DE1284829B

DE1284829B - Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten von Faserstoffbahnen

Info

Publication number: DE1284829B
Application number: DEK40673A
Authority: DE
Inventors: Kuhnel Paul T
Original assignee: Kimberly Clark Corp
Current assignee: Kimberly Clark Corp
Priority date: 1959-05-11
Filing date: 1960-05-11
Publication date: 1968-12-05
Also published as: US3088842A; GB948448A

Description

Beim Arbeiten nach diesem Verfahren ergibt sich bei hohen Bahngeschwindigkeiten keine Beschichtung von guter Qualität. Werden die üblichen Liniendrucke im Walzenspalt angewendet, so dringt der

Die Auftragwalze 16 und die Stützwalze 18 können mit gleicher Drehzahl umlaufen, jedoch ist es vorteilhaft, wenn die Drehzahl der Stützwalze etwas höher als die der Auftragwalze 16 ist. Beispielsweise wurde ίο festgestellt, daß es für den Beschichtungsvorgang günstiger ist, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Stützrolle 4,5m/sec und die der Auftragrolle 4,17m/sec beträgt: Der Unterschied der Umfangsgeschwindigkeiten trägt zum Aufrechterhalten der

g g

flüssige Anteil des Beschichtungsstoffes zu stark in 15 Spannung in der Papierbahn bei. Diese Spannung die Faserstoffbahn ein, und beim Glätten des Be- soll beim Beschichten und auch beim anschließenden Schichtungsstoffes entsteht keine so gute Oberflächen- Glätten vorhanden sein.

beschaffenheit wie beim Glätten einer mehr flüssige- Nach dem Durchlaufen des Walzenspalts 17 liegt

ren Beschichtung. die Papierbahn 22 weiterhin an der Stützwalze 18 an,

Gemäß der Erfindung wird das bekannte Beschich- ao wobei in F i g. 1 ein Umschlingungswinkel von etwas h 45° Üb i i Li

tungsverfahren dadurch vervollkommnet, daß

a) die Faserstoffbahn auch vor dem Walzenspalt an der Stützwalze über einen bestimmten Winkel angelegt wird, der mindestens 45° beträgt und dessen Größe vom Bahngewicht abhängig ist,

b) die Bahn unter erheblicher Spannung von etwa 60 bis 80% ihrer Bruchlast gehalten wird und

c) der Liniendruck im Walzenspalt nur etwa 0,36 bis 3,6 kg/cm beträgt.

Mit dieser Verfahrensweise wird eine gute, glatte Beschichtung erhalten.
Insbesondere bei Faserstoffbahnen mit leichterem über 45° angenommen ist. Über eine weitere Leitrolle 32 gelangt dann die Papierbahn 22 zu einer Trockentrommel 34,. die sie umschlingt, um schließlich zur Aufwickelrolle 36 zu laufen.

Die Auftragwalze 16 und die Stützwalze 18 können eine elastische Oberfläche haben, mindestens muß aber eine solche elastische Oberfläche bei der Stützwalze 18 vorhanden sein. Hierzu dient beim dargestellten Beispiel der Gummiüberzug 38 (vgl. F i g. 2).

Der Überzug gibt an der Klemmlinie zwischen beiden Walzen und an der Glättrakel 30 etwas nach. Die Elastizität des Überzugs 38 trägt etwa 30 bis 95 P und J bei Benutzung einer Vs-Zollkugel. Die Lage der Glättrakel 30 am Umfang der Stütz-

zwischen Beschichtung und Glätten. Der Winkelabstand der Glättrakel 30 von der Klemmlinie zwischen den Walzen 16 und 18 soll, wie in F i g. 1 dar-

Gewicht soll die Bahn_; an der Stützwalze vor dem

Walzenspalt über einen größeren Winkel von etwa 35 walze 18 bestimmt in Abhängigkeit von der Umfangs-60 bzw. mindestens 90° bei sehr leichtem Gewicht geschwindigkeit der Walzenoberfläche die Zeitdauer

anliegen.

Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine Beschichtungsvorrichtung, 40 gestellt, wenigstens 45° betragen. Vorzugsweise wird Fig. 2 bis 4 Einzelheiten der Vorrichtung nach er mit etwa 75° gewählt (vgl. F i g. 5). Die beste Lage

der Glättrakel 30 hängt auch von den physikalischen Eigenschaften der Papierbahn 22 und von der Art des aufzubringenden Beschichtungsstoffes ab. Die Glättrakel 30 wird schräg in einem Winkel von etwa 40 bis 60° an der Stützwalze 18 angestellt, wobei der Winkel zwischen der Glättrakel und der Tangente an der Anlagestelle gemessen ist.

Der geringste Umschlingungswinkel für diePapier-

F i g. 5 ebenfalls schematisch eine zweite Ausführungsform.

Bei der Vorrichtung nach F i g. 1 wird die Be-Schichtungsflüssigkeit lO in den Walzenspalt 17 eines in Richtung der Pf eile. umlauf enden Speisewalzenpaares 12, 14 aufgegeben. Von der Oberfläche der Walze 14 gelangt beim Umlaufen eine gleichmäßige

Menge Beschichtungsflüssigkeit auf die Auftragwalze 5° bahn 22 an der- Stützwalze 18 vor dem Walzenspalt 16, die zusammen mit der Stützwalze 18 den Walzen- 17 hängt von vielen Faktoren ab, nämlich vom Bahnspalt 17 bildet, in dem das Auftragen der Beschich- gewicht und ferner vom Feuchtigkeitsgehalt, von der tung auf die Papierbahn stattfindet. Bisher wurde die Viskosität, vom Feststoffgehalt des Beschichtungs-Papierbahn etwa entlang der strichpunktierten Linie stoffes und von der Stärke der Beschichtung. Außer-20 in den Walzenspalt 17 eingeführt, während gemäß 55 dem noch vom Liniendruck zwischen den Walzen Merkmal a) der Erfindung die Papierbahn 22 über und von der Zeitdauer zwischen Beschichten und einen bestimmten Winkel an der Stützwalze 18 an- Glätten. Wenn die Papierbahn die Stützwalze 18 über liegt, der in F i g. 1 mit 60° angenommen ist. das erforderliche Mindestmaß umschlingt, wird die

Die Papierbahn 22 läuft in Fi g. 1 von einer Vor- Qualität der Beschichtung nicht beeinträchtigt. Die ratsrolle 24 ab, sie kann aber auch direkt aus der 60 Bahn wird daher vorzugsweise um 100° oder mehr

Papiermaschine in die Vorrichtung einlaufen. Auf die Achse der Vorratsrolle 24 wirkt eine Bandbremse 26 ein, mit der die Spannung der laufenden Bahn einstellbar ist, die über eine Leitrolle 28 zur Stützwalze 18 läuft.

Die Bahn soll an der Stützwalze 18 vor dem Walzenspalt mindestens über einen Winkel von 45° anliegen, was für schwere Papierbahnen ausreicht.

an der Stützwalze anliegend geführt, wodurch dann allen Betriebsbedingungen genügt wird, denn wie schon ausgeführt, soll bei sehr leichten Bahnen ein Umschlingungswinkel von mindestens 90° gewählt werden.

Selbstverständlich wird gemäß den Merkmalen b) und c) durch Einstellen der Bandbremse 26 die günstigste Eigenspannung der Bahn innerhalb des

Bereichs von etwa 60 bis 80% ihrer Gebrauchslast eingestellt, und auch der Liniendruck im Walzenspalt wird auf einen Wert zwischen etwa 0,36 und 3,6 kg/cm eingeregelt. Die günstigen Werte richten sich auch hier wieder nach den physikalischen Eigenschaften der Bahn.

In F i g. 1 liegen die Achsen der Auftragwalze 16 und der Stützwalze 18 nicht senkrecht, sondern versetzt untereinander, und zwar so, daß die Verbindung vom Klemmpunkt zwischen den Walzen zur Achse der Stützwalze 18 etwa der Lage eines Uhrzeigers entspricht, der zwischen den Stunden 7 und 8 steht. Die beiden Walzen können aber auch senkrecht untereinander angeordnet werden, wie aus F i g. 5 hervorgeht.

Um eine Beschichtung mit guter Oberflächenglätte herzustellen, ist es wichtig, die Bahn zwischen den Berührungslinien beim Spalt 17 und der Glättrakel 30 gespannt zu halten. Um dies zu erreichen, wird der Bahn 22 zuerst eine vorbestimmte, wesent- ao liehe Eigenspannung verliehen, wonach sie in diesem Zustand genügend um die Stützwalze 18 gelegt wird, um diese Spannung auch beim Eintritt in den Spalt

17 aufrechtzuerhalten. Wenn die Beschichtung unter geregeltem Druck aufgebracht wird, gleicht diese Eigenspannung, die von der ständig wirkenden Zugbremse unabhängig ist, da deren Wirkung durch die beim Umgreifen der Stützrolle 18 entstehenden Reibungskräfte aufgehoben wird, sowohl die Flüssigkeitsaufnahme der Bahn als auch alle anderen Verluste aus, die anderweitig durch den hohen Reibungswiderstand der Glättrakel 30 entstehen könnten, den letztere der Zugkraft entgegensetzt, die von der Aufwickelrolle 36 auf die Bahn ausgeübt wird. Die Glättrakel 30 sollte mindestens in einem Winkelabstand von 45° von der Ausgangsseite des Spaltes 17 angeordnet werden. Auf diese Weise beträgt die minimale zulässige Strecke, auf der die Bahn an der Stützwalze

18 anliegt, insgesamt 90°; sie setzt sich zusammen aus 45° minimal erforderlichem Umgreifen zur Vorspannung und aus 45° minimal zulässigem Winkel zwischen Klemmlinie der Walzen und Glättrakel.

Bisherige Versuche, Walzenbeschichtungsverfahren mit nachfolgendem Glätten anzuwenden, ergaben bei großen Geschwindigkeiten keine hochwertigen Schieb.-ten. Liniendrucke von 9 bis 10,8 kg/cm bewirken beim Walzenbeschichten ein hochgradiges Durchdringen der Bahn mit dem Flüssigkeitsgehalt der Beschichtung, was ein Eindicken des Festgehalts derselben nach sich zieht; die Oberflächenbeschaffenheit einer in solchem Zustand geglätteten Beschichtung kann mit derjenigen, die durch Glätten einer flüssigeren Beschichtung erzielt wird, nicht verglichen werden. Aber auch Versuche mit einem drucklosen Auftragswalzenspalt führten zu keinem besseren Ergebnis. Der Grund hierfür wird darin gesehen, daß es erforderlich ist, einen optimalen Grad von Flüssigkeitseintritt unter Druck in die Bahn zu erreichen, während die Beschichtung auf diese im Spaltbereich aufgebracht wird. Das Einwandern der Flüssigkeit muß danach noch kurze Zeit anhalten, um zu sichern, daß die Faserzwischenräume in der Bahn vor dem Glätten gefüllt werden. Wenn nämlich das Glätten zu schnell erfolgt, tritt infolge der Wanderung nach dem Glättvorgang stellenweise ein Niederschlag durch die beschichtete Oberfläche, der die Druckeigenschaften des Papiers ungünstig beeinflußt. Aus diesen Gründen arbeitet die Vorrichtung gemäß der Erfindung mit Liniendrucken in der Größenordnung von 0,36 bis 3,6 kg/cm, mit denen unerwartet gute Ergebnisse erzielt werden konnten.

Das Grundgewicht einer als Druckpapier verwendeten Bahn liegt normalerweise zwischen 35 und 90 g/m². Wenn die Bahn vorgespannt und auf einer Strecke von mindestens 45° bei schwereren Sorten und etwa 90° oder mehr, bei leichteren Papierarten an die Stützwalze 18 angelegt wird, genügt ihre innere Spannung, um die Feuchtigkeitsausdehnung sowie jede andere Erschlaffung der Bahn, die durch deren Vorschub entgegen dem verhältnismäßig hohen Widerstand der Glättrakel auftreten kann, auszugleichen. Die Bahn 22 wird vorzugsweise einer wesentlich größeren Bremsspannung oder einem Reibungswiderstand unterworfen, als dies bei anderen Walzenbeschichtungsmethoden der Fall ist, nämlich einem solchen, der zwischen 60 und 80% der Bruchlast liegen kann.

Wenn die Glättrakel 30 vom Spalt 17 mindestens um 45° entfernt angeordnet ist, so genügt dieser Winkelabstand gewöhnlich für den Flüssigkeitseintritt, um gute Ergebnisse zu erzielen; bei hochviskosen Beschichtungsstoffen kann eine etwas längere Zeit erforderlich sein, die durch einen größeren Winkelabstand bei gleicher Geschwindigkeit erreicht werden kann. Die Aufbringung der Beschichtung auf die vorgespannte Bahn mit einer nachfolgenden minimalen Zeitdauer vor dem Glätten liefert beschichtete Oberflächen, die sowohl hinsichtlich Qualität als auch hinsichtlich Bedruckbarkeit denjenigen weit überlegen sind, die durch Beschichten einer Bahn ohne nennenswerte Spannung hergestellt wurden. Obwohl dieser Effekt nicht ganz geklärt ist, wurde gefunden, daß diese Vorteile, zusammen mit den obenerwähnten Vorteilen der Spannung der Bahn gegen die Stützwalze 18 zwischen den Berührungslinien eine bedruckbare Oberfläche von sehr hoher Qualität ergeben.

Obwohl die vorliegende Beschreibung und die Zeichnungen sich auf die einseitige Beschichtung einer kontinuierlich laufenden Bahn beziehen, ist es selbstverständlich, daß die Erfindung auch zur Doppelbeschichtung von Bahnen anwendbar ist.

Die Unteransprüche sollen nur in Verbindung mit dem Hauptanspruch gelten.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Beschichten von Faserstoffbahnen, die zwischen einer Auftragwalze und einer Stützwalze hindurchgeführt werden, wobei die Bahn an der Stützwalze über eine längere Strecke vor und nach dem Walzenspalt so anliegt, daß die Umfangstrecke zwischen dem Spalt und der nachfolgenden Glättrakel wenigstens 45° ausmacht, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Faserstoffbahn (22) auch vor dem Walzenspalt an der Stützwalze (18) über einen bestimmten Winkel angelegt wird, der mindestens 45° beträgt und dessen Größe vom Bahngewicht abhängig ist;

c) der Liniendruck im Walzenspalt nur etwa 0,36 bis 3,6 kg/cm beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge-

kennzeichnet, daß die Faserstoffbahn (22), insbesondere bei leichterem Gewicht derselben, an der Stützwalze (18) vor dem Walzenspalt (17) über einen Winkel von 60 bis 100° anliegend geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützwalze (18) mit etwas höherer Drehzahl als die Auftragwalze(16) angetrieben wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1, 2 und 3, gekennzeichnet durch eine der Vorratsrolle (24) zugeordnete Bremsvorrichtung (26), eine Aufwickelrolle (36), je eine Leitrolle (28 bzw. 32) zwischen diesen und dem aus Auftrag- und Stützwalze bestehenden Walzenpaar (16,18) und eine Glättrakel (30)*, die in einem Winkelabstand von wenigstens 45° vom Walzenspalt (17) an der Stützwalze (18) angestellt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Glättrakel (30) unter einem Winkel von etwa 40 bis 60° an der Stützwalze (18) angestellt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützwalze (18) einen elastischen Überzug (38) aufweist, dessen Elastizität von 30 bis 95 P und J bei Benutzung einer Vs-Zollkugel beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen