Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln einer Faserbahn
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zum Aufbringen eines Oberflächenleimes, eines Pigmentstriches oder eines entsprechenden Behandlungsmittels auf bewegliche Papier- , Karton- oder andere entsprechende Faserbahnen mittels Sprühdüsen.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 19 zur Umsetzung des Verfahrens .
Bei der Sprühbeschichtung wird ein Behandlungsmittel über Düsen auf eine bewegliche Papier-, Karton- oder entsprechende Faserbahn aufgesprüht. Bei der Beschich tung mittels Sprühdüsen wird Behandlungsmittel in Form von Nebel in die Umgebung geschleudert, welcher aufgesammelt werden muss.
In der Praxis wird die Ausbreitung des Nebels in der Umgebung durch eine Gehäusekonstruktion an den Düsen verhindert, so dass die Beschichtung in einer geschlossenen, zur Bahn hin offenen Auftragskammer stattfindet. Das Entweichen des sich in der Auftragskammer bildenden Nebels in die Umgebung muss ebenso verhindert werden wie dessen Ansammlung zu grösseren Tropfen sowie das Eindringen des komprimierten Behandlungsmittels in die Düsen bzw. in die Düsenstrahlen.
Durch die Ausbreitung des Behandlungsmittels in die Umgebung wird die Anlage verschmutzt und die auf die zu behandelnde Bahn gelangenden Behandlungsmitteltropfen können möglicherweise zu einem fehlerhaften Endprodukt führen.
Ein gewisses Problem der SprühbeSchichtung in der Auftragskammer stellt die Tatsache dar, dass zusammen mit der Papierbahn Luft durch den Eingangsspalt der Auftragskammer in die Kammer einströmt. Dies hat zur Folge, dass der Druck in der Auftragskammer zu steigen beginnt. Der Druck steigt an, bis er den dynamischen Druck der an die Oberfläche grenzenden Luftschicht der in die Kammer einlaufenden Bahn übersteigt. Infolge dessen beginnen Luft und Behandlungsmittelnebe1 aus dem Eingangsspalt der Bahn und aus weiteren für Leckagen anfälligen Stellen auszufliessen.
Die Papierbahn neigt auch dazu, Behandlungsmittelnebel und Luft durch den Austrittsspalt der Auftragskammer mit sich zu führen. Um dies zu verhindern, sind auf der Eintrittsund Austrittsseite der Bahn oft Dichtungsorgane angeordnet, die ein Herausströmen von Nebel und Luft aus der Kammer verhindern sollen. An der Austrittskante ist möglicherweise auch ein Gasschaber angeordnet, wobei das Gas, üblicherweise Luft, das aus der Düsenöffnung desselben herausgeblasen wird, das Entweichen des Nebels aus der Auftragskammer verhindert. Die Auftragskammer kann ausserdem so konstruiert sein, dass sie in direktem Kontakt zu den Presselementen, wie dem Walzenspalt, steht, wobei die Walzen am Walzenspalt einen Teil der Wände der Kammer bilden und der Austritt der Bahn aus der Kammer durch den Walzenspalt geschieht.
Gemäss dieser Lösung können durch den Austrittsspalt der Auftragskammer keine nennenswerten Mengen an Behandlungsmittelnebel und Luft in die Umgebung gelangen. In der Praxis ist es jedoch schwierig, die Auftragskammer so abzudichten, dass sie nicht allein durch den Eintrittsspalt der Bahn "atmet". Bei steigendem Druck in der Auftragskammer setzt das Entweichen von Nebel und Luft in die Umgebung an leckempfindlichen Stellen ein.
Das Einströmen der Luft in die Auftragskammer verursacht auch im Behandlungsbereich Probleme, da das Behandlungsmittel mithilfe seiner eigenen Bewegungsenergie die Luftschicht durchdringen muss. Aufgrund der geringen Tropfengrösse der Strichmasse hat diese auch bei einer höheren Sprühgeschwindigkeit eine relativ geringe Bewegungsenergie, was ein Durchdringen erschwert.
Darüber hinaus bewirken die bewegte Bahn, das Sprühen des Behandlungsmittels und die mit der Auftragskammer in Verbindung stehenden rotierenden Walzen unerwünschte Turbulenzen und eine Rückströmung in die Auftragskammer. Durch das unerwünschte Zurückströmen wird Behandlungsmittelnebel zurück zur Düse transportiert und der Nebel innerhalb der Auftragskammer verteilt .
In der WO 2006/058961 AI und der WO 02/07295 AI sind einige Lösungen zur Sammlung von Nebel in Sprühstreichvorrichtungen sowie zum Schliessen der Auftragskammer offenbart. Gemäss der WO 2006/058961 AI wird überschüssiger Behandlungsmittelnebel durch Austrittskanäle, die an der Seite der Kammern in Verbindung mit dem Austrittsspalt der Bahn angeordnet sind, entfernt.
Zur Entfernung des Nebels kann bei Bedarf eine Saugwirkung eingesetzt oder mithilfe der von der Bahn mitgeführten Luft ein kleiner Überdruck innerhalb des Gehäuses gebildet werden. In den Austrittsspalt der Bahn kann beispielsweise mittels einer luftschaberähnlichen Vorrichtung Luft geblasen werden, um ein Austreten des Nebels zu verhindern. Gemäss der WO 02/07295 AI sind die Sprühdüsen in den Öffnungen einer spezifischen Düsenplatte angebracht und hinter der Düsenplatte ist ein Raum angeordnet, der verglichen mit dem Umgebungsdruck einen niedrigeren Druck aufweist.
Der Nebel, der sich in der Auftragsvorrichtung bildet, und das Behandlungsmittel, das sich in flüssiger Form befindet, werden zusammen aus der Auftragskammer auf demselben Weg entfernt, wobei aus den Öffnungen der Düsenplatten Luft und Behandlungsmittelnebel heraus- und in die Kammer hinter der Düsenplatte hineinströmt .
Die oben genannten Leimauftragswerke und PigmentStreichvorrichtungen nach dem derzeitigen Stand der Technik sind von ihrer Konstruktion her kompliziert und erfordern eine besonders sorgfältige Planung, um wie vorgesehen funktionieren zu können. Wird Behandlungsmittelnebel mittels Unterdruck durch die Düsenöffnungen entfernt, könnten die Saugkanäle möglicherweise verstopfen.
Ausserdem bildet sich bei grossen Behandlungsmittelmengen, insbesondere bei Pigmentstrichen, und bei langzeitlichem, kontinuierlichem Einsatz an der Spitze der Düsen und an den Kanten der Öffnungen in der Düsenplatte eine Ablagerung, wobei aus der Düsenspitze oder von den Kanten der Öffnungen in der Düsenplatte grössere Tropfen auf die zu behandelnde Bahn geschleudert werden könnten. Auch die der Streichstation nachfolgenden Walzen könnten als Folge dieses Tropfenregens ebenfalls verschmutzt werden.
Ziel vorliegender Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mittels derer die Strömungen der Luft, des Behandlungsmittels und des Behandlungsmittelnebels kontrolliert werden können.
Ein weiteres Ziel ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mittels derer das Behandlungsgeschehen störungsfrei durchgeführt und der Eintritt von Strichnebel in die Umgebung kontrolliert verhindert werden kann .
Des Weiteren wird mit der Erfindung das Ziel verfolgt, eine Auftragsvorrichtung zu schaffen, die einfacher und betriebssicherer ist als ihre Vorgänger. Die Erfindung basiert auf einem neuen Gedanken, wonach in der Auftragskämmer der Sprühauftragsvorrichtung ein oder mehrere Austrittskanäle (sogenannte Atmungskanäle) vorgesehen sind, mittels derer die Druckhöhe und die Luftströmungen innerhalb der Auftragskammer kontrolliert werden können.
Durch die Kanäle wird die von der Bahn mitgeführte Luft und/oder Behandlungsmittelnebel aus dem Inneren der Auftragskammer kontrolliert entfernt, und zwar so viel, dass kein Behandlungsmittelnebel durch den Eintrittsspalt der Bahn oder durch sonstige leckempfindlichen Stellen aus der Auftragskammer entweichen wird, und der Behandlungsmittelnebel, der von der zu entfernenden Luft mitgeführt wird, kontrolliert aufgefangen werden kann. Der Austrittskanal bzw. die Austrittskanäle werden so gross dimensioniert, dass der Strömungswiderstand darin kleiner ist als an anderen leckempfindlichen Stellen.
In dem erfindungsgemässen Verfahren wird die zu behandelnde Bahn durch mindestens einen Eintrittsspalt in mindestens eine Auftragskammer geführt, welche Sprühdüsen aufweist. Durch die Sprühdüsen wird auf mindestens eine Seite der Bahn Behandlungsmittel aufgetragen.
Weiterhin wird die zu behandelnde Bahn durch einen Pressspalt zwischen zwei bewegten Oberflächen geführt, wobei Behandlungsmittel auf die Bahn gepresst wird. Luft und/oder Behandlungsmittelnebel wird aus dem Inneren der Auftragskammer durch mindestens einen Austrittskanal, der an zumindest einer Auftragskammer angeordnet ist, entfernt.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung umfasst demnach eine dem obigen Verfahren entsprechende Vorrichtung zur Behandlung einer Papier- oder Kartonbahn oder einer entsprechenden Faserbahn.
Genauer ausgedrückt ist das erfindungsgemässe Verfahren durch das gekennzeichnet, was im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1 angegeben ist.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ihrerseits ist durch das gekennzeichnet, was im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Patentanspruchs 19 angegeben ist.
In den weiteren,
abhängigen Patentansprüchen sind gewisse vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung angegeben. Durch die Erfindung werden erhebliche Vorteile erzielt .
Mittels der Erfindung können das Verhalten des Behandlungsmittels, des Behandlungsmittelnebels und der Luftströmung sowie der Druck in der Auftragskammer derart kontrolliert werden, dass kein ungünstiges Rückströmen des Behandlungsmittels und keine Turbulenzen auftreten können. Durch die kontrollierte Strömung kann ein Rückströmen des Behandlungsmittels in die Düsen bzw. Düsenstrahlen verhindert werden, wobei die Düsen weniger leicht verschmutzt oder verstopft werden können.
Es kann auch kein Behandlungsmittelnebel unkontrolliert aus der Auftragskammer in die Umgebung entweichen, was zur Folge hat, dass die Auftragsvorrichtung sauberer bleibt .
Mit der Auftragsvorrichtung kann auch ein besseres Beschichtungsergebnis bei der Sprühbeschichtung erzielt werden. Mit der erfindungsgemässen Kammerkonstruktion kann die den Beschichtungsvorgang störende Luftmenge erheblich reduziert und das Gelangen von übergrossen Tropfen durch Leckstellen in der Auftragskämmer auf die Bahn ebenfalls verhindert oder deren Menge erheblich reduziert werden.
Ein weiterer Vorteil ist, dass die Vorrichtung einfacher und funktionssicherer konstruiert werden kann, so dass die kontinuierlichen Einsatzzeiten der Vorrichtung länger sein können.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert,
wobei
Figur 1 eine Auftragskammer gemäss einer Ausführungsform der Erfindung als schematisches Seitenprofil zeigt, und
Figur 2 eine Auftragskammer gemäss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung als schematisches Seitenprofil zeigt.
Im Folgenden wird die Erfindung durch ein Beispiel einer Oberflächenleimung beschrieben, die den vorteilhaftesten Einsatzzweck der Erfindung darstellt. Die Erfindung kann allerdings auch auf andere oben genannte Einsatzziele angewandt werden, wie die Pigmentierung und Beschichtung einer kontinuierlichen Faserbahn.
Die Beispiele dienen lediglich dazu, das Anwendungsspektrum der Erfindung zu beschreiben.
Mit Oberflächenleim ist in der Regel eine Wasserlösung von Stärke gemeint, die auf die Oberfläche von Karton, Papier oder einer entsprechenden Faserbahn aufgebracht und zum Beispiel in einem Walzenspalt in das Innere der Faserbahn gepresst wird. Oberflächenleim wird zur Erhöhung der Festigkeit der Faserbahn verwendet. Ober flächenleim verbessert auch die Oberflächeneigenschaften und die Bedruckbarkeit des Papiers . Ausser Stärke kann die Oberflächenleimmischung auch viele Zusatzstoffe enthalten und in manchen Fällen kann auch Latex als Bindemittel im Leim verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung kann im Prinzip auf alle Leimmischungen und verschiedenen Faserbahnen angewandt werden.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, wobei die Leimstation 1 an der Fertigungslinie angeordnet ist. In Laufrichtung der Bahn befindet sich an erster Stelle eine Sprühauftragsvorrichtung 2, gefolgt von Presswalzen 3, wie die Walzen einer Filmpresse, durch deren Walzenspalt das Behandlungsmittel auf die Bahn 4 gepresst wird. Von den Presswalzen 3 wird die Bahn zur Weiterbehandlung geführt, in der Regel zu einem Infrarot- oder Lufttrockner (in der Figur nicht dargestellt) .
Die Sprühauftragsvorrichtung 2 umfasst eine zur bewegten Bahn 4 hin offene Auftragskammer 5 und in der Kammer 5 angeordnete Sprühdüsen / Sprühdüsenreihen 6.
Die Kammer 5 wird von einer Seite durch die besagte Bahn 4 und von den anderen Seiten durch die Wände 5a der Kammer 5 oder durch die Walze 3 eingegrenzt. In der Auftragskammer 5 sind in Richtung Bahn 4 gesehen auf den gegenüberliegenden Seiten Sprühdüsen 6 angeordnet, mittels derer Behandlungsmittel auf die Bahn 4 gesprüht wird. Als Sprühdüsen 6 werden in der Regel Druckzerstäuberdüsen verwendet . Durch die Druckzerstäuberdüsen wird eine besonders gleichmässige Behandlungsmittelschicht gewünschter Stärke erreicht und der eintrocknende Effekt des Dispersionsgases entfällt. Bei der Hochdruckeinspritzung wird lediglich die Behandlungsmittelmischung ohne gasförmiges Medium unter hohem Druck durch eine Düse mit kleiner Öffnung gespritzt, so dass die Mischung in kleine Tropfen zerfällt.
Der Auftrag geschieht mit Druckdüsen praktisch durch das Zuführen von Behandlungsmittel in die Düse oder in der Regel in mehrere Düsen unter einem hohen Druck von beispielsweise ca. 80-180 bar, wobei das Behandlungsmittel beim Austritt aus der kleinen Düse mit einem Durchmesser von ca. 0,25-0,4 mm eine Geschwindigkeit von 100 m/s erreicht, dabei zerstäubt und in einem bestimmten, von der Form der Düsen abhängigen Winkel fächerförmig aufgetragen wird. Der dünne Nebel schlägt sich auf der vorbeilaufenden Bahn nieder. In Querrichtung der Bahn befinden sich in der Regel mehrere Düsen, wobei ihre Auftreffbereiche von einander abgetrennt sein oder sich teilweise überlappen können. Die Düsen können in Querrichtung der Bahn zum Beispiel jeweils in einem Abstand von ca. 50-70 mm in einer oder in mehreren Reihen angeordnet sein.
Der Abstand der Düsen von der Bahn beträgt in der Regel 10-100 mm. Die Düsen können so angeordnet werden, dass sich ihre Spitzen entweder innerhalb oder ausserhalb der Auftragskammer befinden. Die Bahn 4 wird durch einen schmalen Eintrittsspalt 7 in die Auftragskammer 5 geführt . In den Wänden 5a der Auftragskammer 5 sind Austrittskanäle 8 vorgesehen, durch welche die von der Bahn 4 mitgeführte Luft aus dem Inneren der Auftragskammer 5 austritt . Der mit der austretenden Luft mitgeführte Behandlungsmittelnebel wird aufgefangen und gerät somit nicht in die Umgebung.
Der Überschuss an aufgefangenem Behandlungsmittel kann zum Beispiel zurück in den Zuführbehälter geleitet werden (in der Figur nicht dargestellt) .
Die Austrittskanäle 8 können zum Beispiel aus schlitzartigen oder aufeinander folgenden / benachbarten Öffnungen oder aus einer von mehreren Austrittskanälen gebildeten Reihe bestehen. Die Kanäle 8 werden praktisch so gross dimensioniert, dass dadurch so viel an von der Bahn 4 mitgeführter Luft aus dem Inneren der Auftragskammer 5 entfernt wird, dass keine Luft oder Behandlungsmittelnebel durch den Eintrittsspalt 7 der Bahn 4 oder an anderen leckempfindlichen Stellen aus der Auftragskammer 5 austritt.
Dies basiert darauf, dass der Strömungswiderstand in den Austrittskanälen 8 kleiner ist als an anderen leckempfindlichen Stellen.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist im Austrittskanal 8 ein Gebläse (nicht in der Figur dargestellt) zum Absaugen von Behandlungsmittelnebel und/oder Luft aus der Auftragskammer vorgesehen. Mit hilfe des Gebläses kann die Menge der aus der Auftragskammer 5 zu entfernenden Luft und/oder des aus der Auftragskammer 5 zu entfernenden Behandlungsmittelnebels reguliert und somit der innerhalb der Auftragskammer 5 herrschende Druck auf gewünschte Art und Weise kontrolliert werden.
In Laufrichtung der Bahn 4 befindet sich auf der Austrittsseite ein Auslaufspalt 9, der an die Oberflächen der Walzen 3 grenzt.
Die Walzen 3 führen etwas Luft mit sich in den schmalen Auslaufspalt 9 zwischen der Wand 5a der Auftragskammer 5 und der Walze 3, wobei mithilfe dieser Luft das Entweichen von Behandlungsmittelnebel aus der Auftragskammer 5 an dieser Stelle verhindert wird. Somit sind besondere Dichtungsorgane oder Luftschaber im Auslaufspalt 9 nicht unbedingt notwendig .
In Figur 2 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, wobei ein Ersatzluftkanal 10 in der Auftragskammer 5 am Fusse der Sprühdüse 6 vorgesehen ist. Durch den Ersatzluftkanal kann Luft / Druckluft in die Auftragskammer 5 zum Beispiel mithilfe eines Gebläses oder einer Pumpe (in der Figur nicht dargestellt) geblasen werden. Ein maschinelles Blasen ist jedoch nicht unbedingt notwendig. In dieser Lösung können die Luftströmungen besser kontrolliert werden als in der vorgenannten Ausführungsform (Figur 1) .
An sonsten kann die Sprühauftragsvorrichtung 2 beispielsweise der oben beschriebenen Vorrichtung entsprechen.
Die Erfindung kann gemäss einer bevorzugten Ausführungsform auch so realisiert werden, dass die Ersatzluft aus Kanälen, an denen die Sprühdüsen 6 angeordnet sind, in die Auftragskammer 5 geblasen wird. Der Blasvorgang geschieht dann praktisch ganz am Fusse der Sprühdüsen 6, wobei ein spezieller Kanal für die Ersatzluft nicht notwendig ist.
Mithilfe des Luftstrahls/des Blasvorgangs kann der Behandlungsmittelnebel, der sich aus dem Behandlungsmittelstrahl bildet, unterhalb der Sprühdüsen 6 gehalten werden, so dass der Nebel aus dem Einlaufspalt 7 zwischen der Bahn 4 und der Auftragskammer 5 nicht entweichen kann und sich an den oberseitigen Strukturen der Sprühdüsen 6 kein Behandlungsmittel ansammelt .
Des Weiteren verhindert der Luftstrahl die Entstehung von ungünstigen Turbulenzen, die ansonsten aus der Bewegung der Bahn resultieren.
Wird die Auftragskammer 5 durch die Saugwirkung durch den Austrittskanal 8 etwas in Unterdruck versetzt, ist eine maschinelle Zuführung der Luft in den Ersatzluftkanal 10 nicht unbedingt nötig. In diesem Fall gelangt die Luft durch die Saugwirkung des Unterdrucks durch den Ersatzluftkanal 10 in die Auftragskammer 5. Der Unterdruck in der Auftragskammer 5 kann beispielsweise durch Anschliessen eines Gebläses (in der Figur nicht dargestellt) , welches Luft aus der Auftragskammer 5 absaugt, an den Austrittskanal 8 erreicht werden.
Gemäss eines weiteren Aspekts der Erfindung können die Sprühdüsen 6 auch so angeordnet werden, dass deren Spitzen sich ausserhalb der Auftragskammer 5 befinden.
In diesem Fall bleiben die Sprühdüsen 6 und insbesondere deren Spitzen wesentlich sauberer als wenn sie in der Auftragskammer 5 von dem Behandlungsmittelnebel isoliert sind.
In Figur 2 sind darüber hinaus die bevorzugten Strömungsrichtungen in der Auftragskammer 5 mit Pfeilen dargestellt. Der Druck in der Auftragskammer 5 wird durch Entfernen von Luft und/oder Behandlungsmittelnebel durch die Austrittskanäle 8 unter Kontrolle gehalten. Mit der Ersatzluft wiederum werden die Strömungen in der Auftragskammer 5 kontrolliert. Die durch die Ersatzluftkanäle zugeführte Luft verhindert ein ungünstiges Rückströmen in die Auftragskammer 5, aufgrund dessen der Nebel nicht mehr zurück an die Sprühdüsen 6 gelangt.
Aufgabe der Ersatzluft ist es auch, das Entstehen von Turbulenzen in der Auftragskammer 5 zu verhindern, die sich aufgrund der Bewegung der Bahn 4 bilden können.
Mittels der Sprühauftragsvorrichtung 2 wird auf mindestens eine Oberfläche der Bahn 4 Behandlungsmittel aufgebracht . Bevorzugterweise wird der Auftrag auf beiden Seiten der Bahn 4 gleichzeitig vorgenommen, wobei nur eine Leimstation 1 eingesetzt zu werden braucht . Auf die verschiedenen Seiten der Bahn 4 können dennoch problemlos verschiedene Mengen an Leim aufgetragen werden oder es können sogar auf den verschiedenen Seiten verschiedene Behandlungsmittelmischungen verwendet werden.
Anstelle der Walzen einer Filmpresse kann auch ein Kalanderspalt eingesetzt werden, beispielsweise derart, dass die eine der Walzen weich und die andere beheizbar ist.
Es können auch beide Walzen weich oder hart und eine oder eine Mehrzahl der Walzen beheizbar sein. Anstelle eines Walzenspaltes kann auch ein Band- oder Schuhkalander verwendet werden. Wird im Kalander ein Metallband verwendet, kann das Band mühelos erhitzt oder gekühlt werden, um die Oberflächeneigenschaften der Bahn zu verändern. Im Zusammenhang mit der Oberflächenleimung gebührt der Materialauswahl für heisse Oberflächen besondere Beachtung, um eine Adhäsion zu vermeiden.
Die Erfindung kann sehr gut als sogenannte RebuiltKonzept realisiert werden, wobei die bestehende Leimpresse oder Filmpresse erfindungsgemäss ersetzt wird, indem vor dem Walzenspalt eine Sprühauftragsvorrichtung angeordnet wird. Eine solche Neuerung ist verhältnismässig günstig und damit kann die Laufgeschwin digkeit und die Menge an zu verwendendem Behandlungsmittel wesentlich erhöht werden.
Dank grösserer Mengen an Behandlungsmittel kann mit der Vorrichtung eine breitere Produktpalette als vorher gefertigt werden.
Die Erfindung soll nicht auf die oben beispielhaft dargestellten Ausführungsformen beschränkt werden, sondern die Erfindung hat den Zweck, in grossem Umfang im Rahmen des durch die im Folgenden angegebenen Patentansprüche definierten erfinderischen Gedankens angewandt zu werden.
Patentansprüche :
Method and apparatus for treating a fibrous web
The invention relates to a method according to the preamble of patent claim 1 for applying a surface finish, a pigment coating or a corresponding treatment agent on movable paper, cardboard or other corresponding fiber webs by means of spray nozzles.
The invention also relates to a device according to the preamble of claim 19 for implementing the method.
In spray coating, a treating agent is sprayed via nozzles onto a moving paper, board or equivalent fibrous web. In the Beschich device by means of spray nozzles treatment agent is thrown in the form of fog in the environment, which must be collected.
In practice, the propagation of the mist in the environment is prevented by a housing construction at the nozzles, so that the coating takes place in a closed application chamber open to the web. The escape of the mist forming in the application chamber into the environment must be prevented as well as its accumulation into larger drops and the penetration of the compressed treatment agent into the nozzles or into the jet streams.
The spreading of the treatment agent into the environment contaminates the system and the drops of treatment agent reaching the web to be treated may possibly lead to a defective final product.
A certain problem of the spray coating in the application chamber is the fact that, together with the paper web, air flows through the inlet gap of the application chamber into the chamber. As a result, the pressure in the application chamber begins to rise. The pressure increases until it exceeds the dynamic pressure of the superficial air layer of the web entering the chamber. As a result, air and treating agent 1 begin to flow out of the entrance nip of the web and from other sites prone to leakage.
The paper web also tends to carry processing agent mist and air through the exit nip of the application chamber. To prevent this, on the entrance and exit sides of the web often sealing members are arranged to prevent the outflow of mist and air from the chamber. A gas scraper may also be located at the trailing edge, with the gas, usually air blown out of the nozzle orifice thereof, preventing the escape of mist from the application chamber. The application chamber may also be designed to be in direct contact with the pressing elements, such as the nip, with the rollers forming part of the walls of the chamber at the nip and the exit of the web from the chamber occurring through the nip.
According to this solution, no significant amount of treatment agent mist and air can enter the environment through the exit slit of the application chamber. In practice, however, it is difficult to seal the application chamber so that it does not "breathe" through the entrance slit of the web alone. As the pressure in the application chamber increases, the escape of mist and air into the environment begins at leak-sensitive points.
The inflow of air into the application chamber also causes problems in the treatment area, since the treatment agent must penetrate the air layer with its own kinetic energy. Due to the small drop size of the coating mass, it has a relatively low kinetic energy even at a higher spray speed, which makes penetration difficult.
In addition, the moving web, the spraying of the treating agent and the rotating rollers associated with the application chamber cause undesirable turbulence and backflow into the application chamber. The unwanted backflow transports agent mist back to the nozzle and distributes the mist within the application chamber.
WO 2006/058961 A1 and WO 02/07295 A1 disclose some solutions for collecting mist in spray coating devices and for closing the application chamber. According to WO 2006/058961 A1, excess treatment agent mist is removed through outlet channels which are arranged on the side of the chambers in connection with the outlet gap of the web.
If necessary, a suction effect can be used to remove the mist, or a small overpressure can be formed within the housing by means of the air entrained by the web. Air can be blown into the exit gap of the web, for example by means of an air scraper-like device, in order to prevent the mist from escaping. According to WO 02/07295 AI, the spray nozzles are mounted in the openings of a specific nozzle plate and behind the nozzle plate, a space is arranged, which has a lower pressure compared to the ambient pressure.
The mist that forms in the applicator and the treating agent that is in liquid form are removed together from the application chamber in the same way, with air and treatment agent mist flowing out of the openings of the nozzle plates and into the chamber behind the nozzle plate ,
The prior art prior art size coaters and pigment coaters are complicated in design and require particularly careful planning to function as intended. If treatment agent mist is removed by vacuum through the nozzle orifices, the suction channels may become clogged.
In addition, with large quantities of treatment agent, especially with pigment strokes, and with long-term, continuous use at the tip of the nozzle and at the edges of the openings in the nozzle plate forms a deposit, wherein from the nozzle tip or from the edges of the openings in the nozzle plate larger drops the track to be treated could be thrown. The rollers following the coating station could also be contaminated as a result of this dripping rain.
The object of the present invention is to provide a method and a device by means of which the flows of the air, the treatment agent and the treatment agent mist can be controlled.
Another object is to provide a method and a device by means of which the treatment process can be carried out without interference and the occurrence of spray mist in the environment controlled can be prevented.
Furthermore, the invention aims to provide an application device that is simpler and more reliable than its predecessor. The invention is based on a new idea, according to which one or more outlet channels (so-called breathing channels) are provided in the application chamber of the spray application device, by means of which the pressure level and the air flows within the application chamber can be controlled.
The channels remove the air and / or treating agent mist entrained from the web in a controlled manner from the interior of the application chamber, so much that no agent mist will escape through the entry nip of the web or through other leakage-sensitive locations from the application chamber, and the treatment agent mist. which is carried by the air to be removed, can be collected controlled. The outlet channel or the outlet channels are dimensioned so large that the flow resistance is smaller therein than at other leak-sensitive sites.
In the method according to the invention, the web to be treated is guided through at least one entrance slit into at least one application chamber which has spray nozzles. The spray nozzles apply treating agent to at least one side of the web.
Furthermore, the web to be treated is passed through a press nip between two moving surfaces, wherein treating agent is pressed onto the web. Air and / or treatment agent mist is removed from the interior of the application chamber by at least one outlet channel, which is arranged on at least one application chamber.
The device according to the invention accordingly comprises a device corresponding to the above method for treating a paper or board web or a corresponding fiber web.
More specifically, the inventive method is characterized by what is stated in the characterizing part of independent claim 1.
The inventive device in turn is characterized by what is stated in the characterizing part of independent claim 19.
In the other,
dependent claims are given certain advantageous embodiments of the invention. Significant advantages are achieved by the invention.
By means of the invention, the behavior of the treatment agent, the treatment agent mist and the air flow as well as the pressure in the application chamber can be controlled such that no unfavorable backflow of the treatment agent and no turbulence can occur. By the controlled flow, a backflow of the treating agent into the nozzles or jets can be prevented, the nozzles are less likely to be polluted or clogged.
Also, no agent mist can escape uncontrollably from the application chamber into the environment, with the result that the application device remains cleaner.
With the application device, a better coating result in the spray coating can be achieved. With the chamber construction according to the invention, the amount of air disturbing the coating process can be considerably reduced and the occurrence of oversized droplets by leaks in the application chamber on the web can likewise be prevented or its quantity can be considerably reduced.
Another advantage is that the device can be constructed simpler and more reliable, so that the continuous use times of the device can be longer.
In the following the invention will be explained in more detail with reference to the attached drawings,
in which
Figure 1 shows a application chamber according to an embodiment of the invention as a schematic side profile, and
Figure 2 shows an application chamber according to a second embodiment of the invention as a schematic side profile.
In the following, the invention will be described by an example of a surface sizing, which represents the most advantageous use of the invention. However, the invention can also be applied to other abovementioned purposes, such as the pigmentation and coating of a continuous fibrous web.
The examples merely serve to describe the scope of application of the invention.
By surface sizing is meant, as a rule, a water solution of starch, which is applied to the surface of cardboard, paper or a corresponding fibrous web and, for example, pressed in a nip into the interior of the fibrous web. Surface size is used to increase the strength of the fibrous web. Surface size also improves the surface properties and the printability of the paper. In addition to starch, the Oberflächenleimmischung can also contain many additives and in some cases, latex can be used as a binder in the glue.
The present invention can in principle be applied to all size blends and different fiber webs.
Figure 1 shows an embodiment of the invention, wherein the glue station 1 is arranged on the production line. In the direction of the web, there is primarily a spray applicator 2, followed by press rolls 3, such as the rolls of a film press, through the nip of which the treating agent is pressed onto the web 4. From the press rollers 3, the web is led to further treatment, usually to an infrared or air dryer (not shown in the figure).
The spray application device 2 comprises an application chamber 5 which is open toward the moving web 4 and spray nozzles / spray nozzle rows 6 arranged in the chamber 5.
The chamber 5 is bounded from one side by the said web 4 and from the other sides by the walls 5a of the chamber 5 or by the roller 3. In the application chamber 5 spray nozzles 6 are arranged in the direction of web 4 seen on the opposite sides, by means of which treatment agent is sprayed onto the web 4. As spray nozzles 6 Druckzerstäuberdüsen are used as a rule. By Druckzerstäuberdüsen a particularly uniform treatment agent layer desired thickness is achieved and eliminates the drying effect of the dispersion gas. In the high pressure injection, only the treating agent mixture without gaseous medium is injected under high pressure through a nozzle with a small opening, so that the mixture disintegrates into small drops.
The job is done with pressure nozzles practically by supplying treatment agent into the nozzle or usually in several nozzles at a high pressure of, for example, about 80-180 bar, wherein the treatment agent at the exit from the small nozzle with a diameter of about 0 , 25-0.4 mm reaches a speed of 100 m / s, thereby atomized and fan-shaped in a specific, dependent on the shape of the nozzle angles. The thin mist settles on the passing track. In the transverse direction of the web are usually multiple nozzles, their impact areas can be separated from each other or partially overlap. The nozzles may be arranged in the transverse direction of the web, for example, each at a distance of about 50-70 mm in one or more rows.
The distance of the nozzles from the web is usually 10-100 mm. The nozzles can be arranged with their tips either inside or outside the application chamber. The web 4 is guided through a narrow entrance slit 7 in the application chamber 5. In the walls 5a of the application chamber 5 exit channels 8 are provided, through which the air entrained by the web 4 exits from the interior of the application chamber 5. The agent mist entrained with the escaping air is collected and thus does not enter the environment.
For example, the excess of trapped treating agent may be directed back into the feed tank (not shown in the figure).
The outlet channels 8 may, for example, consist of slot-like or successive / adjacent openings or of a row formed by a plurality of outlet channels. The channels 8 are practically dimensioned so large that thereby much of air entrained by the web 4 is removed from the interior of the application chamber 5, that no air or treatment agent mist through the entrance slit 7 of the web 4 or at other leak-sensitive locations from the application chamber. 5 exit.
This is based on the fact that the flow resistance in the outlet channels 8 is smaller than at other leak-sensitive points.
According to a preferred embodiment, a fan (not shown in the figure) is provided in the outlet channel 8 for sucking off treatment agent mist and / or air from the application chamber. With the help of the blower, the amount of air to be removed from the application chamber 5 and / or the treatment agent mist to be removed from the application chamber 5 can be regulated and thus the pressure prevailing within the application chamber 5 can be controlled in the desired manner.
In the running direction of the web 4 is located on the outlet side of an outlet gap 9, which borders on the surfaces of the rollers 3.
The rollers 3 carry some air with them into the narrow outlet gap 9 between the wall 5a of the application chamber 5 and the roller 3, with the aid of this air the escape of agent mist from the application chamber 5 is prevented at this point. Thus, special sealing members or air scrapers in the outlet gap 9 are not absolutely necessary.
2 shows a second embodiment of the invention is shown, wherein a replacement air duct 10 is provided in the application chamber 5 at the foot of the spray nozzle 6. Through the replacement air duct air / compressed air can be blown into the application chamber 5, for example by means of a blower or a pump (not shown in the figure). However, machine blowing is not necessary. In this solution, the air flows can be better controlled than in the aforementioned embodiment (Figure 1).
Otherwise, the spray application device 2 can correspond, for example, to the device described above.
The invention can also be realized according to a preferred embodiment in such a way that the replacement air is blown from channels, on which the spray nozzles 6 are arranged, into the application chamber 5. The blowing process then happens almost entirely at the foot of the spray nozzles 6, with a special channel for the replacement air is not necessary.
By means of the air jet / blowing process, the treatment agent mist which forms from the treatment agent jet can be kept below the spray nozzles 6, so that the mist from the inlet gap 7 between the web 4 and the application chamber 5 can not escape and at the top structures of the Spray nozzles 6 no treatment agent accumulates.
Furthermore, the air jet prevents the formation of unfavorable turbulence, which otherwise results from the movement of the web.
If the application chamber 5 is put into negative pressure by the suction effect through the outlet channel 8, a mechanical supply of the air into the replacement air channel 10 is not absolutely necessary. In this case, the air passes through the suction effect of the negative pressure through the replacement air duct 10 in the application chamber 5. The negative pressure in the application chamber 5, for example, by connecting a blower (not shown in the figure), which sucks air from the application chamber 5, to the Outlet channel 8 can be achieved.
According to a further aspect of the invention, the spray nozzles 6 can also be arranged so that their tips are outside the application chamber 5.
In this case, the spray nozzles 6 and in particular their tips remain substantially cleaner than when they are isolated in the application chamber 5 of the treatment agent mist.
In addition, the preferred directions of flow in the application chamber 5 are shown by arrows in FIG. The pressure in the application chamber 5 is kept under control by removing air and / or agent mist through the exit channels 8. With the replacement air in turn, the currents in the application chamber 5 are controlled. The air supplied by the replacement air channels prevents unfavorable backflow into the application chamber 5, as a result of which the mist no longer reaches the spray nozzles 6.
It is also an object of the replacement air to prevent the formation of turbulence in the application chamber 5, which can form due to the movement of the web 4.
By means of the spray application device 2, treatment agent is applied to at least one surface of the web 4. Preferably, the job is carried out on both sides of the web 4 at the same time, whereby only one glue station 1 needs to be used. Nevertheless, different amounts of glue can be easily applied to the different sides of the web 4 or even different treatment agent mixtures can be used on the different sides.
Instead of the rolls of a film press and a calender nip can be used, for example, such that one of the rollers is soft and the other is heated.
It is also possible for both rolls to be soft or hard and one or a plurality of the rolls to be heatable. Instead of a nip, a belt or shoe calender can be used. If a metal band is used in the calender, the band can be easily heated or cooled to alter the surface properties of the web. In the context of surface sizing, the choice of material for hot surfaces deserves special attention in order to avoid adhesion.
The invention can be implemented very well as a so-called RebuiltKonzept, wherein the existing size press or film press is replaced according to the invention by a spray application device is arranged in front of the nip. Such an innovation is relatively cheap and thus the Laufgeschwin speed and the amount of treatment agent to be used can be significantly increased.
Thanks to larger amounts of treatment agent can be made with the device a wider range of products than before.
The invention is not intended to be limited to the embodiments exemplified above, but the invention has the purpose of being applied on a large scale within the scope of the inventive idea defined by the claims below.
Claims: