DE102017118898B4

DE102017118898B4 - Vorhangauftragswerk

Info

Publication number: DE102017118898B4
Application number: DE102017118898.3A
Authority: DE
Inventors: Tadashi Sasa; Toshihiro Katano; Akio Hirano; Hiroyuki Kohno; Christoph Henninger; Uwe Fröhlich; Benjamin Méndez-Gallon
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2017-08-18
Filing date: 2017-08-18
Publication date: 2021-08-05
Anticipated expiration: 2037-08-19
Also published as: DE102017118898A1

Abstract

Verfahren zur Beschichtung einer laufenden Materialbahn mit wenigstens einem flüssigen und/oder pastösen Auftragsmedium mittels eines Vorhangauftragswerks, welches zumindest einen Auftragskopf umfasst, der wenigstens eine sich im Wesentlichen über seine Breite erstreckende Abrisskante umfasst an der das Auftragsmedium den Auftragskopf in Form eines frei fallenden Vorhangs verlässt und nachfolgend auf die Materialbahn tritt, wobei der Bereich zumindest einer der zumindest einen Abrisskante mit einem strömenden gasförmigen Spülmedium, insbesondere mit Luft beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Spülmediums größer ist, als die Temperatur des Auftragsmediums, und der Feuchtegehalt des Spülmediums so eingestellt ist, dass der Taupunkt des Spülmediums über der Temperatur des Auftragsmediums, insbesondere mehr als 2°K über der Temperatur des Auftragsmediums liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung einer laufenden Faserstoffbahn mittels eines Vorhangauftragswerks. gemäß den Kennzeichen des Anspruchs 1, ein Vorhangauftragswerk zur Beschichtung einer laufenden Faserstoffbahn gemäß Anspruch 7 sowie einen Auftragskopf für ein Vorhangauftragswerk gemäß Anspruch 8.
Vorhangauftragswerke zur Beschichtung einer laufenden Materialbahn mit wenigstens einem flüssigen und/oder pastösen Auftragsmedium weisen in der Regel einen Auftragskopf auf, der wenigstens eine sich im Wesentlichen über die Breite des Auftragskopf erstreckende Abrisskante umfasst an der das Auftragsmedium den Auftragskopf in Form eines frei fallenden Vorhangs verlässt.
Vorhangauftragswerke werden in der Papier- oder B&P Herstellung oftmals eingesetzt um eine besonders hohe Strichqualität bei geringem Einsatz der teuren Streichfarbe zu erreichen. Vorhangauftragswerke werden daher oftmals zur Erzeugung der obersten, der sog. Deckschicht, eingesetzt. Da die Deckschicht der Papier- oder B&P-Bahn die Schicht ist, welche die äußere Erscheinung des Papiers oder Kartons festlegt, werden an die Deckschicht besonders hohe Qualitätsanforderungen gestellt.
Vorhangauftragswerke haben aber den Nachteil, dass diese besonders empfindlich gegenüber Umgebungseinflüssen sind. So wirken sich bei Vorhangauftragswerken Luftströmungen, Schwankungen in Temperatur- und/oder Luftfeuchtigkeit besonders negativ auf einen stabilen Betrieb aus. Da Auftragswerke im Allgemeinen oftmals räumlich nahe an Trocknungseinrichtungen, wie Zylindertrocknungseinrichtungen und/oder Infrarot-Trocknungseinrichtungen, angeordnet sind, werden solche Auftragswerke oftmals in einer Umgebung mit hoher Umgebungstemperatur kombiniert mit hoher Luftfeuchtigkeit betrieben. Um die Streichfarbe von Vorhangauftragswerken zu entgasen, d.h. um sicher zu stellen, dass die Streichfarbe ohne Luftblasen aus dem Auftragskopf des Vorhangauftragswerks treten kann, werden ferner Vakuumentgasungseinrichtungen eingesetzt, die bei niedriger Temperatur betrieben werden müssen, um ein Sieden der Streichfarbe zu verhindern. Aufgrund der kühlen Streichfarbe, die im Auftragskopf geführt wird, kann die warme Umgebungsluft am Auftragskopf, insbesondere an der Abrisskante des Auftragskopfs, kondensieren und es können Kondensat Tropfen auf die herzustellende Faserstoffbahn fallen. Um dies zu verhindern, werden Vorhangauftragswerke in der Regel in einer diese umgebenden Einhausung betrieben, die klimatisiert ist.
Ein alternatives Vorhangauftragswerk ist in der DE 10 2016 209 336 beschrieben.
Der Nachteil solcher klimatisierten Einhausungen ist, dass die Klimatisierung sehr teuer ist, sowohl in der Anschaffung wie auch im laufenden Betrieb.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine kostengünstigere Alternative zu einer klimatisierten Einhausung zu finden, mittels der ein Kondensieren der Umgebungsluft am Auftragskopf in ähnlicher oder gleicher Weise wie mit einer Klimatisierung reduziert bzw. unterbunden werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Auftragskopf nach Anspruch 8, durch ein Vorhangauftragswerk nach Anspruch 7 und durch ein Verfahren nach Anspruch 1.
Dadurch, dass erfindungsgemäß zumindest eine Spüleinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher zumindest eine der zumindest einen Abrisskante mit einem strömenden gasförmigen Spülmedium beaufschlagbar ist bzw. beaufschlagt wird, wird erreicht, dass sich im Bereich der Abrisskante wenig oder keine Umgebungsluft ansammeln kann, die an der Abrisskante kondensieren kann. Aus diesem Grund kann auf eine Klimatisierung komplett verzichtet werden oder eine nur sehr einfache Klimatisierung verwendet werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Vorzugsweise umfasst der Auftragskopf wenigstens eine Querverteilkammer sowie einen mit dieser verbundenen Düsenspalt mit Austrittsöffnung derart, dass das von der Querverteilkammer über den Düsenspalt zur Austrittsöffnung kommende Auftragsmedium den Auftragskopf an der Austrittsöffnung verlässt, wobei die zumindest eine Abrisskante durch zumindest einen Teil der Austrittsöffnung gebildet ist. Konkret kann in diesem Zusammenhang die Austrittsöffnung eine erste und eine zweite Abrisskante bereitstellen, wobei bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Auftragskopfs in Laufrichtung der Materialbahn betrachtet die erste Abrisskante vorne und die zweite Abrisskante hinten angeordnet ist.
Um insbesondere beide Abrisskanten zu spülen und dort ein Kondensieren der Umgebungsluft zu reduzieren oder zu verhindern sieht eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung eine erste und/oder eine zweite Spüleinrichtung vor welche derart angeordnet ist bzw. sind, dass bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Auftragskopfs in Laufrichtung der Materialbahn betrachtet, die erste Spüleinrichtung die erste Abrisskante von vorne mit dem Spülmedium beaufschlagt und die zweite Spüleinrichtung die zweite Abrisskante von hinten mit dem Spülmedium beaufschlagt.
In einer zu den vorherigen Ausführungsformen alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Auftragskopf wenigstens eine Querverteilkammer und einen mit dieser verbunden Düsenspalt mit Austrittsöffnung sowie eine sich daran anschließende Gleitfläche an die sich wiederum die Abrisskante anschließt derart umfasst, dass in Fließrichtung des Auftragsmediums betrachtet, das von der Querverteilkammer über den Düsenspalt und die Austrittsöffnung kommende Auftragsmedium nach der Austrittsöffnung über die Gleitfläche zur Abrisskante fließt und an der Abrisskante den Auftragskopf verlässt.
Konkret kann die zumindest eine Spüleinrichtung außerhalb des Düsenspalts angeordnet sein.
Vorzugsweise ist die zumindest eine Spüleinrichtung so ausgebildet und angeordnet, dass die Strömung des gasförmigen Spülmediums in Richtung des frei fallenden Vorhangs gerichtet.
Konkret kann der Auftragskopf einen Gehäuseblock, insbesondere aus einem metallischen Werkstoff, umfassen, in dem die Querverteilkammer und der Düsenspalt angeordnet sind, wobei der Gehäuseblock zumindest abschnittweise von einer Außenverkleidung und/oder einer thermisch isolierenden Schicht umgeben ist, welche mit der Umgebung in Kontakt kommt.
Bei dem metallischen Werkstoff kann es sich insbesondere um einen Stahl, insbesondere einen legierten oder unlegierten Edelstahl handeln. Die Einteilung der Stähle, bzw. Edelstähle findet sich in der DIN EN 10020.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Gehäuseblock ganz oder nur teilweise aus dem metallischen Material, insbesondere dem Stahl besteht. Ein Anteil von mehr als 90 Gew-% kann hierbei aber vorteilhaft sein.
Die Außenverkleidung kann hierbei bspw. zumindest abschnittweise durch zumindest ein ebenes und/oder gebogenes Blech oder durch zumindest eine ebene und/oder gebogene Kunststoffplatte wie bspw. eine Plexiglasplatte bereitgestellt sein bzw. umfassen.
Nach einer konkreten Ausgestaltung kann die Außenverkleidung zumindest abschnittweise durch die thermisch isolierende Schicht vom Gehäuseblock thermisch entkoppelt sein. In diesem Fall ist die thermisch isolierende Schicht zumindest abschnittweise zwischen der Außenverkleidung und dem Gehäuseblock angeordnet. Durch die vom Gehäuseblock thermisch entkoppelte Außenverkleidung wird erreicht, dass die Umgebungsluft nicht in direkten Kontakt mit dem „kühlen“ Gehäuseblock, durch welchen das Auftragsmedium geführt wird, kommt.
Nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann auch die Außenverkleidung zumindest abschnittweise durch eine thermisch isolierende Schicht gebildet sein.
Vorzugsweise ist die Außenverkleidung zumindest im Bereich Abrisskante derart angeordnet und ausgebildet ist, dass durch diese der freie Fall des Vorhangs nicht beeinträchtigt wird.
Nach einer weiteren konkreten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Gehäuseblock ein erstes und ein zweites Gehäuseblockteil und die Querverteilkammer und der Düsenspalt sind durch einen zwischen den beiden Gehäuseblockteilen gebildeten Hohlraum gebildet. In diesem Zusammenhang sind insbesondere die beiden Gehäuseblockteile durch Verbindungsmittel, insbesondere Schrauben, miteinander verbunden.
Ferner ist es insbesondere sinnvoll, wenn der erste Gehäuseblockteil eine erste, die erste Abrisskante bereitstellende Düsenlippe und der zweite Gehäuseblockteil eine zweite, die zweite Abrisskante bereitstellende Düsenlippe umfasst, die relativ zueinander derart verstellbar sind, dass die Weite des Düsenspalts im Bereich der Austrittsöffnung in Querrichtung des Auftragskopfs, und somit in Querrichtung der Faserstoffbahn, individuell einstellbar ist. Durch diese Ausgestaltung lässt sich der erfindungsgemäße Auftragskopf konstruktiv besonders einfach mit verstellbarem Düsenspalt aufbauen.
Es sind verschiedene Möglichkeiten denkbar, wie die thermisch isolierende Schicht aufgebaut sein kann.
Nach einer denkbaren Variante umfasst die thermisch isolierende Schicht ein Schaumstoffmaterial und/oder eine Wabenstruktur und/oder Glaswolle und/oder Mineralwolle oder ist durch eines oder mehrere der vorgehenden gebildet.
Nach einer weiteren denkbaren Variante ist die thermisch isolierende Schicht durch ein gasförmiges Isolationsmedium gebildet, welches in einem Spalt zwischen dem Gehäuseblock und der Außenverkleidung angeordnet oder geführt ist, wobei insbesondere der Spalt im Bereich der Abrisskante im Bereich 0,5mm - 50mm, bevorzugt 2-10mm, beträgt. In diesem Fall ist es insbesondere von Vorteil, wenn das gasförmige Isolationsmedium zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, durch das strömende gasförmige Spülmedium bereitgestellt ist. In diesem Fall kann auf besonders einfache Art und Weise eine Isolation des Gehäuseblocks sowie eine Spülung der zumindest einen Abrisskante bereitgestellt werden.
Konkret ist das gasförmige Isolationsmedium und/oder das gasförmige Spülmedium insbesondere Luft.
Nach einer weiteren bevorzugten konkreten Ausgestaltung der Erfindung hat der Auftragskopf eine Oberseite und eine Unterseite und die Austrittsöffnung ist an der Unterseite angeordnet. In diesem Fall ist es insbesondere sinnvoll, wenn das zumindest teilweise das Isolationsmedium bereitstellende Spülmedium in einer von der Oberseite zur Unterseite gerichteten Strömungsrichtung, insbesondere von der Oberseite zur Unterseite, zum Bereich der Abrisskante strömt.
Nach einem weiteren unabhängigen Aspekt der Erfindung wird ein Vorhangauftragswerk zur Beschichtung einer laufenden Materialbahn mit wenigstens einem flüssigen und/oder pastösen Medium vorgeschlagen, welches mit zumindest einem erfindungsgemäßen Auftragskopf ausgerüstet ist.
Vorzugsweise hat das Vorhangauftragswerk Mittel, um die Temperatur des Spülmediums und/oder des Auftragsmediums so einzustellen, dass die Temperatur des Spülmediums zwischen der Temperatur der Umgebung und der Temperatur des Auftragsmediums oder auch unterhalb der Temperatur des Auftragsmediums bzw. Unterhalb der Temperatur der Umgebungsluft liegt. Die Mittel sind insbesondere so ausgelegt, um die Temperatur des Spülmediums im Bereich des 0,4-fachen bis 1,5-fachen, bevorzugt des 0,6-fachen bis 1,5-fachen der Temperatur der Umgebung und/oder des Auftragsmediums einzustellen. Die Mittel zum Einstellen bzw. aufeinander abstimmen der Temperatur des Spülmediums und/oder der Temperatur des Auftragsmediums können insbesondere Heiz- und/oder Kühleinrichtungen und Temperaturmesseinrichtungen umfassen, mittels der die Temperatur des Spülmediums und des Auftragsmediums gemessen und jeweils auf einen Sollwert eingestellt werden können. Vorzugsweise umfassen die Mittel ferner eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung mit welcher automatisch auf Basis der gemessenen Temperaturen des Spülmediums und des Auftragsmediums sowie der Solltemperaturen für das Spülmedium und das Auftragsmedium die Heiz- und/oder Kühleinrichtungen geregelt und/oder gesteuert werden.
Vorzugsweise umfasst das Vorhangauftragswerk Mittel zum Entfeuchten des Spülmediums.
Hierbei können verschiedene direkte oder indirekte Mittel vorgesehen sein.
So kann beispielsweise eine Entfeuchtungseinrichtung vorgesehen sein, die direkt dem Vorhangauftragswerk zugeordnet ist.
Es kann jedoch in anderen Ausführungen auch vorgesehen sein, dass es sich bei dem Spülmedium um Luft handelt, die aus dem Druckluftsystem der Fabrik bzw. Werkshalle entnommen wird. Diese Luft wird üblicherweise bereits auf eine gewisse Feuchte und Temperatur hin konditioniert. Je nach Anwendung kann diese für das Druckluftsystem der Fabrik bereits durchgeführte Entfeuchtung der Luft bereits ausreichend sein. In diesem Fall können die Mittel zur Entfeuchtung der Druckluft als indirekte Mittel zur Entfeuchtung dem Vorhangauftragswerk zugerechnet werden.
Weiterhin kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Vorhangauftragswerk mittel, insbesondere Sensoren zur Bestimmung der Temperatur des Auftragsmediums und/oder der Temperatur des Spülmediums und/oder der relativen Feuchte des Spülmediums umfasst.
Das konditionierte Spülmedium (z.B. Luft) sollte eine geeignete Feuchte und eine geeignete Temperatur aufweisen, so dass die Bildung von Kondenswasser z.B. auf die Lippen des Auftragskopfes oder dessen Abrißkante sicher vermieden bzw. eliminiert werden kann.
Durch die Erfindung ist es insbesondere möglich, dass das Vorhangauftragswerk keine Einhausung hat.
Alternativ ist denkbar, dass das Vorhangauftragswerk eine Einhausung hat, wobei die Einhausung nicht klimatisiert ist.
In den vorliegenden Fällen ist die Einhausung insbesondere so ausgeführt, dass diese umgibt zumindest den Auftragskopf und den Bereich umgibt, an dem der Vorhang aus Auftragsmedium auf die Faserstoffbahn trifft.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass eine solche Einhausung nicht vollständig geschlossen ist, und z.B. nur nach oben oder nach einer Seite offen ist. Da die Einhausung nicht klimatisiert ist, ist die einfach möglich.
Nach einem weiteren unabhängigen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Beschichtung einer laufenden Materialbahn mit wenigstens einem flüssigen und/oder pastösen Auftragsmedium mittels eines Vorhangauftragswerks, insbesondere eines Vorhangauftragswerks gemäß einem Aspekt der Erfindung vorgeschlagen, welches zumindest einen erfindungsgemäßen Auftragskopf umfasst, nämlich der wenigstens eine sich im Wesentlichen über seine Breite erstreckende Abrisskante umfasst an der das Auftragsmedium den Auftragskopf in Form eines frei fallenden Vorhangs verlässt und nachfolgend auf die Materialbahn tritt, wobei der Bereich zumindest einer der zumindest einen Abrisskante mit einem strömenden gasförmigen Spülmedium beaufschlagt wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, ist vorgesehen, dass die Temperatur des Spülmediums größer ist, als die Temperatur des Auftragsmediums, und der Feuchtegehalt des Spülmediums so eingestellt ist, dass der Taupunkt des Spülmediums über der Temperatur des Auftragsmediums, insbesondere mehr als 2° K über der Temperatur des Auftragsmediums liegt.
Bei dem gasförmigen Spülmedium kann es sich insbesondere um Luft handeln.
Wird in der weiteren Beschreibung dieses Verfahrens von einem Spülmedium gesprochen, so ist damit immer das gasförmige Spülmedium gemeint, solange nicht explizit etwas anderes erwähnt wird.
Generell kann die Temperatur des Spülmediums kleiner, größer oder gleich der Temperatur des Auftragsmediums sein.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Temperatur des Spülmediums zwischen der Temperatur der Umgebung und der Temperatur des Auftragsmediums gehalten wird.
Eine alternative, vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Temperatur des Spülmediums leicht, beispielsweise weniger als 10°K, speziell 7°K oder 5°K, unterhalb der Temperatur des Auftragsmediums und/oder Unterhalb der Temperatur der Umgebungsluft liegt.
Denkbar ist in diesem Zusammenhang insbesondere, dass die Temperatur des Spülmediums im Bereich von 8°C bis 55°C, bevorzugt von 18°C bis 40°C, die des Auftragsmediums im Bereich von 18°C bis 40°C, bevorzugt 25°C bis 35°C und die Temperatur der Umgebung kleiner 65°C ist.
Bevorzugt weicht die Temperatur des Spülmediums um bis zu 7°K, besonders bevorzugt um maximal 5°K, nach unten oder nach oben von der Temperatur des Auftragsmediums ab.
In besonders bevorzugten Ausführungen des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Temperatur des Spülmediums größer ist, als die Temperatur des Auftragsmediums. Insbesondere kann die Temperatur des Spülmediums zwischen 4° K und 25°K, speziell zwischen 7°K und 15°K größer sein, als die Temperatur des Auftragsmediums.
Um beispielsweise unerwünschte Kondensation, speziell an der Abrisskante zu vermeiden kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die relative Feuchte des Spülmediums kleiner als 100 RH% ist. Besonders vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die relative Feuchte des Spülmediums kleiner als 80 %RH oder kleiner als 70 %RH ist.
Ganz besonders vorteilhaft ist es auch zur Verhinderung von Kondensation, wenn die Temperatur und der Feuchtegehalt des Spülmediums sowie die Temperatur des Auftragsmediums aufeinander abgestimmt sind.
In vielen Fällen wird die Temperatur des Gehäuseblocks im Wesentlichen der Temperatur des Auftragsmediums entsprechen. (Evtl. mit 1°K , 2°K oder maximal 5°K Unterschied). Die Abrisskante wird dann dieselbe Temperatur annehmen.
In Anwendungen, in denen die Temperatur des Spülmediums, z.B. der Spülluft, höher ist, als die des Auftragsmediums, wird das Spülmedium beim Anströmen der Abrisskante bzw. der übrigen Teile des Gehäuseblocks in Richtung der Temperatur des Auftragsmediums herunter gekühlt. Dadurch erhöht sich die relative Feuchte des Spülmediums. Sinkt die Temperatur des Spülmediums unter den Taupunkt, so kann es zu unerwünschter Kondensation kommen.
Diesem Umstand kann in vorteilhaften Ausführungen Rechnung getragen werden, indem die Feuchtebeladung des Spülmediums derart gering gehalten wird -ggf. durch eine vorgeschaltete Entfeuchtung- dass diese Kondensation an den Düsenlippen und/oder den Abrisskanten vermieden werden.
Im erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die Temperatur des Spülmediums größer ist, als die Temperatur des Auftragsmediums, und der Feuchtegehalt des Spülmediums so eingestellt ist, dass der Taupunkt des Spülmediums über der Temperatur des Auftragsmediums, insbesondere mehr als 2° K über der Temperatur des Auftragsmediums liegt.
Die relative Feuchte des Spülmediums bleibt dann auch nach Abkühlen an der Abrisskante soweit unter 100% RH, beispielsweise bei 80%RH, 70%RH oder weniger, so dass keine Kondensation an der Düsenlippen oder an der Abrisskante entsteht.
Um eine effektive Spülung der Abrisskante zu erhalten sowie gleichzeitig auch einen stabilen Vorhang zu gewährleisten, kann vorteilhafterweise vorgesehen sein dass die Ausströmgeschwindigkeit des Spülmediums zwischen 6 m/min und 40 m/min, insbesondere zwischen 12 m/min und 20 m/min beträgt
Zusätzlich oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Austrittsgeschwindigkeit des Auftragsmediums aus dem Auftragskopf zwischen 10 m/min und100 m/min, insbesondere zwischen 16 m/min und 66 m/min beträgt.
Ähnlich wie bei Temperatur und Feuchtigkeit bringt es wieder große Vorteile, wenn die Ausströmgeschwindigkeit des Spülmediums und die Austrittsgeschwindigkeit des Auftragsmediums aufeinander abtgestimmt sind.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Ausströmgeschwindigkeit des Spülmediums zwischen 40% und 140%, insbesondere zwischen 50% und 100% der Austrittsgeschwindigkeit des Auftragsmediums beträgt.
Üblicherweise wird es für die Stabilität des Vorhangs eher vorteilhaft sein, wenn die Ausströmgeschwindigkeit des Spülmediums kleiner oder maximal gleich groß ist, wie die Austrittsgeschwindigkeit des Auftragsmediums.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von schematischen, nicht maßstäblichen Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen

1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auftragskopfes zur Erzeugung eines einlagigen frei fallenden Vorhangs,
1b eine Variante der ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auftragskopfes zur Erzeugung eines einlagigen frei fallenden Vorhangs,
2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auftragskopfes zur Erzeugung eines einlagigen frei fallenden Vorhangs,
3 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auftragskopfes zur Erzeugung eines einlagigen frei fallenden Vorhangs,
4 eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auftragskopfes zur Erzeugung eines einlagigen frei fallenden Vorhangs,
5 eine fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auftragskopfes mit Gleitfläche zur Erzeugung eines einlagigen frei fallenden Vorhangs,
6 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auftragskopfes zur Erzeugung eines mehrlagigen frei fallenden Vorhangs und
7 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vorhangauftragswerks

Die 1 zeigt - in einer Querschnittdarstellung in einer Ebene parallel zur Bahnlaufrichtung MD und senkrecht zur Bahnquerrichtung CD (CD erstreckt sich senkrecht zur Zeichenebene der 1-7) - eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auftragskopfes 1 zur Herstellung eines einlagigen frei fallenden Vorhangs 2 eines flüssigen und/oder pastösen Auftragsmediums zur Beschichtung einer laufenden Materialbahn.
Der Auftragskopf 1 hat eine Querverteilkammer 3 sowie einen mit dieser verbunden Düsenspalt 4 mit Austrittsöffnung 5 derart, dass das von der Querverteilkammer 3 über den Düsenspalt 4 zur Austrittsöffnung 5 kommende Auftragsmedium den Auftragskopf an der Austrittsöffnung 5 verlässt.
Vorliegend stellt die Austrittsöffnung 5 eine in Bahnlaufrichtung MD betrachtete vordere Abrisskante 6 sowie eine in Bahnlaufrichtung MD betrachtete hintere Abrisskante 7 bereit.
Wie aus der Darstellung der 1 zu entnehmen ist, umfasst der Auftragskopf 1 eine erste Spüleinrichtung und eine zweite Spüleinrichtung 9 die derart ausgebildet und angeordnet sind, dass bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Auftragskopfs in Bahnlaufrichtung der Materialbahn betrachtet die erste Spüleinrichtung 8 die erste Abrisskante 6 von vorne mit einem, durch ein strömendes Spülmedium 13 (strich-punktierte-Linie mit Pfeil) beaufschlagt und die zweite Spüleinrichtung 9 die zweite Abrisskante 7 von hinten mit einem strömenden Spülmedium 14 (strich-punktierte-Linie mit Pfeil) beaufschlagt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die beiden Spüleinrichtungen 8, 9 außerhalb des Düsenspalts 4 angeordnet. Vorliegend stellt jede der beiden Spüleinrichtungen ein Spülmedium in Form von Luft bereit.
Der Auftragskopf 1 umfasst einen Gehäuseblock aus einem metallischen Werkstoff, vorteilhafterweise einem Stahl, in dem die Querverteilkammer 3 und der Düsenspalt 4 angeordnet sind. Der Gehäuseblock umfasst ein erstes Gehäuseblockteil 10 (in der vorliegenden Ausführungsform vorderes Gehäuseblockteil 10) und ein zweites Gehäuseblockteil 11 (in der vorliegenden Ausführungsform hinteres Gehäuseblockteil 11), wobei durch einen zwischen den beiden Gehäuseblockteilen 10, 11 gebildeten Hohlraum die Querverteilkammer 3 und der Düsenspalt 4 gebildet sind. Wie aus der Darstellung der 1 zu erkennen ist, umfasst der erste Gehäuseblockteil 10 eine erste Düsenlippe 10.1, welche die erste Abrisskante 6 im Bereich der Austrittsöffnung 5 des Düsenspalts 4 bereitstellt. Ferner umfasst der zweite Gehäuseblockteil 11 eine zweite Düsenlippe 11.1, welche die zweite Abrisskante 7 im Bereich der Austrittsöffnung 5 des Düsenspalts 4 bereitstellt. Die beiden Düsenlippen 10.1 und 11.1 sind relativ zueinander derart verstellbar, dass die Weite des Düsenspalts 4 im Bereich der Austrittsöffnung 5 in Querrichtung des Auftragskopfs individuell einstellbar ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Gehäuseblock abschnittweise von einer Außenverkleidung 12.1, 12.2 umgeben, welche mit der Umgebung in Kontakt kommt. Die Außenverkleidung 12.1, 12.2 weist hierbei einen in Bahnlaufrichtung MD vorderen Teil der Außenverkleidung 12.1 in Form eines gebogenen Blechs sowie einen in Bahnlaufrichtung MD hinteren Teil der Außenverkleidung 12.2 in Form eines gebogenen Blechs auf. Wie ferner zu erkennen ist, ist die Außenverkleidung 12.1, 12.2 im Bereich Abrisskanten 6, 7 derart angeordnet und ausgebildet, dass durch diese der freie Fall des Vorhangs 2 nicht beeinträchtigt wird.
Die Außenverkleidung 12 ist zumindest abschnittweise durch eine thermisch isolierende Schicht vom Gehäuseblock 10, 11 thermisch entkoppelt.
Vorliegend ist die thermisch isolierende Schicht zwischen dem vorderen Teil der Außenverkleidung 12.1 und dem vorderen Gehäuseblockteil 10 durch ein gasförmiges Isolationsmedium gebildet, welches in einem Spalt zwischen dem vorderen Gehäuseblockteil 10 und dem vorderen Teil der Außenverkleidung 12.1 geführt ist und durch das strömende gasförmige Spülmedium 13 aus der ersten Spüleinrichtung 8 bereitgestellt ist. Ferner ist vorliegend der in der 1 obere Teil des Spalts zwischen dem hinteren Gehäuseblockteil 11 und dem hinteren Teil der Außenverkleidung 12.2 durch ein Schaumstoffmaterial gebildet. Des Weiteren erkennt man, dass der in der 1 untere Teil des Spalts zwischen dem hinteren Gehäuseblockteil 11 und dem hinteren Teil der Außenverkleidung 12.2, der sich an den oberen Teil anschließt, durch ein gasförmiges Isolationsmedium gebildet ist, welches durch das strömende gasförmige Spülmedium 14 aus der zweiten Spüleinrichtung 9 bereitgestellt ist.
In beiden Fällen, d.h. in Bezug zur ersten Spüleinrichtung 8 und zur zweiten Spüleinrichtung 9, strömt das Spülmedium in einer von der Oberseite zur Unterseite gerichteten Strömungsrichtung zu den beiden Abrisskanten 6, 7.
Für die folgende Diskussion der 1b, sowie 2 bis 6 ist anzumerken, dass nur die Unterschiede zur jeweils explizit erwähnten Ausführungsform (bspw. der der 1) diskutiert werden und dass gleiche oder ähnliche technische Gegenstände oder Merkmale durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Die 1b zeigt eine Variante des in 1 gezeigten Auftragskopfes. Hierbei sind beiden Spüleinrichtungen 8, 9 im unteren Bereich des Düsenkopfes angebracht. Sowohl der obere Teil des Spalts zwischen dem hinteren Gehäuseblockteil 11 und dem hinteren Teil der Außenverkleidung, 12.2, als auch der obere Teil des Spalts zwischen dem vorderem Gehäuseblockteil 10 und dem vorderen Teil der Außenverkleidung, 12.1 ist hierbei ganz oder zumindest teilweise durch ein Schaumstoffmaterial gefüllt.
Die 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auftragskopfes 1 zur Erzeugung eines einlagigen frei fallenden Vorhangs 2.
Der Auftragskopf der 2 unterscheidet sich von dem in der 1 gezeigten Auftragskopf im Wesentlichen dadurch, dass beim Auftragskopf der 2 beide Spüleinrichtungen 8, 9 im unteren Bereich des Auftragskopfs 1, d.h. auf Höhe der Düsenlippen 10.1 und 11.1 angeordnet sind und die Außenverkleidung 12.1 und 12.2 vor und hinter dem Vorhang in Richtung des frei fallenden Vorhangs 2 zur bis zu 100 Millimeter über die beiden Abrisskanten 6, 7 an der Austrittsöffnung 5 überstehen, wodurch der frei fallende Vorhang 2 von störenden Umgebungseinflüssen wie Luftströmungen abgeschirmt wird. Zur Lenkung des von der ersten Spüleinrichtung 8 bereitgestellten strömenden Spülmediums 13 auf die erste Abrisskante 6 umfasst der vordere Teil der Außenverkleidung 12.1 ein Umlenkblech 12.1.1. Analog dazu umfasst der hintere Teil der Außenverkleidung 12.2 ein Umlenkblech 12.2.2 wodurch das von der zweiten Spüleinrichtung 9 bereitgestellte strömende Spülmediums 14 auf die zweite Abrisskante 7 gelenkt wird.
Als weiterer Unterschied zur 1 wird die thermisch isolierende Schicht zwischen dem vorderen Teil der Außenverkleidung 12.1 und dem Gehäuseblock 10, 11 sowie dem hinteren Teil der Außenverkleidung 12.2 und dem Gehäuseblock 10, 11 jeweils durch Luft bereitgestellt, die nicht durch das Spülmedium 13, 14 bereitgestellt wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass statt der Luft eine andere thermisch isolierende Schicht, wie z.B. Schaumstoff, Mineralwolle etc. eingesetzt wird.
Die 3 zeigt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auftragskopfes 1 zur Erzeugung eines einlagigen frei fallenden Vorhangs 2.
Der Auftragskopf 1 der 3 unterscheidet sich von dem in der 1 gezeigten Auftragskopf im Wesentlichen dadurch, dass auch die thermisch isolierende Schicht zwischen dem hinteren Teil der Außenverkleidung 12.2 und dem hinteren Gehäuseblockteil 11 durch das gasförmige Isolationsmedium gebildet, welches in dem Spalt zwischen dem hinteren Gehäuseblockteil 11 und dem hinteren Teil der Außenverkleidung 12.2 geführt ist und durch das strömende gasförmige Spülmedium 14 aus der zweiten Spüleinrichtung 9 bereitgestellt ist.
Die 4 zeigt eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auftragskopfes 1 zur Erzeugung eines einlagigen frei fallenden Vorhangs 2.
Der Auftragskopf 1 der 4 unterscheidet sich von dem in der 3 gezeigten Auftragskopf im Wesentlichen dadurch, dass keine Außenverkleidung 12.1 und 12.2 vorgesehen ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Gehäuseblock 10, 11 lediglich von der thermisch isolierende Schicht umgeben, welche mit der Umgebung in Kontakt kommt, wobei die das vordere Gehäuseblockteil 10 umgebende thermisch isolierende Schicht durch das strömende gasförmige Spülmedium 13 aus der ersten Spüleinrichtung 8 und die das hintere Gehäuseblockteil 11 umgebende thermisch isolierende Schicht durch das strömende gasförmige Spülmedium 14 aus der zweiten Spüleinrichtung 9 bereitgestellt ist.
Die 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auftragskopfes 1 zur Erzeugung eines einlagigen frei fallenden Vorhangs 2.
Der Auftragskopf 1 der 5 hat eine Querverteilkammer 3 und einen mit dieser verbunden Düsenspalt 4 mit Austrittsöffnung 5 sowie eine sich daran anschließende Gleitfläche 17 an die sich wiederum eine Abrisskante 16 derart anschließt, dass in Fließrichtung des Auftragsmediums betrachtet, das von der Querverteilkammer 3 über den Düsenspalt 4 und die Austrittsöffnung 5 kommende Auftragsmedium nach der Austrittsöffnung 5 über die Gleitfläche 17 zur Abrisskante 16 fließt und an der Abrisskante 16 den Auftragskopf 1 verlässt. Zu erwähnen ist, dass die Gleitfläche 17 durch einen am vorderen Gehäuseblockteil 10 angeordneten Gleitflächenblock 15 bereitgestellt ist.
An der Abrisskante 16 sind zwei Spüleinrichtungen 8, 9 vorgesehen, mittels denen mittels die Abrisskante 16 mit dem strömenden gasförmigen Spülmedium 13, 14 beaufschlagbar ist.
Die 6 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Auftragskopfes 1 zur Erzeugung eines mehrlagigen frei fallenden Vorhangs 2'.
Der Auftragskopf 1 der 6 unterscheidet sich von dem in der 3 gezeigten Auftragskopf im Wesentlichen dadurch, dass der Gehäuseblock zusätzlich zu einem vorderen und hinteren Gehäuseblockteil 10', 11' ein Gehäuseblockmittelteil 18 hat, sowie zwei Querverteilkammern 3.1 und 3.2 mit jeweils zugeordnetem Düsenspalt 4.1, 4.2 bereitgestellt sind, welche an der Austrittsöffnung 5 treffen um einen zweilagigen freifallenden Vorhang 2' zu erzeugen. Die Beaufschlagung der beiden Abrisskanten 6, 7 sowie die thermische Isolierung des Gehäuseblocks 10', 11', 18 ist analog zur Ausführungsform der 3 gelöst, nämlich Beaufschlagung der ersten Abrisskante 6 mit dem durch die erste Spüleinrichtung 8 bereitgestellten Spülmedium 13 und Beaufschlagung der zweiten Abrisskante 7 mit dem durch die zweite Spüleinrichtung 9 bereitgestellten Spülmedium 14, wobei die beiden Spülmedien 13, 14 jeweils vom oberen Teil des Gehäuseblocks 10', 11', 18 im Spalt zwischen der Außenverkleidung 12.1 bzw. 12.2 in einer von der Oberseite zur Unterseite gerichteten Strömungsrichtung geführt werden.
Die 7 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vorhangauftragswerks 100 zur Beschichtung einer laufenden Papierbahn mit dem einem flüssigen und/oder pastösen Auftragsmedium in Form eines frei fallenden Vorhangs 2. Beispielhaft wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Auftragskopf wie in der 3 gezeigt verwendet. Zu bemerken ist in diesem Zusammenhang, dass anstelle des Auftragskopfs der 3 auch jeder andere erfindungsgemäße Auftragskopf verwendet werden könnte.
Das Vorhangauftragswerk 100 weist Walzen 102, 103 auf über welche die Papierbahn 101 während der Beschichtung im Wesentlichen waagrecht laufend geführt wird. Der Auftragskopf 1 und die Stelle an der der frei fallende Vorhang 2 auf die Papierbahn 101 trifft sind von einer Einhausung 104 gegen Umgebungseinflüsse abgeschirmt, wobei die Einhausung 104 nicht klimatisiert ist. Es kann dabei vorgesehen sein, dass eine solche Einhausung 104 nicht vollständig geschlossen ist, und z.B. nur nach oben oder nach einer Seite offen ist. Da die Einhausung 104 nicht klimatisiert ist, ist die einfach möglich.
Das Vorhangaustragswerk 100 weist Mittel auf, um die Temperatur des Spülmediums 13, 14 und des Auftragsmediums 2 so einzustellen, dass die Temperatur des Spülmediums 13, 14 zwischen der Temperatur der Umgebung und der Temperatur des Auftragsmediums 2 liegt. Alternativ oder zusätzlich kann das Vorhangaustragswerk 100 Mittel aufweisen, um die Temperatur des Spülmediums 13, 14 und des Auftragsmediums 2 so einzustellen, dass die Temperatur des Spülmediums 13, 14 leicht unterhalb der Temperatur des Auftragsmediums 2 und/oder unterhalb der Temperatur der Umgebungsluft liegt.
Konkret umfassen die Mittel einen Temperatursensor 105 zur Messung der Temperatur des Spülmediums 13, 14 sowie einen Temperatursensor 106 zur Messung der Temperatur des Auftragsmediums 2 im Bereich der Querverteilkammer 3. Des Weiteren umfassen die Mittel eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung 107 zur Erhöhung und/oder Reduktion der Temperatur des Spülmediums 13, 14 sowie eine Heiz- und/oder Kühleinrichtung 108 zur Erhöhung und/oder Reduktion der Temperatur des Auftragsmediums 2. Als weiteres Element umfassen die Mittel eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 110, mit welcher automatisch auf Basis der gemessenen Temperaturen des Spülmediums 13, 14 und des Auftragsmediums 2 sowie der Solltemperaturen für das Spülmediums 13, 14 und des Auftragsmediums 2 die beiden Heiz- und/oder Kühleinrichtungen 108, 109 geregelt und/oder gesteuert werden. Konkret kann mittels Steuerungs- und Regelungseinheit 110 bei Abweichungen von Ist- zu Sollwert der Temperatur des Spülmediums 13, 14 und der des Auftragsmediums 2 automatisch mittels der jeweiligen zugeordneten Heiz- und/oder Kühleinrichtung 107, 108 die jeweilige Temperatur nachgeregelt und/oder gesteuert werden.
Zudem kann das Vorhangauftragswerk 100 auch noch Mittel umfassen, um die Feuchte des Spülmediums 13, 14 zu messen und/oder zu beeinflussen, insbesondere Mittel zum Entfeuchten des Spülmediums 13,14.
Mit einer Vorrichtung, die derartige Mittel umfasst, lässt sich besonders einfach eine Variante des Verfahrens gemäß einem Aspekt der Erfindung realisieren, bei dem Temperatur des Spülmediums 13,14 größer ist, als die Temperatur des Auftragsmediums 2, und der Feuchtegehalt des Spülmediums 13,14, so eingestellt ist, dass der Taupunkt des Spülmediums 13,14 über der Temperatur des Auftragsmediums 2, insbesondere mehr als 2°K über der Temperatur des Auftragsmediums 2 liegt.

Claims

Verfahren zur Beschichtung einer laufenden Materialbahn mit wenigstens einem flüssigen und/oder pastösen Auftragsmedium mittels eines Vorhangauftragswerks, welches zumindest einen Auftragskopf umfasst, der wenigstens eine sich im Wesentlichen über seine Breite erstreckende Abrisskante umfasst an der das Auftragsmedium den Auftragskopf in Form eines frei fallenden Vorhangs verlässt und nachfolgend auf die Materialbahn tritt, wobei der Bereich zumindest einer der zumindest einen Abrisskante mit einem strömenden gasförmigen Spülmedium, insbesondere mit Luft beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Spülmediums größer ist, als die Temperatur des Auftragsmediums, und der Feuchtegehalt des Spülmediums so eingestellt ist, dass der Taupunkt des Spülmediums über der Temperatur des Auftragsmediums, insbesondere mehr als 2°K über der Temperatur des Auftragsmediums liegt.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Spülmediums zwischen der Temperatur der Umgebung und der Temperatur des Auftragsmediums bzw.. leicht unterhalb der Temperatur des Auftragsmediums oder unterhalb der Temperatur der Umgebungsluft liegt und/oder dass die Temperatur des Spülmediums im Bereich von 8°C bis 55°C, insbesondere von 18 °C bis 40°C, die des Auftragsmediums im Bereich von 18°C bis 40°C und die Temperatur der Umgebung kleiner 65°C ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Feuchte des Spülmediums kleiner als 100 RH% ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmgeschwindigkeit des Spülmediums zwischen 6 m/min und 40 m/min, insbesondere zwischen 12 m/min und 20 m/min beträgt und/oder dass die Austrittsgeschwindigkeit des Auftragsmediums aus dem Auftragskopf zwischen 10 m/min und100 m/min, insbesondere zwischen 16 m/min und 66 m/min beträgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausströmgeschwindigkeit des Spülmediums zwischen 40% und 140%, insbesondere zwischen 50% und 100% der Austrittsgeschwindigkeit des Auftragsmediums beträgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Auftragskopf um Auftragskopf für ein Vorhangauftragswerk zur Beschichtung einer laufenden Materialbahn mit wenigstens einem flüssigen und/oder pastösen Auftragsmedium, wobei der Auftragskopf wenigstens eine sich im Wesentlichen über die Breite des Auftragskopf erstreckende Abrisskante umfasst an der das Auftragsmedium den Auftragskopf in Form eines frei fallenden Vorhangs verlässt, wobei zumindest eine Spüleinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher zumindest eine der zumindest einen Abrisskante mit einem strömenden gasförmigen Spülmedium beaufschlagbar ist.
Vorhangauftragswerk zur Beschichtung einer laufenden Materialbahn mit wenigstens einem flüssigen und/oder pastösen Auftragsmedium dadurch gekennzeichnet, dass das Vorhangauftragswerk zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 eingerichtet ist.
Auftragskopf der zur Verwendung in einem Vorhangauftragswerk gemäß Anspruch 7 eingerichtet ist.