DE10319988A1 - Vorrichtung zum direkten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum direkten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums (M) auf eine laufende Materialbahn (2), insbesondere eine Faserstoffbahn aus Papier oder Karton, DOLLAR A umfassend DOLLAR A - eine von der Materialbahn (2) teilweise umschlungene drehbare Stützfläche (3), wie beispielsweise ein Stützband oder eine Stützwalze, welche eine der Stützfläche (3) zugewandte Seite (2.2) der Materialbahn (2) stützt, wobei die Oberfläche (3a) der Stützfläche (3) und die Materialbahn (2) einen sich keilförmig verjüngenden Einlaufzwickel (Z¶E¶) und einen Auslaufzwickel (Z¶A¶) bilden, DOLLAR A - wenigstens ein der Stützfläche (3) zugeordnetes Auftragswerk (4) zum Beschichten, Leimen oder Pigmentieren einer der Stützfläche (3) abgewandten Seite (2.4) der Materialbahn (2) mit dem Medium (M), DOLLAR A - eine, bezogen auf die Drehrichtung der Stützfläche (3) vor dem Auftragswerk (4) angeordnete Einrichtung (6) zur Entfernung, zumindest aber Schwächung einer von der Stützfläche (3) und/oder der Materialbahn (2) mitgeführten Luftgrenzschicht (LG), DOLLAR A wobei DOLLAR A - die Einrichtung (6) zwischen der Oberfläche (3a) und der der Stützfläche (3) zugewandten Seite (2.2) der Materialbahn (2) im Einlaufzwickel (Z¶E¶) angeordnet ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Einrichtung (6) als ebenes, flaches und flexibles Streifenelement (6.1) ausgebildet ist, welches DOLLAR A - sich quer zur Bahnlaufrichtung (L) erstreckt, DOLLAR A - mindestens der Breite des Auftragswerkes (4) angepasst ist und ...
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum direkten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn, insbesondere eine Faserstoffbahn aus Papier oder Karton, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
- Gattungsgemäße Vorrichtungen werden üblicherweise im Rahmen von Streichmaschinen eingesetzt, um die laufende Materialbahn ein- oder beidseitig mit einem oder mehreren Auftragswerken und mit einer oder mehreren Schichten des Auftragsmediums zu behandeln. Als Auftragsmedium kommt dabei pigmenthaltige Streichfarbe, Leim, Stärke oder eine Imprägnierflüssigkeit in Frage.
- Beim sogenannten direkten Auftrag wird das flüssige bis pastöse Medium von einer Auftragseinrichtung direkt auf die Oberfläche der laufenden Materialbahn aufgetragen. Die Materialbahn umschlingt während des Auftrages eine umlaufende Gegenfläche, beispielsweise ein endloses Stützband oder eine Stützwalze (auch als Gegenwalze bezeichnet) und wird dadurch gestützt.
- Während des Betriebes einer solchen Vorrichtung treten an den bewegten Oberflächen, also der laufenden Materialbahn und der Stützfläche Luftgrenzschichten auf, in denen die Luft mitgeschleppt wird. Mit steigender Betriebsgeschwindigkeit, die heute ca. 2000 m/min betragen kann, wächst der Einfluss der Luft und es kommt oftmals zu Problemen. Die Luft kann dabei so stark zwischen die Materialbahn und die Stützfläche gezogen werden, dass die Materialbahn den Kontakt zur Stützfläche teilweise oder gänzlich verliert. Das führt dazu, dass beispielsweise angetriebene Walzen das Antriebsmoment nicht korrekt auf die Materialbahn übertragen. Außerdem lassen sich eingestellte Bahnzüge nicht richtig einstellen.
- Nicht angetriebene Walzen oder Stützbänder laufen nicht korrekt mit und es kann zonenweise zu erhöhtem Verschleiß oder Ablagerungen auf den Stützflächen oder auch zu Bahnabrissen kommen.
- Eine besonders negative Auswirkung des Einflusses der Luftgrenzschicht besteht darin, dass bei Nip-bildenden Konstellationen sowohl die Materialbahn, als auch die Stützfläche Luft einschleppen und sich beide Luftgrenzschichten ergänzen und verstärken. Sie wirken in der gleichen Richtung und verursachen im keilförmigen Einlaufnip (Einlaufzwickel) einen erheblichen Druckaufbau.
- Ein Teil der mitgeschleppten Luft weicht vor dem Nip seitlich nach außen aus. Aber mit steigenden Maschinenbreiten, die 10m und mehr betragen können, ist die kaum möglich. Deshalb entstehen Lufttaschen, vorzugsweise in der Mitte der Auftragsvorrichtung bzw. der Streichmaschine, die sehr instabil sind und von der die Luft kaum entweichen können.
- Derartige Lufttaschen wirken sich an der Auftragsvorrrichtung natürlich sehr ungünstig aus, da die Materialbahn nicht über ihre gesamte Breite hinweg gleichmäßig genug die Auftragsvorrichtung passiert und dadurch die sich die Qualität des Auftrages auf die Materialbahn verschlechtert. Diese negativen Auswirkungen versucht man zu vermeiden.
- Die besagten Lufttaschen bzw. Blasen konnten in der Vergangenheit durch Einstellung von hohen Bahnzügen etwas minimiert werden. Die hohen Bahnzüge führten aber oft zu Bahnabrissen, die ja ebenfalls äußerst unerwünscht sind.
- In der
US 5,506,005 ist eine Lösung angegeben, mit der das Problem durch Variation des Umschlingungswinkels der Materialbahn um eine Stützwalze gelöst werden soll. - Je größer allerdings der Umschlingungswinkel gewählt ist, um so größer ist die Gefahr, dass sich bis zur Erreichung der Auftragsvorrichtung erneut Luftgrenzschichten ausbilden können. Je geringer der Umschlingungswinkel ist, desto mehr Luft wird eingeschleppt.
- Aus der
DE-A1 19702605 ist eine Vorrichtung mit einer Luftgrenzschicht-Entfernungseinrichtung bekannt, mit der sowohl die von der Materialbahn als auch von einer Stützwalze mitgeschleppte Luftgrenzschicht vermieden werden soll. Die besagte Luftgrenzschicht-Entfernungseinrichtung ist im Einlaufzwickel zwischen Materialbahn und Stützwalze angeordnet. - Die beschriebene Luftgrenzschicht-Entfernungseinrichtung umfasst unter anderem auch eine Luftgrenzschicht-Absaugeinrichtung. In einer anderen Variante umfasst sie eine Blaseinrichtung, die ein gasförmiges Medium ausstößt. Die Ausströmoffnung ist dabei so gerichtet, dass das gasförmige Medium im wesentlichen entgegen der Drehrichtung von Stützwalze und Materialbahn bläst. In einer weiteren Variante bläst das gasförmige Medium auch in entgegen gesetzter Richtung (also in Drehrichtung der Walze und der Materialbahn) in den Einlaufzwickel hinein. Zusätzlich ist in einer Variante noch ein Umlenkblech vorhanden, welches die eingeblasene Gasmenge umlenkt und nun entgegen der Drehrichtung der Stützwalze und der Laufrichtung der Materialbahn aus dem Einlaufzwickel führt, wodurch das Eintreten der Luftgrenzschicht verhindert wird.
- Es ist aber zu befürchten, dass sich trotz der genannten Maßnahmen die Luftgrenzschicht sehr schnell wieder aufbaut. Dies geschieht besonders schnell bei den bereits angesprochenen, heutigen hohen Laufgeschwindigkeiten der Materialbahn und den großen Dimensionen der Maschinen, in denen die Materialbahn hergestellt und/oder veredelt wird.
- Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung weiter zu entwickeln, die mit nur geringem apparativem Aufwand die dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile vermeidet.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Danach weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine, bezogen auf die Drehrichtung des Stützgliedes vor dem Auftragswerk angeordnete Einrichtung zur Entfernung, zumindest aber Schwächung einer vom Stützglied und/oder der Materialbahn mitgeführten Luftgrenzschicht auf, wobei die Einrichtung selbst als ebenes, flaches und flexibles (elastisches bzw. biegsames) Streifenelement ausgebildet ist. Das Streifenelement ist nach Art einer Klinge oder eines Blattes ausgebildet und erstreckt sich quer zur Bahnlaufrichtung. In seiner Länge ist es mindestens an die Breite des Auftragswerkes angepasst.
- Im Idealfall berührt das Streifenelement während des Betriebes der Vorrichtung nicht die Stützfläche und die Materialbahn.
- Das Streifenelement, welches relativ zu den bewegten und Luftgrenzschicht einschleppenden Flächen der Materialbahn und der Stützfläche steht und zudem noch tief in den Einlaufzwickel hineinragt, bremst diese Luftgrenzschichten ab, wodurch sich die Luftgrenzschichten beruhigen.
- Am Streifenelement beträgt die Geschwindigkeit der Luftgrenzschicht sogar nur noch 0 m/sec. Die vorher aufgebaute Luftgrenzschicht wird also deutlich schmaler und langsamer. Dies erfolgt auf beiden Längsseiten des Streifenelementes. Die Grenzschichten von Stützfläche und Materialbahn können sich somit nicht mehr gegenseitig verstärken. Außerdem erfolgt dadurch eine Druckreduzierung im Einlaufzwickel.
- Die neben den Streifenelement in den Einlaufzwickel eintretende Luft wird gezwungen, auf derselben Seite des Streifenelementes zurückzuströmen. Dadurch wird weiter zuströmende Luft zusätzlich abgebremst und vom Auftragsort zurück gehalten.
- Außerdem wird ein Aufschwimmen der Materialbahn auf der Stützfläche verhindert. Während des gesamten Betriebes der Vorrichtung bleibt dadurch der Kontakt der Materialbahn zur Stützfläche gewährleistet. Dies wirkt sich hinsichtlich einer gewünschten gleichmäßigen Auftragsschicht über die gesamte Breite und Länge der Bahn äußerst positiv aus.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt das Fahren höherer Betriebsgeschwindigkeiten, größere Bahnbreiten und erlaubt auch größere Freiheiten bei der Wahl des Umschlingungswinkels der Materialbahn um die Stützfläche.
- Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
- Es zeigen:
-
1 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Darstellung -
2 eine alternative Variante zu der in1 gezeigten Ausführung - In der
1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum direkten Auftragen eines flüssigen bis pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn2 , bestehend aus Papier dargestellt. - Die Vorrichtung
1 umfasst eine von der Materialbahn2 teilweise umschlungene Stützwalze3 , welche eine der Stützwalze3 zugewandte Bahnseite2.2 stützt. Als Stützwalze3 könnte ebenso ein endloses Stützband vorgesehen sein. Die hier vorgesehene Stützwalze3 bildet mit ihrer Stützwalzenoberfläche3a und der Materialbahnseite2.2 einen sich keilförmig verjüngenden Einlaufzwickel ZE und einen Auslaufzwickel ZA. - Die Drehrichtung der Walze
3 ist in beiden Figuren durch einen Pfeil P angedeutet. Ferner umfasst die Vorrichtung1 ein der Stützwalze3 zugeordnetes Auftragswerk4 zum Beschichten der von der Stützwalze3 abgewandten Bahnseite2.4 mit Streichmedium M. Dem Auftragswerk4 ist in Laufrichtung L der Materialbahn2 eine Rakeleinrichtung5 nachgeordnet, mit der das zuvor im Überschuss aufgebrachte Medium M auf das gewünschte Strichgewicht gebracht wird. Im Fall eines 1:1-Auftrages, wo jene Streichmenge aufgebracht wird, die auch auf der Materialbahn2 verbleiben soll, dient die Rakeleinrichtung5 nur der Vergleichmäßigung der aufgebrachten Schicht. Beim 1:1-Auftrag braucht aber auch gar keine Rakeleinrichtung5 vorhanden sein. Im vorliegenden Beispiel ist als Auftragswerk4 eine Freistrahldüseneinrichtung und als Rakelelement eine Rakelklinge5.1 gewählt. Es versteht sich, dass auch andere bekannt Auftragswerksarten und Rakelelemente Einsatz finden können. - Bezogen auf die Drehrichtung der Stützwalze
3 ist vor dem Auftragswerk4 eine sich über die gesamte Maschinenbreite erstreckende Einrichtung6 zur Schwächung bzw. Verhinderung von mit der Materialbahn2 und der Stützwalze3 eingeschleppten Luftgrenzschicht LG vorgesehen. Die jeweils zu betrachtenden Grenzschichten LG sind der besseren Übersichtlichkeit wegen nur in der1 mit gestrichelter Linie angedeutet. - Die Einrichtung
6 umfasst ein maschinenbreites Streifenelement6.1 , welches sich in enger Wirknähe zu mindestens einer der Flächen2.2 oder3a befindet. Das Streifenelement6.1 ragt dazu mit seiner stromabwärtigen Seite6.2 tief in den Einlaufzwickel ZE hinein, ohne die Stützoberfläche3a und die Materialbahnseite2.2 während des Betriebes der Vorrichtung1 zu berühren. - Um dies besser bewerkstelligen zu können, ist das Streifenelement
6.1 mit einem vorzugsweise beidseitig angeschrägten stromabwärtigen Ende6.2 versehen. Außerdem weist das Streifenelement6.1 eine konstante und geringe Dicke d auf. Dadurch ist es flexibel, biegsam und kann federn. - Das Streifenelement darf durch die Schwerkraft oder andere Einflüsse vor der Inbetriebnahme eine andere als die gezeigte Form annehmen. Es darf also durchhängen und die Materialbahn
2 berühren und streifen (siehe in1 getrichelte Linienführung des Elementes6.1 ). Erst im Betrieb der Vorrichtung1 stellt sich die gewünschte Lage und eine überwiegende Kontaktlosigkeit zur besagten Walze3 und der Materialbahn2 ein. - Die Relativposition, der Winkel zur Materialbahn und der Walze
3 und/oder die Breite b des Streifenelementes6.1 sind einstellbar. Dadurch kann eine optimale Betriebseinstellung realisiert werden. Deshalb ist auch das Streifenelement6.1 schwenkbar gelagert und außerdem verschränkbar, was der Doppelpfeil in2 andeuten soll. - Das Streifenelement
6.1 ist vorzugsweise lösbar und nachstellbar an einem schwenkbaren Träger7 befestigt. - Aus
1 ist außerdem entnehmbar, dass das Streifenelement6.1 an seinem stromaufwärtigen Ende6.3 auf einem Stützelement8 lagert. Dieses Stützelement8 ist ebenfalls wie das Streifenelement6.1 streifenförmig ausgebildet. Das Streifenelement6.1 ist gemeinsam mit dem Stützelement8 am Träger7 befestigt. Eine Klemmung mit speziellen Klemmelementen7.1 (siehe1 ) am Träger7 ist dafür effektiv. - Sehr vorteilhaft ist, wenn als Material für das Streifenelement
6.1 und für das Stützelement8 dasselbe gewählt wird, da hierdurch ein identisches Temperaturverhalten gewährleistet wird. Das Stützelement8 ist aus Stabilitätsgründen etwas dicker als das Streifenelement ausgebildet. - In
2 ist angedeutet, dass das Streifenelement6.1 Noppen9 aufweist (das können eine Reihe von hintereinander angeordnete Einzelnoppen oder auch eine durchgängige Noppe sein) , die in einer durchgängigen, maschinenbreiten Nut10 im Träger7 eingreifen. Das Streifenelement6.1 ist also nur im Träger7 eingehängt. Diese einfache Ausführung ist möglich, da das Streifenelement6.1 nicht wie eine anzupressende Streichklinge momentenfest geklemmt sein muss. Die Noppen9 und die Nut10 können selbstverständlich auch im jeweils anderen Bauteil vorhanden sein. Diese Ausführung bzw. das Einhängen ermöglicht ein sehr schnelles Auswechseln des Streifenelementes. - Es soll erwähnt sein, dass das Streifenelement
6.1 in einer Kosten-sparenden Variante auch ohne Vorsehung des Trägers7 und des Stützelementes8 die Vorrichtung1 überspannen kann. Die stirnseitigen Ränder des Streifenelementes sind in diesem (nicht dargestellten) Fall außerhalb der Vorrichtung, zum Beispiel an Stuhlungsteilen, befestigt. - Wie schon beschrieben, sollte das Streifenelement
6.1 und das Stützelement8 aus demselben Material bestehen. Dafür ist Metall, vorzugsweise Edelstahl oder auch Kunststoff, vorzugsweise faserverstärktes Material am geeignetsten. - Vorteilhaft ist es außerdem, wenn das Streifenelement
6.1 wenigstens teilweise, zumindestens sein stromabwärtiges Ende6.2 aus verschleißfestem Material und/oder einem Material mit geringem Reibfaktor, wie PTFE (Polytetrafluorethylen) besteht oder damit beschichtet ist. - Darüber hinaus weist das Streifenelement
6.1 eine Dicke d von 0,1 bis 5 mm auf, wobei die Dicke d bei einer Ausführung in Kunststoff vorzugsweise 0,3 bis 2 mm und bei einer Metallausführung vorzugsweise 0,1 bis 1 mm beträgt. - Die Breite b des Streifenelementes
6.1 beträgt ca. 20–60% des Durchmessers der vorhandenen Stützwalze3 . - Die Wirkung des als Beruhigungselement wirkenden Streifenelementes
6.1 wird erhöht, wenn dessen stromabwärtiges Ende6.2 im Einlaufzwickel ZE dort endet, wo ein solcher Abstand a zwischen Stützglied-Oberfläche3a und Materialbahn2 besteht, der dem 2 bis 6-fachen der Dicke d des Streifenelementes6.1 entspricht. - An diesem Punkt kann das Streifenelement
6.1 am weitesten in den Zwickel ZE hineinragen und wird dennoch nicht mit in den Nip N eingezogen.
Claims (14)
- Vorrichtung zum direkten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums (M) auf eine laufende Materialbahn (
2 ), insbesondere eine Faserstoffbahn aus Papier oder Karton, umfassend – eine von der Materialbahn (2 ) teilweise umschlungene drehbare Stützfläche (3 ), wie beispielsweise ein Stützband oder eine Stützwalze, welche eine der Stützfläche (3 ) zugewandte Seite (2.2 ) der Materialbahn (2 ) stützt, wobei die Oberfläche (3a ) der Stützfläche (3 ) und die Materialbahn (2 ) einen sich keilförmig verjüngenden Einlaufzwickel (ZE) und einen Auslaufzwickel (ZA) bilden, – wenigstens ein der Stützfläche (3 ) zugeordnetes Auftragswerk (4 ) zum Beschichten, Leimen oder Pigmentieren einer der Stützfläche (3 ) abgewandten Seite (2.4 ) der Materialbahn (2 ) mit dem Medium (M), – eine, bezogen auf die Drehrichtung der Stützfläche (3 ) vor dem Auftragswerk (4 ) angeordnete Einrichtung (6 ) zur Entfernung, zumindest aber Schwächung einer von der Stützfläche (3 ) und/oder der Materialbahn (2 ) mitgeführten Luftgrenzschicht (LG), wobei – die Einrichtung (6 ) zwischen der Oberfläche (3a ) und der der Stützfläche (3 ) zugewandten Seite (2.2 ) der Materialbahn (2 ) im Einlaufzwickel (ZE) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (6 ) als ebenes, flaches und elastisches (biegsames, flexibles) Streifenelement (6.1 ) ausgebildet ist, welches – sich quer zur Bahnlaufrichtung (L) erstreckt, – mindestens der Breite des Auftragswerkes (4 ) angepasst ist und – mit seiner stromabwärtigen Seite (6.2 ) tief in den Einlaufzwickel (ZE) hineinragt. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Streifenelement (
6.1 ) eine konstante und geringe Dicke d aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Streifenelement (
6.1 ) ein doppelseitig angeschrägtes stromabwärtiges Ende (6.2 ) aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Streifenelement (
6.1 ) schwenkbar gelagert und verschränkbar ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Streifenelement (
6.1 ) vorzugsweise lösbar und/oder nachstellbar an einem schwenkbaren Träger (7 ) befestigt ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Streifenelement (
6.1 ) an seinem stromaufwärtigen Ende (6.3 ) auf einem Stützelement (8 ) lagert, welches vorzugsweise ebenfalls wie das Streifenelement (6.1 ) eine Streifenform aufweist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Streifenelement (
6.1 ) gemeinsam mit dem Stützelement (8 ) am Träger (7 ) befestigt, insbesondere mit Einrichtung (7.1 ) geklemmt ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Streifenelement (
6.1 ) am Träger (7 ) durch Noppen (9 ) in einer maschinenbreiten Nut (10 ) des Trägers (7 ) eingehängt ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Streifenelement (
6.1 ) ohne Vorsehung des Trägers (7 ) und/oder des Stützelementes (8 ) die Vorrichtung (1 ) überspannt und außerhalb der Vorrichtung (1 ) an seinen beiden Stirnseiten befestigbar ist. - Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Streifenelement (
6.1 ) und/oder das Stützelement (8 ) aus demselben Material, insbesondere aus Metall, vorzugsweise Edelstahl oder aus Kunststoff, vorzugsweise einem faserverstärktem Material gefertigt sind. - Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Streifenelement (
6.1 ) wenigstens teilweise, zumindestens sein stromabwärtiges Ende (6.2 ), aus verschleißfestem Material und/oder Material mit geringem Reibfaktor, wie PTFE, besteht oder damit beschichtet ist. - Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Streifenelement (
6.1 ) eine Dicke d von 0,1 bis 5 mm aufweist, wobei die Dicke d bei einer Ausführung in Kunststoff vorzugsweise 0,3 bis 2 mm und bei einer Metallausführung vorzugsweise 0,1 bis 1 mm beträgt. - Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Streifenelement (
6.1 ) eine Breite b aufweist, die ca. 20–60% des Durchmessers einer vorhandenen Stützwalze (4 ) entspricht. - Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das stromabwärtige Ende (
6.2 ) des Streifenelementes (6.1 ) im Einlaufzwickel (ZE) endet, wo ein solcher Abstand a zwischen der Oberfläche (3a ) der Stützfläche (3 ) und der Materialbahn (2 ) besteht, der dem 2 bis 6-fachen der Dicke d des Streifenelementes (6.1 ) entspricht.
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