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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Florstreichmaschine mit einer Anordnung zur Regulierung der Applikationsbreite der Florstreichmaschine nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Regulierung der Applikationsbreite der Florstreichmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 4.
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Da die gestrichenen Papiersorten und die Streichung gebräuchlicher werden, werden den Streichprozessen und -vorrichtungen wachsende Anforderungen abverlangt. Beim Streichen, genauer gesagt, bei der Pigmentstreichung wird auf der Papieroberfläche eine Streichmassenmischschicht in der Streichstation gebildet, wonach die Trocknung des überflüssigen Wassers ausgeführt wird. Die Bildung der Streichmassenmischschicht kann in Auftragen der Streichmischschicht auf die Papieroberfläche, d. h. Applikation, sowie in endgültige Einstellung der Streichmassenmenge aufgeteilt werden. Das wichtigste Pigmentstreichverfahren ist die so genannte Klingenstreichung, bei der die Streichmenge mit Hilfe der so genannten Schaberklinge reguliert wird. Die üblichsten Klingenstreichpartietypen sind die mit einer Streichwalze ausgestattete Klingenstreichmaschine und die mit einer Düsenapplikation ausgestattete Klingenstreichmaschine. Darüber hinaus wird beim Streichen die so genannte Filmübertragungsstreichmaschine eingesetzt, welche in letzter Zeit verbreitet sind. Ebenfalls werden die Florstreichmaschinen als neue Technik in Einsatz kommen.
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Die Florstreichmaschinen können in die über eine Schlitzdüse (slot-fed) eingebenden oder in die über eine Kaskadendüse (slide-fed) eingebenden Streichmaschinen unterteilt werden. Bei der über eine Kaskadendüse eingebenden Florstreichmaschine wird die Streichmasse mit Hilfe der Düseneinheit auf eine schiefe Ebene eingegeben, entlang derer die Streichmasse in Richtung der die Eingabelippe bildenden Kante der Ebene fließt, wobei der Flor gebildet wird, wenn die Streichmasse von der Eingabelippe fällt. Der entstandene Flor wird mit Randlaufreglern in gewünschter Breite gehalten, die dem Namen nach am Rand der Eingabelippe angeordnet sind.
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Bei den durch den Schlitz eingebenden Applikationsbalken wird die Streichmasse über die Verteilerkammer in einen vertikalen Schlitz gepumpt, an dessen Lippe der Flor gebildet wird und von Randlaufreglern gesteuert auf die Bahn fällt. Die Streichmasse kann in einer oder mehreren Lagen aufgetragen werden.
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Es gibt zahlreiche verschiedene Papier- und Kartonsorten und sie können nach dem Flächengewicht in zwei Klassen unterteilt werden: in Papiere, die einlagig sind und ein Flächengewicht von 25–300 g/m2 aufweisen, und in Kartons, die mit Mehrlagentechnik gefertigt sind und ein Flächengewicht von 100–600 g/m2 aufweisen. Wie festgestellt wird, ist die Grenze zwischen Papier und Karton gleitend, denn die vom Flächengewicht her leichtesten Kartons sind leichter als die schwersten Papiere. Im Allgemeinen wird das Papier zum Bedrucken und der Karton zum Verpacken verwendet. Papiere und Kartons können gestrichen oder ungestrichen sein.
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Die im Folgenden dargestellten Beschreibungen sind Beispiele für Werte der derzeit eingesetzten zu streichenden Faserbahnen und sie können bedeutende Schwankungen von gegebenen Werten aufweisen. Die Beschreibungen basieren hauptsächlich auf der Quellenveröffentlichung Papermaking Science and Technology, Teil Papermaking Part 3, Finishing, Red. Jokio, M., Veröff. Fapet Oy, Jyväskylä (Finnland) 1999, 361 S.
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Das gestrichene Zeitschriftenpapier (LWC = light weight coated) enthält Holzstoff 40–60%, gebleichten Halbstoff aus Nadelholz 25–40% und Füll- und Streichstoffe 20–35%. Als allgemeine Werte für das LWC-Papier können die Folgenden angegeben werden: Flächengewicht 40–70 g/m2, Hunter-Glanz 50–65%, PPS S10-Rauheit 0.8–1.5 μm (Offset) und 0.6–1.0 μm (Roto), Dichte 1100–1250 kg/m3, Helligkeit 70–75% und Opazität 89–94%.
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Als allgemeine Werte für das MFC-Papier (machine finished coated) können die Folgenden angegeben werden: Flächengewicht 50–70 g/m2, Hunter-Glanz 25–70%, PPS S10-Rauheit 2.2–2.8 μm, Dichte 900–950 kg/m3, Helligkeit 70–75% und Opazität 91–95%.
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Als allgemeine Werte für das FCO-Papier (film coated offset) können die Folgenden angegeben werden: Flächengewicht 40–70 g/m2, Hunter-Glanz 45–55%, PPS S10-Rauheit 1.5–2.0 μm, Dichte 1000–1050 kg/m3, Helligkeit 70–75% und Opazität 91–95%.
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Als allgemeine Werte für das MWC-Papier (medium weight coated) können die Folgenden angegeben werden: Flächengewicht 70–90 g/m2, Hunter-Glanz 65–75%, PPS S10-Rauheit 0.6–1.0 μm, Dichte 1150–1250 kg/m3, Helligkeit 70–75% und Opazität 89–94%.
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Bei HWC (heavy weight coated) beträgt das Flächengewicht 100–135 g/m2 und es kann sogar öfter als zweimal gestrichen werden.
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Bei gestrichenen auf Zellstoff basierenden holzfreien Druckpapieren bzw. Feinpapieren (WFC) schwanken die Streichmassemengen je nach Anforderungen und Verwendungszweck sehr viel. Im Folgenden werden typische Werte für das ein- und zweimal gestrichene auf Zellstoff basierende Druckpapier angegeben: einmal gestrichenes Flächengewicht 90 g/m2, Hunter-Glanz 65–80%, PPS s10-Rauheit 0.75–2.2 μm, Helligkeit 80–88% und Opazität 91–94% und für zweimal gestrichenes Flächengewicht 130 g/m2, Hunter-Glanz 70–80%, PPS S10-Rauheit 0.65–0.95 μm, Helligkeit 83–90% und Opazität 95–97%.
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Die Kartons bilden eine relativ heterogene Gruppe, die von Flächengewicht her hohe Sorten enthält, deren Flächengewicht sogar 600 g/m2 betragen kann, und vom Flächengewicht her niedrige Sorten, deren Flächengewicht ca. 100 g/m2 beträgt, die Sorten können welche von Primärfaserbasis bis 100% Altfaser und von ungestrichen bis mehrfach ungestrichen sein. Gestrichene Kartons sind die folgenden:
- – auf Primärfaserbasis (Faltkarton (FBB = folding boxboard), gebleichter Zellstoffkarton (SBS = solid bleached board), Flüssigkeitsverpackungskarton (LPB = liquid packaging board), gestrichene weiße Deckenlage (coated white top liner), carrier board)
- – auf Altfaserbasis (weißgedeckter Duplexkarton (WLC = white lined chipboard), gestrichener Altkarton).
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Die Florstreichung eignet sich prinzipiell für die Herstellung von sämtlichen oben aufgeführten gestrichenen Sorten. Durch die Florstreichung wird jedoch nicht die gleiche Glätte erreicht wie bei Klingenstreichung, jedoch ist die damit erreichte Deckkraft besser als bei Klingenstreichung.
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Bei Florstreichung ist die Einstellung der Applikationsbreite im Allgemeinen durch Begrenzung des auf die Bahn fallenden Flors direkt vor der Oberfläche der Bahn oder an der Eingabelippe des Eingabebalkens ausgeführt, wobei im letzten Fall die Breite des Flors mit Hilfe der Randlaufregler aufrecht erhalten wird. Ein Problem dieser bekannten Technik ist die konstante Beibehaltung der Eingabebreite (breiter als die Bahn), wobei die Einstellung der Breite der auf die Bahn fallenden Streichmassenschicht bzw. der Applikationsbreite insbesondere bei der Mehrlagenstreichung das Zusammenführen der verschiedenen Eingabeschichten des äußeren Teils der Applikationsbreite in eine Mischung verursacht, die nicht erneut verwendet werden kann oder bei der der erneute Einsatz ein die Kosten deutlich erhöhender Faktor ist.
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Eine weitere Möglichkeit ist es, den Durchfluss der Streichmasse auf die Gießebene zu begrenzen, indem der Randbereich der Eingabekammern im gewünschten Abschnitt gesperrt wird, zum Beispiel durch Einsatz von Absperrschiebern, wobei die Masse auf die Gießebene und weiter über die Eingabelippe fließt und einen Flor in gewünschter Breite bildet, der mit Hilfe der Randlaufregler aufrecht erhalten wird. Ein Problem dieser Lösung ist die Entstehung von Fehlern des Eingabeprofils in Querrichtung auf Grund der Verstopfung des Randbereichs der Kammern. Zugleich werden in Kammern Bereiche gebildet, in denen die Masse die Möglichkeit hat zu trocknen. Beim Einstellen der Breite verursachen diese getrockneten Massepartikel Streichfehler oder verstopfen sogar den Düsenbalken lokal. Um dieses Problem zu lösen, hat die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung in der früheren internationalen Anmeldung
WO 2006/079678 A1 eine Lösung vorgeschlagen, bei der zu der Streichanlage eine mindestens in einem Randbereich der Gießebene angeordnete in Breitenrichtung bewegliche Regelvorrichtung, die einen Klingenteil aufweist, der die Erstreckung der aus der Düsenöffnung ausströmenden Streichmasse in Breitenrichtung begrenzt, und ein Reglerteil der Rücklaufströmung gehört, der die Strömung der Streichmasse, die aus dem Teil des Düsenschlitzes ausströmt, der sich außerhalb der von dem Klingenteil begrenzten Applikationsbreite befindet, zurück in den Maschinenkreislauf oder zur Beseitigung leitet. Der Führungsteil des Rücklaufs ist entweder als geschlossene Konstruktion ausgeführt, bei der zu dem Reglerteil ein zu öffnender Deckelteil, in dem auf der Höhe der Düsenschlitze angeordnete Rücklaufrinnen gebildet sind, die voneinander isoliert sind, und ein an die Düseneinheit fest angeschlossener Bodenteil gehört, in dem mit den Rücklaufrinnen des Deckels bündig gesetzte Anschlagrinnen angeordnet sind, wobei wenn der Deckel geschlossen ist, in dem Reglerteil jedem Düsenschlitz entsprechende geschlossene Rücklaufkanäle gebildet werden, oder als offene Konstruktion, bei der zum Reglerteil auf beiden Seiten jedes Düsenschlitzes angeordnete stiftförmige oder plattenförmige Organe gehören, so dass auf der Höhe der Düsenschlitze eine offene Führungsrinne nach oben gebildet wird, entlang derer die Strömung der Streichmasse, die aus dem sich außerhalb der Applikationsbreite erstreckenden Teil des Düsenschlitzes ausströmt, zurück in den Maschinenkreislauf oder zur Entsorgung geleitet werden kann. Das Problem dieser bekannten Lösung ist die relativ komplizierte Konstruktion und dass im Bereich des Reglerteils auf dem Schlitz gesammelte Masse im Schlitz Gegendruck erzeugt und somit auch das Profil des Applikationsbereichs ändert.
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Somit ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Florstreichmaschine und ein Verfahren zur Regulierung der Applikationsbreite der Florstreichmaschine zu schaffen, die eine verbesserte Lösung zur Kontrolle der auf der Gießebene der Florstreichmaschine stattfindenden Breitenregulierung so erzeugt, dass der Düsenschlitz nicht verstopft werden kann und somit das Querprofil des Streichmittels verändern kann.
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Um dieses Ziel zu erreichen, ist erfindungsgemäß eine Florstreichmaschine wie in Anspruch 1 angegeben vorgesehen. Für das der Erfindung entsprechende Verfahren sind wiederum die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 4 dargestellten Merkmale kennzeichnend.
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Im Folgenden wird die Erfindung näher erläutert, indem auf die beiliegenden Zeichnungen hingewiesen wird, bei denen:
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1–3 schematisch eine dem Stand der Technik entsprechende Ausführungsart der Breitenregulierung darstellen,
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4–6 schematisch einige Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen und nur Teile, die zum Verstehen der Erfindung wesentlich sind, darstellen.
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Die
1–
3 stellen schematisch eine dem Stand der Technik entsprechende Ausführungsart dar, bei der an der Düseneinheit mindestens in einem Randbereich eine Stellvorrichtung
40 der Applikationsbreite angeordnet ist, zu der ein Deckelteil
41, ein Klingenteil
42 und ein Bodenteil
50 gehören. Der Bodenteil
50 ist mit Hilfe eines Anschlussstücks
51 an der Stirnseite der Düseneinheit befestigt. Mit dem Bezugszeichen
43 ist ein Randlaufregler markiert, der den entstehenden Streichflor am Rand beim Fallen auf die Bahn steuert. Der Deckelteil
41 ist am Klingenteil
42 zum Beispiel mit Schrauben befestigt. Der Klingenteil und der Deckelteil sind in der Breitenrichtung der Düseneinheit verstellbar, um die Breite der auf der Gießebene vorhandenen Streichmasse
100 wie gewünscht mit Hilfe der Innenkante des Klingenteils
42 zu begrenzen. Über eine mit Hilfe des Klingenteils
42 begrenzte, außerhalb der Applikationsbreite bleibende Öffnung
31 des Düsenschlitzes hinaus fließende Streichmasse fließt in ein durch den Bodenteil
50 und den Deckelteil
41 gebildetes Reglerteil, in dem sich an jedem Düsenschlitz Rinnenteile
45 befinden, die den Durchfluss dieser außerhalb der Applikationsbreite bleibenden Masse in am Bodenteil
50 vorhandene Rohrelemente
46 ermöglichen, über die der Durchfluss der Streichmasse
100 direkt in den Maschinenkreislauf zurück oder bei Bedarf aus dem Maschinenkreislauf hinaus geführt wird. Diese Lösung lässt die Behandlung der aus einem Düsenschlitz austretenden Masse in gewünschter Weise zu, wobei z. B. ein Teil der Masseschichten zurück in den Maschinenkreislauf und ein Teil nach außen zu leiten sind. Mit dem Bezugszeichen
47 ist ein Bypassrohr der Eingabekammern
12 der Düseneinheit markiert. Die Stellvorrichtung
40 ist vorteilhaft in beiden Randbereichen der Düseneinheit angeordnet. Eine solche Lösung ist in der Veröffentlichung
WO 2006079678 der vorliegenden Anmelderin näher beschrieben.
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In den 4–6 sind nur für das Verstehen der Erfindung wesentliche Teile von einer erfindungsgemäßen Florstreichmaschine schematisch dargestellt.
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In 4 sind Düsenteile 1 und 2 einer Florstreichmaschine schematisch dargestellt, zwischen denen ein Düsenschlitz 5 gebildet wird, in den Streichmittel 6 aus einer Eingabekammer 3 über eine Ausgleichkammer 4 eingegeben wird. Der vordere Düsenteil 1 ist mit einer Eingabelippe 1a ausgestattet. Im Randbereich der die Gießebene des Düsenteils 1 bildenden Oberfläche, stromabwärts vom Düsenschlitz 5 ist eine Stauplatte 7 angeordnet, die das aus dem Düsenschlitz 5 ausströmende Streichmittel 6 als Masseteich sammelt. Um diesen Masseteich an der vor der Stauplatte 7 angeordneten Stelle zu beseitigen, ist in Strömungsrichtung des Streichmittels 6 gesehen ein rohrförmiges Ablauforgan 8 angeordnet, das in der dargestellten Ausführungsform vom Querschnitt her dreieckförmig ist. An einer Seite 8a des dargestellten vom Querschnitt her dreieckförmigen Ablauforgans 8 sind Saugöffnungen 9 gebildet, über die das Streichmittel 6 in einen an eine Unterdruckquelle angeschlossenen Innenraum 10 des Ablauforgans 8 und von dort weiter in den Maschinenkreislauf oder zur Entsorgung geleitet werden kann. Die Unterdruckquelle kann zum Beispiel eine Schneckenpumpe, ein Ejektor oder eine andere, ein ausreichendes Vakuum erzeugende Vorrichtung sein. Das Vakuum kann während der ganzen Zeit auf voll eingestellt sein, da es keinen Unterdruck über den Düsenschlitz 5 bildet, sondern das Streichmittel 6 frei zum Ablauforgan 8 fließen kann, wobei der Druck über den Schlitz gleich wie in der umgebenden Luft ist. Somit beeinflusst der Unterdruck das im Düsenschlitz 5 noch vorhandene Streichmittel 6 nicht und somit das vom eigentlichen Streichmittelflor gebildete in Breitenrichtung regulierte Profil des Streichmittels.
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Das Ablauforgan 8 kann vom Querschnitt her auch eine andere Form aufweisen, wie zum Beispiel rund, oval, viereckig, etc. und es können mehrere Ablauforgane 8 im Bereich des Masseteichs angeordnet sein. In der dargestellten Ausführungsform sind die Saugöffnungen 9 in einer Reihe in Längsrichtung des Ablauforgans 8 angeordnet, sie können jedoch auch anders angeordnet sein, zum Beispiel auf der Oberfläche des Ablauforgans 8 in an mehreren verschiedenen Stellen vorhandenen Reihen und/oder als einzelne Löcher. Die Saugöffnungen 9 können zum Beispiel in der Ausführungsform von 5 anstelle der Fläche 8a oder darüber hinaus auch an der gegen die Gießebene angeordneten Unterfläche und/oder in Richtung der Stauplatte 7 angeordneten Seitenfläche angeordnet sein. Darüber hinaus können die Größe und Form der Saugöffnungen 9 so variieren, dass das mit Ablauforganen 8 erzeugte gewünschte Saugprofil für die Länge des Ablauforgans 8 erzeugt werden kann. Vorteilhaft sind die größten Löcher in Längsrichtung an den in der Mitte angeordneten Stellen angeordnet. Das Ablauforgan 8 kann aus Kunststoff oder einem entsprechenden Material gefertigt werden, das die polierten aus rostfreiem Stahl gefertigten Flächen der Gießebene nicht beschädigt.
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In 6 ist eine von drei Düsenteilen 1, 2 und 13 gebildete Düsenkonstruktion dargestellt, bei der der Düsenschlitz 5 zwischen jeweils zwei hintereinander angeordneten Düsenteilen 1–2 und 2–13 gebildet worden ist. In dieser Ausführungsform ist die erste Stauplatte 7a entsprechend angeordnet wie in der Ausführungsform von 4 und die zweite Stauplatte 7b an der Vorderkante des Düsenteils 2 an der Stelle vor dem nächsten Eingabeschlitz 5 in Strömungsrichtung der Masse. Mit dem Bezugszeichen 11 ist die Randleiste beschrieben, die zur Regulierung der Breite des auf der Gießebene vorhandenen, den Streichmasseflor bildenden Streichmittels 6 wie gewünscht verwendet wird. Die nicht dargestellten Ablauforgane können sein wie bei den 4 und 5 beschrieben.
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Die Stauplatte 7, 7a, 7b kann in Richtung des Düsenrands geneigt sein, wobei nicht so viel Vakuum erforderlich ist, oder sie kann auch in die andere Richtung geneigt sein, wobei die Gewichtung des Vakuums (Vakuummenge) der Randleiste 11 näher gebracht werden kann.
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Die der Erfindung entsprechende Lösung eignet sich zur Regulierung der Applikationsbreite von einer oder mehreren Florstreichschichten. Mit der der Erfindung entsprechenden Lösung können die erforderlichen Konstruktionen leichter und einfacher und somit leichter zu betreiben als früher ausgeführt werden.
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Auch die Sauberhaltung und Reinigung des Systems werden im Vergleich zu vorher erleichtert.
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Im Zusammenhang mit der der Erfindung entsprechenden Lösung ist es möglich, die Regulierung der Applikationsbreite während des Betriebs durchzuführen, indem auch der Randlaufregler sowie die Stau- und Ablauforgane angeordnet werden, um entsprechend der Bewegung des Regelorgans bewegt zu werden. Die Breitenregulierung während des Betriebs kann zum Beispiel von Hand (z. B. Schrauben-Hebel-Mechanismus), hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch (z. B. mit einem Linearmotor) ausgeführt werden. Der Randlaufregler kann poröses Material enthalten, durch das die Randflüssigkeit eingegeben wird. Am unteren Ende des Randlaufreglers ist vorteilhaft ein Vakuumarrangement vorhanden, mit dem Randflüssigkeit sowie Masse vom Randbereich gesaugt werden. An der Unterlippe des Randlaufreglers ist mindestens ein Spülwasser für das Vakuumarrangement vorhanden, z. B. das in der früheren finnischen Patentanmeldung
FI 20075730 des Antragsstellers beschriebene Spülarrangement des Randlaufreglers. Die mit Masse in Kontakt stehenden Konstruktionen sind vorteilhaft gekühlt und/oder befeuchtet, um die Trocknung der Masse zu verhindern.
