DE10238899A1 - Applicator mechanism is for direct application of liquid or paste coating on running paper or board web and minimizes impact of air boundary layer through profiled counter surface - Google Patents

Applicator mechanism is for direct application of liquid or paste coating on running paper or board web and minimizes impact of air boundary layer through profiled counter surface Download PDF

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Franz Fischer
Martin Dr. Kustermann
Benjamin Mendez-Gallon
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    • D21H23/34—Knife or blade type coaters

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Abstract

The paper or board web runs over a counter surface (2.1) and is associated with at least one applicator (A), which dispenses the medium on the web (B). The counter surface features parallel or spiral grooves to create flow ducts for an air boundary layer to be removed. The grooves have a quadrangular, trapezoid, wedge-shaped or corrugated cross section.

Description

Die Erfindung betrifft ein Auftragswerk zum direkten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Faserstoffbahn, die über eine Gegenfläche läuft und der wenigstens eine Auftragseinrichtung zugeordnet ist, welche das Medium an die Faserstoffbahn abgibt.The invention relates to a commissioned work for the direct application of a liquid or pasty medium on a running fibrous web that runs over a counter surface and the at least one application device is assigned, which the Releases medium to the fibrous web.

Gattungsgemäße Auftragswerke in Maschinen zur Herstellung und/oder Veredelung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papiermaschinen, werden im Rahmen von sogenannten Streichanlagen eingesetzt, um eine laufende Faserstoffbahn, die beispielsweise aus Papier oder Karton besteht, ein- oder beidseitig mit einer oder mehreren Schichten von flüssigen oder pastösen Streichmedien zu versehen.Generic commissioned works in machines for the production and / or finishing of a fibrous web, in particular Paper machines are used in the context of so-called coating systems, around a running fibrous web, for example made of paper or Cardboard consists of one or both sides with one or more layers of liquid or pasty To provide coating media.

Bei den Streichmedien handelt es sich beispielsweise um Farbe (Pigmentdispersion), Stärke oder Imprägnierflüssigkeit.The coating media is concerned for example color (pigment dispersion), starch or Impregnating liquid.

Beim sogenannten direkten Auftragen wird das flüssige oder pastöse Medium von der Auftragseinrichtung direkt auf die Oberfläche der laufenden Faserstoffbahn aufgetragen, die während des Auftrags auf einer umlaufenden Gegenfläche, beispielsweise einem Endlosband oder einer Gegenwalze, gestützt wird.With so-called direct application becomes the liquid or pasty Medium from the application device directly to the surface of the running fibrous web applied during the application on a circumferential counter surface, for example, an endless belt or a counter roller.

Bei derartigen Auftragswerken ist die Auftragseinrichtung üblicherweise als Vordosiereinrichtung ausgestaltet, die das flüssige oder pastöse Medium zunächst in einer überschüssigen Auftragsmenge aufträgt. Der Vordosiereinrichtung ist in Laufrichtung der Faserstoffbahn zumeist eine Enddosiereinrichtung (Fertigdosiereinrichtung oder Egalisiereinrichtung) nachgeschaltet. Mit dieser Einrichtung wird das zuvor von der Vordosiereinrichtung aufgetragene überschüssige Medium mit Hilfe eines an die laufende Faserstoffbahn gedrückten, sich durchgehend über im wesentlichen die gesamte Bahnbreite erstreckenden Rakelelements, wie etwa eine Rakelklinge, einem Rollrakel oder dergleichen abrakelt und so die gewünschte endgültige Auftragsmenge auf der Faserstoffbahn erzielt.With such orders the ordering device usually designed as a pre-metering device that the liquid or pasty Medium first in an excess order quantity applying. The pre-metering device is in the running direction of the fibrous web usually a final metering device (finished metering device or Equalization device) downstream. With this facility it will Excess medium previously applied by the predosing device with the aid of a pressed against the running fibrous web, continuously over essentially the entire web width of the doctor element, such as one Squeegee blade, a squeegee or the like and so the desired final order quantity achieved on the fibrous web.

Die erläuterten Vor- und Enddosiereinrichtungen werden gewöhnlich in zwei gängigen Konfigurationen eingesetzt, und zwar zum einen in einer Anordnung, bei der ein sogenanntes räumlich getrenntes Vor- und Enddosieren erfolgt und zum anderen in einer Anordnung, bei der das Vor- und Enddosieren nicht räumlich getrennt ausgeführt wird.The explained preliminary and final dosing devices become ordinary in two common Configurations used, on the one hand in an arrangement, where a so-called spatial separate preliminary and final dosing takes place and on the other hand in one Arrangement in which the preliminary and final dosing are not spatially separated accomplished becomes.

Bei der erstgenannten Anordnung, d.h. beim räumlich getrennten Vor- und Enddosieren befindet sich die Vordosiereinrichtung an einer ersten Gegenwalze und die Enddosiereinrichtung an einer zweiten Gegenwalze, die in Laufrichtung der Materialbahn gesehen der ersten Walze nachgeschaltet ist. Ein Auftragswerk mit einer solchen Konfiguration ist beispielsweise aus der DE 3715307 A1 bekannt.In the case of the first-mentioned arrangement, that is to say in the case of spatially separate preliminary and final metering, the pre-metering device is located on a first counter roll and the final metering device is located on a second counter roll which, viewed in the direction of travel of the material web, is connected downstream of the first roll. An order work with such a configuration is, for example, from the DE 3715307 A1 known.

Bei der räumlich nicht getrennten Anordnung hingegen sind Vor- und Enddosiereinrichtung einer gemeinsamen Gegenfläche zugeordnet.With the spatially not separate arrangement, however Pre and final metering devices are assigned to a common counter surface.

Schließlich gibt es auch Konfigurationen, bei denen auf die Enddosiereinrichtung verzichtet werden kann. Das sind jene Fälle, wo das Auftragsmedium in der gewünschten Menge, also ohne Überschuss(sogenannter 1:1-Auftrag) aufgetragen wird und dann auf der Faserstoffbahn verbleibt.Finally, there are configurations in which the final metering device can be dispensed with. The are those cases where the application medium in the desired Quantity, i.e. without excess (so-called 1: 1 application) is applied and then remains on the fibrous web.

Da die heutigen modernen Maschinen mit hoher Geschwindigkeit von über 2000 m/min betrieben werden, ist vor allem die von der schnell-laufenden Bahn mitgeschleppte Luftgrenzschicht hoch und wirkt einem stabilen Bahnlauf entgegen. Die Faserstoffbahn neigt dadurch zum Flattern oder lenkt aus. Ein einwandfreies Strichergebnis lässt sich dadurch nicht erreichen. Eine hohe Strichqualität ist aber für eine spätere Bedruckbarkeit notwendig.Because today's modern machines at high speed of over 2000 m / min are mainly operated by the fast-running Air boundary layer dragged along and looks stable Web run against. As a result, the fibrous web tends to flutter or deflects. A perfect stroke result can be do not achieve thereby. A high stroke quality is however for a later printability necessary.

Aus dem Stand der Technik sind einige Lösungen bekannt, mit denen die Luftgrenzschicht unmittelbar vor dem Auftragswerk entfernt werden soll.Some are from the prior art solutions known with which the air boundary layer immediately before the order work should be removed.

Beispielsweise sind Luftabstreif-Elemente, wie Schaber aber auch Gegenluftdüsen oder Luftabsaugeinrichtungen bekannt.For example, air wiping elements are like Scraper but also counter air nozzles or air suction devices known.

Diese genannten Einrichtungen sind Zusatzbauteile, die auch zusätzlichen Bauraum und zum Teil Energieaufwand erfordern. Außerdem unterliegen diese Bauteile einer ständigen Wartung. Im Falle der Verwendung eines Abstreifelementes kann infolge der Direkteinwirkung des Abstreifelementes auf die Faserstoffbahn diese geschädigt werden. Darüber hinaus verschleißt das Abstreifelement.These facilities are mentioned Additional components that are also additional Construction space and in part require energy. Also subject to these components of a permanent Maintenance. In the case of using a wiping element can result the direct action of the stripping element on the fibrous web this damaged become. About that worn out the stripping element.

Dem gegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit einfacher aufgebauten Auftragswerken eine Schwächung des Einflusses der Luftgrenzschicht zu erreichen.In contrast, it is the task of the present one Invention, with a simpler set of orders, a weakening of To achieve influence of the air boundary layer.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Oberfläche der Gegenfläche, insbesondere die Oberfläche einer Gegenwalze, der die Auftragseinrichtung zugeordnet ist, Profilierungen aufweist.This object is achieved according to the invention solved, that the surface the counter surface, in particular the surface a counter roll to which the application device is assigned has profiling.

Diese Profilierungen können darin bestehen, dass parallel laufende Rillen eingearbeitet sind.These profiles can be in it exist that parallel grooves are incorporated.

Eine weitere Variante kann auch darin bestehen, dass die Rillen spiralförmig oder auch rhombenartig in die Oberfläche der Gegenfläche eingearbeitet sind. Dabei können die Rillen einen rechteckigen, trapezförmigen, keilförmigen oder auch gewellten Querschnitt aufweisen. Die Tiefe der Rillen kann ca. 1 bis 20 mm, ihre Breite ca. 0,01 bis 500 mm, und der Radius bei gewelltem Querschnitt ca. 0,2 bis 100 mm betragen.Another variant can also be found in it exist that the grooves are spiral or rhomboid into the surface the counter surface are incorporated. You can the grooves are rectangular, trapezoidal, wedge-shaped or also have a corrugated cross section. The depth of the grooves can about 1 to 20 mm, their width about 0.01 to 500 mm, and the radius with a corrugated cross-section approx. 0.2 to 100 mm.

Die einzelnen Rillen sind über die gesamte Länge des Gegenelementes verteilt angeordnet, wobei die heutigen Maschinen bzw. Streichanlagen 10m und mehr breite Gegenwalzen aufweisen.The individual grooves are over the whole length of the counter element arranged distributed, with today's machines or coating lines 10m and more wide counter rolls.

Die erfindungsgemäßen Rillen schaffen Freiräume oder besser gesagt bilden Strömungskanäle, damit die mit der schnell-laufenden Bahn mitgeführte Luftgrenzschicht nach außen abweichen kann. Die Bahn legt sich dadurch sanft an die Gegenfläche an und neigt deshalb nicht zum Flattern. Im Bereich des Auftragswerkes wird also ein sicherer und stabiler Bahnlauf gewährleistet.The grooves according to the invention create freedom Spaces or rather, form flow channels so that the air boundary layer carried along with the fast-moving web can deviate to the outside. As a result, the web lies gently against the counter surface and therefore does not tend to flutter. In the area of the order work, a safe and stable web run is guaranteed.

Das ist besonders wichtig für ein einwandfreies Strichergebnis über die Breite und Länge der Faserstoffbahn hinweg, welches mit dem Auftragswerk erzielt werden soll.This is particularly important for a flawless one Stroke result about the latitude and longitude the fibrous web away, which is achieved with the application shall be.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass keine zusätzlichen Bauteile für den Bahnlauf notwendig sind, zumal beim Direktauftrag zumeist eine Gegenfläche zur Stützung der Faserstoffbahn vorhanden ist.Another advantage of the invention is that no additional Components for the web run are necessary, especially with direct orders usually one counter surface for support the fibrous web is present.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The invention is based on the following of embodiments are explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

1 ein Auftragswerk in grobschematischer Seitenansicht mit erfindungsgemäß profilierter Gegenfläche 1 a commissioned work in a rough schematic side view with a counter surface profiled according to the invention

2 eine erste Ausführungsart der erfindungsgemäßen Profilierung 2 a first embodiment of the profiling according to the invention

3 eine zweite Ausführungsart der erfindungsgemäßen Profilierung 3 a second embodiment of the profiling according to the invention

4 bis 6 Querschnittsformen der erfindungsgemäßen Profilierung 4 to 6 Cross-sectional shapes of the profiling according to the invention

In der 1 ist ein erfindungsgemäßes Auftragswerk allgemein mit 1 bezeichnet. Es umfasst im Beispiel eine räumlich voneinander getrennte Vor- und Enddosiereinrichtung. Die Auftragseinrichtung A wirkt im Beispiel als Vordosiereinrichtung und ist einer Gegenwalze 2.1 zugeordnet. Als Vordosiereinrichtung kommt jede Art an Auftragseinrichtungen in Frage. So kann beispielsweise ein Short Dwell Time Applicator, eine Freistrahldüse, ein Vorhangauftragswerk, ein Walzenauftragswerk oder dergleichen eingesetzt sein.In the 1 a commissioned work according to the invention is generally designated 1. In the example, it comprises a preliminary and final metering device that are spatially separated from one another. In the example, the application device A acts as a pre-metering device and is a counter roller 2.1 assigned. Any type of application device can be used as a pre-metering device. For example, a short dwell time applicator, a free jet nozzle, a curtain applicator, a roller applicator or the like can be used.

Im gewählten Beispiel ist die Enddosierungseinrichtung E einer zweiten Gegenwalze 2.2 zugeordnet, die in Laufrichtung der Faserstoffbahn B gesehen der ersten Gegenwalze 2.1 nachgeordnet ist.In the selected example, the final metering device E is a second counter roll 2.2 assigned that seen in the running direction of the fibrous web B of the first counter roll 2.1 is subordinate.

Die Oberfläche der zweiten Gegenwalze 2.2 ist glatt ausgebildet. Das ist notwendig, weil an dieser Stelle der die Strichqualität (Strichgewicht, Glanz) endgültig bestimmende (Fertigstrich) also die Enddosierung erreicht wird.The surface of the second counter roll 2.2 is smooth. This is necessary because at this point the final dosage (final coat), which determines the coat quality (coat weight, gloss), is reached.

Dagegen weist die erste Gegenwalze 2.1 an ihrem Außenumfang radiale, umlaufende Profilierungen auf, die als parallele (siehe 2) oder spiralförmig (siehe 3) eingearbeitete Umfangsrillen ausgeführt sind.In contrast, the first counter roller 2.1 radial, circumferential profiles on their outer circumference, which as parallel (see 2 ) or spiral (see 3 ) integrated circumferential grooves are executed.

Die Auftragsvorrichtung ist, wie gesagt, im Beispiel eine Vordosiereinrichtung, mit der das flüssige bis pastöse Medium im Überschuss zunächst auf die Bahn aufgebracht wird, könnte aber auch eine kontaktlos wirkende Auftragseinrichtung sein, mit der ein 1:1-Auftrag bewerkstelligt wird. Die Walze 2.2 brauchte in diesem Fall dann auch nicht vorhanden sein.As already mentioned, the application device is, in the example, a pre-metering device with which the liquid to pasty medium is initially applied in excess to the web, but could also be a contactless-acting application device with which a 1: 1 application is accomplished. The roller 2.2 In this case, there was no need to be present.

Die mit Geschwindigkeit von über 2000 m/min laufende und bis zu 10 m und mehr breite Faserstoffbahn B schleppt die Luftgrenzschicht L in Richtung der Auftragsvorrichtung, wie in 1 mit Pfeil L dargestellt ist.The fibrous web B, which runs at a speed of over 2000 m / min and is up to 10 m and more wide, drags the air boundary layer L in the direction of the application device, as in FIG 1 is represented by arrow L.

Die Luft L hat das Bestreben, die Bahn von der Gegenfläche abzuheben und flattern zu lassen, so dass das Auftragsergebnis negativ beeinträchtigt werden kann.The air L strives to Web from the counter surface take off and flutter, so that the order result is negative be affected can.

Aufgrund der eingearbeiteten Rillen 4 kann, wie Pfeil LA zeigt, die Luftgrenzschicht nach außen abgeführt werden, wodurch ein Reibschluss zwischen Bahn und der hier verwendeten Gegenwalze 2.1 und damit ein stabiler Bahnlauf erreicht wird.Due to the incorporated grooves 4 As arrow L A shows, the air boundary layer can be discharged to the outside, which creates a frictional connection between the web and the counter roller used here 2.1 and thus a stable web run is achieved.

Es soll erwähnt sein, dass als Gegenfläche auch ein umlaufendes Stützband denkbar ist, welches die Rillen aufweist.It should be mentioned that as a counter surface too a circumferential support band is conceivable which has the grooves.

In der 4 sind beispielhaft Rillen 4.1 mit rechteckigem Querschnitt und in 5 Rillen 4.2 mit trapezförmigem Querschnitt dargestellt.In the 4 are exemplary grooves 4.1 with a rectangular cross section and in 5 grooves 4.2 shown with a trapezoidal cross-section.

Möglich sind aber auch gewellte Rillen 4.4 oder dreieckige Querschnitte 4.3, wie in 6 und 7 dargestellt. Denkbar sind selbstverständlich auch andere, nicht dargestellte Querschnittsformen.However, corrugated grooves are also possible 4.4 or triangular cross sections 4.3 , as in 6 and 7 shown. Of course, other cross-sectional shapes, not shown, are also conceivable.

Die Breite b der Rillen 4 beträgt ca. 0,01 bis 500 mm, die Tiefe t beträgt ca. 0,1 bis 20 mm und der Radius der Rillen 4.4 ca. 0,2 bis 100 mm je nach Größe der Gegenwalze 2.1. Die einzelnen Rillen sind dabei voneinander im Abstand a von ca. 1 bis 20 mm beabstandet.The width b of the grooves 4 is approximately 0.01 to 500 mm, the depth t is approximately 0.1 to 20 mm and the radius of the grooves 4.4 approx. 0.2 to 100 mm depending on the size of the counter roller 2.1 , The individual grooves are spaced apart from one another by a distance of approximately 1 to 20 mm.

Claims (5)

Auftragswerk zum direkten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums (M) auf eine laufende Faserstoffbahn (B), die über eine Gegenfläche (2.1) läuft und der wenigstens eine Auftragseinrichtung (A)zugeordnet ist, welche das Medium (M) an die Faserstoffbahn (B) abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Gegenfläche (2.1) Profilierungen (4) aufweist, welche Strömungskanäle für eine abzuführende Luftgrenzschicht LA bilden.Application unit for the direct application of a liquid or pasty medium (M) to a running fibrous web (B), which over a counter surface ( 2.1 ) runs and which is assigned at least one application device (A) which delivers the medium (M) to the fibrous web (B), characterized in that the surface of the counter surface ( 2.1 ) Profiling ( 4 ) which flow channels form for an air boundary layer L A to be removed. Auftragswerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierungen (4) in Form von parallellaufenden oder spiralförmig in die Oberfläche der Gegenfläche eingearbeiteten Rillen (4.1, 4.2, 4.3, 4.4) gestaltet sind.Commissioned work according to claim 1, characterized in that the profiles ( 4 ) in the form of grooves running parallel or spirally in the surface of the counter surface ( 4.1 . 4.2 . 4.3 . 4.4 ) are designed. Auftragswerk nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (4) beispielsweise einen rechteckigen, trapezförmigen, keilförmigen oder gewellten Querschnitt aufweisen.Applicator according to claim 1 and 2, characterized in that the grooves ( 4 ) have, for example, a rectangular, trapezoidal, wedge-shaped or corrugated cross section. Auftragswerk nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (t} der Rillen ca. 0,1 bis 20 mm und die Breite (b) der Rillen ca. 0,01 bis 500 mm bzw. der Radius R ca. 0,2 bis 100 mm beträgt.Applicator unit according to Claims 1 to 4, characterized in that the depth (t} of the grooves is approximately 0.1 up to 20 mm and the width (b) of the grooves is approximately 0.01 to 500 mm and the radius R is approximately 0.2 to 100 mm. Auftragswerk nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (4) zueinander einen Abstand (a) von ca. 1 bis 20 mm aufweisen.Applicator according to claim 1 to 4, characterized in that the grooves ( 4 ) have a distance (a) of approx. 1 to 20 mm.
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