EP0352582A2 - Auftragseinrichtung zur Beschichtung laufender Warenbahnen sowie Verfahren zur Beschichtung - Google Patents

Auftragseinrichtung zur Beschichtung laufender Warenbahnen sowie Verfahren zur Beschichtung Download PDF

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EP0352582A2 EP89113032A EP89113032A EP0352582A2 EP 0352582 A2 EP0352582 A2 EP 0352582A2 EP 89113032 A EP89113032 A EP 89113032A EP 89113032 A EP89113032 A EP 89113032A EP 0352582 A2 EP0352582 A2 EP 0352582A2
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    • D21H23/70—Multistep processes; Apparatus for adding one or several substances in portions or in various ways to the paper, not covered by another single group of this main group

Definitions

  • the invention relates to an application device according to the preamble of claim 1 and corresponding method.
  • the method for coating running material webs with the two successive coating processes, the layer applied first being still moist when the second layer is applied, is known from US Pat. No. 3,202,536.
  • the two coating stations are arranged here on a single roller guiding the web as well as on two successive rollers.
  • One of the latter corresponding devices is also known from CA 882 640.
  • the latter differs from the other in that the application takes place in the first coating station by means of an application roller.
  • This first applied layer is then evened out by means of a doctor blade, the excess being scraped off. In the other device, scraping by means of a doctor blade also takes place in the first coating station.
  • the object of the invention is to provide a reliable wet-on-wet coating method with the best coating quality and economical material consumption.
  • a new coating device is created according to the characterizing part of patent claim 1.
  • the coating is first applied to the web to a small extent, with the first nip of coating being uniformly pressed in by the press nip between the first web guide roller and the press roller.
  • the web is virtually impregnated, and it is easily possible to evenly apply the cover layer with the second coating device.
  • Due to the press nip there is no great stress, in particular tensile or crushing stress on the material web.
  • the scraper blade which tends to compress the web or even cause web breaks, is easily avoided at the stage where web contacts can occur.
  • the first web guide roller that is, the first coating device with 1, the associated press roller with 2 and the web guide roller of the second coating device with 3.
  • the path is indicated by W.
  • the first coating device has an application chamber 4 for the coating material, into which it is introduced through the feed pipe 5.
  • the application chamber is designed as a nozzle chamber with an overflow so that excess coating compound can overflow into the collecting trough 7, which is attached to the application chamber 4.
  • the application chamber 4 is held by a support beam 6.
  • a doctor blade 8 At the end of the application chamber 4 on the exit side in the direction of rotation of the web guide roller 1 there is the metering element, a doctor blade 8, which is in front preferably has a surface provided with circumferential grooves.
  • Such an application chamber 13 with feed pipe 14 is also provided as the second coating device.
  • a doctor blade 12 is provided here on the outlet side with respect to the application chamber 13, which smoothes the second application layer.
  • the relatively precisely metered amount of coating composition is pressed into the web, preferably a paper or cardboard web, and impregnated therewith.
  • the web W is then fed to the second coating device without further drying. It can be passed over an spreader roller 18 to avoid wrinkles.
  • the doctor blade 12 is of course pressed in a known manner by the pressing means so that it lies evenly on the web guide roller 3 or the monitor web and smoothes the coating very evenly.
  • the orders with order chamber are known e.g. from US 4,250,211 and application squeegee with sump and roller squeegee including holder from US 2,970,564.
  • a squeegee provided with wire wrapping forming the circumferential grooves is e.g. known from US 3,387,585.
  • a variant is shown in broken lines in FIG. 1, in which the web guide rollers 1 and 3 are arranged directly next to one another. In the gap that is formed between the two rollers, the web runs relatively smoothly, at least without major contact forces.
  • a pressure in the nip between roller 1 and 3 is not possible, since web elongation and transverse expansion between the nip of roller 1 and 3 and the blade 12 cannot be compensated for.
  • the basic principle of the application device according to the invention is to carry out the first coating only to such an extent that essentially only the paper is impregnated. Therefore, the amount of the coating slip applied in the first application device depends on the absorbency of the paper, which among other things. is essentially a function of the basis weight of the paper. For example, basis weights of more than 80 g / m2 are used for wood-free paper types. With these papers, which are also equipped with greater absorbency because of their greater porosity, the basis weight applied in the first coating device is a maximum of about 7 g / m 2, so that a total of 15 g / m 2 coating amount is applied in both coating devices.
  • the corresponding groove size is a maximum of about 0.012 mm / m2 in cross section. This applies essentially to those squeegees with wire wrapping. However, these squeegees do not have a very long service life.
  • doctor blades have been developed for the application device according to the invention, which make it possible to produce a perfect line over longer operating periods.
  • Such a doctor blade is sketched in FIG. 2, with webs 21 being located between the grooves 20 which, viewed in cross section parallel to the central axis of the doctor blade rod, have a surface parallel to this central axis.
  • the value per meter working width of the roller doctor rod of a maximum of 34 mm2 can be regarded as the upper limit.
  • the cross section of the grooves of a roller doctor rod provided with wire wrapping is a maximum of approximately 0.006 mm 2 in order to apply an application layer of 3 g / m 2 by means of the first coating device.
  • the total order is then about 10 g / m2.
  • the total cross-sectional area for the doctor blade according to FIG. 2 is then a maximum of 24 mm2 per meter of working width.

Landscapes

  • Coating Apparatus (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Photoreceptors In Electrophotography (AREA)

Abstract

Die Beschichtungseinrichtung weist eine ersten Auftragseinrich­tung auf, der zunächst auf die Mantelfläche eine Bahnführungs­walze 1 aufgetragene Beschichtungsmasse einem zwischen dieser Walze und einer Preßwalze 2 gebildeten Preßspalt in die Waren­bahn W hineineingepreßt und diese somit imprägniert wird. Da­durch kann möglichst gleichmäßig und ohne Bahnrisse und -faltungen unmittelbar nachfolgen eine zweite Beschichtungs­schicht während des noch nassen Zustandes der ersten Schicht aufgetragen werden, wobei natürlich wieder eine Bahnführungs­walze 3 vorgesehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Auftragseinrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie entsprechendes Verfahren. Das Verfahren zur Beschichtung laufender Warenbahnen mit den zwei aufeinander folgenden Beschichtungsvorgängen, wo­bei die zuerst aufgetragene Schicht noch feucht ist, wenn die zweite Schicht aufgetragen wird, ist bekannt aus US 3,202,536. Die beiden Beschichtungsstationen sind hier sowohl an einer einzigen die Bahn führenden Walze angeordnet als auch an zwei aufeinander folgenden Walzen. Eine der letztgenannten entspre­chende Einrichtung ist auch bekannt aus CA 882 640. Die letzt­genannte unterscheidet sich von der anderen dadurch, daß in der ersten Beschichtungsstation der Auftrag mittels Auftragswalze erfolgt. Diese zuerst aufgetragene Schicht wird dann mittels Streichklinge vergleichmäßigt, wobei der Überschuß abgeschabt wird. Bei der anderen Einrichtung erfolgt in der ersten Be­schichtungsstation ebenfalls ein Abschaben mittels einer Scha­berklinge.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist ein betriebssicheres Naß- in Naß-Streichverfahren mit bester Strichqualität und sparsamem Materialverbrauch zu schaffen.
  • Gemäß der Erfindung wird eine neue Beschichtungseinrichtung ge­mäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 geschaffen. Hierbei ist als Vorteil zu nennen, daß die Beschichtung zunächst in ge­ringem Maße auf die Warenbahn aufgetragen wird, wobei durch den Preßspalt zwischen der ersten Bahnführungswalze und der Preß­walze ein gleichmäßiges Einpressen der ersten Beschichtungs­menge erfolgt. Dadurch wird die Bahn quasi imprägniert, und es ist ohne weiteres möglich, gleichmäßig die Deckschicht mit der zweiten Beschichtungseinrichtung zufzutragen. Durch den Preßnip tritt keine große Beanspruchung, insbesondere Zug- oder Quetschbeanspruchung der Warenbahn auf. Die leicht in dem Sta­dium, wo es zu Bahnberührungen kommen kann, zum Verpressen der Bahn neigende oder sogar Bahnrisse herbeiführende Schaberklinge ist dort vermieden. Sehr vorteilhaft ist es, zwecks gleichmäßi­gem Auftrag einer dosierten Menge eine Rollrakel zu verwenden, deren Umfang mit Rillen versehen ist. Diese Rillen können sehr fein ausgebildet sein, so daß sich ein besonders gleichmäßiger Auftrag ergibt.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand dreier in den Figuren der Zeichnung dargestellter Beispiele erläutert.
  • In Figur 1 ist die erste Bahnführungswalze, also die der ersten Beschichtungseinrichtung mit 1, die zugehörige Preßwalze mit 2 und die Bahnführungswalze der zweiten Beschichtungseinrichtung mit 3 bezeichnet. Die Bahnführung ist mit W angegeben. Die erste Beschichtungseinrichtung weist eine Auftragskammer 4 für die Beschichtungsmasse auf, in welche diese durch das Zuführrohr 5 eingeleitet wird. Die Auftragskammer ist als Düsenkammer mit einem Überlauf ausgebildet, so daß überschüssige Beschichtungs­masse in die Auffangwanne 7, die an der Auftragskammer 4 be­festigt ist, überfließen kann. Die Auftragskammer 4 wird von einem Tragbalken 6 gehalten. Am in Drehrichtung der Bahn­führungswalze 1 austrittsseiten Ende der Auftragskammer 4 befindet sich das Dosierelement, eine Rollrakel 8, die vor­ zugsweise eine mit Umfangsrillen versehene Oberfläche aufweist. Als zweite Beschichtungseinrichtung ist ebenfalls eine derarti­ge Auftragskammer 13 mit Zuführrohr 14 vorgesehen. Es ist eben­falls eine Auffangrinne 16 und ein Tragbalken 15 vorhanden. Anstelle der Rollrakel 8 ist hier aber eine Streichklinge 12 austrittsseitig in bezug auf die Auftragskammer 13 vorgesehen, die die zweite Auftragsschicht glättet. In dem zwischen der Bahnführungswalze 1 und der Preßwalze 2 gebildeten Preßspalt wird die in relativ genau dosierter Menge an Beschichtungsmasse in die Warenbahn, vorzugsweise eine Papier- oder Kartonbahn hineingepreßt und diese damit imprägniert. Ohne weitere Trock­nung wird dann die Warenbahn W der zweiten Beschichtungsein­richtung zugeführt. Dabei kann sie über eine Breitstreckwalze 18 geleitet werden, um Faltenbildungen zu vermeiden.
  • Die Streichklinge 12 wird natürlich in jedem Fall in bekannter Weise durch die Anpreßmittel so angedrückt, daß sie gleichmäßig an der Bahnführungswalze 3 bzw. der Waranbahn anliegt und die Beschichtung sehr gleichmäßig glättet.
  • Die Auftragswerke mit Auftragskammer sind bekannt z.B. aus US 4,250,211 und Auftragsrakel mit Sumpf und Rollrakel ein­schließlich Halter aus US 2,970,564. Eine Rollrakel, die mit die Umfangsrillen bildender Drahtumwicklung versehen ist, ist z.B. bekannt aus US 3,387,585.
  • Man kann durch eine zwischen den beiden Bahnführungswalzen 1 und 3 eingeschaltete Breitstreckwalze 18 den Bahnverlauf und die Bahnbeanspruchung durch Bahnzug noch wesentlich vergleich­mäßigen.
  • In Figur 1 ist gestrichelt eine Variante dargestellt, bei wel­cher die Bahnführungswalzen 1 und 3 unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. In dem Spalt, der zwischen den beiden Walzen gebildet ist, verläuft die Bahn relativ reibungsfrei, jeden­falls ohne größere Anpreßkräfte.
  • Eine Anpressung im Nip zwischen Walze 1 und 3 ist nicht mög­lich, da Bahnlängung und Querdehnung zwischen dem Nip von Walze 1 und 3 und der Klinge 12 nicht ausgeglichen werden können.
  • Das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Auftragseinrichtung ist es, die erste Beschichtung nur in einem solchen Maße vorzuneh­men, daß im wesentlichen nur eine Imprägnierung des Papiers er­folgt. Daher hängt die Menge der in der ersten Auftragseinrich­tung aufgetragenen Streichmasse von der Saugfähigkeit des Pa­piers ab, welche u.a. im wesentlichen eine Funktion des Flächengewichts des Papiers ist. So werden z.B. für holzfreie Papiersorten Flächengewichte von mehr als 80 g/m² verwendet. Bei diesen wegen ihrer größeren Porosität auch mit größerer Saugfähigkeit ausgestatteten Papieren beträgt das in der ersten Beschichtungseinrichtung aufgetragene Flächengewicht maximal etwa 7 g/m², so daß insgesamt eine Schichtungsmenge von 15 g/m² in beiden Beschichtungseinrichtungen aufgetragen wird. Die ent­sprechende Rillengröße beträgt dabei im Querschnitt maximal et­wa 0,012 mm/m². Dies gilt im wesentlichen für solche Rollrakel, die mit Drahtumwicklung versehen sind. Diese Rollrakel haben aber keine sehr große Standzeit.
  • Daher sind Rollrakelstäbe für die erfindungsgemäße Auftragsein­richtung entwickelt worden, die es ermöglichen, ein einwand­freien Strich über längere Betriebszeiträume herzustellen. Eine solche Rollrakel ist in Figur 2 skizziert, wobei zwischen den Rillen 20 sich Stege 21 befinden, die im Querschnitt parallel zur Mittelachse des Rollrakelstabes gesehen, eine zu dieser Mittelachse parallele Oberfläche aufweisen.
  • Für den Querschnitt dieser Rillen kann etwa der Wert je Meter Arbeitsbreite des Rollrakelstabes von maximal 34 mm² als obere Grenze angesehen werden.
  • Bei Papieren minderwertigerer Qualität, also mit einem Flächen­gewicht von weniger als 80 g/m² beträgt der Querschnitt der Rillen eines mit Drahtumwicklung versehenen Rollrakelstabes maximal etwa 0,006 mm², um eine Auftragsschicht von 3 g/m² mit­tels der ersten Beschichtungseinrichtung aufzutragen. Der Ge­samtauftrag beträgt dann etwa 10 g/m².
  • Die Gesamtquerschnittsfläche für Rollrakel nach Figur 2 beträgt dann je Meter Arbeitsbreite maximal 24 mm².
  • Auf diese Weise wird mittels der ersten Beschichtungs­einrichtung eine so dünne Schicht aufgetragen, daß mittels der Preßwalze 2 praktisch eine Imprägnierung dieser dünnen Auf­tragsschicht des Papiers erfolgt. Dann kann ohne weiteres mit der zweiten Beschichtungseinrichtung, die an der zweiten Walze 3 angeordnet ist, der vollständige, endgültige Schichtauftrag erfolgen. Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise eine sehr hohe Strichqualität erreichbar ist.
  • Es hat sich somit gezeigt, daß die erfindungsgemäße Einrichtung sehr viel effektiver arbeitet, als die eingangs genannte gemäß US-PS 32 02 536. Der Gedanke bei jener Einrichtung war es, eine sehr hohe Konsistenz der ersten Beschichtung zu verwenden, da­mit die Eindringtiefe des Lösungsmittels nicht so groß ist. Der Nachteil bei jener Einrichtung war aber, daß die erste Be­sichichtung doch relativ dick aufgetragen wurde, wobei es schwierig ist, diese erste Schicht mit einer Streichklinge ge­nügend zu glätten. Erfindungsgemäß erfolgt auch das Auftragen beider Beschichtungen mittels eines Auftragswerkes, das eine unter Druck stehende Auftragskammer aufweist. Auch diese scheint für ein sehr gutes Streichergebnis beizutragen. Die Anordnung gemäß der CA-PS 882 640 scheint noch schlechter im Ergebnis zu sein als die Anordung gemäß der genannten US-Patentschrift.
  • Bei der Anordnung gemäß Figur 3 ist eine andere Auftragsein­richtung der Bahnführungswalze 1 zugeordnet, an welcher ein zu­sammen mit dem Tragbalken 9 den Sumpf aus Beschichtungsmasse bildender Halter 11 für die Rollrakel 10 vorgesehen ist. Da es sich um einen offenen Sumpf handelt, ist hier die nötige Pum­penleistung geringer als im Fall von Figur 1.

Claims (5)

1. Verfahren zur Beschichtug laufender Warenbahnen, insbeson­dere aus Papier oder Karton, wobei unmittelbar nacheinander zwei Schichten aufeinander gelegt werden, während die erste Schicht noch feucht ist und sowohl für den ersten als auch den zweiten Beschichtungsvorgang mindestens eine die Waren­bahn führende, rotierbare Walze vorgesehen ist und die zweite Beschichtungseinrichtung eine Glättschaber auf­weist, dadurch gekennzeichnet, daß von der ersten Beschich­tungseinrichtung zurerst die Beschichtungsmasse für die erste Schicht in dosierter Menge auf den Mantel der ersten Walze aufgetragen wird und dann die aufgetragene Menge durch eine einen Preßspalt mit der ersten Walze (1) bilden­der Preßwalze (2) zur Erzielung einer Imprägnierung der Pa­pier- oder Kartonbahn in dieselbe eingepreßt wird, wobei das Flächengewicht dieser ersten Schicht maximal 7 g/m² be­trägt, und wobei die aufgetragene Menge derart bemessen wird, daß sie maximal der Aufsaugkapazität des Papieres entspricht.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, dadurch ge­kennzeichnet, daß die erste Beschichtungseinrichtung einen Preßspalt aufweist, gebildet aus der ersten (1) und einer weiteren Walze (2), daß der ersten Walze (1) ein Auftrags­werk (4) zugeordnet ist, vorzugsweise ein Düsenauftrags­werk, mit einer Rollrakel (8), die mit Umfangsrillen ver­sehen und am ablaufenden Ende des Dü- senauftragswerks (4) als Dosierelement angeordnet ist, und daß die Umfangsrillen in einem Axialschnitt durch die Rakel (8) gesehen einen Querschnitt pro Rille von höchstens 0,012 mm² aufweisen, wobei die die Streichmasse enthaltende Kammer des Auftrags­werks an der Walze (1) durch die Rollrakel (8) bzw. deren Halter (11) begrenzt ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsrillen je einen Querschnitt von höchstens 0,012 mm² bei Papieren mit einem Flächengewicht von mehr als 80 g/m² und höchstens von 0,006 mm² bei Papieren mit einem Flächengewicht von höchstens 80 g/m² haben.
4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens, dadurch ge­kennzeichnet, daß die erste Beschichtungseinrichtung einen Preßspalt aufweist, gebildet aus der ersten (1) und einer weiteren Walze (2), daß der ersten Walze (1) ein Düsenauf­tragswerk (4) zugeordnet ist, mit einer Rollrakel (8), die mit Umfangsrillen versehen und am ablaufenden Ende des Dü­senauftragswerks (4) als Dosierelement angeordnet ist, und daß die Umfangsrillen in einem Axialschnitt durch die Rakel (8) gesehen einen Querschnitt insgesamt pro Meter Arbeits­breite der Rollrakel (8) von höchstens 34 mm² aufweisen.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Rollrakel mit Umfangsrillen (20) ver­sehen ist, die durch Stege (21) mit im wesentlichen in Mit­telachsrichtung des Rollrakelstabes (8) gesehen zu dieser paralleler Oberfläche voneinander getrennt sind, wobei die Breite der Stege in dieser Mittelachsrichtung gesehen höch­stens gleich der maximalen Breite des Querschnitts der Um­fangsrillen (20) beträgt.
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EP89113032A Expired - Lifetime EP0352582B2 (de) 1988-07-27 1989-07-15 Verfahren zur Beschichtung laufender Bahnen aus Papier oder Karton

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DE (2) DE3922535C3 (de)
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