretching.
  • a total of even greater extension of the application medium curtain can be achieved at the same total fall height.
  • the application medium curtain is stabilized by the adhesion forces between the application medium and the running surface, for example the circumferential surface of the roller, which confirms the quality and therefore also the quality of the final result of the application is cheap.
  • the running direction of the serving as a guide element surface in such a way that the portion of the serving as a guide element running surface, which comes into contact with the application medium of leading to the guide element free-fall portion in the same direction moves like the ground.
  • the direction of rotation of the roller should preferably be selected such that the circumferential section of the roller, which comes into contact with the application medium of the roller leading to the free-fall section, moves in the same direction as the underground.
  • a scraper element such as a lancing scraper
  • This scraper element for example, against the serving as a guide element running surface, for example.
  • the surface of the roller be employed. If a roller is used as the guide element, however, it may also be formed by a wall section of a roller bed supporting the roller bed.
  • the length of the scraper element can be measured in the direction of movement of the application medium measured between about 5 mm and about 50 mm.
  • these additional guide elements can be other running surfaces, such as rotating rollers, or even firmly mounted, i. non-moving vanes, for example, substantially planar vanes.
  • the additional guide elements can in this case subdivide the respective free fall section in which they are arranged into two free fall subsections.
  • a guide element directly adjoins the dispensing nozzle of the curtain applicator or as a guide scraper against the surface of the running ground or the or a running surface, for. B. a rotating roller, is employed.
  • a curtain applicator device is generally designated 10. It comprises a curtain applicator 12, from the dispensing nozzle 14 liquid or pasty application medium 16 in the form of a coating medium curtain or veil 18 is discharged.
  • the curtain 18 moves downwardly in a vertical direction V, essentially due to gravity, to a base U which extends below the applicator 12 in the direction of travel L at a speed of about 200 m / min for a board web and for a web of between about 1,000 m / m. min and about 3,000 m / min passed.
  • the substrate U may be the surface of the material web, in particular the paper or board web, but also a film or textile web, for direct application, or, in the case of indirect application, the surface of a transfer element, for example, a transfer roller.
  • the aim of the application device 10 is to apply the application medium 16 substantially finished, ie in the ideal case as a "1: 1" order, to the substrate U as a coating layer 20 having a thickness d of between about 2 microns and 100 microns ,
  • reducing the thickness of the application medium curtain 18 from the width b of the dispensing nozzle 14 to the thickness d of the coating layer 20 is substantially due to two effects, namely, the gravitational stretching of the curtain 18 during the free fall of the dispensing nozzle 14 to the substrate U and the other hand, the stretching due to the difference between the falling speed of the curtain 18 shortly before reaching the subsurface U and the running speed of the substrate U.
  • the gravitational stretching are not only due to physical effects (interplay between gravity and surface tension of the Application medium 16), but also due to external influences (for example, entrainment of the curtain 18 through the base U, air currents and the like) limits.
  • the present invention is based on the finding that it is possible to increase the drop height H and thus the overall achievable gravitational stretching of the application medium 16, that in the way of the application medium 16 from the discharge nozzle 14 to the substrate U a guide element 22, for example, a baffle or a Guide blade, orders. Namely, it has been found that the viscous frictional force between the application medium 16 and the baffle 22 on the application medium curtain 18 has a stabilizing, i.e.. especially exercises a comparative effect.
  • the application medium 16 may, with a suitable choice of the inclination angle ⁇ , the surface of the substantially planar guide element 22 includes with the vertical V, and corresponding Choice of the surface properties of the guide element 22 during its movement along the guide element 22 can be further accelerated.
  • the application medium curtain 18 also experiences an extension in the region of the guide element 22.
  • the guide element 22 divides the path of the application medium 16 from the discharge nozzle 14 to the substrate U in a first free fall portion 24 and a second free fall portion 26. After a first gravitational stretch in the first free fall portion 24 hits the application medium 14 so on the guide element 22, which stabilizes the curtain 18 and still allows its further gravitational stretching. Subsequently, the application medium 16 reaches the region of the second free-fall section 26, in which it is again stretched by gravity, before it impinges on the substrate U.
  • the end face 22b of the guide element 22 is designed such that it forms a surface with the surface 22a of the guide element 22 covered by the application medium 16 Include angles ⁇ of between about 20 ° and about 60 °.
  • the angle of inclination ⁇ of the guide element 22 relative to the vertical V may have a value of up to 70 °, wherein the guide element 22 as in Fig. 1 represented, with respect to the subsurface U can be arranged on the outlet side.
  • the baffle or baffle 22 which may be made of metal or plastic, for example carbon fiber or glass fiber reinforced plastic, advantageously has a thickness D of between about 0.2 mm and about 1.0 mm.
  • the total drop height H can be up to 400 mm, the distance in which the application medium 16 moves along the guide element 22, a length I of between about 1 mm and about 200 mm, preferably between about 1 mm and about 50 mm.
  • curtain applicator 110 differs from the embodiment according to Fig. 1 merely in that the guide element 122 is arranged directly adjacent to the delivery nozzle 114 of the curtain applicator 112.
  • This embodiment also makes it possible to achieve the mentioned stabilization of the application medium curtain 118 in the area of the guide element 122, so that in this respect the description of the embodiment according to FIG Fig. 1 can be referenced.
  • the speed of the application medium 116 at the detachment edge 122c of the guide element 122 should ideally also be selected so that the application medium 116 does not overshoot beyond this edge 122c and subsequently assumes a parabolic course (dot-dash line P), but at the edge 122c substantially directly in FIG the in Fig. 2 illustrated substantially vertical course passes.
  • the applicator 210 according to Fig. 3 can be exerted by the baffle 222 a the coating medium curtain 218 stabilizing effect on the application medium 216, which is discharged from the curtain applicator 212 from its discharge opening 214 to the ground U out. Therefore, in this regard, to the above description of the embodiment according to Fig. 1 to get expelled.
  • the guide element 222 is employed as a guide scraper against the surface of the substrate U.
  • the purpose of this guide blade is to remove the air boundary layer G entrained by the subfloor U from the subsurface U in order to reduce, if not completely eliminate, the adverse effect (local tearing of the application medium curtain 218, air entrainment between subsurface U and application layer 220) to eliminate.
  • the end face 222b is beveled, wherein it encloses an angle ⁇ with the underside 222d of the guide blade not wetted by the application medium 216, the value being between approximately 30 ° and about 50 °.
  • the guide element 322 is provided with a hydrophobic coating 330 on its upper side 322a and its lower side 322d.
  • This hydrophobic coating can be formed, for example, in the form of a Teflonized glass fiber film, which is applied to the surface 322a and 322d of the guide element 322, for example by gluing.
  • Such a hydrophobic coating has the advantage, on the one hand, that the viscous frictional forces between the guide element 322 and the application medium 316 are reduced, so that the application medium 316 also accelerates more strongly along the surface 322a due to its water-repellent properties and thus also the application medium 316 repellent properties Thus, it can be stretched, and it also has the advantage of a lower risk of contamination by adhesion of application medium 316 on the guide element 322nd
  • the guide element 322 As a result of the coating of the guide element 322 also on its underside 322d with the hydrophobic coating 330, the guide element 322, like this in Fig. 5 is shown, slightly floating, so that forms in the region of the tip 322c of the guide blade 322 a small strongly swirling amount 316 'of application medium 316.
  • the guide scraper 322 slides on this swirl 316 'in a friction-free manner, which not only causes wear on the guide scraper 322 but also on direct application also reduces the wear occurring on the web.
  • the end face 322c of the tip is not provided with a hydrophobic film. The reason for this is on the one hand in the easier manufacturability.
  • the end face 322c should even be wettable, while on the hydrophobic coating the application medium rolls off in order to allow a more uniform transition to the substrate U.
  • the applicator 410 according to Fig. 6 with respect to the structure of the curtain applicator 412 and the guide member 422 does not differ from the applicator described above according to Fig. 4 That is, the guide 422 extends from the dispensing nozzle 414 through to the substrate U. Therefore, in this regard, the description of the applicator according to Fig. 4 directed.
  • a suction box 432 is further provided in the direction L before the commissioned work 412.
  • This suction box 432 serves to weaken or suck off the air boundary layer G entrained by the substrate U, even before it even reaches the guide scraper 422 which is employed against the substrate U.
  • this has on the input side a sealing lip or sealing blade or sealing scraper 434 which, together with the guide scraper 422, the suction box 432 and the substrate U encloses a suction-active volume 436.
  • an electrode 440 is arranged on the underside 422d of the guide scraper 422 facing away from the application medium curtain 418, which allows the application medium 416 to influence the application medium 416 in terms of additional stabilization of the application medium curtain 418 on account of the electric field emitted by it.
  • a plurality of such electrodes may be provided.
  • the arrangement of electrodes and suction boxes is also on the originating from the group of the applicant, post-published German patent applications DE 100 12 256.6 and DE 100 12 347.3 directed.
  • the application medium 16 always moved on the upper side 22 a of the guide element 22 along, is based on the application device 510 according to Fig. 7 Furthermore, it can be shown that in principle it is also possible that the application medium 516 or the application medium curtain 518 can also move along the underside 522d of the guide element 522 due to adhesion forces between the guide element 522 and the application medium 516, provided the guide element 522 moves connects directly to the discharge opening 514 of the curtain applicator 512.
  • the guide element 622 or 722 of the application device 610 or 710 also convex ( Fig. 8 ) or concave (or Fig. 9 ) may be curved.
  • the thickness or the speed of the application medium curtain 618 or 718 can be influenced in a targeted manner.
  • a roller 822 is arranged, which divides the drop height H into a first free fall section 824 extends from the dispensing nozzle 814 to the impact of the curtain 818 on the roller surface 822a, and a second free-fall portion 826, which leads from the roller 822 to the substrate U.
  • the roller 822 rotates about its axis A extending in the transverse direction Q at a speed selected such that the speed v W of the surface 822a of the roller 822 is greater than the speed of fall v F1 of the roller 818 in FIG first free-fall section 824 just before impinging on the roll surface 822a (v W > v F1 ).
  • the application medium 816 undergoes contact stretching through the rotating roller 822 when hitting the roll surface 822a after gravity stretching in the free-fall section 824.
  • the application medium curtain 818 is stabilized by the adhesion forces between the application medium 816 and the roller surface 822a.
  • a lancing scraper 828 counter to the direction of rotation of the roller 822 against its surface 822a lifts the application medium 816 from the surface 822a of the roller 822 and transfers it into the second free-fall section 826.
  • the length I of the lancing blade 828 is between about 5 mm and about 50 mm.
  • the diameter of the roller 822 is between 38 mm and about 500 mm. Its surface 822a is preferably hydrophilic.
  • the curtain 818 in turn experiences an extension, which results in its fall velocity v F2 having a value greater than the surface velocity v W of the roll 822 shortly before hitting the substrate U (v F2 > v W ). , however, this falling speed v F2 is still less than the running speed v U of the underground U in the running direction L (v U > v F2 ). Thus, the application medium 816 is stretched again on contact with the substrate U.
  • the total extension of the application medium curtain 818 of the thickness b when exiting the delivery opening 814 to the layer thickness d of the application layer 820 applied to the substrate U thus takes place in the application device 810 according to FIG Fig. 1 in four stages, namely, a first gravity stretch in the first free fall portion 824, a first contact stretch upon impact with the roll surface 822a, a second gravity stretch in the second free fall portion 826, and a second contact stretch upon impact with the ground U.

Landscapes

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

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei der Beschichtung von Materialbahnen unter Einsatzes eines Vorhang-Auftragswerks (in der Fachwelt auch als "Curtain Coating" bezeichnet) wird das Auftragsmedium an den Untergrund in Form eines Auftragsmedium-Vorhangs bzw. -Schleiers (der Einfachheit halber werden im Folgenden nur noch die Begriffs "Auftragsmedium-Vorhang" bzw. nur "Vorhang" verwendet) abgegeben, der sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt vom Auftragswerk zum Untergrund bewegt. Dass das Vorhang-Auftragswerk sich dabei in einem vorbestimmten Abstand vom Untergrund befindet, hat unter anderem den Vorteil, dass es beispielsweise bei einem Bahnabriss einem geringeren Beschädigungsrisiko ausgesetzt ist. Vorhang-Auftragswerke unterscheiden sich von anderen "kontaktlosen" Auftragswerken, beispielsweise Freistrahl-Düsenauftragswerken, bei welchen die Bewegung des Auftragsmediums vom Auftragswerk zum Untergrund hauptsächlich vom Ausstoßimpuls aus der Abgabedüse des Auftragswerks herrührt, grundlegend, da die Gestalt des aus der Abgabedüse austretenden Vorhangs lediglich dem Wechselspiel zwischen der Oberflächenspannung des Auftragsmediums und der Schwerkraft ausgesetzt ist. Die Oberflächenspannung versucht dabei, den Vorhang, der bezogen auf sein Volumen bzw. seine Querschnittsfläche eine sehr große Oberfläche bzw. Umfangslänge aufweist, zusammenzuziehen, um so seine Oberfläche zu verringern. Diesem Effekt widersetzt sich die Schwerkraft, die den Vorhang zu strecken sucht. Es ist daher leicht einzusehen, dass es umso schwieriger ist, einen über die gesamte Arbeitsbreite gleichmäßig dicken Auftragsmedium-Vorhang zu erhalten, je größer diese Arbeitsbreite ist.
  • Die Beschichtung von Materialbahnen mittels eines Vorhang-Auftragswerks, das der Materialbahn das Auftragsmedium als sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt bewegenden Auftragsmedium-Vorhang zuführt, ist von der Beschichtung von fotografischen Filmen, Tonbändern und dergleichen seit langem bekannt. Weiterhin sind aus dem Bereich der Textilindustrie, bspw. aus der DE 33 33 592 A1 und der DE 40 15 946 A1 entsprechende Vorrichtungen zum Aufbringen eines Flüssigkeitsfilms auf eine textile Warenbahn mit Hilfe eines sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt bewegenden Auftragsmedium-Vorhangs bekannt. Allerdings weisen die Materialbahnen auf diesen Anwendungsgebieten eine erheblich geringere Breite auf, als dies bei modernen Anlagen zur Herstellung von Papier- und Kartonbahnen der Fall ist, bei denen heutzutage Materialbahnbreiten von mehr als 10 m gefordert werden. Einen über diese Breite gleichmäßigen Auftragsmedium-Vorhang bilden und stabil halten zu können, ist eine Aufgabe, bei der es alles andere als naheliegt, sich von den vergleichsweise einfach zu kontrollierenden, bekannten schmalen Auftragsmedium-Vorhängen Anregungen für eine funktionstaugliche Lösung zu erwarten. Darüber hinaus bewegen sich die Materialbahnen in modernen Anlagen zur Herstellung von Papierbahnen mit Geschwindigkeiten von etwa 1.000 m/min bis zu 3.000 m/min, und in Anlagen zur Herstellung von Kartonbahnen mit Geschwindigkeiten ab etwa 200 m/min, was zumeist ein Vielfaches der Geschwindigkeit ist, mit der sich die bekannten schmalen Materialbahnen bewegen. Die hohen Bahn-Geschwindigkeiten stellen überdies eine weitere hohe Belastung für die Stabilität des Auftragsmedium-Vorhangs dar, da der Auftragsmedium-Vorhang nicht nur im freien Fall schwerkraftbedingt gestreckt wird (Schwerkraftstreckung), sondern auch beim Kontakt mit dem Untergrund aufgrund des Unterschieds zwischen der Geschwindigkeit des frei fallenden Auftragsmediums kurz vor dem Auftreffen auf dem Untergrund und der Laufgeschwindigkeit des sich bewegenden Untergrunds
    (Kontaktstreckung).
  • In "Patent Abstracts of Japan", Nr. 10024360 ist eine Vorhang-Auftragsvorrichtung veröffentlicht, bei der eine Auftragsflüssigkeit durch zwei gegenläufige Walzen aus einem Reservoir heraus extrahiert wird, wobei die Auftragsflüssigkeit zu einem dünnen Film gestreckt wird, und danach im Wesentlichen unter Einfluss der Schwerkraft auf einen Untergrund aufgetragen wird.
  • Zur Erzielung eines qualitativ hochwertigen Auftragsergebnisses ist es wünschenswert, die Gesamtstreckung (= Schwerkraftstreckung x Kontaktstreckung) möglichst gleichmäßig auf die Schwerkraftstreckung und die Kontaktstreckung zu verteilen. Hierzu ist es insbesondere bei hohen Laufgeschwindigkeiten des Untergrunds erforderlich, dass der Auftragsmedium-Vorhang kurz vor dem Kontakt mit dem Untergrund eine möglichst hohe Fallgeschwindigkeit aufweist, was eine entsprechend hohe Fallhöhe bedingt. Der Fallhöhe sind jedoch physikalische Grenzen gesetzt. Bei einer zu großen Fallhöhe würde nämlich zum einen der Einfluss der Oberflächenspannung des Auftragsmediums und zum anderen der Einfluss von Luftbewegungen in der Nähe des Auftragsmediums-Vorhangs zu groß, um einen stabilen Auftragsmedium-Vorhang zuverlässig und reproduzierbar gewährleisten zu können. Die genannten Effekte erlangen einen umso stärkeren Einfluss auf die Qualität des Auftragsmedium-Vorhangs, je kleiner die Durchflussmenge des vom Vorhang-Auftragswerk pro Meter Arbeitsbreite an den Untergrund abgegebenen Auftragsmediums ist, d.h. je dünner der Auftragsmedium-Vorhang ist. Insbesondere in einem Filmdickenbereich von 2 ml/m2 bis 50 ml/m2, wie sie beim fertigdosierten Auftrag ("1:1"-Auftrag) dünner Auftragsmediumschichten keine Seltenheit sind, wird die Schwerkraftstreckung durch die vorstehend genannten Effekte begrenzt.
  • Ein Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der EP-A-0 421 466 bekannt. Die gattungsgemäße Vorrichtung weist ein Vorhang-Auftragswerk auf, welches eine Beschichtungsflüssigkeit in Form eines frei fallenden Vorhangs auf zu beschichtende Substrate abgibt. Die Substrate werden dabei nacheinander unter dem Vorhang-Auftragswerk hindurch geführt, so dass ihre Oberflächen nacheinander von dem Beschichtungsmedium-Vorhang benetzt werden. Ferner offenbart die US-A-5 277 041 ein Auftragswerk, welches an eine laufende Teppichbahn ein Auftragsmedium in Form eines Vorhangs abgibt. Der Vorhang wird erzeugt, indem Strahlen des Auftragsmediums auf ein schräg gestelltes Blech gerichtet werden, von dessen Unterkante das Auftragsmedium in Form eines Vorhangs herabfällt.
  • Zur Illustration des Stands der Technik kann ferner auf die JP-A-06 262129 verwiesen werden, welche eine Vorrichtung zur Beschichtung eines laufenden Bahnmaterials mittels eines Vorhang-Auftragswerks offenbart.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei welcher der Einfluss der vorstehend diskutierten Effekte auf die Schwerkraftstreckung reduziert ist, und bei welcher eine geringere Verformung Auftragsmedium-Vorhangs auftritt, so dass die Auftragsqualität verbessert wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
  • Der vorteilhafte Effekt des erfindungsgemäß eingesetzten Leitelements auf den Auftragsmedium-Vorhang 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.
  • 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 des Leitelements).
  • Anzumerken ist weiterhin, dass die Worte "längs des Fallwegs führen" im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung durchaus auch bedeuten können, dass der Auftragsmedium-Vorhang durch das Leitelement aus der dem freien Fall entsprechenden Bahn ausgelenkt werden kann.
  • Anzumerken ist ferner, dass als Materialbahnen neben Papier und Karton auch Folien oder Textilien mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Auftragsmedium beschichtet werden können.
  • Die vorstehend beschriebenen Vorteile treten insbesondere auf, weil das Leitelement den Fallweg in einen von der Abgabedüse zum Leitelement führenden Freifall-Abschnitt und einem vom Leitelement zum Untergrund führenden Freifall-Abschnitt unterteilt. Somit kann der gesamte Fallweg des Auftragsmedium-Vorhangs mittels eines einzigen Leitelements in drei Abschnitte unterteilt werden, nämlich zwei Freifall-Abschnitte, die durch einen den Auftragsmedium-Vorhang stabilisierenden Abschnitt längs des Leitelements voneinander getrennt sind. Selbstverständlich kann jeder der Freifall-Abschnitte durch zusätzliche Leitelemente weiter unterteilt sein.
  • Wenn das Leitelement abweichend von der vorliegenden Erfindung den Fallweg des Auftragsmedium-Vorhangs nicht in zwei Freifall-Abschnitte unterteilt, wirkt sich der stabilisierende Einfluss des Leitelements vorteilhaft auf die Qualität des Auftragsergebnisses aus, wobei mittels dieser Leitelemente dann noch weitere, das Auftragsergebnis letzten Endes vorteilhaft beeinflussende Wirkungen erzielt werden können:
  • So läßt sich beispielsweise mittels eines sich unmittelbar an die Abgabedüse anschließenden Leitelements der sogenannte "Teekannen-Effekt" vermeiden. Dieser "Teekannen-Effekt", eine charakteristische Verformung des aus der Abgabedüse austretenden Auftragsmedium-Vorhangs, tritt in der Praxis dann auf, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Auftragsmediums beim Verlassen der Abgabedüse eine Grenzgeschwindigkeit unterschreitet, die zum einen von den physikalischen Eigenschaften des Auftragsmediums und zum anderen von der Dicke des Auftragsmedium-Vorhangs abhängt. Dünne Vorhänge neigen auch bei größerer Ausströmungsgeschwindigkeit dazu, den "Teekannen-Effekt" zu zeigen. Überschreitet die Ausströmungsgeschwindigkeitden vorstehend angesprochenen Grenzwert, so bildet sich üblicherweise ein parabolischer Verlauf des Auftragsmedium-Vorhangs aus. Ideal wäre es hingegen, den Auftragsmedium-Vorhang exakt mit der Grenzgeschwindigkeit aus der Abgabedüse austreten zu lassen, da der Vorhang in diesem Fall einen nahezu perfekt vertikalen Verlauf nimmt.
  • Dieser Idealfall läßt sich unter Einsatz eines sich unmittelbar an die Abgabedüse anschließenden Leitelements in einfacher Weise erreichen bzw. zumindest annähern. Wie bereits vorstehend ausgeführt wurde, wird der Auftragsmedium-Vorhang durch den Einfluss des Leitelements zunächst stabilisiert und dann von der Schwerkraft, wenn auch in einem durch den Kosinus des Neigungswinkels geminderten Maße, längs des Leitelements beschleunigt. Bei entsprechender Wahl der Länge des Leitelements in Bewegungsrichtung des Vorhangs kann erreicht werden, dass der Auftragsmedium-Vorhang am Ende des Leitelements sich exakt mit der Grenzgeschwindigkeit oder einer geringfügig größeren Geschwindigkeit bewegt, so dass der "Teekannen-Effekt" sicher vermieden werden kann und der Vorhang das Leitelement nahezu in vertikaler Richtung verläßt.
  • Um die Auftragsvorrichtung in einfacher Weise an die physikalischen Eigenschaften verschiedener Auftragsmedien, verschiedene Vorhangdicken, und dergleichen Parameter mehr anpassen zu können, wird vorgeschlagen, dass die in Bewegungsrichtung des Vorhangs gemessene, von Auftragsmedium bedeckte Länge des Leitelements veränderbar ist. Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Leitelement mit der dem freien Fall des Vorhangs entsprechenden Richtung einen Winkel von zwischen etwa 5° und etwa 30° einschließt. Das "Teekannen-Effekt"-freie Ablösen des Vorhangs vom Leitelement kann dadurch erleichtert werden, dass die von dem Auftragsmedium-Vorhang bedeckte Oberfläche des Leitelements mit der Stirnfläche des Leitelements einen Winkel von zwischen etwa 20° und etwa 60° einschließt. Die von Auftragsmedium bedeckte Länge des Leitelements sollte vorteilhafterweise höchstens etwa 200 mm, vorzugsweise höchstens etwa 50 mm, betragen.
  • Gemäß einer weiteren, nicht zur Erfindung gehörenden Variante kann das Leitelement aber auch als Leitschaber gegen den Untergrund angestellt sein. In diesem Fall tritt zu dem den Auftragsmedium-Vorhang stabilisierenden Einfluss des Leitelements hinzu, dass dieser die vom Untergrund mitgeführte Luftgrenzschicht schwächen und somit deren nachteiligen Einfluss auf das Auftragsergebnis mindern kann. Beispielsweise können mittels eines derartigen Leitschabers lokal begrenzte Unterbrechungen des Auftragsmedium-Vorhangs verhindert werden, die zu nicht mit Auftragsmedium bedeckten Stellen des Untergrunds führen würden. Aber auch die lokale Einschleppung von Lufteinschlüssen zwischen Untergrund und Auftragsmedium, die quasi als Vorstadium eines lokalen Reissens des Auftragsmedium-Vorhangs angesehen werden können, können mittels des erfindungsgemäßen Leitschabers vermieden werden. Eine etwaig entstehende Reibungswärme durch die Relativbewegung von Leitschaber und Untergrund stellt in der Praxis kein Problem dar, da sie in einfacher Weise durch das Auftragsmedium selbst abgeführt werden kann.
  • Auch im Falle des Einsatzes des Leitelements als Leitschaber hat sich eine geneigte Anordnung dieses Leitschabers als vorteilhaft erwiesen. Beispielsweise kann das Leitelement mit der dem freien Fall des Vorhangs entsprechenden Richtung einen Winkel von zwischen etwa 20° und etwa 80°, vorzugsweise zwischen etwa 45° und etwa 80°, einschließen. Die von Auftragsmedium bedeckte Länge des Leitschabers sollte vorteilhafterweise höchstens etwa 50 mm, vorzugsweise höchstens etwa 10 mm, betragen.
  • Um einerseits einen annähernd linienartigen Kontakt zwischen Leitschaber und Untergrund sicherstellen und andererseits einen annähernd stufenfreien Übergang des Auftragsmediums vom Leitschaber zum Untergrund ermöglichen zu können, wird ferner vorgeschlagen, dass die von dem Auftragsmedium-Vorhang bedeckte Oberfläche des Leitelements einen dem Untergrund benachbart angeordneten Endabschnitt aufweist, der mit einer gedachten Verlängerung der Oberfläche einen Winkel von zwischen etwa 30° und etwa 50° einschließt.
  • Gemäß einer weiteren, nicht zur Erfindung gehörenden Variante ist es ferner möglich, dass sich das Leitelement über die gesamte Strecke zwischen Abgabedüse und Untergrund erstreckt, um so die Vorteile einer sich an die Abgabedüse unmittelbar anschließenden Leitelements mit jenen eines als Leitschaber eingesetzten Leitelements zu verbinden. Hinsichtlich des Neigungswinkels des Leitelements muss in diesem Fall entweder ein Kompromiss zwischen den beiden genannten Anordnungsalternativen gefunden oder das Leitelement gekrümmt ausgebildet werden, so dass es sowohl im Bereich der Abgabedüse als auch im Bereich des Untergrunds einen jeweils vorteilhaften Neigungswinkel aufweist. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, zwei voneinander getrennte Leitelemente vorzusehen, von denen eines sich unmittelbar an die Abgabedüse anschließt, während das andere als Leitschaber gegen den Untergrund angestellt ist.
  • Eine gekrümmte Ausbildung des Leitelements ermöglicht es überdies, über die Form der Krümmung die Geschwindigkeit oder/und die Dicke des Auftragsmedium-Vorhangs zu beeinflussen. Dabei kann sowohl an den Einsatz von konvex als auch von konkav gekrümmten Leitelementen gedacht werden, wobei mit konvex bzw. konkav die Krümmung der dem Auftragsmedium zugewandten Oberfläche des Leitelements bezeichnet ist.
  • Insbesondere dann, wenn das Leitelement aus Metall oder Kunststoff, beispielsweise kohlefaser- oder glasfaser-verstärkten Kunststoff, gefertigt ist, kann es vorkommen, dass das Auftragsmedium beim Kontakt mit dem Leitschaber stärker abgebremst wird, als es für die Erzielung der gewünschten Stabilisierung des Auftragsmedium-Vorhangs eigentlich erforderlich ist. In diesem Fall kann die Bremskraft, die der Leitschaber auf das Auftragsmedium ausübt, dadurch gemindert werden, dass das Leitelement zumindest auf seiner dem Vorhang bzw. Schleier zugewandten Oberfläche hydrophob ausgebildet ist, so dass die Strömungsgeschwindigkeit des Auftragsmediums auf dem Leitelement erhalten bleibt.
  • Diese hydrophobe Ausbildung der Oberfläche des Leitelements kann in herstellungstechnisch einfacher Weise dadurch erhalten werden, dass die Oberfläche des Leitelements mit einer hydrophoben Beschichtung versehen ist, beispielsweise mit einer teflonisierten Glasfaserfolie beschichtet ist. Im Hinblick auf ein günstiges Ablöseverhalten des Auftragsmediums vom Leitelement sollte jedoch zumindest die Stirnfläche des Leitelements frei von hydrophober Beschichtung sein.
  • Bei der vorstehenden Diskussion wurde implizit stets davon ausgegangen, dass sich der Auftragsmedium-Vorhang auf der Oberseite des Leitelements entlangbewegt, also von der Schwerkraft an dieser Oberseite gehalten wird. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, dass sich der Auftragsmedium-Vorhang auf der Unterseite des Leitelements entlangbewegt, wobei er an dieser Unterseite durch Adhäsionskräfte gehalten wird.
  • In Weiterbildung der Erfindung kann auf der dem Auftragsmedium-Vorhang abgewandten Seite wenigstens eine Elektrode angeordnet sein. Mittels des von dieser Elektrode ausgehenden elektrischen Felds kann das Auftragsmedium und dessen Wechselwirkung mit der Oberfläche des Leitelements zur Erzielung bzw. Sicherstellung einer gleichmäßigen Schichtdicke des Auftragsmedium-Vorhangs vorteilhaft beeinflusst werden. Dies ist ausführlich in den nachveröffentlichten deutschen Patentanmeldungen DE 100 12 256.6 und DE 100 12 347.3 aus dem Konzern der Anmelderin beschrieben, auf die hiermit Bezug genommen wird.
  • Ferner kann in Laufrichtung des Untergrunds vor der Kontaktlinie des Vorhangs bzw. Schleiers ein Saugkasten angeordnet sein. Dieser Saugkasten kann zusätzlich oder alternativ zu einem als Leitschaber eingesetzten Leitelement zur Bekämpfung der vom Untergrund mitgeführten Luftgrenzschicht eingesetzt werden. Wird im Falle des direkten Auftrags des Auftragsmediums auf eine Materialbahn ein gegen die Materialbahn angestellter Leitschaber eingesetzt, so kann mittels des Saugkastens die Materialbahn in sicheren Kontakt gegen den Leitschaber angesaugt werden, so dass dieser die Luftgrenzschicht effektiv von der Materialbahnoberfläche abheben kann. Dem Saugkasten kann zulaufseitig oder/und auslaufseitig ein Schaberelement zugeordnet sein, das mit einer Schaberkante auf dem Untergrund aufliegt, wobei das auslaufseitige Schaberelement von dem Leitelement gebildet sein kann. Auch hinsichtlich konstruktiver Details des angesprochenen Saugkastens sei auf die vorstehend genannten beiden deutschen Patentanmeldungen verwiesen.
  • Nachzutragen ist noch, dass das Leitelement ausgehend von seiner dem Untergrund fernsten Stelle entweder in oder entgegen der Laufrichtung des Untergrunds geneigt angeordnet sein kann, wobei das Leitelement mit der dem freien Fall des Auftragsmedium-Vorhangs entsprechenden Richtung in beiden Orientierungen einen Winkel von bis zu etwa 70° einschließen kann. In hinsichtlich des Abreißens des Auftragsmedium-Vorhangs kritischen Fällen ist dabei die ablaufseitige Orientierung des Leitelements vorzuziehen.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Leitelement als laufende Oberfläche ausgebildet ist, die den Fallweg des Vorhangs bzw. Schleiers in einen von der Abgabedüse zum Leitelement führenden Freifall-Abschnitt und einem von dem Leitelement zum Untergrund führenden Freifall-Abschnitt unterteilt, und deren Laufgeschwindigkeit größer ist als die Fallgeschwindigkeit des Auftragsmediums am Ende der zu dem Leitelement führenden Freifall-Abschnitts. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz der als Leitelement dienenden laufenden Oberfläche setzt sich die Gesamtstreckung nicht mehr nur aus einer einmaligen Schwerkraftstreckung und einer einmaligen Kontaktstreckung zusammen. Vielmehr wird das Auftragsmedium nach einer ersten Schwerkraftstreckung durch die laufende Oberfläche einer ersten Kontaktstreckung unterworfen, worauf nach dem Ablösen des Auftragsmediums von der als Leitelement dienenden laufenden Oberfläche eine zweite Schwerkraft- bzw. Beschleunigungsstreckung und anschließend die Kontaktstreckung durch den laufenden Untergrund folgt. Hierzu ist es lediglich erforderlich, dass die Laufgeschwindigkeit des Untergrunds größer ist als die Fallgeschwindigkeit des Auftragsmediums am Ende des zum Untergrund führenden Freifall-Abschnitts.
  • Erfindungsgemäß kann als eine solche das Leitelement bildende laufende Oberfläche beispielsweise durch ein endloses, umlaufendes Band realisiert werden. In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführung dieser Variante der Erfindung ist als Leitelement eine sich drehende Walze vorgesehen, deren Umfangsgeschwindigkeit größer ist als die Fallgeschwindigkeit des Auftragsmediums am Ende des zur als Leitelement dienenden Walze führenden Freifallabschnitts. Hierbei kann eine solche Walze vorzugsweise zumindest im Bereich ihrer Umfangsfläche aus Metall gefertigt sein.
  • Erfindungsgemäß wird also durch die als Leitelement dienende laufende Oberfläche, bspw. die sich drehende Walze, nicht nur ein relativ langer Freifall-Abschnitt in zwei kürzere Freifall-Abschnitte unterteilt, was hinsichtlich der Auswirkungen äußerer Einflüsse auf den Auftragsmedium-Vorhang vorteilhaft ist, sondern es wird zudem die Gesamtstreckung auf eine Vielzahl von Streckungsstufen verteilt, was die Beanspruchung des Auftragsmedium-Vorhangs in den einzelnen Streckungsstufen reduziert. Somit läßt sich insgesamt bei gleicher Gesamtfallhöhe sogar eine stärkere Streckung des Auftragsmedium-Vorhangs erzielen.
  • Nachzutragen ist noch, dass der Auftragsmedium-Vorhang durch die Adhäsionskräfte zwischen dem Auftragsmedium und der als Leitelement dienenden laufenden Oberfläche, bspw. der Umfangsfläche der Walze, stabilisiert wird, was für seine Qualität und somit auch die Qualität des letztendlich mit Hilfe dieses Vorhangs erzielten Auftragsergebnisses günstig ist.
  • Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Laufrichtung der als Leitelement dienenden Oberfläche derart zu wählen, dass sich der Abschnitt der als Leitelement dienenden laufenden Oberfläche, der mit dem Auftragsmedium des zu dem Leitelement führenden Freifall-Abschnitts in Kontakt gelangt, in der gleichen Richtung bewegt wie der Untergrund. Falls als Leitelement eine Walze eingesetzt wird, heißt dies also, dass der Drehsinn der Walze bevorzugt derart gewählt werden soll, dass sich der Umfangsabschnitt der Walze, der mit dem Auftragsmedium des zur Walze führenden Freifall-Abschnitts in Kontakt gelangt, in gleicher Richtung bewegt wie der Untergrund.
  • Um das Ablösen des Auftragsmediums von der als Leitelement dienenden laufenden Oberfläche erleichtern zu können bzw. um zuverlässig sicherstellen zu können, dass sich auch nach dem Ablösen des Auftragsmediums von der als Leitelement dienenden laufenden Oberfläche ein gleichmäßiger Auftragsmedium-Vorhang bildet, wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass ein Schaberelement, beispielsweise ein Stechschaber, vorgesehen ist, der das Auftragsmedium von dieser abhebt und an den von dem Leitelement zum Untergrund führenden Freifall-Abschnitt abgibt. Dieses Schaberelement kann beispielsweise gegen die als Leitelement dienende laufende Oberfläche, bspw. die Oberfläche der Walze, angestellt sein. Falls als Leitelement eine Walze eingesetzt wird, kann es jedoch auch von einem Wandungsabschnitt eines die Walze lagernden Walzenbetts gebildet sein. Die Länge des Schaberelements kann dabei in Bewegungsrichtung des Auftragsmediums gemessen zwischen etwa 5 mm und etwa 50 mm betragen.
  • Selbstverständlich kann jeder der von der laufenden Oberfläche, z. B. der sich drehenden Walze, gebildeten Freifall-Abschnitte durch zusätzliche Leitelemente weiter unterteilt sein. Dabei können diese zusätzlichen Leitelemente weitere laufende Oberflächen, etwa sich drehende Walzen, sein oder aber auch festmontierte, d.h. sich nicht bewegende Leitelemente, beispielsweise im Wesentlichen plane Leitbleche. Die zusätzlichen Leitelemente können dabei den betreffenden Freifall-Abschnitt, in dem sie angeordnet sind, wiederum in zwei Freifall-Unterabschnitte unterteilen. Es ist jedoch auch möglich, dass sich ein derartiges Leitelement unmittelbar an die Abgabedüse des Vorhang-Auftragswerks anschließt bzw. als Leitschaber gegen die Oberfläche des laufenden Untergrunds oder der bzw. einer laufenden Oberfläche, z. B. einer sich drehenden Walze, angestellt ist.
  • Die Erfindung wird im Folgenden an Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es stellt dar:
    • Fig. 1
    eine schematische Seitenansichten einer erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung
    Fig. 2 - 4
    schematische Seitenansichten verschiedener Varianten nicht zur Erfindung gehörender Auftragsvorrichtungen mit an unterschiedlichen Positionen zwischen dem Auftragswerk und dem Untergrund angeordneten Leitelementen;
    Fig. 5
    eine vergrößerte Ansicht des Details V gemäß Fig. 4, wobei eine geringfügige Abweichung lediglich hinsichtlich des Auftreffens des Auftragsmedium-Vorhangs besteht;
    Fig. 6 und 7
    zwei mit Saugkasten ausgestatteten Varianten , nicht zur Erfindung gehörender Auftragsvorrichtungen;
    Fig. 8 und 9
    zwei erfindungsgemäße Auftragsvorrichtungen mit konvexem bzw. konkavem Leitelement; und
    Fig. 10
    eine schematische Seitenansicht einer Weiterbildung einer erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung mit einem als Walze ausgebildeten Leitelement.
  • In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Vorhang-Auftragsvorrichtung allgemein mit 10 bezeichnet. Sie umfasst ein Vorhang-Auftragswerk 12, aus dessen Abgabedüse 14 flüssiges oder pastöses Auftragsmedium 16 in Form eines Auftragsmedium-Vorhangs bzw. -Schleiers 18 abgegeben wird. Der Vorhang 18 bewegt sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt in vertikaler Richtung V nach unten zu einem Untergrund U, der sich unter dem Auftragswerk 12 in Laufrichtung L mit einer Geschwindigkeit bei einer Kartonbahn ab etwa 200 m/min und bei einer Papierbahn von zwischen etwa 1.000 m/min und etwa 3.000 m/min vorbeibewegt. Der Untergrund U kann bei direktem Auftrag die Oberfläche der Materialbahn, insbesondere der Papier- oder Kartonbahn, aber auch einer Folien- oder Textilbahn, sein, oder bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements, beispielsweise einer Übertragswalze. Ziel der Auftragsvorrichtung 10 ist es, das Auftragsmedium 16 im Wesentlichen fertig dosiert, d.h. im Idealfall als " 1:1 "-Auftrag, auf den Untergrund U aufzubringen als eine Auftragsschicht 20, die eine Dicke d von zwischen etwa 2 µm und 100 µm aufweist.
  • Bei derartigen Vorhang-Auftragsvorrichtungen 10 beruht die Reduzierung der Dicke des Auftragsmedium-Vorhangs 18 von der Breite b der Abgabedüse 14 auf die Dicke d der Auftragsschicht 20 im Wesentlichen auf zwei Effekten, nämlich zum einen der schwerkraftbedingten Streckung des Vorhangs 18 während des freien Falls von der Abgabedüse 14 zum Untergrund U und zum anderen der Kontaktstreckung aufgrund des Unterschieds zwischen der Fallgeschwindigkeit des Vorhangs 18 kurz vor Erreichen des Untergrunds U und der Laufgeschwindigkeit des Untergrunds U. Dabei sind der schwerkraftbedingten Streckung nicht nur aufgrund physikalischer Effekte (Wechselspiel zwischen Schwerkraft und Oberflächenspannung des Auftragsmediums 16), sondern auch aufgrund äußerer Einflüsse (beispielsweise Mitnahme des Vorhangs 18 durch den Untegrund U, Luftströmungen und dergleichen) Grenzen gesetzt.
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass man die Fallhöhe H und somit die insgesamt erzielbare schwerkraftbedingte Streckung des Auftragsmediums 16 dadurch vergrößern kann, dass man im Weg des Auftragsmediums 16 von der Abgabedüse 14 zum Untergrund U ein Leitelement 22, beispielsweise ein Leitblech oder eine Leitklinge, anordnet. Es hat sich nämlich gezeigt, dass die viskose Reibungskraft zwischen dem Auftragsmedium 16 und dem Leitelement 22 auf den Auftragsmedium-Vorhang 18 eine diesen stabilisierende, d.h. insbesondere vergleichmäßigende Wirkung ausübt.
  • Gleichwohl kann das Auftragsmedium 16 bei geeigneter Wahl des Neigungswinkels α, den die Oberfläche des im Wesentlichen planen Leitelements 22 mit der Vertikalen V einschließt, sowie entsprechender Wahl der Oberflächeneigenschaften des Leitelements 22 bei seiner Bewegung längs des Leitelements 22 weiter beschleunigt werden. Somit erfährt der Auftragsmedium-Vorhang 18 auch im Bereich des Leitelements 22 eine Streckung.
  • In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel unterteilt das Leitelement 22 den Weg des Auftragsmediums 16 von der Abgabedüse 14 zum Untergrund U in einen ersten Freifall-Abschnitt 24 und einen zweiten Freifall-Abschnitt 26. Nach einer ersten schwerkraftbedingten Streckung im ersten Freifall-Abschnitt 24 trifft das Auftragsmedium 14 also auf das Leitelement 22, das den Vorhang 18 stabilisiert und dennoch dessen weitere schwerkraftbedingte Streckung ermöglicht. Anschließend gelangt das Auftragsmedium 16 in den Bereich des zweiten Freifall-Abschnitts 26, in welchem es nochmals schwerkraftbedingt gestreckt wird, bevor es auf dem Untergrund U auftrifft. Um eine nachteilige Beeinflussung des Auftragsmedium-Vorhangs 18 beim Übergang vom Leitelement 22 in den zweiten Freifall-Abschnitt 26 verhindern zu können, ist die Stirnfläche 22b des Leitelements 22 derart angeschrägt ausgebildet, dass sie mit der vom Auftragsmedium 16 bedeckten Oberfläche 22a des Leitelements 22 einen Winkel β von zwischen etwa 20° und etwa 60° einschließen.
  • Der Neigungswinkel α des Leitelements 22 relativ zur Vertikalen V kann einen Wert von bis zu 70° aufweisen, wobei das Leitelement 22 wie in Fig. 1 dargestellt, bezüglich des Untergrunds U ablaufseitig angeordnet sein kann. Grundsätzlich ist jedoch auch eine zulaufseitige Anordnung des Leitelements 22 denkbar. Das Leitelement bzw. Leitblech 22, das aus Metall oder Kunststoff, beispielsweise kohlefaser- oder glasfaser-verstärktem Kunststoff, gefertigt sein kann, weist vorteilhafterweise eine Dicke D von zwischen etwa 0,2 mm und etwa 1,0 mm auf. Die Gesamtfallhöhe H kann bis zu 400 mm betragen, wobei die Strecke, in welcher sich das Auftragsmedium 16 längs des Leitelements 22 bewegt, eine Länge I von zwischen etwa 1 mm und etwa 200 mm, vorzugsweise zwischen etwa 1 mm und etwa 50 mm, aufweist.
  • Die in Fig. 2 dargestellte Vorhang-Auftragsvorrichtung 110 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Fig. 1 lediglich dadurch, dass das Leitelement 122 an die Abgabedüse 114 des Vorhang-Auftragswerks 112 unmittelbar anschließend angeordnet ist. Auch durch diese Ausführung läßt sich die angesprochene Stabilisierung des Auftragsmedium-Vorhangs 118 im Bereich des Leitelements 122 erzielen, so dass diesbezüglich auf die vorstehende Beschreibung der Ausführungsform gemäß Fig. 1 verwiesen werden kann.
  • Mit der Auftragsvorrichtung 110 gemäß Fig. 2 läßt sich jedoch noch ein weiterer Vorteil erzielen. Und zwar kann durch entsprechende Anpassung der Länge I an die Eigenschaften des Auftragsmediums 116 und weiterer Parameter, wie beispielsweise die Dicke und die Austrittsgeschwindigkeit des Vorhangs 118 aus der Abgabedüse 114, erreichen, dass der Vorhang 118 sich im Anschluss an das Leitelement 122 im Bereich des zum Untergrund U führenden Freifall-Abschnitts 126 nahezu perfekt in vertikaler Richtung V bewegt, und nicht einen Verlauf nimmt wie er von dem sogenannten "Teekannen-Effekt" verursacht wird (in Fig. 2 gestrichelt angedeuteter Verlauf T). Die Geschwindigkeit des Auftragsmediums 116 an der Ablösekante 122c des Leitelements 122 sollte idealerweise ferner so gewählt werden, dass das Auftragsmedium 116 nicht über diese Kante 122c hinausschießt und anschließend einen parabelförmigen Verlauf nimmt (strichpunktierter Verlauf P), sondern an der Kante 122c im Wesentlichen unmittelbar in den in Fig. 2 dargestellten im Wesentlichen vertikalen Verlauf übergeht.
  • Dies alles kann mit der Vorhang-Auftragsvorrichtung 110 gemäß Fig. 2 in einfacher Weise erreicht werden, da die "aktive" Länge I des Leitelements 122 und somit die Geschwindigkeit des Auftragsmediums 116 im Bereich der Kante 122c durch einfaches mechanisches Verstellen des Leitelements 122 in Richtung des Doppelpfeils X bewerkstelligt werden kann. Es ist also nicht erforderlich, die hydrodynamischen Parameter in dem Auftragswerk 112 zu beeinflussen, was steuerungs- bzw. regelungstechnisch mit erheblichem Aufwand verbunden wäre.
  • Auch bei der Auftragsvorrichtung 210 gemäß Fig. 3 kann durch das Leitelement 222 eine den Auftragsmedium-Vorhang 218 stabilisierende Wirkung auf das Auftragsmedium 216 ausgeübt werden, das von dem Vorhang-Auftragswerk 212 aus dessen Abgabeöffnung 214 zum Untergrund U hin abgegeben wird. Daher kann diesbezüglich auf die vorstehende Beschreibung der Ausführungsform gemäß Fig. 1 verwiesen werden.
  • Bei der Auftragsvorrichtung 210 gemäß Fig. 3 ist jedoch das Leitelement 222 als Leitschaber gegen die Oberfläche des Untergrunds U angestellt. Aufgabe dieses Leitschabers ist es, die vom Untergrund U mitgeführte Luftgrenzschicht G vom Untergrund U zu entfernen, um deren nachteiligen Einfluss (lokales Reißen des Auftragsmedium-Vorhangs 218; Lufteinschleppung zwischen Untergrund U und Auftragsschicht 220) auf das Auftragsergebnis zu mindern, wenn nicht gar vollständig zu eliminieren.
  • Um gleichwohl einen möglichst stufenfreien Übergang des Auftragsmediums 216 vom Leitschaber 222 zum Untergrund U hin sicherstellen zu können, ist die Stirnfläche 222b angeschrägt ausgebildet, wobei sie mit der von Auftragsmedium 216 nicht benetzten Unterseite 222d des Leitschabers einen Winkel γ einschließt, dessen Wert zwischen etwa 30° und etwa 50° beträgt.
  • Selbstverständlich ist es auch möglich, die Beispiele gemäß Fig. 2 und 3 miteinander zu kombinieren, d.h. sowohl ein dem "Teekannen-Effekt" vorbeugendes, sich an die Abgabeöffnung des Vorhang-Auftragswerks unmittelbar anschließendes Leitelement als auch einen gegen den Untergrund U angestellten Leitschaber vorzusehen. Ja, es ist sogar denkbar, wie dies bei dem Vorhang-Auftragswerk 310 gemäß Fig. 4 dargestellt ist, diese beiden Leitelemente zu einem einzigen Leitelement 322 zu kombinieren, das sich von der Abgabeöffnung 314 des Vorhang-Auftragswerks 312 durchgehend bis zum Untergrund U erstreckt, gegen den es als Leitschaber angestellt ist. In diesem Fall übt das Leitelement 322 über die gesamte Fallhöhe H (s. Fig. 1) die den Vorhang 318 stabilisierende Wirkung auf das Auftragsmedium 316 aus. Ferner besteht keinerlei Gefahr des Auftretens des "Teekannen-Effekts". Und schließlich wird auch jeglicher nachteiliger Einfluss der Luftgrenzschicht G auf die Auftragsschicht 320 unterdrückt.
  • Anhand der in Fig. 5 dargestellten Detailansicht der Spitze eines als Leitschaber gegen den Untergrund U angestellten Leitelements 322 soll im Folgenden eine Variante des nicht zur Erfindung gehörenden Leitelements des Fig.4 näher erläutert werden. Und zwar ist das Leitelement 322 an seiner Oberseite 322a und seiner Unterseite 322d jeweils mit einer hydrophoben Beschichtung 330 versehen. Diese hydrophobe Beschichtung kann beispielsweise in Form einer teflonisierten Glasfaserfolie ausgebildet sein, die auf die Oberfläche 322a und 322d des Leitelements 322 aufgebracht, beispielsweise aufgeklebt ist. Eine derartige hydrophobe Beschichtung hat aufgrund ihrer Wasser und somit auch das Auftragsmedium 316 abweisenden Eigenschaften den Vorteil, dass zum einen die viskosen Reibungskräfte zwischen dem Leitelement 322 und dem Auftragsmedium 316 reduziert sind, so dass das Auftragsmedium 316 auch längs der Oberfläche 322a stärker schwerkraftbedingt beschleunigt und somit gestreckt werden kann, und sie hat ferner den Vorteil einer geringeren Verschmutzungsgefahr durch Anhaften von Auftragsmedium 316 am Leitelement 322.
  • In Folge der Beschichtung des Leitelements 322 auch an seiner Unterseite 322d mit der hydrophoben Beschichtung 330 kann das Leitelement 322, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, geringfügig aufschwimmen, so dass sich im Bereich der Spitze 322c des Leitschabers 322 eine geringe stark verwirbelte Menge 316' an Auftragsmedium 316 ausbildet. Dieser Auftragsmediumwirbel 316' verhindert zum einen den Eintritt von Luft in den Bereich zwischen dem Untergrund U und der Auftragssicht 320. Zum anderen gleitet der Leitschaber 322 auf diesem Wirbel 316' reibungsarm dahin, was nicht nur den Verschleiß am Leitschaber 322, sondern bei direktem Auftrag auch den an der Materialbahn auftretenden Verschleiß senkt. Anzumerken ist, dass die Stirnfläche 322c der Spitze nicht mit einer hydrophoben Folie versehen ist. Der Grund hierfür liegt zum einen in der einfacheren Herstellbarkeit. Zum anderen soll die Stirnfläche 322c sogar benetzbar sein, während auf der hydrophoben Beschichtung das Auftragsmedium abperlt, um einen gleichmäßigeren Übergang zum Untergrund U zu ermöglichen.
  • Die Auftragsvorrichtung 410 gemäß Fig. 6 unterscheidet sich hinsichtlich des Aufbaus des Vorhang-Auftragswerks 412 und des Leitelements 422 nicht von der vorstehend beschriebenen Auftragsvorrichtung gemäß Fig. 4, d.h. das Leitelement 422 erstreckt sich von der Abgabedüse 414 durchgehend bis zum Untergrund U. Daher sei diesbezüglich auf die Beschreibung der Auftragsvorrichtung gemäß Fig. 4 verwiesen.
  • Als zusätzliche Maßnahme zur Erzielung einer qualitativ hochwertigen Auftragsschicht 420 ist in Laufrichtung L vor dem Auftragswerk 412 ferner ein Saugkasten 432 vorgesehen. Dieser Saugkasten 432 dient dazu, die vom Untergrund U mitgeführte Luftgrenzschicht G bereits zu schwächen bzw. abzusaugen, noch bevor sie überhaupt zu dem gegen den Untergrund U angestellten Leitschaber 422 gelangt. Zur Erhöhung der Saugeffizienz der Saugvorrichtung 432 weist diese eingangsseitig eine Dichtlippe bzw. Dichtklinge bzw. Dichtschaber 434 auf, die zusammen mit dem Leitschaber 422, dem Saugkasten 432 und dem Untergrund U ein saugaktives Volumen 436 umschließt.
  • Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, wie dies am Beispiel der Auftragsvorrichtung 510 gemäß Fig. 7 dargestellt ist, dem Saugkasten 532 zwei diesem speziell zugeordnete Dichtelemente 534 und 534' zuzuordnen, von denen das eine bezüglich der Laufrichtung L des Untergrunds U am zulaufseitigen Ende des Saugkastens 532 und das andere an dessen ablaufseitigem Ende angeordnet ist.
  • Bei der Auftragsvorrichtung 410 gemäß Fig. 6 ist ferner an der dem Auftragsmedium-Vorhang 418 abgewandten Unterseite 422d des Leitschabers 422 eine Elektrode 440 angeordnet, welche es aufgrund des von ihr ausgehenden elektrischen Feldes erlaubt, das Auftragsmedium 416 im Sinne einer zusätzlichen Stabilisierung des Auftragsmedium-Vorhangs 418 zu beeinflussen. Selbstverständlich kann auch eine Mehrzahl derartiger Elektroden vorgesehen sein. Bezüglich der Anordnung von Elektroden und Saugkästen sei ferner auf die aus dem Konzern der Anmelderin stammenden, nachveröffentlichten deutsche Patentanmeldungen DE 100 12 256.6 und DE 100 12 347.3 verwiesen.
  • Obgleich bei den vorstehend beschriebenen Auftragsvorrichtungen sich das Auftragsmedium 16 stets auf der Oberseite 22a des Leitelements 22 entlang bewegte, soll anhand der Auftragsvorrichtung 510 gemäß Fig. 7 ferner aufgezeigt werden, dass es grundsätzlich auch möglich ist, dass sich das Auftragsmedium 516 bzw. der Auftragsmedium-Vorhang 518 aufgrund von Adhäsionskräften zwischen dem Leitelement 522 und dem Auftragsmedium 516 auch längs der Unterseite 522d des Leitelements 522 bewegen kann, sofern das Leitelement 522 sich unmittelbar an die Abgabeöffnung 514 des Vorhang-Auftragswerks 512 anschließt.
  • Anhand der Fig. 8 und 9 soll noch aufgezeigt werden, dass das Leitelement 622 bzw. 722 der Auftragsvorrichtung 610 bzw. 710 auch konvex (Fig. 8) ' oder konkav (Fig. 9) gekrümmt ausgebildet sein kann. Durch gezielte Wahl des gekrümmten Verlaufs kann die Dicke bzw. die Geschwindigkeit des Auftragsmedium-Vorhang 618 bzw. 718 gezielt beeinflusst werden.
  • Bei der in Fig. 10 gezeigten Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorhang-Auftrags-Vorrichtung 810 ist in dem Fallweg des Auftragsmedium-Vorhangs 818 von der Abgabedüse 814 des Vorhang-Auftragswerks 812 zum Untergrund U eine Walze 822 angeordnet, welche die Fallhöhe H unterteilt in einen ersten Freifall-Abschnitt 824, der sich von der Abgabedüse 814 bis zum Auftreffen des Vorhangs 818 auf der Walzenoberfläche 822a erstreckt, und einen zweiten Freifall-Abschnitt 826, der von der Walze 822 bis zum Untergrund U führt.
  • Erfindungsgemäß dreht sich die Walze 822 um ihre in Querrichtung Q verlaufende Achse A, und zwar mit einer Drehzahl, die derart gewählt ist, dass die Geschwindigkeit vW der Oberfläche 822a der Walze 822 einen größeren Wert aufweist als die Fallgeschwindigkeit vF1 des Vorhangs 818 im ersten Freifall-Abschnitt 824 kurz vor dem Auftreffen auf der Walzenoberfläche 822a (vW > vF1). Hierdurch erfährt das Auftragsmedium 816 beim Auftreffen auf der Walzenoberfläche 822a nach der Schwerkraftstreckung im Freifall-Abschnitt 824 eine Kontaktstreckung durch die sich drehende Walze 822. Ferner wird der Auftragsmedium-Vorhang 818 durch die Adhäsionskräfte zwischen dem Auftragsmedium 816 und der Walzenoberfläche 822a stabilisiert. Zu diesen Adhäsionskräften können selbstverständlich auch weitere auf das Auftragsmedium 816 einwirkende Kräfte hinzutreten, beispielsweise elektrostatische Kräfte, wenn im Inneren der Walze 822 eine auf einem vorbestimmten elektrischen Potential gehaltene Elektrode angeordnet ist, oder die Mantelfläche der Walze 822 selbst als Elektrode ausgebildet ist.
  • Ein entgegen der Drehrichtung der Walze 822 gegen deren Oberfläche 822a angestellter Stechschaber 828 hebt das Auftragsmedium 816 von der Oberfläche 822a der Walze 822 ab und überführt es in den zweiten Freifall-Abschnitt 826. Die Länge I des Stechschabers 828 beträgt zwischen etwa 5 mm und etwa 50 mm. Der Durchmesser der Walze 822 beträgt zwischen 38 mm und etwa 500 mm. Ihre Oberfläche 822a ist vorzugsweise hydrophil ausgebildet.
  • In dem zweiten Freifall-Abschnitt 826 erfährt der Vorhang 818 wiederum eine Streckung, die dazu führt, dass seine Fallgeschwindigkeit vF2 kurz vor Auftreffen auf dem Untergrund U einen größeren Wert aufweist als die Oberflächengeschwindigkeit vW der Walze 822 (vF2 > vW). Diese Fallgeschwindigkeit vF2 ist jedoch immer noch kleiner als die Laufgeschwindigkeit vU des Untergrunds U in Laufrichtung L (vU > vF2). Somit wird das Auftragsmedium 816 beim Kontakt mit dem Untergrund U nochmals gestreckt.
  • Die Gesamtstreckung des Auftragsmedium-Vorhangs 818 von der Dicke b beim Verlassen der Abgabeöffnung 814 ist zur Schichtdicke d der auf den Untergrund U aufgebrachten Auftragsschicht 820 erfolgt somit bei der Auftragsvorrichtung 810 gemäß Fig. 1 in vier Stufen, nämlich einer ersten Schwerkraftstreckung im ersten Freifall-Abschnitt 824, einer ersten Kontaktstreckung beim Auftreffen auf die Walzenoberfläche 822a, einer zweiten Schwerkraftstreckung im zweiten Freifall-Abschnitt 826 und einer zweiten Kontaktstreckung beim Auftreffen auf den Untergrund U.

Claims (31)

  1. Vorrichtung (10) zum Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium (16), insbesondere wässriger Pigmentsuspension, auf einen Untergrund (U), umfassend ein Vorhang-Auftragswerk (12), welches das Auftragsmedium aus einer Abgabedüse (14) als sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt bewegenden Vorhang oder Schleier (18) an den Untergrund (U) abgibt,
    wobei der Untergrund (U) ein laufender Untergrund in Form einer Oberfläche einer Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, oder die Oberfläche eines Übertragungselements, vorzugsweise einer Übertragswalze, ist, welches das Auftragsmedium dann an die Oberfläche der Materialbahn überträgt,
    wobei in dem Weg des Vorhangs bzw. Schleiers (18) zwischen Abgabedüse (14) und Untergrund (U) wenigstens ein Leitelement (22) angeordnet ist, das den Vorhang bzw. Schleier (18) längs eines Teils des Wegs zwischen Abgabedüse (14) und Untergrund (U) im Wesentlichen auf seiner gesamten Breite führt,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (22) den Freifall-Weg des Vorhangs bzw. Schleiers zwischen Abgabedüse (14) und Untergrund (U) in einen von der Abgabedüse (14) zum Leitelement (22) führenden Freifall-Abschnitt (24) und einen vom Leitelement (22) zum Untergrund (U) führenden Freifall-Abschnitt (26) unterteilt,
    so dass der Vorhang bzw. Schleier (18) als ein erster Vorhang bzw. Schleier (24) frei von der Abgabedüse (14) zu dem Leitelement (22) fällt, wobei das Leitelement den Vorhang bzw. Schleier (18) stabilisiert, und als ein zweiter Vorhang bzw. Schleier (26) frei vom Leitelement (22) zum Untergrund (U) fällt.
  2. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Auftragsmedium-Vorhang (18; 118) bedeckte Oberfläche (22a) des Leitelements (22; 122) mit der Stirnfläche (22b) des Leitelements einen Winkel (β) von zwischen etwa 20° und etwa 60° einschließt.
  3. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (322) zumindest auf seiner dem Vorhang bzw. Schleier (318) zugewandten Oberfläche (322a) hydrophob ausgebildet ist.
  4. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (322a) des Leitelements (322) mit einer hydrophoben Beschichtung (330) versehen ist, beispielsweise mit einer teflonisierten Glasfaserfolie beschichtet ist.
  5. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Stirnfläche (322c) des Leitelements (322) frei von hydrophober Beschichtung ist.
  6. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Auftragsmedium-Vorhang (18) sich auf der Oberseite (22a) des Leitelements (22) entlangbewegt.
  7. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Auftragsmedium-Vorhang (518) sich auf der Unterseite (522d) des Leitelements (522) entlangbewegt.
  8. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Auftragsmedium-Vorhang (418) abgewandten Seite (422d) des Leitelements (422) wenigstens eine Elektrode (440) angeordnet ist.
  9. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass in Laufrichtung (L) des Untergrunds (U) vor der Kontaktlinie des Vorhangs bzw. Schleiers (418; 518) ein Saugkasten (432; 532) angeordnet ist.
  10. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass dem Saugkasten (432; 532) zulaufseitig oder/und auslaufseitig ein Schaberelement (434, 422; 534, 534') zugeordnet ist, das mit einer Schaberkante auf dem Untergrund (U) aufliegt.
  11. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass das auslaufseitige Schaberelement von dem Leitelement (422) gebildet ist.
  12. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich der Auftragsmedium-Vorhang (18) über eine Strecke (I) von zwischen etwa 1 mm und etwa 200 mm, vorzugsweise zwischen etwa 1 mm und etwa 50 mm, längs der Oberfläche des Leitelements (22) bewegt.
  13. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass sich der Untergrund (U) im Falle der Beschichtung einer Papierbahn mit einer Geschwindigkeit von zwischen etwa 1000 m/min und etwa 3000 m/min und im Falle der Beschichtung einer Kartonbahn mit einer Geschwindigkeit von zwischen etwa 200 m/min und etwa 1.000 m/min bewegt.
  14. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragsmedium (16) fertigdosiert auf den Untergrund (U) aufgebracht wird.
  15. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabedüse (14) das Auftragsmedium (16) mit einer Rate von zwischen etwa 2 I/min und etwa 200 I/min je Meter Arbeitsbreite abgibt.
  16. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (H) des Vorhangs (18) einen Wert von zwischen etwa 5 mm und etwa 400 mm, vorzugsweise von zwischen etwa 40 mm und etwa 200 mm aufweist.
  17. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (22) aus Metall oder Kunststoff, beispielsweise kohlefaser- oder glasfaser-verstärktem Kunststoff, gefertigt ist.
  18. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (22) eine Dicke (D) von zwischen etwa 0,2 mm und etwa 1,0 mm aufweist.
  19. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (22) ausgehend von seiner dem Untergrund (U) fernsten Stelle in oder entgegen der Laufrichtung (L) des Untergrunds (U) geneigt angeordnet sein kann, wobei das Leitelement (22) mit der dem freien Fall des Vorhangs bzw. Schleiers (18) entsprechenden Richtung (V) in beiden Orientierungen einen Winkel (α) von bis zu etwa 70° einschließt.
  20. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement (622; 722) konvex oder konkav gekrümmt ausgebildet ist.
  21. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 20,
    dadurch gekennzeichnet, eine an die gekrümmte Fläche angelegte Tangente mit der dem freien Fall des Vorhangs bzw. Schleiers (618; 718) entsprechenden Richtung (V) einen Winkel (α) von bis zu etwa 70° einschließt.
  22. Auftragsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement als laufende Oberfläche ausgebildet ist, die den Fallweg des Vorhangs bzw. Schleiers (818) in einen von der Abgabedüse (814) zum Leitelement führenden Freifall-Abschnitt (824) und einen von dem Leitelement zum Untergrund (U) führenden Freifall-Abschnitt (826) unterteilt, und deren Laufgeschwindigkeit größer ist als die Fallgeschwindigkeit (vF1) des Auftragsmediums (816) am Ende des zu dem Leitelement führenden Freifall-Abschnitts (824).
  23. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 22,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Leitelement als endloses, umlaufendes Band ausgebildet ist.
  24. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 22,
    dadurch gekennzeichnet, dass als Leitelement eine sich drehende Walze (822) vorgesehen ist, deren Umfangsgeschwindigkeit (vw) größer ist als die Fallgeschwindigkeit (vF1) des Auftragsmediums (816) am Ende des zur Walze (822) führenden Freifall-Abschnitts (824).
  25. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Laufgeschwindigkeit (vu) des Untergrunds (U) größer ist als die Fallgeschwindigkeit (vF2) des Auftragsmediums (816) am Ende des zum Untergrund (U) führenden Freifall-Abschnitts (826).
  26. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrichtung der das Leitelement bildenden laufenden Oberfläche derart gewählt ist, dass sich der Abschnitt (822a) der das Leitelement bildenden laufenden Oberfläche, der mit dem Auftragsmedium (816) des zu dem Leitelement führenden Freifall-Abschnitts (24) in Kontakt gelangt, in der gleichen Richtung bewegt, wie der Untergrund (U).
  27. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 26,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaberfläche (28), beispielsweise in Form eines Stechschabers, vorgesehen ist, die gegen die das Leitelement bildende laufende Oberfläche angestellt ist, das Auftragsmedium (16) von dieser Oberfläche abhebt und an den von dem Leitelement zum Untergrund (U) führenden Freifall-Abschnitt (26) abgibt.
  28. Auftragsvorrichtung nach Anspruch 27,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schaberfläche (28) in Bewegungsrichtung (L) des Auftragsmediums (16) gemessen eine Länge (I) von zwischen etwa 5 mm und etwa 50 mm aufweist.
  29. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 28,
    dadurch gekennzeichnet, dass die das Leitelement bildende laufende Oberfläche zumindest teilweise hydrophil ausgebildet ist.
  30. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 29,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (822) zumindest im Bereich ihrer Umfangsfläche (822a) aus Metall gefertigt ist.
  31. Auftragsvorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 30,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Walze (822) einen Durchmesser von zwischen etwa 38 mm und etwa 500 mm aufweist.
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