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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten einer laufenden
Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn mit Hilfe wenigstens
eines oberhalb zur zu beschichtenden Faserstoffbahn angeordneten
Vorhang- Auftragsdüse, aus welcher wenigstens ein im Wesentlichen
der Schwerkraft unterliegender frei fallender Vorhang eines flüssigen
bis pastösen Auftragsmediums, insbesondere Streichfarbe,
in einer bestimmten Durchflussmenge und aus einer bestimmten Höhe
an eine unter dem Auftragswerk befindliche Oberfläche abgegeben
wird, wobei bei direktem Auftrag die besagte Oberfläche
die Faserstoffbahn selbst ist und bei indirektem Auftrag die besagte
Oberfläche eine Leitfläche ist, von der das Auftragsmedium
aus einer Teilhöhe an die Faserstoffbahn ebenfalls in Form
eines Vorhanges abgegeben wird.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung.
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Ein
gattungsgemäßes Verfahren und eine derartige Vorrichtung
sind beispielsweise aus der
WO 2006/097376 A1 und der nachveröffentlichten
DE 10 2007 009 702 bekannt.
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Zur
Beschichtung einer laufenden Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn
werden in zunehmendem Maße Vorhang-Auftragsdüsen,
d. h. so genannte Curtain Coater eingesetzt. Mit diesen modernen
Vorrichtungen ist es nämlich möglich, Konturstriche
auf die Oberfläche der Faserstoffbahn derart aufzubringen.
Dabei wird nur die Menge aufgebracht, die auf der Faserstoffbahn
verbleiben soll. Beim Auftragen berühren keine Bauteile
der Auftragsvorrichtung die empfindliche Bahn, was ebenfalls ein
Vorteil des Verfahrens und der Vorrichtung ist.
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Dabei
ist die Anwendung der Multilager- Technik, also der Erzeugung mehrerer
Einzelvorhänge, die sich danach auf der zu beschichtenden
Oberfläche als mehrere Schichten übereinanderlegen,
besonders effektiv.
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Die
Herstellung eines Einzelvorhanges (bei einschichtigem oder bei mehrschichtigem Auftrag) erfolgt
in der Regel problemlos, wenn die von der betreffenden Vorhangdüse
ausgehende Durchflussmenge größer als 4 l/min/m
ist. Hierbei ist eine eingestellte Vorhanglänge, bzw. Höhe
aus der der Vorhang herabfällt, zwischen 50 und 300 mm üblich.
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Oftmals
ist aber nur eine geringe Durchflussmenge einzustellen. Das trifft
zu, wenn eine sehr dünne Auftragsschicht, wie beispielsweise
eine Deckschicht zur Erreichung eines bestimmten Glanzeffektes gewünscht
ist. Mit den herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen
ist dieses Ziel nicht erreichbar. In der Praxis kam es bei geringen
Durchflussmengen durch die Vorhangdüse zum Aufreißen
des Vorhanges und zu einer unerwünschten streifigen Auftragsschicht
auf der Faserstoffbahn.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Vorhangauftrags-
Verfahren und eine dementsprechende Vorrichtung anzugeben, mit dem bzw.
mit der ein stabiler Vorhang bei geringer Durchflussmenge der betreffenden
Vorhangdüse erreichbar ist.
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Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe mit einem Verfahren gemäß Anspruch
1 gelöst.
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Der
Erfinder hat erkannt, dass ein stabiler Vorhang, trotz einer geringen
Durchflussmenge erreicht werden kann, wenn auch die eingestellte
Vorhanglänge bzw. Höhe, aus der der Vorhang herabfällt,
ebenfalls niedrig ist. Erfindungsgemäß wurde gefunden,
dass bei einer Durchflussmenge von gleich/kleiner als 6 l/min/m,
insbesondere gleich/kleiner als 4 l/min/m eine Höhe (zwischen
Vorhangabgabedüse und Faserstoffbahn oder auch zwischen
Vorhangabgabedüse und Gleitfläche) bzw. eine Teilhöhe (aus
der der Vorhang von einer Gleitfläche auf die Faserstoffbahn
herabfällt) des frei fallenden Vorhanges auf gleich/kleiner
10 mm, vorzugsweise maximal 5 mm einzustellen ist. Vorteilhaft ist
dabei eine eingestellte Höhe zwischen 1 und 5 mm.
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Dieses
erfindungsgemäße Verfahren funktioniert bei einem
einfachen Vorhang, der aus einer Einzeldüse abgegeben wird,
genauso wie bei einem mehrschichtigen Auftrag. Beim Mehrschichtauftrag (Multilager-Coating)
ist in der Regel der zuletzt aufgebrachte Vorhang derjenige, der
nur eine dünne Auftragsschicht als Funktionsschicht – beispielsweise zur
Herstellung eines Glanzeffektes – aufweisen soll und demzufolge
aus einer geringen Durchflussmenge resultiert. Der Feststoffgehalt
des verwendeten Auftragsmediums kann dabei hoch sein.
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Die
Stabilität des in geringer Durchflussmenge abgegebenen
Vorhanges lässt sich weiter verbessern, wenn ein elektrostatisches
Feld erzeugt wird, welches auf den Vorhang einwirkt. Dabei ist für
die Ausbildung des elektrostatischen Feldes eine Gleichspannung
zwischen 3000 und 30000 Volt bei Stromstärken zwischen
100 mA und 500 mA am wirkungsvollsten.
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Zweckmäßig
ist es, wenn eine solche Elektrode bzw. Elektrodenanordnung für
das elektrische Feld verwendet wird, deren Polarität negativ
ist. Theoretisch ist auch eine positive Polarität möglich,
aber bei negativer Polarität ist der Stabilisierungseffekt
am Vorhang größer.
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Die
Elektrode, die aus mindestens einer Reihe vieler Einzelelektroden
zur Erzeugung des elektrischen Feldes besteht, kann beim indirekten
Auftrag unter der Gleitplatte angeordnet sein oder in die Platte
selbst integriert sein.
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Beim
direkten Auftrag des Vorhanges auf die Faserstoffbahn ist die Anordnung
der Elektrode unter der Faserstoffbahn sinnvoll.
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In
beiden Fällen sollte die Elektrodenanordnung sich unterhalb
der Auftrefflinie des Vorhanges befinden.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird auch mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch
8 gelöst. Einige Ausgestaltungsmerkmale ergeben sich aus
der Erläuterung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, weshalb an dieser Stelle keine Wiederholung der Erläuterung
stattfinden soll.
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Eine
sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung besteht darin, eine
geneigte Leitfläche anzuordnen, die den senkrechten Lauf
des von der Vorhangauftragsdüse abgegebenen Vorhangs unterbricht.
Diese Leitfläche ist vor allem bei der Mehrfachbeschichtung
sinnvoll. Hier erfüllt die Leitfläche eine wichtige
Aufgabe, nämlich die auf sie auftreffenden einzelnen, vorzugsweise
dünnen Vorhangsfilme (mit den bei der Beschreibung des
erfindungsgemäßen Verfahrens angesprochenen geringen
Durchflussmengen, d. h. solche von gleich/kleiner 10 l/min/m) zu
bündeln und zu stabilisieren. Durch den gebildeten Verbund
an Vorhangsfilmen ist es möglich, solche Vorhänge
in den angegeben Durchflussmengen überhaupt abgeben zu
können. Der Einsatz einer solchen Leitfläche,
die auch als Zwischenplatte bezeichnet werden kann, ist nicht unproblematisch. Zum
einen muss die Leitfläche in der Lage sein, den oder die
flüssigen Vorhangsfilme homogen und ohne Bildung von Wellen
und Streifen zu führen. Zum anderen dürfen die
aufgenommenen Vorhange bzw. Vorhangfilme nicht so sehr abgebremst
werden, aber auch nicht überschnell herabgleiten, weil
sich dadurch wellige Oberflächen herausbilden und die Auftragsqualität
darunter leidet.
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Der
Erfinder hat herausgefunden, dass neben der schon beschriebenen
geringen Vorhanglänge von vorzugsweise kleiner als 5 mm,
auch die Anwendung von geeigneten Materialien für die geneigte Leitfläche
vorteilhaft hinsichtlich eines stabilen Laufes des einen oder der
mehreren Vorhangfilme ist.
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Aufgrund
des sehr kurzen Abstandes bzw. geringen Vorhanglänge zwischen
Abgabedüse und der geneigten Leitfläche sind darüber
hinaus besondere Anforderungen an deren Genauigkeit und Geradheit
zu stellen.
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Als
Materialien werden Edelstahl oder Kunststoff, wie z. B. Polyethylen,
Polypropylen vorgeschlagen. Die Leitfläche kann außerdem
verchromt bzw. auch mit einer dünnen, leitfähigen
oder nicht leitfähigen Beschichtung und/oder mit einer
wasserabweisenden Beschichtung (Beschichtung mit Lotuseffekt) versehen
sein. Bei der letztgenannten Beschichtung werden Verunreinigungen
sowie eine starke Abbremsung des bzw. der hinabgleitenden Filme
verhindert.
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Eine
weitere Möglichkeit kann darin bestehen, die Leitfläche
bzw. die geneigte Platte, die im Übrigen gerade oder konvex
oder auch konkav geformt sein kann, aus einem feinporigen Material
herzustellen. Durch die Poren kann entweder ein Gas oder auch eine
Schmierflüssigkeit durchgeleitet werden, sodass sich ein
tragender Schmierfilm bildet, auf dem der oder die aufgenommenen
Vorhangfilme mit verminderter Reibung hinabgleiten kann bzw. können.
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Des
weiteren kann die geneigte Platte Temperierkanäle enthalten,
durch die ein Kühlmedium (z. B. Gas, Flüssigkeit)
oder auch ein Heizmedium (z. B. Gas, Dampf, Flüssigkeit)
durchgeleitet werden kann, wodurch sich Verunreinigungen bzw. Anbackungen durch
Mediumsteile verhindern lassen.
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In
diesem Zusammenhang kann auch an Heizdrähte zum Heizen
und zum Durchbiegungsausgleich gedacht sein, welche sich in den
Kanälen anordnen lassen. Diese Ausführung erlaubt
eine relativ geringe Dicke der geneigten Platte.
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Eine
weitere Möglichkeit besteht darin, die geneigte Platte
auf speziellen Aufhängungen so zu montieren, dass sie zielgerichtet
in einen hochfrequenten Schwingungszustand versetzbar ist. Die Schwingungsrichtung
kann sowohl senkrecht, als auch waagerecht oder auch in Gleitrichtung
des Vorhangfilmes oder der mehreren Vorhangfilme verlaufen.
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Außerdem
kann eine Abdeckung der Gleitfläche vorhanden sein, die
das Trocknen des oder der Vorhangfilme auf der Gleitfläche
verhindert. Zusätzlich kann eine Regulierung der Feuchtigkeit
in dem Raum zwischen Gleitfläche und Abdeckung mittels
Wassernebel oder Wasserdampf vorgenommen werden.
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Anhand
von Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher
erläutert werden.
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Die 1 bis 7 zeigen
in schematischer Darstellung verschiedene Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
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In
den einzelnen Figuren sind dieselben Bauteile mit demselben Bezugszeichen
versehen. In den einzelnen Figuren sollen die einzelnen Bauteile
nur insoweit beschrieben werden, wie Änderungen gegenüber
den anderen Figuren vorhanden sind.
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In
der 1 ist eine Auftragsvorrichtung 1 mit
einer einzigen Vorhangauftragsdüse 2 dargestellt.
Von dieser Auftragsdüse 2 wird Auftragsmedium
M, insbesondere Streichfarbe, mit geringer Durchflussmenge, die
unter 6 l/min/m liegt als ein der Schwerkraft unterliegender Vorhang 3 auf
eine darunter befindliche schräg nach unten gestellte Oberfläche 4 abgegeben.
Die Oberfläche stellt hier eine Leitfläche 5 für
den sich als Gleitschicht 6 auflegenden und hier sich vergleichmäßigenden
Vorhang 3 dar. Diese Gleitschicht 6 fällt
danach ebenfalls wieder im Wesentlichen aufgrund der Schwerkraft
an einer Abrisskante 7 am Ende der geneigten Gleitfläche 5 in Form
eines weiteren Vorhanges 8 nach unten auf eine in Richtung
L laufende, zu beschichtende Faserstoffbahn 9 und bildet
dort eine sehr dünne Auftragsschicht 10.
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Diese
Art des Auftragens soll als indirekter Auftrag bezeichnet werden.
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Damit
der sich zuerst ausbildende Vorhang 3 stabil ist (das ist
wichtig hinsichtlich des weiteren Fallweges des Auftragsmediums
M in Richtung auf die Faserstoffbahn 9), wird hier eine
erste Höhe H1, die der Vorhang 3 bzw. das Auftragsmedium
M zu überwinden hat (das ist hier der Abstand zwischen
Auftragsdüse zur Oberfläche 4 bzw. zur
Gleitfläche 6) niedrig eingestellt. Die Höhe
H1 beträgt zwischen 1 und 5 mm. Die zweite Höhe,
die das Auftragsmedium im Anschluss an die Gleitfläche 5 zu überwinden
hat, soll als Teilfallhöhe TH2 bezeichnet sein und ist
größer als die Höhe H1. Die Teilhöhe
TH2 beträgt ca. 50 bis 300 mm, vorzugsweise 150 bis 250
mm. Damit ergibt sich: H1 < TH2.
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2 zeigt
eine Auftragsvorrichtung 1a, die im Wesentlichen jener
entspricht, die in 1 gezeigt ist und ebenfalls
wieder auf indirektem Wege, also unter Einschaltung einer Oberfläche 4 bzw.
einer Gleitfläche 5 arbeitet.
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Im
Gegensatz zur Vorrichtung 1 aus 1 sind bei 1a zwei parallel und höhenversetzt
zueinander angeordnete Auftragsdüsen 2a und 2b zur Abgabe
zweier voneinander beabstandeter Einzelvorhänge 3 und
zur Ausbildung einer Doppelschicht 11, bestehend aus einem
ersten Medium M1 und einem zweiten Medium M2 auf der Faserstoffbahn 9 vorhanden.
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Die
Vorhangauftragsdüse 2a gibt zuerst das Auftragsmedium
M1 bzw. ihren Vorhang 3a an die darunter befindliche Oberfläche 4 bzw.
Gleitfläche 5 ab. Dort bildet sich eine Unterschicht 11a,
auf die sich das von der zweiten Auftragsdüse 2b abgegebene Medium
M2 bzw. der abgegebene Vorhang 3b auflegt.
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Da
die Vorhangdüse 2b eine sehr dünne Deckschicht 11b der
Doppelschicht 11 bilden soll, fließt das Auftragsmedium
M2 aus der Vorhangauftragsdüse 2b mit geringer
Durchflussmenge, d. h. von unter 6 ml/min/m ab und die eingestellte
Höhe H1 beträgt wie bei der Vorrichtung 1 gemäß 1 zwischen
1 und 5 mm, wohingegen die Teilfallhöhe TH2 zwischen der
Abrisskante 7 der Gleitfläche 5 und der Faserstoffbahn
zwischen 50 und 300 mm, vorzugsweise 150 bis 250 mm, beträgt.
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Die
Höhe H3, der ersten Vorhangauftragsdüse 2a zur
Gleitfläche 5 beträgt ca. 50 mm und ist demzufolge
größer als die Höhe H1, die bei der Düse mit
der geringeren Durchflussmenge vorhanden ist. Insgesamt ergibt sich
hier eine Beziehung wie folgt: H1 < H3 << TH2.
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In 3 ist
ebenfalls wie bei 2 eine Mehrschichtauftragsvorrichtung 1b mit
im Beispiel zwei vorhandenen Vorhangauftragsdüsen 2a und 2b gezeigt.
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Das
Auftragen des Mediums bzw. auch zweier verschiedener Medien M1 und
M2 erfolgt sowohl direkt, als auch in indirekter Weise. Wie aus
der 3 zu erkennen ist, ist keine durchgängig
unterhalb beider Vorhangauftragsdüsen 2a und 2b sich
erstreckende Gleitfläche vorhanden, sondern nur die Düse 2b zur
Abgabe einer dünnen Deckschicht 11b ist mit einer
solchen Gleitfläche 5 versehen, weshalb die Düse 2b das
Medium M2 in indirekter Weise abgibt. Das hier mit geringer Durchflussmenge
Q von unter 6 l/min/m abgegebene Medium M2 wird sofort nach Abgabe
aus der Düse 2b auf der Gleitfläche 5 gestreckt
und fällt erst ab der Abrisskante 7 der Gleitfläche 5 als
Vorhang 3b, in kurzer Höhe H1 zwischen 0 und 5
mm auf die Faserstoffbahn 9.
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Die
Höhe H3 zwischen der ersten in direkter Weise das Medium
M1 für die Unterschicht 11a aufbringenden Vorhangauftragsdüse 2a und
der Faserstoffbahn 9 beträgt ca. 50 bis 300 mm.
Auch hier gilt wieder: H1 < TH2.
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Die 4 zeigt
eine Vorrichtung 1c, die ebenfalls wieder für
einen Mehrschichtauftrag, d. h. eine Doppelschicht 11 ausgebildet
ist. Allerdings arbeitet diese Vorrichtung mit ihren beiden Vorhangauftragsdüsen 2a und 2b ausschließlich
in direkter Weise. Mit der Düse 2b wird wieder
ein dünne Deckschicht 11b aufgebracht, d. h. die
Durchflussmenge Q liegt ebenfalls wieder bei unter 6 l/min/m. Demzufolge
ist die einzustellende Höhe H1 zwischen Düse 2b und
Oberfläche 4 bzw. Faserstoffbahn 9 gering. Sie
beträgt ebenfalls wieder nur zwischen 1 und 5 mm. Da die
aufzubringende Unterschicht 11a, aufgebracht mit der ersten
Düse 2a, dicker als die Deckschicht 11b sein
soll, ist hier die Durchflussmenge Q auch höher und beträgt
ca. 6 bis 50 l/min/m. Deshalb beträgt auch die Höhe
H3 zwischen 50 und 300 mm. Auch hier gilt eine Beziehung: H1 < H3.
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Die 5 zeigt
eine indirekt auftragende Vorrichtung 1d, die prinzipiell
jener von 1 entspricht. Damit der Vorhang 3,
der ja aufgrund der geringen Durchflussmenge Q von gleich oder bevorzugt unter
6 l/min/m sehr dünn und störanfällig
ist, ist hier eine Elektrode vorgesehen. Bevorzugt sind mehrere Elektroden 12 vorhanden,
die entlang der Breite der Vorrichtung und zumindest über
die Breite des Vorhanges 3 entsprechend verteilt angeordnet
sind. Die Elektrode bzw. die Mehrzahl an Elektroden 12 ist
unterhalb der Gleitfläche 5 und zum Vorhang 3 hin
ausgerichtet. Damit wird ein elektrostatisches Feld 13 durch
eine angelegte Gleichspannung bis zu 30000 Volt und einer Stromstärke
bis zu 100 mA erzeugt. Dadurch wird der dünne Vorhang 3 (also
das in geringer Durchflussmenge abgegebene Medium) stabilisiert,
so dass er nicht aufreißen kann und dadurch im Endeffekt
eine streifenfreie Auftragsschicht 10 auf der Faserstoffbahn 9 erreichbar
ist.
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Im Übrigen
besteht die Gleitfläche 5 aus einem Kunststoff
bzw. aus einem nicht leitfähigen Material.
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In 6 ist
eine indirekt auftragende Vorrichtung 1e gezeigt mit einer
gegenüber 5 veränderten Anordnung
der Elektrode 12. Diese Elektrode 12 besteht hier
aus einem metallischen Draht, der in die Gleitfläche 5,
bestehend aus Kunststoff oder nichtleitfähigem Material,
eingebettet ist.
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In 7 ist
eine direkt auftragende Vorrichtung 1f dargestellt. Hierbei
ist die Elektrode bzw. die Mehrzahl an Elektroden 12 unterhalb
der Faserstoffbahn 9 angeordnet und in Richtung des empfindlichen
und aufgrund des in geringer Durchflussmenge Q abgegebenen, dünnen
Vorhanges 3 ausgerichtet. Die Faserstoffbahn 9 sollte
zur Ausbildung des elektrischen Feldes 13 einen Feuchtigkeitsgehalt
von unter 5% aufweisen. Die übrigen Werte für
Durchflussmenge Q und der Höhe H1 entsprechen denen, die in
den vorherigen Figuren angegeben sind.
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Selbstverständlich
ist das Anlegen einer Elektrodenanordnung 12 auch bei mehrschichtigem Vorhangauftrag,
so wie er in den 2 bis 4 dargestellt
worden ist, möglich. Die Elektroden sind dabei der Auftragsdüse
bzw. dem Vorhang zugeordnet, der in der besagten geringen Durchflussmenge
abgegeben wird.
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Nachzutragen
ist, dass anstelle der in den Figuren dargestellten, schräg
nach unten laufenden Faserstoffbahn 9 diese auch in anderen
Richtungen L laufen kann. So ist beispielsweise eine horizontale, als
auch schräg nach oben steigende Bahnführung oder
eine um 180° entgegengesetzte Laufrichtung denkbar. Die
angegeben Beziehungen für die einzustellenden Höhen
des bzw. der vorhandenen Vorhangauftragsdüsen (es können
auch mehr als die beispielsweise angegebenen zwei Düsen
sein) gelten auch dabei.
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- 1,
1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g
- Auftragsvorrichtung
- 2,
2a, 2b
- Vorhangauftragsdüse
- 3,
3a, ab
- Vorhang
- 4
- Oberfläche
- 5
- Leitfläche
- 6
- Gleitschicht
- 7
- Abrisskante
- 8
- Vorhang
- 9
- Faserstoffbahn
- 10
- Auftragsschicht
- 11
- Doppelschicht
- 11a
- Unterschicht
- 11b
- Deckschicht
- 12
- Elektrodenanordnung
- 13
- elektrostatisches
Feld
- M,
- M1,
M2 Auftragsmedium
- H1,
- H3
Höhe
- TH2,
- Teilfallhöhe
- Q
- Durchflussmenge
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2006/097376
A1 [0003]
- - DE 102007009702 [0003]