DE10012344A1 - Continuous liquid curtain coating, for paper or card operates under specified conditions of temperature, pressure and viscosity, leaving thin wet film on surface - Google Patents
Continuous liquid curtain coating, for paper or card operates under specified conditions of temperature, pressure and viscosity, leaving thin wet film on surfaceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum einseitigen oder beidseitigen, Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium in Form eines Vorhangs oder Schleiers auf einen laufenden Untergrund unter Verwendung eines Vorhang-Auftragswerks mit einer Verteilkammer und einer Abgabe düse, wobei der Untergrund bei direktem Auftrag die Oberfläche einer Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements, vorzugsweise einer Übertragswalze, ist, welches das Auftragsmedium dann an die Oberfläche der Materialbahn überträgt.The invention relates to a method for unilateral or bilateral, Application of liquid or pasty application medium in the form of a Curtain or veil on a running surface using a curtain-commissioned work with a distribution chamber and a levy nozzle, whereby the surface under direct order the surface of a Material web, in particular of paper or cardboard, and in the case of indirect Order the surface of a transfer element, preferably one Transfer roller, which is the job medium then to the surface transfers the material web.
Bei der Beschichtung von Materialbahnen unter Einsatz eines Vorhang- Auftragswerks (in der Fachwelt auch als "Curtain Coating" bekannt) wird das Auftragsmedium an den Untergrund in Form eines Auftragsmedium- Vorhangs abgegeben, der sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt vom Auftragswerk zum Untergrund bewegt. Dass das Vorhang-Auftragswerk sich dabei in einem vorbestimmten Abstand vom Untergrund befindet, hat unter anderem den Vorteil, dass es beispielsweise bei einem Bahnabriss einem geringeren Beschädigungsrisiko ausgesetzt ist. Vorhang-Auftrags werke unterscheiden sich von anderen "kontaktlosen" Auftragswerken, beispielsweise Freistrahl-Düsenauftragswerken, bei welchen die Bewegung des Auftragsmediums vom Auftragswerk zum Untergrund hauptsächlich vom Ausstoßimpuls aus der Abgabedüse des Auftragswerks herrührt, grundlegend, da die Gestalt des aus der Abgabedüse austretenden Vorhangs lediglich dem Wechselspiel zwischen der Oberflächenspannung des Auftragsmediums und der Schwerkraft ausgesetzt ist. Die Oberflächen spannung versucht dabei, den Vorhang, der bezogen auf sein Volumen bzw. seine Querschnittsfläche eine sehr große Oberfläche bzw. Umfangslänge aufweist, zusammenzuziehen, um so seine Oberfläche zu verringern. Diesem Effekt widersetzt sich lediglich die Schwerkraft, die den Vorhang zu strecken sucht. Es ist daher leicht einzusehen, dass es umso schwieriger ist, einen über die gesamte Arbeitsbreite gleichmäßig dicken Auftragsmedium- Vorhang zu erhalten, je größer diese Arbeitsbreite ist.When coating material webs using a curtain Commissioned work (also known in the art as "curtain coating") the application medium to the substrate in the form of a coating medium Curtain delivered, which is essentially due to gravity Commissioned work moved to the ground. That the curtain commissioned work is at a predetermined distance from the ground, has among others the advantage that it is for example in a web break is exposed to a lower risk of damage. Curtain contract works differ from other "contactless" commissioned works, For example, free-jet nozzle applicators, in which the movement of the commissioned medium from the commissioned work to the underground mainly comes from the ejection pulse from the dispensing nozzle of the commissioned work, basically, because the shape of the exiting the dispensing nozzle curtain only the interplay between the surface tension of the Application medium and gravity is exposed. The surfaces tension tries to remove the curtain, which in relation to its volume or its cross-sectional area has a very large surface or circumferential length has to contract so as to reduce its surface area. this Effect only defies gravity, which the curtain too seeks to stretch. It is therefore easy to see that it is all the more difficult a uniform application medium over the entire working width Curtain to get, the larger this working width.
Die Beschichtung von Materialbahnen mittels eines Vorhang-Auftragswerks, das der Materialbahn das Auftragsmedium als sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt bewegenden Auftragsmedium-Vorhang bzw. -Schleier zuführt, ist von der Beschichtung von photographischen Filmen, Tonbändern und dergleichen seit langem bekannt. Allerdings weisen die Materialbahnen auf diesen Anwendungsgebieten eine erheblich geringere Breite auf, als dies bei modernen Anlagen zur Herstellung von Papier- und Pappebahnen der Fall ist, bei denen Materialbahnbreiten von mehr als 10 m gefordert werden. Einen über diese Breite gleichmäßig dicken Auftragsmedium-Vorhang bilden und stabil halten zu können, ist eine Aufgabe, bei der es alles andere als naheliegt, sich von den vergleichsweise einfach zu kontrollierenden bekannten schmalen Auftragsmedium-Vorhängen Anregungen für eine funktionstaugliche Lösung zu erwarten. Darüber hinaus bewegen sich die Materialbahnen in modernen Anlagen zur Herstellung von Papier- und Pappebahnen mit Geschwindigkeiten von bis zu 3000 m/min, was ein Vielfaches der Geschwindigkeit ist, mit der sich die bekannten schmalen Materialbahnen bewegen, und überdies eine weitere hohe Belastung für die Stabilität des Auftragsmedium-Vorhangs darstellt.The coating of material webs by means of a curtain applicator, the material web the application medium as in essence Gravity-induced moving application medium curtain or veil is from the coating of photographic films, tapes and the like for a long time. However, the material webs have In these applications, a significantly smaller width than this in modern systems for the production of paper and board webs the case where web widths of more than 10 m are required. Form a uniformly thick application medium curtain over this width and being able to hold steady is a task in which it is anything but obvious, from the comparatively easy to control known narrow application medium curtains suggestions for a to expect a functional solution. In addition, the move Material webs in modern plants for the production of paper and paper Cardboard webs with speeds of up to 3000 m / min, which is a Many times the speed with which the known narrow Moving material webs, and also a further high burden on the Stability of the application medium curtain.
Die DE 199 03 559 A1 stellt eine ganze Reihe von Wirkprinzipien vor, welche es ermöglichen sollen, die von der Materialbahn mitgeführte Luftgrenzschicht unmittelbar vor einem Vorhang-Auftragswerk zu schwä chen. Auf die Möglichkeiten, die Effizienz dieser Wirkprinzipien zu verbessern, geht diese Druckschrift jedoch nicht ein.DE 199 03 559 A1 presents a whole series of principles of action, which should make it possible that carried by the material web Air boundary layer immediately before a curtain-commissioned factory schwä chen. On the possibilities to increase the efficiency of these principles of action However, this document is not going to improve.
Die WO 97/03009 befasst sich mit dem Problem der Trocknung von Materialbahnen nach dem Auftrag von Medien, nämlich Druckfarben, insbesondere im Tief-, Rollenoffset- und Flexodruck. Sie schlägt vor, die Gasmoleküle an der Oberfläche der Materialbahn mittels einer Korona- Entladung zu ionisieren und zu einer Elektrode hin zu beschleunigen, um durch den mit diesem "Ionenwind" einhergehenden Gasaustausch an der Materialbahnoberfläche die Trocknungseffizienz zu erhöhen.WO 97/03009 deals with the problem of drying Webs after the application of media, namely printing inks, especially in gravure, web offset and flexo printing. She suggests the Gas molecules at the surface of the material web by means of a corona To ionize discharge and accelerate to an electrode to by the gas exchange associated with this "ion wind" at the Material web surface to increase the drying efficiency.
Zum weiteren Stand der Technik sei der Vollständigkeit halber noch auf die DE 198 03 240 A1 und die DE 198 29 449 A1 verwiesen.For the sake of completeness, the further state of the art is still on DE 198 03 240 A1 and DE 198 29 449 A1.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das "Curtain Coating" für den Einsatz in Anlagen zur Herstellung oder/und Veredelung von breiten und sich schnell bewegenden Materialbahnen, vorzugsweise aus Papier oder Karton, weiter zu verbessern, insbesondere Betriebsbedingungen anzugeben, welche es reproduzierbar erlauben, zufriedenstellende Auftrags ergebnisse zu erhalten.In contrast, it is an object of the present invention, the "Curtain Coating "for use in plants for manufacturing or / and finishing of wide and fast moving material webs, preferably from Paper or cardboard, to further improve, especially operating conditions to specify which permit reproducible, satisfactory order to obtain results.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum einseitigen oder beidseitigen, fertigdosierten Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium in Form eines Vorhangs oder Schleiers auf einen laufenden Untergrund unter Verwendung eines Vorhang-Auftragswerks mit einer Verteilkammer und einer Abgabedüse, wobei der Untergrund bei direktem Auftrag die Oberfläche einer Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertrags elements, vorzugsweise einer Übertragswalze, ist, welches das Auftrags medium dann an die Oberfläche der Materialbahn überträgt, wobei das Auftragsmedium in Wasser suspendierte oder/und gelöste Feststoffe umfasst, sowie eine Temperatur von zwischen etwa 20°C und etwa 60°C und eine Viskosität von höchstens 2000 mPas aufweist, wobei der in der Verteilkammer vor der Abgabedüse herrschende Druck einen Wert von zwischen etwa 30 mbar und etwa 500 mbar, vorzugsweise von zwischen etwa 30 mbar und etwa 200 mbar, aufweist, wobei der Auftragsmedium- Vorhang sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt von der Abgabedüse zum laufenden Untergrund bewegt, sowie eine Länge von zwischen etwa 5 mm und etwa 400 mm, vorzugsweise von zwischen etwa 40 mm und etwa 200 mm, und vor dem Auftreffen auf den Untergrund eine Dicke von zwischen etwa 0,1 mm und etwa 1,5 mm, vorzugsweise von zwischen etwa 0,2 mm und etwa 0,7 mm aufweist, wobei der Auftragsmedium- Vorhang beim Kontakt mit dem Untergrund um einen Faktor von zwischen etwa 10 und etwa 50 gestreckt wird, und wobei die auf den laufenden Untergrund aufgebrachte Schicht von Auftragsmedium eine Nassfilmdicke von zwischen etwa 3 µm und etwa 50 µm aufweist.This object is achieved by a method for one-sided or two-sided, ready-applied application of liquid or pasty application medium in the form of a curtain or veil on a running underground using a curtain-commissioned with a distribution chamber and a dispensing nozzle, wherein the ground at direct application of the surface of a material web, in particular of paper or cardboard, and in the case of indirect application the surface of a transfer elements, preferably a transfer roller, which is the order medium then transfers to the surface of the web, the Application medium suspended in water or / and dissolved solids and a temperature of between about 20 ° C and about 60 ° C and a viscosity of at most 2000 mPas, wherein the in the Distribution chamber in front of the dispensing nozzle prevailing pressure a value of between about 30 mbar and about 500 mbar, preferably between about 30 mbar and about 200 mbar, wherein the application medium Curtain is essentially due to gravity from the dispensing nozzle to moving underground, as well as a length of between about 5 mm and about 400 mm, preferably between about 40 mm and about 200 mm, and before hitting the ground a thickness of between about 0.1 mm and about 1.5 mm, preferably between about 0.2 mm and about 0.7 mm, wherein the application medium Curtain in contact with the ground by a factor of between about 10 and about 50 is stretched, and being up-to-date Subsurface applied layer of application medium a wet film thickness of between about 3 μm and about 50 μm.
Erfindungsgemäß wird das Auftragsmedium von dem Vorhang-Auftragswerk fertigdosiert an den Untergrund abgegeben. D. h. es wird im Unterschied zu dem vom Konzern der Anmelderin unter der Bezeichnung "Jetflow F" ver triebenen Freistrahl-Düsenauftragswerk nicht mit mehrfachen Überschuss an Auftragsmedium gearbeitet. Das vom Vorhang-Auftragswerk auf den Untergrund aufgebrachte Auftragsmedium verbleibt dort vollständig. Beispielsweise von Leckagen oder Verschmutzungen von Walzen oder der gleichen herrührende Verluste an Auftragsmedium können selbstverständlich nicht vollständig ausgeschlossen werden, sind hier aber auch nicht vom Begriff des "mehrfachen Überschusses" umfasst und machen überdies üblicherweise nur einen Bruchteil der auf den Untergrund aufgebrachten Menge von Auftragsmedium aus. Dies gilt im Übrigen auch für an der Materialbahn vorbeifallende Teile des Auftragmedium-Vorhangs, wenn zur Vermeidung von Randeffekten mit einem Auftragsmedium-Vorhang gearbei tet wird, dessen Breite diejenige der Materialbahn übersteigt.According to the application medium of the curtain applicator delivered to the ground. Ie. it will be different from from the group of the applicant under the name "Jetflow F" ver floated free-jet nozzle applicator not with multiple excess worked on application medium. The curtain commissioned on the Subsurface application medium remains there completely. For example, from leaks or contamination of rollers or the the same originating losses of order medium can of course are not completely excluded, but are not here Concept of "multiple surplus" includes and does moreover usually only a fraction of the applied to the substrate Quantity of application medium. This also applies to the rest of the Material web passing parts of the application medium curtain, if Avoidance of edge effects with a coating medium curtain gearbei tet whose width exceeds that of the web.
Unter einer "im Wesentlichen schwerkraftbedingten" Bewegung des Auftragsmedium-Vorhangs wird verstanden, dass von allen das Auftrags medium zum Untergrund hin treibenden Kräften die Schwerkraft den größten Einfluss auf den Auftragsmedium-Vorhang ausübt. Die schwerkraft bedingte Bewegung kann aber auch von weiteren Kräften, beispielsweise elektrostatischen Kräften, unterstützt werden. Under a "substantially gravitational" movement of the Job Media Curtain is understood to be the job of all medium to the ground driving forces gravity greatest impact on the application medium curtain. The gravity However, conditional movement can also be from other forces, for example electrostatic forces, are supported.
Schließlich sei noch angemerkt, dass ein Nassfilm der angegebenen Dicke am fertigen Produkt üblicherweise ein Strichgewicht von bis zu 20 g/m2 ergibt.Finally, it should be noted that a wet film of the indicated thickness on the finished product usually gives a coating weight of up to 20 g / m 2 .
Hinsichtlich der Dicke des Auftragsmedium-Vorhangs sei noch auf folgendes hingewiesen: Zwar kann die Spaltweite der Abgabedüse zwischen etwa 0,3 und etwa 2 mm, vorzugsweise zwischen etwa 0,5 mm und etwa 1,0 mm, betragen. Nach dem Austritt aus der Abgabedüse wird der Auftragsmedium- Vorhang auf dem Weg zum Untergrund jedoch schwerkraftbedingt beschleunigt. Dies führt zu einer Streckung des Vorhangs (Vorstreckung). Da im Hinblick auf die vollständige Bedeckung der Materialbahn die Breite des Vorhangs konstnt gehalten werden muss, kann infolge dieser Streckung lediglich die Dicke des Auftragsmedium-Vorhangs abnehmen, und zwar auf die vorstehend angegebenen Werte von zwischen etwa 0,2 mm und etwa 1,5 mm, wobei diese Dickenwerte an einer unmittelbar vor dem Auftreffen des Auftragsmedium-Vorhangs auf dem Untergrund gelegenen Position ge messen sind. Beim Kontakt mit dem Untergrund wird das Auftragsmedium dann aufgrund des Unterschieds zwischen der Fallgeschwindigkeit des Auftragsmedium-Vorhang unmittelbar vor dem Auftreffen auf den Unter grund und der Laufgeschwindigkeit des Untergrunds erneut gestreckt (Kontaktstreckung).Regarding the thickness of the application medium curtain is still on the following Although the gap width of the dispensing nozzle can be between about 0.3 and about 2 mm, preferably between about 0.5 mm and about 1.0 mm, be. After exiting the dispensing nozzle, the application medium Curtain on the way to the underground, however, due to gravity accelerated. This leads to a stretching of the curtain (pre-stretching). Because with regard to the complete coverage of the web the width The curtain must be held constant as a result of this stretching just remove the thickness of the application medium curtain, on the above indicated values of between about 0.2 mm and about 1.5 mm, with these thickness values at one immediately before impact the application medium curtain located on the ground ge are measuring. Upon contact with the substrate becomes the application medium then due to the difference between the falling speed of the Application medium curtain immediately before hitting the bottom reason and the running speed of the ground again stretched (Contact stretching).
Im Hinblick auf ein möglichst gleichmäßiges Auftragsergebnis ist es erwünscht, die Gesamtstreckung, d. h. das Produkt aus Vorstreckung und Kontaktstreckung, möglichst gleichmäßig auf Vorstreckung und Kontakt streckung zu verteilen. Dabei sind allerdings der Vorstreckung physikalische Grenzen gesetzt, da die Fallhöhe des Auftragsmedium-Vorhangs von der Abgabedüse zum laufenden Untergrund nicht beliebig groß gewählt werden kann. Bei einer zu großen Fallhöhe würde nämlich zum einen der Einfluss der Oberflächenspannung des Auftragmediums und zum anderen der Ein fluss von Luftbewegungen in der Nähe des Auftragsmedium-Vorhangs zu groß, um einen stabilen Auftragsmedium-Vorhang zuverlässig und reproduzierbar gewährleisten zu können. Dies kann beispielsweise dadurch verbessert werden, dass man den Auftragsmedium-Vorhang nicht einfach unter dem Einfluss der Schwerkraft zum Untergrund fallen läßt, sondern die Schwerkraft mittels auf den Vorhang einwirkender elektrostatischer Kräfte unterstützt, so dass entweder bei geringerer Fallhöhe die gleiche Vorstreckung oder bei gleicher Fallhöhe eine stärkere Vorstreckung erzielt werden kann.With regard to a uniform possible order result, it is desired, the total stretch, d. H. the product of pre-stretching and Contact stretch, as evenly as possible on pre-stretch and contact stretch. However, the Vorstreckung are physical Limits set since the drop height of the application medium curtain of the Dispensing nozzle to the running surface can not be chosen arbitrarily large can. In the case of too great a fall height, on the one hand, the influence would be the surface tension of the application medium and the other the one flow of air movements near the application medium curtain great to make a stable application medium curtain reliable and reproducible to be able to guarantee. This can be done, for example can be improved, that you can not easy the coating medium curtain fall under the influence of gravity to the ground, but the Gravity by means of electrostatic forces acting on the curtain supported, so that either at lower fall height the same Pre-stretch or at the same height of fall achieved a greater pre-stretch can be.
Ein sauberes, insbesondere spritzfreies Ablösen des Auftragsmedium- Vorhangs von der Abgabedüse kann beispielsweise dadurch erleichtert werden, dass sich eine der die Abgabedüse begrenzenden Düsenlippen weiter in Abgaberichtung des Auftragsmedium-Vorhangs erstreckt als die jeweils andere Düsenlippe. Dabei kann die Erstreckungsdifferenz zwischen etwa 0,5 mm und etwa 3 mm, vorzugsweise etwa 1 mm, betragen. Zusätz lich oder alternativ kann das Ablösen aber auch dadurch erleichtert werden, dass die sich weiter in Abgaberichtung des Auftragsmedium-Vorhangs erstreckende Düsenlippe, vorzugsweise beide Düsenlippen, eine scharf kantige, spitzwinklige Abrisskante aufweist. Ferner hat es sich in der Praxis als vorteilhaft erwiesen, wenn die sich weiter in Abgaberichtung des Auftragsmedium-Vorhangs erstreckende Düsenlippe die bezüglich der Bewegungsrichtung des Untergrundes zulaufseitige Düsenlippe ist.A clean, in particular splash-free detachment of the application medium Curtain of the dispensing nozzle can be facilitated, for example be that one of the dispensing nozzle delimiting nozzle lips further extends in dispensing direction of the application medium curtain than the each other nozzle lip. Here, the extension difference between about 0.5 mm and about 3 mm, preferably about 1 mm. Zusätz Lich or alternatively, the detachment can also be facilitated by that continues in the dispensing direction of the application medium curtain extending nozzle lip, preferably both nozzle lips, a sharp edged, acute-angled tear-off edge. Furthermore, it has in practice proved to be advantageous if the further in dispensing direction of Application medium curtain extending nozzle lip with respect to the Movement direction of the substrate inlet side nozzle lip is.
Sollte es aufgrund von Adhäsionskräften zwischen dem Auftragsmedium und der längeren Düsenlippe zu einer als "Teekanneneffekt" bekannten Verformung des Auftragsmedium-Vorhangs kommen, so kann dieser Verfor mung beispielsweise durch Verkippen der Abgabedüse um eine im Wesentli chen horizontal verlaufende Achse entgegengewirkt werden, wobei der Verkippungssinn derart gewählt ist, dass der Winkel zwischen der Verti kalen, d. h. der Richtung des frei fallenden Auftragsmedium-Vorhangs, und der Außenfläche der längeren Düsenlippe vergrößert wird. Dabei kann der Verkippungswinkel vorzugsweise einen Wert von zwischen etwa 5° und etwa 20° aufweisen. Should it due to adhesion forces between the order medium and the longer nozzle lip at a time known as "teapot effect" Deformation of the coating medium curtain come, so this can be For example, by tilting the dispensing nozzle to a Wesentli horizontally extending axis are counteracted, wherein the Verkippungssinn is chosen such that the angle between the Verti kalen, d. H. the direction of the free-flowing coating medium curtain, and the outer surface of the longer nozzle lip is increased. It can the Tilt angle preferably a value of between about 5 ° and about 20 °.
Um die Schichtdicke des auf den Untergrund aufgebrachten Auftrags mediums sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung gezielt beein flussen zu können (Längsprofilierung, Querprofilierung), wird vorgeschlagen, dass die Spaltweite der Abgabedüse in einer Mehrzahl von in Querrichtung des Untergundes aufeinanderfolgend angeordneten Arbeitsbreitenabschnit ten unabhängig von der Spaltweite in den jeweils anderen Arbeitsbreiten abschnitten einstellbar ist. Die Längsprofilierung wird dabei durch eine zeitliche Änderung der Spaltweite der Abgabedüse erzielt. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, dass die Spaltweite insgesamt, d. h. über die gesamte Arbeitsbreite einheitlich, verstellt wird. In diesem Fall ist es dann lediglich möglich, das Längsprofil der Auftragsschicht zu beeinflussen.To the layer thickness of the application applied to the substrate mediums targeted both in the longitudinal direction and in the transverse direction being able to flow (longitudinal profiling, cross profiling), it is proposed that the gap width of the dispensing nozzle in a plurality of in the transverse direction the Untergundes sequentially arranged Arbeitsbreitenabschnit regardless of the gap width in the other working widths sections is adjustable. The longitudinal profiling is thereby by a achieved temporal change of the gap width of the dispensing nozzle. Basically However, it is also conceivable that the total gap, d. H. about the entire working width uniform, adjusted. In that case it is only possible to influence the longitudinal profile of the application layer.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Austritts geschwindigkeit des Auftragsmediums aus der Abgabedüse zwischen etwa 0,02 m/s und etwa 6,30 m/s beträgt. Diese Austrittsgeschwindigkeit kann beispielsweise durch den in der Verteilkammer vor der Abgabedüse herr schenden Druck beeinflusst werden. Vorteilhafterweise werden die oberen und unteren Grenzen für die Austrittsgeschwindigkeit in Abhängigkeit der Geschwindigkeit der Materialbahn gewählt, beispielsweise gemäß der nachfolgenden Tabelle 1, in der "Vaus" die Austrittsgeschwindigkeit des Auftragsmediums aus der Abgabedüse und "VBahn" die Geschwindigkeit der Materialbahn bezeichnen.In a further development of the invention it is proposed that the exit speed of the application medium from the discharge nozzle is between about 0.02 m / s and about 6.30 m / s. This outlet velocity can be influenced, for example, by the pressure prevailing in the distribution chamber in front of the dispensing nozzle. Advantageously, the upper and lower limits for the exit velocity are selected as a function of the speed of the material web, for example in accordance with Table 1 below, in which "V out " designates the exit speed of the application medium from the dispensing nozzle and "V web " the speed of the material web .
In analoger Weise kann das Vorhangs-Auftragswerk zwischen etwa 0,05 m3 und etwa 9,0 m3 Auftragsmedium pro Stunde und Meter Arbeitsbreite an den Untergrund abgeben. Dabei werden die oberen und unteren Grenzen vorteilhafterweise wiederum in Abhängigkeit der Materialbahngeschwin digkeit gewählt, und zwar beispielsweise gemäß der nachfolgenden Tabelle 2, in der "Vol" die pro Stunde und Meter Arbeitsbreite an den Untergrund abgegebene Menge an Auftragsmedium und "VBahn" die Geschwindigkeit der Materialbahn bezeichnen.In an analogous manner, the curtain applicator can deliver between about 0.05 m 3 and about 9.0 m 3 application medium per hour and meter working width to the ground. The upper and lower limits are advantageously chosen in turn depending on the Materialbahngeschwin speed, for example, according to the following Table 2, in the "Vol" per hour and meter working width delivered to the ground amount of application medium and "V orbit " the speed denote the material web.
Die Beeinflussung der pro Zeiteinheit an den Untergrund abgegebenen Menge an Auftragsmedium kann in unterschiedlicher Art und Weise erfolgen:The influence of the per unit time delivered to the ground Quantity of application medium can be different in different ways respectively:
Beispielsweise kann man die der Verteilkammer pro Zeiteinheit zugeführte Menge an Auftragsmedium steuern bzw. regeln, etwa dadurch, dass man die Drehzahl einer hierfür vorgesehenen Auftragsmedium-Zufuhrpumpe steuert bzw. regelt.For example, one of the distribution chamber per unit time supplied Control or regulate the quantity of order medium, for example by the speed of a dedicated application medium supply pump controls or regulates.
Zusätzlich oder alternativ ist es jedoch auch möglich, dass man der Verteilkammer das Auftragsmedium aus einem Auftragsmedium-Vorrat über eine Zulauf-Leitung im Überschuss zuführt und einen Teil des zugeführten Auftragsmediums über eine Bypass-Leitung wieder zu dem Auftragsmedium- Vorrat zurückführt. Dabei kann das zum Auftragsmedium-Vorrat zurück geführte Auftragsmedium nach erneuter Filterung und Entlüftung von der Auftragsmedium-Zufuhrpumpe wieder der Verteilkammer zugeführt werden. In einer konstruktiven Ausgestaltung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass man das Auftragsmedium an einem bezogen auf die Materialbahn seitlichen Ende der Verteilkammer, beispielsweise deren triebseitigem Ende, in die Verteilkammer einleitet, und dass die Bypass-Leitung an dem gegenüber liegenden Ende der Verteilkammer mit dieser verbunden ist. Die Steuerung bzw. Regelung kann in diesen Fall darin bestehen, dass man die pro Zeiteinheit durch die Bypass-Leitung aus der Verteilkammer austretende Menge an Auftragsmedium, beispielsweise durch Beeinflussung des Durchlassquerschnitts eines Bypass-Ventils, steuert bzw. regelt.Additionally or alternatively, it is also possible that one of the Distribution chamber the application medium from a order medium supply via an inlet line in excess supplies and a part of the supplied Application medium via a bypass line back to the order medium Returns stock. This can return to the order medium supply guided application medium after re-filtering and venting of the Application medium supply pump can be fed back to the distribution chamber. In a structural embodiment, for example, be provided that the application medium on a side relative to the material web End of the distribution chamber, for example, the drive-side end, in initiates the distribution chamber, and that the bypass line on the opposite lying end of the distribution chamber is connected thereto. The control or regulation in this case can consist in the pro Time unit emerging through the bypass line from the distribution chamber Quantity of application medium, for example, by influencing the Passage cross-section of a bypass valve controls or regulates.
Besonders einfach und feinfühlig kann die pro Zeiteinheit an den Untergrund abgegebene Menge an Auftragsmedium gesteuert bzw. geregelt werden, wenn der Zulauf-Leitung oder/und der Bypass-Leitung eine Überlauf anordnung mit einem höhenverstellbaren Überlauf zugeordnet ist. Diese Überlaufanordnung kann beispielsweise einen höhenverstellbaren Behälter umfassen, der wenigstens eine Überlauföffnung oder/und einen Überlauf rand aufweist und der in einem Auffangbehälter für überlaufendes Auftrags medium angeordnet ist.Particularly easy and sensitive can per unit time to the substrate delivered amount of application medium controlled or regulated, if the inlet pipe and / or the bypass pipe overflow arrangement with a height-adjustable overflow is assigned. These Overflow arrangement, for example, a height-adjustable container comprising at least one overflow opening and / or overflow has edge and in a container for overflowing job medium is arranged.
Der Überlauf kann sich über die gesamte Arbeitsbreite der Materialbahn erstrecken. Um den Druck in dem Vorhang-Auftragswerk über die gesamte Arbeitsbreite hinweg im Wesentlichen auf dem gleichen Wert halten zu können, insbesondere im Wesentlichen unabhängig von der Viskosität des Auftragsmediums, ist es ferner denkbar, den Überlauf über eine Mehrzahl von über die Arbeitsbreite verteilt angeordneten Verbindungsleitungen mit dem Auftragswerk zu verbinden.The overflow can extend over the entire working width of the material web extend. To the pressure in the curtain commissioned work over the entire Working width to substantially the same value can, in particular, substantially independent of the viscosity of the Application medium, it is also conceivable, the overflow over a plurality distributed over the working width arranged connecting lines with to connect to the commissioned work.
Die feinfühlige Steuerung bzw. Regelung der Auftragsmenge ist insbeson dere im Hinblick auf die Fertigdosierung des Auftragsmediums durch das Vorhang-Auftragswerk von Bedeutung (1 : 1-Auftrag). Bei den vorstehend angegebenen Nassfilmdicken von zwischen etwa 3 µm und etwa 50 µm sieht man leicht ein, dass die Einstellung der Nassfilmdicken in Schritten von höchstens 0,5 µm bis 1,0 µm eine technologische Notwendigkeit ist. Die hydrostatische Mengenregelung durch Einsatz der vorstehend angesprochenen Überlaufanordnung stellt nun eine konstruktiv einfache und dennoch sehr effektive Art und Weise dar, eine feinfühlige Steuerung bzw. Regelung der Auftragsmenge im Sinne der vorstehend angegebenen strengen Ober grenzen realisieren zu können, da bereits sehr kleine Druckunterschiede in der Größenordnung 1 mbar zu relativ großen Änderungen der pro Zeiteinheit an den Untergrund abgegebenen Menge an Auftragsmedium führen können. Wird der Überlaufbehälter, der vorzugsweise in der Bypass-Leitung stromabwärts eines Drosselventils angeordnet ist, in eine vorbestimmte Höhe gebracht, so stellt sich bei vorgegebener Öffnung des Bypass- Drosselventils und der Abgabedüse in der Verteilkammer des Vorhang- Auftragswerks ein Auftragsmedium-Pegel ein, der zunächst von der Drehzahl der Auftragsmedium-Zufuhrpumpe abhängt (Pumpen-Regelregime). Dieser Pegel hat unmittelbar vor der Abgabedüse des Vorhang-Auftrags werks einen bestimmten hydrostatischen Druck zur Folge, der neben den physikalischen Eigenschaften des Auftragsmediums die pro Zeiteinheit an den Untergrund abgegebene Menge an Auftragsmedium beeinflusst.The sensitive control or regulation of the order quantity is esp dere with regard to the final dosage of the order medium by the Curtain commissioned work of importance (1: 1 order). In the above stated wet film thicknesses of between about 3 microns and about 50 microns you can easily see that the setting of the wet film thickness in steps of 0.5 μm to 1.0 μm is a technological necessity. The hydrostatic flow control by using the above-mentioned Overflow arrangement now provides a structurally simple and yet very effective way, a sensitive control the order quantity within the meaning of the strict upper indicated above to be able to realize these limits since there are already very small pressure differences in of the order of 1 mbar to relatively large changes per unit time can lead to the substrate submitted amount of application medium. Is the overflow tank, preferably in the bypass line downstream of a throttle valve is arranged in a predetermined Height is reached, it turns at a predetermined opening of the bypass Throttle valve and the dispensing nozzle in the distribution chamber of the curtain Commissioned a coating medium level, which was initially determined by the Speed of the application medium supply pump depends (pump control regime). This level is just in front of the dispensing nozzle of the curtain application plant a certain hydrostatic pressure, in addition to the physical properties of the application medium per unit time influences the amount of application medium delivered to the substrate.
Wird nun die Drehzahl der Zufuhrpumpe auf einen Wert eingestellt, bei welchem die pro Zeiteinheit der Verteilkammer zugeführte Menge an Auftragsmedium so groß ist, dass die Überlaufanordnung in Funktion tritt, so hängt der Pegel des Auftragsmediums in der Verteilkammer nicht mehr von der Drehzahl der Auftragsmedium-Zufuhrpumpe ab, sondern bei vor gegebener Öffnung des Bypass-Drosselventils nur noch von der Höhe der Überlauföffnung bzw. des Überlaufrandes des Überlaufbehälters. Selbst verständlich kann aufgrund des Druckabfalls über das Bypass-Drosselventil bzw. die Bypass-Leitung insgesamt zwischen dem Pegel in der Verteil kammer und dem Pegel in der Überlaufanordnung eine Höhendifferenz bestehen. In jedem Fall kann jedoch durch eine Höhenverstellung des Überlaufbehälters der Pegel in der Verteilkammer und somit der unmittelbar vor der Abgabedüse herrschende hydrostatische Druck beeinflusst werden (hydrostatisches Regelregime). In der Praxis kann auf diese Weise durch einen Millimeter Höhenänderung des Überlaufbehälters eine Änderung des vor der Abgabedüse herrschenden hydrostatischen Drucks von zwischen 0,05 mbar und 0,010 mbar erzielt werden. Dies erlaubt die gewünschte feinfühlige Steuerung bzw. Regelung der Nassfilmdicke.If now the speed of the feed pump is set to a value at to which the per unit time of the distribution chamber supplied amount Application medium is so large that the overflow arrangement comes into operation, so the level of the application medium in the distribution chamber no longer depends from the speed of the application medium supply pump, but at vor given opening of the bypass throttle valve only from the height of the Overflow opening or the overflow edge of the overflow container. itself understandable may be due to the pressure drop across the bypass throttle valve or the bypass line as a whole between the level in the distribution Chamber and the level in the overflow arrangement, a height difference consist. In any case, however, by a height adjustment of the Overflow tank, the level in the distribution chamber and thus the immediate before the dispensing nozzle prevailing hydrostatic pressure can be influenced (hydrostatic regulation regime). In practice, this can be done through a millimeter change in height of the overflow tank a change in the in front of the dispensing nozzle prevailing hydrostatic pressure of between 0.05 mbar and 0.010 mbar can be achieved. This allows the desired sensitive control or regulation of the wet film thickness.
Die Materialbahn kann im Bereich des Auftreffens des Auftragsmedium- Vorhangs auf dem Untergund von einem Gegenelement, beispielsweise einer Gegenwalze oder einem endlos umlaufenden Stützband, gestützt sein. Es ist jedoch ebenso möglich, dass das Auftragsmedium in einem freien Bahnzug auf die Materialbahn aufgebracht wird, d. h. in einem Abschnitt der Laufstrecke der Materialbahn, in welchem diese nicht durch ein derartiges Gegenelement gestützt ist.The material web may be in the region of impingement of the application medium. Curtain on the Untergund of a counter element, for example a counter-roller or an endlessly circulating support belt, to be supported. However, it is also possible that the order medium in a free Web tension is applied to the web, d. H. in a section of Running distance of the material web, in which these are not by such Supported counter element.
Die letztgenannte Alternative hat den Vorteil, dass der Auftragsmedium- Vorhang ohne weiteres eine größere Breite aufweisen kann als die Mate rialbahn. Die Materialbahn wird in diesem Fall vollständig, d. h. über ihre gesamte Breite mit Auftragsmedium benetzt. Das die Materialbahn nicht benetzende Auftragsmedium wird vorteilhafterweise aufgefangen und gewünschtenfalls zum erneuten Auftrag zum einem Auftragsmedium-Vorrat zurückgeführt. Auf diese Weise können die vorstehend bereits angespro chenen Randprobleme des Auftragsmedium-Vorhangs in einfacher Weise umgangen werden.The latter alternative has the advantage that the application medium Curtain can easily have a greater width than the Mate rialbahn. The material web is in this case completely, d. H. about their entire width wetted with application medium. This is not the material web Wetting application medium is advantageously collected and if desired, for a new order for an order medium supply recycled. In this way, the above already angepro Chenen edge problems of the application medium curtain in a simple manner to be bypassed.
Grundsätzlich ist es auch bei Stützung der Materialbahn durch ein Gegenelement denkbar, mit einem breiteren Auftragsmedium-Vorhang zu arbeiten. In diesem Fall muss allerdings das die Materialbahn nicht benetzende Auftragsmedium wieder von der Oberfläche des Gegenelements abgerakelt werden.Basically, it is also in support of the web by a Counter element conceivable, with a wider application medium curtain too work. In this case, however, the material web does not have to wetting application medium again from the surface of the counter element be doctored off.
Weist der Auftragsmedium-Vorhang eine kleinere Breite auf als die Mate rialbahn, so verbleibt auf der Materialbahn ein strichfreier Rand. Der Auftragsmedium-Vorhang kann dabei beispielsweise vollständig auf die Materialbahn aufgetragen. Es ist aber auch möglich, die Randbereiche des Auftragsmedium-Vorhangs aufzufangen und abzuführen, bevor der restliche Vorhang auf der Materialbahn auftrifft.Does the application medium curtain have a smaller width than the mate? rialbahn, so remains on the web a bar-free edge. The Order medium curtain can, for example, completely on the Applied material web. But it is also possible, the edge areas of To collect and dissipate the application medium curtain before the rest Curtain hits the material web.
Zur Sicherstellung einer guten Verbindung zwischen Materialbahn und Auftragsmedium wird vorgeschlagen, dass die Materialbahn mit dem auf sie aufgebrachten, noch feuchten Auftragsmedium durch einen von zwei Presselementen, beispielsweise zwei Walzen, gebildeten Press-Spalt geleitet wird. Dabei kann wenigstens eines der Presselemente ferner als Übertrags element dienen, auf dessen Oberfläche das Auftragsmedium aufgebracht und zur Materialbahn transportiert wird.To ensure a good connection between web and Application medium is suggested that the material web with the on it applied, still moist application medium by one of two Pressing elements, for example, two rolls, formed press nip formed becomes. In this case, at least one of the pressing elements can also be used as a carry serve element on the surface of the application medium applied and transported to the material web.
Die auf die Materialbahn aufgebrachte und gegebenfalls in diese eingepresste Schicht von Auftragsmedium kann, vorzugsweise unmittelbar nach dem Auftrag, kontaktlos getrocknet werden.The applied to the web and, if necessary, in this pressed layer of application medium can, preferably immediately after the order, be dried contactlessly.
Die Materialbahn kann in üblicher Weise eine Breite von zwischen etwa 3 m und etwa 12 m aufweisen. Ferner kann sie sich mit einer Geschwindigkeit von zwischen etwa 500 m/min und etwa 3000 m/min bewegen.The material web can in the usual way a width of between about 3 m and about 12 m. Furthermore, it can move at a speed from about 500 m / min to about 3000 m / min.
Das Auftragsmedium kann beispielsweise einen Feststoffgehalt von zwischen etwa 10% und etwa 70%, vorzugsweise von zwischen etwa 50% und etwa 60%, aufweisen. Die in dem Auftragsmedium enthaltenen Feststoffe können Stärke oder/und Pigmente sein.The application medium can, for example, a solids content of between about 10% and about 70%, preferably between about 50% and about 60%. Those contained in the order medium Solids can be starch and / or pigments.
Das vorstehend beschriebene Auftragsverfahren kann auch zur Befeuchtung der Materialbahn eingesetzt werden, indem man dem Vorhang-Auftragswerk anstelle von Auftragsmedium Wasser zuführt und dieses in Form eines Vorhangs bzw. Schleiers aus der Abgabedüse an den Untergrund abgibt.The application method described above can also be used for moistening the material web are inserted by the curtain-commissioned work feeds water instead of application medium and this in the form of a Curtain or veil from the dispensing nozzle to the ground gives.
Nachzutragen ist noch, dass ferner in Laufrichtung des Untergrunds vor, vorzugsweise unmittelbar vor, dem Vorhang-Auftragswerk wenigstens eine Vorrichtung zur Schwächung, im günstigsten Fall zur vollständigen Entfernung, der von der Materialbahn mitgeführten Luftgrenzschicht vorge sehen sein kann.It has to be added that in the direction of the underground, preferably immediately before, the curtain applicator at least one Device for weakening, in the best case for complete removal, the entrained by the material web air boundary layer can be seen.
Die Erfindung wird im Folgenden an Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es stellt dar:The invention will be described below with reference to embodiments attached drawing will be explained in more detail. It shows:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht zur Erläuterung der grund legenden Eigenschaften des erfindungsgemäßen Vorhang- Auftragsverfahrens; Fig. 1 is a schematic side view for explaining the fundamental properties of the curtain application method according to the invention;
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Düsenspitze einer Abgabedüse zur Erläuterung des 'Teekanneneffekts'; FIG. 2 is an enlarged view of the nozzle tip of a dispensing nozzle to explain the 'teapot effect'; FIG.
Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Abhilfemöglichkeit gegen den Teekanneneffekt; Figure 3 is a schematic diagram for explaining a possible remedy against the teapot effect.
Fig. 4 eine Darstellung nach Art eines Blockdiagramms zur Erläuterung der verschiedenen Möglichkeiten zur Steuerung bzw. Regelung der von dem Vorhangs-Auftragswerk pro Zeiteinheit abgegebenen Menge an Auftragsmedium; und Figure 4 illustrates the manner of a block diagram for explaining the various possibilities for controlling the output from the curtain applicator unit per unit time amount of application medium. and
Fig. 5 bis 7 verschiedene Bahnverläufe durch eine Maschine zur Beschich ten einer Materialbahn, wobei der Bahnverlauf gemäß Fig. 5 im Hinblick auf eine direkte einseitige Beschichtung und gemäß Fig. 6 im Hinblick auf eine indirekte beidseitige Beschichtung gewählt ist, und wobei Fig. 7 eine Abwandlung von Fig. 5 zeigt. FIGS. 5 to 7 different trajectories through a machine for Beschich th of a material web, wherein the web path in FIG. 5 is selected with regard to a direct one-sided coating and FIG. 6 in terms of an indirect two-sided coating, and Fig. 7 a modification of Fig. 5 shows.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens allgemein mit 10 bezeichnet. Sie umfasst ein Vorhang-Auftrags werk 12 mit einer Verteilkammer 14 und einer Abgabedüse 16, durch welche das Auftragsmedium 18 als Vorhang 20 an einen sich in Richtung des Pfeils L bewegenden Untergrund U abgibt. Dabei ist der Untergrund U im dargestellten Ausführungsbeispiel die Oberfläche 22a einer Materialbahn 22, die im Bereich der Auftreffposition P des Vorhangs 20 auf dem Unter grund U um eine Stützwalze 24 herumgeführt ist.In Fig. 1, an apparatus for performing the method according to the invention is generally designated 10. It comprises a curtain coating plant 12 with a distribution chamber 14 and a dispensing nozzle 16 , through which the application medium 18 as a curtain 20 emits at a moving in the direction of arrow L substrate U. In this case, the substrate U in the illustrated embodiment, the surface 22 a of a material web 22 which is guided in the region of the impact position P of the curtain 20 on the lower substrate U to a support roller 24 .
Das Auftragswerk 12, genauer gesagt dessen Abgabedüse 16, weist von der Auftreffposition P auf dem Untergrund U einen Abstand H auf. Über diese Fallhöhe H fällt das aus der Abgabedüse 16 austretende Auftrags medium 18 im Wesentlichen schwerkraftbedingt zum Untergrund U hin. Da das Auftragsmedium 18 auf dieser Fallstrecke beschleunigt wird, verringert sich die Dicke des Vorhangs 20 von einem der Weite D der Abgabedüse 16 entsprechenden Wert auf einen Wert d unmittelbar vor dem Auftreffen auf dem Untergrund U (Vorstreckung). Aufgrund des Unterschieds zwischen der Geschwindigkeit des fallenden Vorhangs 20 unmittelbar vor dem Auftreffen auf dem Untergrund U und der Geschwindigkeit der Materialbahn 22 wird das Auftragsmedium 18 beim Kontakt mit dem Untergrund U nochmals gestreckt (Kontaktstreckung), so dass die Dicke der auf den Untergrund U aufgebrachten Schicht 26 lediglich noch den Wert s aufweist.The commissioned work 12 , more precisely its dispensing nozzle 16 , has a distance H from the impact position P on the substrate U. About this drop height H emerging from the dispensing nozzle 16 application medium 18 drops due to gravity due to the ground U out. Since the application medium 18 is accelerated on this drop distance, the thickness of the curtain 20 decreases from a value corresponding to the width D of the dispensing nozzle 16 to a value d immediately before impinging on the substrate U (pre-stretch). Due to the difference between the speed of the falling curtain 20 immediately before the impact on the substrate U and the speed of the material web 22 , the application medium 18 is stretched again upon contact with the substrate U (contact stretch), so that the thickness of the applied to the substrate U. Layer 26 only has the value s.
Das Vorhang-Auftragswerk 12 ist relativ zur Stützwalze 24 derart angeordnet, dass der Auftreffpunkt P bezogen auf die Laufrichtung L des Untergrunds U stromabwärts des Scheitelpunkts T der Umfangsfläche der Walze 24 angeordnet ist. Der Winkel α, den die Verbindungslinie durch den Auftreffpunkt P und die Walzenachse A mit der Verbindungslinie durch den Scheitelpunkt T und die Walzenachse A einschließt, weist vorzugsweise einen Wert von zwischen 0° und etwa 45° auf, um einerseits ein Weg laufen des Auftragsmediums 18 auf der Materialbahn 22 entgegen deren Laufrichtung L ('backflow') verhindern zu können, und um andererseits den Eintrag von Luft zwischen die Materialbahn 22 und die Auftragsschicht 26 verhindern zu können. Es sind jedoch bei bestimmten Betriebsbedingungen auch Winkel von bis zu 55° bzw. sogar negative Winkel von bis zu -10° denkbar. Dabei liegt einem negativen Winkel der Auftreffpunkt P in Laufrichtung L vor dem Scheitelpunkt T.The curtain applicator 12 is arranged relative to the support roller 24 such that the impact point P with respect to the running direction L of the substrate U downstream of the apex T of the peripheral surface of the roller 24 is arranged. The angle α, which includes the connecting line through the impact point P and the roller axis A with the connecting line through the vertex T and the roller axis A, preferably has a value of between 0 ° and about 45 °, on the one hand run a path of the application medium 18th on the web 22 against their direction of rotation L ('backflow') to prevent, and on the other hand to prevent the entry of air between the web 22 and the application layer 26 can. However, under certain operating conditions, angles of up to 55 ° or even negative angles of up to -10 ° are conceivable. Here is a negative angle of the impact point P in the direction L before the vertex T.
Der genaue Verlauf des Auftragsmedium-Vorhangs 20 von der Abgabedüse 16 zum Untergrund U weicht aufgrund verschiedener Effekte etwas von einem streng vertikalen Verlauf ab. Zum einen ist da der Mitnahmeeffekt durch den sich in Laufrichtung L bewegenden Untergrund U zu nennen, der aufgrund der Viskosität des Auftragsmediums 18 nicht nur in der Nähe des Auftreffpunkts P zu einer Krümmung des Vorhangs 20 führt, sondern sich bis in den Bereich unmittelbar nach der Abgabedüse 16 hinein auswirken kann. Dieser Effekt ist in Fig. 1 andeutungsweise dargestellt. Als weiterer Effekt ist der sog. 'Teekanneneffekt' zu nennen, der mit Bezug auf Fig. 2 näher erläutert werden soll.The precise course of the application medium curtain 20 from the dispensing nozzle 16 to the substrate U deviates somewhat from a strictly vertical course due to various effects. On the one hand there is the entrainment effect by the moving in the direction L substrate U to call, which not only in the vicinity of the impact point P leads to a curvature of the curtain 20 due to the viscosity of the application medium 18 , but up to the area immediately after the Dispensing nozzle 16 may affect. This effect is shown in Fig. 1 hinted. Another effect is the so-called 'teapot effect', which will be explained in more detail with reference to FIG .
Der Teekanneneffekt beruht auf der Tatsache, dass die Düsenlippen 16a und 16b der Abgabedüse 16 sich üblicherweise unterschiedlich weit in Abgaberichtung des Vorhangs 20 erstrecken, und zwar um die Längendiffe renz I (s. Fig. 3). Dies führt zu einer saubereren Ablösung des Auftrags mediums 18 von der Abgabedüse 16 und beugt somit der Entstehung von Auftragsmediumspritzern vor. Da in dem Längenabschnitt l nur noch die Adhäsion der Düsenlippe 16a auf das Auftragsmedium 18 einwirkt, hat dieses die Tendenz sich zu dieser Düsenlippe hin zu bewegen, was im Zusammenspiel mit der Oberflächenspannung der Düsenlippe 16a trotz der scharfkantigen, spitzwinligen Ausbildung der Abrisskante 16d beim Ablösen des Vorhangs 20 von der Düsenlippe 16a zu einem gekrümmten Verlauf des Vorhangs 20 führt, wie er in Fig. 2 dargestellt ist.The teapot effect is based on the fact that the nozzle lips 16 a and 16 b of the dispensing nozzle 16 usually extend differently in the dispensing direction of the curtain 20 , namely by the Längendiffe I (see Fig. 3). This leads to a cleaner detachment of the application medium 18 of the dispensing nozzle 16 and thus prevents the formation of application medium splashes. Since in the longitudinal section l only the adhesion of the nozzle lip 16 a acts on the application medium 18 , this has a tendency to move towards this die lip, which in interaction with the surface tension of the die lip 16 a despite the sharp-edged, sharp-pointed formation of the spoiler 16 d leads to a curved course of the curtain 20 during the detachment of the curtain 20 from the nozzle lip 16 a, as shown in Fig. 2.
Diesem Teekanneneffekt kann man beispielsweise durch Verkippen des Vorhang-Auftragswerks 12 um einen Winkel β entgegenwirken, wobei der Verkippungssinn derart gewählt wird, dass durch das Verkippen der Winkel γ, den die Vertikale mit der Außenfläche 16c der längeren Düsenlippe 16a einschließt, vergrößert wird. Falls die zulaufseitige Düsenlippe die längere Düsenlippe 16a ist, muss man das Auftragswerk 12 also derart verkippen, dass sein oberes Ende 12a relativ zur Abgabedüse 16 bezogen auf die Laufrichtung L des Untergrunds U zur Ablaufseite hin verkippt wird (s. Fig. 3). Der Winkel β weist vorzugsweise einen Wert von zwischen etwa 5° und etwa 20° auf.This teapot effect can be counteracted, for example, by tilting the curtain applicator 12 by an angle β, wherein the Verkippungssinn is chosen such that by tilting the angle γ, which includes the vertical with the outer surface 16 c of the longer nozzle lip 16 a, is increased , If the inlet-side die lip is the longer die lip 16 a, the applicator 12 must be tilted in such a way that its upper end 12 a is tilted relative to the discharge nozzle 16 relative to the running direction L of the substrate U towards the discharge side (see FIG. , The angle β preferably has a value of between about 5 ° and about 20 °.
Mit Bezug auf Fig. 4 sollen im Folgenden Möglichkeiten diskutiert werden, wie man die vom Auftragswerk 12 als Vorhang 20 abgegebene Menge von Auftragsmedium 18 derart feinfühlig steuern bzw. regeln kann, dass auch bei Nassfilmdicken s von zwischen 3 µm und 50 µm noch eine feinstufige Beeinflussung dieser Nassfilmdicke möglich ist:With reference to FIG. 4, the following discussion will discuss ways in which the quantity of application medium 18 delivered by the applicator 12 as a curtain 20 can be controlled or controlled so sensitively that even with wet film thickness s of between 3 .mu.m and 50 .mu.m, a finely graded one Influencing this wet film thickness is possible:
Der Verteilkammer 14 des Auftragswerks 12 wird über eine Zuführpumpe 30 von einem Auftragsmedium-Vorrat 32 über eine Zuführleitung 34 gefiltertes (Filter 31) und entlüftetes (Entlüfter 33) Auftragsmedium 18 zugeführt. An dem in Querrichtung Q gegenüberliegenden Ende des Auftragswerks 12 geht von der Verteilkammer 14 eine Bypass-Leitung 36 aus, die zurück zum Auftragsmedium-Vorrat 32 führt. In der Bypass-Leitung 36 ist ein Bypass-Drosselventil 38 vorgesehen, mittels dessen der Durchflussquerschnitt der Bypass-Leitung 36 variiert werden kann. Abströmseitig des Bypass-Drosselventils 38 ist ferner eine Überlauf anordnung 40 vorgesehen, die einen höhenverstellbaren Behälter 42 umfasst, der in einem Auffangbehälter 44 angeordnet ist.The distribution chamber 14 of the applicator 12 is fed via a feed pump 30 from a coating medium supply 32 via a feed line 34 filtered (filter 31 ) and vented (breather 33 ) application medium 18 . At the opposite end of the applicator 12 in the transverse direction Q of the distribution chamber 14 is a bypass line 36 , which leads back to the order medium supply 32 . In the bypass line 36 , a bypass throttle valve 38 is provided, by means of which the flow cross section of the bypass line 36 can be varied. On the downstream side of the bypass throttle valve 38 , an overflow arrangement 40 is further provided, which comprises a height-adjustable container 42 which is arranged in a collecting container 44 .
Wird der Überlaufbehälter 42 in eine vorbestimmte Höhe gebracht, so stellt sich bei vorgegebener Öffnung des Bypass-Drosselventils 38 und der Abgabedüse 16 in der Verteilkammer 14 des Vorhang-Auftragswerks 12 ein Auftragsmedium-Pegel ein, der zunächst nur von der Drehzahl der Zufuhr pumpe 30 abhängt (Pumpen-Regelregime). Dieser Pegel hat unmittelbar vor der Abgabedüse 16 des Auftragswerks 12 einen bestimmten hydrostati schen Druck zur Folge, der neben den physikalischen Eigenschaften des Auftragsmediums 18 die pro Zeiteinheit an den Untergrund U abgegebene Menge an Auftragsmedium 18 beeinflusst.If the overflow container 42 is brought to a predetermined height, so it turns at a given opening of the bypass throttle valve 38 and the dispensing nozzle 16 in the distribution chamber 14 of the curtain applicator 12 a coating medium level, the pump initially only from the speed of the supply 30th depends (pump control regime). This level has immediately before the discharge nozzle 16 of the commissioned work 12 a certain hydrostatic pressure rule result, in addition to the physical properties of the application medium 18, the per unit time delivered to the substrate U amount of application medium 18 .
Wird nun die Drehzahl der Zufuhrpumpe 30 auf einen Wert eingestellt, bei welchem die pro Zeiteinheit der Verteilkammer 14 zugeführte Menge an Auftragsmedium 18 so groß ist, dass die Überlaufanordnung 40 in Funktion tritt, so hängt der Pegel des Auftragsmediums 18 in der Verteilkammer 14 nicht mehr von der Drehzahl der Pumpe 30 ab, sondern bei vorgegebener Öffnung des Bypass-Drosselventils 38 nur noch von der Höhe des Überlauf randes 42a des Überlaufbehälters 42. Selbstverständlich kann aufgrund des Druckabfalls über das Bypass-Drosselventil 38 bzw. die Bypass-Leitung 36 insgesamt zwischen dem Pegel in der Verteilkammer 14 und dem Pegel in der Überlaufanordnung 40 eine Höhendifferenz bestehen. In jedem Fall kann jedoch durch eine Höhenverstellung des Überlaufbehälters 42 der Pegel in der Verteilkammer 14 und somit der unmittelbar vor der Abgabedüse 16 herrschende hydrostatische Druck beeinflusst werden (hydrostatisches Regelregime). In der Praxis kann auf diese Weise durch einen Millimeter Höhenänderung des Überlaufbehälters 42 eine Änderung des vor der Abgabedüse 16 herrschenden hydrostatischen Drucks von zwischen 0,05 mbar und 0,010 mbar erzielt werden. Dies erlaubt die gewünschte feinfühlige Steuerung bzw. Regelung der Nassfilmdicke.If now the speed of the feed pump 30 is set to a value at which the amount of application medium 18 supplied per unit time of the distribution chamber 14 is so great that the overflow arrangement 40 comes into operation, the level of the application medium 18 in the distribution chamber 14 no longer depends from the speed of the pump 30 , but at a given opening of the bypass throttle valve 38 only from the height of the overflow edge 42 a of the overflow container 42nd Of course, due to the pressure drop across the bypass throttle valve 38 and the bypass line 36, there may be a difference in height between the level in the distribution chamber 14 and the level in the weir assembly 40 as a whole. In any case, however, can be influenced by a height adjustment of the overflow container 42, the level in the distribution chamber 14 and thus the prevailing directly in front of the dispensing nozzle 16 hydrostatic pressure (hydrostatic control regime). In practice, in this way, a change in the height of the overflow container 42, a change in the pressure prevailing in front of the dispensing nozzle 16 hydrostatic pressure of between 0.05 mbar and 0.010 mbar can be achieved. This allows the desired sensitive control or regulation of the wet film thickness.
Nachzutragen ist noch, dass die vom Entlüfter 33 abgefangene luftreiche Fraktion des Auftragsmediums 18 zunächst einem Schaumabscheider 35 zugeführt und von dort zum Auftragsmedium-Vorrat 32 zurückgeleitet wird. Der Filter 31 kann alternativ auch stromaufwärts der Pumpe 30, d. h. beispielsweise an der Position 31', angeordnet sein.It should also be added that the air-rich fraction of the application medium 18 intercepted by the breather 33 is first fed to a foam separator 35 and is returned from there to the application medium supply 32 . The filter 31 may alternatively also be arranged upstream of the pump 30 , that is to say, for example, at the position 31 '.
In der schematischen Darstellung gemäß Fig. 1 wurde das Auftragsmedium 18 im Bereich eines die Materialbahn 22 stützenden Gegenelements 24 direkt auf die Materialbahn aufgebracht. Es muss daher entweder dafür Sorge getragen werden, dass der Vorhang 20 in Querrichtung Q eine geringere Breite aufweist als die Materialbahn 22 und zudem über seine Gesamtbreite eine gleichmäßige Dicke aufweist, oder es muss dafür Sorge getragen werden, dass dann, wenn der Vorhang 20 eine größere Breite aufweist, als die Materialbahn 22, das die Materialbahn 22 nicht benetzende Auftragsmedium 18 an einer geeigneten Position wieder von der Walze 24 abgerakelt wird.In the schematic illustration according to FIG. 1, the application medium 18 has been applied directly to the material web in the region of a counter element 24 supporting the material web 22 . It must therefore be ensured either that the curtain 20 in the transverse direction Q has a smaller width than the material web 22 and also over its entire width has a uniform thickness, or it must be ensured that when the curtain 20 a has greater width than the material web 22, the web of material 22 non-wetting coating medium is doctored 18 at an appropriate position again from the roll 24th
Die mit diesen beiden Möglichkeiten verbundenen Nachteile können in einfacher Weise dadurch umgangen werden, dass man das Auftragswerk 12, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, in einem freien Bahnzug der Materialbahn 22 anordnet, d. h. in einem Abschnitt des Wegs der Materialbahn 22, in dem diese nicht von einem Gegenelement, vergleichbar der Stützwalze 24, gestützt ist, und ferner der Auftragsmedium-Vorhang 20 eine größere Breite in Querrichtung Q aufweist als die Materialbahn 22. In einem derartigen freien Bahnzug kann problemlos eine Auffangwanne 48 für die Materialbahn 22 nicht benetzendes Auftragsmedium 18 angeordnet werden.The costs associated with these two possibilities disadvantages can be avoided in a simple manner in that one arranges the applicator unit 12, as shown in Fig. 5 in a free web draw of the material web 22, ie, in a portion of the path of the material web 22, in this is not supported by a counter element, comparable to the support roller 24 , and further the application medium curtain 20 has a greater width in the transverse direction Q than the material web 22nd In such a free web pull a collecting tray 48 for the material web 22 non-wetting application medium 18 can be arranged easily.
Der Verlauf der Materialbahn 22 durch die Anlage gemäß Fig. 5 wird durch Bahnumlenkelemente 50 und eine Walze 24' bestimmt, auf deren Funktion nachfolgend mit Bezug auf Fig. 6 noch näher eingegangen werden wird. Die Bahnleitelemente 50 können in an sich bekannter Weise Bahnleitwalzen bzw. -rollen oder auch die Materialbahn 22 berührungslos umlenkende Elemente sein, beispielsweise sogenannte 'Airturns'. Ferner ist in Fig. 5 schematisch eine Trocknungsvorrichtung 52 dargestellt, in der die noch feuchte beschichtete Materialbahn 22 vorzugsweise kontaktlos getrocknet werden kann.The course of the material web 22 through the system according to FIG. 5 is determined by web deflection elements 50 and a roller 24 'whose function will be discussed in more detail below with reference to FIG. 6. The web guiding elements 50 can be in a manner known per se web guiding rollers or rollers or also the material web 22 can be non-contact deflecting elements, for example so-called 'air turns'. Furthermore, a drying device 52 is shown schematically in FIG. 5, in which the still moist coated material web 22 can preferably be dried without contact.
Wie in Fig. 6 dargestellt ist, kann die Anlage gemäß Fig. 5 mit geringem Aufwand auch zu einer Anlage zum beidseitigen indirekten Beschichten der Materialbahn 22 umgerüstet werden. Das Auftragsmedium wird in diesem Fall von zwei Auftragswerken 12 auf die Oberfläche von sich gegensinnig drehenden Walzen 24' und 24' aufgebracht, die zwischen sich einen Press- Spalt bzw. Press-Nip N bilden, durch welchen die Materialbahn 22 hindurch geführt ist. Durch die Drehung der Walzen 24' und 24' wird das auf deren Oberfläche aufgebrachte Auftragsmedium zur Materialbahn hin gefördert und mit dieser im Press-Nip N in innige Verbindung gebracht. Ansonsten entspricht die Anlage gemäß Fig. 6 in Aufbau und Funktion jener gemäß Fig. 5.As shown in Fig. 6, the system of FIG. 5 can be converted with little effort to a system for two-sided indirect coating of the web 22 . The application medium is applied in this case by two applicators 12 on the surface of counter-rotating rollers 24 'and 24 ', which form between them a press nip N, through which the web 22 is guided. Due to the rotation of the rollers 24 'and 24 ', the application medium applied to the surface thereof is conveyed towards the material web and brought into intimate connection therewith in the press nip N. Otherwise, the system according to FIG. 6 corresponds in construction and function to that according to FIG. 5.
Wie in Fig. 7 dargestellt ist, kann in Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 5 zusätzlich zum Vorhang-Auftragswerk 12 an der Walze 24' ein weiteres Auftragswerk 54 zum indirekten Auftragen von Auftragsmedium auf die Rückseite der Materialbahn 22 vorgesehen sein. In dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieses Auftragswerk ein Auftragswerk mit kurzer Einwirkzeit, d. h ein sogenanntes SDTA-Auftragswerk (Short Dwell Time Applicator).As shown in FIG. 7, in a modification of the embodiment according to FIG. 5, in addition to the curtain applicator 12 on the roller 24 ', another applicator 54 for the indirect application of application medium to the rear side of the web 22 may be provided. In the embodiment shown in FIG. 7, this commissioned work is a commissioned work with a short exposure time, i. h a so-called SDTA commissioned work (Short Dwell Time Applicator).
Nachzutragen ist noch, dass sowohl im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 5 als auch im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 7 nicht not wendigerweise ein Press-Nip vergleichbar dem Press-Nip N gemäß Fig. 6 vorgesehen zu sein braucht. Durch Zustellen der Walze 24' gegen die Walze 24' kann ein derartiger Press-Nip N aber ohne weiteres jederzeit bereitgestellt werden.It should be added that both in the case of the embodiment according to FIG. 5 and in the case of the embodiment according to FIG. 7, not necessarily a press-nip comparable to the press-nip N according to FIG. 6 needs to be provided. By advancing the roller 24 'against the roller 24 ', such a press nip N can readily be provided at any time.
Claims (31)
wobei der Untergrund (U) bei direktem Auftrag die Oberfläche (22a) einer Materialbahn (22), insbesondere aus Papier oder Karton, und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragselements, vorzugsweise einer Übertragswalze, ist, welches das Auftragsmedium dann an die Oberfläche der Materialbahn überträgt,
wobei das Auftragsmedium (18) in Wasser suspendierte oder/und gelöste Feststoffe umfasst, sowie eine Temperatur von zwischen etwa 20°C und etwa 60°C und eine Viskosität von höch stens 2000 mPas aufweist,
wobei der in der Verteilkammer (14) vor der Abgabedüse (16) herrschende Druck einen Wert von zwischen etwa 30 mbar und etwa 500 mbar, vorzugsweise von zwischen etwa 30 mbar und etwa 200 mbar, aufweist,
wobei der Auftragsmedium-Vorhang (20) sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt von der Abgabedüse (16) zum laufenden Unter grund (U) bewegt, sowie eine Länge (H) von zwischen etwa 5 mm und etwa 400 mm, vorzugsweise von zwischen etwa 40 mm und etwa 200 mm, und vor dem Auftreffen auf den Untergrund (U) eine Dicke (d) von zwischen etwa 0,1 mm und etwa 1,5 mm, vorzugs weise zwischen etwa 0,2 mm und etwa 0,7 mm, aufweist,
wobei der Auftragsmedium-Vorhang (20) beim Kontakt mit dem Untergrund (U) um einen Faktor von zwischen etwa 10 und etwa 50 gestreckt wird, und
wobei die auf den laufenden Untergrund (U) aufgebrachte Schicht (26) von Auftragsmedium (18) eine Nassfilmdicke (s) von zwischen etwa 3 µm und etwa 50 µm aufweist.1. A method for one-sided or two-sided, finished metered application of liquid or pasty application medium ( 18 ) in the form of a curtain ( 20 ) or veil on a running surface (U) using a curtain applicator ( 12 ) with a distribution chamber ( 14 ) and a dispensing nozzle ( 16 ),
wherein the substrate (U) for direct application, the surface ( 22 a) of a material web ( 22 ), in particular of paper or cardboard, and indirect application, the surface of a transfer element, preferably a transfer roller, which then the application medium to the surface of Material web transfers,
wherein the application medium ( 18 ) comprises suspended or / and dissolved solids in water, and has a temperature of between about 20 ° C and about 60 ° C and a viscosity of at most 2000 mPas,
wherein the pressure prevailing in the distribution chamber ( 14 ) in front of the dispensing nozzle ( 16 ) has a value of between approximately 30 mbar and approximately 500 mbar, preferably between approximately 30 mbar and approximately 200 mbar,
wherein the application medium curtain ( 20 ) moves substantially by gravity from the dispensing nozzle ( 16 ) to the current base (U), and a length (H) of between about 5 mm and about 400 mm, preferably between about 40 mm and about 200 mm, and before hitting the substrate (U) has a thickness (d) of between about 0.1 mm and about 1.5 mm, preferably between about 0.2 mm and about 0.7 mm,
wherein the application medium curtain ( 20 ) is stretched on contact with the ground (U) by a factor of between about 10 and about 50, and
wherein the layer ( 26 ) of application medium ( 18 ) applied to the running substrate (U) has a wet film thickness (s) of between about 3 μm and about 50 μm.
- - bei einer Geschwindigkeit des Untergrunds (U) von zwischen 500 m/min und 1000 m/min zwischen etwa 0,02 m/s und etwa 1,10 m/s oder/und
- - bei einer Geschwindigkeit des Untergrunds (U) von zwischen 1000 m/min und 1500 m/min zwischen etwa 0,03 m/s und etwa 3,10 m/s oder/und
- - bei einer Geschwindigkeit des Untergrunds (U) von zwischen 1500 m/min und 2000 m/min zwischen etwa 0,04 m/s und etwa 4,20 m/s oder/und
- - bei einer Geschwindigkeit des Untergrunds (U) von zwischen 2000 m/min und 2500 m/min zwischen etwa 0,05 m/s und etwa 5,2 m/s oder/und
- - bei einer Geschwindigkeit des Untergrunds (U) von zwischen 2500 m/min und 3000 m/min zwischen etwa 0,06 m/s und etwa 6,30 m/s
- - At a speed of the subsurface (U) of between 500 m / min and 1000 m / min between about 0.02 m / s and about 1.10 m / s or / and
- - At a speed of the subsurface (U) of between 1000 m / min and 1500 m / min between about 0.03 m / s and about 3.10 m / s or / and
- at a subsurface velocity (U) of between about 1500 m / min and 2000 m / min between about 0.04 m / s and about 4.20 m / s or / and
- at a subsurface velocity (U) of between about 2000 m / min and 2500 m / min between about 0.05 m / s and about 5.2 m / s or / and
- at a subsurface velocity (U) of between 2500 m / min and 3000 m / min between about 0.06 m / s and about 6.30 m / s
- - bei einer Geschwindigkeit des Untergrunds (U) von zwischen 500 m/min und 1000 m/min zwischen etwa 0,05 m3 und etwa 1,6 m3 Auftragsmedium (18) oder/und
- - bei einer Geschwindigkeit des Untergrunds (U) von zwischen 1000 m/min und 1500 m/min zwischen etwa 0,10 m3 und etwa 4,5 m3 Auftragsmedium (18) oder/und
- - bei einer Geschwindigkeit des Untergrunds (U) von zwischen 1500 m/min und 2000 m/min zwischen etwa 0,15 m3 und etwa 6,0 m3 Auftragsmedium (18) oder/und
- - bei einer Geschwindigkeit des Untergrunds (U) von zwischen 2000 m/min und 2500 m/min zwischen etwa 0,25 m3 und etwa 7,5 m3 Auftragsmedium (18) oder/und
- - bei einer Geschwindigkeit des Untergrunds (U) von zwischen 2500 m/min und 3000 m/min zwischen etwa 0,50 m3 und etwa 9,0 m3 Auftragsmedium (18)
- - At a speed of the subsurface (U) of between 500 m / min and 1000 m / min between about 0.05 m 3 and about 1.6 m 3 coating medium ( 18 ) and / or
- - At a speed of the subsurface (U) of between 1000 m / min and 1500 m / min between about 0.10 m 3 and about 4.5 m 3 application medium ( 18 ) and / or
- - At a speed of the subsurface (U) of between 1500 m / min and 2000 m / min between about 0.15 m 3 and about 6.0 m 3 application medium ( 18 ) and / or
- - At a speed of the subsurface (U) of between 2000 m / min and 2500 m / min between about 0.25 m 3 and about 7.5 m 3 coating medium ( 18 ) and / or
- - At a speed of the subsurface (U) of between 2500 m / min and 3000 m / min between about 0.50 m 3 and about 9.0 m 3 coating medium ( 18 )
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