Vorrichtung zur Beschichtung einer laufenden Papier-, Karton- oder anderen

Faserstoffbahn

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beschichtung einer laufenden Papier-, Karton-, oder anderen Faserstoffbahn bei deren Herstellung oder/und Veredelung, mit einem Auftragsaggregat, welches von der Faserstoffbahn beabstandet angeordnet ist und welches ein zur Beschichtung vorgesehenes flüssiges bis pastöses Auftragsmedium an die Faserstoffbahn abgibt, und mit wenigstens einem zugeordneten und/oder nachgeordneten Leitelement zur Führung der Faserstoffbahn.

Der Auftrag kann dabei ohne überschuss, als auch mit überschuss erfolgen. "Ohne überschuss" bedeutet dabei, dass um Mengen an Auftragsmedium einsparen zu können, nur soviel an Medium, beispielsweise pigmenthaltige Streichfarbe, aufgebracht wird, wie auf der zu beschichtenden Faserstoffbahn verbleiben soll. Dadurch spart man nachfolgende Rakelelemente ein, mit denen beim „überschuss- Auftrag" das gewünschte Strichgewicht erreicht wurde.

Bekannte Auftragswerke bzw. -aggregate, die ohne überschuss arbeiten, sind Vorhang (Curtain)- und Sprüh-Auftragswerke. Ein Vorhang- Auftragswerk ist aus der DE -A1 197 55 625 entnehmbar. Es erzeugt einen im Wesentlichen der Schwerkraft folgenden geschlossenen Vorhang der über die gesamte Breite der Faserstoffbahn reicht.

Ein Sprühauftragwerk, welches eine Vielzahl von über die Breite der Faserstoffbahn reichende Sprühstrahlen unter Druck abgibt, ist aus der EP-A2 0881330 bekannt.

Der mit dem Vorhang-Auftragswerk erzeugte und auf der Grundlage von bestimmten Kräften, beispielsweise elektrostatischen Kräften, die dem Auftragsmedium erteilt werden oder unter dem Einfluss der Schwerkraft auf die laufende Oberfläche bzw. die Faserstoffbahn fallende Vorhang sowie auch die Sprühstrahlen des Sprühauftragswerkes legen sich jeweils auf der Oberfläche der Faserstoffbahn als Konturstrich ab und immobilisieren dort nach einem gewissen Zeitpunkt als Film.

Die Faserstoffbahn wird während der beschriebenen Beschichtungsvorgänge von Leitelementen gestützt und geführt. Zumeist sind die Leitelemente als rotierende Leitwalzen ausgebildet, die länger sind, als die Faserstoffbahn breit ist.

Die Beschichtung erfolgt dabei entweder im Bereich zwischen zwei solcher Leitelemente oder direkt oberhalb eines solchen Leitelementes. In beiden genannten Fällen ist es ungewollt so, dass die Faserstoffbahn im Bereich ihrer Bahnränder (an der Stirnseite und an der Unterseite der Bahn) ebenfalls mit Streichmedium, insbesondere beim Aufspalten eines Auftragsmediums-Vorhanges eines Vorhang- Auftragswerkes, beaufschlagt wird. Diese „Farb"-Ablagerungen übertragen sich auf die Oberfläche des breiteren bzw. unter dem Bahnrand hervorstehenden Leitelementes, so dass beim laufenden Beschichtungsprozess fortlaufend der Randbereich der Faserstoffbahn ungewollt sozusagen auch "von unten beschichtet" wird. Dieser Zustand ist in Figur 1 dargestellt. Aufgrund des nun vorhandenen „Farb"- überschusses im Bahnrandbereich trocknet die Bahn hier nicht völlig durch. Auch die Leitelemente in nachfolgenden Abschnitten der Bahnherstellungsmaschine verschmutzen dadurch. Das kann sogar über die dem Beschichtungsprozess folgende Trocknung hinaus, bis hin zu einem Tambour reichen, wo die fertige Bahn aufgerollt wird und dort sehr nachteilig zum Verkleben der Bahnränder führt.

Derselbe negative Effekt kann auch bei so genannten Blade-, und Filmcoatern, mit denen das Auftragsmedium im überschuss aufgebracht und anschließend auf das gewünschte Strichgewicht abgerakelt wird, auftreten.

Ausgehend davon ist es Aufgabe der Erfindung, eine geeignete Vorrichtung zu schaffen, mit der die Nachteile des Standes der Technik vermeidbar sind.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Demgemäß ist vorgesehen, dass das wenigstens eine der Führung und Stützung der

Faserstoffbahn dienende Leitelement derart ausgebildet ist, dass dessen Oberfläche die laufende Faserstoffbahn im Bereich ihrer beiden Bahnränder nicht berührt.

Durch diese Ausbildung wird gewährleistet, dass weder die dem Auftragswerk zugeordneten und/oder auch noch nachgeordnete Leitelemente nicht verschmutzen können.

Die beim Stand der Technik auftretenden Verklebungen der Bahnränder beim Aufwickeln der Faserstoffbahn treten durch die erfindungsgemäße Ausbildung des wenigstens einen Leitelementes ebenfalls nicht mehr auf.

Das erfindungsgemäße Leitelement ist sehr vorteilhaft als eine rotierende Leitwalze ausgebildet und mit einem Walzenbezug vorgesehen. Als Walzenbezug dient vorzugsweise eine elastomere Schicht, insbesondere bestehend aus Gummi. Aber auch eine harte Schicht aus Chrom ist möglich.

Die Aufgabe der Erfindung lässt sich besonders einfach lösen, indem das Leitelement an seinen beiden Randbereichen einen geringeren Durchmesser als in seinem übrigen Bereich, also seinem mittleren Bereich aufweist. Es wird als ausreichend erachtet, wenn der Durchmesser etwa 10mm geringer ist. Das kann erreicht werden, indem einfach nur die Bezugsstärke, d.h. der Walzenbezug, an den Enden des Leitelementes geringer ist oder der Walzenradius im Randbereich entsprechend kleiner gewählt ist.

In Ausbildung der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, dass das Leitelement an seinen beiden Randbereichen in axialer Richtung um einen Betrag x von bis zu 400mm, zurückgesetzt ist, d.h. über die Teillänge x den geringeren Durchmesser aufweist.

Dadurch wird sichergestellt, dass die vom Leitelement unterhalb des Auftragswerkes geführte Faserstoffbahn mit ca. 2 bis 50mm, insbesondere 5 bis 20mm an beiden

Rändern übersteht und dadurch die beschichteten Bahnränder das Leitelement bzw.

- A - die Leitwalze nicht berühren und somit nicht verschmutzen können.

Derselbe Effekt wird erreicht, wenn einfach das Leitelement ein geringeres Maß der Länge aufweist als das Maß der Breite der Faserstoffbahn beträgt.

Um unterschiedliche Faserstoffbahnbreiten mit demselben Leitelement- Typ führen zu können ist vorgesehen, dass das Leitelement an seinen beiden Randbereichen wenigstens eine zusätzliche Zone mit einem geringeren Durchmesser oder einer geringeren Walzenbezugsstärke als in seinem übrigen Bereich aufweist. Damit kann also derselbe Typ Leitelement universell für unterschiedliche Bahnformate genutzt werden. Es braucht deshalb keine große Anzahl an unterschiedlichen Leitelement- Typen hergestellt zu werden. Außerdem braucht bei jedem Formatwechsel die Maschine nicht umgerüstet zu werden, was enorme Zeit und Kosten spart.

Eine sehr zweckmäßige Anpassung an die jeweilige Bahnbreite lässt sich auch bewerkstelligen, indem an wenigstens ein seitliches Ende eines Leitelementes ein der gewünschten Verlängerung des Leitelementes dienendes Segmentteil anbaubar ist. Dieses Anbau - bzw. Segmentteil ist drehbar ausgeführt, rotiert im Betrieb mit dem Leitelement bzw. den Leitwalzen allerdings nicht mit. Eine kontinuierliche Verstellung ist möglich.

Dafür sind verschiedene Ausführungsformen denkbar.

Der Einsatz des erfindungsgemäßen Leitelementes ist bevorzugt einem an sich bekannten Vorhang- Auftragswerk zugeordnet und/oder diesem nachgeordnet. Diese Vorhang- Auftragswerk gibt ein Auftragsmedium, insbesondere pigmenthaltige Streichfarbe in Form eines im Wesentlichen der Schwerkraft folgenden und/oder unter Einfluss von elektrostatischen Kräften gelenkten und geschlossenen Vorhanges oder eines Mehrfachvorhanges - jedoch ohne überschuss an Medium - an die Faserstoffbahn ab, welche im Bereich des Auftragswerkes und auch danach über mindestens ein erfindungsgemäßes Leitelement geführt und gestützt läuft.

Der Einsatz ist auch bei einem Sprühauftragswerk sinnvoll, wo das Sprühauftragswerk das Auftragsmedium in Form einzelner bzw. einer Vielzahl an Sprühstrahlen an die Faserstoffbahn abgibt.

Ferner ist der Einsatz auch bei Auftragswerken z.B. Bladecoater, Filmcoater usw., die das Auftragsmedium im überschuss an die Faserstoffbahn abgeben, möglich.

Bestehende Maschinen lassen sich auf recht unkomplizierte Weise mit erfindungsgemäß gestalteten Leitelementen bzw. Leitwalzen nach - oder umrüsten.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung werden auf denkbar einfache Weise Verschmutzungen von Leitelementen am Auftragsort und von nachfolgenden Leitelementen, sowie Verklebungen von Bahnrändern beim Aufwickeln der Faserstoffbahn vermieden.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Es zeigen:

Figur 1 : in schematischer Darstellung den Stand der Technik am

Beispiel einer mittels Vorhang-Auftragswerk gestrichenen Faserstoffbahn mit nachteiligen Auswirkungen

Figuren 2 bis 8b: in schematischer Darstellung verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Leitelementes

Figuren 9 bis 11 : in schematischer Darstellung verschiedene Anordnungen von erfindungsgemäß ausgebildeten Leitelementen innerhalb einer Maschine zur Herstellung der Faserstoffbahn

In den Figuren sind dieselben Bauteile bzw. Elemente mit demselben Bezugszeichen versehen.

Die Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 gemäß dem Stand der Technik, mit der eine Faserstoffbahn 2 aus Papier oder Karton beschichtet wird. Man erkennt, dass auf die Faserstoffbahn 2 ein Auftragsmedium 3 als Auftragsschicht 4 in direkter Weise aufgebracht wird. Es ist außerdem dargestellt, dass das Auftragsmedium 3 in Form eines senkrecht auf die Faserstoffbahn 2 fallenden Vorhanges 5 mit einem kontaktlos wirkenden Vorhang-Auftragswerk 6 (weil hierin die Hauptanwendungsform gesehen wird) abgegeben wird. Das Auftragswerk 6 ist oberhalb der Faserstoffbahn 2 angeordnet. Seine Entfernung ist einstellbar, so dass die Vorhangshöhe h zwischen 50 und 500mm, zumeist aber zwischen 150 und 220mm beträgt. Das Auftragsmedium 3, auch als Beschichtungs- oder Streichmedium bezeichnet, ist im Beispiel Streichfarbe. Die Streichfarbe besteht aus einer Mischung von mineralischen Pigmenten, natürlichen oder synthetischen Bindemitteln und chemischen Hilfsmitteln.

Die Faserstoffbahn 2 läuft während ihrer Herstellung und Veredelung mittels der vorher beschriebenen Beschichtung in Laufrichtung R zwecks Führung und Stützung der Bahn 2 über wenigstens ein dem Auftragswerk 6 zugeordnetes und/oder über wenigstens ein nachgeordnetes Leitelement 7.

Bei der Beschichtung mit einem dargestellten Vorhang- Auftragswerk 6 (aber auch bei einem nicht dargestellten Sprühauftragswerk oder ebenfalls nicht dargestelltem

überschuss- Auftragswerk) wird die Faserstoffbahn 2 im Bereich ihrer Bahnränder 2a und 2b sowohl an der Stirnseite 2c und an der Unterseite 2d ebenfalls mit

Streichmedium beaufschlagt. Dadurch wird auch die Oberfläche des breiteren bzw. unter dem Bahnrand hervorstehenden Leitelementes 7 durch Farbablagerungen verschmutzt. Diese Verschmutzungen sind mit V gekennzeichnet und setzen sich in

Richtung des waagerechten Pfeiles beim laufenden Herstellungs- und

Beschichtungsprozess mit der laufenden Bahn fort. Der Randbereich der Faserstoffbahn 2 wird damit ungewollt „von unten beschichtet". Dies sollen die einzelnen kleinen Kreise oberhalb der Auffangrinne 8 für den seitlich ablaufenden Vorhangsteil 5a in Figur 1 andeuten. Aufgrund des nun vorhandenen Mediumsüberschusses im Randbereich beider Bahnränder 2a und 2b kann dieser Bereich hier nicht völlig durchtrocknen und verschmutzt daher auch nachfolgende Leitelemente 7, die in nicht dargestellten weiteren nachfolgenden Abschnitten der Bahnherstellungs- bzw. Veredelungsmaschine vorhanden sind. Das kann sogar über die nachfolgende Trocknung hinaus bis hin zu einem Tambour reichen, wo die fertige Bahn aufgerollt wird, und dort sehr nachteilig zum Verkleben der Bahnränder 2a und 2b führt.

In den folgenden Figuren ist die Erfindung dargestellt.

Die Figuren 2 bis 8 zeigen, dass das wenigstens eine Leitelement 7 derart ausgebildet ist, dass die von ihm geführte Faserstoffbahn 2 im Bereich ihrer beiden Bahnränder 2a und 2b die Oberfläche 7c des wenigstens einen Leitelementes 7 nicht berührt und dadurch auch nicht, wie vorher beschrieben, verschmutzen kann.

Es soll erwähnt sein, dass das Leitelement 7 eine rotierende Leitwalze mit einem Walzenbezug darstellen soll. Dieser Walzenbezug ist hier eine Gummischicht, aber nicht extra dargestellt.

Figur 2 zeigt, dass das Leitelement 7 ein geringeres Maß der Länge L aufweist als das Maß der Breite B der Faserstoffbahn 7 beträgt. Damit ist es möglich, dass an beiden Bahnrändern 2a und 2b die vom Leitelement 7 geführte Faserstoffbahn 2 jeweils ca. 2 bis 50mm, insbesondere 5 bis 20mm, übersteht. Bei leichten Papieren wird eher ein schmaler überstand bevorzugt. Bei schwereren Papieren mit höherer flächenbezogener Masse wird überstand größer zu wählen sein.

In Figur 3 ist dargestellt, dass das Leitelement 7 an seinen beiden Randbereichen 7a

und 7b einen geringeren Außendurchmesser als an seinem übrigen Bereich seiner Oberfläche 7c aufweist. Die Durchmesserdifferenz ist mit δd bezeichnet und sollte wenigstens 10mm betragen. Bei Ausführung des Leitelementes 7 als rotierende Leitwalze mit Gummibezug weist die Bezugsstärken in den besagten Randbereichen eine geringere Dicke als im übrigen Bereich auf.

In Figur 3 ist außerdem dargestellt, dass das Leitelement 7 an seinen beiden Randbereichen 7a und 7b in axialer Richtung um einen Betrag x zurückgesetzt ist. Der Betrag x kann bis zu 400mm betragen.

Dagegen zeigt die Figur 4, dass das Leitelement 7 an seinen beiden Randbereichen 7a und 7b (nur der Bereich 7b ist dargestellt) wenigstens eine zusätzliche Zone 9 mit einem geringeren Durchmesser bzw. einer geringeren Walzenbezugsstärke als in seinem übrigen Bereich aufweist. Damit ist das Leitelement für unterschiedliche Breiten bzw. Formate I, Il und ggf. weitere Formate von zu führenden Faserstoffbahnen verwendbar.

So reicht ein Format I beispielsweise bis in die Zone 9 und ein Format Il bis annähernd an den Rand des Leitelementes. Weitere Zonen 9a-n sind denkbar.

Um das einzusetzende Leitelement 7 an die jeweils herzustellende oder zu veredelnde bzw. zu beschichtende Faserstoffbahnbreite anpassen zu können, zeigen die folgenden Figuren 5 bis 8 verschiedene Ausführungsformen von segment- bzw. Ansatzteilen 10, die an wenigstens ein seitliches Ende 7.1 und 7.2 des Leitelementes 7 anbaubar sind. In gewünschtem Maße sind damit Verlängerungen des Leitelementes 7 möglich.

In Figur 5 ist eine erste Variante eines solchen Ansatzteiles 10 dargestellt. Es weist hier eine Art hyperbolische Paraboloid - Form auf. Das Leitelement 7 ist hier eine rotierende Walze, wohingegen die an beiden Enden 7.1 und 7.2 des Leitelementes 7 mit minimalem Abstand montierten Ansatzteile 10 zwar drehbar sind, aber im laufenden Betrieb nicht mit rotieren. Durch Verdrehung um die Längsachse A kann das jeweils benötigte Oberflächenmaß z oder z1 eingestellt werden, wie auf der

rechten Bildseite mit gestrichelten Linien gezeigt ist. Bei dieser Ausführung wird auch der benötigte Sicherheitsabstand zur vorhandenen Seilscheibe 11 für die überführung der Faserstoffbahn eingehalten.

Figur 6 zeigt eine einfachere Ausführungsvariante eines Ansatzteiles 10.1 , welches aus einzelnen zusammensetzbaren, mitrotierbaren Scheiben 12 besteht.

Figur 7 zeigt als weitere Variante von Ansatzteilen 10.2 montierbare Halbkreisprofile, die ebenfalls beliebig aneinanderreihbar und austauschbar sind. Die Aneinanderreihung erfolgt in dem Maße, bis die gewünschte Länge des Leitelementes 7 erreicht ist. Die Ansatzteile 10.2 lasen sich mittels Schraubverbindungen 13 miteinander verbinden bzw. wieder lösen.

Figur 8a und 8b zeigen jeweils eine weitere Ausführungsvariante eines Ansatzteiles 10.3, welches eine Optimierung für eine Offline- Maschine mit Einzugseil für die

Faserstoffbahn 2 darstellt. Mit 11 sind deshalb wie bei Figur 5 Seilscheiben für das nicht mit dargestellte Einzugsseil bezeichnet. Das Ansatzteil 10.3 besteht aus zwei gegeneinander verdrehbaren Segmentteilen 14.1 und 14.2. Damit kann ebenfalls eine variable Breitenverstellung für verschiedene Bahnbreiten vorgenommen werden, wobei ebenfalls eine gewünschte Länge z einstellbar ist. Die Verstellung erfolgt dabei in Stufen.

Bei Figur 8a ist das Segmentteil 14.1 und das entgegengesetzt angeordnete Segmentteil 14.2 jeweils mit einer schrägen Verdrehfläche 15 ausgeführt. Bei der in Figur 8b gezeigten Variante ist die Verdrehfläche 15 des Teiles 14.1 konkav und des Teiles 14.2 konvex geformt.

Die folgenden Figuren 9 bis 11 zeigen Beispiele, an welchen Stellen ein in den vorherigen Figuren beschriebenes Leitelement 7 innerhalb der Vorrichtung 1 bzw. eine Herstellungs- bzw. Veredelungsmaschine einsetzbar ist. All diese Stellen sind mit einem hohl gezeichnetem Pfeil markiert.

In allen Beispielen gemäß Figur 9 bis 11 läuft die Faserstoffbahn 2 über ein erstes quer zur Bahnlaufrichtung R angeordnetes, auf der von der Beschichtungsseite abgewandten Bahnseite befindliches Leitelement 16, welches wie beim Stand der Technik länger als das Maß der Breite der Faserstoffbahn 2 ausgebildet ist. Das Leitelement 16 könnte natürlich auch so wie das erfindungsgemäße Leitelement 7 ausgebildet sein und demzufolge ein Leitelement 7 und damit auch kürzer als die Bahnbreite ausgeführt sein.

Wie im Beispiel gezeigt, passiert die Faserstoffbahn 2 nach dem Leitelement 16 den Auftragsort A ₀ , wo ein oberhalb der Faserstoffbahn 2 angeordnetes Auftragswerk - hier ist beispielhaft wieder ein Vorhang- Auftragswerk 6 eingezeichnet - stationiert ist. In Laufrichtung R ist dem Auftragswerk 6 in der Regel der beschichteten Bahnseite ein so genannter Airturn 17 nachgeordnet, welcher die Faserstoffbahn zum einen umlenkt und außerdem dabei schon die Trocknung einleitet. Danach gelangt die Faserstoffbahn 2 zu einem kontaktlos wirkendem Trockner 18 (Infrarot und/oder Schwebetrockner) und von da aus zu weiteren nur in Figur 11 angedeuteten Behandlungsstationen 20, was beispielsweise weitere Beschichtungseinrichtungen, Trockner, Glättungseinrichtungen usw. sein können. Erfindungsgemäße Leitelemente 7 können bis hin zur Aufrollung 25 angeordnet sein.

In Figur 9 ist außerdem dargestellt, dass das Auftragen des Beschichtungsmediums 3 auf die Faserstoffbahn 2 an einen ungestützten Bereich der Bahn erfolgt und erst danach das erfindungsgemäß ausgebildete Leitelement 7 bzw. Leitwalze angeordnet ist.

Bei der in Figur 10 gezeigten Variante befindet sich ein erstes erfindungsgemäßes Leitelement 7 unterhalb des Auftragswerkes 6 auf der von der Beschichtungsseite abgewandten Bahnseite, ist demzufolge dem Auftragswerk direkt zugeordnet. Ein zweites erfindungsgemäßes Leitelement 7 ist in Laufrichtung R der Faserstoffbahn 2 gesehen dem ersten Leitelement 7 nachgeordnet.

In Figur 11 ist anstelle der Leitwalzen, die einen relativ geringen Durchmesser aufweisen, eine die Faserstoffbahn 2 beim Auftrag stützende so genannte Stützwalze mit größerem Durchmesser gezeigt, die hier das Leitelement 7 bilden soll und hier deshalb direkt dem Auftragswerk 6 zugeordnet ist.

Die Erfindung ist nicht nur auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Kombinationen aus einzelnen oder allen Figuren sind möglich.

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung

2 Faserstoffbahn

2a, 2b Bahnrand

2c Stirnseite

2d Unterseite

3 Auftragsmedium

4 Auftragsschicht

5 Vorhang

5a seitlich ablaufender Vorhangsteil

6 Vorhang-Auftragswerk

7 Leitelement

7a, 7b Randbereich des Leitelementes

7c Oberfläche des Leitelementes

7.1 , 7.2 seitliches Ende des Leitelementes

8 Auffangrinne

9 zusätzliche Zone

9a-n zusätzliche Zone

10 Ansatzteil

10.1 Ansatzteil

10.2 Ansatzteil

10.3 Ansatzteil

11 Seilscheibe

12 rotierbare Scheibe

13 Schraubverbindung

14.1 Segmentteil

14.2 Segmentteil

15 Verdrehflache

16 Leitelement

17 Airturn

18 kontaktloser Trockner

20 weitere Behandlungsstation

25 Aufrollung

A Längsachse

A ₀ Auftragsort

δd Durchmesserdifferenz

B Breite der Faserstoffbahn h Vorhanghöhe

L Länge des Leitelementes

R Laufrichtung der Faserstoffbahn

V Verschmutzung

X Betrag

Z, Zi Oberflächenmaß

I, Il Format