DE2435527A1 - Vorrichtung fuer die regulierung der dicke einer papierbahnbeschichtung - Google Patents

Description

betreffend:

"Vorrichtung für die Regulierung der Dicke einer Papierbahnbeschichtung"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Regulierung der Dicke einer Beschichtungssuespensionschicht, die auf einer kontinuierlichen Bahn von Papier abgelegt wird, welche Bahn abgestützt wird auf der Mantelfläche einer Beschichtungsmaschinenwalze. Mit der Vorrichtung soll es möglich sein, korrekt diese Dicke zu regulieren und gleichzeitig eine sehr gute gleichmäßige Beschichtungsoberfläche zu erzielen.

Eine solce Beschichtungsmaschine umfaßt im wesentlichen mindestens eine Baugruppe, bestehend aus einer Stützwalze (oder allgemeiner gesagt: einer Stützfläche) und eine kontinuierliche Bahn von Papier wird abgestützt und längs der Auefllnflache dieser Walze bewegt, zusammen mit einer Befeuchtungswalze, die so angeordnet ist, daß eine Lage von Beschichtungssuspension von einem Tank auf die Bahn übertragen wird.

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Diese Suspension besteht normalerweise aus einer wässrigen Lösung, die eine oder mehrere Pigmentkomponenten enthält, wie Kaolin, Kalziumkarbonat, Aluminiumoxidpulver, Satinweiß, Titandioxid oder dergleichen, und eine oder mehrere adhäsive Komponenten, wie Stärke, Kasein, vegetales Protein oder synthetische Harze oder dergleichen. Der Feststoffgehalt der Suspension liegt normalerweise zwischen 30 und 65 %.

Weitere Arbeitsgänge werden normalerweise bezüglich der Suspensionsbeschichtung durchgeführt, die in der beschriebenen Weise abgelegt wird, um genau und gleichförmig die Dicke der Schicht zu regulieren, und diese zu glätten, damit sich gute Oberflächencharakteristiken ergeben. Diese Arbeitsgänge werden normalerweise durchgeführt mittels eines Abkratzblattes, das, wenn es in Kontakt mit der Beschichtungslage. tritt, einen Teil derselben wieder abträgt und einen gewissen Glättungseffekt auf die Beschichtung selbst ausübt.

Die Suspensionslage auf der fertiggestellten Bahn, die auf die beschriebene Weise aufgebaut worden ist, hat bestimmte Nachteile.

Zunächst ist die Beschichtungsfläche nicht sehr gleichförmig und oft streifig und rippig, insbesondere dann, wenn die Beschichtungslage auf der fertiggestellten Bahn besonders dick ist. Verwendet man die beschriebenen'Einrichtungen ganz allgemein, so zeigen die Suspensionsbeschichtungen vollkommen unakzeptierbare Fehler der erwähnten Art, wenn die abgelegte

2 Dicke eine Beschichtung von 20 bis 25 pro m Bescnichtungssuspension übersteigt.

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Aber selbst dann, wenn dünne Lagen von Beschichtungssuspension in Frage kommen, hat die Oberfläche ein Finish mit nicht konstanten Charakteristiken, da diese abhängen von der Dicke der Beschichtung selbst.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Vorrichtung für die Regulierung der Dicke einer Beschichtungssuspensionslage zu schaffen, welche auf einer kontinuierlichen Papierbahn abgelegt wird, und bei der die erwähnten Nachteile eliminiert werden.

Die zur Lösung dieser Aufgabe gemäß der Erfindung vorgesehehen Merkmale sind im Patentanspruch 1 zusammengefaßt; weitere bevorzugte Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In den beigefügten Zeichnungen ist eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, welche nachfolgend näher erläutert wird:

Fig. 1 zeigt diagrammartig in Seitenansicht einen Teil einer Beschichtungsmaschine mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ist eine diagrammartige Seitenansicht eines Teils des seitlichen Profils der Vorrichtung gemäß der Erfindung in zwei verschiedenen Betriebsstellungen, und

Fig. 3 ist eine Seitenansicht des freien Endes des Blattes der Vorrichtung gemäß der Erfindung, das in Kontakt mit einer Papierbahn steht, welche die Beschichtungsmaschine durchläuft, und zwar ebenfalls in zwei verschiedenen Betriebsstellungen.

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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung bildet einen Teil einer bekannten Beschichtungsmaschine, deren Hauptelemente diagrammartig in Fig. 1 dargestellt sind. Die Machine umfaßt im wesentlichen eine Stützwalze 1, die in Richtung des Pfeiles um die Achse 0 drehbar ist. Eine durchlaufende Papierbahn 2 ist von einer (nicht dargestellten) Vorratstrommel ruht auf der Mantelfläche der Walze. Diese Bahn wird in Kontakt gehalten mit der Stützwalze über einen vorgegebenen Umschlingungswinkel durch an sich bekannte Mittel, beispielsweise eine oder mehrere Zugrollen 3.

Eine drehbare Befeuchtungswalze 4 taucht zum Teil in eine Beschichtungssuspension 5 ein, die in einem Tank 6 befindlich ist, und jener Teil, der Beschichtungswalzenmantelfläche unmittelbar an der Bahn 2 steht im wesentlichen in Kontakt mit dieser, um so eine Schicht 4a von Suspension aus dem Tank auf die Bahn zu übertragen. Wenn die Befeuchtungswalze 4 in bequemer Weise unterhalb der Stützwalze angeordnet ist, wie in Fig. 1 dargestellt, kann sie offensichtlich in irgendeiner Position relativ zu der letzteren stehen. Darüber hinaus kann irgendeine gewünschte Anzahl von Befeuchtungswalzen zusammen mit einer Stützwalze 1 vorgesehen werden, von welchen Befeuchtungswalzen jede so ausgebildet ist, daß eine vorgegebene Quantität von Beschichtungssuspension auf die Bahn 2 übertragen wird.

Die Beschichtungssuspension, bei der es sich um irgendeine bekannte Suspension handeln kann, die geeignet ist für die Ausbildung einer Beschichtungslage auf der Papierbahn 2, besteht normalerweise aus einer wässrigen Lösung mit einer oder mehreren Pigmentkomponenten, wie Kaolin, Kalziumkarbonat, Aluminiumpulver, Satinweiß, Titandioxid oder dergleichen und einer oder mehreren BInderkomponenten, wie Stärke, Kasein/ vegetabilisches Protein, synthetische Harze oder dergleichen.

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Der Feststoffgehalt der Suspension liegt normalerweise zwischen 30 und 65 %.

Die Reguliervorrichtung gemäß der Erfindung, insgesamt mit 7 bezeichnet, ist längs der Laufstrecke der Bahn 2 stromabwärts der Befeuchtungsrolle 4 angeordnet.

Diese Vorrichtung umfaßt im wesentlichen ein Abkratzerblatt 8, dessen eines Ende so ausgebildet ist, es in Kontakt gebracht werden kann mit der Bahn 2 nahe einem Punkt P (Fig. 1), während das andere Ende in einen schwenkbaren Rahmen 9 eingebettet ist. Dieses Blatt steht in Kontakt mit einem Support 13, der starr mit dem Rahmen 9 verbunden ist und zwischen den beiden Blattenden angeordnet ist. Der Rahmen schwingt um eine Achse, die parallel verläuft zur Drehachse der Walze 1, und diese Achse ist in den Figuren mit F bezeichnet. Die Lage der Achse F wird nachfolgend noch näher definiert. Die Schwenkung des Rahmens 9 um den Schwenkher punkt F wird gesteuert durch (nicht dargestellte) Betätigungseinrichtungen, beispielsweise einen Hydraulikzylinder.

Das Blatt 8, das durch Biegung elastisch deformierbar ist, ist in seiner nichtdeformierten Position (in Fig. 2 nicht dargestellt) in einer geraden Linienkonfiguration angeordnet, koinzident mit der geraden Linie A (Fig. 2), auf der sich die Spitze V des Supports 13 befindet, der Schwenkpunkt F und das eingebettete Ende I des Blattes selbst.

In Fig. 2 ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung in zwei unterschiedlichen Arbeitspositionen dargestellt. Aus Gründen der Vereinfachung und Klarheit der Darstellung der Reguliervorrichtung 7 ist nur die Außenlinie des Rahmens angedeutet.

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Diese beiden Positionen können definiert werden durch die Winkel α, und <χ₂, welche die gerade Linie A mit einer Vertikalachse einschließt.

Wenn das Blatt sich in einer Arbeitsstellung befindet, beispielsweise einer der beiden oben erwähnten Positionen, ruht sein freies Ende an dem Punkt P auf jenem Abschnitt der Bahn 2, der auf der Stützwalze 1 läuft. In jeder dieser Positionen ist das Blatt elastisch nach Art eine's Kragträgers deformiert, dessen Kennwerte aus einem festen Ende bestehen und einer Abstützung (dem Support) zwischen diesem festen Ende und dem freien Ende, und die Last besteht aus einer konzentrierten Last, die auf das freie Ende wirkt.

Die elastische Deformation eines Kragträgers unter den erwähnten Abstütz- und Lastbedigungen erfüllt die folgenden geometrischen Eigenschaften, welche in der Reguliervorrichtung gemäß der Erfindung ausgenutzt werden. Die Tangenten an die freien Enden der Deformation (Tangenten im Punkt P) verlaufen durch den gleichen Punkt F auf der geraden Linie A, welche die Spitze V des Supports 13 mit dem Einbettungspunkt I des Endes des Balkens 8 verbindet. Dieser Schnittpunkt der Tangenten mit der geraden Linie A, bekannt unter der Bezeichnung "Focus" der Tangenten, wird gewählt gemäß der Erfindung als derjenige Punkt, welcher die Schwenkachse des Rahmens 9 definiert, um welchen also der Rahmen schwenken kann, wenn er aus der einen in eine andere gedreht wird.'

Gemäß der Erfindung weist das freie Ende des Blattes 8 (in größerem Maßstab in Fig. 3 dargestellt) eine Abfasung auf, das heißt eine im wesentlichen flache Endfläche oder -kante 14, die einen Winkel % mit der Tangente an das freie Ende des Blattes bildet. Damit die Kante 14 im wesentlichen

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parallel zur Bahn verläuft, die auf der Stützwalze A im Punkt B wandert, muß, falls ß der Winkel ist, welchen die die Punkte O und P verbindende Linie gegen die Vertikale einschließt, die folgende Gleichung erfüllt werden:

i-X-_T--ß

Zweckmäßigerweise, wenn auch nicht notwendigerweise, wird der Winkel Y so gewählt, daß die ersterwähnte Bedrgung erfüllt wird.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung zur Regulierung der Dicke der Beschichtungssuspensionslage ist die folgende.

Wenn die Stützwalze 1 die Befeuchtungswalze 2 in Richtung der Pfeile gemäß Fig. 1 umlaufen, bewegt sich die Papierbahn 2β und gleichzeitig wird eine Lage von Beschichtungssuspension 4a durch Adhäsion an der Walze 4 vom Tank 5 auf den oberen Abschnitt der Befeuchtungswalze 4 übertragen. Die Lage 4a bleibt beim Umlauf dann an dem Abschnitt der Papierbahn 2 haften, der zwischen dem Kontaktpunkt zwischen den Walzen 1 und 4 liegt und dem Punkt P. Offensichtlich hat diese Lage nicht die gewünschte Dicke, die erforderlich ist, um ein fertiges Blatt zu erzeugen, noch ist die Oberfläche dieser Beschichtung hinreichend glatt.

Die Dicke der Suspensionsbeschichtung 4a, abgelegt auf der Bahn 2, wird reguliert mittels der Vorrichtung 7 gemäß der Erfindung, und diese glättet auch die Außenfläche der Bahn 2 in perfekter Weise.

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Um dies zu erreichen, werden die (nicht !dargestellten) Betätigungseinrichtungen für die Vorrichtung so aktiviert, daß der Rahmen 9 um den Schwenkpunkt F in der Richtung geschwenkt wird, die durch, ten Pfeil in Pig. I angedeutet.

Es sei angenommen, daß die ursprüngliche Konfiguration der Vorrichtung 7 in der Ruhestellung so gewählt ist, daß die Achse vertikal steht, und wenn die Betätigungseinrichtungen aktiviert werden, liegt der Rahmen in einer Position relativ zur Walze 1, wie in Fig.2 dargestellt und definiert durch den Winkeln« (der Winkel ou ist definiert zwischen der geraden Linie A und der Vertikalen)» In dieser Konfiguration wird, falls ein Kontakt zwischen dem freien Ende des Blattes 8 und der Walze 1 im wesentlichen im Punkt F vorliegt, das Blatt biegedeformiert, wenn das eingebettete Ende I des Blattes bewegt wird, und das Blatt nimmt eine elastisch deformierte Konfiguration der in Fig. 2 dargestellten Art ein, in welcher der erste deformierte Abschnitt gebogen ist mit seiner Konkavseite dem Support 13 zugekehrt und in Kontakt mit der Spitze V dieses Supports, während der zweite Abschnitt nahe dem festen eingespannten Ende I einen Wendepunkt umschließt. Am Punkt P entwickelt sich eine Reaktionskraft R, die wirksam wird zwischen dem freien Ende des Blattes 8 und der Walze 1. Wenn die im wesentlichen flache Endkante 14 (Fig. 3) dieses Blattes tangential an der Walze 1 im Punkt P steht, wie nachfolgend noch zu erläutern, ist die Reaktionskraft R im wesentlichen senkrecht zur Walze 1 im Punkt P. Der Absolutwert der Kraft R hängt offensichtlich ab von der Deformation des Blattes 8, und infolgedessen vom WinM. °c zwischen der geraden Linie und der Vertikalen.

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In der beschriebenen Konfiguration der Vorrichtung 7 und in einigen anderen Konfigurationen, die man erhält durch Verschwenken des Rahmens 9, um den Schwenkpunkt F, beispielsweise gemäß Fig. 2 und definiert durch den Winkel esc-» verlaufen die Tangenten an das freie Ende des deformierten Blattes 8 (welche durch den Punkt P gehen) alle durch den Punkt F, den Schwenkpunkt des Rahmens 9. Diese Eigenschaft rührt, wie erwähnt, her von der Auswahl der Position des Punktes F, in dem man diesen koinzident macht mit dem "Focus" der Tangente an das freie Ende des Blattes 8. Aus der Beschreibung folgt, daß das freie Ende des Blattes 8, das in Kontakt steht mit dem Punkt P, sich nicht verdreht relativ zu der Walze 1, welche Winkelstellung immer der Rahmen 9 relativ zur Walze 1 einnehmen mag, und infolgedessen wird die Kante 14 dieses freien Endes immer tangential an der Walzemantelfläche anliegen. Die Konstanz des Winkels T und das daraus herrührende nicht Vorhandensein von Änderungen in der Position von flachen Kante 14 des Blattes ergeben sich aus der Invariablität der Position der Tangenten T (Fig. 3) an das freie Ende des Blattes 8.

Mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist es demgemäß möglich, den Wert der Kraft R zu verändern, welche auf die Papierbahn 2 wirkt, während zugleich die flache Endkaiite 14 des Blattes dauernd tangential an der Walze im Kontaktpunkt P anliegt.

Diese vorteilhafte Eigenschaft bedeutet, daß die Kante 14 sowohl eine sehr wirksame Regulierwirk±ung auf die Dicke der Beschichtung und auf der Bahn 2 ausüben kann, wie auch eine sehr wirksame Glättungswirkung auf deren Oberfläche. Tatsächlich kann die Dicke der Beschichtung, die abhängt vom

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Wert der Kraft R geändert werden durch Veränderung des Winkels** , während die Oberflächenglätte, die abhängt von dem Grad, in dem, die tfnte 14 des freien Endes des Blattes 8 tangential zu der Walze 1 steht, immer perfekt ist für jeden Wert von R, weil diese Tangentialstellung für jeden Wert von «^aufrechterhalten wird.

Aus Prüfungen, die an Beschichtungsmaschinen mit Vorrichtungen gemäß der Erfindung durchgeführt wurden, hat es sich ergeben, daß perfekte glatte und gleichförmige Beschichtungsdicken bei der fertiggestellten Papierbahn erzielbar waren, selbst dann, wenn die Dicke der Beschichtung sehr groß war. Insbesondere konnte man unter diesen Bedigungen Beschichtungsdicken erzielen, entspre-

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chend bis zu 40 g/m von Feststoff.

- Patentansprüche -

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Claims (6)

- AA · Patentansprüche

1. λ Vorrichtung für die Regulierung der Dicke einer

e einer Beschichtungssuspension, die auf einer kontinuierlichen Papierbahn abgelagert wird, welche abgestützt wird durch die Mantelfläche einer Beschichtungsmaschinenwalze mit einem elastisch deform!erbaren Abstreiferblatt, dessen eines Ende frei ist und an der Beschichtungslage derart anliegt, daß es elastisch deformiert wird, um so eine Reaktionskraft zwischen dem Blatt und der von der Walze abgestützten Bahn zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß dieses freie Ende mit einer Kante versehen ist, die Änderung der Reaktionskraft im wesentlichen parallel zu der Mantelfläche der Walze gehalten ist und damit auch zu der Besheichtungssuspensionslage, welche auf der von derMantelfläche abgestützten Bahn abgelegt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blatt an einem Rahmen montiert ist, der schwenkbar um eine Achse parallel zur Achse der Walze ist und gesteuert ist mittels einer Einrichtung zur Änderung von seiner Winkelposition relativ zu der Walze, wobei die Änderung der Winkelposition die Biegedeformation des Blattes verändert und damit die Reaktionskraft, welche zwischen der Kante und der Suspensionsschicht ausgeübt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des Blattes in den Rahmen eingebettet ist und daß ein mit dem Rahmen starr verbundener Support zwischen den beiden Enden des Blattes vorgesehen ist,

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4. . Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Blatt in der undeformierten Position eine geradlinige Konfiguration aufweist tangential zu dem Support.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse des schwenkbaren Rahmens eine Ebene unter rechten Winkeln zu der Achse an einem Punkt durchsetzt, der zusammenfällt mit dem Stützpunkt zwischen der Projektion der undeforraierten Blattachse auf diese Ebene und den Projektionen der Tangenten des freien Endes des Blattes auf diese Ebene, wenn das Blatt elastisch deformiert ist durch Anliegen einer konzentrierten Last auf das freie Ende, so daß die Endkante des Blattes in jeder deformierten Position des Blattes parallel zu der Suspensionsschicht steht, die auf der von der Walze abgestützten Bahn abgelegt wird.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Befeuchtungswalze für die Bahn und einen Tank für die Beschichtungs suspension=, in den die Befeuchtungswalze eintaucht zur Übertragung einer Beschichtungssuspensionsschicht von dem Tankauf die Bahn, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung stromabwärts längs der Bahn derart angeordnet ist, daß die Dicke der Beschichtungssuspensionsschicht, die auf der Bahn abgelegt wird, reguliert wird.

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