DE10032430A1 - Curtain coating applicator for a moving web has an air extraction unit in the moving coating curtain path for effective removal of micro air bubbles for a consistent surface cover at high web speeds and large web widths - Google Patents
Curtain coating applicator for a moving web has an air extraction unit in the moving coating curtain path for effective removal of micro air bubbles for a consistent surface cover at high web speeds and large web widthsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum ein- oder beidseitigen Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Oberfläche, umfassend ein Vorhang-Auftragswerk, welches das Medium als sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt bewegenden Vorhang an die laufende Oberfläche abgibt, wobei die Oberfläche bei direktem Auftrag die Oberfläche einer Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, und bei indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragungselementes, vorzugsweise eine Auftragswalze ist, welches das Auftragsmedium an die Oberfläche der Materialbahn abgibt.The invention relates to a device for applying one or both sides of a liquid or pasty medium on a running surface, comprising a Curtain-commissioned work, which the medium as essentially gravitationally moving curtain to the running surface, whereby the surface with direct application the surface of a material web, in particular made of paper or cardboard, and with indirect application the surface of a Transmission element, preferably an applicator roller, which is the Dispenses application medium to the surface of the material web.
Die Beschichtung von Materialbahnen unter Einsatz eines Vorhang-Auftragswerkes, in der Fachwelt auch als "Curtain Coating" bezeichnet, ist aus der Patentliteratur, beispielsweise DE 197 66 647, DE 197 16 466 der DE 100 12 347 (noch unveröffentlicht), oder der DE 100 12 344 (noch unveröffentlicht) bereits bekannt.The coating of material webs using a curtain applicator, also known as "curtain coating" in the professional world, is from the patent literature, for example DE 197 66 647, DE 197 16 466 of DE 100 12 347 (not yet published), or already known from DE 100 12 344 (not yet published).
Bei allen diesen Lösungen wird das Auftragsmedium von oben nach unten laufend, dem Schwerkraftprinzip folgend, auf die laufende Oberfläche aufgetragen.With all of these solutions, the order medium runs from top to bottom, following the principle of gravity, applied to the running surface.
Das Auftragswerk befindet sich dabei in einem vorbestimmten Abstand (gemäß der DE 197 66 647 beträgt dieser Abstand zwischen 20 und 500 mm) zur laufenden Oberfläche, so dass der aus der maschinenbreiten Düse des ebenfalls maschinenbreiten Auftragswerkes austretende Vorhang oder auch Schleier frei und ungestützt herab auf die zu beschichtende oder zu imprägnierende Oberfläche fallen kann.The application is located at a predetermined distance (according to the DE 197 66 647 this distance is between 20 and 500 mm) to the current one Surface, so that from the machine-wide nozzle of the likewise machine-wide application exiting curtain or veil free and fall unsupported onto the surface to be coated or impregnated can.
In Versuchen hat sich immer wieder herausgestellt, dass bei den heute geforderten hohen Bahngeschwindigkeiten, die über 2000 m/min betragen und den enorm breiten Materialbahnen und demzufolge auch die entsprechenden Maschinenbreiten von bis zu 10 m, die Ausbildung eines stabilen Vorhanges und einer gleichmäßigen Auftragsschicht auf der Materialbahn noch nicht zufriedenstellend ist.Experiments have repeatedly shown that those required today high web speeds that are over 2000 m / min and the enormously wide Material webs and therefore the corresponding machine widths from to to 10 m, the formation of a stable curtain and a uniform Application layer on the material web is not yet satisfactory.
Als Störung des Vorhanges wurden unter anderem Lufteinflüsse im Auftragsmedium ermittelt. Bisher versuchte man durch Entgasen des flüssigen Mediums, z. B. bei einem Freistrahldüsenauftragswerk oder auch anderen Auftragswerken mit Hilfe von Entgasern, die zumeist nach dem Zentrifugalprinzip arbeiten, die eingeschlossene Luft aus der flüssigen Phase abzutrennen. Derartige Entgaser wurden so angeordnet, dass das Auftragsmedium entgast wird, bevor es in das jeweilige Auftragswerk gelangt.Air disturbances in the application medium were among the disturbances of the curtain determined. So far, attempts have been made to degas the liquid medium, e.g. B. at a free jet nozzle applicator or other applicators with the help of Degassers, which mostly work according to the centrifugal principle, the enclosed one Separate air from the liquid phase. Such degassers have been arranged that the order medium is degassed before it enters the respective order work arrives.
Dieser verfahrenstechnische und apparatetechnische Aufwand ist dabei sehr hoch. Außerdem ist der Wirkungsgrad dieser Entgaser begrenzt, da er nicht in der Lage ist, Mikroblasen mit einem Durchmesser von kleiner 200 µm effektiv aus dem Auftragsmedium zu entfernen. Deshalb zeigten sich im Mediumstrahl immer noch eine gewisse Anzahl von Luftblasen. Diese Luftblasen machen sich nach dem Auftragen auf die Materialbahnoberfläche als mikroskopische unbedeckte Stellen bemerkbar. Insbesondere bei den Papier- oder Kartonbahnen kann das negative Auswirkungen auf eine nachfolgende Bedruckbarkeit haben.This process engineering and apparatus engineering effort is very high. In addition, the efficiency of this degasser is limited because it is unable to Micro bubbles with a diameter of less than 200 µm effectively from the Remove application medium. Therefore, the medium jet still showed up a certain number of air bubbles. These bubbles form after the Apply to the surface of the web as microscopic uncovered areas noticeable. This can be particularly negative with paper or cardboard webs Affect subsequent printability.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach aufgebaute Vorrichtung zu schaffen, mit der Lufteinschlüsse im Auftragsmedium-Vorhang beseitigbar sind.The object of the invention is to provide a simply constructed device with the air pockets in the application medium curtain can be removed.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.The object of the invention is achieved by a device according to the characteristic of Claim 1 solved.
Infolge der Anordnung einer Entlüftungseinrichtung im Bereich des frei fallenden Vorhanges oder Schleiers und unmittelbar oder in kurzem Abstand nach dem Düsenausgang des Vorhang-Auftragswerkes ist es möglich, dass der aus der Düse ausströmende maschinenbreite Flachstrahl (Vorhang oder auch als Schleier bezeichnet) die im Vorhang eingeschlossenen feinen Gasblasen in der Entlüftungseinrichtung, z. B. ein Sieb oder Filtertuch oder dergleichen, zurückgehalten werden können.As a result of the arrangement of a ventilation device in the area of the freely falling Curtain or veil and immediately or a short distance after It is possible that the nozzle exit of the curtain applicator is out of the nozzle outflowing machine-wide flat jet (curtain or also as a veil referred to) the fine gas bubbles enclosed in the curtain in the Venting device, e.g. B. a sieve or filter cloth or the like, retained can be.
In dem Moment, wo das Auftragsmedium die Entlüftungseinrichtung passiert, also nach dem Austreten aus der Düse und noch vor dem Auftreffen des Mediums auf die laufende Oberfläche, werden die Luftblasen zurückgehalten. Die zurückgehaltenen Luftblasen sammeln sich durch deren eigenen Auftrieb auf der Oberfläche eines gebildeten Mikrosumpfes, während das gasfreie bzw. gasarme Auftragsmedium durch die engen Öffnungen der Entlüftungseinrichtung, auf Grund des restlichen Impulses vom ankommenden Vorhang, hindurch gepresst wird.The moment the application medium passes the ventilation device, that is after exiting the nozzle and before the medium hits the running surface, the air bubbles are retained. The restrained Air bubbles collect on the surface of one due to their own buoyancy formed micro sump, while the gas-free or low-gas application medium through the narrow openings of the ventilation device, due to the rest Impulse from the incoming curtain, is pressed through.
Die entfernten bzw. zurückgehaltenen Luftblasen konzentrieren sich auf der freien Oberfläche des Mikrosumpfes als Schaum, der nach gewisser Zeit zerfällt.The removed or retained air bubbles concentrate on the free one Surface of the microsump as a foam that disintegrates after a certain time.
Von Vorteil ist es, wenn die Entlüftungseinrichtung mit einem Ablauf für den Schaum ausgerüstet ist. Dieser Ablauf lässt sich auf einfache Weise seitlich anordnen, wo der entsprechende Schaum problemlos ablaufen oder abgezogen werden kann.It is advantageous if the venting device has an outlet for the foam is equipped. This process can be easily arranged laterally, where the appropriate foam can drain or be removed easily.
In überraschender Weise hat sich in Versuchen herausgestellt, dass der flüssige Flachstrahl d. h. der Vorhang zudem noch eine deutliche Beruhigung nach dem Durchströmen der engmaschigen Entlüftungseinrichtung erfährt. Ein bereits erwähntes Sieb oder Filtertuch hat sich dabei besonders effektiv erwiesen.Surprisingly, tests have shown that the liquid Flat jet d. H. the curtain also significantly calmed down after the Flows through the close-meshed ventilation device. One already The sieve or filter cloth mentioned has proven particularly effective.
Die vorliegende Erfindung lässt sich sehr vorteilhaft für einen 1 : 1-Auftrag einsetzen.The present invention can be used very advantageously for a 1: 1 order.
Unter 1 : 1-Auftrag wird das Auftragen eines Mediums ohne Überschuss verstanden. Diejenige Menge an Auftragsmedium, die aufgetragen wird, verbleibt auch auf der laufenden Oberfläche. Es erfolgt dabei kein Abrakeln, wodurch erhebliche Mengen (ca. das 10-fache) an Auftragsmedium und der damit verbundene Aufwand an Pumpenergie und Reinigung des Mediums eingespart werden können. Gerade bei 1 : 1-Auftrag sind deshalb nur sehr niedrige Durchflussmengen des Auftragsmediums nötig, wobei dann auch die statischen Drücke in der Vorhangdüse sehr niedrig sind. Bei niedrigen statischen Drücken sind aber wiederum die Vorhangsfilme sehr unstabil, und Pulsationen machen sich bemerkbar. Außerdem ist auch die Querkontraktion des Vorhangfilmes stärker. Vor allem aber machen sich hier besonders stark die Lufteinschlüsse im Medium durch Löcher und Störungen bemerkbar.1: 1 application means the application of a medium without excess. The amount of application medium that is applied also remains on the running surface. There is no doctoring, which means considerable amounts (approx. 10 times) the order medium and the effort involved Pump energy and cleaning of the medium can be saved. Especially with 1: 1 application are therefore only very low flow rates of the application medium necessary, in which case the static pressures in the curtain nozzle are also very low. At low static pressures, however, the curtain films are again very unstable, and pulsations are noticeable. In addition, the transverse contraction of the Curtain film stronger. But above all, they make themselves particularly strong here Air pockets in the medium are noticeable through holes and disturbances.
Durch die Installation der erfindungsgemäßen Entlüftungseinrichtung kann deshalb sehr zuverlässig ein Entlüftungs- und Egalisiereffekt im Vorhangsfilm auch bei 1 : 1- Auftrag erreicht werden.By installing the ventilation device according to the invention can therefore very reliable a ventilation and leveling effect in the curtain film even at 1: 1- Order can be achieved.
Es soll noch erwähnt werden, dass sich das erfindungsgemäße Vorhang- Auftragswerk mit jenen Vorrichtungen kombinieren lässt, die beispielsweise zur Erzeugung eines elektrischen Potentials des Vorhanges, (gemäß der noch nicht veröffentlichten DE 100 12 347 und der DE 100 12 256); zur Luftgrenzschichtentfernung (gemäß der ebenfalls noch nicht veröffentlichten DE 100 12 257) oder auch zur Einstellung der Position der Auftragsdüse bzw. des Auftreffwinkels des Vorhanges (gemäß der noch unveröffentlichten DE 100 12 345), dienen.It should also be mentioned that the curtain according to the invention Order work can be combined with those devices that, for example, for Generation of an electrical potential of the curtain (according to the not yet published DE 100 12 347 and DE 100 12 256); for air boundary layer removal (according to the also not yet published DE 100 12 257) or for Setting the position of the application nozzle or the angle of impact of the curtain (according to the as yet unpublished DE 100 12 345) serve.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment become.
Es stellt dar:It shows:
Fig. 1 eine grob schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Vorhang-Auftragswerkes. Fig. 1 is a rough schematic side view of a curtain applicator according to the invention.
In der Figur ist das erfindungsgemäße Auftragswerk mit 1 bezeichnet. Es umfasst eine Abgabedüse 2, aus der Auftragsmedium 3 in Form eines Vorhanges oder Schleiers 4 an eine sich in Laufrichtung L bewegende laufende Oberfläche 5 abgegeben wird.In the figure, the commissioned work according to the invention is designated by 1 . It comprises a dispensing nozzle 2 from which application medium 3 in the form of a curtain or veil 4 is dispensed to a running surface 5 moving in the direction of travel L.
Die laufende Oberfläche 5 ist im dargestellten Beispiel eine Materialbahn B aus Papier, die ungestützt oder auch über eine Stützwalze, wie in der Figur mit 6 dargestellt ist, laufen kann.In the example shown, the running surface 5 is a material web B made of paper, which can run unsupported or also over a support roller, as shown in the figure with 6 .
Im Fallweg des Vorhanges ist eine Entlüftungseinrichtung 7 angeordnet, die der Vorhang noch vor seinem Auftreffen auf die laufende Oberfläche 5 bzw. die Papierbahn B passiert.A venting device 7 is arranged in the fall path of the curtain, through which the curtain passes before it hits the running surface 5 or the paper web B.
Die Vorrichtung 7 ist dabei als V-artig ausgebildetes Sieb mit nach unten weisender Spitze zur Ausbildung eines Schaumsammelraumes bzw. auch als Mikrosumpf bezeichneten Raumes 9, gefertigt. Der Impuls des ankommenden Vorhanges bzw. Strahles wird durch das Sieb abgebremst, und so bildet sich der Mikrosumpf mit den zurückgehaltenen Gasblasen 11. Diese Gasblasen sammeln bzw. lagern sich auf Grund ihres Auftriebes im Sumpf auf dessen Oberfläche ab.The device 7 is made as a V-shaped sieve with a downward-pointing tip to form a foam collecting space or also as a space 9 called a micro-sump. The impulse of the incoming curtain or jet is braked by the sieve, and so the micro-sump with the retained gas bubbles 11 is formed . Due to their buoyancy, these gas bubbles collect or are deposited in the sump on its surface.
Der gesammelte Schaum kann über seitlich angebrachte Abläufe 10 selbsttätig abfließen oder abgezogen werden. Ein Teil des Schaumes zerfällt auch.The collected foam can flow off or be removed automatically via side-mounted drains 10 . Part of the foam also disintegrates.
Der Vorhang 4 (in Versuchen wurde als Auftragsmedium Thermostreichfarbe mit einer Viskosität von 376 mPa.s verwendet) weist in seinem oberen Teil, also in der noch Lufteinschlüsse 11 aufweisenden Teillänge, eine Dichte p1 von 1,28 g/cm3 auf. Bei einer Maschenbreite von 100 µm des in den Versuchen eingesetzten Siebes 5 beträgt die Dichte des nun entgasten Vorhanges 1,36 g/cm3. Diese entgaste Teillänge des Vorhanges 5 ist in der Figur mit p2 dargestellt.The curtain 4 (thermal coating ink with a viscosity of 376 mPa.s was used as the application medium in experiments) has a density p1 of 1.28 g / cm 3 in its upper part, that is to say in the partial length which still has air pockets 11 . With a mesh width of 100 µm of the screen 5 used in the tests, the density of the now degassed curtain is 1.36 g / cm 3 . This degassed partial length of the curtain 5 is shown in the figure with p2.
Bei einer Fallhöhe des Vorhanges 5 von 100 mm wurde in den Versuchen ein Sieb eingesetzt, welches 60 mm von der Abgabedüse 2 entfernt war.At a fall height of the curtain 5 of 100 mm, a sieve was used in the experiments, which was 60 mm away from the dispensing nozzle 2 .
In der Figur ist mit gestrichelten Linien eine weitere Entlüftungseinrichtung 7', die in Stufen eine Entgasung bewirken soll, dargestellt. Diese Maßnahme ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Länge des frei fallenden Vorhanges 5 über 50 mm, insbesondere 250 mm beträgt.In the figure, a further venting device 7 ', which is intended to effect degassing in stages, is shown with dashed lines. This measure is particularly useful if the length of the free-falling curtain 5 is over 50 mm, in particular 250 mm.
Die Siebe sind hierbei übereinander angeordnet. Es lassen sich entsprechend der Gesamtlänge des Vorhanges auch mehrere Siebstufen 7' anordnen, wodurch der Wirkungsgrad der Entgasung des Auftragsmediums, z. B. Streichfarbe, erhöht werden kann.The screens are arranged one above the other. It can also be arranged according to the total length of the curtain, several sieving stages 7 ', whereby the efficiency of the degassing of the application medium, for. B. coating color, can be increased.
Denkbar ist es, die erfindungsgemäße Entgasung unter Vakuum ablaufen zu lassen, wodurch die Entgasungswirkung noch verstärkt werden dürfte.It is conceivable to let the degassing according to the invention run under vacuum, whereby the degassing effect should be intensified.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| 8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: VOITH PATENT GMBH, 89522 HEIDENHEIM, DE |
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| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |