DE1802693C3

DE1802693C3 -

Info

Publication number: DE1802693C3
Application number: DE19681802693
Authority: DE
Priority date: 1967-10-13
Filing date: 1968-10-11
Publication date: 1976-07-29

Description

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Die Erfindung betrifft eine mit Abstand über dem Sieb einer Papiermaschine für die kontinuierliche Herstellung einer endlosen Papierbahn angeordnete elektrostatische Zerstäubervorrichtung mit einer Zerstäubereinrichtung. die eine Ladeelektrode umfaßt, an welche eine hohe Spannung zur Bildung eines elektrostatischen Feldes und zur Aufladung und Ablagerung der zur Versprühung kommenden Stoffteilchen angelegt ist.

Das Aufsprühen von Stoffen bei der Herstellung von Papier oder Pappe dient zur Beeinflussung der physikalischen Eigenschaften des Papiers insbesondere auf der Oberfläche desselben. Beispielsweise kann auf die Oberfläche der Papierbahn eine dünne Stärkeschicht aufgetragen werden, damit das Papier bei der Weiterverarbeitung, etwa beim Bedrucken, nicht aufreißt. Außerdem können durch die Ablagerung von Stoffen auf der Papierbahn die Festigkeit, Steifigkeit, Glätte. Porosität. Helligkeit, Mattheit des Papiers und seine Saugfähigkeit für verschiedene Flüssigkeiten wie Wasser, öl, Wachs und Farbe beeinflußt werden.

Für zahlreiche Beschichtungsverfahren ist es erwünscht, daß das abzulagernde Material auf die Papierbahn aufgebracht wird, während diese sich auf dem Langsieb der Papiermaschine befindet. Die von dem Langsieb getragene nasse und breiige Papierbahn ist iedoch noch äußerst verletzbar, so daß sie durch das Auftreffen größerer Flüssigkeitstropfen bleibend beschädigt werden kann, was noch am Endprodukt sichtbar ist und daher unerwünscht ist Auf die breiige Papierkahn aufzubringende Materialien müssen daher in möglichst feinen Sprühtröpfchen aufgebracht werden, wozu elektrostatische Sprühverfahren bekannt sind. Hierbei werden die Sprühtröpfchen elektrisch aufgeladen und von dem geerdeten Metalltuch des Langsiebes angezogen. Wenn die Sprühteilchen ausreichend hoch aufgeladen sind, werden sie durch die in der Nähe der Papierbahn bewegte Luft hindurch angezogen und auf der Oberfläche der Papierbahn abgelagert. Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufladen eines flüssigen, zur Zerstäubung kommenden Stoffes sind in den US-PS 31 69 882 und 31 69 883 beschrieben. Durch eine solche Vorrichtung können eine flüssige Dispersion fein verteilter Feststoffe, wie ungekochte Stärke in Wasser, oder eine Flüssigkeit aufgeladen und auf die Papierbahn aufgesprüht werden. Stoffe in trockener Pulverform können dadurch auf die Papierbahn aufgebracht werden, daß man sie in Schwebezustand bringt und mittels einer Einspritzpumpe in einen bewegten Luftstrom einbringt, der dann zu einer Zerstäubereinrichtung geleitet wird, welche mit einer Ladeelektrode versehen ist, an welche eine hohe Spannung angelegt ist. Es ist häufig erwünscht, eine solche elektrostatische Zerstäubereinrichtung über dem Langsieb der Papier maschine anzuordnen, damit eine gleichmäßige Verteilung der Stoffe über die Papierbahn hin erreicht wird.

Die eine Papiermaschine umgebende Luft ist jedoch in hohem Maße mit Wasserdampf geladen, der durch Verdampfung von Wasser aus dem und in der Sieb und der Pressenpartie freigesetzt wird. Außerdem wird in der Trockenpartie der Papiermaschine unmittelbar Wasserdampf erzeugt Dieser Wasserdampf der umgebenden Luft kondensiert an jeder kalten Fläche und das Kondensat bildet allmählich Tropfen, welche von solchen Flächen abtropfen. Wenn eine elektrostatische Zerstäubereinrichtung oberhalb der Oberfläche der auf dem Langsieb gebildeten Papierbahn angeordnet ist, fallen die durch Kondensation auf den Flächen dieser Einrichtung gebildeten Wassertropfen auf die Papierbahn, wodurch diese aufgerissen wird oder in ihr kleine Krater gebildet werden. Außerdem worden die Isolierkörper der Ladeelektrode der elektrostatischen Zerstäubereinrichtung durch die Wasserkondensation in ihrer Isolierfähigkeit beeinträchtigt, wodurch die an die Ladeelektrode angelegte Spannung in einem solchen Maße reduziert werden kann, daß eine ausreichende Aufladung der zu zerstäubenden Teilchen verhindert wird.

Demgemäß wird durch die Erfindung die Aufgabe gelöst, den Feuchtigkeitsniederschlag auf einer innerhalb einer feuchten Umgebung arbeitenden elektrostatischen Zerstäubervorrichtung zu vermeiden.

Dies wird erfindungsgemäß mit einer Zerstäubervorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, daß die elektrostatische Zerstäubervorrichtung von einem porösen, nicht leitfähigen Gehäuse umgeben ist, das in einer öffnung von der Zerstaubereinrichtung und deren Ladeelektrode durchdrungen ist, und daß in das Gehäuseinnere kontinuierlich ein gasförmiges Medium unter einem Druck eingeführt ist. weicher höher ist als der Druck der die Zerstäubervorrichtung umgebenden Atmosphäre.

Das gasförmige Medium durchdringt die porösen Wände des Gehäuses und dessen öffnung für die Ladeelektrode, so daß die Ansammlung von kondensier-

ter Feuchtigkeit auf dem Gehäuse und auf den der umgebenden Atmosphäre ausgesetzten Flächen der Zerstäubervorrichtung verhindert ist

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. S

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbtispieler erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 'π Perspektivansicht die Anordnung von vier elektrostatischen Zerstäubereinrichtungen in einer Papiermaschine und

F i g. 2 einen Querschnitt, in vergrößertem Maßstab einer elektrostatischen Zerstäubereinrichtung.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist die in der Gesamtheit mit 22 bezeichnete Zerstäubervorrichtung über dem Metalltuch 16 des Langsiebes einer Papiermaschine 10 angeordnet. Mittels der Zerstäubervorrichtung 22 werden auf die Oberfläche der Papierbahn P trockene, pulverförmige Beschichtungsstoffe aufgebracht. Die Zerstäubervorrichtung 22 umfaßt eine Mehrzahl elektrostatischer Zerstäubereinrichtungen 23, welche mn Abstand zueinander angeordnet sind und das Pulver gleichförmig auf die Oberfläche der Papierbahn P verteilen. Da alle Zerstäubereinrichtungen 23 gleich aufgebaut sind, kann die nachfolgende Beschreibung sich auf die Ausführungsform einer solchen Einrichtung beschränken Der pulverförmige Beschichtungsstoff wird mittels einer Spezialpumpe in einen Luftstrom eingebracht, dann der Zerstäubereinrichtung 23 über einen Schlauch 24 zugeführt und am vorderen Ende der Zer Stäubereinrichtung durch einen rotierenden Verteiler versprüht. Eine Gleichstromquelle 25 mit hohem Span nungswert \\\ über ein Kabel 26 und einen in jeder Zerstaubfreinnchiung angeordneten Vorschaltwiderstand mit einer lei'fahigen Ladeelektrode des rotierenden Verteilers verbunden, so daß zwischen der Ladeelektrode und dem zu beschichtenden Papierfaserstoff ein elektrostatisches Feld gebildet wird. Die angelegte Spannung ist vorzugsweise negativ. Die Pulverteilchen werden elektrisch aufgeladen, dann in das elektrostatisehe Feld eingebracht und schließlich auf die Papierbahn gezogen und auf dieser abgelagert.

Die elektrostatische Zerstäubervorrichtung 22 ist im Bereich oberhalb der Papierbahn P von einem Gehäuse aus porösem Polyäthylen umgeben, welches durch Sintern hergestellt wurde. Das poröse Gehäuse wird mit einem Gas, wie Luft, unter Druck gesetzt, welches durch das poröse Gehäuse nach außen dringt und dadurch die Ablagerung von kondensiertem Wasser auf den Flachen der elektrostatischen Zerstuubervorrichiung verhindert.

F 1 g. 2 zeigt die Zerst.aubervorrichtung 22 im Querschnitt. Der Verteiler 33 wird durch einen luftbetriebenen Motor 34 zum Verteilen der PuKerteilchen angetrieben. Die Hohlwelle 37 des Verteilers 33 ist von einem Isolierkörper 35 umgeben, welcher sich von einem leitfähigen Gehäuse 36 nach vorne erstreckt. Die Ladeelektrode 38 ist aufjder Rückseite des glockenförmigen Verteilers 33 dunj:h eine Widerslands-Beschiel· Hing gebildet. Der Isolierkörper 35 und die Hohlwelle °° 17 schaffen einen isolierenden Träger für die Ladeelektrode 38 im Absland von dem leitfähigen Gehäuse 3fc. Dadurch kann der leitfähige hintere Teil der /.erstiin bereinrichtung 23 geerdet werden, während an die Ladeelektrode 38 eine Hochspannung gegenüber deir '" Erdboden angelegt ist. j Der Isolierkörper tragt auch einen Widerstand 39 njiit einem hohen Widerstancl·-;-wert von einitien Hundert Menaohm. Das Zuleitungkabel 26 ist über den hinteren Teil der Zerstäubereinrichtung 23 zugeführt und mit dem Widerstand 39 innerhalb des Isolierkörpers 35 verbunden. Übei eine bürste 40 am vorderen Ende des Isolierkörpers 35 wird die elektrische Verbindung zwischen dem vorderen Ende des Widerstandes 39 und der Ladeelektrode 38 hergestellt.

Die Pulverteilchen werden über den Schlauch 24 und die Hohlwelle 37 dem Verteiler 33 zugeführt, welcher am Ende des durch die Hohlwelle gebildeten Kanals einen Deckel 42 aufweist, welcher nut dem Verteiler 33 seitliche Austrittsöffnungen 43 bildet. Der Deckel 42 und der Verteiler 33 sind vorzugsweise aus nicht leitfähigem Werkstoff hergestellt

Die Verteilereinrichtung 23 wird von einem Träger 44 gehaltert, welcher sich horizontal oberhalb des Metalltuchs 16 des Langsiebes über dessen Breite erstreckt und zur Halterung aller Zerstäubereinrichtungen dient.

Die Zerstäubereinrichtungen 23 und der Träger 44 sind von einem porösen Gehäuse 46 umgeben. Die Gehäusewände haben eine Dicke von etwa 5 mm. Die Bodenwand 49 des Gehäuses, welche ebenfalls aus gesintertem Polyäthylen hergestellt ist, ha: hingegen eine Dicke von etwa 3 mm. damit im Bereich des Verteilers 33 ein geeigneter Luftstrom erhalten wird. Das genann te Ausgangsmaterial für das Gehäuse 46 kann unter Wärme verformt werden, so daß eine erwünschte Anpassung an die jeweilige Form der Zerstäubereinrichtungen vorgenommen werden kann. Das Material kann entlang den Stoßkanten geschweißt werden, um dadurch das Gehäuse entlang diesen Kanten luftdicht zu machen. Die öffnung zwischen dem rotierenden Verteiler 33 und dem Gehäuse 46 ist verhältnismäßig klein gehalten, beispielsweise ist eine Ringöffnung mit einer Weite von etwa 1,6 mm vorgesehen. Für die Versorgung der gesamten Vorrichtung reicht im Regelfall ein Durchsatz von etwa 14 000 dmVrnin Gas unter einem Druck von etwa 50 mm Wassersäule aus, wenn die Vorrichtung vier dem Gehäuse 46 entsprechende Gehäuse aufweist, welche an dem Träger 44 festgelegt sind. Das Innere des Gehäuses 46 wird unter einem gegenüber der umgebenden Luft höheren Druck gehalten, so daß das Gas die porösen Wände des Gehäuses 46 nach außen durchdringt und dadurch die umgebende Luft von den elektrostatischen Zerstäubereinrichtungen 23 und dem Träger 44 fernhält.

Die Porosität der Seitenwände und der oberen Wand des Gehäuses 46 ist derart gewählt, daß bei einem Druckunterschied von etwa 50 mm Wassersäule die in das Gehäuse eingeführte Druckluft in einer Menge von etwa 370dmVmin je Flächeneinheit in der Größenordnung von etwa 9,3 dm² nach außen dringt. Diese Wände haben, wie bereits erwähnt, eine Dicke von etwa ΐ mm. Die Luft wird also in einer Menge von etwa 680dm^}'min je Flächeneinheit in der Größenordnung von etwa 9,3 dm² aus dem Gehäuse austreten, wenn sie in dem Gehäuse unter einem Druck von etwa 100 mm Wassersäule gehalten ist. Die Porosität der Bodenwand 4^C> des Gehäuses ist derart gewählt, d.il.i etwn Ϊ'in dnv.'min je Flächeneinheit in der Größenordnung von etwa Q.3 dm^: ausfließen und zwar bei einem Druck !'nterschied von etwa 50 mm Wassen.äuk· bei einer Dicke der Bodenwand von etwa 3 mm. Wenngleich die angegebene Porosität des Gehäuses in der praktischen Erprobung den besten Wirkungsgrad hinMi'hilich der Verhinderung einer Ansammlung von kondensiertem Wasserdampf an der Gehäu.se-Außen^f!;K ¹Iu: brachte,

können andere Werte für die Porosität des Gehäuses gleiche Ergebnisse bringen. Es muß jedenfalls nur verhindert werden, daß die mit Wasserdampf aufgeladene Außenluft die ihr ausgesetzten Flächen der elektrostatischen Zerstäubervorrichtung erreicht. Porösere Wände des Gehäuses bringen größere Fließgeschwindigkeiten der Luft, was aber den Nachteil erhöhter Betriebskosten der Vorrichtung bringt.

Es kann auch erwärmte Luft zur Anwendung kommen. Hierzu hat die praktische Erprobung ergeben, daß eine Erwärmung der Luft auf etwa 60⁰C einen günstigen Wirkungsgrad ergibt. Die Erwärmung der Luft ist

insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein Teil der Außenfläche des Gehäuses für die elektrostatische Zerstäubervorrichtung nicht aus porösem Material hergestellt sein kann. Indem das erwärmte Gas über den porösen Teil des Gehäuses nach außen dringt, kann es kontinuierlich in das Innere des Gehäuses zugeführt werden und der nicht poröse Teil des Gehäuses kann auf einer solchen Temperatur gehalten werden, daß auf diesem Teil Wasserdampf nicht kondensieren kann.

ίο Vorteilhaft verwendet man die in der Trockenpartie der Papiermaschine zur Verfügung stehende Warmluft zur Beschickung des Gehäuses.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mit Abstand über dem Sieb einer Papiermaschine für die kontinuierliche Herstellung einer endlosen Papierbahn angeordnete elektrostatische Zerstäubervorrichtung mit einer Zerstäubereinrichtung, die eine Ladeelektrode umfaßt, an weiche eine hohe Spannung zur Bildung eines elektrostatischen Feldes und zur Aufladung und Ablagerung der zur Versprühung kommenden Stoffteilchen angelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatische Zerstäubervorrichtung (22) von einem porösen, nicht leitfähigen Gehäuse (46) umgeben ist. das in einer öffnung von der Zei Stäubereinrichtung (23) und deren Ladeelektrode (38) durchdrungen ist, und daß in das Gehäuseinnere kontinuierlich ein gasförmiges Medium unter einem Druck eingeführt ist, welcher höher ist als der Druck der die Zerstäubervorrichtung (22) umgebenden Atmosphäre.

2. Zerstäubervorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer öffnung für die Zerstäubereinrichtung (23) und die Ladeelektrode (38) versehene Wand (49) des Gehäuses (46) mindestens in der Nähe dieser öffnung eine größere Porosität aufweist, als die übrigen Gehäuseteile.

3. Zerstäubervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des Gehäuses (46) aus gesintertem Polyäthylen besteht.

4. Zerstäubervorrichiung nach einem der Ansprüehe 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Medium vor Eintritt in das Gehäuse (46) erwärmt wird.

5. Zerstäubervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige, erwärmte Medium die über der Trockenpartie der Papiermaschine zur Verfugung stehende Druckluft ist.