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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen mehrerer Schichten
flüssigen oder pastösen Auftragsmediums, gewünschtenfalls
umfassend eine wässrige Pigmentsuspension, auf einen laufenden
Untergrund, wobei der Untergrund bei direktem Auftrag die Oberfläche
einer Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, und bei
indirektem Auftrag die Oberfläche eines Übertragungselements, vorzugsweise
einer Übertragungswalze, ist, welches das Auftragsmedium
dann an die Oberfläche der Materialbahn überträgt,
umfassend mehrere in Bewegungsrichtung des Untergrunds nebeneinander
liegende oder gegeneinander versetzte langgestreckte Abgabeöffnungen
oder Abgabeöffnungsanordnungen zur Abgabe eines jeweiligen
Auftragsmediums in Form einer jeweiligen Auftragsmediumschicht,
wobei die Auftragsmediumschichten zumindest bereichsweise zu einem
mehrschichtigen, sich unter Schwerkrafteinflus oder/und unter Einfluss
weiterer Kräfte hin zum Untergrund bewegenden Vorhang oder Schleier
zusammenführbar sind.
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Anzumerken
ist, dass in diesem Zusammenhang betreffend die Angabe ”Bewegung
unter Schwerkrafteinfluss” vor allem an eine im Wesentlichen
schwerkraftbedingte Bewegung des Auftragsmedium-Vorhangs gedacht
wird, derart, dass von allen das Auftragsmedium zum Untergrund hin
treibenden Kräften die Schwerkraft den größten
Einfluss auf den Auftragsmedium-Vorhang ausübt. Diese schwerkraftbedingte
Bewegung kann aber auch von weiteren Kräften unterstützt
(beispielsweise von elektrostatischen Kräften) oder in
anderer Art und Weise beeinflusst werden (beispielsweise durch viskose
Reibung bei der Bewegung längs eines Leitelements).
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Obgleich
die Materialbahn grundsätzlich eine Papierbahn, eine Kartonbahn,
eine Folienbahn oder eine Textilbahn sein kann, kann die Erfindung besonders
gut anhand des Beispiels der Herstellung von Spezialpapieren näher
erläutert werden. Derartige Spezialpapiere können
beispielsweise Selbstdurchschreibe-Papier (CB-, CF- oder CFB-Papier), Papier
für InkJet-Drucker, silikonisiertes Papier, Thermopapier,
licht- und wärmeempfindliches Fotopapier und dergleichen
Papiere sein.
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Eine
Vorrichtung der eingangs angesprochenen Art ist beispielsweise aus
der
DE 195 13 531
A1 bekannt. Diese Offenlegungsschrift offenbart einen so
genannten ”Gleitflächengießer”,
der eine geneigte und nach unten gekrümmte Gleitfläche
aufweist. Die sich nach oben öffnenden, entlang der Gleitfläche
gegeneinander versetzten schlitzartigen Abgabeöffnungen
geben das Auftragsmedium als sich auf der Leitfläche in
Richtung zu einem unteren Gleitflächenrand abfließenden
Auftragsmediumfilm ab, wobei sich ein mehrschichtiger Auftragsmediumfilm
bildet, der sich vom Leitflächenrand als mehrschichtiger
Vorhang oder Schleier ablöst. Die Gleitfläche
ist vergleichsweise lang. Infolge dessen und infolge des Ausstoßes
des Auftragsmediums von unten nach oben erscheint die Lösung
gemäß
DE
195 13 531 A1 zumindest für Anwendungen in der
Papierindustrie weniger geeignet. Zumindest für manche
Anwendungen dürfte die in der Regel erforderliche hohe
Geschwindigkeit für einen Pigmente enthaltenden durchgehenden Vorhand
oder Schleier nicht aufzubringen sein. Es muss auch befürchtet
werden, dass sich etwa Pigmentlösungen, die die Filmschichten
bilden, infolge der beschriebenen Mediumführung vermischen.
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Um
schädliche äußere Einflüsse
von dem eigentlichen Auftragsmedium-Vorhang abzuhalten, wird nach
der bekannten Lösung das Auftragsmedium gewissermaßen
durch Hilfsmedien ”eingerahmt”. Ferner ist vorgesehen,
den Auftragsmedium-Vorhang durch sich orthogonal zum Vorhang bewegende
Freistrahlen oder alternativ orthogonal zum Vorhang angeordnete
zylindrische Stäbe von den Vorhangrändern abzutrennen.
Insgesamt weist das bekannte Auftragswerk einen recht komplizierten
Aufbau auf.
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Eine
weitere Vorrichtung der eingangs angesprochenen Art ist aus der
DE 28 39 210 A1 bekannt. Die
bekannte Vorrichtung dürfte ebenfalls zutreffend als ”Gleitflächengießer” bezeichenbar
sein. Es werden zwei Auftragsmedien jeweils unter Ausstoß von unten
nach oben durch eine jeweilige schlitzartige Abgabeöffnung
als Auftragsmediumfilm an eine jeweilige Gleitfläche abgegeben.
Die Gleitflächen laufen V-förmig zusammen und
lassen zwischen sich einen Durchflussspalt frei. Der Durchflussspalt
ist durch ein sich nach unten verjüngendes, keilförmiges Zwischenelement
in wenigstens zwei etwa gleich weite Spalte aufgeteilt, wobei die
Abflusskanten dieses Elements und die von Gießlippen gebildeten Gleitflächenränder
der beiden Gleitflächen (auch als Leitflächen
bezeichenbar) etwa auf gleichem Höhenniveau liegen. Das
Zwischenelement selbst ist nach einer Ausführungsvariante
als Schlitzgießer ausgebildet mit einer oder mehreren Schlitzgießermündungen,
die etwa auf dem gleichen Höhenniveau wie die Abflusskanten
der beiden Gleitflächen liegen. Aus dem Durchflussspalt
tritt ein zwei oder mehr Schichten aufweisender Vorhang oder Schleier
hervor, der infolge der Schwerkrafteinwirkung auf den laufenden Untergrund
trifft.
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Das
Auftragen im Wege von mehrschichtigen Vorhängen oder Schleiern
ist insbesondere auch zur Veredelung bzw. Beschichtung von Papieren
in der Papierindustrie vorteilhaft. Insbesondere wurde beobachtet,
dass ein mehrschichtiger Vorhang oder Schleier anstelle mehrerer
einschichtiger Einzelvorhänge bzw. Einzelschleier stabiler
ist und besser zu handhaben ist. Die gegenüber dem mehrschichtigen Vorhang
dünneren Einzelvorhänge bzw. Einzelschleier sind
hingegen vergleichsweise unruhig, und es kann dementsprechend nur
mit größerem Aufwand für gleichmäßige
Auftragsergebnisse hoher Qualität gesorgt werden. Gegenüber
etwa einer bekannten Twin-Lösung, bei der zwei Verteilrohre
vorgesehen sind, deren Vorhänge bzw. Schleier gleich beim
Austreten sich zum mehrschichtigen Vorhang bzw. Schleier vereinigen,
wurde trotz des Vorteils der Erzeugung des stabilen mehrschichtigen
Vorhangs bzw. Schleiers häufig noch das Auftragen mittels
separter Vorhänge bzw. Schleier bevorzugt, beispielsweise
nach einer so genannten Couple-Lösung, bei der zwei separate
Vorhänge oder Schleier kurz nacheinander auf den Untergrund,
insbesondere die Materialbahn, fallen und sich erst auf dem Untergrund bzw.
der Materialbahn berühren. Der Vorteil der Verwendung separater
Vorhänge bzw. Schleier ist, dass die verschiedenen Auftragsmedien,
soweit sie nicht auf den Untergrung auftreffen bzw. auftreffen sollen, gesondert
aufgefangen und einer Wiederbenutzung als Auftragsmedium zugeführt
werden können. Im Falle eines mehrschichtigen Vorhangs
oder Schleiers ist dies nur ausnahmsweise der Fall, da eine Auftragsmediummischung
aus den die Schichten des Vorhangs bzw. Schleiers bildenden Auftragsmedien aufgefangen
wird, die ohne aufwendige Wiederaufarbeitung zur Trennung der Bestandteile
in der Regel nicht wiederverwendet werden kann.
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Ein
Beispiel für den insoweit herkömmlich in der Praxis
hinsichtlich der Betriebskosten favorisierten Nass-In-Nass-Auftrags
im Wege gesonderter Vorhänge bzw. Schleier ist aus der
DE 100 57 729 A1 bekannt.
Es sind zwei Vorhang-Auftragsköpfe vorgesehen, von denen
jedes das jeweilige Auftragsmedium aus einer Abgabedüse
als sich im Wesentlichen schwerkraftbedingt bewegenden Vorhang oder Schleier
an den Untergrund abgibt. Gegenüber anderen Lösungen
zeichnet sich die bekannte Vorrichtung dadurch aus, dass die Auftragsmedium-Vorhänge bzw.
Schleier in einem vergleichsweise geringen Abstand voneinander auf
den Untergrund auftreffen.
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Aufgabe
der Erfindung ist, eine Auftragsvorrichtung der angesprochenen Art
bereitzustellen, die flexibler einsetzbar ist oder/und die Verwendung
eines mehrschichtigen Auftragsvorhangs oder Schleiers ermöglicht
bei gleichzeitiger, voneinander unabhängiger Zugriffsmöglichkeit
auf die den mehrschichtigen Vorhang bzw. Schleier bildenden Auftragsmediumschichten,
etwa zum voneinander gesonderten Auffangen der einzelnen Auftragsmedien
insbesondere in Zuordnung zu den Rändern des Untergrunds.
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Zur
Lösung wenigstens einer der angesprochenen Teilaufgaben
wird erfindungsgemäß in Bezug auf die eingangs
angesprochene Auftragsvorrichtung vorgeschlagen, dass die Auftragsmediumschichten oder
zumindest einige der Auftragsmediumschichten zumindest bereichsweise
als sich unter Schwerkrafteinfluss oder/und unter Einfluss weiterer
Kräfte bewegende, in Bewegungsrichtung des Untergrunds gegeneinander
versetzte Einzelvorhänge oder Einzelschleier bereitstellbar
sind.
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Nach
dem Erfindungsvorschlag ist beispielsweise eine hohe Flexibilität
dahingehend möglich, dass wahlweise im Wege von Einzelvorhängen
oder Einzelschleiern oder im Wege eines mehrschichtigen Vorhangs
oder Schleiers aufgetragen wird.
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Soll
im Wege eines mehrschichtigen Vorhangs oder Schleiers aufgetragen
werden, beispielsweise im Hinblick auf die oben angesprochene Stabilität
eines mehrschichtigen Vorhangs oder Schleiers, so wird weiterbildend
vorgeschlagen, dass die Einzelvorhänge oder Einzelschleier
unter Schwerkrafteinfluss oder/und unter Einfluss weiterer Kräfte oder/und
vermittels wenigstens einer Leitoberfläche zumindest bereichsweise
zum mehrschichtigen Vorhang oder Schleier zusammenführbar
sind. Trotz der Bereitstellung des mehrschichtigen Vorhangs oder Schleiers
ist ein Zugriff zu den Einzelmedien auf einfache Weise möglich,
nämlich derart, dass auf die Einzelvorhänge oder
Einzelschleier zugegriffen wird, beispielsweise der Einzelvorhang
bzw. Einzelschleier bereichsweise aufgefangen wird. Das Problem
der Medientrennung, beispielsweise Farbtrennung, im Randbereich
des auf den Untergrund treffenden Vorhangs ist damit auf einfache
Weise beherrschbar. Es können die einzelnen Auftragsmedien
gesondert aufgefangen und einer jeweiligen Wiederverwendung zugeführt
werden. Dies ist mit einer einfachen Formateinstellung für
verschiedene Auftragsbreiten leicht kombinierbar. Man kann insbesondere
eine zuverlässig funktionierende Auftragsvorrichtung bereitstellen,
die hinsichtlich des Auftragsmediums und Verbrauchs eine hohe Wirtschaftlichkeit
besitzt.
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Es
wurde schon eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
angesprochen, nämlich das die Einzelvorhänge oder
Einzelschleier zumindest bereichsweise ohne Zusammenführung
zum mehrschichtigen Vorhang oder Schleier an den Untergrund oder – vorzugsweise – in
eine zugeordnete Aufnahme abgebbar sind. Hierbei ist es, wie sich
aus den vorstehenden Erläuterungen schon ergibt, besonders
zweckmäßig, wenn den Einzelvorhängen
oder Einzelschleiern jeweils eine eigene Aufnahme zugeordnet ist.
Es wird in diesem Zusammenhang vor allem daran gedacht, dass zwei
Randbereichen oder Rändern des Untergrunds, die in zur
Bewegungsrichtung des Untergrunds orthogonaler Richtung voneinander
beabstandet sind, oder/und zwei sich an die Randbereiche oder Ränder
abschließenden Nachbarschaftsbereichen neben dem Untergrund
jeweils wenigstens eine Aufnahme zugeordnet ist zum Aufnehmen von
Auftragsmedium.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass
wenigstens zwei langgestreckte Abgabeöffnungen oder Abgabeöffnungsanordnungen
in Bewegungsrichtung des Untergrunds derart gegeneinander versetzt
sind, dass sie einen jeweiligen Einzelvorhang oder Einzelschleier
abgeben. Betreffend die Zusammenführung der Einzelvorhänge
bzw. Einzelschleier zum mehrschichtigen Vorhang bzw. Schleier wird
weiterbildend vorgeschlagen, dass die Einzelvorhänge oder
Einzelschleier unter Einwirkung der Schwerkraft zumindest bereichsweise
auf eine geneigte Leitfläche treffen, derart, dass sich
auf der Leitfläche ein auf dieser in Richtung zu einem
unteren Leitflächenrand abfließender mehrschichtiger
Auftragsmediumfilm bildet, der sich vom Leitflächenrand
als der mehrschichtige Vorhang oder Schleier ablöst. Eine
andere, besonders vorteilhafte Möglichkeit ist, dass die
abgegebenen Einzelvorhänge oder Einzelschleier durch Einschalten
einer elektrostatischen Krafteinwirkung zumindest bereichsweise
zum mehrschichtigen Vorhang oder Schleier zusammenführbar
sind oder/und durch Ausschalten einer/der elektrostatischen Krafteinwirkung
jeweils als Einzelvorhang oder Einzelschleier dem Untergrund bzw.
in die/eine Aufnahme zuführbar sind.
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Bei
einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens
zwei langgestreckte Abgabeöffnungen oder Abgabeöffnungsanordnungen
vorgesehen, die jeweils das Auftragsmedium an eine Leitfläche
als Auftragsmediumfilm abgeben, der auf der jeweiligen Leitfläche
in Richtung zu einem unteren Leitflächenrand abfließt,
und dass die Leitflächen einen gemeinsamem unteren Leitflächenrand
oder in enger Nachbarschaft angeordnete Leitflächenränder
aufweisen, derart, dass die sich vom Leitflächenrand ablösenden
Auftragsmediumfilme den mehrschichtigen Vorhang oder Schleier bilden.
Es wird in diesem Zusammenhang vor allem daran gedacht, dass die
Abgabeöffnungen oder Abgabeöffnungsanordnungen bezogen
auf die Bewegungsrichtung des Untergrunds in vorzugsweise enger
Nachbarschaft zueinander angeordnet sind oder/und sich in Richtung
zum Untergrund öffnen.
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Im
Hinblick auf die gewünschten flexiblen Einsatzmöglichkeiten
bzw. den Zugriff auf die einzelnen Auftragsmedien wird als besonders
bevorzugt vorgeschlagen, dass wenigstens einer der Auftragsmediumfilme
durch Einschalten einer elektrostatischen Krafteinwirkung zumindest
bereichsweise als Einzelvorhang oder Einzelschleier von der Leitfläche ablösbar
oder/und durch Ausschalten einer/der elektrostatischen Krafteinwirkung
mit dem oder wenigstens einem weiteren Auftragsmediumfilm zum mehrschichtigen
Vorhang oder Schleier zusammenführbar ist. Zweckmäßig
kann ein zwischen zwei langgestreckten Abgabeöffnungen
oder Abgabeöffnungsanordnungen angeordnetes flächiges
Trennelement vorgesehen sein, dessen beiden Seiten jeweils eine Leitfläche
bilden. Die auch als Gleitflächen bezeichenbaren Leitflächen
sollten ein gutes Abgabeverhalten in Bezug auf das jeweilige Auftragsmedium aufweisen.
Beispielsweise können nichtmetallische Werkstoffe, wie
etwa Teflon, eingesetzt werden.
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Allgemein
wird vorgeschlagen, dass in zumindest bereichsweiser Zuordung zu
wenigstens einem der Einzelvorhänge oder Einzelschleier
oder Auftragsmediumfilme wenigstens ein elektrisches Feld erzeugbar
ist, um eine unter Schwerkrafteinfluss erfolgende Bewegung des Einzelvorhangs
oder Einzelschleiers oder Auftragsmediumfilms durch elektrostatische Krafteinwirkung
zu modifizieren. Es wird in diesem Zusammenhang vor allem daran
gedacht, dass auf wenigstens einen der Einzelvorhänge oder Einzelschleier
oder Auftragsmediumfilme wirkende elektrostatische Kräfte
mit Kraftkomponenten orthogonal zur Richtung der Schwerkraft oder
orthogonal zu einer schwerkraftbedingten Bewegungsrichtung des Einzelvorhangs
oder Einzelschleiers oder Auftragsmediumfilms erzeugbar sind.
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Man
kann vorsehen, dass der betreffende Einzelvorhang oder Einzelschleier
oder Auftragsmediumfilm einerseits und wenigstens eine in Nachbarschaft
zum Einzelvorhang oder Einzelschleier oder Auftragsmediumfilm angeordnete
Elektrode andererseits auf die elektrostatische Krafteinwirkung
verursachende oder hierzu zumindest beitragende elektische Potentiale
legbar sind. Dabei kann es zweckmäßig sein, dass
der betreffende Einzelvorhang oder Einzelschleier oder Auftragsmediumfilm
einerseits und die Elektrode andererseits für zwischen
der Elektrode und dem Einzelvorhang oder Einzelschleier oder Auftragsmediumfilm
wirkende anziehende elektrostatische Kräfte auf elektische
Potentiale unterschiedlicher Polarität legbar sind. Ferner
kann es dabei zweckmäßig sein, dass der betreffende
Einzelvorhang oder Einzelschleier oder Auftragsmediumfilm einerseits
und die Elektrode andererseits für zwischen der Elektrode
und dem Einzelvorhang oder Einzelschleier oder Auftragsmediumfilm
wirkende abstoßende elektrostatische Kräfte auf
elektrische Potentiale gleicher Polarität legbar sind.
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Es
kommt durchaus auch in Betracht, dass mehrere Einzelvorhänge
oder Einzelschleier oder Auftragsmediumfilme auf die elektrostatische
Krafteinwirkung verursachende oder hierzu zumindest beitragende
elektische Potentiale legbar sind. Dabei kann man vorsehen, dass
wenigstens zwei Einzelvorhänge oder Einzelschleier oder
Auftragsmediumfilme für zwischen diesen wirkende anziehende
elektrostatische Kräfte auf elektische Potentiale unterschiedlicher
Polarität legbar sind. Ferner kann man dabei vorsehen,
dass wenigstens zwei Einzelvorhänge oder Einzelschleier
oder Auftragsmediumfilme für zwischen diesen wirkende abstoßende
elektrostatische Kräfte auf elektische Potentiale gleicher
Polarität legbar sind.
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Unabhängig
von der Art und Weise des Erzeugens von elektrischen Feldern zur
Beeinflussung der Bewegung des Einzelvorhangs oder Einzelschleiers
oder Auftragsmediumfilms ist es in der Regel zweckmäßig,
wenn der betreffende Einzelvorhang oder Einzelschleier oder Auftragsmediumfilm oder – vorzugsweise – alle
Einzelvorhänge oder Einzelschleier oder Auftragsmediumfilme
auf Massepotential liegen oder legbar sind. Ungewünschte
Wechselwirkungen elektrostatischer Natur mit dem Untergrund bzw.
Aufwand dahingehend, den Untergrund auf ein geeignetes Potential
zu legen, wird damit vermieden. In der Regel wird es zweckmäßig
sein ebenfalls den Untergrund auf Massepotential liegen zu haben.
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Aus
den vorangehenden Ausführungen ergibt sich schon, dass
vorgesehen sein kann, die Einzelvorhänge oder Einzelschleier
vermittels der elektrostatischen Krafteinwirkung zum mehrschichtigen Vorhang
oder Schleier zusammenzuführen. Zusätzlich oder – in
der Regel – alternativ kann vorgesehen sein, dass ein Zusammenführen
der Einzelvorhänge oder Einzelschleier oder Auftragsmediumfilme
zum mehrschichtigen Vorhang oder Schleier vermittels der elektrostatischen
Krafteinwirkung unterbunden wird.
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Die
Abgabeöffnungen bzw. Abgabeöffnungsanordnungen
können vorteilhaft Bestandteil eines gemeinsamen Auftragskopfs
sein. Es ist damit eine kompakte Bauweise der Auftragsvorrichtung
bei niedrigen Investitionskosten möglich. Es wird in diesem
Zusammenhang daran gedacht, dass der Auftragskopf in Zuordnung zu
den Abgabeöffnungen bzw. Abgabeöffnungsanordnungen
jeweils eine integrierte Verteilkammer für die Bereitstellung
des jeweiligen Auftragsmedium aufweist. Soweit wenigstens eine Elektrode
zur Erzeugung eines elektrischen Felds vorgesehen ist, ist es zweckmäßig,
dass der Auftragskopf mit wenigstens einer Elektrode zur Erzeugung
eines elektrischen Felds ausgestattet ist.
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Grundsätzlich
können mit der erfindungsgemäßen Mehrschicht-Auftragsvorrichtung
verschiedene Arten von Auftragsmedien verarbeitet werden. Ganz allgemein
kann das Auftragsmedium eine wässrige Lösung oder
eine wässrige Dispersion von Feststoffpartikeln sein, beispielsweise
eine Acrylat- oder Butadienstyrol-Dispersion. Dabei können
die Feststoffpartikel mineralische Pigmente oder mikroskopische
Kunststoffpartikel sein, beispielsweise Plastikpigmente oder tintebefüllte
Mikrokapseln, oder/und Stärke umfassen. Eine eine untere
Schicht auf der Materialbahn bildende Auftragsmediumschicht kann
beispielsweise von einer Stärkelösung gebildet
sein. Demgegenüber kann beispielsweise eine darüberliegende
zweite Schicht von einer Dispersion von tintegefüllten
Mikrokapseln gebildet sein.
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Es
können verschiedene Lösungsmittel sowie synthetische
oder natürliche Binder, beispielsweise Polyvinylalkohol
oder Stärke, eingesetzt werden.
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Die
vorstehend angesprochenen Auftragsmedien für die Bildung
einer ersten und zweiten Auftragsschicht stellen insbesondere auf
den Anwendungsfall der Herstellung von graphischen Papieren, insbesondere
Selbstdurchschreibe-Papier, ab. Die untere Schicht hat in diesem
Fall zum einen die Aufgabe, eine Sperrschicht für die in
der oberen Schicht enthaltenen tintegefüllten Mikrokapseln
bereitzustellen, die diese sicher an der Oberfläche des
Durchschreibepapiers hält. Zum anderen hat die untere Schicht
aber auch die Aufgabe, die Unebenheiten des Rohpapiers auszugleichen
und so eine gleichmäßige Verteilung der Mikrokapseln
und damit eine gleichmäßige Farbdichte der mittels
der Selbstdurchschreibe-Papiers erzielten Linien zu erreichen.
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Ein
mehrschichtiger Auftrag im Wege wenigstens eines mehrschichtigen
Vorhangs oder Schleiers kommt durchaus aber auch für andere
Anwendungen in Betracht, insbesondere auch andere Anwendungen in
der Papier- oder Kartonindustrie.
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Die
Auftragsvorrichtung kann für einen beidseitigen Auftrag
auf die Materialbahn ausgebildet sein, wobei der Auftrag im Wege
eines mehrschichtigen Vorhangs oder Schleiers auf die eine Seite
der Materialbahn mit einer beliebigen herkömmlichen Auftragsart
für die andere Materialbahnseite, beispielsweise unter
Verwendung wenigstens eines Vorhang-Auftragswerks, oder mit einem
erfindungsgemäßen Auftrag im Wege eines mehrschichtigen
Vorhangs oder Schleiers kombiniert sein kann. Die erfindungsgemäße
Auftragsvorrichtung kann je nach Anwendung entsprechend der üblichen
Terminologie auch als Streichvorrichtung oder Streichmaschine zutreffend
bezeichnet werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhang von in den Figuren gezeigten
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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1 zeigt
eine schematische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung.
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2 zeigt
schematisch einen Schnitt durch zwei mittels der Vorrichtung der 1 erzeugbare Einzel-Vorhänge
oder Einzel-Schleier, die durch elektrostatische Kräfte
zu einem mehrschichtigen Vorhang oder Schleier zusammengeführt
werden für den Auftrag auf einen laufenden Untergrund.
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3 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Auftragsvorrichtung in einer schematischen Seitenansicht.
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4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Auftragsvorrichtung in einer schematischen Seitenansicht.
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In 1 ist
ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Mehrschicht-Auftragsvorrichtung
allgemein mit 10 bezeichnet. Sie dient zum Aufbringen einer mehrschichtigen
oder mehrlagigen Beschichtung 12 auf einen sich in Laufrichtung
L bewegenden Untergrund U, beispielsweise eine Papierbahn 14.
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Die
Auftragsvorrichtung 10 umfasst ein Vorhang-Auftragswerk 16,
das integriert in einen gemeinsamen Auftragskopf 16' alle
erforderlichen Einrichtungen zur voneinander unabhängigen
Abgabe von zwei einzelnen Vorhängen oder Schleiern 18 und 20 aufweist,
also insbesondere für den ersten Vorhang oder Schleier 18 eine
Düsenkammer 22 und eine den Vorhang oder Schleier
abgebende Schlitzdüse 24 sowie für den
zweiten Vorhang 20 eine Düsenkammer 26 und
eine den zweiten Vorhang oder Schleier 20 abgebende Schlitzdüse 28.
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Mittels
der beiden Vorhänge
18 und
20 kann, ähnlich
wie gemäß
DE 100 57 729 A1 zuerst ein erstes Auftragsmedium,
beispielsweise eine Stärkelösung oder Stärkesuspension,
als Vorstrich auf die Oberfläche
14a der Papierbahn
14 aufgebracht
werden (mittels des Vorhangs
18), und dann (mittels des Vorhangs
20)
im Wege des sogenannten Nass-Innen-Nass-Auftrags auf den schon aufgebrachten Vorstrich
ein zweites Auftragsmedium, beispielsweise eine Dispersion oder
Suspension von tintegefüllten Mikrokapseln, die einen Deckstrich
bilden. Es wird diesbezüglich auf den Inhalt der
DE 100 57 729 A1 verwiesen,
deren Offenbarung durch Bezugnahme in die Offenbarung der vorliegenden
Anmeldung einbezogen wird. An den Rändern der Papierbahn
14 wird
mittels Auffangwannen
28 und
30 nicht benötigtes
Auftragsmedium des betreffenden Vorhangs bzw. Schleiers
18 bzw.
20 aufgefangen
und einer erneuten Verwendung zugeführt.
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Der
vorstehend erwähnte Auftrag im Wege von zwei gesonderten
Vorhängen bzw. Schleiern 18 und 20 stellt
nur eine Einsatzmöglichkeit für die erfindungsgemäße
Auftragsvorrichtung 10 gemäß 1 dar.
Der Auftragskopf 16 ist mit einer Elektrode oder allgemein
mit einer Elektrodenanordnung 30 ausgeführt, die
an einer Spannungsquelle anlegbar ist, um ein elektrostatisches
Feld 32 zu erzeugen. Zwischen der auch als Aufladeelektrode
bezeichenbaren Elektrode 30 oder allgemein Elektrodenanordnung 30 einerseits
und dem Gehäuse des Auftragkopfes 16', der auf
Masse liegt, andererseits, kann beispielsweise eine Spannung von
1 bis 30 kV angelegt werden. Die die Auftragsmedien führenden
Bereiche des Auftragskopfs 16 einschließlich der
Schlitzdüsen 24 und 28 stehen mit dem
Gehäuse des Auftragskopfs 16' elektrisch in Verbindung,
so dass die Vorhänge bzw. Schleier 18 und 20 selbst ebenfalls
auf Massepotential liegen. Das resultierende elektrostatische Feld 32 geht
dementsprechend einher mit auf die Vorhänge 18 und 20 wirkenden
elektrostatischen Kräften, die die Vorhänge in
Richtung zur Elektrode oder Elektrodenanordnung 30 ziehen.
Hierdurch werden die beiden Vorhänge 18 und 20 aus
ihrer schwerkraftbedingten Vertikalstellung in Richtung auf einander
zu ausgelenkt, wobei bei geeigneter Feldstärke die ausgelenkten
Vorhänge 18 und 20' miteinander in Kontakt
kommen und einen zweischichtigen Vorhang oder Schleier 40 bilden.
Mittels dieses zweischichtigen Vorhangs wird dann die Beschichtung 12 von vornherein
als zweischichtige Beschichtung auf die Oberfläche 14a aufgetragen,
wobei eine untere Schicht der Beschichtung 12 auf den ausgelenkten Vorhang
oder Schleier 18' und eine obere Schicht der Beschichtung 12 auf
den ausgelenkten Vorhang oder Schleier 20' zurückgeht.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Auftragsvorrichtung 10 hinsichtlich
der Auslegung des elektrostatischen Feldes 32 zeichnet
sich dadurch aus, dass die beiden Einzelvorhänge 18 und 20 nur
in einem mittleren Nutzbereich aufeinander zu ausgelenkt werden
zur Ausbildung des zweischichtigen Vorhangs 40, während
an den beiden Rändern der Papierbahn 14 die einzelnen
Vorhänge 18 und 20 bestehen bleiben,
so dass die die beiden Vorhänge bildenden Auftragsmedien
voneinander gesondert aufgefangen werden können, etwa mittels
der vorangehend angesprochenen Aufnahmen 28 und 30.
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2 zeigt
schematisch einen Schnitt durch die mittels des Auftragswerks 16 erzeugten,
auf elektrostatischem Wege aufeinander zu ausgelenkten Vorhänge 18' und 20',
etwa nach Linie II-II 1. Zu erkennen sind angrenzend
an beide Längsränder der Materialbahn 14 jeweils
eine Aufnahme 28 in Zuordnung zum Vorhang 18 bzw. 18' und
eine Aufnahme 30 in Zuordnung zu Vorhang 20 bzw. 20'.
Der mehrschichtige Vorhang 40 ist über eine die
Gesamtbreite der Materialbahn 14 leicht unterschreitende
Nutzbreite ausgebildet, so dass beidseitig ein schmaler Streifen
verbleibt, in dem nicht mittels des mehrschichtigen, hier zweischichtigen
Vorhangs 40, sondern mittels der Einzelvorhänge 18' und 20' aufgetragen
wird. Diese Randbereiche können durchaus deutlich kleiner
sein als in 2 schematisch dargestellt. Durch die
beschriebene Auslegung wird erreicht, dass überschüssiges
Auftragsmedium für die beiden Einzelvorhänge völlig
gesondert voneinander mittels der Aufnahmen 28 bzw. 30 aufgefangen
werden kann, ohne dass es zu einer Vermischung von Auftragsmedium kommt.
Hierdurch können trotz Auftrags mittels eines mehrschichtigen
Vorhangs die die Schichten des mehrschichtigen Vorhangs bildenden
Auftragsmedien gesondert voneinander, also ohne Vermischung miteinander,
aufgefangen und jeweils einer Wiederverwendung zugeführt
werden.
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Nach
dem Erfindungsvorschlag lassen sich Auftragsmedienvorhänge,
etwa Farbvorhänge, also bedarfsgerecht trennen und zusammenführen,
so dass Medienverluste minimiert bzw. ausgeschlossen werden können.
Durch die Trennung der Vorhänge lassen sich überdies
Elemente in der Auftragsvorrichtung bzw. am Vorhangrand einbauen,
die auf einfache Weise eine Veränderung der Vorhangbreite und
damit eine Anpassung an ein gewünschtes Format der Auftragsbreite
ermöglichen.
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Das
Ausführungsbeispiel stellt speziell eine Möglichkeit
für eine berührungslose Ablenkung des jeweiligen
Vorhangs zum Trennen bzw. Verbinden der Einzelvorhänge
bereit. Dies ist nicht nur für die Vermeidung von Farbverlusten
durch Durchmischung der Auftragsmedien im Randbereich eines mehrschichtigen
Vorhangs bzw. der Einzelvorhänge von Interesse. Es kommt
durchaus auch in Betracht, für manche Einsatzzwecke einen
Nass-Innen-Nass-Auftrag im Wege von zwei oder mehr Einzelvorhängen
und für andere Einsatzzwecke einen Auftrag im Wege eines
zweischichtigen oder allgemein mehrschichtigen Vorhangs vorzusehen,
wobei die gleiche Auftragsvorrichtung 10 verwendet werden kann.
Das Umschalten zwischen diesen Betriebsmodi kann einfach durch Ein-
und Ausschalten des elektrostatischen Feldes 32 erfolgen.
Beim Abschalten des elektrostatischen Feldes trennen sich die ausgelenkten
Vorhänge 18' und 20' in Folge der Gewichtskraft
sofort wieder.
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Allgemein
kann durch Auslegung der Elektrodenbreite die Breite des Bereiches definiert
werden, in welchem die Einzelvorhänge zum mehrschichtigen
Vorhang zusammengezogen werden. Diese Breite kann auch in gewissem
Maße durch die Stärke des elektrostatischen Feldes 32 mit
beeinflußt werden. Man könnte durchaus auch eine
Reihe von einzeln zu- und wegschaltbaren Elektroden 30 vorsehen,
um eine gewünschte Nutzbreite, in der mittels des mehrschichtigen
Vorhangs aufgetragen wird, entsprechend gegebenen Anforderungen,
einer gegebenen Materialbahnbreite und in Abhängigkeit
von den verwendeten Auftragsmedien einstellen zu können.
Auf diese Weise ist eine definierte Trennung der Auftragsmedien
in den Randbereichen bei gleichzeitiger Verbindung der Einzel-Vorhangsfilme
zum mehrschichtigen Vorhang 40 im mittleren Nutzbereich
möglich.
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Während
nach dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 die
Schwerkraft auf die Vorhangsfilme im Sinne einer Trennung voneinander
und elektrostatische Kräfte auf die Vorhänge im
Sinne einer Zusammenführung zum mehrschichtigen Vorhang wirken,
wirkt beim Ausführungsbeispiel der 3 die Schwerkraft
im Sinne einer Zusammenführung der Vorhänge zum
mehrschichtigen Vorhang und wirken elektrostatische Kräfte
im Sinne eines Trennens der Vorhänge. Wie beim Ausführungsbeispiel 1 weist
der Auftragskopf 16' des Auftragswerks 16 in Zuordnung
zu zwei Schlitzdüsen 24 und 28 jeweils eine
Düsenkammer 22 und 26 und die üblichen
Auftragsmediumführungsmittel auf. Die beiden Schlitzdüsen 24 und 28 sind
allerdings in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander angeordnet
und nur durch eine Trennblende 40 voneinander getrennt,
die sich bis ein Stück unterhalb der Düsenöffnungen
erstreckt. Die beiden Schlitzdüsen geben das jeweilige Auftragsmedium
als Auftragsmediumfilm 18 bzw. 20 ab, der an der
jeweiligen Oberfläche der Trennblende 40 nach
unten hin abfließt. An einem unteren Rand der Trennblende 40 treten
die beiden Auftragsmediumfilme in Kontakt miteinander und lösen
sich in Folge der Schwerkraft als mehrschichtiger Vorhang 40 von
der Trennblende 40, der auf die Oberfläche 14a der
Materialbahn trifft und diese mit zwei Schichten beschichtet, die
aus den ursprünglichen Filmen 18 und 20 gebildet
sind.
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Auf
beiden Seiten der Trennwände 40 sind Elektrodenanordnungen 30a und 30b vorgesehen. Legt
man an diesen eine entsprechend hohe Spannung an, so wirken die
entstehenden elektrostatischen Kräfte auf die selbst auf
Masse liegenden Filme 18 und 20 im Sinne einer
Auslenkung in Richtung hin zur jeweiligen Elektrodenanordnung. Die
an der jeweiligen Trennblendenoberfläche abfließenden Mediumfilme
lösen sich dabei schon vor dem unteren Rand der Trennblende
oder im Bereich des unteren Randes von der betreffenden Oberfläche
ab, so dass an Stelle des mehrschichtigen Vorhangs 40 ein
einzelner Vorhang 18' bzw. 20' auftritt. Diese
Einzelvorhänge 18' und 20' können
unabhängig voneinander mittels einer entsprechenden Aufnahme 28 bzw. 30 aufgefangen
werden.
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Die
Elektrodenanordnung 30a und 30b sind vorzugsweise
in Zuordnung zu einem jeweiligen Randbereich der Materialbahn 14 vorgesehen,
so dass der zur Beschichtung der Oberfläche 14a der Materialbahn
dienende mehrschichtige Vorhang 40, ähnlich wie
anhand der 2 erläutert, in einem Randbereich
der Materialbahn 14 und neben dieser jeweils in die Einzelvorhänge 18' und 20' aufgetrennt ist,
um das voneinander gesonderte Auffangen der nicht benötigten
Auftragsmedien für eine Wiederverwendung zu ermöglichen.
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Die
Trennblende 40 sollte aus einem Werkstoff hergestellt sein,
das ein gutes Abgabeverhalten für die Ablösung
der Einzelvorhänge 18' und 20' aufweist.
Es kann beispielsweise Teflon verwendet werden. Die Trennung der
Einzelvorhänge durch die elektrostatischen Kräfte
kann in einem Höhenbereich erfolgen, an dem die Einzelfilme
ohne die elektrostatischen Kräfte zum mehrschichtigen Vorhang 40 verbunden
werden, oder etwas oberhalb dieses Höhenbereiches, wie
in 3 schematisch dargestellt.
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Optimale
Ausgestaltungen für die Elektrodenanordnung 30 bzw. 30a und 30b können
durch einfache Versuche oder Modellrechnungen ermittelt werden.
Konkret durchgeführte Versuche zeigten, dass eine gleichmäßige
Auslenkung eines gesamten Einzelvorhangs bzw. eines gewählten
Vorhangbereichs eines Einzelvorhangs möglich ist. Es war
eine Auslenkung des Vorhangs bis zu 90° aus der schwerkraftbedingten
Fallstellung möglich. Es wurde ein Hochspannungsgenerator
mit einer Abgabespannung bis zu 30 kV und Stromdichten bis zu 5
mA verwendet. Die besten Ergebnisse wurden bei hohen Spannungen
und niedriger Stromstärke (d. h. < 5 mA) erzielt, bei Abständen
der Elektroden zum Vorhang von bis zu 50 mm. Die besten Ergebnisse
wurden bei Abständen im Bereich von ca. 10 bis 30 mm erzielt.
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Eine
Auftragssituation ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel
der 1 kann auch auf rein mechanischem Weg ohne Einsatz
elektrostatischer Kräfte erreicht werden. 4 zeigt
ein entsprechendes Ausführungsbeispiel.
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Die
mittels der Schlitzdüsen 24 bzw. 28 erzeugten
Einzelvorhänge 18 und 20 fallen in definierten
Abstand voneinander auf ein geneigtes, beispielsweise planes Gleitblech 50.
Der Vorhang 20 bildet auf dem Gleitblech 50 einen
Oberflächenfilm 20'', der auf der Gleitblechoberfläche
in Richtung zu einer unteren Gleitblechkante 52 hin abfließt.
Auf diesen Film 20'' trifft der Vorhang 18, der
eine zweite, obere Filmschicht 18'' bildet. Der entstehende
zweischichtige Film 40'' löst sich von dem Gleitblechrand 52 als mehrschichtiger
Vorhang 40 ab, der zur mehrschichtigen Beschichtung der
Materialbahn 14 an ihrer Oberfläche 14a dient.
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In
Zuordnung zu den Rändern der Materialbahn 14 können
die Einzelvorhänge 18 und 20 oberhalb
der Gleitplatte 50 mittels Aufnahmen entsprechend den Aufnahmen 28 und 30 oder
durch Ableitebleche 56 und 58 aufgefangen und
das jeweils aufgefangene Auftragsmedium über einen Rücklauf 60 bzw. 62 der
Wiederverwendung zugeführt werden.
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Wie
bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 3 wird
eine Vermischung der aufgefangenen, nicht benötigten Auftragsmedien
vermieden.
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Die
Anordnung der 4 ist besonders gut dafür
geeeignet, mehrschichtige Vorhänge von mehr als zwei Schichten
aus einer entsprechenden Anzahl von Einzelvorhängen zu
erzeugen. Es ist aber auch nicht ausgeschlossen, auf elektrostatischem
Wege einen entsprechenden mehrschichtigen Vorhang bereitzustellen.
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Durch
Vorsehen einer entsprechenden Versteilbarkeit der Breite des Gleitblechs
(oder alternativ eines sonstigen Strömungskörpers)
oder/und durch Bereitstellung eines Satzes von auswechselbaren Gleitblechen
(bzw. von Strömungskörpern) mit verschiedenen
Breiten kann die Trennung und Zusammenführung der Einzelvorhänge über
deren Breite beliebig bzw. bedarfsweise erfolgen. Insbesondere kann
man eine Schwenkvorrichtung vorsehen, die Gleitbleche bzw. Führungskörper
unterschiedlicher Zusammenführbreite bedarfsweise in den
Fallbereich der beiden Einzelvorhänge 18 und 20 hineinschwenken
lässt. Ohne Leitblech bzw. Strömungskörper
können die Einzelvorhänge 18 und 20 auch
für einen herkömmlichen Nass-Innen-Nass-Auftrag
genutzt werden, bei dem die beiden Einzelvorhänge 18 und 20 in
Laufrichtung L voneinander beabstandet auf den Untergrund bzw. die
schon aufgetragene Auftragsmediumsschicht treffen.
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Die
erfindungsgemäßen Lösungen ermöglichen
einen zweifach-Auftrag bzw. zweifach-Strich oder allgemeiner einen
Mehrfachauftrag bzw. Mehrfachstrich auf einfach Weise mittels eines
einzigen Auftragswerks kompakter Bauweise. Hieraus ergeben sich
niedrige Investitionskosten im Vergleich zu einem Auftrag mit zwei
oder mehreren Auftragswerken. Die Verwendung eines mehrschichtigen
Vorhangs gegenüber gesonderten Einzelvorhängen
zum Auftrag ist hinsichtlich der Stabilität des Vorhangs
im Betrieb vorteilhaft. Es hat sich auch gezeigt, dass höhere
Strichgewichte als herkömmlich im Wege von Einzelvorhängen
erzielbar möglich sind.
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Allgemein
können verschiedenstartige Auftragsmedien, insbesondere
Auftragsfarben, simultan mittels des mehrschichtigen Vorhangs aufgetragen werden,
insbesondere auch für CF/CB/CFB-Beschichtungen, etwa für
Formularsätze ohne Kohlepapier (carbonless paper). Der
Begriff CF-Papier bezieht sich auf einseitig auf seiner Vorderseite
mit mit Tinte gefüllten Mikrokapseln beschichtetes Papier, der
Begriff CB-Papier bezieht sich auf einseitig an seiner Rückseite
mit Mikrokapseln beschichtetes Papier und der Begriff CFB-Papier
bezieht sich auf beidseitig mit mit Tinte gefüllten Mikrokapseln
beschichtetes Papier, wobei unterhalb der die Mikrokapseln aufweisenden
Beschichtung in der Regel eine Sperrbeschichtung vorgesehen ist.
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Ebendso
wie bei einem Nass-Innen-Nass-Auftrag vermittels gesonderter Einzelvorhänge
ist bei dem erfindungsgemäßen Auftrag im Wege
eines mehrschichtigen Vorhangs eine Zwischentrocknung nicht erforderlich.
Durch die Reduzierung von Medienverlusten ergeben sich geringere Betriebskosten.
Ferner ist die erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung
flexibel einsetzbar, da sie wahlweise einen Auftrag im Wege von
Einzelvorhängen und eine Auftrag im Wege eines mehrschichtigen Vorhangs
ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19513531
A1 [0004, 0004]
- - DE 2839210 A1 [0006]
- - DE 10057729 A1 [0008, 0035, 0035]