DE10196789B4

DE10196789B4 - Beschichtungsverfahren

Info

Publication number: DE10196789B4
Application number: DE10196789T
Authority: DE
Inventors: Timo Kiiha; Jukka Koskinen
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Metso Paper Oy
Priority date: 2000-10-13
Filing date: 2001-10-09
Publication date: 2013-01-31
Anticipated expiration: 2021-10-10
Also published as: US20040013806A1; FI20002275A0; SE0300882L; SE0300882D0; AU2001295638A1; DE10196789T5; WO2002031262A1; CA2423881A1; JP2004511671A; FI108874B; SE524183C2

Abstract

Verfahren zur Beschichtung einer durch eine Gegenwalze (1) gestützten, bewegten Papier- oder Pappbahn (2) oder zur Beschichtung einer Walze einer Filmübertragungspresse, bei dem die Beschichtungsmischung auf die Oberfläche der Bahn (2) oder die der Walze der Filmübertragungspresse aufgetragen und nachfolgend die Oberfläche der Bahn (2) oder die der Walze der Filmübertragungspresse gerakelt wird dadurch gekennzeichnet, – dass vor dem Beginn des Auftragens der Beschichtungsmischung ein Kühlfluid zu dem Treffpunkt der zu rakelnden Oberfläche (2) mit dem Rakelelement (3) geführt wird, und – die Zuführung des Kühlfluids abgestellt wird, sobald der Auftrag der Beschichtungsmischung begonnen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beschichtungsverfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bei der Beschichtung von Papier- und Pappkartonbahnen wird auf die Oberfläche einer laufenden Papierbahn eine Schicht einer Beschichtungsmischung aufgetragen, wonach die überschüssige Beschichtung weggerakelt und die Oberfläche der aufgetragenen Beschichtungsschicht üblicherweise mittels einer Rakelklinge oder einer gegenläufig rotierenden Glättwalze geglättet wird. Zum Schluss wird das in der Beschichtungsschicht eingeschlossene überschüssige Wasser mittels Trocknern entfernt.
Vor dem Rakeln beträgt das Beschichtungsgewicht der Bahnoberfläche typischerweise 200 bis 300 g/m², während das Beschichtungsgewicht nach Rakelung typischerweise 5 bis 20 g/m² beträgt. Da die Trockenkapazität von Trocknereinheiten üblicherweise zur Bewältigung des Beschichtungsgewichts nach Rakelung ausgelegt ist, muss die überschüssige Beschichtung von der Bahnoberfläche weggerakelt werden, bevor die beschichtete Bahn getrocknet wird, um die Verschmutzung von flussabwärts von den Trockeneinheiten angeordneten Papierherstellungseinheiten zu vermeiden. Wenn die Beschichtungsvorrichtung anläuft, wird das Rakelelement daher zur Rakelung der zu beschichtenden Bahn angesetzt, bevor die Auftragung der Beschichtungsmischung beginnt. Hiermit erhitzt sich die Rakelklinge, wenn sie entlang der Oberfläche der unbeschichteten Grundbahn läuft. Wenn danach die Auftragung der Beschichtungsmischung begonnen wird, trocknet die Beschichtungsmischung an der heißen Rakelklinge fest und verschlechtert somit die Qualität der aufgetragenen Beschichtung. Darüber hinaus kann es eine lange Zeit dauern, bevor die an der Rakelklinge festklebende Beschichtung abfällt. Die Rakelklinge läuft typischerweise für 1 bis 2 Sekunden ungekühlt auf der Grundbahnoberfläche, bevor die Auftragung der Beschichtungsmischung beginnt. Während dieser Zeit kann die Temperatur der Rakelklingenspitze bis zu einer Höhe von 1.000°C steigen, wodurch ein starkes Verziehen der Spitze stattfindet. Ähnliche Hitzeprobleme können ebenfalls in Beschichtungsvorrichtungen auftreten, welche mit einer gegenläufigen Glättwalze ausgerüstet sind.
Es wurden Versuche unternommen, durch Beschleunigung der Startsequenz der Beschichtungsauftragung die Aufheiztendenz des Rakelelements beim Start der Auftragung der Beschichtungsmischung zu reduzieren. Aufgrund der Langsamkeit von mechanischen Bewegungen, begrenzter Betriebsgeschwindigkeit von Ventilen und Pumpen in der Beschichtungsmischungszirkulation als auch Verzögerungen in dem Automatisierungssystem, benötigt die Startsequenz trotzdem zuviel Zeit, insbesondere in Auftragsvorrichtungen und in der Papiermaschine integrierten Beschichtungsvorrichtungen, welche mit hohen Geschwindigkeiten oberhalb 1.500 m/min laufen, wobei die Beschichtung bei voller Bahngeschwindigkeit gestartet werden muss.
Im Stand der Technik ist es laut der EP 0 864 691 A1 bekannt, die Rakelklinge vor Verschleiß zu schützen, indem diese kontinuierlich gekühlt wird. Dies geschieht durch den Auftrag eines Kühlmittels auf die laufende Bahn kurz bevor die Rakel über die Bahn streicht.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neue Art von Beschichtungsverfahren zu schaffen, welches in der Lage ist, neben einem optimalen Beschichtungsergebnis die Rakel auch vor Verschleiß zu schützen.
Das Ziel der Erfindung wird kraft Zuführung eines Kühlfluids, wie z. B. Wasser, zu dem Kontaktpunkt zwischen der zu rakelnden Oberfläche und dem Rakelelement erreicht, wobei das Fluid zur Kühlung und Schmierung der Rakelklinge oder Glättwalze des Beschichters dient, bevor die Auftragung der Beschichtungsmischung gestartet wird.
Das Beschichtungsverfahren gemäß der Erfindung ist genauer durch das gekennzeichnet, was in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dargelegt ist.
Die Erfindung bietet wesentliche Vorteile.
Aufgrund von Kühlung wird ein Aufheizen des Rakelelements verhindert, wodurch ein Antrocknen der Beschichtungsmischung auf der Rakelklinge oder Glättwalze vermieden wird. Auch werden solche Probleme wie Härten und Verziehen des Rakelelements beseitigt. Da die benötigte Menge von Kühlfluid relativ klein ist, werden die Stärkequalitäten der Bahn nicht wesentlich beeinträchtigt. Darüber hinaus ist das Kühlsystem einfach zu bauen und kann in bestehenden Beschichtungsvorrichtungen leicht nachgerüstet werden.
Im folgenden wird die Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf die angehängte Zeichnung untersucht, worin eine Beschichtungsvorrichtung in einer Querschnittsansicht dargestellt ist.
Bezugnehmend auf die Zeichnung ist die darin gezeigte Beschichtungsvorrichtung vorteilhaft eine in der Papiermaschine integrierte Beschichtungsvorrichtung und für hohe Bahngeschwindigkeiten, in der Größenordnung von 1500 bis 2000 m/min ausgelegt und/oder zur Zusammenarbeit mit anderer Papierherstellungsmaschinerie geeignet. Gestützt durch eine Gegenwalze 1 ist eine Bahn 2 zum Durchlaufen der Beschichtungsvorrichtung eingerichtet. Die Bewegungsrichtung der Bahn 2 ist durch einen Pfeil angedeutet. Die Beschichtungsmischung wird der Oberfläche der Bahn 2 von einer Auftragsvorrichtung 4 zugeführt, wie z. B. einer sich über die Quermaschinenbreite der Bahn 2 erstreckenden Strahldüse oder einer Auftragskammer des Kurzen-Verweilzeit-Typs. Eine Rakelklinge 3 wird zur Entfernung von überschüssiger Beschichtung von der Bahnoberfläche und zur Ebnung der Oberfläche der aufgetragenen Beschichtung genutzt. Alternativ kann anstelle der Rakelklinge 3 eine Glättwalze als das Rakelelement eingesetzt werden.
Wenn die Beschichtung gestartet wird, wird das Rakelelement 3 zuerst bewegt, um entlang der Oberfläche der Bahn 2 zu rakeln. Zu diesem Zeitpunkt ist der Beschichtungsmischungsfluss von der Auftragsvorrichtung 4 noch nicht eingeschaltet. Ungefähr gleichzeitig mit dem Moment, wenn die Rakelklinge 3 die Oberfläche der Bahn 2 trifft, beginnt man damit, ein Kühlmittel 5, d. h. ein Kühlfluid, vorteilhaft Wasser, auf die Oberfläche der Bahn 2 aufzusprühen. Hierbei kann eine sich z. B. über die Quermaschinenbreite der Bahn 2 erstreckende Flüssigkeitsstrahldüse 5 als das Kühlmittel genutzt werden. Das Kühlfluid wird der Bahn 2 nahe der Rakelklinge 3 zugeführt, wodurch wenigstens ein Teil des Kühlfluids zu dem Treffpunkt zwischen der Bahn 2 und der Rakelklinge 3 läuft, und somit die durch Reibung erhitzte Rakelklinge 3 kühlt. Die Sprührate von Kühlfluid wird so gesteuert, dass die Stärkequalitäten der Bahn 2 nicht wesentlich beeinträchtigt werden. Darüber hinaus darf die Bahn 2 nicht soweit benässt werden, dass sie an der Gegenwalze 1 oder anderen Walzen flussabwärts von der Beschichtungsvorrichtung zu kleben beginnt. Wenn Wasser als Kühlflüssigkeit genutzt wird, liegt die Menge von versprühtem Fluid typischerweise in der Größenordnung von 1 bis 20 g/m², vorteilhaft 4 bis 8 g/m². In der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist die Flüssigkeitsstrahldüse 5 vor der Auftragsvorrichtung 4 in der Bahnlaufrichtung angeordnet, aber sie kann alternativ zwischen der Auftragsvorrichtung 4 und dem Rakelelement 3 angeordnet werden. Der Sprühpunkt des Kühlfluids ist vorteilhaft relativ nahe zu dem Rakelelement 3 angeordnet, wodurch vor dem Treffpunkt der Bahn 2 und der Rakelklinge 3 keine wesentliche Absorption des Kühlfluids in die Bahn 2 stattfinden kann.
Sobald die Auftragung der Beschichtungsmischung von der Auftragungsvorrichtung 4 begonnen wird, wird das Aufsprühen des Kühlfluids auf die Bahn 2 abgestellt. Typischerweise muss das Aufsprühen des Kühlfluids beim Anlaufen des Beschichters für wenigstens 1 bis 2 Sekunden durchgeführt werden, was der Zeit von dem Start der Rakelung von der Bahn 2 bis zu dem Start der Auftragung entspricht. Falls notwendig, kann das Aufsprühen des Kühlfluids schon gestartet werden, bevor die Rakelung beginnt.
Zusätzlich zu der oben beschriebenen kann die Erfindung alternative Ausführungsformen haben. Die Flüssigkeitsstrahldüse 5 kann z. B. zum Betrieb in Verbindung mit dem Rakelelement 3 angeordnet werden, wobei die Strahldüse das Kühlfluid direkt zu dem Treffpunkt der Rakelklinge oder Glättwalze und der gerakelten Bahn einspritzt. Anstelle von Wasser können auch andere fließfähige Substanzen als das Kühlfluid genutzt werden, wie z. B. Luft, Dampf, kleine Mengen von Beschichtungsmischung oder ein in der Papierstoffleimung verwendeter Leim.
Die Anordnung gemäß der Erfindung kann auch in einer Filmübertragungspresse genutzt werden, welche aus zwei Walzen besteht, die einen Spalt definieren, durch welchen die zu beschichtende Bahn durchgeführt wird. Hierbei wird eine Filmschicht von gewünschter Beschichtungsmischung oder Leim zuerst auf die Oberfläche einer Walze oder Walzen aufgetragen, wonach der Film durch eine gegenläufige Glättwalze oder Rakelklinge geglättet wird. Abschließend wird der somit auf der Oberfläche einer Walze oder Walzen gebildete Film von Beschichtungsmischung oder Leim in dem durch die Walzen definierten Spalt auf die Bahn übertragen. Beim Anlaufen einer solchen Filmübertragungspresse kann das eine, die Walzenoberfläche rakelnde Rakelelement gekühlt werden, bevor die Auftragung der Beschichtungsmischung auf die Walzenoberfläche gestartet wird.

Claims

Verfahren zur Beschichtung einer durch eine Gegenwalze (1) gestützten, bewegten Papier- oder Pappbahn (2) oder zur Beschichtung einer Walze einer Filmübertragungspresse, bei dem die Beschichtungsmischung auf die Oberfläche der Bahn (2) oder die der Walze der Filmübertragungspresse aufgetragen und nachfolgend die Oberfläche der Bahn (2) oder die der Walze der Filmübertragungspresse gerakelt wird dadurch gekennzeichnet, – dass vor dem Beginn des Auftragens der Beschichtungsmischung ein Kühlfluid zu dem Treffpunkt der zu rakelnden Oberfläche (2) mit dem Rakelelement (3) geführt wird, und – die Zuführung des Kühlfluids abgestellt wird, sobald der Auftrag der Beschichtungsmischung begonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlfluid Wasser ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlfluid auf die Oberfläche der Bahn (2) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das der Oberfläche der Bahn (2) oder der Walze der Filmübertragungspresse zugeführte Kühlfluid in einer Menge von 1 bis 20 g/m², vorteilhaft 4–8 g/m², zugeführt wird.