-
Gegenstand
der Erfindung ist eine Kantenführung zur Steuerung eines
Streichmittelvorhangs, der bei einem Vorhangstreichverfahren entsteht,
auf den Auftreffpunkt einer zu streichenden Bahn, wobei die Kantenführung
einen im Bereich ihrer Austrittskante angeordneten Saugschlitz umfasst,
dessen untere Kante eine untere Lippe bildet, die ein bis in den Streichmittelvorhang
hineinragendes Nockenteil aufweist, das eine Ablösung des
Randteils des Streichmittelvorhangs herbeiführt, so dass
der abgelöste Teil zusammen mit der an der Kantenführung
entlang fließenden Kantenflüssigkeit in den Saugschlitz
gesaugt wird, und wobei unterhalb der unteren Lippe ein zusätzlicher
Saugschlitz angeordnet ist.
-
Da
gestrichene Papiersorten und entsprechende Streichverfahren auf
dem Vormarsch sind, werden an Streichprozesse und -vorrichtungen
steigende Anforderungen gestellt. Beim Streichen, genauer ausgedrückt
beim Pigmentstreichen, wird in der Streichstation auf der Papieroberfläche
eine Schicht aus Streichmischung gebildet, wonach das überschüssige
Wasser getrocknet wird. Das Auftragen der Streichmischung kann in
ein Aufbringen der Streichmischung auf die Papieroberfläche,
das heißt in eine Applikation, sowie in eine Regulierung
der endgültigen Streichmenge eingeteilt werden. Das wichtigste
Pigmentstreichverfahren ist ein sogenanntes Rakelstreichverfahren,
wobei die Streichmenge mittels eines sogenannten Rakelmessers reguliert wird.
Die gängigsten Typen der Rakelstreichstationen bestehen
aus einer mit einer Streichwalze versehenen Rakelstreichvorrichtung
und einer mit einer Düsenapplizierung versehenen Rakelstreichvorrichtung.
Darüber hinaus wird beim Streichen ein sogenanntes Filmstreichaggregat
verwendet, die sich in letzter Zeit in immer größerem
Umfang durchsetzen. Desgleichen sind Vorhangstreicher als neue Technik auf
dem Vormarsch.
-
Vorhangstreichwerke
können in über einen Schlitz beschickte (slot-fed)
oder von einer Fläche beschickte (slide-fed) Streichvorrichtungen
kategorisiert werden. Bei einem von einer Fläche beschickten Vorhangstreicher
wird die Streichmasse mittels einer Düseneinheit auf eine
schiefe Ebene geführt, entlang welcher die Streichmasse
in Richtung der Kante der die Zuführlippe bildenden Ebene
fließt, wobei beim Tropfen der Streichmasse von der Zuführlippe
ein Vorhang entsteht. Bei über einen Schlitz beschickten Applikationsbalken
wird die Streichmasse über eine Verteilerkammer in einen
schmalen vertikalen Schlitz gepumpt, andessen Lippe sich ein Vorhang
bildet und auf die Bahn tropft. Die Streichmasse kann in einer oder
in mehreren Schichten aufgetragen werden.
-
Der
entstandene Vorhang wird in seiner vollen Breite bis zum Auftreffpunkt
mittels einer Kantenführung bei behalten, die, wie ihr
Name bereits sagt, an der Kante des Zuführschlitzes/der
Zuführlippe liegt.
-
Es
gibt zahlreiche unterschiedliche Papier- und Kartonsorten, die je
nach Flächengewicht in zwei Kategorien eingeteilt werden
können: in Papiere, die einlagig sind und ein Flächengewicht
von 25–300 g/m2 auf weisen, und
in Kartons, die mit einer Mehrlagentechnik hergestellt werden oder
einlagig sind und ein Flächengewicht von 100–600
g/m2 aufweisen. Wie daraus ersichtlich,
ist die Grenze zwischen Papier und Karton fließend, da
die von ihrem Flächengewicht her leichtesten Kartons leichter
sind als die schwersten Papiere. Im Allgemeinen wird Papier zum
Drucken und Karton zum Verpacken verwendet. Die Papiere und Kartons
können gestrichen oder ungestrichen sein.
-
Die
folgenden Beschreibungen stellen Beispiele von zurzeit verwendeten
Werten für zu streichende Faserbahnen dar, wobei erhebliche
Schwankungen bei den angegebenen Werten auftreten können.
Die Beschreibungen gründen sich hauptsächlich
auf die Quellenpublikation
„Papermaking Science
and Technology", Teil „Papermaking Part 3, Finishing",
hrsg. v. Jokio, M., veröffentlicht bei Fapet Oy, Jyväskylä 1999,
361 S.
-
Gestrichenes
Magazinpapier (LWC = light weight coated) enthält 40–60%
mechanischen Halbstoff, 25–40% gebleichten Nadelholzzellstoff
sowie 20–35% Füll- und Streichmittel. Folgende
Werte können als allgemeine Werte für LWC-Papier
betrachtet 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 100–1250 kg/m3,
Weißgrad 70–75% und Opazität 89–94%.
-
Folgende
Werte können als allgemeine Werte für MFC-Papier
(machine finished coated) betrachtet werden: Flächengewicht
50–70 g/m2, Hunter-Glanz 25–70%,
PPS S10-Rauheit 1,8–2,8 μm, Dichte 900–950
kg/m3, Weißgrad 70–75%
und Opazität 91–95%.
-
Folgende
Werte können als allgemeine Werte für FCO-Papier
(film coated offset) betrachtet werden: Flächengewicht
40–70 g/m2, Hunter-Glanz 45–55%,
PPS S10- Rauheit 1,5–2,0 μm, Dichte 1000–1050
kg/m3, Weißgrad 70–75%
und Opazität 91–95%.
-
Folgende
Werte können als allgemeine Werte für MWC-Papier
(medium weight coated) betrachtet werden: Flächengewicht
70–90 g/m2, Hunter-Glanz 65–75%,
PPS S10-Rauheit, 0,6–1,0 μm, Dichte 1150–1250
kg/m3, Weißgrad 70–75%
und Opazität 89–94%.
-
HWC
(heavy weight coated) weist ein Flächengewicht von 100–135
g/m2 auf und kann sogar mehr als zweimal
gestrichen werden.
-
Bei
gestrichenen, auf Zellstoff basierenden, holzfreien Druckpapieren
bzw. Feinpapieren (WFC) schwanken die Mengen an Streichmasse je
nach Anforderung und Verwendungszweck in hohem Maße. Nachstehend
sind typische Werte für einmal oder zweimal gestrichenes,
auf Zellstoff basierendes Druckpapier angegeben: für einmal
gestrichenes Papier Flächengewicht 90 g/m2,
Hunter-Glanz 25–80%, PPS S10-Rauheit 0,75–2,2 μm,
Weißgrad 80–88% und Opazität 91–94%,
und für zweimal gestrichenes Papier Flächengewicht
130 g/m2, Hunter-Glanz 25–80%,
PPS S10-Rauheit 0,65–0,95 μm, Weißgrad 83–90%
und Opazität 95–97%.
-
Wärmeempfindliche
Papiere weisen eine wärmeempfindliche Strichschicht auf,
die zum Beispiel wärmeempfindliches Wachs enthalten kann, das
zwischen einem Farb bildner und einer reaktiven Aufnahmesubstanz
angebracht ist. Bei Erwärmen der Papieroberfläche
schmilzt das Wachs und erlaubt den vorgenannten Stoffen miteinander
in Berührung zu kommen, wobei die gewünschte Aufzeichnung entsteht.
Als Basispapier dient im Allgemeinen ein Papier mit einem Flächengewicht
im Bereich von 40–60 g/m2, das
normalerweise vorgestrichen oder oberflächengeleimt ist.
Die wärmeempfindliche Strichschicht kann darüber
hinaus auch mit einer Schutzstrichschicht geschützt sein.
-
Kartons
bilden eine ziemlich heterogene Gruppe, indem sie vom Flächengewicht
her hohe Sorten, deren Flächengewicht bis zu 600 g/m2 betragen kann, und vom Flächengewicht
her niedrige Sorten beinhalten, deren Flächengewicht etwa
160 g/m2 beträgt, wobei die Sorten
von auf Primärfaserbasis bis zu 100% auf Recyclingfaserbasis
und von ungestrichenen bis hin zu mehrfach gestrichenen reichen.
-
Zu
gestrichenen Kartons gehören folgende:
- – auf
Primärfaserbasis (Faltkarton (FBB = folding boxboard),
gebleichter Zellstoffkarton (SBS = solid bleached board), Getränkeverpackungskarton (LPB
= liquid packaging board), gestrichene weißflächige
Oberflächenschicht (coated White top liner, carrier board)
- – auf Recyclingfaserbasis (weißflächiger
Graukarton (WLC = white lined chipboard), gestrichener Recyclingkarton).
-
Vorhangstreichen
eignet sich prinzipiell für die Herstellung sämtlicher
oben genannter streichbarer Sorten. Beim Vorhangstreichen wird nicht
die gleiche Glätte erzielt wie beim Rakelstreichen, die
damit erzielte Deckung jedoch ist besser als beim Rakelstreichen.
-
Bei
Einsatz eines Vorhangstreichverfahrens besteht ein gewisses Problem
in der begrenzten Dauer des Streichprozesses aufgrund der Kantenführungen.
Die Formen und Oberflächenmaterialien der Kantenführungen
sowie auch die Formen und eventuellen Saugeinrichtungen der Unter-
oder Austrittskante der Kantenführung variieren beträchtlich. Eine
allgemein angewandte Lösung ist die Anordnung einer Saugvorrichtung
an der Austrittskante, mit welcher eine größere
Ansammlung von Streichmittel, die entlang der Kantenführung
fließt, und die Kantenflüssigkeit, die zur Verbesserung
der Kohäsion des Vorhangs eingesetzt wird, abgesaugt wird.
Die bekannten Lösungen funktionieren im Allgemeinen gut bei
Versuchsmaschinen und noch in ausreichender Weise bei Produktionsmaschinen,
in welchen die kontinuierlichen Betriebsphasen höchstens
einige Stunden dauern. Bei länger andauernden kontinuierlichen
Streichverfahren stellt das an der unteren Lippe des Saugschlitzes
ein trocknende Streichmittel ein Problem dar. Dieses angetrocknete
Streichmittel stört die Ablösung des Vorhangs
von der Kantenführung und verursacht dabei Probleme für
die Funktion eventueller Abzugselemente der Randwulst. Hat sich eine
ausreichend große Menge an angetrockneter Streichmasse
gebildet, verstopft diese den Saugschlitz, wobei eine größere
Menge an Streichmasse, die entlang der Kantenführung fließt,
und die Kantenschmierflüssigkeit direkt auf die Bahn geleitet
werden und dort am Rand des Striches eine mehrfache Menge an Streichmasse
hinterlassen. Dieser Streichmassenüberschuss trocknet nicht
in der Trocknung der Streichmaschine, sondern haftet in feuchtem
Zustand an der Oberfläche der mit der gestrichenen Bahn
in Berührung kommenden Walzen.
-
Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung für
eine Kantenführung bereit zu stellen, mit der ein Antrocknen
des Streichmittels an der unteren Lippe eliminiert oder zumindest
wesentlich reduziert werden kann.
-
Um
dieses Ziel zu erreichen, zeichnet sich die erfindungsgemäße
Kantenführung dadurch aus, dass das Nockenteil eine nach
unten gerichtete Kantenfläche aufweist, entlang welcher
der Rand des abgelösten Streichmittelvorhangs sich nach
unten bewegt, und dass an der unteren Lippe eine innere Spülflüssigkeitsströmung
angeordnet ist, die auf die genannte Kantenfläche gesteuert
ist, sodass sie die Kantenfläche an der Stelle des Bereiches,
der mit dem Rand des Streichmittelvorhangs in Berührung steht,
im Wesentlichen feucht hält und/oder die Oberflächenenergie
des Streichmittels verändert, so dass es an der Kantenfläche
bis zum zusätzlichen Saugschlitz haften bleibt. Die Kantenfläche
ist in einem Winkel, der in einem Bereich von –45 bis +80°,
vorzugsweise in einem Bereich von –15 bis +45° liegt, zur
Vertikalebene angeordnet.
-
An
der unteren Kante der Kantenführung ist vorzugsweise ein
Führungsteil angeordnet, das die Kantenflüssigkeit,
die entlang der Kantenführung fließt, gegen die
Innenfläche des Nockenteils an der unteren Lippe steuert,
bevor die Kantenflüssigkeit in den Saugschlitz gesaugt
wird, so dass die Innenfläche im Wesentlichen vollständig
durch die Kantenflüssigkeit bis zur Kantenfläche
der unteren Lippe feucht gehalten wird.
-
Im
Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen näher erläutert, wobei
-
1 eine
Kantenführung gemäß dem Stand der Technik,
und
-
2 eine
erfindungsgemäße Kantenführung als schematisches
Prinzipbild zeigt.
-
Eine
Lösung nach dem Stand der Technik ist in 1 schematisch
dargestellt, worin die Kantenführung des Streichmittelvorhangs 11 mit
dem Bezugszeichen 4 gekennzeichnet ist. Am unteren Ende oder
an der Austrittskante der Kantenführung ist ein an eine
Saugkammer 6 angeschlossener Saugschlitz 5 zum
Ansaugen des Randbereichs des Vorhangs derart angeordnet, dass sich
auf der Bahn ein trockener Rand 2 bildet. Der Randbereich,
der angesaugt werden soll, weist in der Regel eine Breite im Bereich von
ca. 0,5–4 mm auf. Die Kantenflüssigkeit 12,
die angeordnet ist, um entlang der Kantenführung 4 zu fließen,
wird ebenfalls in den Saugschlitz 5 gesaugt. Die untere
Kante des Saugschlitzes 5 bildet die untere Lippe 7.
Das Bezugszeichen 1 bezieht sich auf den gestrichenen Teil
der Bahn und das Bezugszeichen 3 auf die Stützfläche,
zum Beispiel eine Walze. Im Saugschlitz ist häufig eine
Zuführleitung für eine Zusatzflüssigkeit
angeordnet, um den Schlitz sauber zuhalten und um das Antrocknen
des Streichmittels am Schlitz zu verhindern.
-
Gemäß 2 umfasst
die erfindungsgemäße Kantenführung 4 des
Streichmittelvorhangs 11 einen an der unteren Lippe 7 des
Saugschlitzes 5 angeordneten Spülflüssigkeitskanal 26,
dessen Austrittsöffnung 25 in der Kantenfläche 24 des
Nockenteils 23 der unteren Lippe so nahe an der oberen
Kante der Kantenfläche liegt, dass die Kantenfläche
im Wesentlichen ab der oberen Kante des Nockenteils bis zum an der
unteren Lippe an geordneten zusätzlichen Saugschlitz 21 an
der Stelle des Bereiches, der mit dem Rand des Streichmittelvorhangs
in Berührung steht, feucht gehalten werden kann. Die Breite
der Austrittsöffnung 25 in Bahnrichtung kann im
Wesentlichen der gesamten Breite der Kantenfläche 24 des Nockenteils 23 in
Bahnrichtung oder nur eines Teils davon entsprechen, wobei sie vorzugsweise
kleiner ist als die Breite des zusätzlichen Saug schlitzes 21 in
Bahnrichtung, damit eine größere Saugkapazität als
die Zufuhr der Befeuchtungsflüssigkeit gewährleistet
wird. Die Austrittsöffnung 25 kann auch mit einem
porösen flüssigkeitsdurchlässigen Material
ersetzt werden. Die Kantenfläche 24 liegt vorzugsweise
im Wesentlichen in der Vertikalebene 30. Sie kann auch
derart ausgebildet werden, dass die Außenkante im Winkel –α,
+α, der in einem Bereich von –45 bis +80°,
vorzugsweise in einem Bereich von –15 und +45° liegt,
zur Vertikalebene verläuft. Der mit einem Minuszeichen
versehene Winkelwert bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Kantenfläche
bei einer weiteren Abwärtsbewegung näher an der
Kantenführung liegt, und der mit einem Pluszeichen versehene
Wert wiederum, dass die Kantenfläche bei einer weiteren
Abwärtsbewegung näher am Vorhang liegt. 2 zeigt
durch gestrichelte Linien 31 dargestellte Beispiele verschiedener
bevorzugter Alternativen für die Lage der Kantenfläche 24.
Der negative Winkel ist mit –α bezeichnet und
der positive mit +α. Die Kantenfläche 24 muss
nicht gerade, sondern kann auch gebogen sein. Die Mündungsöffnung
des zu sätzlichen Saugschlitzes 21 ist vorzugsweise
nahe an der unteren Kante der Kantenfläche 24 angeordnet,
in 2 ist die Mündungsöffnung nahe
an dem Standort 31 der Kantenfläche dargestellt,
die näher an der Kantenführung liegt.
-
Die
Eigenschaften der Spülflüssigkeit können
so reguliert werden, dass sie eine Änderung der Oberflächenenergie
des Streichmittelvorhangs herbeiführen und dabei die Kohäsion
des Streichmittelvorhangs unterstützen. Die Spülflüssigkeit
kann zum Beispiel Wasser oder eine andere Flüssigkeit oder Lösung,
zum Beispiel eine Seifenlösung, sein. Das Nockenteil 23 der
unteren Lippe ist so ausgeformt, dass der Streichmittelvorhang sich
möglichst nahe an der zu streichenden Faserbahn W von der
unteren Lippe löst, wobei die Randwulst 28, die
sich auf der Bahn bildet, möglichst klein oder nahezu nicht
existent ist. Die gebildete Randwulst ist in manchen Fällen
sehr schwer oder sogar unmöglich zu streichen, zum Beispiel
bei hohem Trockenmittelgehalt des Streichmittels und bei heißer
Basisbahn, wobei die Randwulst fest an der Basisbahn antrocknen
kann. Eine derart starke Randwulst kann große Probleme verursachen
und zur Verschmutzung der Walzen sowie im Extremfall zum Zerplatzen
der Rolle auf dem Aufroller führen, wenn die Randwulst
das Entweichen der Luft an den Rändern der Rolle verhindert.
-
Die
Spülflüssigkeit kann zum Beispiel auch als Kühlflüssigkeit
zur Kühlung der unteren Lippe fungieren, was wiederum eine
Antrocknung des Streichmittels auf den Oberflächen der
unteren Lippe verhindert. Die Kühlung kann auch mithilfe
einer von der Spülflüssigkeit getrennten Zirkulation
eines Kühlmediums realisiert werden.
-
An
der unteren Kante der Fließfläche der erfindungsgemäßen
Kantenführung 4 ist ein Führungsteil 22 für
die Kantenflüssigkeit ausgebildet, das die Kantenflüssigkeit 12 gegen
die Innenfläche 27 des Nockenteils 23 steuert
und dabei eine Lache aus Kantenflüssigkeit bildet, die
die Innenfläche im Wesentlichen vollständig bis
zur Kantenfläche 24 hin feucht hält.
Der Überstand a des Führungsteils 22 bewegt
sich im Bereich von ca. 0–5 mm, vorzugsweise im Bereich
von ca. 0,2–2 mm. Die Kantenfläche 24 des
Nockenteils 23 befindet sich im Abstand b zum Führungsteil 22.
Der Abstand b ist vorzugsweise nahezu gleich mit dem Abstand a,
das heißt er liegt zum Beispiel im Bereich von ca. 0,2–2
mm. Das Führungsteil kann im Querschnitt so ausgeformt
sein, dass es zum Beispiel einen Halbkreis, ein Dreieck oder eine
Ovale aufweist. Im Anschluss an das Führungsteil 22 kann
bei Bedarf eine Zufuhrleitung für eine Zusatzflüssigkeit
angeordnet sein, um ein Sauber bleiben des Führungsteils
zu gewährleisten. Vorzugsweise ist die Zufuhr der Zusatzflüssigkeit
so angeordnet, dass sich oberhalb des Führungsteils eine Lache bildet,
die ein Anhaften des Streichmittels am Führungsteil verhindert
oder zumindest wesentlich reduziert. Die Kantenführung 4 kann
im Wesentlichen vertikal sein, wie in den Figuren der Zeichnung
dargestellt, oder in einem Winkel zur Vertikalebene stehen, zum
Beispiel im Bereich von ca. 0–5°, so dass die
Kantenführung an ihrer unteren Kante weiter in den Streichmittelvorhang
hineinragt als an ihrer oberen Kante. In diesem Fall verjüngt
sich der Streichmittelvorhang bei weiterer Abwärtsbewegung
zwischen den gegenüberliegenden Kantenführungen.
-
Die
Flächen, die mit dem Strichmittel der Fließfläche
an der unteren Kante und der unteren Lippe 7 der Kantenführung 4 in
Berührung stehen, und/oder die Flächen der Wasserkanäle
können mit einer Strichmittel abweisenden Substanz beschichtet werden.
-
Die
erfindungsgemäße Lösung stellt von ihren
Einsatzmöglichkeiten und ihrer Funktionssicherheit her
eine verbesserte Lösung dar, die, verglichen mit den derzeitigen
Lösungen, eine Steigerung der Dauer eines kontinuierlichen
Streichprozesses auf ein Vielfaches erlaubt, insbesondere bei Trockenkantenstreichverfahren.
-
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 Nicht-Patentliteratur
-
- - „Papermaking
Science and Technology”, Teil „Papermaking Part
3, Finishing”, hrsg. v. Jokio, M., veröffentlicht
bei Fapet Oy, Jyväskylä 1999, 361 S [0006]