EP1040227A1 - Schlitzdüse zum beschichten von materialbahnen, insbesondere papier- oder kartonbahnen mit pigmentstreichfarbe - Google Patents

Schlitzdüse zum beschichten von materialbahnen, insbesondere papier- oder kartonbahnen mit pigmentstreichfarbe

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EP1040227A1
EP1040227A1 EP98956850A EP98956850A EP1040227A1 EP 1040227 A1 EP1040227 A1 EP 1040227A1 EP 98956850 A EP98956850 A EP 98956850A EP 98956850 A EP98956850 A EP 98956850A EP 1040227 A1 EP1040227 A1 EP 1040227A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
slot nozzle
distribution chamber
outlet channel
coating
web
Prior art date
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Granted
Application number
EP98956850A
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English (en)
French (fr)
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EP1040227B1 (de
Inventor
Ingo Becker
Reinhard Knop
Bernd Bohnenkamp
Bernd Genenger
Max Brand
Gerhard SÜNDERHAUF
Albrecht FÄRBER
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Jagenberg Papiertechnik GmbH
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Publication date
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Publication of EP1040227B1 publication Critical patent/EP1040227B1/de
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/22—Addition to the formed paper
    • D21H23/32—Addition to the formed paper by contacting paper with an excess of material, e.g. from a reservoir or in a manner necessitating removal of applied excess material from the paper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0254—Coating heads with slot-shaped outlet
    • B05C5/0262—Coating heads with slot-shaped outlet adjustable in width, i.e. having lips movable relative to each other in order to modify the slot width, e.g. to close it
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/22—Addition to the formed paper
    • D21H23/46—Pouring or allowing the fluid to flow in a continuous stream on to the surface, the entire stream being carried away by the paper
    • D21H23/48—Curtain coaters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S118/00—Coating apparatus
    • Y10S118/04—Curtain coater

Definitions

  • the invention relates to a slot nozzle for coating material webs, in particular paper or cardboard webs with pigment coating color, with a slot-shaped outlet channel which extends over the working width and a distribution chamber which extends over the working width and to which the outlet channel is connected.
  • slit nozzles extending across the working width are known to be used in order to apply a defined curtain or jet of coating material to the web.
  • the slot nozzle is arranged above the web and extends transversely to the web running direction. The coating material emerges from the nozzle in a free-falling curtain and falls onto the web.
  • Such a slot nozzle of the generic type is known in EP 0 327 020-B1 in a coating device which is used for the production of photographic films.
  • the invention is therefore based on the object to improve a generic slot nozzle so that it is able to on paper or cardboard webs with a large width also small amounts of pigment coating under fluctuating conditions, eg. B. fluctuating viscosity or changing order quantities, apply evenly over the working width without problems.
  • the slot nozzle according to the invention offers the possibility of influencing the flow conditions in the distribution chamber over the working width via the volume flows supplied.
  • connection of a feed channel to the distribution chamber as a diffuser according to claim 3 has the effect that the flow rate decreases significantly when entering the distribution chamber. This prevents the coating color from detaching from the walls and thus vortices that would lead to uneven flow conditions.
  • Diffusers connected to the distributor chamber inclined make it possible to use long diffusers with a low overall height and to connect them to feed channels which are supplied in a substantially straight line from one side. Since the coating color is conveyed at a high flow rate within the feed channels, curvatures in the feed channels could lead to undesired separation effects in the case of sensitive coating colors.
  • Figure 1 shows a longitudinal section through a slot nozzle according to the invention.
  • Figure 2 shows a cross section along the line A-A of Figure 1.
  • Figure 3 shows a cross section along the line B-B of Figure 1.
  • FIG. 4 shows a top view of the exit gap from below.
  • FIG. 5 shows in cross section the structure and operation of a slot nozzle when used as a curtain nozzle.
  • FIG. 6 shows, roughly schematically, a particularly simple construction of a slot nozzle with cooling elements on the long sides.
  • FIG. 7 shows a roughly schematic cross section of a slot nozzle with a second distributor chamber which is arranged in a climatic chamber.
  • Figure 8 shows the cross section of an alternative embodiment of a slot nozzle, which is designed as a free jet nozzle.
  • the nozzles shown in the figures are used to apply pigment coating ink to a paper or cardboard web B.
  • the pigment coating ink is either applied directly to the paper or cardboard web B or first to a roller, which then transfers the film of coating color to the web B.
  • the slot nozzle is used either as a curtain nozzle or as a free jet nozzle. When used as a curtain nozzle, it is arranged above the web B and extends across the working width, and the coating color emerges from it in a free-falling curtain V.
  • a curtain nozzle When used as a curtain nozzle, it is arranged above the web B and extends across the working width, and the coating color emerges from it in a free-falling curtain V.
  • a free jet S of coating color emerges from the slot nozzle under pressure, which is directed directly against the web B or — in the case of indirect application — against a roller.
  • the free jet nozzle is arranged in relation to the web B to be coated or the tangent to the roller to be coated such that the liquid jet S impinges at an acute angle to the direction of movement of the web B or roller.
  • the nozzle body of the slot nozzle consists of two wall-shaped parts 1, 2 with a length corresponding to the desired working width.
  • a longitudinal groove is machined, which forms a distributor chamber 3 after the two parts 1, 2 have been joined together.
  • the two parts 1, 2 each have plane-ground inner surfaces with which they are joined and held together by means of fastening screws 4.
  • One of the two transverse walls delimiting the distributor chamber 3 - the lower transverse wall 5 in FIGS. 2 and 3 - is designed with a somewhat lower height than the other, upper transverse wall 6, so that a distance to the wall part 2 remains in this area when being assembled to form a slot-shaped outlet channel 7, which extends over the working width, which is connected to the distributor chamber 3 and from which the coating color emerges.
  • the outlet channel 7 is limited on the one hand by the inner surface of the wall part 2 and on the other hand by an inserted strip 8 which is screwed onto the inner surface of the lower transverse wall 5 by means of screws 9 .
  • the insert strip 8 has below the fastening screw 9 on its side facing away from the outlet gap 7
  • the lower part of the insert bar 8 has the distance from the inner surface of the transverse wall 5 which is necessary for the required adjustment path.
  • the gap width of the outlet channel 7 is adjusted by means of wedges 11 arranged at regular intervals over the working width and parallel in a longitudinal groove in the lower transverse wall 5 are arranged movably to the outlet channel 7 and support the insert strip 8 on its rear side.
  • the wedges 1 1 thus define the distance of the insert strip 8 from the wall part 2 and thus the gap width of the outlet channel 7 in its area.
  • the position of each wedge 1 1 is adjusted by means of an adjusting screw 1 2
  • clamping screws 13 are arranged in the area between two wedges 11, of which the insert bar 8 can be clamped against the wedges 11 and thus against the transverse wall 5.
  • Feather keys 14 between the transverse wall 5 and the upper region of the insert bar 8 prevent one Shift of the insert bar 8 parallel to the outlet channel 7 when setting the gap width.
  • the inner surfaces of the transverse wall 5 and the insert strip 8, from which the lower boundary wall of the distributor chamber 3 is formed, are designed to be flush with one another and inclined in the direction of the outlet channel 7, so that the coating color is guided to the outlet channel 7.
  • the width of the outlet channel 7 is set to a value between 150 ⁇ m and 600 ⁇ m, preferably between 250 ⁇ m and 350 ⁇ m.
  • the width of the outlet channel is 7 700 ⁇ m to 1 300 ⁇ m.
  • the height of the distribution chamber 3 measured parallel to the outlet channel 7 is 10 mm to 100 mm, preferably 20 mm to 60 mm. If the height is more than 20 mm, its width is less than its height. As a free jet nozzle, the height of the distribution chamber 3 is 40 mm to 1 50 mm. The width is preferably between 50% and 60% of the height.
  • the upper transverse wall 6 of part 1 has inlet openings 1 5 at regular intervals, to which, as shown in FIG. 5, feed channels 1 6 for supplying coating color into the distribution chamber 3 are connected.
  • feed channels 1 6 for supplying coating color into the distribution chamber 3 are connected. The so connected to the distribution chamber 3 on the side opposite the outlet channel 7
  • Feed channels 1 6 have a connection distance between 100 mm and 1 500 mm, preferably between 500 mm and 800 mm.
  • the connection of each feed channel 16 to the distributor chamber 3 is preferably designed as a diffuser, so that the flow velocity drops when entering the distributor chamber 3 due to the increasing flow cross section.
  • the diffusers are each from the
  • Opening 1 5 is formed in the transverse wall 5 and a screwed-on diffuser part 1 7, to each of which a feed channel 1 6 is attached.
  • the diffusers formed by the openings 15 and the diffuser part 17 are preferably designed and arranged in such a way that they are connected to the distribution chamber 3 at an angle to the lateral edge against the vertical.
  • the connection of the diffusers which is preferably inclined to one side - that is to say with parallel feed channels 16 - is carried out in such a way that a boundary wall (the left one in FIG. 1) Boundary wall) at an angle ⁇ between 0 ° and 90 °, preferably between 30 ° and 60 ° is connected to the upper boundary wall of the distributor chamber 3, the opposite boundary wall of the diffuser at an angle ⁇ between 10 ° and 45 °.
  • the boundary wall of the diffuser on the feed side immediately before the connection to the distributor chamber 3 is additionally curved outwards in order to further enlarge the cross section and to make the radius of the deflection as large as possible. In the exemplary embodiment, this is brought about by a corresponding curvature of the inlet-side wall 18 of the inlet opening 15 that forms the last part of the diffuser.
  • the boundary wall 18 of the diffuser designed in this way prevents the coating color from detaching from the walls and thus vortices which would cause the coating color to separate.
  • the slot nozzle is closed by side plates 1 9.
  • a downwardly extending guide element 20 is arranged on each side directly next to the outlet channel 7, which counteracts a constriction of the curtain V falling from the outlet channel 7 of coating color.
  • a partial stream of coating color as contact liquid is let down on the inner surface of each guide element 20 and is supplied via a supply channel 21.
  • each feed channel 16 has a device 22 for adjusting the volume flow.
  • hose clamp valves are preferably used for the volume flow setting. Alternatively, the use of
  • each feed channel contains a measuring device 23 for determining the current volume flow so that it can be regulated individually; z. B. inductive or ultrasonic volume flow meters 23rd
  • FIG 6 an embodiment of a nozzle is shown schematically, which is structurally particularly simple. This structure is useful if there are no control elements Cross profile control are required, so the width of the outlet channel 7 does not have to be adjustable differently over the working width.
  • the nozzle body is composed of two parts 1, 2, each of which has a flat-ground inner surface.
  • the distribution chamber 3 is incorporated as a longitudinal groove.
  • the inner surfaces of the two transverse walls 5, 6 are designed in alignment.
  • FIG. 7 shows an embodiment with a second distributor chamber 25 arranged between the first distributor chamber 3 and the outlet duct 7. Between the first distributor chamber 3 and the second distributor chamber 25 there is an additional flow duct 26 which brings about a further equalization of the flow.
  • a row of heating or cooling elements 27 is arranged on one or on both longitudinal walls of the nozzle body of the slot nozzle, as shown in FIG.
  • the heating or cooling elements 27, for example Peltier elements, resistance wires etc., are arranged at a distance of 100 mm and more over the working width, and their heating or cooling output can be regulated individually in order to be able to act in a targeted manner on individual areas.
  • FIG. 8 shows the cross section of a slot nozzle when used as a free jet nozzle, by means of which the coating color is applied to a paper or cardboard web B supported by a counter roller 30.
  • the slot nozzle has a slot-shaped outlet channel 7 which extends over the working width.
  • the slot-shaped outlet channel 7 is delimited by two lips 31, 32, one of which - in the exemplary embodiment the lip 31 on the outlet side - can be adjusted differently in zones by means of a series of adjusting elements 33 in order to set a uniform transverse profile.
  • the width of the outlet channel 7 is set to the aforementioned 700 ⁇ m - 1 300 ⁇ m.
  • the distribution chamber 3 is delimited by two side walls 1, 2, which are screwed on the inlet side to a transverse wall 34 by means of screws 35, from which they are kept at the distance desired for the chamber width.
  • One side of the lips 31, 32 is attached to each side wall 1, 2 on the outlet side.
  • the structure of the free jet nozzle essentially corresponds to the slot nozzle shown in FIGS. 1 and 5: at least two feed channels 16 are likewise connected to the distributor chamber 3, each of which has a device for adjusting the volume flow.
  • the connection distance of the feed channels 16 is also 100 mm to 1500 mm, preferably 500 mm to 800 mm.
  • the connection of a feed channel 16 to the distributor chamber 3 is designed as a diffuser, the diffusers being connected to the distributor chamber 3 inclined in the direction of the lateral edge at the angles described in the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 5.

Landscapes

  • Coating Apparatus (AREA)
  • Paper (AREA)

Description

B E S C H R E I B U N G
Schlitzdüse zum Beschichten von Materialbahnen, insbesondere Papier- oder Kartonbahnen mit Pigmentstreichfarbe
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Schlitzdüse zum Beschichten von Materialbahnen, insbesondere Papier- oder Kartonbahnen mit Pigmentstreichfarbe, mit einem schlitzförmigen Austrittskanal, der sich über die Arbeitsbreite erstreckt, und einer sich über die Arbeitsbreite erstreckenden Verteilerkammer, an die der Austrittskanal angeschlossen ist.
Stand der Technik
Beim Beschichten von Materialbahnen werden bekannter Weise sich über die Arbeitsbreite erstreckende Schlitzdüsen eingesetzt, um auf die Bahn einen definierten Vorhang oder Strahl von Beschichtungsmaterial aufzutragen. Bei Beschichtungsvor- richtungen, die nach dem Prinzip des Vorhangstreichens arbeiten (englisch: Curtain Coater), wird die Schlitzdüse oberhalb der Bahn sich quer zur Bahnlaufrichtung erstreckend angeordnet. Das Beschichtungsmaterial tritt in einem freifallenden Vorhang aus der Düse aus und fällt auf die Bahn. Eine derartige Schlitzdüse der gattungsgemäßen Art ist in der EP 0 327 020-B1 in einer Beschichtungsvorrichtung bekannt, die zur Herstellung von fotografischen Filmen dient. Ein Verfahren zur
Herstellung von Streichpapier, bei dem Pigmentstreichfarbe in einem freifallenden Vorhang auf eine Papierbahn aufgetragen wird, ist aus der EP 0 517 223-B1 bekannt. Bei sogenannten Freistrahldüsen-Auftragsvorrichtungen wird die Schlitzdüse von zwei Lippen gebildet, aus der ein freier Strahl von Beschichtungsmaterial unter Druck gegen die Bahn oder - beim indirekten Auftrag - gegen eine Walze geleitet wird. Der Einsatz einer Schlitzdüse als Freistrahldüse zum Beschichten von Papierbahnen ist in der DE 296 10 773-U beschrieben.
Darstellung der Erfindung
Beim Beschichten von Papier- oder Kartonbahnen mit großer Breite (beispielsweise 10 m) ist es erforderlich, über die Arbeitsbreite einen sehr gleichmäßigen Strahl oder Vorhang von Beschichtungsmaterial zu erzeugen. Dies gestaltet sich besonders schwierig, falls geringe Mengen (beispielsweise 10 ml/m2 ) von Pigmentstreichfarbe aufgetragen werden sollen. Pigmentstreichfarben neigen dazu, sich zu entmischen, falls unterschiedliche Scherbedingungen in der Strömung vorliegen. Zugleich muß sichergestellt sein, daß in den Zuführkanälen und der Düse keine störenden Ablagerungen von Pigmenten auftreten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Schlitzdüse so zu verbessern, daß sie in der Lage ist, auf Papier- oder Kartonbahnen mit großer Breite auch geringe Mengen an Pigmentstreichfarbe unter schwankenden Bedingungen, z. B. schwankender Viskosität oder sich ändernden Auftragsmengen, gleichmäßig über die Arbeitsbreite störungsfrei aufzutragen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Schlitzdüse nach der Erfindung bietet die Möglichkeit, die Strömungsverhältnisse in der Verteilerkammer über die Arbeitsbreite über die zugeführten Volumenströme zu beeinflussen.
Die Unteransprüche enthalten bevorzugte, da besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Bei einem Abstand zwischen zwei Zuführkanälen von 100 mm bis 1 500 mm, bevorzugt 500 mm bis 800 mm, gemäß Patentanspruch 2 ist gewährleistet, daß der von einem Zuführkanal mit Beschichtungsmaterial versorgte Teil der Verteilerkammer nicht zu groß ist, daß bei der Querverteilung in der Kammer unakzeptable Strömungsdifferenzen auftreten.
Die Ausbildung des Anschlusses eines Zuführkanals an die Verteilerkammer als Diffusor nach Patentanspruch 3 bewirkt, daß sich die Strömungsgeschwindigkeit beim Eintritt in die Verteilerkammer erheblich verringert. Dies verhindert ein Ablösen der Streichfarbe von den Wänden und somit Wirbel, die zu ungleichmäßigen Strömungsverhältnissen führen würden.
Geneigt an die Verteilerkammer angeschlossene Diffusoren gemäß Patentanspruch 4 ermöglichen es, bei geringer Bauhöhe lange Diffusoren einzusetzen und diese an im wesentlichen geradlinig von einer Seite zugeführten Zuführkanälen anzuschließen. Da innerhalb der Zuführkanäle die Streichfarbe mit hoher Strömungsgeschwindigkeit gefördert wird, könnten Krümmungen in den Zuführkanälen bei empfindlichen Streichfarben zu unerwünschten Entmischungseffekten führen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand vereinfacht dargestellter Ausführungsbeispiele.
Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Schlitzdüse nach der Erfindung.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A-A von Figur 1 .
Figur 3 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B-B von Figur 1 .
Figur 4 zeigt eine Draufsicht von unten auf den Ausstrittsspalt.
Figur 5 zeigt im Querschnitt den Aufbau und die Arbeitsweise einer Schlitzdüse beim Einsatz als Vorhangdüse. Figur 6 zeigt grob schematisch einen konstruktiv besonders einfachen Aufbau einer Schlitzdüse mit Kühlelementen an den Längsseiten.
Figur 7 zeigt grob schematisch den Querschnitt einer Schlitzdüse mit einer zweiten Verteilerkammer, die in einer Klimakammer angeordnet ist.
Figur 8 zeigt den Querschnitt einer alternativen Ausführungsform einer Schlitzdüse, die als Freistrahldüse ausgelegt ist.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die in den Figuren dargestellten Düsen dienen zum Auftragen von Pigmentstreichfarbe auf eine Papier- oder Kartonbahn B. Die Pigmentstreichfarbe wird entweder direkt auf die Papier- oder Kartonbahn B oder zunächst auf eine Walze aufgetragen, die anschließend den Film an Streichfarbe an die Bahn B übergibt.
Die Schlitzdüse wird entweder als Vorhangdüse oder als Freistrahldüse eingesetzt. Beim Einsatz als Vorhangdüse ist sie oberhalb der Bahn B sich quer über die Arbeitsbreite erstreckend angeordnet, und die Streichfarbe tritt in einem freifallenden Vorhang V aus ihr aus. Die verschiedenen Möglichkeiten der Anordnung einer
Schlitzdüse als Vorhangdüse innerhalb einer Beschichtungsanlage zum Beschichten von Papier- oder Kartonbahnen mit Pigmentstreichfarbe und ihre Betriebsweise ist sehr ausführlich in der deutschen Patentanmeldung 1 97 1 6 647.4 beschrieben, auf die ausdrücklich verwiesen wird.
Beim Einsatz als Freistrahldüse tritt ein freier Strahl S von Streichfarbe unter Druck aus der Schlitzdüse aus, der direkt gegen die Bahn B oder - beim indirekten Auftrag - gegen eine Walze geleitet wird. Üblicherweise wird die Freistrahldüse in Relation zu der zu beschichtenden Bahn B oder der Tangente an die zu beschichtende Walze so angeordnet, daß der Flüssigkeitsstrahl S in einem spitzen Winkel zur Bewegungsrichtung der Bahn B oder Walze auftrifft. Der Einsatz einer Freistrahldüse in einer Anlage zum Beschichten von Papier- oder Kartonbahnen mit Pigmentstreichfarbe ist ausführlich in der deutschen Patentanmeldung 1 97 1 9 1 28 beschrieben, auf die verwiesen wird. Bei der in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform besteht der Düsenkörper der Schlitzdüse aus zwei wandförmigen Teilen 1 , 2 mit einer der gewünschten Arbeitsbreite entsprechenden Länge. In eine Längsseite eines Teils (im Beispiel Teil 1 ) ist eine Längsnut eingearbeitet, die nach dem Zusammenfügen der beiden Teile 1 , 2 eine Verteilerkammer 3 bildet. Die beiden Teile 1 , 2 weisen jeweils plangeschliffene Innenflächen auf, mit denen sie zusammengefügt und mittels Befestigungsschrauben 4 zusammengehalten werden.
Eine der beiden die Verteilerkammer 3 begrenzenden Querwände - in Figur 2 und 3 die untere Querwand 5 - ist mit einer etwas geringeren Höhe als die andere, obere Querwand 6 ausgebildet, so daß beim Zusammenfügen ein Abstand zu dem Wandteil 2 verbleibt, um in diesem Bereich einen schlitzförmigen, sich über die Arbeitsbreite erstreckenden Austrittskanal 7 zu bilden, der an die Verteilerkammer 3 angeschlossen ist und aus dem die Streichfarbe austritt. Um die Spaltweite des Austrittskanals 7 über die Arbeitsbreite in einzelnen Bereichen unterschiedlich einstellen zu können, wird der Austrittskanal 7 einerseits von der Innenfläche des Wandteils 2, andererseits von einer eingesetzten Leiste 8 begrenzt, das auf der Innenfläche der unteren Querwand 5 mittels Schrauben 9 festgeschraubt ist. Die Einsatzleiste 8 weist unterhalb der Befestigungsschraube 9 an seiner dem Austrittsspalt 7 abgewandten
Seite einen Längsschlitz auf, so daß eine Schwachstelle 1 0 entsteht, um die sein unterer Teil zur Einstellung der Spaltweite verbogen werden kann. Der untere Teil der Einsatzleiste 8 hat den für den erforderlichen Verstellweg notwendigen Abstand von der Innenfläche der Querwand 5. Die Einstellung der Spaltweite des Austrittskanals 7 erfolgt mittels in regelmäßigen Abständen über die Arbeitsbreite angeordneten Keilen 1 1 , die in einer Längsnut der unteren Querwand 5 parallel zum Austrittskanal 7 bewegbar angeordnet sind und die Einsatzleiste 8 an ihrer Rückseite abstützen. Die Keile 1 1 legen so den Abstand der Einsatzleiste 8 von dem Wandteil 2 und somit die Spaltweite des Austrittskanals 7 in ihrem Bereich fest. Die Einstellung der Position jedes Keils 1 1 erfolgt mittels einer Verstellschraube 1 2. Um die Position der
Einsatzleiste 8 an jedem Keil 1 1 zu fixieren, sind im Bereich zwischen zwei Keilen 1 1 jeweils Klemmschrauben 1 3 angeordnet, von denen die Einsatzleiste 8 gegen die Keile 1 1 und somit gegen die Querwand 5 festgeklemmt werden kann. Paßfedern 14 zwischen der Querwand 5 und dem oberen Bereich der Einsatzleiste 8 verhindern eine Verschiebung der Einsatzleiste 8 parallel zum Austrittskanal 7 beim Einstellen der Spaltweite. Bevorzugt sind die Innenflächen der Querwand 5 und der Einsatzleiste 8, von denen die untere Begrenzungswand der Verteilerkammer 3 gebildet wird, zueinander fluchtend und in Richtung zum Austrittskanal 7 geneigt verlaufend gestaltet, damit die Streichfarbe zum Austrittskanal 7 hingeleitet wird. Beim Einsatz als Vorhangdüse wird die Weite des Austrittskanais 7 auf einen Wert zwischen 1 50 μm und 600 μm, bevorzugt zwischen 250 μm und 350 μm, eingestellt. Beim Einsatz als Freistrahldüse beträgt die Weite des Austrittskanals 7 700 μm bis 1 300 μm.
Als Vorhangdüse beträgt die parallel zum Austrittskanal 7 gemessene Höhe der Verteilerkammer 3 1 0 mm bis 1 00 mm, bevorzugt 20 mm bis 60 mm. Falls die Höhe mehr als 20 mm beträgt, ist ihre Breite geringer als ihre Höhe. Als Freistrahldüse beträgt die Höhe der Verteilerkammer 3 40 mm bis 1 50 mm. Bevorzugt beträgt die Breite zwischen 50% und 60 % der Höhe.
Die obere Querwand 6 des Teils 1 weist in regelmäßigen Abständen Einlaßöffnungen 1 5 auf, an denen, - wie in Figur 5 dargestellt - Zuführkanäle 1 6 zur Zuführung von Streichfarbe in die Verteilerkammer 3 angeschlossen sind. Die so an der dem Austrittskanal 7 entgegengesetzten Seite an der Verteilerkammer 3 angeschlossenen
Zuführkanäle 1 6 weisen einen Anschlußabstand zwischen 100 mm und 1 500 mm, bevorzugt zwischen 500 mm und 800 mm, auf. Bevorzugt ist der Anschluß eines jeden Zuführkanals 1 6 an die Verteilerkammer 3 als Diffusor ausgebildet, damit aufgrund des steigenden Strömungsquerschnitts die Strömungsgeschwindigkeit beim Eintritt in die Verteilerkammer 3 absinkt. Die Diffusoren werden jeweils von der
Öffnung 1 5 in der Querwand 5 und einem aufgeschraubten Diffusorteil 1 7 gebildet, an dem jeweils ein Zuführkanal 1 6 befestigt ist.
Bevorzugt sind die von den Öffnungen 1 5 und dem Diffusorteil 1 7 gebildeten Diffusoren so gestaltet und angeordnet, daß sie in Richtung zum seitlichen Rand gegen die Senkrechte geneigt an die Verteilerkammer 3 angeschlossen sind. Der bevorzugt nach einer Seite - also mit parallel zugeführten Zuführkanälen 1 6 - geneigte Anschluß der Diffusoren erfolgt so, daß eine Begrenzungswand (in Figur 1 die linke Begrenzungswand) unter einem Winkel α zwischen 0° und 90° , bevorzugt zwischen 30° und 60° an die obere Begrenzungswand der Verteilerkammer 3 angeschlossen ist, die gegenüberliegende Begrenzungswand des Diffusors unter einem Winkel ß zwischen 10° und 45 ° . Weiterhin ist die Begrenzungswand des Diffusors an der Zuführseite unmittelbar vor dem Anschluß an die Verteilerkammer 3 zusätzlich nach außen gekrümmt, um den Querschnitt weiter zu vergrößern und den Radius der Umlenkung möglichst groß zu gestalten. Beim Ausführungsbeispiel wird dies durch eine entsprechende Krümmung der den letzten Teil des Diffusors bildenden zulaufsei- tigen Wand 1 8 der Einlaßöffnung 1 5 bewirkt. Die so gestaltete Begrenzungswand 1 8 des Diffusors verhindert ein Ablösen der Streichfarbe von den Wänden und damit Wirbel, die eine Entmischung der Streichfarbe verursachen würden.
An ihren Stirnseiten ist die Schlitzdüse von Seitenplatten 1 9 verschlossen. Beim Einsatz als Vorhangdüse ist an jeder Seite unmittelbar neben dem Austrittskanal 7 ein sich nach unten erstreckendes Leitelement 20 angeordnet, das einer Einschnürung des aus dem Austrittskanal 7 fallenden Vorhangs V von Streichfarbe entgegenwirkt. Um ein Abreißen des Vorhangs V von den Leitelementen 20 zu verhindern, wird jeweils an der Innenfläche jedes Leitelements 20 ein Teilstrom an Streichfarbe als Kontaktflüssigkeit herabfließen gelassen, der über einen Zufuhrkanal 21 zugeführt wird.
Wie in Figur 5 dargestellt, weist jeder Zuführkanal 1 6 eine Einrichtung 22 zur Einstellung des Volumenstroms auf. Um Ablagerungen von Pigmenten in der Einrichtung 22 auszuschließen, werden bevorzugt Schlauchklemmventile für die Volumenstromeinstellung verwendet. Alternativ ist auch die Verwendung von
Membranventilen möglich. Zusätzlich enthält jeder Zuführkanal eine Meßeinrichtung 23 zur Bestimmung des aktuellen Volumenstroms, damit dieser individuell geregelt werden kann; z. B. induktive oder mit Ultraschall arbeitende Volumenstrommeßgeräte 23.
In Figur 6 ist schematisch eine Ausführungsform einer Düse dargestellt, die konstruktiv besonders einfach ist. Dieser Aufbau bietet sich an, falls keine Stellelemente zur Querprofilregelung erforderlich sind, also die Weite des Austrittskanals 7 über die Arbeitsbreite nicht unterschiedlich einstellbar sein muß.
Wie bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 4 ist der Düsenkörper aus zwei Teilen 1 , 2 zusammengesetzt, die jeweils eine plangeschliffene Innenfläche aufweisen. In ein Teil - das linke Teil 1 in Figur 6 - ist die Verteilerkammer 3 als Längsnut eingearbeitet. Anders als bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 4 sind die Innenflächen der beiden Querwände 5, 6 fluchtend ausgestaltet. Beim Zusammensetzen wird im Bereich oberhalb der Verteilerkammer 3 ein Flachmaterial 24, z. B. eine Folie, eingelegt, dessen Dicke der gewünschten Spaltweite des Austrittskanals 7 entspricht. So wird beim Zusammensetzen der beiden Teile 1 , 2 im Bereich unterhalb der Verteilerkammer 3 die untere Querwand 5 auf dem der Dicke des Flachmaterials 24 entsprechenden Abstand von der Innenfläche des Teils 2 gehalten. Es bildet sich der Austrittskanal 7 mit der gewünschten Spaltweite.
Figur 7 zeigt eine Ausführungsform mit einer zwischen der ersten Verteilerkammer 3 und dem Austrittskanal 7 angeordneten zweiten Verteilerkammer 25. Zwischen der ersten Verteilerkammer 3 und der zweiten Verteilerkammer 25 befindet sich ein zusätzlicher Strömungskanal 26, der eine weitere Vergleichmäßigung der Strömung bewirkt.
Bei großen Arbeitsbreiten führen lokal unterschiedliche Temperaturen zu Verformungen, die den Austrittskanal 7 beeinflussen. Um diesen Verformungen entgegenzuwirken, wird an einer oder an beiden Längswänden des Düsenkörpers der Schlitzdüse eine Reihe von Heiz- oder Kühlelementen 27 angeordnet, wie in Figur 6 dargestellt ist. Die Heiz- oder Kühlelemente 27, beispielsweise Peltier-Elemente, Widerstandsdrähte etc. sind über die Arbeitsbreite in einem Abstand von 100 mm und mehr angeordnet, ihre Heiz- oder Kühlleistung kann individuell geregelt werden, um gezielt auf einzelne Bereiche einwirken zu können. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, die gesamte Schlitzdüse in einer Klimakammer 28 anzuordnen, wie in Figur 7 dargestellt ist. In die
Klimakammer wird ein temperaturgeregeltes Medium, beispielsweise Wasser oder Luft über eine Zuleitung 29 eingeleitet, um die Temperatur der Düse auf einem gewünschten Wert konstant zu halten. In Figur 8 ist der Querschnitt einer Schlitzdüse beim Einsatz als Freistrahldüse dargestellt, mittels der die Streichfarbe auf eine von einer Gegenwalze 30 abgestützten Papier- oder Kartonbahn B aufgetragen wird.
Auch beim Einsatz als Freistrahldüse weist die Schlitzdüse einen schlitzförmigen Austrittskanal 7 auf, der sich über die Arbeitsbreite erstreckt. Der schlitzförmige Austrittskanal 7 wird von zwei Lippen 31 , 32 begrenzt, von denen eine - im Ausführungsbeispiel die auslauf seitige Lippe 31 - mittels einer Reihe von Stellelementen 33 in ihrem Abstand zur anderen Lippe 32 zonenweise unterschiedlich einstellbar ist, um ein gleichmäßiges Querprofil einzustellen. Die Weite des Austrittskanals 7 ist beim Einsatz als Freistrahldüse auf die erwähnten 700 μm - 1 300 μm eingestellt.
Die Verteilerkammer 3 wird von zwei Seitenwänden 1 , 2 begrenzt, die an der Zulaufseite an einer Querwand 34 mittels Schrauben 35 festgeschraubt sind, von der sie auf den für die Kammerbreite gewünschten Abstand gehalten werden. An der
Austrittsseite ist an jeder Seitenwand 1 , 2 jeweils eine der Lippen 31 , 32 befestigt.
Im Längsschnitt entspricht der Aufbau der Freistrahldüse im wesentlichen der in den Figuren 1 und 5 dargestellten Schlitzdüse: Es sind ebenfalls zumindest zwei Zuführkanäle 1 6 an die Verteilerkammer 3 angeschlossen, die jeweils eine Einrichtung zur Einstellung des Volumenstroms aufweisen. Der Anschlußabstand der Zuführkanäle 1 6 beträgt ebenfalls 100 mm bis 1 500 mm, bevorzugt 500 mm bis 800 mm. Ebenso ist der Anschluß eines Zuführkanals 1 6 an die Verteilerkammer 3 als Diffusor ausgebildet, wobei die Diffusoren in Richtung zum seitlichen Rand unter den beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 5 beschriebenen Winkeln geneigt an die Verteilerkammer 3 angeschlossen sind.

Claims

P A T E N T A N S P R U C H E
1 .
Schlitzdüse zum Beschichten von Materialbahnen (B), insbesondere Papier- oder Kartonbahnen mit Pigmentstreichfarbe,
- mit einem schlitzförmigen Austrittskanal (7), der sich über die Arbeitsbreite erstreckt, und - einer sich über die Arbeitsbreite erstreckenden Verteilerkammer (3), an die der Austrittskanal (7) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an die Verteilerkammer (3) zumindest zwei Zuführkanäle ( 1 6) angeschlossen sind, die jeweils eine Einrichtung (22) zur Einstellung des zugeführten Volumenstroms an Beschichtungsmaterial aufweisen.
2.
Schlitzdüse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführkanäle ( 1 6) an dem den Austrittskanal (7) entgegengesetzten Seite angeordnet sind und der Anschlußabstand zwischen zwei Zuführkanälen (1 6) 100 mm bis 1 500 mm, bevorzugt 500 mm bis 800 mm, beträgt.
3.
Schlitzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß eines Zuführkanals ( 1 6) an die Verteilerkammer (3) als Diffusor ausgebildet ist.
4.
Schlitzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusoren in Richtung zum seitlichen Rand gegen die Senkrechte geneigt an die Verteilerkammer (3) angeschlossen sind.
5.
Schlitzdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Begrenzungswand des Diffusors mit einem Winkel α zwischen 0° und 90°, bevorzugt zwischen 30° und 60°, die gegenüberliegende Begrenzungswand unter einem Winkel ß zwischen 10° und 45 ° an die Verteilerkammer (3) angeschlossen ist.
6.
Schlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in jeden Zuführkanal ( 1 6) ein Schlauchklemmventil für die Volumenstromeinstellung integriert ist.
7.
Schlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an einer oder beiden Längswänden des Düsenkörpers eine Reihe von Heiz- oder Kühlelementen (27) angeordnet sind.
8.
Schlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einer Klimakammer (28) angeordnet ist.
9.
Schlitzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper aus zwei Teilen ( 1 , 2) zusammengesetzt wird, die jeweils eine plangeschliffene Innenfläche aufweisen, wobei in einen Teil die Verteilerkammer (3) als Nut eingearbeitet ist und beim Zusammensetzen im Bereich oberhalb der Verteilerkammer (3) ein Fiachmaterial (24) eingelegt wird, das den Bereich unterhalb der Verteilerkammer (3) auf dem gewünschten Abstand hält, um den Austrittskanal (7) zu bilden.
10.
Vorrichtung zum Auftragen einer Pigmentstreichfarbe auf eine Papier- oder Kartonbahn (B), dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Bahn (B) eine Schlitzdüse sich quer zur Bahnlaufrichtung erstreckend angeordnet ist, aus der die Streichfarbe in einem freifallenden Vorhang (V) auf die Bahn (B) aufgetragen wird, wobei die Schlitzdüse die Merkmale eines oder mehrerer der Patentansprüche 1 bis 9 aufweist.
1 1 .
Vorrichtung nach Anspruch 1 0, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittskanal (7) der Schlitzdüse eine Spaltweite von 1 50 μm bis 600 μm, bevorzugt 250 μm bis 350 μm aufweist.
12.
Schlitzdüse nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerkammer (3) eine parallel zum Austrittskanal (7) gemessene Höhe von 10 mm bis 100 mm, bevorzugt 20 mm bis 60 mm, aufweist.
13.
Vorrichtung zum Auftragen einer Pigmentstreichfarbe auf eine Papier- oder Kartonbahn (B), dadurch gekennzeichnet, daß an der Bahn (B) eine sich quer zur Bahnlaufrichtung erstreckende Schlitzdüse gemäß den Ansprüchen 1 bis 9 angeordnet ist, aus der das Beschichtungsmaterial unter Druck in einem freien Strahl (S) austritt.
14.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Austrittskanal (7) der Schlitzdüse eine Spaltweite von 700 μm bis 1 300 μm aufweist.
15.
Vorrichtung nach Anspruch 1 3 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerkammer (3) eine parallel zum Austrittskanal (7) gemessene Höhe von 40 mm bis 1 50 mm aufweist.
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