DE2518829A1

DE2518829A1 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen beidseitigen beschichten einer durchlaufenden bahn

Info

Publication number: DE2518829A1
Application number: DE19752518829
Authority: DE
Inventors: Mats Gustav Daniel Bostroem; Goesta Hudson Hansson; Hans-Erik Lind
Original assignee: KARLSTAD MEKANISKA AB; Karlstads Mekaniska Werkstad AB
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1974-05-16
Filing date: 1975-04-28
Publication date: 1975-12-04
Also published as: FR2270957B1; GB1459382A; FR2270957A1; NO751604L; CA1056661A; SE396558B; US4122218A; SE7406511L; DE2518829C2; IT1032893B; FI58179C; FI751413A; NO143966C; FI58179B; NO143966B

Description

DIPL-PHYS. ROBERT MÜNZHUBER

PATENTANWÄLTE

8 MÜNCHEN 22 WIDENMAYERSTRASSE 6 TEL (089) 22 25 3O 29 51 92

28. April 1975 Λ 70/71 75 B/ib

Firma AKTIEBOIAGET KARLSTADS MEKANISKA WERKSTAD, Fack, S-651 01 Karlstad, Schweden

Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen beidseitigen Beschichten einer durchlaufenden Bahn

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen beidseitigen Beschichten einer durchlaufenden Bahn mit einer Flüssigkeit enthaltenden Beschichtungsmasse in wenigstens zwei Beschichtungsstationen, von denen jede eine Stützwalze und eine Abstreifvorrichtung enthält, zwischen denen die Bahn hindurchbewegt wird, so daß in der ersten Beschichtungsstation eine Seite der Bahn in Berührung mit der Stützwalze gebracht und die Flüssigkeit enthaltende Beschichtungsmasse auf die andere Seite der Bahn aufgebracht wird, während in der zweiten Beschichtungsstation die bereits beschichtete Seite der Bahn in Berührung mit der Stützwalze gebracht und die Beschichtungsmasse auf die noch unbeschichtete Bahnseite aufgebracht wird.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens mit wenigstens zwei in Be-

Binkh.ius Merck. Fmck & Co.. München. Nr. 25464 I Bankhaus H Aufhäuser. München. Nr 2613OO Postscheck: München 209O4-8O0

Telegrammadresse: Patentsenior

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wegungsrichtung der Bahn mit Abstand voneinander angeordneten Beschichtungsstationen, von denen jede wenigstens eine Stützwalze und eine Abstreifvorrichtung enthält, zwischen denen die Bahn hindurchbewegt wird, wobei die Stützwalzen so angeordnet sind, daß sie an zwei aufeinanderfolgenden Beschichtungsstationen jede Seite der Bahn berühren.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abstreifmesserbeschichtung einer Papierbahn auf beiden Seiten, wobei die Schicht auf der zuerst beschichteten Seite vor der Beschichtung der zweiten Bahnseite vorgetrocknet wird, sind bekannt. Hierbei ist es möglich, eine gleichmäßig gute Beschichtung mit gewünschten unterschiedlichen Eigenschaften auf jeder Seite der Bahn zu erreichen. Dieses Verfahren wird üblicherweise für die Beschichtung von Papier in verschiedenen Beschichtungsvorrichtungen angewendet, sogenannte OFF-Maschinenbeschichtung. Es ist auch bekannt, wie die Abstreif-Beschichtung auf gegenüberliegenden Oberflächen ausgeführt werden kann, ohne daß die Schicht auf einer Seite zunächst vorgetrocknet wird. Dieses Verfahren und die Vorrichtung hierfür sind in den schwedischen Patentanmeldungen 3^7781 und 3^8777 beschrieben. Die US-Patentschrift 3 293 0β7 beschreibt ein Verfahren, mit welchem eine Seite einer Faserbahn durch eine Walzenbeschichtungsvorrichtung beschichtet wird, während die andere Seite, vorzugsweise die Siebseite der Bahn, durch eine Abstreif-Beschichtungsvorrichtung ohne zwischenzeitliche Trocknung beschichtet wird.

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Alle diese beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen werden durch gewisse Nachteile beeinträchtigt. Eine Abstreif-Beschichtung mit Vortrocknung der zuerst aufgebrachten Beschichtung ist teuer, und es ist normalerweise nicht möglich, eine ent- . sprechende Vorrichtung in eine übliche Maschine für die Herstellung von beidseitig beschichtetem Papier einzubauen. Normalerweise ist dort nicht genügend Raum für Zweibeschichtungsstationen und die Trockenvorrichtung für die Vortrocknung der zuerst aufgebrachten Schicht vorhanden.

Bei der gleichzeitigen Beschichtung beider Bahnseiten, wie es in den schwedischen Patentschriften 347781 und 348777 beschrieben ist, muß die Faserbahn zunächst durch eine Zone für die Aufbringung des Beschichtungsmittels geführt werden. Die Bahn muß dann zwischen zwei einander gegenüberstehenden Abstreifmessern hindurchbewegt werden, durch die das Beschichtungsmedium geglättet und die Beschichtung quantitativ gesteuart wird.

Durch die Verwendung solcher Vorrichtungen ist es nicht möglich, die Dicke der Schicht auf einer Seite zu steuern, ohne daß die Schicht auf der anderen Seite gleichzeitig beeinflußt wird. Eine Vergrößerung des Druckes der Abstreifvorrichtung gegen eine der Bahnseiten bewirkt gleichzeitig ein Ansteigen des Druckes zwischen der Bahn und der Abstreifvorrichtung auf der anderen Seite der Bahn. Diese wechselseitige Wirkung auf die Veränderungsmöglichkeiten macht es unmöglich, die Bahn mit einer

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quantitativ schweren Beschichtung zu versehen, während die Steuerung des Prozesses aufrechterhalten wird. In der Praxis sind diese bekannten Vorrichtungen beschränkt auf eine quanti-

tative Beschichtung von etwa 10 g/m absolut trockener Beschichtungsmasse pro Bahnseite.

'. Bei Beschichtung einer Papierbahn durch eine Wal zenbeschichtungsvorrichtung auf einer Seite und eine Abstreifbeschichtungsvorrichtung auf der anderen Seite ohne Zwischentrocknung, wie es in der US-Patentschrift 3 293 O67 vorgeschlagen wird, wird auf den beiden Seiten eine ungleichförmige Beschichtung erreicht, und es bestehen nur beschränkte Möglichkeiten, die Dicke der Schicht auf jeder Seite zu steuern, insbesondere bei quantitativ starken Beschichtungen. Eine gewisse Zweiseitigkeit tritt in der Mikrostuktur der Schicht auf, und es besteht bei quantitativ großen Beschichtungen ein ständiges Risiko, ein beschichtetes Papier mit ausgesprochener Zweiseitigkeit zu erhalten. Eine quantitative Zunahme an Beschichtungsmaterial auf der durch die Walzen-beschichtungsvorrichtung beschichteten Seite beeinflußt die andere Seite, die durch eine Abstreifvorrichtung beschichtet ist, da die größer werdende Beschichtungsdicke einen höheren Druck der Abstreifvorrichtung hervorruft.

Bei der Beschichtung einer Papierbahn auf beiden Seiten durch eine übliche Abstreifbeschichtungsvorrichtung mit Abstützwalzen, die nahe nacheinander angeordnet sind, ohne Vortrocknung der zuerst aufgebrachten Schicht, wird ein Teil der Beschichtung

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auf der Abstützwalze in der zweiten Abstreifbeschichtungsvorrichtung abgelagert. Dies bewirkt eine ungleichmäßige Beschichtung auf beiden Seiten durch Aufspalten des Films, was auftritt, wenn die Papierbahn von der Stützwalze der zweiten Beschichtungsvorrichtung getrennt wird. Die Schicht, die sich auf der Stützwalze der zweiten Beschichtungsvorrichtung ausbildet, die schwer wirksam von der Walze zu trennen ist, bewirkt, daß die Schicht auf der zuletzt beschichteten Seite uneben wird, und zwar aufgrund des höheren Druckes der Abstreifvorrichtung, wobei die Beschichtung auf der Stützwalze bleibt. Lineare Ungleichförmigkeiten im Druck der Abstreifvorrichtung bewirken eine ungleichmäßig abgestreifte Menge der Beschichtung über der Paserbahn, was zu einer unannehmbaren Produktqualität führt.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur beidseitigen Beschichtung einer Materialbahn, wodurch übliche Abstreifbeschichtungsvorrichtungen mit Stützwalzen, aber ohne Vortrocknung der zuerst aufgebrachten Schicht angewendet und in einen kleinen Raum einer Papiermaschine eingebaut werden kann, beispielsweise anstelle der Kalibrierpresse.

Das Problem, das durch die Erfindung gelöst werden soll, besteht in der Beschichtung beider Seiten einer Materialbahn durch eine Abstreifbeschichtungsvorrichtung mit Stützwalzen, die einander in Richtung der Bahnbewegung benachbart sind, wobei es

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möglich ist, die Bahn wirksam von der Stützwalze in der in Richtung der Bahnbewegung nächsten Stützwalze zu trennen, um die zweite Seite der Bahn zu beschichten, ohne daß die Beschichtung an der Stützwalze anhaftet und dort verbleibt.

Die Erfindung löst das vorgenannte Problem mit den in den Ansprüchen angegebenen Merkmalen.

Durch Anwendung des Verfahrens und einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß der Erfindung ist es möglich, in einen kleinen Raum in einer Papiermaschine zwei Abstreif-■Beschichtungsstationen mit guter Arbeitsweise üblicher Blattbeschichtung für die Beschichtung beider Seiten der Papierbahn einzubringen. Beide Beschichtungsvorrichtungen sind individuell in weiten Bereichen steuerbar. Durch Änderung der steuerbaren Veränderlichen, Druck der Abstreifvorrichtung und der

kann

Winkel der Abstreifvorrichtung zum Papier,/die Schicht auf jeder Seite getrennt verändert werden, ohne daß eine wechselseitige Wirkung auftritt, wenn die Veränderlichen auf einer Seite gesteuert" werden. Es ist möglich, mit einer Beschichtung bis zu

J)O g/m absolut trockener Beschichtungsmasse je Seite unter voller Steuerung des Prozesses zu beschichten.

Das Verfahren und die Vorrichtung machen es auch möglich, in einem verhältnismäßig kleinen Raum eine Abstreifbeschichtung mit zwei Beschichtungsstationen unterzubringen, die auf gegen-

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überliegenden Seiten der Bahn für die Anbringung einer Sandwich-Beschichtung angeordnet sind. Beispielsweise kann die zuerst aufgebrachte Schicht eine Füllstoffmasse einfacher und billiger Art sein, die dann mit einer dünnen Oberflächenbeschichtung hoher Qualität in einer folgenden Beschichtungsstation versehen wird.

Um zu verhindern, daß die Beschichtungsmasse an der Stützwalze in der folgenden Beschichtungsstation anhaftet, wenn die

Papierbahn mit einer Beschichtung bis zu 15g/m absolut trockener Beschichtungsmasse beschichtet wird, ist es möglich, durch intensive Kühlung der Stützwalze die Schicht wirksam von der Stützwalze zu trennen, und zwar mit Hilfe eines Kondensatfilmes, der auf der kalten Fläche der Walze erzeugt wird. Dieser Kondensatfilm wird hauptsächlich durch Wasser erzeugt, das in der Beschichtung vorhanden ist, aber auch durch die in der Atmosphäre befindliche Feuchtigkeit. Wenn die Papierbahn mit schwereren Schichten bis zu 30 g/m absolut trockener Beschichtungsmasse beschichtet wird, ist es notwendig, die Temperaturdifferenz zwischen Stützwalzenfläche und Beschichtung zu vergrößern, was durch die Wirkung von Infrarotstrahlung oder durch andere Vorrichtungen zur Heizung der Beschichtungsmasse erfolgt.

Durch Verringerung oder Erhöhung der Intensität der Infrarotstrahlung, werden gute Möglichkeiten geschaffen, die Erzeugung des Kondensatfilms zu steuern. Wenn die Beschichtungs-

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masse erhitzt wird oder wenn die neu aufgebrachte Schicht auf der Papierbahn einer Erhitzung durch Infrarotstrahlung ausgesetzt wird, wird die Viskosität der Beschichtungsmasse verringert, und es dringt Flüssigkeit schnell in die Papierbahn, während eine Verdampfung von Wasser von der Schicht stattfindet, bevor und während diese mit der abgekühlten Stützwalze in Berührung kommt. Das von der Beschichtung verdampfte Wasser, das mit der Fläche der abgekühlten Walze in Berührung kommt, kondensiert schnell und unterstützt die Erzeugung des Kondensatfilms.

Eine Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung wird nun im einzelnen anhand der Zeichnung näher erläutert, die eine vereinfachte Form einer Beschichtungsvorrichtung in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt, zeigt.

Die Zeichnung zeigt eine Bahn 1 aus Papier oder einem anderen Material, die auf beiden Seiten mit einer Beschichtungsmasse beschichtet werden soll. Die Bahn 1 wird zuerst durch eine erste Beschichtungsstation 3 geführt, die eine Stützwalze 5, eine Beschichtungswalze 7 und ein Abstreifmesser 9 enthält. Von der Beschichtungsstation 3 wandert die Bahn 1 aufwärts zu einer zweiten Beschichtungsstation 11, die eine kühlbare Stützwalze 13 aus Stahl oder einem Nichteisenmetall, eine Beschichtungwalze 15 und eine Abstreifvorrichtung 17 enthält. Während ihres Durchganges durch die Vorrichtung läuft die Bahn 1 über Führungswalzen 19 und eine Schwenkwalze 21. Alle Walzen sind drehbar und werden von einem Ständer 23 getragen. Bescbichtungs-

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walzen 7 und 15 sind in einem Behälter 25 angeordnet, welcher durch einen Ständer 23 gehalten ist. Die kühlbare Stützwalze 13 ist mit einer Leitung 27 verbunden, durch die Kühlflüssigkeit der Walze zugeführt wird. Ein Infrarotstrahlungselement 29 ist entlang der Bahn 1 angeordnet, und zwar an ihrem Bewegungsweg zwischen der ersten Beschichtungsstation 3 zur Schwenkwalze 21. Dieses Strahlungselement 29 bedeckt die volle Breite der Bahn 1 und wird von dem Ständer 23 getragen.

Diese Anordnung, die in erster Linie dazu bestimmt ist, in einer Papiermaschine installiert zu werden, beispielsweise anstelle der Kalibrierpresse, arbeitet in folgender Weise: Die Bahn 1 wird über eine Führungswalze 19 in der ersten Beschichtungsstation 3 bewegt, wobei eine Seite in bekannter Weise mit einer Schicht einer Beschichtungsmasse versehen wird, die aus einem Behälter 25 durch die Beschichtungswalze 7 zugeführt wird. Die Schicht wird geglättet, und es wird ihre Dicke durch das Abstreichmesser 9 gesteuert, während überschüssige Beschichtungsmasse wieder zurück in den Behälter 25 läuft. Eine Steuerung der Schichtdicke wird erreicht durch Steuerung des Druckes des Messers 9 und durch den Blattwinkel, der in bekannter Weise eingestellt wird. Eine Vorrichtung hierfür ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Von der Stützwalze 5 wandert die Bahn durch Führungswalzen 19 und die Schwenkwalze 21, wobei sie mit der beschichteten Seite mit der Stützwalze 13 in der zweiten Beschichtungsstation 11 in Berührung kommt, und zwar über einen Umfangs-

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Winkel von etwa 2βΟ° des Umfanges der Stützwalze I3. Die Stützwalze 13 kann mit Hilfe von Kühlflüssigkeit gekühlt werden, die der Walze durch eine Leitung 27 zugeführt wird. Die Verteilung der Kühlflüssigkeit in der Walze und ihre Rückführung erfolgen in bekannter Weise, was in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die Beschichtungsmasse wird mit Hilfe einer Beschichtungswalze 15 aus dem Behälter 25 auf die andere Seite der Bahn aufgebracht. Sie wird geglättet und quantitativ durch das Abstreichmesser 17 gesteuert, und zwar in gleicher Weise wie in der ersten Beschichtungsstation 3· Aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen der

der Oberfläche der gekühlten Metall-Stützwalze I3 und der in /ersten Beschichtungsstation 3 aufgebrachten feuchtwarmen Beschichtung und aufgrund der Feuchtigkeit in der Atmosphäre, bildet sich auf der gekühlten Walzenfläche ein Kondensatfilm, wodurch es ermöglicht wird, die Bahn von der Walze in dem Kondensatfilm zu trennen, wodurch die Beschichtungsmasse nicht an der Walzenfläche anhaftet.

Die Bildung des Kondensatfilms ist abhängig von verschiedenen Veränderlichen innerhalb des Prozesses, wie die Größe der Temperaturdifferenz, der Beschichtungsmasse, ihrer Quantität und der Feuchtigkeit der umgebenden Atmosphäre. Die Erhitzung der Beschichtung mit dem Infrarotstrahlungselement 29 erzeugt zuerst eine Erhöhung der Temperaturdifferenz, die zur Bildung eines wirksameren Kondensatfilms beiträgt. Ein Teil des Wassers in der Beschichtungsmasse wird von der Beschichtung in einer Dampf-

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phase abgezogen, und zwar unmittelbar vor ihrer Berührung mit der Stützwalze 15, und es kondensiert das Wasser bei der Berührung mit der gekühlten Walzenfläche. Wenn die Bahn mit einer großen Menge an Beschichtungsmasse beschichtet wird, ist es erforderlich, mit Hilfe einer Infrarotstrahlung eine stärkere Erhitzung der Beschichtung zu bewirken, um die Bildung eines Kondensatfilms auf der Walzenfläche sicherzustellen, der ausreichend wirksam ist, um ein Anhaften der Beschichtungsmasse zu verhindern. Durch Steuerung der Intensität der Infrarotstrahlung und der Walzenkühlung ist es möglich,den Prozess im Hinblick auf die vorhandenen Variablen vollständig zu steuern.

Die oben beschriebene Vorrichtung stellt nur ein Ausführungsbeispiel für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Natürlich ist es möglich, anstelle der Aufbringung des Beschichtungsmediums durch Beschichtungswalzen, die Schicht durch Aufsprühen oder Kombinationen bekannter Beschichtungsverfahren aufzubringen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum kontinuierlichen beidseitigen Beschichten einer durchlaufenden Bahn mit einer Flüssigkeit enthaltenden Beschichtungsmasse in wenigstens zwei Beschichtungsstationen, von denen jede eine Stützwalze und eine Abstreifvorrichtung enthält, zwischen denen die Bahn hindurchbewegt wird, so daß in der ersten Beschichtungsstation eine Seite der Bahn in Berührung mit der Stützwalze gebracht und die Flüssigkeit enthaltende Beschichtungsmasse auf die andere Seite der Bahn aufgebracht wird, während in der zweiten Beschichtungsstation die bereits beschichtete Seite der Bahn in Berührung mit der Stützwalze gebracht und die Beschichtungsmasse auf die noch unbeschichtete Bahnseite aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche der Stützwalze in der zweiten Beschichtungsstation auf eine so niedrige Temperatur gekühlt wird, daß auf der Fläche im wesentlichen aufgrund der in der auf die Bahn in der ersten Beschichtungsstation aufgebrachten Beschichtungsmasse enthaltene Feuchtigkeit ein Kodensatfilm aufrechterhalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der ersten Beschichtungsstation auf die Bahn aufgebrach-

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te Beschichtungsmasse erhitzt wird, um die Temperaturdifferenz zwischen der Beschichtungsmasse und der Stützwalzenfläche in der zweiten Beschichtungsstation zu erhöhen.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit wenigstens zwei in Bewegungsrichtung der Bahn mit Abstand voneinander angeordneten Beschichtungsstationen, von denen jede wenigstens eine Stützwalze und eine Abstreifvorrichtung enthält, zwischen denen die Bahn hindurchbewegt wird, wobei die Stützwalzen so angeordnet sind, daß sie an zwei aufeinanderfolgenden Beschichtungsstationen jede Seite der Bahn berühren, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (27) zur Kühlung der Mantelfläche wenigstens einer Stützwalze (13)» die in ihrer Beschichtungsstation (11) so angeordnet ist, daß sie mit derjenigen Seite der Bahn (l) in Berührung kommt, die in der vorhergehenden Beschichtungsstation (3) der Abstreichvorrichtung (9) zugekehrt war.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Beschichtungsmasse zugekehrte Abstreifvorrichtung (9) aus einem Abstreichmesser besteht-

5. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die der Beschichtungsmasse zugekehrte Abstreichvorrichtung (9) aus einer rotierbaren Stange besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Beschichtungsmasse zugekehrte Abstreichvorrichtung (9)

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aus einem Luftpinsel besteht.

7'. Vorrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Stützwalzen (5*13) so gewählt ist, daß die Bahnlänge von der Auflage der Abstreichvorrichtung (9) auf der Bahn in einer Beschichtungsstation (3) bis zur Auflage der Bahn auf der Stützwalze (13) in der folgenden Beschichtungsstation 7 m nicht überschreitet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Beschichtungsstationen (3*11) eine gegen die Bahn (1) gerichtete Heizvorrichtung (29) vorgesehen ist.

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