EP2596171B1

EP2596171B1 - Vorhangauftragswerk

Info

Publication number: EP2596171B1
Application number: EP11732465.7A
Authority: EP
Inventors: Stefan Reich
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2031-07-15
Also published as: CN103080421A; WO2012010511A1; EP2596171A1; CN103080421B; DE102010031558A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorhangauftragswerk zur Beschichtung einer laufenden Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn mit wenigstens einem flüssigen bis pastösen Auftragsmedium, umfassend einen oberhalb der Faserstoffbahn und von ihr beabstandet angeordneten maschinenbreiten Auftragskopf mit wenigstens einer Auftragsmediumskammer, in die jeweils wenigstens eine Öffnung für das betreffende Auftragsmedium mündet, wobei der Auftragskopf das wenigstens eine Auftragsmedium in Form eines frei fallenden Vorhangs an die Faserstoffbahn abgibt und wobei der Auftragskopf bzw. die Öffnung verbunden ist mit wenigstens einer Auftragsmediums-Zuführleitung, in die diverse Einrichtungen zur Sammlung bzw. Pufferung, Entlüftung, Filterung, Temperierung, Mengenregelung usw. eingebunden sind.
Beim Vorhangstreichen entfällt ja die Dosierung, weil es keinen Überschuss gibt. Das heißt beim Vorhangstreichen werden nur die Mengen aufgebracht, die im Endeffekt auf dem Substrat verbleiben sollen. Folglich sind die Mengen an Auftragsmedium, die zum Vorhang Auftragswerk gepumpt werden müssen, sehr gering. Das Vorhangstreichen erfordert auch eine Entlüftung der Streichfarbe, weil der vom Auftragswerk erzeugte und abzugebende Vorhang sehr empfindlich ist und aufgrund von Gas-(Luft)-Gehalten schon im Vorfeld der eigentlichen Beschichtung Probleme verursacht. Überdies ist es in Vorhangauftragswerken notwendig, dass das System sauber gehalten wird. Vor allem bei einem Auftragsmediumswechsel ist eine penible, aufwändige Reinigung erforderlich.
Bei allen Streichaggregaten, somit auch beim Vorhangstreichen wird das Auftragsmedium, insbesondere pigmenthaltige Streichfarbe im Zulaufsystem fein gefiltert. Dies ist wichtig wegen der im Regelfall mit ca. 0,2 bis 0,4mm vorhandenen geringen Spaltweite der Abgabedüsen. Ein partielles Verstopfen der Düsen (was als so genannte Plugging-Bildung bezeichnet wird) hat besonders in Vorhangauftragswerken fatale Folgen. Es kommt nämlich zu einer Strahlteilung mit Kontraktion der Vorhangränder. Auf der Faserstoffbahn führen diese Ränder zu einer gegenüber dem Soll mehrfach überhöhten Strichmenge, die später auch ansatzweise nicht getrocknet wird. Die Negativfolge ist, dass ein starker Farbaufbau an nachfolgenden Walzen innerhalb einer Maschine zur Herstellung und/oder zum Streichen der Faserstoffbahn auftritt, weshalb ein zu hoher Reinigungsaufwand notwendig ist. Außerdem besteht eine hohe Abrissgefahr der Faserstoffbahn und zusätzlich noch die Gefahr der Beschädigungen von Kunststoff- oder Gummiwalzen, wie beispielsweise im Kalander. Auch das Verkleben von Lagen der Faserstoffbahn am Aufroller kann entstehen und zu hohen Ausschussmengen führen.
) Das partielle Verstopfen kann trotz feiner Filtrierung auftreten, da zwischen dem Filter noch Ventile, zum Beispiel zum Spülen oder zur Bypassführung, Schläuche und Rohrleitungen angeordnet sind. Dort können sich überall in Totzonen, Übergängen und Absätzen usw. Partikel ansammeln und aufbauen, die dann im Betrieb des Vorhangauftragswerkes, insbesondere bei Neustart, die Pluggings - also partiellen Verstopfungen - bilden. Vorhangauftragswerke mit Filter sind bspw. aus der EP 1533418 , der EP 1518962 oder der US 5,985030 bekannt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Vorhangauftragswerk anzugeben, bei dem partielle Verstopfungen vermieden werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens ein Filter für das jeweilige Auftragsmedium vorgesehen ist, wobei der Filter unmittelbar mit der Öffnung der Auftragsmediumkammer in Verbindung steht und wobei der Filter einen kegelförmigen Filtereinsatz mit einer kleinen Maschenweite zwischen 0,1 und 0,4 mm aufweist.
Das ist dadurch gelöst, dass der Filter installiert ist unmittelbar vor der Klammeröffnung oder integriert ist in die wenigstens eine Öffnung. Der Filter ist ein so genannter "Polizeifilter", der als letztes Element vor dieser Öffnung zur Auftragsmediumskammer oder aber in der Öffnung vorhanden ist. Im Gegensatz zu den bestehenden Vorhangauftragswerken sind unmittelbar vor der Öffnung keine Ventile, Verzweigungen, Schläuche oder ähnliche Elemente mehr vorhanden. Partielle Verstopfungen werden zuverlässig vermieden.
Als weitere Vorteile ergeben sich verkürzte Reinigungszeiten des Auftragswerkes, geringe Kosten, verbesserte Runnability und Qualität des Auftrags. Die Maschenweite ist in etwa an die Weite des Düsenspalts angepasst. Damit wird das für den Vorhangauftrag zu verwendende Auftragsmedium unmittelbar vor dem Auftrag sehr fein gefiltert und Verstopfungen sind nicht mehr zu befürchten.
Der Einbau des Filters ist abhängig von der Anzahl und Anordnung der Öffnungen bzw. Düseneintritte. So kann in bestimmten Fällen zweckmäßig sein, wenn nur eine Öffnung und damit auch nur ein einziger Filter vorhanden ist. Bei dieser Ausführung können die Öffnung und der Filter an einer der Stirnseiten des Auftragskopfes, also entweder an der Triebseite oder an der Führerseite der Maschine angeordnet sein. Diese Ausführung ist besonders für so genannte Schlitzdüsen (Slot Dies) und geringer Maschinenbreite zweckmäßig. Die Öffnung und damit der Filter, können auch alternierend in etwa mittig des maschinenbreiten Auftragskopfes angeordnet sein. Diese Ausführung ist besonders für so genannte Gleitschicht- bzw. Kaskadendüsen (Slide Dies) und geringer Maschinenbreite gedacht.
Möglich ist aber auch eine Ausführung bei der mehrere Öffnungen pro Auftragsmediumskammer und damit mehrere Filter vorhanden sind. In diesem Fall kann die Öffnung jeweils an beiden Stirnseiten des Auftragskopfes, d.h. an Führer- und Triebseite der Maschine angeordnet sein. Diese Ausführung wird man für Schlitzdüsen (Slot Dies) wählen mit großer Maschinenbreite.
Eine alternative Ausführung besteht auch darin, dass mehrere Öffnungen über die Breite des Auftragskopfes verteilt angeordnet sind. Diese Ausführung ist besonders für so genannte Gleitschicht- bzw. Kaskadendüsen (Slide Dies) und größerer Maschinenbreite gedacht
Der Einbau eines oder wie beschrieben, mehreren Filter kann auch nachträglich in bestehende Farbzulaufsysteme eingebaut werden. Die Erfindung ist anwendbar sowohl für einschichtig (single layer), als auch ein mehrschichtig (multilayer) auftragende Vorhangauftragswerke. Im letztgenannten Anwendungsfall wird damit für jeweils ein Auftragsmedium bzw. eine Streichfarbe bzw. eine Lage ein Filter verwendet. Als Vorhang-Auftragswerk kommt wie schon beschrieben sowohl eine Schlitzdüse (Slot Die) als auch eine Gleitschichtdüse (Slide Die) in Betracht.
Nachzutragen ist, dass stirnseitig der Auftragskopf mit wenigstens einer Bypassleitung verbunden sein kann.
Bei Kaskaden- bzw. Gleitschichtdüsen (Slide Dies) würde man zwei Stück, also je eine an Führer- und eine an der Triebseite der Maschine anordnen, während man bei Schlitzdüsen (Slot Dies) nur einen Bypass an der Führerseite benötigt.
Je nach Fahrweise kann der relativ geringe Anteil des Auftragsmediums, der durch die Abzugsleitung bzw. Abzugsleitungen abgeflossen ist, wieder der Medienaufbereitung zugeführt werden. Dieser gelangt dann zusammen mit frischem Auftragsmedium zur wenigstens einen Zuführleitung zurück.
Außerdem sind noch bei den Schlitzdüsen nach oben hin abzweigende Entlüftungsleitungen vorgesehen. Davon sind in der Regel mehrere vorhanden, die über die Maschinenbreite verteilt sind.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Figur 1:: eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Vorhangauftragswerkes in Maschinenlängsrichtung,
Figur 2:: einen Auftragskopf eines Vorhangauftragswerks in Querrichtung der Maschine gesehen mit Darstellung der Anordnung von Filtern;
Figur 3:: ein gegenüber Figur 2 veränderte Bauweise eines Auftragskopfes eines Vorhangauftragswerks Querrichtung der Maschine gesehen
Figur 4 :: eine erste Variante der Anordnung eines erfindungsgemäßen Filters;
Figur 5 :: eine zweite Variante der Anordnung eines erfindungsgemäßen Filters;

Dargestellt ist im Beispiel der Figur 1 ein Vorhangauftragswerk 1 als Teil einer Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine oder Streichmaschine. Das Vorhang-Auftragswerk 1 dient zur Beschichtung einer laufenden Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn 2 mit einem flüssigen bis pastösen Auftragsmedium 3 zwecks ihrer Veredelung bzw. Verbesserung ihrer Bedruckungseigenschaften.
Das Vorhangauftragswerk 1 umfasst einen oberhalb der Faserstoffbahn 2 und von ihr beabstandet angeordneten maschinenbreiten Auftragskopf 4 mit einer innenliegenden, sich ebenfalls in Breitenrichtung von der linken Stirnseite 5 bis zur rechten Stirnseite 6 erstreckenden Auftragsmediumskammer 7. In diese Kammer 7 mündet eine Öffnung bzw. Düseneintritt 8 für das eine Auftragsmedium 3. Diese Öffnung 8 ist im Beispiel an der in der Figur dargestellten linken Stirnseite 5, die sich an der Triebseite TS der Maschine befindet, angeordnet. Der Auftragskopf 4 gibt das Auftragsmedium 3 in Form eines frei fallenden Vorhangs 9 an die Faserstoffbahn 2 ab. Die Öffnung 8 ist verbunden zum einen mit einer Auftragsmediums-Zuführleitung 10, in die diverse Einrichtungen zur Sammlung bzw. Pufferung, Entlüftung, Filterung, Temperierung, Mengenregelung usw. eingebunden sind, die insgesamt zwecks Vereinfachung der Darstellung mit 11 bezeichnet sind. Zum anderen ist der Auftragskopf 4 mit einer Bypassleitung 12 versehen zum Abführen des Auftragsmediums 3.
Trotz einer vor dem Vorhangauftrag durchgeführten feinen Filterung können sich in den mit 11 angegebenen Einrichtungen, d.h. zwischen Filter und Ventilen, zum Beispiel zum Spülen oder zur Bypassführung, in Schläuchen und Rohrleitungen in Übergängen, Absätzen und Totzonen Partikel ansammeln und aufbauen, die dann im Betrieb des Vorhangauftragswerkes 1, insbesondere bei Neustart, partielle Verstopfungen bilden. Damit diese vermeidbar sind, ist unmittelbar vor bzw. in der wenigstens einen Öffnung bzw. Düseneintritt 8 ein Filter 13 installiert. Dieser Filter 13 dient als so genannter "Polizeifilter", der als letztes Element vor der Öffnung 8 zur Auftragsmediumskammer 7 angeordnet ist und unmittelbar vor dem Düseneintritt in Aktion tritt. Im in Figur 1 gezeigten Beispiel ist nur eine Zufuhröffnung 8 für das die eine vorhandene Auftragsmediumskammer 7 und damit nur ein Filter 13 deutlich dargestellt. Mit Strichpunktlinien ist angedeutet, dass alternativ dazu eine Öffnung 8' und damit eine Filter 13' auch an der rechten Stirnseite 6 bzw. Führerseite FS oder alternativ dazu in etwa mittig des maschinenbreiten Auftragskopfes 4 (mit 8" und 13" gekennzeichnet) oder auch an Führer- und Triebseite oder auch gleichmäßig verteilt über die Breite des Auftragskopfes 4 (gekennzeichnet mit 8'" und 13"') angeordnet sein kann.
Der Filter 13 bzw. 13', 13", 13"' weist einen kegelförmigen Filtereinsatz 14 mit einer Maschenweite Mw zwischen 0,1 und 0,4 mm auf, wodurch eine sehr feine Filterung erreicht wird.
Der Vollständigkeit halber ist in Figur 1 neben vorhandenen Entlüftungsleitungen 15, die nach oben hin abzweigen, einschließlich Absperrorganen 16 auch eine Auffangwanne17 für außerhalb der Breite B der Faserstoffbahn 2 (overboard-Fahrweise) abgegebene Mediums- bzw. Vorhang-Randteile 18, die über eine Abzugsleitung 19 dem Farb-Aufbereitungsprozess oder im Kreislauf der Mediumszuführung 10 zugeleitet werden, dargestellt. Nicht mit dargestellt ist eine Star- Stoppwanne.
Dargestellt ist aber noch eine weitere Bypassleitung 12 an der Führerseite FS, die im Beispiel stirnseitig abzweigt und ebenfalls bis zur Auffangwanne 17 reicht.
In Figur 2 ist ein Auftragskopf 4a eines Vorhangauftragswerks 1 a in Form einer Schlitzdüse (Slot Die) gezeigt mit Blick in Breitenrichtung bzw. Querrichtung der Maschine. Angedeutet ist die Anordnung eines Filters 13a, der sich im Wesentlichen koaxial zur Auftragsmediumskammer 7a befindet. Angedeutet ist auch ein Düsenaustrittsspalt 20 der Schlitzdüse des Auftragskopfes 4a, der eine Spaltweite w von 0,2 bis 0,4mm aufweist und aus dem der Vorhang 9a auf ein zu beschichtendes Substrat bzw. auf die in Richtung L laufende Faserstoffbahn 2 herabfällt und dort eine Auftragsschicht bzw. einen so genannten Konturstrich 21 erzeugt.
Figur 3 zeigt einen gegenüber Figur 2 veränderten Auftragskopf 4b eines Vorhangauftragswerks 1 b. Dieser Auftragskopf 4b wird als Gleitschicht- oder auch als Kaskadendüse bezeichnet. Der Auftragskopf 4b weist prinzipiell für jedes Auftragsmedium 3b bis 3n eine eigene Auftragskammer 7b bis 7n auf, die jeweils in einen Zufuhrspalt mit entsprechendem Austrittsdüsenspalt 20b bis 20n übergeht auf. Der Austrittsdüsenspalt 20b bis 20n zweigt jeweils von der Auftragsmediumskammer 7b, 7n ab und endet an der Oberfläche 22 des als Gleitschichtdüse ausgebildeten Auftragskopfes 4b. Der ablaufende ein- oder mehrschichtige Vorhang 9b erzeugt danach jeweils eine ein- oder mehrschichtige Auftragsmediumsschicht entsprechend der gewünschten Anzahl an Auftragsschichten auf der hier nicht mit dargestellten Faserstoffbahn.
Bei dieser Ausführung sind in Abhängigkeit der Anzahl der gewünschten Auftragsschichten für jede Auftragsmediumskammer 7b bis 7n, also pro Auftragsmedium für je eine Auftragsschicht, je eine Öffnung 8a bis 8n und damit eine entsprechend Anzahl an Filtern 13b bis 13n vorhanden, deren stirnseitige Anordnung in Figur 3 aus Übersichtlichkeitsgründen jeweils mit einem Punkt angedeutet ist.
Erkennbar in Figur 3 ist auch, wie sich die einzelnen Auftragsmedien 3b bis 3n auf der Oberfläche 22 übereinanderlegen und diese Schichten S als mehrschichtiger Vorhang 9b im Wesentlichen der Schwerkraft folgend herabfallen.
Nachzutragen ist, dass die ebenfalls möglichen alternativen Anordnungen von Öffnungen 8', 8", 8'" und Filtern 13', 13" und 13"', die in Figur 1 erläutert wurden, auch für die in Figur 2 und 3 dargestellten Ausführungen gelten.
In der Figur4 soll dargestellt sein, die Anordnung des Filters 13 unmittelbar vor der Öffnung 7 der Auftragsmediumkammer 7. Diese Figur gilt analog auch für Öffnungen 8', 8", 8'" und Filter 13', 13" und 13"'.
Die Figur 5 zeigt eine mögliche Anordnung des Filters 13 in der Öffnung 8 bzw. durch die Öffnung 8 reichend. Diese Figur gilt ebenso analog auch für Öffnungen 8', 8", 8"' und Filter 13', 13" und 13"'.

Bezugszeichenliste

1, 1a, 1b: Vorhangauftragswerk
2: Faserstoffbahn
3, 3a, 3b bis 3n: Auftragsmedium
4, 4a, 4b: Auftragskopf
5: linke Stirnseite
6: rechte Stirnseite
7, 7a, 7b bis 7n: Auftragsmediumskammer
8, 8' bis 8''', 8b bis 8n: Zufuhrspalt Austrittsdüse
9, 9a, 9b: Vorhang
10: Auftragsmediumsrückführleitung
11: Einrichtung
12: Bypassleitung
13, 13' bis 13''': Auftragsmediums-Aufbereitungsstation
14: Filtereinsatz
15: Entlüftungsleitung
16: Absperrorgan
17: Auffangwanne
18: Vorhangrandteil
19: Abzugsleitung
20, 20a, 20b bis 20n: Austrittsdüsenspalt
21: Konturstrich
22: Oberfläche des Auftragskopfes
B: Breite der Faserstoffbahn
FS: Führerseite
L: Laufrichtung
S: Schicht
TS: Triebseite
Mw: Maschenweite
w: Spaltweite

Claims

Vorhangauftragswerk (1, 1a, 1 b) zur Beschichtung einer laufenden Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn (2) mit wenigstens einem flüssigen bis pastösen Auftragsmedium (3, 3a, 3b bis 3n), umfassend einen oberhalb der Faserstoffbahn (2) und von ihr beabstandet angeordneten maschinenbreiten Auftragskopf (4, 4a, 4b) mit wenigstens einer Auftragsmediumskammer (7, 7a, 7b), in die jeweils wenigstens eine Öffnung (8, 8' bis 8"', 8b bis 8n) für das betreffende zugeführte Auftragsmedium (3, 3a, 3b bis 3n) mündet, wobei der Auftragskopf (4, 4a, 4b) das wenigstens eine Auftragsmedium (3, 3a, 3b bis 3n) in Form eines frei fallenden Vorhangs (9, 9a, 9b) an die Faserstoffbahn (2) abgibt und wobei der Auftragskopf (4, 4a, 4b) bzw. die Öffnung (8, 8' bis 8"', 8b bis 8n) verbunden ist mit wenigstens einer Auftragsmediums-Zuführleitung (10), in die diverse Einrichtungen (11) zur Sammlung bzw. Pufferung, Entlüftung, Filterung, Temperierung, Mengenregelung usw. eingebunden sind, wobei
wenigstens ein Filter (13, 13', 13", 13"') für das Auftragsmedium (3, 3a, 3b bis 3n) vorgesehen ist, der unmittelbar mit der Öffnung (8, 8', 8", 8"', 8b bis 8n) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass
der Filter (13, 13', 13", 13"') einen kegelförmigen Filtereinsatz (14) mit einer Maschenweite (Mw) zwischen 0,1 und 0,4 mm aufweist.
Vorhangauftragswerk (1) nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, dass
der Filter (13, 13', 13", 13"') unmittelbar vor der Öffnung (8, 8', 8", 8"', 8b bis 8n) installiert ist oder in die wenigstens eine Öffnung (8, 8', 8", 8"', 8b bis 8n) integriert ist.
Vorhangauftragswerk (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnung (8, 8') an einer der Stirnseiten (5 oder 6) des Auftragskopfes (4) bzw. der wenigstens einen Auftragsmediumskammer (7) angeordnet ist.
Vorhangauftragswerk (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnung (8") in etwa mittig des maschinenbreiten Auftragskopfes (4) bzw. der der wenigstens einen Auftragsmediumskammer (7) angeordnet ist.
Vorhangauftragswerk (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Öffnung (8, 8') jeweils an beiden Stirnseiten (5, 6) des Auftragskopfes (4) bzw. der der wenigstens einen Auftragsmediumskammer (7) angeordnet ist.
Vorhangauftragswerk (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
mehrere Öffnungen (8'") über die Breite des Auftragskopfes (4) bzw. der der wenigstens einen Auftragsmediumskammer (7) verteilt angeordnet sind.