EP3737794A1 - Auftragsverfahren und vorrichtung - Google Patents

Auftragsverfahren und vorrichtung

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Publication number
EP3737794A1
EP3737794A1 EP18803937.4A EP18803937A EP3737794A1 EP 3737794 A1 EP3737794 A1 EP 3737794A1 EP 18803937 A EP18803937 A EP 18803937A EP 3737794 A1 EP3737794 A1 EP 3737794A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
auxiliary belt
application medium
material web
deflection
auxiliary
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.)
Granted
Application number
EP18803937.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3737794B1 (de
Inventor
Frank Opletal
Benjamin Méndez-Gallon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP3737794A1 publication Critical patent/EP3737794A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3737794B1 publication Critical patent/EP3737794B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/22—Addition to the formed paper
    • D21H23/50—Spraying or projecting

Definitions

  • the invention relates to a method for applying a liquid or pasty application medium to a moving material web, in particular a continuous fibrous web according to the preamble of claim 1 and a device for applying a coating medium according to the preamble of claim 10.
  • the coating of material webs, in particular paper webs, with a liquid or pasty application medium is a technique for which a large number of solutions are known from the prior art.
  • WO 2012/072873 describes a method in which a starch solution is sprayed directly onto the material web by means of nozzles. It is advantageous that the mechanical stress of the web by coating is low, since no web-contacting components are used.
  • High outflow speeds, and thus high impact speeds of the application medium are advantageous in order to achieve the best possible and rapid penetration into the material web, even if the material web is moved at high speed.
  • a possible alternative may be to spray the application medium not directly on the web, but indirectly via an auxiliary medium.
  • a method is presented in which the application medium is sprayed onto a roller, and then transferred to the material web in a nip. From W02005 085 525 the variant is also known to apply the application medium on a tape and transferred from there by means of a nip or a comparable treatment zone on the web.
  • Another object of the invention is to provide an application method which has a wide range of applications, and is particularly suitable for the application of small amounts of application medium, as well as for the order on high-speed material webs.
  • the object is achieved by a method for applying a liquid or pasty application medium on a moving material web, in particular a moving fibrous web, wherein the application medium is applied by means of a predosing on a first moving auxiliary belt and this first auxiliary belt at least a first deflection his Movement direction changes. It is provided that the first auxiliary belt moves at approximately the same or higher speed than the moving material web, wherein the first auxiliary belt is not in contact with the material web, and that the
  • Application medium is transferred at least partially at the first deflection of the first auxiliary belt in the form of a beam on the moving fibrous web
  • beam which is used for transferring the application medium from the first auxiliary belt to the fibrous web
  • the term beam is to be interpreted very broad in the context of this application , It is intended to describe that the application medium moves freely over a certain range, that is to say in particular without walls and without being moved by a band in the direction of the material web.
  • the term should in particular also include that the application medium moves as a closed film or in the form of individual drops in the direction of the fibrous web.
  • a running material web can preferably be provided a fibrous web, especially a paper, cardboard, tissue or pulp web.
  • a fibrous web especially a paper, cardboard, tissue or pulp web.
  • the method is not limited to this. It may also be advantageous for the coating of other webs, e.g. Textile webs, nonwoven webs or the like.
  • the application medium is predosed on a first auxiliary belt.
  • this predosing it is not necessary that the application medium is applied to the auxiliary web at high speed. Therefore, this can be selected for a simple pre-metering, in which the from the state oftechnik known risk of contamination of the nozzles is not, or occurs only to a lesser extent.
  • Suitable pre-metering devices may be: overflow casters, slot dies, conventional single-fluid nozzles or the like.
  • the application medium is accelerated to its speed by applying to the first auxiliary belt. It is provided that the auxiliary belt moves at approximately the same or higher speed than the moving material web. By “approximately equal speed” is meant in this context that the speed of the first auxiliary belt can be equal to the speed of the material web, or optionally also up to 25% or even 50% slower.
  • a first deflection which may be, for example, a deflection roller, but also to another conventional deflection
  • the direction of movement of the first auxiliary belt is changed quite abruptly, and the application medium from the first auxiliary belt as it were thrown away and in the form of a beam on the transfer ongoing fibrous web.
  • no contact of the material web with the first auxiliary belt takes place. Therefore, neither the surface quality of the coated material web is impaired, nor is there any other mechanical stress on the material web.
  • first deflection should not imply that this is the first deflection device of the auxiliary belt after application of the application medium. Although this may certainly be advantageous, but also further deflections between the predosing of the application medium and the first deflection, as well as behind the first deflection may be provided.
  • second deflection described later, the analog applies. By throwing away the application medium, this receives an impulse towards the material web. The impact speed can easily be controlled by the speed of the first auxiliary belt. If a higher impact speed is needed for a fast penetration, this can be achieved by increasing the speed of the first auxiliary belt.
  • a simple maintenance for example in the form of a cleaning of the auxiliary belt is possible. This can be done during operation, in contrast to the spray nozzles known from the prior art. Further advantageous embodiments are described in the subclaims.
  • a second auxiliary band may be provided, which changes its direction on at least one second deflection and the application medium is transported at least in sections between the first auxiliary band and the second auxiliary band.
  • the first auxiliary belt and / or the second auxiliary belt in the form of endless belt loops are present and supported by further deflections designed as a rotating auxiliary belt is / are.
  • Beam speed can be done at the deflection.
  • the ratio of the belt speeds and the angle between the belts the atomization and impact velocity of the liquid to be applied can be controlled.
  • first and the second auxiliary belt together with the application medium a roller nip consisting of a first guide roller and a second guide roller, pass, wherein the first guide roller is the first deflection of the first auxiliary belt, and the second deflection roller a second deflection of the second
  • roller nip forms a defined point at which the application medium leaves the auxiliary belt.
  • the application medium is applied by the jet to the entire width of the fibrous web or at least 90% of the width of the fibrous web.
  • the method for fast material webs is very advantageous when, for example, the moving material web moves at a speed of 200 m / min or more, in particular at a speed of between 400 m / min and 2000 m / min. While in many applications, the speed of the fibrous web is between 1000 m / min and 1400 m / min, but also extremely high speeds such as 3000 m / min are conceivable. Furthermore, it can be provided that between 5 ml / m 2 and 100 ml / m 2, in particular between 10 m 2 and 50 ml m 2 are applied to application medium to the fibrous web / ml /.
  • the advantage of the method over the prior art is particularly large.
  • it can also be used advantageously for larger application quantities, for example up to, for example, 100 ml / m 2 or more.
  • One of the advantages of the present invention is that, by varying the speed of the first fleece band, the jet speed, and thus the impact speed of the application medium, can be easily adapted to the material web.
  • first auxiliary belt and / or the second auxiliary belt at a speed of more than 600 m / min, in particular between 2000 m / min and 10000m / min, more preferably between 3000 m / min and 6000 m / min moves.
  • speed can also higher speeds are advantageous, for example in the range of 20,000 m / min or 40,000 m / min).
  • first and the second auxiliary belt move at the same speed, or that their speeds differ.
  • the second auxiliary band can be operated both faster and slower than the first auxiliary band.
  • the direction of movement of the moving material web is vertical or has a component in the vertical direction, while the direction of the jet is horizontal or has components in the horizontal direction.
  • the first auxiliary belt runs horizontally in the region between the pre-metering and the first deflection or has a component in the horizontal direction.
  • the relationship between the orientation of the material web and the beam can be advantageously adjusted so that the beam impinges perpendicular to the fibrous web, or at an angle which deviates from the vertical by a maximum of 45 °. This is particularly advantageous because the penetration of the
  • Application medium in the web is particularly well supported.
  • the application medium may be a starch solution or a pigmented coating color.
  • a liquid, in particular water is also possible to use as application medium.
  • the density of the application medium is meant to the environmental conditions to which it is pre-dosed.
  • the application medium can, as mentioned above, solids, for example in the form of pigments such as CaC0 3 or Ti0 2 included.
  • solids contents above 50% by weight are rather rare. Preference is given to using solids contents of between 1% by weight and 30% by weight.
  • the viscosity of the application medium can advantageously be in the range between 0.10 mPas and 200 mPas.
  • the viscosity is particularly preferably between 10 mPas and 100 mPas. Unless otherwise stated, the viscosity information in this application always means the Brookfield viscosity, measured at 100 rpm and 55 ° C.
  • the thickness of the beam may advantageously be between 1 pm and 200 pm, preferably between 1 pm and 100 pm or 140 pm.
  • the resulting from the impact of the beam on the web ram pressure is usually below 300 bar. In advantageous embodiments, this back pressure between 8bar and 150 bar lie. In particular, at high back pressures, it may be advantageous if, as described below, a support member is provided to fix the position of the material web to the line of incidence of the beam.
  • the object is achieved by a device for applying a coating medium on a moving material web, in particular a moving fibrous web, wherein the device comprises a first moving auxiliary belt and a first deflection at which the first auxiliary belt changes direction and a pre-metering device for applying the application medium on the first auxiliary belt and wherein the first auxiliary belt is not in contact with the material web.
  • the first auxiliary band, the deflection, and the pre-metering device are arranged so that the device is suitable for carrying out a method according to one of the preceding claims.
  • Advantageous embodiments are described in the subclaims.
  • the device comprises a second auxiliary belt and a second deflection, which changes the direction of the second auxiliary belt, wherein the first and the second auxiliary belt are arranged so that the application medium at least in sections between the first auxiliary belt and the second auxiliary belt can be transported.
  • the two auxiliary bands extend at least in sections in parallel.
  • the width of the first auxiliary band and / or the second auxiliary band may be between 80% and 120%, in particular between 95% and 105% of the width of the material web. This is particularly advantageous if the material web is to be coated over its entire width, or at least over substantial parts thereof in one step.
  • the surface of the first auxiliary band and / or the second auxiliary band comprises or consists of a metal or a polymer, in particular a polyurethane.
  • one or both auxiliary bands may be a metal band.
  • one or both auxiliary bands may comprise a basic structure - e.g. a fabric or scrim having a coating of a polymer such as e.g. a polyurethane is provided.
  • one or both auxiliary bands may be a felt which comprises at least one layer of staple fibers.
  • the surface of the first auxiliary band and / or the second auxiliary band is smooth or has a structure.
  • the device comprises a diaphragm, in particular an adjustable diaphragm. It can be a slit diaphragm. This diaphragm can advantageously be arranged between the first deflection and the material web such that during operation of the device the jet of application medium can at least partially pass through the diaphragm. Such a diaphragm makes it easier to set a defined impact area of the beam on the material web as well as a defined jet thickness when hitting the material web.
  • the device comprises an enclosure which surrounds at least the predosing device, the first deflection and at least parts of the first auxiliary band.
  • the housing has at least one opening, in particular in the form of a diaphragm, which during operation of the device can at least partially pass through the jet of application medium.
  • This enclosure is advantageous, among other things, because it pollution of the environment is avoided by any splashes of application medium.
  • the elements inside the enclosure are shielded from the environment. Since it can occur that the first auxiliary belt and / or the second auxiliary belt rotate very quickly in the case of corresponding applications, such an enclosure is also advantageous for safety-related reasons, in order to avoid a risk of injury to the operating personnel.
  • Such an enclosure can be made of metal or plastic, for example. It may also be very advantageous if the enclosure is at least partially transparent, so that monitoring from the outside is possible without having to open the enclosure. Furthermore, it may be advantageous if means are provided to clean the first auxiliary belt and / or the second auxiliary belt during operation of the device. These may be, for example, scrapers that scrape off any residues of application medium from the respective tape. Alternatively or additionally, cleaning nozzles may also be provided in order to apply a cleaning fluid, in particular water, to the respective band Finally, it may also be very advantageous if a support element is provided, which is arranged on the uncoated side of the material web in the impingement region of the beam. Such a support element can touch the material web, such as a support roller or a support plate. However, such a support element can also be designed so that the material web, similar to a pneumatic table, slides on an air cushion.
  • Figure 1 shows schematically a device according to one aspect of the invention
  • Figure 2 shows schematically a device according to another aspect of the invention.
  • FIG. 3 schematically shows conditions when the application medium is applied
  • Figure 4 shows estimates for relationships between viscosity and pressure for 100% penetration
  • Figure 5 shows estimates for relationships between viscosity and jet velocity for 100% penetration.
  • 1 shows a device 1 for applying a coating medium 4 to a moving material web 2, such as a paper web 2 or board web 2.
  • the fibrous web 2 runs in this example vertically from top to bottom at a speed which is usually between 400 m / min and 2000 m / min, for example, 1000m / min.
  • the application device 1 comprises a circumferential first auxiliary belt 10. This extends between a further deflection 12 and the first deflection 11 horizontally, or at least approximately horizontally. In this horizontal region, a coating medium 4 is applied to the first auxiliary strip 10 by means of a predosing device 3, for example in the form of a starch solution 4.
  • the pre-metering device can be, for example, a slot nozzle 3 or an overflow caster.
  • the application medium 4 is transported by the first auxiliary belt 10 in the direction of the material web 2.
  • the Speed of the first auxiliary belt 10 is greater than that of the material web 4, for example between 3000 m / min and 6000 m / min.
  • the device 1 of FIG. 1 also comprises a second circulating auxiliary belt 20.
  • a second circulating auxiliary belt 20 runs between a further deflection 22 and the first deflection 21 horizontally, or at least approximately horizontally, and is arranged so that in this area the application medium 4 is guided between the first auxiliary belt 10 and the second auxiliary belt 20 in the sandwich.
  • the invention is not limited thereto.
  • on the second auxiliary belt 20, and the associated deflections 21, 22 are omitted.
  • a support element 5 is provided on the back of the material web 2. It is located at the point of impact of the beam, and may extend a few centimeters before and after the point of impact.
  • the support element extends in the running direction of the material web - at least 5 cm, in particular at least 10 cm before and / or behind the point of impact of the beam.
  • these means 6 may also be provided for the second auxiliary belt 20.
  • a possible embodiment may be a scraper 6, which may be applied in particular in the region of a deflection 12 to the auxiliary belt 10, 20.
  • the apparatus shown in FIG. 1 also comprises an enclosure 8. 8a.
  • This encloses the pre-metering device 3 and the first and second auxiliary belt 10, 20 with the associated deflections 11, 12, 21, 22 and the scraper 6 for cleaning the auxiliary belt 10, 20th
  • the housing 8, 8a in this case has at least one opening 7, in particular in the form of a diaphragm 7, which during operation of the device 1, the jet of application medium 4 can at least partially pass.
  • This enclosure 8, 8a is advantageous, inter alia, because it prevents contamination of the environment by possible splashes of application medium 4.
  • the elements inside the enclosure 8, 8a are shielded from the environment.
  • the enclosure in Figure 1 is designed so that it has at least one transparent part 8a. Thus, external monitoring is possible without having to open the enclosure 8, 8a.
  • a collecting device 9 is provided to absorb excess application medium 4 or by spraying or setting the aperture 7 in the housing 8, 8a remaining application medium 4 and make further processing accessible.
  • the enclosure e.g. by a slight inclination of the floor or similar be configured so that the application medium 4 converges at one point and can be removed there centrally into the collecting device.
  • FIG. 2 shows by way of example an alternative embodiment of the device 1.
  • an enclosure 8, 8a was dispensed with.
  • There is only one aperture 7 is provided.
  • this can be made so large that it prevents undesirable splashes of application medium 4 on the material web 2.
  • the collecting device 9 it may be advantageous if the collecting device 9 extends over the entire length of the device 1, or at least completely covers the area under the belt loop of the first auxiliary belt 10.
  • FIG. 2 shows that the first auxiliary band 10 and the second auxiliary band 20 do not necessarily have to run horizontally.
  • the inclination of the band in the region of the predosing device 3 can, for example, be in the range of up to 45 °.
  • the beam also does not impinge perpendicularly on the material web. However, it has proven to be advantageous if this angle of the vertical deviates by a maximum of 45 °.
  • Figure 2 also shows that you in choosing the predosing
  • FIG. 3 schematically shows the conditions when a jet of application medium 4 impinges on a moving material web 2.
  • the application medium 4 or the liquid contained therein is also pressed into pores of the passing material web 2 by the high impact velocity V_S and the high dynamic pressure.
  • the application quantity to the material web 2 can be controlled via the flow rate of the predosing device 3.
  • the penetration depth D can be regulated by the speed of the auxiliary belt 10, 20.
  • the penetration depth D of the liquid into the material web 2 depends, inter alia, on the jet width, the jet velocity V_S, and the viscosity of the application medium
  • Nippressung of about 12 bar is necessary (Nip Museum 32 mm).
  • significantly higher jet pressures are required, as can be seen from FIG.
  • the required jet pressure for the complete penetration increases disproportionately.
  • the required jet velocity V_S was derived from the required jet pressure and shown in Figure 4 for the selected settings. (This example was calculated in the case of starch application).
  • the determined spray jet velocity V_S in [m / min] is plotted from the values of FIG. It can be seen that high spray jet velocities V_S compared to the substrate speed of 1000 m / min are necessary to obtain the full film penetration.
  • the determined jet speed, and thus also the necessary speed of the first 10 and the second auxiliary belt 20 is well above the speed of the material web 2 of 1000 m / min.
  • the spray jet velocity V_S also increases disproportionately when the average pore diameter becomes ⁇ 10 ⁇ m (not shown) and when the application quantity increases. A higher viscosity also leads to an increase in the required spray rate V_S. It can be seen in particular from FIGS. 4 and 5 that with the proposed application method and the presented device 1 it is possible to produce very thin liquid jets at high speed V_S.
  • first auxiliary band 1 1 first deflection 12 further deflection 20 second auxiliary band

Landscapes

  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Seal Device For Vehicle (AREA)
  • Diaphragms For Electromechanical Transducers (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

Verfahren zum Auftrag eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine laufende Materialbahn, wobei das Auftragsmedium mittels einer Vordosiereinrichtung auf ein erstes bewegtes Hilfsband aufgebracht wird und dieses erste Hilfsband an zumindest einer ersten Umlenkung seine Bewegungsrichtung ändert, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste Hilfsband mit annähernd gleicher oder höherer Geschwindigkeit bewegt, als die laufende Materialbahn, wobei das erste Hilfsband nicht in Kontakt mit der Materialbahn steht, und dass das Auftragsmedium zumindest teilweise an der ersten Umlenkung von dem ersten Hilfsband in Form eines Strahls auf die laufende Faserstoffbahn übertragen wird. Zudem eine geeignete Vorrichtung.

Description

Auftrags verfahren und Vorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftrag eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine laufende Materialbahn, insbesondere eine laufende Faserstoffbahn nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Auftrag eines Auftragsmediums gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Die Beschichtung von Materialbahnen wie insbesondere Papierbahnen mit einem flüssigen oder pastösen Auftragsmedium ist eine Technik für die aus dem Stand der Technik eine Vielzahl von Lösungen bekannt ist.
Insbesondere ist bekannt, das Auftragsmedium, beispielsweise eine Streichfarbe, einer Stärkelösung oder ähnliches, mittels Düsen auf die Papierbahn zu sprühen. Die WO 2012/072873 beschreibt ein Verfahren, bei dem eine Stärkelösung mittels Düsen direkt auf die Materialbahn gesprüht wird. Dabei ist vorteilhaft, dass die mechanische Belastung der Bahn durch das Beschichten gering ist, da keine bahnberührenden Komponenten verwendet werden.
Bei den hierfür verwendeten Düsen -meist Breitschlitz- oder Lochdüsen- ist jedoch die Ausströmgeschwindigkeit von der Durchflussmenge und von den Dimensionen des Schlitzes oder der Bohrung abhängig. Dabei ist insbesondere nachteilig, dass bei der Applikation niedriger Auftragsmengen nur dann hohe Ausströmgeschwindigkeiten erzielt werden können, wenn die Düsenöffung sehr klein ist. Derartige Düsen sind sehr aufwändig in der Herstellung, insbesondere zum Einhalten der notwendigen hohen Fertigungsgenauigkeiten.
Hohe Ausströmgeschwindigkeiten, und damit hohe Auftreffgeschwindigkeiten des Auftragsmediums sind aber vorteilhaft, um eine möglichst gute und schnelle Penetration in die Materialbahn zu erreichen, selbst wenn die Materialbahn mit hoher Geschwindigkeit bewegt wird.
Weiterhin ist an einer solchen Ausführung nachteilig, dass speziell bei der Verwendung feststoffhaltiger Auftragsmedien die kleinen Schlitze bzw. Bohrungen rasch verstopfen und somit ein hoher Wartungsaufwand anfällt. Eine mögliche Alternative kann darin bestehen, das Auftragsmedium nicht direkt auf die Bahn zu sprühen, sondern indirekt über ein Hilfsmedium. So wird in der DE 20 2017 100 655, sowie bereits etwas früher in der GB 108,340 ein Verfahren vorgestellt, bei dem das Auftragsmedium auf eine Walze gesprüht, und dann in einem Nip auf die Materialbahn übertragen wird. Aus der W02005 085 525 ist zudem die Variante bekannt, das Auftragsmedium auf ein Band aufzubringen und von dort mittels eines Nips oder einer vergleichbaren Behandlungszone auf die Materialbahn zu übertragen. Mittels dieser Verfahren ist es nun möglich, über Druckpenetration ein beschleunigtes Eindringen des Auftragsmediums in die Materialbahn zu erreichen. Allerdings muss hierfür die Bahn durch einen Nip oder ähnliches geführt werden, was zu einer mechanischen Belastung der Bahn führt. Zudem kann in vielen Anwendungen das Berühren der beschichteten Oberfläche vor einer ausreichenden Trocknung des Auftragsmediums zu Beschädigungen der Oberfläche oder der Geschlossenheit der Beschichtung führen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung anzugeben, das die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme überwindet.
Es ist zudem eine Aufgabe der Erfindung ein Auftragsverfahren anzugeben, bei dem eine schnelle Penetration des Auftragsmediums erreicht werden kann, und zudem die mechanische Belastung der Materialbahn gering zu halten.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Auftragsverfahren anzugeben, welches ein breites Anwendungsspektrum besitzt, und insbesondere auch für den Auftrag geringer Mengen an Auftragsmedium, sowie für den Auftrag auf schnell laufende Materialbahnen geeignet ist.
Es ist zudem eine Aufgabe der Erfindung, eine Auftragsvorrichtung anzugeben, welche einfach und günstig in der Wartung ist.
Diese Aufgaben werden vollständig gelöst durch ein Verfahren zum Auftrag eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine laufende Materialbahn gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 , sowie eine Vorrichtung zum Auftrag eines Auftragsmediums gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 10.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Auftrag eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine laufende Materialbahn, insbesondere eine laufende Faserstoffbahn, wobei das Auftragsmedium mittels einer Vordosiereinrichtung auf ein erstes bewegtes Hilfsband aufgebracht wird und dieses erste Hilfsband an zumindest einer ersten Umlenkung seine Bewegungsrichtung ändert. Es ist dabei vorgesehen, dass sich das erste Hilfsband mit annähernd gleicher oder höherer Geschwindigkeit bewegt, als die laufende Materialbahn, wobei das erste Hilfsband nicht in Kontakt mit der Materialbahn steht, und dass das
Auftragsmedium zumindest teilweise an der ersten Umlenkung von dem ersten Hilfsband in Form eines Strahls auf die laufende Faserstoffbahn übertragen wird Der Begriff Strahl, der für das Übertragen des Auftragsmediums von dem ersten Hilfsband auf die Faserstoffbahn verwendet wird, soll im Rahmen dieser Anmeldung sehr breit aufgefasst werden. Er soll beschreiben, dass sich das Auftragsmedium über einen gewissen Bereich frei, das heißt insbesondere ohne Wände und ungeführt durch ein Band in Richtung der Materialbahn bewegt. Der Begriff soll insbesondere auch einschließen sein, dass sich das Auftragsmedium als geschlossener Film oder in Form einzelner Tropfen in Richtung der Faserstoffbahn bewegt.
Als laufende Materialbahn kann bevorzugt eine Faserstoffbahn, speziell eine Papier-, Karton-, Tissue- oder Zellstoffbahn vorgesehen sein. Jedoch ist das Verfahren nicht hierauf beschränkt. Es kann auch vorteilhaft für die Beschichtung von anderen Bahnen, wie z.B. Textilbahnen, Nonwoven Bahnen oder ähnlichen.
In der vorliegenden Erfindung wird das Auftragsmedium auf ein erstes Hilfsband vordosiert. Bei dieser Vordosierung ist es nicht notwendig, dass das Auftragsmedium mit hoher Geschwindigkeit auf die Hilfsbahn appliziert wird. Daher kann hierfür eine einfache Vordosiereinrichtung gewählt werden, bei der die aus dem Stand der Technik bekannte Verschmutzungsgefahr der Düsen nicht, oder nur in geringerem Maße auftritt.
Beispiele für geeignete Vordosiereinrichtungen können sein: Überlaufgiesser, Breitschlitzdüsen, konventionelle Einstoffdüsen oder ähnliches.
Das Auftragsmedium wird durch das Aufbringen auf das erste Hilfsband auf dessen Geschwindigkeit beschleunigt. Dabei ist vorgesehen, dass sich das Hilfsband mit annähernd gleicher oder höherer Geschwindigkeit bewegt, als die laufende Materialbahn. Unter .annähernd gleicher“ Geschwindigkeit soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass die Geschwindigkeit des ersten Hilfsbandes gleich der Geschwindigkeit der Materialbahn sein kann, oder gegebenenfalls auch bis zu 25% oder auch 50% langsamer.
Durch eine erste Umlenkung, bei der es sich beispielsweise um eine Umlenkwalze, aber auch um ein anderes übliches Umlenkelement handeln kann, wird die Bewegungsrichtung des ersten Hilfsbandes recht abrupt geändert, und das Auftragsmedium von dem ersten Hilfsband gleichsam weggeschleudert und in Form eines Strahls auf die laufende Faserstoffbahn übertragen. Erfindungsgemäß findet keine Berührung der Materialbahn mit der ersten Hilfsband statt. Daher wird weder die Oberflächenqualität der beschichteten Materialbahn beeinträchtigt, noch erfolgt eine sonstige mechanische Belastung der Materialbahn.
Es sei angemerkt, dass der Begriff .erste Umlenkung“ nicht implizieren soll, dass es sich dabei um die erste Umlenkeinrichtung des Hilfsbandes nach dem Aufbringen des Auftragsmediums handelt. Obgleich dies sicherlich vorteilhaft sein kann, können aber auch noch weitere Umlenkungen zwischen dem Vordosieren des Auftragsmediums und der ersten Umlenkung, ebenso wie auch hinter der ersten Umlenkung vorgesehen sein. Für die später beschriebene .zweite Umlenkung“ gilt das Analoge. Durch das Wegschleudern des Auftragsmediums erhält dieses einen Impuls in Richtung Materialbahn. Die Auftreffgeschwindigkeit kann problemlos über die Geschwindigkeit des ersten Hilfsbands gesteuert werden. Wenn für eine schnelle Penetration eine höhere Auftreffgeschwindigkeit benötigt wird, so kann dies durch eine Erhöhung der Geschwindigkeit des ersten Hilfsbandes erreicht werden. Zudem ist eine einfache Wartung z.B. in Form einer Reinigung des Hilfsbandes möglich. Diese kann im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Sprühdüsen auch während des laufenden Betriebs geschehen. Weitere vorteilhafte Ausführungen werden in den Unteransprüchen beschrieben.
So kann vorteilhafterweise ein zweites Hilfsband vorgesehen sein, welches an zumindest einer zweiten Umlenkung seine Richtung ändert und das Auftragsmedium zumindest streckenweise zwischen dem ersten Hilfsband und dem zweiten Hilfsband transportiert wird.
In besonders vorteilhaften Ausführungen werden das erste Hilfsband und/oder das zweite Hilfsband in Form von endlosen Bandschlaufen vorliegen und durch weitere Umlenkungen gestützt als umlaufendes Hilfsband ausgeführt ist/sind.
Vorteilhaft ist dabei unter anderem, dass eine weitere Erhöhung der
Strahlgeschwindigkeit bei der Umlenkung erfolgen kann. Somit kann durch das Verhältnis der Band-Geschwindigkeiten und der Winkel zwischen den Bändern die Zerstäubung und Auftreffgeschwindigkeit der aufzutragenden Flüssigkeit gesteuert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung des Verfahren kann vorgesehen sein, dass das erste und das zweite Hilfsband zusammen mit dem Auftragsmedium einen Walzennip bestehend aus einer ersten Umlenkwalze und einer zweiten Umlenkwalze, passieren, wobei die erste Umlenkwalze die erste Umlenkung des ersten Hilfsbandes darstellt, und die zweite Umlenkwalze eine zweite Umlenkung des zweiten
Hilfsbandes darstellt, und das Auftragsmedium zumindest teilweise nach dem Walzennip das erste Hilfsband in Form eines Strahls verlässt.
Dies kann vorteilhaft sein, da hier der Walzennip eine definierte Stelle bildet, an der das Auftragsmedium das Hilfsband verlässt. Besonders bevorzugt ist eine Ausführung des Verfahrens, bei der das Auftragsmedium durch den Strahl auf die gesamte Breite der Faserstoffbahn oder zumindest auf 90% der Breite der Faserstoffbahn aufgetragen wird.
Weiterhin ist es auch vorteilhaft, wenn das Auftragsmedium durch die Vordosiereinrichtung auf die gesamte Breite der ersten Hilfsbahn oder zumindest auf
90% der Breite ersten Hilfsbahn aufgetragen wird.
Sehr vorteilhaft ist das Verfahren für schnelle Materialbahnen, wenn sich z.B. die laufende Materialbahne mit einer Geschwindigkeit von 200 m/min oder mehr, insbesondere mit einer Geschwindigkeit zwischen 400 m/min und 2000 m/min bewegt. Während bei vielen Anwendungen die Geschwindigkeit der Faserstoffbahn zwischen 1000 m/min und 1400 m/min beträgt, sind aber auch extrem hohe Geschwindigkeiten wie z.B. 3000 m/min denkbar. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass zwischen 5 ml/m2 und 100 ml/m2, insbesondere zwischen 10 ml/m2 und 50ml/m2 an Auftragsmedium auf die Faserstoffbahn aufgetragen werden.
Gerade beim Aufträgen von vergleichsweise geringen Mengen von Auftragsmedium, insbesondere weniger als 50 ml/m2 auf schnell laufende Materialbahnen ist der Vorteil des Verfahrens gegenüber dem Stand der Technik besonders groß. Jedoch kann es auch vorteilhaft für größere Auftragsmengen, bis zu beispielsweise 100 ml/m2 oder mehr eingesetzt werden.
Einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung ist es ja, dass durch Variieren der Geschwindigkeit des ersten Flilfsbandes die Strahlgeschwindigkeit, und damit die Auftreffgeschwindigkeit des Auftragsmediums auf die Materialbahn einfach angepasst werden kann.
Hierbei kann es insbesondere vorteilhaft sein, wenn sich das erste Hilfsband und/oder das zweite Hilfsband mit einer Geschwindigkeit von mehr als 600 m/min, insbesondere zwischen 2000 m/min und 10000m/min, besonders bevorzugt zwischen 3000 m/min und 6000 m/min bewegt. Bei speziellen Anwendungen können auch noch höhere Geschwindigkeiten vorteilhaft sein, z.B. im Bereich von 20.000 m/min oder 40.000 m/min).
Prinzipiell ist es möglich, dass sich das erste und das zweite Hilfsband mit derselben Geschwindigkeit bewegen, oder dass sich ihre Geschwindigkeiten unterscheiden. Im Falle unterschiedlicher Geschwindigkeiten kann das zweite Hilfsband sowohl schneller als auch langsamer als das erste Hilfsband betrieben werden.
Hinsichtlich des Bahnverlaufs kann es sehr vorteilhaft sein, wenn -im Bereich des Auftreffens des Strahls- die Bewegungsrichtung der laufenden Materialbahn vertikal verläuft oder eine Komponente in vertikaler Richtung aufweist, während die Richtung des Strahls horizontal verläuft bzw. eine Komponenten in horizontaler Richtung aufweist.
Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn das erste Hilfsband im Bereich zwischen der Vordosierung und der ersten Umlenkung horizontal verläuft bzw. eine Komponenten in horizontaler Richtung aufweist.
Das Verhältnis zwischen der Ausrichtung der Materialbahn und des Strahl kann vorteilhafterweise so eingestellt werden, dass der Strahl senkrecht auf die Faserstoffbahn auftrifft, oder in einem Winkel, der von der Senkrechten um maximal 45° abweicht. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da so die Penetration des
Auftragsmediums in die Materialbahn besonders gut unterstützt wird.
Als Auftragsmedium können prinzipiell alle üblichen Beschichtungsmedien zum Einsatz kommen. Insbesondere kann es sich bei dem Auftragsmedium um eine Stärkelösung oder eine pigmenthaltige Streichfarbe handeln. Alternativ kann aber auch eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser als Auftragsmedium eingesetzt werden.
Ein vorteilhafter Dichtebereich für das Auftragsmedium liegt zwischen p=0.7 /cm2 und p=1.5 /cm2, insbesondere zwischen p=0.8 /cm2 und p=1.1 /cm2.
Hierbei ist die Dichte des Auftragsmediums zu den Umweltbedingungen gemeint, zu denen es vordosiert wird. Das Auftragsmedium kann, wie oben erwähnt, Feststoffe, z.B. in Form von Pigmenten wie z.B. CaC03 oder Ti02 enthalten. H ierbei sind Feststoffgehalte über 50 gew.-% eher selten. Bevorzugt werden Feststoffgehalte zwischen 1 gew.-% und 30 gew.-% eingesetzt werden.
Für das Verfahren sind prinzipiell Auftragsmedien mit niedriger Viskosität sehr gut geeignet. Die Viskosität des Auftragsmediums kann vorteilhafterweise im Bereich zwischen O.l mPas bis 200 mPas liegen. Besonders bevorzugt liegt die Viskosität zwischen 10 mPas und 100 mPas. Wenn nichts anderes erwähnt, ist im Rahmen dieser Anmeldung bei Viskositätsangaben stets die Brookfield-Viskosität gemeint, gemessen bei 100 U/min und 55°C.
Die Dicke des Strahls kann vorteilhafterweise zwischen 1 pm und 200 pm betragen, bevorzugt zwischen 1 pm und 100 pm, bzw. 140pm.
Der durch das Auftreffen des Strahls auf die Materialbahn resultierende Staudruck liegt in der Regel unterhalb von 300 bar. In vorteilhaften Ausführungen kann dieser Staudruck zwischen 8bar und 150 bar liegen. Insbesondere bei hohen Staudrücken kann es vorteilhaft sein, wenn, wie unten beschrieben, ein Stützelement vorgesehen ist um die Position der Materialbahn an der Auftrefflinie des Strahls zu fixieren.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zum Auftrag eines Auftragsmediums auf eine laufende Materialbahn, insbesondere eine laufende Faserstoffbahn, wobei die Vorrichtung ein erstes bewegtes Hilfsband sowie eine erste Umlenkung umfasst, an der das erste Hilfsband seine Richtung ändert sowie eine Vordosiereinrichtung zum Aufbringen des Auftragsmediums auf das erste Hilfsband und wobei das erste Hilfsband nicht in Kontakt mit der Materialbahn steht. Das erste Hilfsband, die Umlenkung, und die Vordosiereinrichtung sind dabei so angeordnet, dass die Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorherigen Ansprüche geeignet ist. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Vorrichtung ein zweites Hilfsband und eine zweite Umlenkung umfasst, welcher das zweite Hilfsband seine Richtung ändert, wobei das erste und das zweite Hilfsband so angeordnet sind, dass das Auftragsmedium zumindest streckenweise zwischen dem ersten Hilfsband und dem zweiten Hilfsband transportiert werden kann.
Bei einer derartigen Anordnung verlaufen die beiden Hilfsbänder zumindest streckenweise parallel.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann die Breite des ersten Hilfsbandes und/oder des zweiten Hilfsbandes zwischen 80% und 120%, insbesondere zwischen 95% und 105% der Breite der Materialbahn betragen. Die ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Materialbahn über ihre gesamte Breite, oder zumindest über wesentliche Teile davon in einem Schritt beschichtet werden soll.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche des ersten Hilfsbandes und /oder des zweiten Hilfsbandes ein Metall oder ein Polymer, insbesondere ein Polyurethan umfasst oder daraus besteht. Insbesondere kann es sich bei einem oder beiden Hilfsbändern um ein Metallband handeln.
In weiteren vorteilhaften Ausführungen kann eines oder beide Hilfsbänder eine Grundstruktur umfassen -z.B. ein Gewebe oder Gelege- welche mit einer Beschichtung aus einem Polymer wie z.B. einem Polyurethan versehen ist.
In anderen vorteilhaften Ausführungen kann es sich bei einem oder beiden Hilfsbändern um einen Filz handeln, welcher zumindest eine Lage aus Stapelfasern umfasst.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Oberfläche des ersten Hilfsbandes und /oder des zweiten Hilfsbandes glatt ist oder eine Struktur aufweist. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die Vorrichtung eine Blende, insbesondere eine verstellbare Blende umfasst. Es kann sich dabei um eine Schlitzblende handeln. Diese Blende kann vorteilhafterweise so zwischen der ersten Umlenkung und der Materialbahn angeordnet sein, dass beim Betrieb der Vorrichtung der Strahl aus Auftragsmedium zumindest teilweise die Blende passieren kann. Eine solche Blende vereinfacht es, einen definieren Auftreffbereich des Strahls auf die Materialbahn sowie eine definierte Strahldicke beim Auftreffen auf die Materialbahn einzustellen.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die Vorrichtung eine Einhausung umfasst, die zumindest die Vordosiereinrichtung, die erste Umlenkung und zumindest Teile des ersten Hilfsbandes umgibt. Die Einhausung weist dabei zumindest eine Öffnung, insbesondere in Form einer Blende auf, welche beim Betrieb der Vorrichtung der Strahl aus Auftragsmedium zumindest teilweise passieren kann. Diese Einhausung ist unter anderem vorteilhaft, weil dadurch eine Verschmutzung der Umgebung durch eventuelle Spritzer von Auftragsmedium vermieden wird. Zudem werden auch die Elemente im Inneren der Einhausung gegenüber der Umgebung abgeschirmt. Da es Vorkommen kann, dass das erste Hilfsband und/oder das zweite Hilfsband bei entsprechenden Anwendungen sehr schnell rotieren, ist eine solche Einhausung auch aus sicherheitstechnischen Gründen vorteilhaft, um eine Verletzungsgefahr für das Bedienpersonals zu vermeiden. Eine solche Einhausung kann z.B. aus Metall oder Kunststoff ausgeführt sein. Sehr vorteilhaft kann es auch sein, wenn die Einhausung zumindest teilweise transparent ausgeführt ist, so dass eine Überwachung von außen möglich ist, ohne die Einhausung öffnen zu müssen. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn Mittel vorgesehen sind, um das erste Hilfsband und/oder das zweite Hilfsband während des Betriebs der Vorrichtung zu reinigen. Dabei kann es sich z.B. um Schaber handeln, die etwaige Rückstände von Auftragsmedium von dem jeweiligen Band abschabern. Es können alternativ oder zusätzlich auch Reinigungsdüsen vorgesehen sein, um das jeweilige Band mit einem Reinigungsfluid, insbesondere Wasser zu beaufschlagen Schließlich kann es auch sehr vorteilhaft sein, wenn ein Stützelement vorgesehen ist, welches an der nicht beschichteten Seite der Materialbahn im Auftreffbereich des Strahls angeordnet ist. Ein solches Stützelement kann die Materialbahn berühren, wie eine Stützwalze oder eine Stützplatte. Ein solches Stützelement kann aber auch so ausgeführt sein, dass die Materialbahn, ähnlich einem Lufttisch, auf einem Luftkissen gleitet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand schematischer, nicht maßstäblicher Figuren näher beschrieben.
Figur 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung gemäß einem Aspekt der Erfindung Figur 2 zeigt schematisch eine Vorrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung.
Figur 3 zeigt schematisch Verhältnisse beim Auftrag des Auftragsmediums
Figur 4 zeigt Abschätzungen für Zusammenhänge zwischen Viskosität und Druck für eine 100%ige Penetration
Figur 5 zeigt Abschätzungen für Zusammenhänge zwischen Viskosität und Strahlgeschwindigkeit für eine 100%ige Penetration. Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Auftrag eines Auftragsmediums 4 auf eine laufende Materialbahn 2, wie zum Beispiel eine Papierbahn 2 oder Kartonbahn 2. Die Faserstoffbahn 2 läuft dabei in diesem Beispiel vertikal von oben nach unten mit einer Geschwindigkeit, die üblicherweise zwischen 400 m/min und 2000 m/min, beispielsweise 1000m/min beträgt. Die Auftragsvorrichtung 1 umfasst ein umlaufendes erstes Hilfsband 10. Dieses verläuft zwischen einer weiteren Umlenkung 12 und der ersten Umlenkung 11 horizontal, oder zumindest annähernd horizontal. In diesem horizontalen Bereich wird mittels einer Vordosiereinrichtung 3 ein Auftragsmedium 4 zum Beispiel in Form einer Stärkelösung 4 auf das erste Hilfsband 10 aufgetragen. Bei der Vordosiereinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Schlitzdüse 3 oder einen Überlaufgiesser handeln. Das Auftragsmedium 4 wird durch das erste Hilfsband 10 in Richtung der Materialbahn 2 transportiert. Die Geschwindigkeit des ersten Hilfsbandes 10 ist dabei größer als die der Materialbahn 4, beispielsweise zwischen 3000 m/min und 6000 m/min.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 1 von Figur 1 noch ein zweites umlaufendes Hilfsband 20. Auch dieses verläuft in diesem Beispiel verläuft zwischen einer weiteren Umlenkung 22 und der ersten Umlenkung 21 horizontal, oder zumindest annähernd horizontal, und ist so angeordnet, dass in diesem Bereich das Auftragsmedium 4 zwischen dem ersten Hilfsband 10 und den zweiten Hilfsband 20 im Sandwicht geführt wird. Eine derartige Ausführung mit zwei Hilfsbändern 10, 20 ist zwar vorteilhaft, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. So könnte in der Ausführung von Figur 1 , ebenso wie auch in der folgenden Ausführung von Figur 2, auf das zweite Hilfsband 20, sowie die zugehörigen Umlenkungen 21 , 22 verzichtet werden.
An der Stelle, an der der Strahl auf die Materialbahn 2 trifft, ist auf der Rückseite der Materialbahn 2 ein Stützelement 5 vorgesehen. Es ist im Bereich des Auftreffpunktes des Strahls angeordnet, und kann sich einige Zentimeter vor und nach dem Auftreffpunkt erstrecken. Vorteilhafterweise erstreckt sich das Stützelement dabei -in Laufrichtung der Materialbahn betrachtet - mindestens 5cm, insbesondere mindestens 10 cm vor und/oder hinter den Auftreffpunkt des Strahls.
Weiterhin ist in dieser Ausführung Mittel 6 auf, um das erste Hilfsband 10 während des Betriebs der Vorrichtung 1 zu reinigen. Alternativ oder zusätzlich können diese Mittel 6 auch für das zweite Hilfsband 20 vorgesehen sein. Eine mögliche Ausführungsform kann ein Schaber 6 sein, der insbesondere im Bereich einer Umlenkung 12 an das Hilfsband 10, 20, angelegt sein kann. Alternativ oder zusätzlich können diese Mittel 6 aber z.B. auch Reinigungsdüsen umfassen, welche in der Figur nicht dargestellt sind.
Die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung umfasst zudem eine Einhausung 8. 8a umfasst. Diese umschließt die Vordosiereinrichtung 3 sowie das erste und zweite Hilfsband 10, 20 mit den zugehörigen Umlenkungen 11 , 12, 21 , 22 sowie den Schaber 6 zur Reinigung des Hilfsbandes 10, 20. Die Einhausung 8, 8a weist dabei zumindest eine Öffnung 7, insbesondere in Form einer Blende 7 auf, welche beim Betrieb der Vorrichtung 1 der Strahl aus Auftragsmedium 4 zumindest teilweise passieren kann. Diese Einhausung 8, 8aist unter anderem vorteilhaft, weil dadurch eine Verschmutzung der Umgebung durch eventuelle Spritzer von Auftragsmedium 4 vermieden wird. Zudem werden auch die Elemente im Inneren der Einhausung 8, 8a gegenüber der Umgebung abgeschirmt.
Die Einhausung in Figur 1 ist so ausgeführt, dass sie zumindest einen transparenten Teil 8a aufweist. So ist eine Überwachung von außen möglich ist, ohne die Einhausung 8, 8a öffnen zu müssen.
Zudem ins in Figur 1 eine Auffangvorrichtung 9 vorgesehen, um überschüssiges Auftragsmedium 4 bzw. durch Spritzer oder Einstellung der Blende 7 in der Einhausung 8, 8a verbliebenes Auftragsmedium 4 aufzufangen und einer weiteren Verarbeitung zugänglich zu machen. Dazu kann die Einhausung, z.B. durch eine leichte Neigung des Bodens o.ä. so ausgestaltet sein, dass das Auftragsmedium 4 an einer Stelle zusammenläuft und dort zentral in die Auffangvorrichtung abgeführt werden kann. Die Figur 2 zeigt exemplarisch eine alternative Ausgestaltung der Vorrichtung 1. Hierbei wurde beispielsweise auf eine Einhausung 8, 8a verzichtet. Es ist lediglich eine Blende 7 vorgesehen. Diese kann aber, wie in der Figur 2 angedeutet, so groß ausgeführt sein, dass sie unerwünschte Spritzer von Auftragsmedium 4 auf die Materialbahn 2 verhindert. Zudem kann es vorteilhaft sein, wenn sich die Auffangvorrichtung 9 über die gesamte Länge der Vorrichtung 1 erstreckt, oder zumindest den Bereich unter der Bandschlaufe des ersten Hilfsbands 10 vollständig abdeckt.
Zudem zeigt die Figur 2, dass das erste Hilfsband 10 sowie das zweite Hilfsband 20 nicht zwangsläufig horizontal verlaufen müssen. Die Neigung des Bandes im Bereich der Vordosiereinrichtung 3 kann sich beispielsweise im Bereich bis 45 ° bewegen. Bei der Ausführung gemäß Figur 2 trifft der Strahl auch nicht senkrecht auf die Materialbahn. Es hat sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt, wenn der dieser Winkel der Senkrechten um maximal 45° abweicht. Schließlich zeigt Figur 2 auch noch, dass man bei der Wahl der Vordosiereinrichtung
3 eine große Wahlfreiheit hat. So ist neben den schon erwähnten Einrichtungen z.B. auch ein Rakelauftrag o.ä. möglich.
Figur 3 zeigt schematisch die Verhältnisse beim Auftreffen eines Strahls aus Auftragsmedium 4 auf eine laufende Materialbahn 2.
Insbesondere beim Auftrag auf eine Faserstoffbahn 2 mittels eines Verfahrens gemäß einem Aspekt der Erfindung, wird auch durch die hohe Aufprallgeschwindigkeit V_S und den hohen Staudruck das Auftragsmedium 4 oder die darin enthaltene Flüssigkeit in Poren der vorbeilaufenden Materialbahn 2 hineingepresst.
Die Auftragsmenge auf die Materialbahn 2 kann über die Durchflussmenge der Vordosiereinrichtung 3 gesteuert werden. Die Penetrationstiefe D kann durch die Geschwindigkeit des bzw. der Hilfsbänder 10, 20 reguliert werden.
Die Penetrationstiefe D der Flüssigkeit in die Materialbahn 2 hängt unter anderen von der Strahlbreite, der Strahlgeschwindigkeit V_S, der Viskosität des Auftragsmediums
4 und vom Porendurchmesser der Materialbahn 2 ab. Da diese Struktur sich bei den verschiedenen Materialbahnen 2 stark unterscheiden kann, müssen die Verfahrensparameter meist auf die jeweilige Anwendung angepasst werden.
Um einen Eindruck für auftretende Strömungsgeschwindigkeit des Sprühstrahls V_S zu erhalten, wurde in Figur 4 dargestellt, welcher Strahldruck bei einer Auswahl von Anwendungsfällen für eine 100% Penetration theoretisch notwendig ist. Der Druck ist dabei in logarithmischer Skala aufgetragen. Die Werte basieren auf der Annahme eines Feststoffgehaltes von 12% in dem Auftragsmedium 4. Diese Werte sollen lediglich einen Anhaltspunkt darstellen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Werte beschränkt. Dabei wurden verschiedenen Auftragsmengen (0.6 g/m2 & 1.8 g/m2) sowie verschiedene Porendurchmesser in der Materialbahn betrachtet (15pm & 20 miti). Als Geschwindigkeit der Materialbahn wurde exemplarisch 1000 m/min angenommen.
In einer Filmpresse ist bei einer Linienlast von 40 kN/m eine Nippressung von ca. 12 bar notwendig (Nipbreite 32 mm). Um mit dem Sprühstrahl eine ähnliche Penetration zu erzeugen sind unter Umständen deutlich höhere Strahldrucke erforderlich, wie man aus Figur 4 erkennen kann. Je kleiner der mittlere Porendurchmesser oder je höher die Viskosität bzw. je höher die Auftragsmenge sind, umso höher wird der erforderlichen Strahldruck. Bei Porendurchmessern kleiner als 15 pm (nicht dargestellt) steigt der erforderliche Strahldruck für die vollständige Penetration überproportional stark.
Die erforderliche Strahlgeschwindigkeit V_S wurde aus dem erforderlichen Strahldruck abgeleitet und im Bild 4 für die ausgewählte Einstellungen dargestellt. (Dieses Beispiel wurde für den Fall von Stärkeauftrag berechnet). In Figur 5 ist aus den Werten von Figur 4 die ermittelte Sprühstrahlgeschwindigkeit V_S in [m/min] aufgetragen. Dabei ist ersichtlich, dass hohe Sprühstrahlgeschwindigkeiten V_S in Vergleich zu der Substratgeschwindigkeit von 1000 m/min notwendig sind, um die vollständige Filmpenetration zu erhalten. Für die Auftragsmenge von 1 ,8 g/m2, was in etwa einem Stärkeauftrag von 15pm Dicke entspricht, liegt die ermittelte Strahlgeschwindigkeit, und damit auch die notwendige Geschwindigkeit des ersten 10 und des zweiten Hilfsbandes 20 deutlich über der Geschwindigkeit der Materialbahn 2 von 1000 m/min.
Auch die Sprühstrahlgeschwindigkeit V_S steigt überproportional, wenn der mittlere Porendurchmesser < 10 pm wird (nicht dargestellt) und wenn die Auftragsmenge zunimmt. Eine höhere Viskosität führt ebenfalls zur Steigerung der erforderlichen Sprühgeschwindigkeit V_S. Aus Figuren 4 und 5 ist insbesondere ersichtlich, dass mit dem vorgeschlagenen Auftragsverfahren und der vorgestellten Vorrichtung 1 die Herstellung von sehr dünnen Flüssigkeitsstrahlen mit hoher Geschwindigkeit V_S möglich ist.
Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung
2 Materialbahn
3 Vordosiereinrichtung
4 Auftragsmedium
5 Stützelement
6 Schaber
7 Blende
8, 8a Einhausung
9 Auffangvorrichtung
10 erstes Hilfsband 1 1 erste Umlenkung 12 weitere Umlenkung 20 zweites Hilfsband
21 zweite Umlenkung 22 weitere Umlenkung V_S Strahlgeschwindigkeit D Penetrationstiefe

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Auftrag eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums (4) auf eine laufende Materialbahn (2), insbesondere eine laufende Faserstoffbahn (2), wobei das Auftragsmedium (4) mittels einer Vordosiereinrichtung (3) auf ein erstes bewegtes Hilfsband (10) aufgebracht wird und dieses erste Hilfsband (10) an zumindest einer ersten Umlenkung (11 ) seine Bewegungsrichtung ändert, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste Hilfsband (10) mit annähernd gleicher oder höherer Geschwindigkeit bewegt, als die laufende Materialbahn (2), wobei das erste Hilfsband (10) nicht in Kontakt mit der Materialbahn (2) steht, und dass das Auftragsmedium (4) zumindest teilweise an der ersten Umlenkung (11 ) von dem ersten Hilfsband (10) in Form eines Strahls auf die laufende Materialbahn (2) übertragen wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Hilfsband (20) vorgesehen ist, welches an zumindest einer zweiten Umlenkung (21 ) seine Richtung ändert und das Auftragsmedium (4) zumindest streckenweise zwischen dem ersten Hilfsband (10) und dem zweiten Hilfsband (20) transportiert wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (10) und das zweite Hilfsband (20) zusammen mit dem Auftragsmedium (4) einen Walzennip bestehend aus einer ersten Umlenkwalze (11 ) und einer zweiten Umlenkwalze (21 ), passieren, wobei die erste Umlenkwalze (11 ) die erste Umlenkung (11 ) des ersten Hilfsbandes (10) darstellt, und die zweite Umlenkwalze (21 ) eine zweite Umlenkung (21 ) des zweiten Hilfsbandes (20) darstellt, und das Auftragsmedium (4) zumindest teilweise nach dem Walzennip das erste Hilfsband (10) in Form eines Strahls verlässt.
4. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragsmedium (4) durch den Strahl auf die gesamte Breite der Materialbahn (2) oder zumindest auf 90% der Breite der Materialbahn (2) aufgetragen wird.
5. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen 5 ml/m2 und 100 ml/m2, insbesondere zwischen 10 ml/m2 und 50ml/m2 an Auftragsmedium auf die Materialbahn (2) aufgetragen werden.
6. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste Hilfsband (10) und/oder das zweite Hilfsband (20) mit einer Geschwindigkeit von mehr als 600 m/min, insbesondere zwischen 2000 m/min und 10000m/min, besonders bevorzugt zwischen 3000 m/min und 6000 m/min bewegt.
7. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass -im Bereich des Auftreffens des Strahls- die Bewegungsrichtung der laufenden Materialbahn (2) vertikal verläuft oder eine Komponente in vertikaler Richtung aufweist, während die Richtung des Strahls horizontal verläuft bzw. eine Komponenten in horizontaler Richtung aufweist.
8. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl senkrecht auf die Materialbahn (2) auftrifft, oder in einem Winkel, der von der Senkrechten um maximal 45° abweicht.
9. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Auftragsmedium (4) um eine Stärkelösung (4) oder eine pigmenthaltige Streichfarbe (4) handelt.
10. Vorrichtung (1 ) zum Auftrag eines Auftragsmediums (4) auf eine laufende Materialbahn (2), insbesondere eine laufende Faserstoffbahn (2), wobei die Vorrichtung (1 ) ein erstes bewegtes Hilfsband (10) sowie eine erste Umlenkung (11 ) umfasst, an der das erste Hilfsband (10) seine Richtung ändert sowie eine
Vordosiereinrichtung (3) zum Aufbringen des Auftragsmediums (4) auf das erste Hilfsband (10) und wobei das erste Hilfsband (10) nicht in Kontakt mit der Materialbahn (2) steht dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hilfsband (10), die Umlenkung (11 ), und die Vordosiereinrichtung (3) so angeordnet sind, dass die Vorrichtung (1 ) zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorherigen Ansprüche geeignet ist.
11. Vorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) ein zweites Hilfsband (20) und eine zweite Umlenkung (21 ) umfasst, welcher das zweite Hilfsband (20) seine Richtung ändert, wobei das erste (10) und das zweite Hilfsband (20) so angeordnet sind, dass das Auftragsmedium (4) zumindest streckenweise zwischen dem ersten Hilfsband (10) und dem zweiten Hilfsband (20) transportiert werden kann.
12. Vorrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des ersten Hilfsbandes (10) und /oder des zweiten Hilfsbandes (20) ein Metall oder ein Polymer, insbesondere ein Polyurethan umfasst oder daraus besteht.
13. Vorrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1 ) weiterhin eine Blende (7), insbesondere einer verstellbare Blende (7) umfasst, welche zwischen der ersten Umlenkung (11 ) und der Materialbahn (2) angeordnet ist, und durch welche beim Betrieb der Vorrichtung (1 ) der Strahl aus Auftragsmedium (4) zumindest teilweise passieren kann.
14. Vorrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einhausung (8, 8a) umfasst, die zumindest die Vordosiereinrichtung (3), die erste Umlenkung (11 ) und zumindest Teile des ersten Hilfsbandes (10) umgibt, wobei die Einhausung (8, 8a) zumindest eine Öffnung, insbesondere in Form einer Blende (7) aufweist, welche beim Betrieb der Vorrichtung (1 ) der Strahl aus Auftragsmedium (4) zumindest teilweise passieren kann.
15. Vorrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (6) vorgesehen sind, um das erste Hilfsband (10) und/oder das zweite Hilfsband (20) während des Betriebs der Vorrichtung (1 ) zu reinigen.
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