DE2617503A1

DE2617503A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen beschichtung eines bahnfoermigen materials mit einer fluessigkeit

Info

Publication number: DE2617503A1
Application number: DE19762617503
Authority: DE
Inventors: Erik Verner Johansson; Mats Ove Kullander
Original assignee: Billeruds AB
Current assignee: Billeruds AB
Priority date: 1975-04-28
Filing date: 1976-04-22
Publication date: 1976-11-04
Also published as: GB1506831A; FR2309284A1; FI761143A; FR2309284B1; NO146764C; DE2617503B2; SE390317B; NO146764B; DE2617503C3; FI59130C; FI59130B; NO761177L; SE7504872L

Description

Dr. Hans-Heinrich Willrath d-62 Wiesbaden ι

Dr. Dieter Weber ii/b ^{Postfadl 6145}

Gustav-Freytag-Straße 25

Dipl.-Phys. Klaus SeifFert *^{(0612I) 372720}

^{r J} O P 1 'T C Π O Telegrammadresse: WILLPATENT

PATENTANWÄLTE /.Ό I / O U O Telex: 4-186247

20. April 1976 File Bi-1157

Billeruds AB, Säffle / Schweden

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Beschichtung eines bahnförmigen Materials mit einer Flüssigkeit

Priorität: 28. April 1975 aufgrund der schwedischen Patentanmeldung 75-04872-8

Die vorliegende Erfindung betrifft das Beschichten einer Materialbahn, vorzugsweise einer Papierbahn, mit einer kontrollierten Menge einer Flüssigkeit oder einer halbflüssigen Zusammensetzung. Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu bekommen, worin die Überzugsflüssigkeit gleichförmig über der Oberfläche der Materialbahn ver-

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Postscheck: Frankfurt/Main 67 63-602 Bank: Dresdner Bank AG, Wiesbaden, Konto-Nr. 276807

ORIGINAL INSPECTED

teilt wird.Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verteilung einer sehr kleinen Menge einer Überzugsflüssigkeit je Flächeneinheit der Materialbahn zu erhalten. Die Erfindung befaßt sich hauptsächlich, doch nicht ausschließlich mit dem Beschichten einer Materialbahn mit einem Trennmittel, um die Oberfläche der Materialbahn so für verschiedene Zwecke nicht-klebend oder-anhaftend zu machen.

Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß man eine Kammer mit einer öffnung in ihrer Wand vorsieht, eine Walze derart in der Kammer vorsieht, daß ein Teil der Oberfläche der Walze in der öffnung liegt, kontinuierlich die Materialbahn an der Kammer vorbeiführt, wobei man die öffnung bedeckt, ein Vakuum in der Kammer erzeugt, um die Materialbahn in Berührung mit der Walze zu saugen, Überzugsflüssigkeit in die Kammer einführt, um die Oberfläche der Walze zu benetzen, und die Walze derart dreht, daß Überzugsflüssigkeit auf die Materialbahn befördert wird.

Die Materialbahn wird gegen die Walze durch den Luftdruck ausserhalb der Kammer gepreßt. Auf diese Weise wird ein gleichmässiger Kontakt zwischen der Materiälbahn und der Walze gewährleistet, selbst wenn die Walze nicht ganz glatt ist. Um eine kompakte Apparatur zu erhalten, ist es bevorzugt, eine Walze mit einem Durchmesser von nur einigen Zentimetern zu verwenden. Wenn man die Walze zum Beschichten einer Papierbahn verwendet,

kann sie eine Länge von bis zu einigen Metern haben. Dies bedeutet, daß eine solche Walze lang und schlank ist, wobei das Verhältnis von Länge zu Durchmesser beispielsweise 100:1 ist. Um zu verhindern, daß eine solche schlanke Walze sich durchbiegt, ist es bevorzugt, sie so zu konstruieren, daß sie auf der Beschichtungsflussigkeit schwimmt. Die Walze muß dann mit einer Dichte geringer als die der Überzugsflüssigkeit konstruiert werden. Es ist bevorzugt, daß die Dichte geringer als die von Wasser ist. Dies kann erreicht werden, indem man die Walze aus einem leichten Material herstellt oder indem man sie als einen hohlen Zylinder mit geschlossenen Enden herstellt.

Beim überziehen einer Papierbahn ist der äußere überdruck der Luft auch brauchbar,zu verhindern, daß Überzugsflüssigkeit durch die Nadellöcher in dem Papier ausgepreßt wird und tiefer in das Papier eindringt. Da das Verfahren nach der Erfindung ein Beschichtungsverfahren ist, ist es gewöhnlich nicht erwünscht, daß die Überzugsflüssigkeit von dem Papier absorbiert wird.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser bedeutet

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Apparatur nach der Erfindung ,

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Fig. 2 einen Querschnitt der in Figur 1 gezeigten Apparatur,

Figuren 3, 4 und 5 bedeuten Querschnitte von drei anderen Ausführungsformen und

Fig. 6 bedeutet ein Diagramm, das das Ergebnis der Erfindung erläutert.

Gemäß den Figuren 1 und 2 wird eine Papierbahn 1 über eine , Vakuumkammer 2 geführt/ die mit einer öffnung mit Kanten 2a und 2b versehen ist. Die Materialbahn gleitet über die öffnung und wird durch den äußeren Luftdruck gegen die Kanten 2a und 2b gepreßt. Ein Vakuum wird über eine Leitung 3 in der Kammer aufrechterhalten. Die Beschichtungsflüssigkeit wird der Kammer durch eine Leitung 4 zugeführt. Eine Walze 5 ist in der Kammer angeordnet, wobei die obere Fläche der Walze in der öffnung zwischen den Kanten 2a und 2b liegt. Der äußere überdruck drückt die Materialbahn gegen die Oberfläche der Walze. Die Walze wird mit Hilfe einer Riemenscheibe 8 gedreht und kann nach Entfernung der Riemenscheibe 8 und des Lagerstopfens 9 herausgenommen und ersetzt werden. Ein Abstreicher 10 ist in einem Halter 11 befestigt, der von außen betätigt werden kann. Der Abstreicher steht in Berührung mit der Walze. Er verhindert, daß Flüssigkeit aus dem Sumpf 6 der Flüssigkeit in der Kammer auf die Materialbahn spritzt. Er verhindert auch, daß überschüssige Flüssigkeit an der Oberfläche der Walze anhaftet.

Der Sumpf 6 der Flüssigkeit in der Kammer soll seine Oberfläche

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7 so hoch haben, daß er die Walze 5 benetzt. Die Oberfläche 7 kann leicht mit bekannten Mitteln auf einer konstanten Höhe gehalten werden, wobei in der Zeichnung diese Mittel nicht gezeigt sind. Beispielsweise kann in der Kammer 2 ein Schwimmer vorgesehen sein, der ein Ventil in der Flüssigkeits-Zufuhrleitung 4 derart betätigt, daß gerade die Flüssigkeitsmenge zugeführt wird, die erforderlich ist, um die Höhe der Oberfläche 7 konstant zu halten.

Figur 3 zeigt einen Querschnitt einer Ausfuhrungsform, die für vertikale Bewegung der Materialbahn geeignet ist. Der Abstreicher 10 ist hier durch die Wand der Vakuumkammer geführt und mit Hilfe von Gummistreifen 13 abgedichtet.

Figur 4 zeigt einen Querschnitt einer Ausfuhrungsform, die zum Beschichten der Oberfläche einer horizontal sich bewegenden Materialbahn geeignet ist. Die Beschichtungsflüssigkeit wird aus einem geschlossenen Behälter 12 durch eine Leitung zugeführt, die aus zwei parallelen Wänden 14 bestehen, die sich bis zu der Oberfläche der Walze 5 erstrecken. Der Behälter ist über eine Leitung 3¹ mit einer Vakuumpumpe verbunden.

Figur 5 zeigt einen Querschnitt einer Ausführungsform, die in speziellen Fällen für vertikale Bewegung der Materialbahn geeignet ist. Die Kante 2a hat die Form eines Abstreicherblattes, das durch den äußeren überdruck gegen die Walze 5 gepreßt wird.

R 0 9 8 4 5 / 1 0 6 0

Beispiel

Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Apparatur wurde zum Beschichten einer Papierbahn mit Chromstearat verwendet, das ein brauchbares Trennmittel ist. Das Chromstearat wurde als eine 6-gewichtsprozentige Lösung zugegeben. Die Öffnung in der Kammer besaß eine Breite von 60 mm. Die Walze besaß einen Durchmesser von 40 mm, und ihre obere Fläche wurde 1 mm unterhalb der Kanten der Öffnung angeordnet. Die zu beschichtende Papierbahn hatte eine Breite von 1000 ram und wurde mit einer Geschwindigkeit von 2 Metern je Sekunde vorwärtsbewegt.

Zwei Papierqualitäten wurden beschichtet, nämlich(A) unge-

bleichtes Kraftpapier mit einem Gewicht von 80 g je m und einer Oberflächenrauhigkeit von 900 (nach Bendtsen) und (B) gebleichtes maschinell glänzend gemachtes Glanzpapier mit einem Gewicht von 800 g je m und einer Oberflächenrauhigkeit von 100(nach Bendtsen). Die Buchstaben A und B in Figur 6 betreffen diese beiden Papierqualitäten.

Das Vakuum in der Kammer entsprach 200,4Oo bzw. 600 mm Wasser. Die Angabe A200 bedeutet in Figur 6 somit beispielsweise, daß Papier der Qualität A bei einem Vakuum von 200 mm Wasser beschichtet wurde.

Die Geschwindigkeit und Richtung der Drehung der Walze wurde in diesem Beispiel geändert. Die Abszisse des Diagramms in

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Figur 6 bedeutet den "Geschwindigkeitsunterschied", der ein Ausdruck ist, der einiger Erläuterung bedarf. Der Geschwindigkeitsunterschied von O % bedeutet, daß die Materialbahn und die Walze die gleiche Geschwindigkeit haben. Es gibt keine Relativbewegung zwischen der Materialbahn und der Walzenoberfläche, die die Materialbahn berührt. Wenn die Drehung der Walze verzögert wird, wächst der Geschwindigkeitsunterschied. Wenn der Geschwindigkeitsunterschied 100 % ist, dreht sich die Walze überhaupt nicht. Es kann dann natürlich keine Beschichtungsflüssigkeit auf die Materialbahn befördert werden. Wenn der Geschwindigkeitsunterschied größer als 100 % ist, dreht sich die Walze in der entgegengesetzten Richtung. Bei einem Unterschied von 200 % ist die Umfangsgeschwindigkeit der Walze gleich der Geschwindigkeit der Materialbahn , doch dreht sich die Walze in der entgegengesetzten Richtung.

Das auf die Papierbahn überführte Volumen der Beschichtungsflüssigkeit wurde in diesem Beispiel gemessen. Die Ordinate des Diagramms in Figur 6 bedeutet dieses Volumen in Millilitern Flüssigkeit je m der Papierbahn.

Während der Experimente dieses Beispiels wurde gefunden, daß ein Geschwindigkeitsunterschied nahe 100 %, beispielsweise zwischen 90 und 110 %, dazu führte, daß sehr kleine Mengen an Beschichtungsflüssigkeit auf die Materialbahn überführt wurden, und daß sie in einer unregelmäßigen Weise überführt

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wurden. Daher wurden die Kurven in Figur 6 in dieser Zone mit gestrichelten Linien gezeichnet. Wenn der Geschwindigkeitsunterschied geringer als 90 % war, bekam man einen gleichmäßigen Überzug der Haterialbahn. Wenn das Vakuum konstant gehalten wird, bestehen die verschiedenen Kurven aus geraden Linien in dem Bereich eines Geschwindigkeitsunterschiedes von O bis 80 %. Aus Figur 6 ist ersichtlich, daß bei Veränderung des Vakuums es möglich ist, die Menge an Beschichtungsf lüssigkeit , die auf das Papier der Qualität A mit 4 bis

12 ml/m Materialbahnoberfläche überführt wird, zu variieren. Aus Figur 6 kann auch hergeleitet werden, daß die das Papier B repräsentierende Kurve eine andere Neigung als die anderen Kurven hat. Es ist auch interessant festzustellen, daß die kleinste Menge an Beschichtungsflüssigkeit, die mit einem zufriedenstellenden Ergebnis auf die Materialbahn überführt werden konnte, für beide Papiergualitäten 4 ml/m betrug. Ein anderer interessanter Effekt (siehe die Kurven A 400) ist der, daß der Überzug beispielsweise bei einem Geschwindigkeitsunterschied von 120 % wesentlich größer als bei einem solchen von 80 % ist, obwohl in beiden Fällen die gleiche Menge an Beschic^htungsflüssigkeit durch die Walzenoberfläche transportiert wird. Die Erklärung hierfür ist, daß die Papierbahn die Walze besser abstreift, wenn die Flüssigkeit auf der Seite zugeführt wird, wo die Materialbahn die Walze verläßt.

Der erwähnte Bereich von 4 bis 12 mm je m deckt zufriedenstellend die meisten Erfordernisse, besonders da eine kleine Menge an Überzugsflüssigkeit gleichmäßig auch auf einer Materialbahn

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mit einer rauhen Oberfläche verteilt werden kann. Gute Gleichmäßigkeit mit geringer Überzugsmenge kann auch bei Papier mit großer Oberflächenrauhheit bekommen werden. Dieser Bereich kann jedoch mit verschiedenen Mitteln innerhalb des Erfindungsgedankens weiter ausgedehnt werden. Beispielsweise kann eine Walze verwendet werden, die auf ihrer Oberfläche ein Muster von Vertiefungen und Erhebungen hat. Ein Abstreicher mit einer gezahnten Kante kann verwendet werden. Einer unerwünschten Absorption von Flüssigkeit durch das Papier kann durch Zusatzstoffe entgegengewirkt werden, die die Viskosität der Beschichtungsflüssigkeit erhöhen, oder indem man die Materialbahn mit einer höheren Geschwindigkeit oder in verschiedener Richtung laufen läßt. Andere Materialien als Papier können auch beschichtet werden. Eine Beschichtung kann auch auf einem kontinuierlich zirkulierenden Band oder Riemen aufgebracht werden, das bzw. der dann in Berührung mit einer bewegten Materialbahn gebracht wird.

H 0 9 8 4 5 / 1 0 6 0

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur kontinuierlichen Beschichtung einer Materialbahn mit einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Kammer mit einer öffnung in ihrer Wand und eine Walze in dieser Kammer derart vorsieht, daß ein Teil der Oberfläche der Walze in der Wandöffnung liegt, daß man kontinuierlich die Materialbahn an der Kammer vorbeiführt und dabei mit ihr die öffnung bedeckt, daß man ein Vakuum in der Kammer erzeugt, das die Materialbahn in Berührung mit der Walze ansaugt, und daß man Beschichtungsflüssigkeit in die Kammer derart einführt, daß die Oberfläche der Walze benetzt wird, und die Walze unter Beförderung von Beschichtungsflüssigkeit auf die Materialbahn dreht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Beschichtungsflüssigkeit derart in die Kammer einführt, daß sich ein Sumpf von Beschichtungsflüssigkeit in der Kammer bildet, und daß man die Walze teilweise in diesen Sumpf eintaucht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Walze mit einer Dichte unterhalb der der Beschichtungsflüssigkeit verwendet und die Oberfläche des

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Sumpfes in der Beschichtungsflüssigkeit in solcher Höhe hält, daß das Gewicht der durch die Walze verdrängten Beschichtungsflüssigkeit gleich dem Gewicht der Walze ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Walze in einer solchen Richtung dreht, daß die Materialbahn und der benachbarte Teil der Walze sich in entgegengesetzten Richtungen drehen.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1-4, gekennzeichnet durch eine Kammer mit einer Öffnung in ihrer Wand, eine in der Kammer derart angeordnete Walze, daß ein Teil der Oberfläche der Walze in der Wandöffnung liegt, Einrichtungen zum kontinuierlichen Vorbeiführen einer Materialbahn an der Kammer unter Abdeckung der öffnung, Einrichtungen zur Erzeugung eines Vakuums in der Kammer, das die Materialbahn in Berührung mit der Walze ansaugt, Einrichtungen zur Zuführung von Beschichtungsflüssigkeit zu der Kammer unter Benetzung der Walzen-Oberfläche und Einrichtungen zum Drehen der Walze unter Beförderung von Beschichtungsflüssigkeit auf die Materialbahn.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze eine Dichte unterhalb der von Wasser hat.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum kontinuierlichen Vorbeiführen der Materialbahn an der Kammer und zum Drehen der Walze so

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angeordnet sind, daß sie die Platerialbahn und den benachbarten Teil der Walze in entgegengesetzten Richtungen bewegen .

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