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Dokumentenidentifikation DE102007000722A1 19.03.2009
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Entgasen von flüssigen bis pastösen Medien, insbesondere Streichfarben
Anmelder Voith Patent GmbH, 89522 Heidenheim, DE
Erfinder Méndez-Gallon, Benjamin, 89551 Königsbronn, DE
DE-Anmeldedatum 12.09.2007
DE-Aktenzeichen 102007000722
Offenlegungstag 19.03.2009
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.03.2009
IPC-Hauptklasse B01D 19/00  (2006.01)  A,  F,  I,  20070912,  B,  H,  DE
IPC-Nebenklasse D21H 23/22  (2006.01)  A,  L,  I,  20070912,  B,  H,  DE
B01D 36/00  (2006.01)  A,  L,  I,  20070912,  B,  H,  DE
B01D 35/01  (2006.01)  A,  L,  I,  20070912,  B,  H,  DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entgasen von flüssigen bis pastösen Medien, insbesondere Streichfarben zur Beschichtung einer laufenden Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn in einem unter Vakuum gesetzten Behälter (2), den das zu entgasende Medium (5) durchströmt, dabei entgast und danach abgeführt wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Entgasen und eine Filterung des Mediums (5) im selben Behälter (2) durchgeführt wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung (1) zum Entgasen mit einem unter Vakuum gesetzten Behälter (2), einer Vakuum-Erzeugungseinrichtung (6), einem Einlass (4) für das zu entgasende Medium (5) sowie einem Auslass (8) für das entgaste Medium (9). Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, dass im Behälter (2) ein Filterkorb (10) integriert ist, in den der Einlass (4) für das zu entgasende Medium (5) mündet, wobei der Filterkorb (10) zumindest teilweise aus einem porösen Filtermaterial (11) besteht und mindestens ein dieses Filtermaterial (11) sauber haltender Schaber (13) vorhanden ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entgasen von flüssigen bis pastösen Medien, insbesondere Streichfarben zur Beschichtung einer laufenden Papier-, Karton-, oder anderen Faserstoffbahn in einem unter Vakuum gesetzten Behälter, den das zu entgasende Medium durchströmt, dabei entgast und danach abgeführt wird.

Medien, d. h. flüssige bis pastöse Streichfarben sind zumeist gas- bzw. lufthaltig und enthalten oftmals auch Verunreinigungen. Würde man diese so in Beschichtungsaggregaten verwenden, würde das Beschichtungsfehler auf der Oberfläche der Faserstoffbahn verursachen und die Auftragsqualität wäre ungenügend. Sie müssen daher vorher entgast bzw. entlüftet und auch gefiltert werden. Gegenwärtig werden dafür separate und nacheinander geschaltete Einrichtungen, wie Filter und Entgaser verwendet. In diesem Zusammenhang wird auf die WO-A1-2007/085688 verwiesen. Der apparative Aufwand und die Kosten sind daher hoch.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Verfahren gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird die Entgasung bzw. Entlüftung und eine Filterung des betreffenden Mediums im selben Behälter, d. h. in derselben Einheit durchgeführt.

Der apparative und verfahrenstechnische sowie auch der energetische Aufwand ist dadurch bedeutend geringer als bisher.

Es ist dabei vorgesehen, dass das zu entgasende Medium zunächst in einen Filterkorb eingeleitet wird, wobei der Filterkorb in den Entgasungsbehälter integriert ist. Das zu entgasende Medium passiert bei ihrem Durchlauf durch den unter Vakuum gesetzten Behälter ein poröses Filtermaterial des Filterkorbes. Vorzugsweise ist das Filtermaterial feinmaschig. Das Filtermaterial besteht aus einem Gewebe mit winzigen röhrchenförmigen Hohlfäden. Diese Hohlfäden entziehen der Medium, bzw. der Streichfarbe aufgrund der herrschenden Partialdruckdifferenz gelöstes Gas bzw. gelöste Luft. Zugleich werden im Medium bzw. in der Streichfarbe enthaltene Verunreinigungen nach oben gefördert und entgegen der Richtung des eingespeisten zu entgasenden Mediums ausgeschleust.

Von Vorteil ist, dass die poröse bzw. feinmaschige Oberfläche des Filtermaterials die freie Oberfläche, die für die Entgasung und Filterung der Medium bzw. der Streichfarbe zur Verfügung steht, vergrößert, wodurch deren Wirkung erhöht wird.

Aus den feinen Poren bzw. engen Filtermaschen mit Größen zwischen 80 und 200 &mgr;m, gelangt dann das Medium über Ablauf- bzw. Gleitflächen in den Entgasungsraum des Behälters, wo das aus dem Filterkorb gerichtet strömende Medium weiter entgast wird. Die Gasbläschen, besser gesagt, die gashaltige Fraktion wird dann mittels einer Vakuumpumpe aus dem Behälter abgezogen.

Das Filtermaterial selbst ist im Übrigen wasserundurchlässig. Die einzelnen hohlen vorzugsweise röhrchenförmigen Gewebefäden des Filtermaterials verformen sich beim Anströmen der Medium aufgrund des sich dabei einstellenden Überdrucks, wodurch die oben angegebene Porengröße bzw. Maschenweite erreicht wird. Die in der Medium enthaltenen Verunreinigungen werden dadurch zurückgehalten und das Medium zugleich gefiltert.

Aufgrund dieser geringen Maschenweite können Verunreinigungen bzw. anderweitig im Medium enthaltene Partikel nicht mit in den übrigen Entgasungsraum gelangen, was den Entgasungsprozess effektiver macht.

Von Vorteil ist auch, dass ein kontinuierlich oder auch diskontinuierlich und mit nur einer geringen Geschwindigkeit von 1 bis 10 U/min angetriebener, rotierender Schaber im Inneren des Filterkorbes angeordnet ist. Mit dem Schaber wird die innere Oberfläche (Innenwandung) des Filterkorbes, also das Filtermaterial, gereinigt. Wie schon beschrieben werden die Verunreinigungen in entgegengesetzter Richtung zur Richtung der Einspeiseströmung des zu entgasenden Mediums transportiert. Die Verunreinigungen werden dann über eine Abzugsleitung nach außen abgezogen.

Die Erfindung wird auch mit einer Vorrichtung gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 8 gelöst. Eine Funktionsbeschreibung soll hierbei nicht erfolgen, da diese in der obigen Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit enthalten ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen zu finden.

Das Verfahren und die Vorrichtung arbeiten äußerst effektiv und kostengünstig. Der apparative und verfahrensmäßige Aufwand ist gegenüber dem Stand der Technik erheblich herabgesetzt. Außerdem sind keine zusätzlichen Antriebe und auch Ausrüstungen für im Entgasungsbehälter angeordnete Verteileinrichtungen, rotierende Teller usw., wie teilweise beim Stand der Technik vorgesehen, notwendig.

Die Erfindung betrifft auch eine Beschichtungsvorrichtung zur Beschichtung bzw. Veredelung einer laufenden Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn mit einem flüssigen bis pastösen Auftragsmedium, insbesondere Streichfarbe, der eine Vorrichtung zur Entgasung bzw. Entlüftung des Auftragsmediums gemäß der Ansprüche 8 bis 19 vorgeschaltet ist und welche ein Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 7 anwendet.

Bei der Beschichtungsvorrichtung kann es sich um alle bekannten Arten von Beschichtern handeln. Vorzugsweise ist aber an einen Vorhangbeschichter (curtain coater) gedacht. Um in dieser Beschichtungsvorrichtung einen stabilen Vorhang an Beschichtungsmedium erzeugen und damit auch ein sehr gleichmäßiges Auftragsergebnis erzielen zu können, sind besonders gut entlüftete Medien erwünscht.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

Es zeigen:

1: einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in der das erfindungsgemäße Verfahren abläuft

2: eine schematische Ansicht auf das Filtermaterial der in 1 dargestellten Vorrichtung

3: eine vergrößerte Darstellung eines Teilbereiches aus 2

In den Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen auch gleiche Bauteile.

In der 1 ist eine Vorrichtung 1 zum Entgasen bzw. Entlüften eines flüssigen bis pastösen Mediums, die eine pigmenthaltige Streichfarbe zur Beschichtung bzw. Veredelung einer laufenden Papierbahn sein soll, dargestellt. Die Vorrichtung 1 besteht aus einem zylindrischen, unter Vakuum gesetzten Entgasungsbehälter 2. Der Entgasungsbehälter 2 weist an seinem oberen Ende 3 einen Einlass 4 für das zu entgasende Medium bzw. Streichfarbe 5 sowie eine Vakuum-Erzeugungseinrichtung 6 in Form einer Vakuumpumpe auf. An seinem unteren Ende 7 wird über einen Auslass 8 das sich sammelnde weitgehend entgaste Medium 9 abgeführt.

In den Behälter 2 ist ein zylindrischer Filterkorb 10 integriert. In diesen konzentrisch angeordneten Filterkorb 10 mündet an seinem oberen Ende 10a der Einlass 4. Die zylindrische Wandung des Filterkorbes 10 weist an ihrer Innenseite 10b ein poröses bzw. feinmaschiges Filtermaterial 11 und an ihrer Außenseite 10c mehrere lamellenartig übereinander angeordnete Ablaufflächen 12 auf, die für eine Vergrößerung der Oberfläche des zu entgasenden Mediums 5 und für einen gerichtetes Abströmen sorgen. Dadurch kann Gas G bzw. Luft besser aus dem Medium 5 in den Vakuum-Entgasungsraum 2a im unteren Teil des Behälters 2entweichen, wo die weitere Entgasung des Mediums unter Vakuum erfolgt.

Im Entgasungsraum 2a besteht ein absoluter Unterdruck von 20 bis 200 mbar.

Der Strömungsweg des Mediums 5 ist im Übrigen mit Pfeilen M dargestellt. Die Strömung ist laminar und vollzieht sich ohne turbulentes Schleudern. Die Wirkung der Entgasung wird durch eine große freie Oberfläche dieser laminaren Strömung unterstützt. Der Weg der Gasblasen G nach oben ist mit gestrichelten Linien gekennzeichnet.

Im Inneren des Filterkorbes 10 befindet sich ein vertikaler, kontinuierlich oder diskontinuierlich, aber mit nur langsamer Geschwindigkeit rotierender Schaber 13, der die Innenseite 10b des Filterkorbes 10 reinigt. Infolge der Rotation der Schabers 13 werden Verunreinigungen V und andere unerwünschte Partikel nach oben transportiert, von wo aus diese in einfacher Weise über eine Abzugsleitung 14 nach außen abgezogen werden.

Das Filtermaterial 11 des Filterkorbes 10 besteht aus einem Gewebe, welches in 2 deutlicher zu sehen ist. Das Filtermaterial bzw. das Gewebe 11 besteht aus gasdurchlässigen, aber flüssigkeits-undurchlässigen, verformbaren und nebeneinander angeordneten Hohlfäden 11a. Die Hohlfäden 11a sind mittels längs ausgerichteten Stützfäden 11b miteinander verbunden. Das Medium 5 kann die feinen Gewebemaschen, die in der Größenordnung zwischen 80 bis 200 &mgr;m liegen, passieren, während die Verunreinigungen V, die größer als die Maschenweite bzw. Porengröße 15 sind, diese nicht passieren können. Dadurch wird das zu entgasende Medium 5 zugleich gefiltert. Sonstige separate Filter werden dadurch eingespart.

3 zeigt eine vergrößerte Ansicht auf das Filtermaterial 11 bestehend aus den mediums-undurchlässigen, aber luftdurchlässigen Hohlfäden 11a und Stützfäden 11b. Der Weg der Gasblasen G ist auch hier mit gestrichelten Linien eingezeichnet. Am Ende der Hohlfäden 11a besteht eine Vakuumatmosphäre bzw. Unterdruckzone, die die Entgasung der Medium 5 ermöglicht. Das anströmende Auftragsmedium, d. h. das zu entgasende Medium 5 bildet an der Anströmseite eine Überdruckzone, die die Hohlfäden 11a verformt, besser gesagt, auseinander drückt und damit eine Maschenweite 15 bildet. Dadurch wird ein Durchgang des teilentgasten Mediums 5 und damit das besagte integrierte Filtern möglich.

1
Vorrichtung
2
Entgasungsbehälter
2a
Entgasungsraum
3
oberes Ende
4
Einlass
5
zu entgasendes Medium
6
Vakuum-Erzeugungseinrichtung
7
unteres Ende
8
Auslass
9
entgastes Medium
10
Filterkorb
10a
oberes Ende
10b
Innenseite
10c
Außenseite
11
Filtermaterial bzw. Gewebe
11a
Hohlfaden
11b
Stützfaden
12
Ablauffläche
13
Schaber
14
Abzugsleitung
15
Maschenweite bzw. Porengröße
G
Gasblasen
M
Medium
R
Rotationsrichtungspfeil
V
Verunreinigung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • - WO 2007/085688 A1 [0002]


Anspruch[de]
Verfahren zum Entgasen von flüssigen bis pastösen Medien, insbesondere Streichfarben zur Beschichtung einer laufenden Papier-, Karton-, oder anderen Faserstoffbahn in einem unter Vakuum gesetzten Behälter (2), den das zu entgasende Medium (5) durchströmt, dabei entgast und danach abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Entgasen und eine Filterung des Mediums (5) im selben Behälter (2) durchgeführt wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, innerhalb eines Entgasungsraumes (2a) des Behälters (2) das zu entgasende Medium (5) durch ein poröses Filtermaterial (11) geleitet wird, wobei sowohl im Medium (5) enthaltene Verunreinigungen (V) vom weiteren Entgasungsprozess zurückgehalten, als auch Gas bzw. Luft aus dem Medium (5) entnommen werden. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verunreinigungen (V) und das Gas (G) bzw. die Luft getrennt voneinander abgezogen werden. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zu entgasende Medium (5) den Behälter (2) von oben nach unten durchströmt und dabei allmählich entgast, wobei die im Medium (5) enthaltenen Verunreinigungen (V) entgegen der Eintragsrichtung des zu entgasenden Mediums (5) und auch die gasreiche Fraktion (G) vom oberen Ende (3) des Behälters (2) ausgeschleust werden und das weitgehend entgaste Medium (9) vom unteren Ende (7) des Behälters (2) abgezogen wird. Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dass der Vakuumdruck im Behälter (2) zwischen 20 und 200 mbar, insbesondere zwischen 40 und 150 mbar eingestellt wird. Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Filtermaterial (11) des Filterkorbes (10) ein Gewebe verwendet wird, welches aus gasdurchlässigen, aber Mediums- bzw. Flüssigkeitsundurchlässigen, verformbaren, röhrchenförmigen Hohlfäden (11a) besteht. Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Maschenweite (15) zwischen den einzelnen Hohlfäden (11a) zwischen 80 und 120 &mgr;m eingestellt wird. Vorrichtung (1) zum Entgasen von flüssigen bis pastösen Medien (5), insbesondere Streichfarben zur Beschichtung einer laufenden Papier-, Karton-, oder anderen Faserstoffbahn aufweisend einen unter Vakuum gesetzten Behälter (2) mit einer Vakuum-Erzeugungseinrichtung (6), einem Einlass (4) für das zu entgasende Medium (5) sowie einem Auslass (8) für das entgaste Medium (9), dadurch gekennzeichnet, dass im Behälter (2) ein Filterkorb (10) integriert ist, in den der Einlass (4) für das zu entgasende Medium (5) mündet, wobei der Filterkorb (10) zumindest teilweise aus einem porösen Filtermaterial (11) besteht und mindestens ein dieses Filtermaterial (11) sauber haltender Schaber (13) vorgesehen ist. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (2) sowie der Filterkorb (10) rotationssymmetrisch, insbesondere zylindrisch ausgebildet sind. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial (11) die Innenseite (10b) des Filterkorbes (10) bildet. Vorrichtung nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass von der Außenseite (10c) des Filterkorbes (10) Ablauf- bzw. Gleitflächen (12) für das das Filtermaterial (11) durchströmende Medium (5) abzweigen. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablauf- bzw. Gleitflächen (12) lamellenartig übereinander angeordnet sind. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaber (13) schneckenförmig ausgebildet ist. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaber (13) rotierend ausgebildet ist. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial (11) des Filterkorbes (10) ein Gewebe ist, welches aus gasdurchlässigen, aber mediums- bzw. flüssigkeitsundurchlässigen Hohlfäden (11a) besteht, die mittels längsausgerichteten Stützfäden (11b) miteinander verbunden sind. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfäden (11a) des Filtermaterials (11) derart verformbar sind, dass sich eine Maschenweite (15) zur Filterung des Mediums (5) bildet und die Hohlfäden darüber hinaus geeignet sind, um Gas (G) bzw. Luft aus dem Medium (5) zu entnehmen und abzuführen. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschenweite (15) des Filtermaterials (11) bzw. der Hohlfäden (11a) ca. 80 bis 200 &mgr;m beträgt. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuumdruck im Behälter (2) bzw. im Entgasungsraum (2a) ca. 20 bis 200 mbar, insbesondere 40 bis 150 mbar beträgt. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Schabers (13) ca. 1 bis 10 U/min beträgt. Beschichtungsvorrichtung zur Beschichtung bzw. Veredelung einer laufenden Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn mit einem flüssigen bis pastösen Auftragsmedium (5), insbesondere Streichfarbe, dadurch gekennzeichnet, dass ihr eine Vorrichtung (1) zur Entgasung bzw. Entlüftung des Auftragsmediums (5) gemäß der Ansprüche 8 bis 19 vorgeschaltet ist, welche wiederum ein Verfahren zur Entgasung bzw. Entlüftung des Auftragsmediums (5) gemäß der Ansprüche 1 bis 7 anwendet.






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