DE2617503C3

DE2617503C3 -

Info

Publication number: DE2617503C3
Application number: DE2617503A
Authority: DE
Inventors: Erik Verner Johansson; Mats Ove Kullander
Original assignee: BILLERUDS SAEFFLE (SCHWEDEN) AB
Current assignee: BILLERUDS SAEFFLE (SCHWEDEN) AB
Priority date: 1975-04-28
Filing date: 1976-04-22
Publication date: 1979-10-04
Also published as: FI761143A; SE7504872L; SE390317B; GB1506831A; NO761177L; NO146764C; NO146764B; DE2617503B2; FI59130C; FR2309284B1; FR2309284A1; FI59130B; DE2617503A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Beschichtung einer Materialbahn mit einer Flüssigkeit, bei dem die Materialbahn kontinuierlich an einer Kammer, die eine öffnung in ihrer Wand und eine Walze im Innern aufweist, wobei die Oberfläche der Walze zum Teil in der öffnung liegt, vorbeigeführt wird, die Materialbalin an die Walze gedrückt wird und in die Kammer eingefüllte Beschichtungsflüssigkeit von der Walze auf die Materialbahn durch Erzeugung eines Vakuums an die Walze gedrückt wird.

Dieses Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung sind z. B, durch die DE-OS 15 77 767 Jbekannt geworden. Das bekannte Verfahren hat den NacUieil,

ίο daß beim Anpressen der Materialbahn der Anpreßdnuck über die Länge der Walze nicht gleichmäßig ist, wodurch auch entsprechende Ungleichmäßigkeiten in der Beschichtungsstärke auftreten. Weiterhin ist im bekannten Fall der Druck nicht fein genug einstellbar, insbesondere kann er nicht so niedrig gehalten werden, daß nur eine sehr kleine Menge der Beschichtungsflüssigkeit auf die Bahn aufgetragen werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugnmde, ausgehend von dem bekannten Verfahren, dieses so auszugestalten, daß der Anpreßdruck und damit die

Beschichtung möglichst gleichförmig sind, und der Anpreßdruck genau und auch auf kleine Werte

einstellbar ist

Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß

die Materialbahn durch Erzeugung eines Vakuums an die Walze gedrückt wird.

Die Materialbahn wird durch den auberhalb der Kammer herrschenden Luftdruck gegen die Walze gepreßt Auf diese Weise wird ein gleichmäßiger Anpreßdruck an allen Stellen der Walze gewährleistet, selbst wenn die Walze nicht ganz glatt ist Das Vakuum und damit der Anpreßdruck lassen sich genau und insbesondere auf kleine Werte einstellen. Man erhält somit gleichförmige Beschichtungen variabler Größen.

Der Druck kann dabei so niedrig gehalten werden, daß nur eine sehr geringe Menge der Beschichtungsflüssigkeit auf die Bahn aufgetragen wird.

Um eine kompakte Vorrichtung zu erhalten, ist es zweckmäßig, eine Walze mit einem Durchmesser von nur einigen Zentimetern zu verwenden. Da die Walze beim Beschichten einer Papierbahn eine Länge bis zu einigen Metern haben kann, hat dies eine lange und schlanke Walze zur Folge, wobei das Verhältnis von Länge zu Durchmesser beispielsweise 100 :1 ist. Um zu verhindern, daß eine solche schlanke Walze sich durchbiegt, ist es gemäß einem weiterbildenden Merkmal der Erfindung bevorzugt, sie so zu konstruieren, daß sie auf der Beschichtungsflüssigkeit schwimmt Die Walze hat dann eii/e Dichte kleiner als die Dichte der Überzugsflüssigkeit. Es ist bevorzugt, daß die Dichte geringer als die von Wasser ist Dies kann erreicht werden, indem man die Walze aus einem entsprechend leichten Material herstellt oder indem man sie als einen hohlen Zylinder mit geschlossenen Enden herstellt

Das Verfahren wird zweckmäßig so ausgeübt, daß die Materialbahn, auch ablaufseitig auf dem Weg zwischen Walze und Wandöffnung dem Vakuum ausgesetzt wird. Das Vakuum verhindert längs dieses Weges, daß die Beschichtungsflüssigkeit tiefer in die Bahn bzw. das

Papier eindringt Infolge des Vakuums wird nämlich Luft durch das im allgemeinen zumindest etwas durchlässige Papier in Richtung Kammer gesaugt, wobei die Luft auf der Strecke zwischen der Walze und der ablaufseitigen Öffnungskante der Kammer — die

⁶^ Bahn ist hier bereits beschichtet — dem Eindringen der Flüssigkeit (nach oben gerichtet) entgegenwirkt. Beschichtungsflüssigkeit wird daher nur an den Fasern der Papieroberfläche fixiert, und wenn die Bahn dann der

freien Atmosphäre ausgesetzt ist, besteht nicht mehr die Gefahr des Eindringens der Flüssigkeit in das Papier.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung,

Fig.3, 4 und 5 Querschnitte von drei anderen Ausführungsformen der Vorrichtung und

F i g. 6 ein Diagramm, das das Ergebnis der Erfindung erläutert

Gemäß den F i g. 1 und 2 wird eine Papierbahn 1 Ober eine Vakuumkammer 2 geführt, die mit einer Öffnung, begrenzt durch 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 Über eine Leitung 3 wird in der Kammer ein Vakuum erzeugt 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 Za und 2b liegt Der äußere Oberdruck 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 liegt an der Walze an. 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 Spiegel 7 des Flüssigkeitssumpfes 6 in der Kammer hat einen solchen Pegel, daß er die Walze 5 benetzt Der Flüssigkeitsspiegel 7 kann leicht mit bekannten, nicht dargestellten Mitteln auf einer konstanten Höhe gehalten werden. 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 den Pegel des Flüssigkeitsspiegels 7 konstant zu halten.

F i g. 3 zeigt den Querschnitt einer Ausführungsform, die bei einer vertikalen Bewegung der Materialbahn geeignet ist Der Abstreicher 10 ist hier tfurch die Wand der Vakuumkammer hindurch geführt und ist mit Hilfe von Gummistreifen 13 abgedichtet.

F i g. 4 zeigt den Querschnitt einer Ausführungsform, die sich zum Beschichten rfer Oberfläche einer sich horizontal bewegenden Materialbahn eignet Die Beschichtungsfliissigkeit wird aus einem geschlossenen Behälter 12 durch eine Leitung geführt, die aus zwei parallelen Wänden 14 bestehen, die sich bis zu der Oberfläche der Walze 5 erstrecken. Der Behälter ist über eine Leitung 3' mit einer Vakuumpumpe verbunden.

F i g. 5 zeigt den Querschnitt einer Ausführungsform, die in speziellen Fällen bei einer vertikalen Bewegung der Materialbahn geeignet ist. Die Kante 2a hat die Form eines Abstreicherblättes, das durch den äußeren Überdruck gegen die Walze 5 gepreßt wird.

Beispiel

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Vorrichtung 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 mm und wurde mit einer Geschwindigkeit von 2 Metern je Sekunde bewegt

Zwei Papierqualitäten wurden beschichtet, nämlich (A) ungebleichtes Kraftpapier mit einem Gewicht von

ίο 80 g je m² und einer Oberflächenrauhigkeit von 900 (nach Bendtsen) und (B) gebleichtes maschinell glänzend gemachtes Glanzpapier mit einem Gewicht von 800 g je m² und einer Oberflächenrauhigkeit von 100 (nach Bendtsen). Die Buchstaben A und B in

F i g. 6 beziehen sich auf diese beiden Papierqualitäten.

Das Vakuum in der Kammer entsprach 200,400 bzw. 600 mm Wassersäule. Die Angabe A 200 bedeutet in F i g. 6 somit beispielsweise, daß Papier der Qualität A bei einem Vakuum von 200 mm Wassersäule beschichtet wurde.

Die Drehzahl und Drehrichtung der Walze wurden entsprechend den Werten der Abzisse des Diagramms nach Fig.6 geändert; diese Abzisse zeigt den »Geschwindigkeitsunterschied« d.h. den Schluß zwisehen Walze und Papierbahn. Der Geschwindigkeitsunterschieii von 0% bedeutet daß die Materialbahn und die Walze die gleiche Geschwindigkeit haben, d. h. es gibt keine Relativbewegung (Schlupf), zwischen der Materialbahn und der Walzenoberfläche. Wenn die Drehzahl der Walze in bezug auf die Bahngeschwindigkeit verlangsamt wird, wächst der Geschwindigkeitsunterschied. Beträgt der Geschwindigkeitsunterschied 100%, so dreht sich die Walze überhaupt nicht Es kann dann natürlich keine Beschichtungsflüssigkeit auf die Materialbahn überführt 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.

Die auf die Papierbahn überführte Menge der Beschichtungsflüssigkeit wurde gemessen. Die Ordinate des Diagramms in Fig.6 zeigt diese Menge in

Millilitern Flüssigkeit je m² der Papierbahn.

Die durchgeführten Versuche zeigten, daß bei einem Geschwindigkeitsunterschied nahe 100%, beispielsweise zwischen 90 und 110%, nur sehr kleine Mengen an Beschichtungsflüssigkeit und zudem unregelmäßig auf die Materialbahn überführt werden. Daher wurden die Kurven in F i g. 6 in dieser Zone mit gestrichelten Linien gezeichnet. Wenn der Geschwindigkeitsunterschied geringer als 90% war, erhielt man einen gleichmäßigen Überzug der Materialbahn. Die verschiedenen Kurven mit dem Vakuum als Parameter sind im Schlupfbereich von 0 bis 80% gradlinig, wobei die überführte Menge an Beschichtungsflüssigkeit mit dem Schlupf schwankte. Es ist ersichtlich, daß es auch durch eine Veränderung des Vakuums möglich ist, die Menge an Beschichtungsflüssigkeit, die auf das Papier der Qualität A überführt wird, zu variieren. Aus F i g. 6 kann auch hergeleitet werden, daß die das Papier B repräsentierende Kurvi eine andere Neigung als die anderen Kurven hat. Es ist auch interessant festzustellen, daß die kleinste Menge an

^M Beschichtungsflüssigkei*, die mit einem zufriedenstellenden Ergebnis auf die Materialbahn überführt werden konnte, für beide Papierqualitäten 4 ml/m² betrug. Ein anderer interessanter Effekt (siehe die Kurven A 400) ist

der, daß der Überzug beispielsweise bei einem Geschwindigkeitsunterschied von 120% größer als bei einem solchen von 80% ist, obwohl in beiden Fällen die gleiche Menge an BeschichtungsflUssigkeit durch die Walzenoberfläche transportiert wird. Die Erklärung hierfür ist, daß die Papierbahn die Walze besser abstreift, wenn die Flüssigkeit auf der Seite zugeführt wird, an der die Materialbahn die Walze verläßt.

Der erwähnte Bereich von 4 bis 12 mm je m² deckt Zufriedenstellend die meisten praktischen Erfordernisse ab, besonders da eine kleine Menge an Überzugsflüssigkeit gleichmäßig auch auf einer Materialbahn mit einer rauhen Oberfläche verteilt werden kann. Gute Gleichmäßigkeit bei geringer Überzugsmenge kann auch bei Papier mit großer Oberflächenrauhheit erhalten werden.

Der vorgenannte 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. Es kann auch ein Abstreifer mit einer gezahnten Kante verwendet werden. Einer unerwünschten Absorption von Flüssigkeit durch das Papier kann durch Zusatzstoffe entgegengewirkt werden, die die Viskosität der BeschichtungsflUssigkeit erhöhen; oder man kann die Materialbahn mit einer höheren Geschwindigkeit oder

ίο in verschiedener Richtung laufen lassen.

Andere Materialien als Papier können auch beschichtet werden.

Eine Beschichtung kann auch zunächst auf einem kontinuierlich umlaufenden Band oder Riemen als

ii Zwischenträger aufgebracht werden, das bzw. der dann in Berührung mit einer bewegten Matenalbahn gebracht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

J, Verfahren zur kontinuierlichen Beschichtung einer Materialbahn mit einer Flüssigkeit, bei dem die Materialbahn kontinuierlich an einer Kammer, die eine öffnung in ihrer Wand und eine Walze im Innern aufweist, wobei die Oberfläche der Walze zum Teil in der öffnung liegt, vorbeigeführt wird, die Materialbahn an die Walze gedrückt wird und in die Kammer eingefüllte Beschichtungsflüssigkeit von der Walze auf die Materialbahn übergeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn durch Erzeugung eines Vakuums an die Walze gedrückt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Walze verwendet wird, die teilweise in die Beschichtungsflüssigkeit eintaucht
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Walze mit einer Dichte kleiner ?ls die Dichte der Beschichtungsflüssigkeit verwendet wird und die Oberfläche der Beschichtungsflüssigkeit in solcher Höhe gehalten wird, daß das Gewicht der durch die Walze verdrängten Beschichtungsflüssigkeit gleich dem Gewicht der Walze ist
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß die Walte in derselben Richtung, in der sich die Materialbahn bewegt, gedreht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit am äußeren Umfang der Waize niedriger als die Materialbahngeschwindigkeit gewählt hi.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1—5 mit eir w Kammer, die eine öffnung in ihrer Wand besitzt, mit einer in der Kammer derart angeordneten Walze, daß ein Teil der Oberfläche der Walze in der Wandöffnung liegt, mit Einrichtungen zum kontinuierlichen Vorbeiführen einer Materialbahn an der Kammer unter Abdeckung der öffnung und Einrichtungen zur Erzeugung einer Kraft, die die Materialbahn an die Walze andrückt, mit Einrichtungen zur Zuführung von Beschichtungsflüssigkeit zu der Kammer unter Benetzung der Walzen-Oberfläche und mit Einrichtungen zum Drehen der Walze unter Beförderung von Beschichtungsflüssigkeit auf die Materialbahn, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (3) zur Erzeugung eines Vakuums in der Kammer (2), das die Materialbahn (1) an die Walze (5) ansaugt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze eine Dichte kleiner als diejenige von Wasser hat
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum kontinuierlichen Vorbeiführen der Materialbahn an der Kammer und zum Drehen der Walze so angeordnet sind, daß sich die Walze (5) in der gleichen Richtung dreht, in der sich die Materialbahn bewegt.