Auftragsvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum direkten oder indirekten Auftragen eines . flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, mit einem als Auftragsdüse ausgebildeten Dosierspalt, der zwi- schen einer zulaufseitigen Lippe und einer ablaufseitigen Lippe der Auftragseinrich- tung gebildet ist.

Eine solche gattungsgemäße Auftragsvorrichtung ist bekannt aus der EP-A 0701022.

In dieser Druckschrift ist eine sogenannte"Freistrahldüse"offenbart, wo ein von der Abgabe-bzw. Auftragsdüse unter Druck ausgestoßener Strahl frei und ungestützt durch die Umgebung direkt oder in indirekter Weise auf die laufende Materialbahn auftrifft.

Eine weitere gattungsgemäße Auftragsvorrichtung ist beispielsweise in der nachver- öffentlichten DE 10012345 beschrieben.

Es handelt sich hierbei um einen sogenannten"Curtain Coater", also eine Vorhangs- Auftragsvorrichtung, mit welcher das Auftragsmedium im wesentlichen der Schwer- kraft folgend, aus einer Abgabedüse auf die zu beschichtende Oberfläche gelangt.

Beide Typen der Auftragsvorrichtungen besitzen ein Verteilrohr für das Auftragsmedi- um. Vom Verteilrohr aus gelangt das Medium über Durchtrittsöffnungen in einen Zu- fuhrspalt und von da aus in den, die Auftragsdüse bildenden Dosierspalt, aus dem das Medium anschließend austritt. Der Dosierspalt wird dabei von zwei Düsenlippe gebildet. Durch Verstellung einer der Lippen oder auch beider Lippen kann die Aus- trittsweite variiert werden.

Beim direkten Auftrag des Mediums läuft eine Materialbahn an der Abgabedüse vor- bei und wird direkt mit dem Medium beaufschlagt.

Die Materialbahn läuft dabei meistens über eine Stützfläche, beispielsweise eine Stützwalze.

Beim indirekten Auftragen des Mediums wird das Auftragsmedium zunächst auf die Oberfläche eines Gegenelementes (z. B. eine Auftragswalze oder ein endloses um- laufendes Band) aufgebracht, um von dort in einem Nip, durch den die Materialbahn hindurchläuft, vom Gegenelement auf die Materialbahn übertragen zu werden.

Diejenige der beiden, den Dosierspalt bildenden Lippen, die auf der Seite des Dosier- spaltes liegt, auf der die Materialbahn auf die Auftragsvorrichtung zuläuft, wird als zulaufseitige Lippe bezeichnet. Entsprechend wird diejenige Lippe, die auf der Seite des Dosierspaltes liegt, auf der die Materialbahn von der Auftragsvorrichtung weg- läuft, als ablaufseitige Lippe bezeichnet.

All diese genannten Bauteile sind maschinenbreit (also über die gesamte Breite der Maschine zur Herstellung und/oder Veredelung der Papier-oder Kartonbahn rei- chend) ausgeführt. Diese Bauteile sind im wesentlichen an die Breite der zu behan- delnden Materialbahn angepasst, wobei gegenwärtig eine Breite von ca. 10 m und mehr keine Seltenheit ist. Hinzu kommt, dass bei den immer höher geforderten Ma- schinengeschwindigkeiten ein gleichmäßiges Auftragen des Mediums sich zuneh- mend schwieriger gestalten lässt. Außerdem neigen derartig langgestreckte Bauteile zu Durchbiegungen.

Mit derartigen Düsen-Auftragsvorrichtungen sind gute Auftragsergebnisse erreichbar.

Die Auftragsvorrichtungen bzw. deren Düsen haben jedoch den Nachteil, dass sie sehr empfindlich gegenüber Verstopfungen am Abgabebereich des maschinenbreiten.

Dosierspaltes sind, wobei dieser Spalt nur eine sehr geringe Öffnungsweite von we- nigen Millimetern, insbesondere sogar nur ca. 0,8 mm, besitzt.

Im Laufe der Zeit können sich deshalb kleine Partikel, wie Verunreinigungen und Teil- chen des meist bis zu 60 ° C warmen bis heißen Auftragsmediums an den mediums-

führenden Seiten des Dosierspaltes festsetzen und verhärten, so dass der Auftrag über die gesamte Breite der Materialbahn hinweg nicht mehr gleichmäßig genug er- folgt und wodurch die Auftragsqualität sinkt.

Deshalb sind sehr aufwändige Reinigungsmaßnahmen notwendig, um die Ablage- rungen ("Anbackungen") mechanisch oder mit hydraulischen Mitteln direkt zu entfer- nen. Oftmals muss dazu sogar die Maschine abgestellt werden, was eine erhebliche Einschränkung der Maschinenverfügbarkeit, Produktionsausfall und hohe Kosten ver- ursacht.

Teilweise wird auch versucht, diese Bereiche von außen zu kühlen. Diese Maßnahme bringt allerdings keinen Erfolg, da die Kühlwirkung für den kritischen Bereich nicht ausreichend ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Auftragsvorrichtung weiter zu entwickeln, bei der zum Einen das Festsetzen von Partikeln am Abgabebereich der Auftragsdüse und zum Anderen eine thermische Durchbiegung von Bauteilen der Auftragsvorrichtung vermeidbar, zumindest aber minimierbar ist.

Erfindungsgemäß werden beide Aufgaben dadurch gelöst, indem in wenigstens eine der beiden Düsenlippen der Auftragsvorrichtung jeweils wenigstens ein, von einem Fluid durchströmter Temperierkanal integriert ist. Als Temperierfluid dient Wasser oder auch Luft.

Damit ist es mit ein-und derselben Vorrichtung auf einfache Weise möglich, entweder die erste Aufgabe (Vermeidung oder Verminderung von Ablagerungen und Anba- ckungen von Partikeln in den kritischen Bereichen der Auftragsdüse) mit einem Kühlfluid oder auch gewünschtenfalls die zweite Aufgabe (Verminderung oder Ver- hinderung der thermischen Durchbiegung der für das Auftragsergebnis zuständigen Bauteile der Auftragsvorrichtung) mit einem an die Temperatur des Auftragsmediums angepassten Fluides zu lösen.

Das Auftragsmedium ist in der Regel bis zu ca. 60'C'warm, wodurch sich die Auf- tragsvorrichtung, insbesondere die Düsenlippen mit dem Dosierspalt erwärmen.

Die Erfinder haben erkannt, dass mit einem kühlen oder gekühlten Fluid ein Tempe- raturunterschied erzeugbar ist zwischen Außenflächen und Innenflächen der Düsen- lippen. Dadurch kommt eine Kondensatbildung an den mediumsführenden Flächen des Dosierspaltes zustande, wobei mit diesem gebildeten Kondensat das"Festba- cken"von Partikeln verhindert, zumindest aber erheblich vermindert wird.

Die Vorrichtung arbeitet damit nahezu selbstreinigend, ohne dass Maschinenab- schaltungen notwendig sind und selbst bei längerer Betriebspause die Auftragsvor- richtung sofort wieder einsatzbereit ist. Fehlstellen in der Auftragsschicht werden vermieden.

Wird ein an die Temperatur des Auftragsmediums angepasstes Fluid verwendet, so wird damit die thermische Durchbiegung minimiert.

Die Wahl von kühlem oder erwärmten Fluid hängt somit davon ab, welche Aufgabe man vorrangig lösen will.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der wenigstens eine Temperierkanal in die unmit- telbare Nähe des Düsenendes, also am auslaufseitigen Ende bzw. dem Abgabebe- reich der Vorrichtung positioniert ist, da dieser Bereich den kritischen Bereich für die "Anbackungen"darstellt.

In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Temperierkanal an der zur freien Umgebung hin gerichteten Seite der Düsenlippe (- Lippen) angeordnet ist, wobei die Wandstärke der Düsenlippe im Bereich des Tempe- rierkanals auf der zur freien Umgebung hin weisenden Seite geringer ist, als auf der

Seite, die vom Medium berührt ist.

Das hat den Vorteil, dass die jeweilige Düsenlippe sich in diesem Abschnitt nur un- wesentlich thermisch verformen kann.

Zweckmäßig ist es, wenn dieser äußere Wandungsabschnitt der Düsenlippe ein dünnwandiges Bauteil bildet, welches zudem den Temperierkanal nach außen hin abdichtet. Das Bauteil, beispielsweise ein Blechstreifen, braucht nur eine Stärke von 0,1 bis 3 mm, vorzugsweise 0,2 bis 1 mm, aufzuweisen.

Die Metallteile, das heißt Düsenlippe und Blechstreifen, werden mittels Laserschwei- ßen oder durch Einkleben oder durch Löten miteinander verbunden. Diese Technol- gie ermöglicht eine hochpräzise und dichte Verbindung. Außerdem wird damit ein ungewolltes Verziehen der Düsenlippen vermieden.

Weitere Ausgestaltungsmerkmale ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist konstruktiv einfach aufgebaut. Sie benötigt au- ßer Fluidzuführungen, die ohnehin an Maschinen zur Herstellung oder Veredelung einer Materialbahn, insbesondere Papier-oder Kartonbahn, beispielweise zur Küh- lung von Rinnen und/oder Wänden vorhanden sind, keine extra Bauteile.

Eine entsprechende Abzweigung der Fluidzuleitung lässt sich auf einfache Weise bewerkstelligen.

Bestehende Düsenauftragsvorrichtungen, wie Freistrahldüsen oder Vorhangdüserk-.

Vorrichtungen lassen sich mit den erfindungsgemäß ausgestalteten, temperierbaren Düsenlippen in einfacher Weise umrüsten, wenn die Tragkonstruktion der Auftrags- vorrichtung und die besagten Düsenlippen getrennte Bauteile sind.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

Es zeigen : Figur 1 : eine schematisierte Gesamt-Querschnittsdarstellung der erfindungsgemä- ßen Auftragsvorrichtung in Form einer Freistrahidüse.

Figur 2 : eine zweite Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Düsenlippen in Detaildarstellung.

Figur 3 : eine stark schematisierte Querschnittsdarstellung der erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung in Form einer Vorhang-Auftragsdüse.

Figur 4 : eine dritte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Düsenlippen in Detaildarstellung.

In den Figuren wurden für gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen gewählt.

Wie aus der Figur 1 hervorgeht, umfasst die Auftragsvorrichtung zur Beschichtung einer laufenden Papierbahn B eine Tragkonstruktion bzw. Tragbalken 1, der sich über die gesamte Maschinenbreite (Breite der Papier-Herstellungs-oder Veredelungsma- schine, bzw. Breite der Auftragsvorrichtung) erstreckt.

Im gewählten Beispiel läuft die Papierbahn über eine Stützwalze W und soll direkt mit dem Auftragsmedium M beschichtet werden.

Der Tragbalken 1 enthält ein Verteilrohr 2 (sogenanntes Farbverteiirohr) für das auf- zutragende flüssige oder pastöse Auftragsmedium M, wie pigmenthaltige Streichfar- be, Leim oder Stärke.

An dieses Verteilrohr 2 schließt sich ein Ausgleichsraum 3 an, der sich in einen Zu- fuhrkanal 4 fortsetzt. Der Zufuhrkanal 4 mündet in einen Dosierspalt 5, der zwischen einer zulaufseitigen Lippe 6 und einer ablaufseitigen Lippe 7 gebildet ist.

Es soll an dieser Stelle nochmals erwähnt sein, dass die zulaufseitige Lippe 6 diejeni- ge ist, an der die zu beschichtende Fläche (hier Papierbahn B) dem Dosierspalt 5 zuläuft. Sinngemäß ist demnach die ablaufseitige Lippe 7 diejenige, an der die Bahn abläuft.

Aus Figur 1 ist erkennbar, dass das freie Ende der zulaufseitigen Lippe 6 sich über das freie Ende der ablaufseitigen Lippe 7 hinaus erstreckt und mit einer konkav ge- krümmten Umlenkfläche 8 zwecks Entgasung des Auftragsmediums versehen ist.

Besonders in diesem Bereich, das heißt hier im Abgabebereich der Düse bzw. der Düsenspitzen, wo das Auftragsmedium die Düse verlässt, kann sich im Laufe der Zeit ein Bestandteil an Auftragsmedium M oder sonstige Verunreinigungen absetzen und dort festbacken.

Um dies zu vermindern oder sogar gänzlich zu vermeiden, ist jeweils an der Spitze der Düsenlippe 6 und 7, also am auslaufseitigen Ende und an der von der mediumbe- rührten Seite 5a und 5b des Dosierspaltes 5 abgewandten Seite 9 und 10 (d. h. der Außenseite 9 der Düsenlippe 6 und Außenseite 10 der Düsenlippe 7) wenigstens ein Temperierkanal 11 und 12 vorgesehen.

In den Figuren 1 bis 4 ist jeweils nur ein Kanal in die entsprechende Düsenlippe integ- riert. Denkbar wäre aber auch die Anordnung einzelner Kammern oder parallel ver- laufender Kanäle.

Besonders aus der Detaildarstellung in Figur 2 ist entnehmbar, dass die Wandstärke W1 der Düsenlippe 6 und 7 im Bereich des Temperierkanals 11 und 12 auf der zur

freien Umgebung gerichteten Seite geringer ist, als die Wandstärke W2 der Düsenlip- pe 6 und 7, die zur mediumberührenden Seite 5a bzw. 5b hinzeigt.

Dadurch treten kaum Verformungen der Düsenenden auf.

Man hat in Versuchen festgestellt, dass dadurch Spaltänderungen (Düsenspalt 5) aufgrund von thermischen Spannungen der Düsenenden nur noch sehr minimal sind.

Sie betragen beispielsweise bei einer Spaltweite von 0,8 mm weniger als 5%.

Stellvertretend für alle Figuren sind nur in die Figur 2, Pfeile Z eingezeichnet, die die Zufuhr von einem Fluid, wie Wasser oder Luft, in den Temperierkanal 11 bzw. 12 an- geben sollen.

Je nachdem ob das Fluid zur Verhinderung von unerwünschten Anbackungen (be- vorzugte Anwendungsmöglichkeit) oder auch zur Verminderung der thermischen Durchbiegung der Vorrichtung eingesetzt werden soll, wird entschieden, ob Kühlfluid oder an die Temperatur des Auftragsmediums angepasstes Fluid zuzuführen ist.

Das jeweilig gewählte Fluid (Wasser oder Luft) kann in der Anfahrphase und/oder in der Betriebsphase der Vorrichtung durch die Kanäle 11,12 geleitet werden.

Wird das Fluid zum Kühlen verwendet, sollte es dabei kälter als die Umgebung sein.

Die oben genannten Wandstärken W1 werden vorteilhaft gebildet von dünnen Bautei- len 14 und 15, so dass sich die gesamte vom Auftragsmedium, Trocknern usw. er- wärmte Düsenlippe beim Durchfluss eines Kühlfluides durch die Temperierkanäle 11 und 12 thermisch nur unwesentlich verformen kann.

Solche Verformungen würden ohne diese Ausgestaltung mit dünnwandigen Bauteilen 14,15 das Auftragsergebnis über die Breite der Materialbahn negativ beieinträchtigea Mit zunehmender Breite der Auftragsvorrichtung wurde dieser Negativeffekt noch ver- stärkt.

Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt der Erfindung ist somit : Je dünner also das Bauteil, bzw., die Wandstärke ist, desto geringer sind die thermischen Verformungen.

Aus der Darstellung gem. Figur 1 ist außerdem entnehmbar, dass das Bauteil 14 zweigeteilt ist und bei dieser gezeigten Einbauvariante aus einem waagerechten Schenkel 14a und einem senkrechten Schenkel 14b besteht. Der Schenkel 14b dient zugleich als Angriffsstelle für eine an sich bekannte Verstellvorrichtung 16, mit wel- cher der Abstand der zulaufseitige Lippe 6 zur ablaufseitigen Lippe 7 und damit die Weite des Dosierspaltes 5 einstellbar und veränderbar ist.

Selbstverständlich kann das Bauteil 14 aber auch einstückig ausgebildet sein, wie in Figur 2 bis 4 dargestellt ist.

Das Verschließen des Temperierkanals 11,12 mit den Bauteilen 14,15 erfolgt hier im Beispiel mit einem dünnen Blechstreifen von 0,7 mm Stärke.

Die Verbindung mit dem metallischen Bauteil der Düsenlippe 6,7 erfolgt hochpräzis.

Dafür ist als Beispiel ein Laserschweißverfahren, insbesondere mit einem Hoch- leistungs-Diodenlaser im Leistungsbereich von 1,2 bis 3,0 Kilowatt vorgesehen. Bei einer derartig ausgeführten Schweißnaht besteht keine Gefahr des Wärme-Verzuges der Düsenlippe.

Die Länge der beiden Düsenlippen 6 und 7 kann gleich lang (siehe Figur 3 und 4) oder auch derart ausgebildet sein, indem die zulaufseitige Lippe 6-wie Figur 1 und 2 zeigt-sich über das freie Ende der ablaufseitigen Lippe 7 hinaus erstreckt.

In der Figur 3 ist eine Auftragsvorrichtung zur Vorhangbeschichtung (Curtain Coating) dargestellt, die im wesentlichen gleich wie die Vorrichtung gem. Figur 1 aufgebaut ist und deshalb mit denselben Bezugszeichen versehen ist.

Die Düsenlippen 6 und 7 mit Temperierkanälen 11 und 12 sowie dünnen Außenwän- den 14 und 15 sind hierbei senkrecht nach unten weisend angeordnet und sind gleichlang ausgebildet.

Der zwischen den Lippen 6 und 7 bestehende Dosierspalt 5 gibt im gewählten Bei- spiel das Auftragsmedium nach unten, direkt auf die Materialbahn B (wie in Figur 3 gezeigt), ab, wobei das Medium M unter Einfluss der Schwerkraft aus der Düse ab- fließt.