EP2083119A1

EP2083119A1 - Vorhang-Auftragswerk

Info

Publication number: EP2083119A1
Application number: EP09151000A
Authority: EP
Inventors: Toshihiro Katano; Tadashi Sasa; Hiroyuki Kohno; Akio Hirano
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2008-01-22
Filing date: 2009-01-21
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2029-01-21
Also published as: EP2083119B1; JP2009172471A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Vorhang- Auftragswerk zur Beschichtung einer laufenden Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn (w) mit wenigstens einer Kantenführung (2A) zur Führung eines vom einem Auftragskopf (1) des Auftragswerkes abgegebenen Vorhangs (c), wobei die Kantenführung (2A) mit ihrer Innenfläche (2j) den Rand des fallenden Vorhangs (c) führt und wobei eine Schmierflüssigkeit (j) vorhanden ist, die an der Innenfläche (2j) der Kantenführung (2A) herabfließt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass für die Schmierflüssigkeit (j) eine Zufuhröffnung (2c) im oberen Bereich der Innenfläche (2j) und eine Absaugöffnung (2e) im unteren Bereich der Innenfläche (2j) vorhanden ist und dass die besagte Innenfläche (2j) in einem streifenförmigen Bereich zwischen der Zufuhröffnung (2c) und der Absaugöffnung (2e) mit einer wasseranziehenden Beschichtung (2f) versehen ist und zu beiden Seiten des streifenförmigen Bereichs, in dem die wasseranziehende Beschichtung (2f) ausgebildet ist, eine wasserabweisende Beschichtung (2h) angebracht ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorhang-Auftragswerk zur Beschichtung einer laufenden Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn mit wenigstens einer Kantenführung zur Führung eines vom einem Auftragskopf des Auftragswerkes abgegebenen Vorhangs, wobei die Kantenführung mit ihrer Innenfläche den Rand des fallenden Vorhangs führt und wobei eine Schmierflüssigkeit vorhanden ist, die an der Innenfläche der Kantenführung herabfließt.
Druckpapier, beispielsweise für Kataloge und beschichtetes Papier, welches u.a. für druckempfindliches Papier oder Thermopapier verwendet wird, wird hergestellt, indem mit einer Streichmaschine auf die Oberfläche der Bahn ein Strich aufgetragen und dieser dann getrocknet wird. Diese Streichmaschinen, mit denen die Beschichtung erfolgt, werden Auftragswerke genannt. Herkömmliche Auftragswerke arbeiten beispielsweise mit Rakelelementen, wie z.B. einem kleinen runden Stab, oder Luftmessern, mit denen eine Nachdosierung des zuvor im Überschuss aufgebrachten Mediums erfolgt. Allerdings gibt es beim Nachdosieren die Probleme, dass durch die Andrückkraft der Rakel oder durch den Flüssigkeitsdruck beim Auftragen des Auftragsmediums auf die Bahn das Auftragsmedium tief in die Bahn eindringt, oder dass die Wartungskosten hoch sind bedingt durch den Verschleiß des Rakelelements.
In den letzten Jahren wurden deshalb immer mehr Vorhangstreich-Auftragswerke eingesetzt, weil sie im Gegensatz zu den herkömmlichen Nachdosiermethoden keine Verschleißteile wie Rakelelemente aufweisen und den außerdem den Vorteil haben, dass die Wartung einfach ist, dass sie keinen Überschuss der Auftragsmenge benötigen, einfach und mit hoher Genauigkeit arbeiten und dass die Bedienbarkeit sowie einen hohe Qualität beispielsweise für eine Deckschicht (contour coat) hoch ist.
Vorhang-Auftragswerke werden schon seit langem für Fotopapier verwendet, aber wegen der Instabilität der Vorhangschicht durch das Einschließen von Luft, von Blasen, die in dem aufgebrachten Strich eingeschlossen sind, bei hohen Geschwindigkeiten oder durch die mangelnde mechanische Genauigkeit war der Auftrag nicht stabil, so dass sie lange Zeit nicht für die Papier- oder Kartonherstellung eingesetzt wurden.
Mittlerweile konnten aber schon einige derartige Probleme gelöst werden.
Ein gattungsgemäßes Vorhang- Auftragswerk ist aus der DE- A1 102 32 949 bekannt. Hierbei wurde vorgeschlagen, dass zur Führung des vom Vorhang-Auftragswerk abgegebenen Vorhangs Randführungselemente (bzw. Kantenführungen) vorhanden sind. Zusätzlich werden freie Strahlen eines Betriebsmediums abgegeben, die als Gleitmittel für die Vorhangränder dienen. Die Führung des Vorhangs ist mit dieser Lösung noch nicht optimal. Ursache wird in den frei fallenden und sich dadurch seitlich ungehindert ausbreitenden Betriebsmediums- bzw. Hilfsflüssigkeitsstrahlen gesehen.
Problematisch beim Vorhang-Auftrag ist nämlich, dass der Auftragsmediumsvorhang sobald er sich vom Auftragskopf gelöst hat, durch sein Eigengewicht und durch die Oberflächenspannung des Auftragsmediums sich einschnürt. Das heißt, seine Enden bzw. Ränder werden jeweils nach innen gezogen, so dass die Breite des Vorhangs schmaler wird. Durch dieses Einschnüren entstehen verdickte Mediumsränder beim Auftragen, die einerseits schlecht trocknen und andererseits zu Verunreinigungen und Qualitätseinbußen des aufgebrachten Striches führen. Mit der in der o.g. DE....949 beschrieben Lösung wollte man dies verhindern.
Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer aus der Praxis bekannten Kantenführung. In der Figur 5 ist mit 1 der Auftragskopf, mit 2 die Kantenführung, mit c der Auftragsmediumsvorhang und mit w die Bahn bezeichnet. Die Kantenführung 2 ist aus einem Metall wie z.B. Edelstahl gefertigt und soll das Einschnüren verhindern. Da der Anstrich aber klebrig ist, wird durch diese Viskosität der Vorhangfluss behindert und die Geschwindigkeit v des Vorhangs c ist, wie hier dargestellt, im Bereich der Kantenführung 2 gering und außerhalb des Bereiches der Kantenführung 2 ist die Geschwindigkeit gleichförmig. Ist in dieser Situation die Durchflussmenge gering, so löst sich der Vorhang c von der Kantenführung 2 ab und es kommt zum besagten unerwünschten Einschnüren.
Um diese Erscheinung zu mindern wird an der Oberfläche der Kantenführung 2 eine Schmierflüssigkeit, wie Wasser geleitet.
In Figur 3 ist eine solche Kantenführung dargestellt, die in der japanischen Patentschrift 1999-188299 offengelegt ist. Mit 1 ist ebenfalls der Auftragskopf, mit 2 die Kantenführung und mit c die Vorhangschicht bzw. der Auftragsmediums-Vorhang und mit w ist ebenfalls wieder die Bahn bezeichnet.
Die Kantenführung 2 weist an der Innenseite eine poröse Platte 2g auf. Die Ausführung ist so, dass von einer Kammer zum Sammeln der Schmierflüssigkeit 2i, der die Schmierflüssigkeit j zugeführt wird, die Schmierflüssigkeit j über die poröse Platte 2g verteilt wird. Außerdem ist die Oberflächengeschwindigkeit des Flüssigkeits- bzw. Auftragsmediumsvorhangs an einem beliebigem Punkt gleich groß ist wie die Fallgeschwindigkeit des Vorhangs c. Mit 2b ist eine Saugkammer bezeichnet, die die Schmierflüssigkeit j aufsaugt.
Bei solchen Kantenführungen 2 gibt es u.a. die Probleme, dass sich die Maschen bzw. Poren der porösen Platte 2g leicht verstopfen und dass es zu einem verdickten Auftrag im Bereich der Kanten kommt, weil der untere Teil nach innen gezogen wird.
Eine bekannte Kantenführung, bei der solche Probleme nicht auftreten, ist in Figur 4 dargestellt. Figur 4 (B) zeigt eine Seitenansicht und Figur 4 (A) eine Frontalansicht. In den Abbildungen ist mit 2 wieder die Kantenführung, mit 2a eine nach innen gerichtete, offene Rille für eine Schmierflüssigkeit wie z.B. Wasser bezeichnet. Mit h ist Abgas und mit 2b ist eine Kammer zum Absaugen der Schmierflüssigkeit j bezeichnet. Der Vakuumgrad in der Absaugkammer der Schmierflüssigkeit beträgt zwischen -90 und 98 kPa.
2e bedeutet eine Ansaugöffnung und 2d ist ein Durchgang für die Schmierflüssigkeit, welcher die Schmierflüssigkeit j zu einer Rinne 2a führt. Bei einer solchen Kantenführung 2 gibt es keine poröse Platte 2g, so dass das Problem verstopfter Maschen oder Poren nicht auftritt. Als Schmierflüssigkeit werden Wasser oder Lösungen von so genannten oberflächenaktiven Stoffen, wie z.B. Tensiden (Surfactants) verwendet.
Allerdings ist bei diesen beschriebenen Kantenführungen ein solcher Durchsatz erforderlich, dass die im Inneren der Rille 2a rinnende Schmierflüssigkeit das Innere der Rille ausfüllt. Dadurch wird aber das Auftragsmediums im Bereich der Ränder des Vorhangs c verdünnt und die damit bestrichene Faserstoffbahn (z.B. Papier) ist in dem Bereich, in dem dieses verdünnte Medium aufgetragen wurde, von so schlechter Qualität, dass sie entfernt, d.h. herausgeschnitten werden muss. Um dies zu verhindern, muss die von der Absaugöffnung 2e abgesaugte Menge erhöht werden und dies bedeutet, dass der verdünnte Anstrich, welcher aufgesaugt wurde, aufwändig zu entsorgen ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde ein Vorhang-Auftragswerk anzugeben, welches eine Kantenführung aufweist, die nicht die Nachteile des Standes der Technik aufweist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass für die Schmierflüssigkeit eine Zufuhröffnung im oberen Bereich der Innenfläche und eine Absaugöffnung im unteren Bereich der Innenfläche vorgesehen ist und dass die besagte Innenfläche in einem streifenförmigen Bereich zwischen der Zufuhröffnung und der Absaugöffnung mit einer wasseranziehenden Beschichtung versehen ist und zu beiden Seiten des streifenförmigen Bereichs, in dem die wasseranziehende Beschichtung ausgebildet ist, eine wasserabweisende Beschichtung angebracht ist.
Besonders wirkungsvoll hinsichtlich der Verhinderung der Einschnürung des Vorhangs ist es, wenn die Kantenführung paarförmig ausgebildet ist. Das heißt, an jedem Vorhangrand ist eine Kantenführung (bzw. ein Randführungselement) vorhanden. Der nach unten auf die mit hoher Geschwindigkeit bewegte Bahn fallende und dort zu verteilende Vorhang wird damit an beiden Enden, d.h. an seinen beiden Rändern, eingeklemmt. Die Schmierflüssigkeit fließt an der Innenfläche der Kantenführung hinab, so dass hier durch die betreffende Schmierflüssigkeit die Viskosität des Vorhangs verringert wird.
Für die wasseranziehende Beschichtung ist Aluminiumoxid oder Titanoxid geeignet. Für die wasserabweisende Beschichtung hingegen ist Teflon oder Siliziumoxid geeignet.
Aufgrund der wasseranziehenden und der wasserabweisenden Beschichtung ist es so, dass der Bereich, in der die Schmierflüssigkeit entlang der Innenfläche der Kantenführung fließt, chemisch abgetrennt ist. Dadurch kann sich die Schmierflüssigkeit nicht nach unten gerichtet ausbreiten, wodurch es auch nicht notwendig ist, wie herkömmlich, eine Rille auszubilden, in der die Schmierflüssigkeit fließt.
Damit ist es möglich, das Einschnüren des Vorhangs mit einer geringeren Menge an Schmierflüssigkeit als bisher zu verhindern. Durch das Ausbilden einer gleichmäßigen und dünnen Schicht an Schmierflüssigkeit an der Innenfläche der Kantenführung wird die Stabilität der Vorhangschicht erhöht. Da mit weniger Schmiermittelflüssigkeit ausgekommen wird, kann die Auffangvorrichtung zum Sammeln der Schmierflüssigkeit vereinfacht und die Menge des zu entsorgenden Mediums verringert werden.
Im Folgenden wird die Ausgestaltung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung an Hand von Abbildungen erläutert.
In den Figuren wurden für gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet.
Es zeigen:

Figur 1:: eine Frontansicht einer Kantenführung eines Vorhang-Auftragswerks gemäß der vorliegenden Erfindung,
Figur 2:: die Seitenansicht des gesamten Vorhang-Auftragswerks gemäß der vorliegenden Erfindung,
Figur 3:: Darstellung einer herkömmlichen Kantenführung,
Figur 4:: Schematische Darstellung einer herkömmlichen Kantenführung,
Figur 5:: Schematische Darstellung einer herkömmlichen Kantenführung,
Figur 6:: Teilweiser Querschnitt eines Vorhang-Auftragswerks zur Erzeugung einer Doppelschicht,
Figur 7:: Darstellung der Beziehung zwischen Zufuhröffnung der Schmierflüssigkeit und streifenförmigem Bereich mit wasseranziehender Beschichtung.

In Figur 1 ist eine Kantenführung 2A, d.h. ein Randführelement mit Blick auf seine Innenfläche dargestellt. Erkennbar ist eine Zufuhröffnung 2c für die Schmierflüssigkeit j. Diese Zuführöffnung 2c ist im oberen Bereich der Innenfläche 2j der Kantenführung 2A angeordnet. 2e ist eine Absaugöffnung der Schmierflüssigkeit j und sie ist im unteren Bereich der Innenfläche 2j der Kantenführungen 2A offen. Im Bereich 2f des Streifens zwischen der Zufuhröffnung 2c für die Schmierflüssigkeit j und der Absaugöffnung 2e der Schmierflüssigkeit j ist an der Innenfläche 2j der eine wasseranziehende Beschichtung angebracht. Im Bereich 2h zu beiden Seiten des streifenförmigen Bereiches 2f, in dem die wasseranziehende Beschichtung an der Fläche 2j ausgebildet ist, ist eine wasserabweisende Beschichtung angebracht. Der Pfeil in Figur 1 zeigt die Fließrichtung der Schmierflüssigkeit j an. Der Bereich 2f ist dadurch begrenzt und sozusagen "chemisch abgetrennt". Die Schmierflüssigkeit kann sich dadurch nicht über den Bereich 2h, der ja wasserabweisend ausgebildet ist, ausbreiten. Der Vorhang c wird dadurch sehr exakt und ohne Einschnürung geführt.
Dadurch lässt sich sehr effektiv ein Einschnüren des Vorhangs c und dies mit einer geringeren Menge an Schmierflüssigkeit j als bisher verhindern. Durch das Ausbilden einer gleichmäßigen und dünnen Schicht an Schmierflüssigkeit j an der Innenfläche 2j der Kantenführung 2A wird die Stabilität des Vorhangs c erhöht. Da mit weniger Schmiermittelflüssigkeit ausgekommen wird, kann eine Auffangvorrichtung (nicht dargestellt) zum Sammeln der Schmierflüssigkeit vereinfacht und die Menge des zu entsorgenden Auftragsmediums t verringert werden.
In den Figuren (insbesondere in Figur 2 ) ist mit 1 der Auftragskopf des Vorhang-Auftragswerkes, und mit t das flüssige bis pastöse Auftragsmedium, z.B. Streichfarbe, bezeichnet. Vom Auftragskopf 1 soll das Auftragsmedium t an die sich schnell bewegende Bahn w abgegeben werden. Das Auftragsmedium t fließt nach unten gerichtet und bildet so einen fallenden Auftragsmediums-Vorhang c, der von den in Figur 1 dargestellten und beschriebenen Kantenführungen 2A geführt wird.
Diese Kantenführung 2A ist im gezeigten Beispiel paarweise vorhanden, d.h. sie stehen sich also parallel gegenüber und sind dabei so angeordnet, dass sie die beiden Seiten bzw. Seitenränder des nach unten gerichtet fallenden Vorhangs c (das könnte auch ein mehrschichtiger Vorhang sein) zwischen sich mit jeweils ihren Innenflächen 2j einklemmen. An diesen Innenflächen 2j der Kantenführungen 2A fließt im Bereich 2f mit der wasseranziehenden Beschichtung die schon erwähnte Schmierflüssigkeit j, insbesondere Wasser.
Eingezeichnet in Figur 2 ist auch ein Blech d, welches den Luftstrom, welcher mit der schnelllaufenden Bahn w mitgeführt wird, abschirmt. Außerdem ist noch eine Wanne e vorhanden zum Aufnehmen und Sammeln des schon oder noch fließenden Auftragsmediums t in der Start- oder Stop-Phase des Beschichtungsvorganges. Mit r sind Bahnleit- bzw. Stützwalzen bezeichnet. Die auf die laufende Faserstoffbahn w aufgebrachte Auftragsschicht ist mit s bezeichnet.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine wie oben beschriebene Ausgestaltung der Ausführung beschränkt, sondern es sind auch verschiedene Veränderungen innerhalb eines Rahmens, bei dem die Hauptinhalte der Erfindung nicht verletzt werden, möglich. Es können z.B. als wasseranziehende Beschichtungen Aluminiumoxidbeschichtungen oder Titanoxidbeschichtungen genannt werden, aber dies sind nur Beispiele, und es können auch andere Werkstoffe verwendet werden. Ferner wurde erläutert, dass der Vorhang c ein einfacher Vorhang ist, welcher aus einem einzigen Vorhangkopf 1 ausgegeben wird, aber es kann auch ein Vorhang aus mehreren Schichten sein, welcher aus zwei oder mehr Vorhangköpfen 1 ausgegeben wird.
Die Figuren 3, 4 und 5 wurde schon bei Stand der Technik in der Beschreibungseinleitung abgehandelt.
In Figur 6 ist deshalb ein teilweiser Querschnitt eines Vorhang-Auftragswerkes zur Abgabe von zwei Vorhangschichten dargestellt, bei der die Erfindung ebenfalls angewendet werden kann.
Dieses in Figur 6 dargestellte Auftragswerk verfügt also über zwei Vorhangköpfe 1a, 1 b, die die Auftragsmedien ta, tb, welche in den Schlitzen da, db fließen, jeweils nach unten ausgeben. Die Auftragsmedien (diese können von gleicher oder unterschiedlicher Zusammensetzung sein oder gleiche oder unterschiedliche rheologische Eigenschaften aufweisen) werden der Reihe nach von den o.e. Vorhangköpfen 1a, 1b auf eine Schräge Ba aufgebracht und dort der Reihe nach aufgeschichtet und damit zwei Schichten ausbildet.
Das in Figur 6 dargstellte Auftragswerk verfügt über eine Führungsplatte B, welche die betreffenden Schichten von einer nach unten gerichteten Kante der Vorhangführung Bb mit der betreffenden Schräge Ba als Vorhänge ca, cb auf die Oberfläche der Bahn w bewegt.
Auf diese Weise werden auf der Oberfläche der sich durch eine Bahn Herstellungsund/oder Veredelungsmaschine bewegenden Bahn w ein Strich mit zwei Schichten, sa (untere Schicht), sb (obere Schicht) ausgebildet. Der Pfeil bezeichnet die Bewegungsrichtung der Bahn w.
In diesem Fall kann die Kantenführung 2 so angeordnet sein, dass der obere Teil der Kantenführung 2A an den unteren Teil der Vorhangführung Bb angrenzt.
Ferner kann auch die Breite des streifenförmigen Bereichs 2f, welcher die Zuführöffnung 2c der Schmierflüssigkeit und eine wasseranziehende Beschichtung hat unterschiedlich sein. Dies ist in der Figur 7 angedeutet.

Bezugszeichenliste

1: Vorhangkopf
2A: Kantenführung
2c: Zufuhröffnung
2e: Absaugöffnung
2f: Bereich mit angebrachter wasseranziehender Beschichtung
2h: Bereich mit angebrachter wasserabweisender Beschichtung
2j: Innenfläche der Kantenführung
c: Vorhang
j: Schmierflüssigkeit
w: Bahn

Claims

Vorhang-Auftragswerk zur Beschichtung einer laufenden Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn (w) mit wenigstens einer Kantenführung (2A) zur Führung eines vom einem Auftragskopf (1) des Auftragswerkes abgegebenen Vorhangs (c), wobei die Kantenführung (2A) mit ihrer Innenfläche (2j) den Rand des fallenden Vorhangs (c) führt und wobei eine Schmierflüssigkeit (j) vorhanden ist, die an der Innenfläche (2j) der Kantenführung (2A) herabfließt,
dadurch gekennzeichnet, dass für die Schmierflüssigkeit (j) eine Zufuhröffnung (2c) im oberen Bereich der Innenfläche (2j) und eine Absaugöffnung (2e) im unteren Bereich der Innenfläche (2j) vorgesehen ist und dass die besagte Innenfläche (2j) in einem streifenförmigen Bereich zwischen der Zufuhröffnung (2c) und der Absaugöffnung (2e) mit einer wasseranziehenden Beschichtung (2f) versehen ist und zu beiden Seiten des streifenförmigen Bereichs, in dem die wasseranziehende Beschichtung (2f) ausgebildet ist, eine wasserabweisende Beschichtung (2h) angebracht ist.
Vorhang-Auftragswerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die wasseranziehende Beschichtung (2f) eine Aluminiumoxid-beschichtung oder eine Titanoxidbeschichtung ist und die wasserabweisende Beschichtung (2h) eine Teflonbeschichtung oder eine Siliziumoxidbeschichtung ist.
Vorhang-Auftragswerk nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kantenführung (2A) paarweise derart angeordnet ist, dass sie beide Ränder des wenigstens einen Vorhangs (c) zwischen sich einklemmt bzw. führt.