DE2726994C3

DE2726994C3 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Einstellen und Regulieren der Schichtdicke eines wäßrigen Beschichtungsmaterials

Info

Publication number: DE2726994C3
Application number: DE2726994A
Authority: DE
Inventors: Pierre Versailles Canard; Albert Orly Levy
Original assignee: Rhone Poulenc Industries SA
Current assignee: Rhone Poulenc Industries SA
Priority date: 1976-06-18
Filing date: 1977-06-15
Publication date: 1980-07-24
Also published as: GB1549915A; DE2726994B2; CA1095345A; NL7706717A; FR2355119B1; PT66680A; BE855842A; ES459806A1; FR2355119A1; CH621167A5; JPS52155644A; DK270177A; FI771890A; DE2726994A1; BR7703918A; NO772123L; PT66680B; SE7707072L; JPS5444289B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Einstellen und Regulieren der Schichtdicke eines wäßrigen Beschichtungsmaterials nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 4.

Es ist bekannt, daß wäßriges Beschichtungsmaterial zum Beschichten von Papier und Karton hauptsächlich Pigmente und Bindungsmittel enthält. Das am häufigsten verwendete Pigment ist mineralisches Kaolin. Gleichzeitig kann man in geringerer Menge in Bezug auf das Kaolin andere Pigmente wie Calciumcarbonat, Titanoxid, Hydrargillit, Talkum, Bariumsulfat verwenden. Diese Pigmente werden in wäßriger Dispersion, allgemein im alkalischen Milieu und in Anwesenheit von Dispersionsmittel eingesetzt, deren wichtigste Natriumtetrapyrophosphat, Natriumhexamethaphosphat, Polyacrylate mit niedrigem Molekulargewicht sind und deren Gehalt zwischen 0,2 und 0,5 Gew.-% in Bezug auf die Pigmente ist Diese Pigmente werden auf dem Papier oder Karton unter Zwischenschaltung eines Bindemittels befestigt. Man verwendet im allgemeinen als Bindemittel eine wäßrige Dispersion eines synthetischen Polymeren wie ein Copolymeres aus Styrol und Butadien, ein Acrylpolvmeres oder ein Vinylacetatpolymcres entweder alleine oder in Mischung mit natürlichen Bindemitteln wie Stärke, Proteine oder Kaseine oder synthetischen Bindemitteln wie Polyvinylalkoholen. Es ist ferner möglich, den wäßrigen Dispersionen Stoffe zuzusetzen, die die Eigenschaften bezüglich des Zurückhaltens von Wasser des Beschichtungsmaterials verbessern, wie Carboxymethylzellulose oder Alginate. Die Beschichtungsmaterialien können schließlich verschiedene andere Zusätze, insbesondere Netzmittel, Antischaummittel, Gleitmittel, optische Aufheller und Farbstoffe enthalten.

Ein Verfahren zum Beschichten von Papier und Karton ist bekannt, bei dem kontinuierlich auf eine Oberflache einer Papier' oder Kartonbahn eine Menge eines wäßrigen Beschichtungsmaterials im Oberschuß aufgebracht wird, wobei im allgemeinen ein Befeuchtungszylinder verwendet wird, worauf der Oberschuß an Beschichtungsmaterial durch Abstreifen mittels eines Abstreifers, der als Egalisierungsabstreifer bezeichnet

wird, entfernt wird. Pie Geschwindigkeit der Beschichtung liegt im allgemeinen zwischen 300 und 1500 m/min. Die Mengen an wSörigem Beschicbtungsmaterial, die auf dem Papier oder dem Karton durch die BefeqchtungsroUe aufgebracht werden, liegen zwischen 200 und 80OgZm². Entsprechend der Festigkeit des Abstreifers, dem Druck, der durch ihn aufgebracht wird, dem Abstand zwischen dem Abstreifer und dem Papier oder dem Karton, der Kompressibilität des Papiers oder des Kartons und der rhtologischen Eigenschaften des Bades ι ο aus Beschichtungsmateriai kann die Menge an Trockensubstanz, die auf dem Papier oder Karton nach der Beschichtung verbleibt, von 6 bis 15 g/m² variieren.

Bei der Beschichtung nach diesem Verfahren stellt man fest, daß sich Kratzer oder Streifen in der n Beschichtung bilden können, die durch die Anwesenheit von Teilchen einer Dimension hervorgerufen werden, die größer als der Abstand zwischen dem Abstreifer und dem Papier oder dem Karton ist, Teilchen, die sich zwischen dem Abstreifer und dem Papier oder Karton verklemmen. Diese Teilchen können aus dem Bad aus Beschichtungsmateriai stammen oder sich durch verschiedene Aggregationen wie Holzteilchen, die iuf der Oberfläche des Papiers oder Kartons vorhanden sind, bilden. Zudem beobachtet man Fehler in der Gleichmä- >ϊ Bigkeit in der Verteilung der Beschichtung auf der Oberfläche des Papiers oder Kartons in Form von Spuren und Vorsprüngen, die häufig durch Unregelmäßigkeiten des Papiers oder Kartons verursacht sind, die um so sichtbarer sind, je mehr sich während der )o Beschichtung Turbulenzen in dem Überschuß an Beschichtungsmateriai bilden, den der Abstreifer durch Abstreifen zu entfernen hat

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 Ji und 4 zu schaffen, mit denen es möglich ist, eine Beschichtung mit gleichmäßiger Stärke ohne Riefen selbst bei einer Menge an aufgebrachtem Material unterhalb von 15 g/m² bis zu 5 g/m² ohne die Notwendigkeit einer Viskositätsverminderung des Be-Schichtungsmaterials aufzubringen.

Diese Aufgabe wird nach den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 4 gelöst

Zwar ist es aus der DD-PS 95 792 bekannt, mehrere Abstreifer zu verwenden, jedoch werden diese dazu r> verwendet, auf ein im Gegensatz zu Papieren und Kartons nicht poröses Trägermaterial, das einen Filmträger bildet, eine Emulsion, etwa eine Silberhalogenidemulsion, wie sie für photographische Filme verwendet wird, aufzutragen, jedoch existiert bei einer >» derartigen Beschichtung von nicht porösem Trägermaterial mit einer Emulsion nicht die Gefahr einer Riefenbildung wie bei Papieren und Kartons. Die Abstreifer dienen dort vielmehr als Schaber, die zusätzlich auch mit Absaugkanälen für das abgeschabte >^r> Material versehen sein können, wobei die Abstreifer dazu dienen, die Emulsion an den Stellen von der Filmunterlage zu entfernen, die bei der späteren Verwendung der Filme nicht belichtet werden. Zur Einstellung einer bestimmten Beschichtungsdicke wer- t<n den diese Abstreifer nicht verwendet

Um zu vermeiden, daß der Verlust an Wasser durch Absorption in dem Papier oder Karton oder durch Verdunsten an Luft, der sich im Verlauf des Durchgangs zwischen dem ersten und letzten Abstreifer ergibt, zu t>~> stark ist, ist es wichtig, daß der Abstand zwischen diesen beiden Abstreifern so gering wie möglich ist. Dieser Verlust kann der Ursprung für andere Gefahren der Kratzer- und Streifenbildwig sein, die durch Wlrmeeusdehnung in Berilhnng mit dem letzten Abstreifer erzeugt werden.

Mit dem Verfahren kann man Beschichtungen mit regelmäßiger Stärke ohne Riefen erhalten, wobei die Trockensubstanzmengen im allgemeinen unterhalb von 15 g/m² liegen und bis auf 5 g/m² abgesenkt werden können, ohne die Viskosität des Bades aus Beschichtungsmaterial zu senken. Man beobachtet, daß durch Verwendung von drei oder vier Abstreifern im allgemeinen eine Beschichtung mit einem besseren Aussehen erhalten wird als durch Verwendung von nur zwei Abstreifern.

Weitere Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsforrn näher erläutert

F i g. 1 zeigt schematisch eine Maschine zum Beschichten vor Papier oder Karton, die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung versehii-.ist;

F i g. 2 zeigt in Seitenansicht eine an einer Maschine zum Beschichten angebrachte erfindungsgemäße Vorrichtung;

F i g. 3 zeigt eine Stirnansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einer Maschine zum Beschichten;

F i g. 4 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung von oben an einer Maschine zum Beschichten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist Teil einer konventionellen Maschine zum Beschichten von Papier oder Karton, deren hauptsächliche Teile schematisch in F i g. 1 dargestellt sind. Diese Maschine umfaßt im wesentlichen einen Zylinder l.der in Richtung des Pfeils um die Achse O drehbar ist Um die Außenfläche des Zylinders 1 ist eine kontinuierliche Bahn 2 aus Papier oder Karton geführt, die von einer nicht dargestellten Trommel geliefert wird. Diese Bahn wird in Anlage an dem Zylinder 1 auf einem bestimmten Kreisbogen durch eine konventionelle geeignete Einrichtung gehalten; die beispielsweise aus einer oder mehreren Spannrollen 3 besteht.

Ein sich drehender Befeuchtungszylinder 4 ist teilweise in eine bestimmte Menge eines wäßrigen Beschichtungsmaterials 5 eingetaucht, das in einem Behälter 6 enthalten ist, und befindet sich des weiteren mit der Bahn in tangentieller Berührung derart, da3 er im Verlauf seiner Drehung eine Beschichtung Aa des wäßrigen Beschichtungsmaterials, die von seiner Oberfläche mitgenommen wurde, auf die Oberfläche der Bahn 2 überträgt In F i g. 1 ist eine zweckmäßige relative Position des Befeuchtungszylinders 4 unterhalb des Zylinders 1 dargestellt, jedoch ist es offensichtlich, daß es unwichtig ist, welche relative Position angenommen wird Des weiteren kann irgendeine Anzahl von Befeuchtungszylindern zusammen mit dem Zylinder 1 verwendet werden, wpbei jeder hiervon dazu dient, eine vorbestimmte Menge an wäßrigem Beschichtungsmateriai auf die Bahn 2 zu übertragen.

Das wäßrige Beschichtungsmateriai, das irgendeine geeignete bekannte Zusammensetzung aufweisen kann, um eine geeignete Beschichtung auf der Bahn 2 zu erzeugen, enthält normalerweise ein oder mehrere Pigmente wie beispielsweise Kaolin, Kaliumcarbonat, Titanoxid, Hydrargillit, Talkum, Bariumsulfat und ein oder mehrere Bindemittel wie beispielsweise synthetische Polymere, Stärke, Pvoteint, Kaseine. Der Feststoff· iehalt des Beschichtungsmaterials liegt zwischen 50 und 75 Gewichts-%.

Die erfindungsgemäße Reguliervorrichtung 7 ist in dem Weg der Bahn 2 hinter dem Befeuchtungszylinder 4 angeordnet Sie weist eine zur Rotationsachse O des Zylinders 1 senkrechte vertikale Symmetrieebene auf.

Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus zwei blattförmigen Abstreifern 8,9, von denen ein Ende zur Anlage gegen die Bahn 2 an dem Punkt P bzw. Q angeordnet sind Die Abstreifer 8 und 9 sind entsprechend mit ihren anderen Enden an AbstreiferhaWern 10 und 11 etwa mit Hilfe Von Schrauben 12 m befestigt Die Abstreiferhalter 10 und 11 sind entsprechend an Trägern 13 und 14 derart angelenkt, daß jedes ihrer beiden Enden, das mit einem Führungselement 15 versehen ist, sich in einer Richtung orthogonal zur Achse O im Innern einer Ausnehmung 16, die in den 1 -, entsprechenden Trägern vorgesehen ist, verschieben kann. Rändelknöpfe 17 und 18, die an den entsprechenden Trägern !■? und 14 angeordnet sintl. ermfiglichen es über nicht dargestellte übliche mechanische Teile, die Führungselemente 15 in Ausnehmungen 19, die in den Aussparungen 16 angeordnet sind, zu führen und in Position zu halten, um auf diese Weise den Abstand jedes der Abstreifer 8 und 9 bezüglich der Bahn 2 einzustellen.

Jeder Träger 13,14 ist mit 2 Lagerzapfen 20 versehen, >-, die mit Ausnehmungen 21 von Flanschen 22 in Eingriff stehen, so daß sie um eine Achse parallel zur Achse O schwenkbar sind. Auf diese Weise kann man hierdurch den Neigungswinkel jedes Abstreifers 8 und 9 in bezug auf die Bahn 2 auf den gewünschten Wert einstellen. Die »> Flansche 22 sind durch Stangen 23 und 24 miteinander verbunden, die durch Muttern 25 und 26 in ihrer Stellung gehalten werden.

Die Flansche 22 können um die Welle 27 parallel zur Achse O geschwenkt werden und werden durch feste π Elemente 28 eines Rahmens 29 der Maschine zum Beschichten getragen. Die Flansche 22 werden in ihrer Stellung durch Verbinden mit den Elementen 28 mittels Schrauben 30 befestigt. Anschläge 31, die von den Flanschen 22 getragen werden, hindern die Abstreifer 8 und 9 daran, während der Anbringung der erfintiungsgemäUen Vorrichtung an der Mascmne zum beschichten gegen den Zylinder 1 zu stoßen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Stangen 23 und 24, die Muttern 25 und 26, die Elemente 28 und der Rahmen 29 4 > in F i g. 4 nicht dargestellt.

Verriegelungsvorsprünge 32 und 33, die in Ausnehmungen wie 34 in den Trägern 13 und 14 sitzen, ermöglichen es, diese Träger in ihrer Stellung zu halten und folglich die Abstreifer 8 und 9 in ihrer geneigten > <> Position entsprechend dem gewählten Winkel von 30, 35, 40 oder 45° in bezug auf die Bahn 2 zu halten. Aus diesem Grunde sind die Verriegelungsvorsprünge 32 und 33 entsprechend in Eingriff mit den Ausnehmungen 35 und 36 und werden in dieser Eingriffsstellung in diesen Ausnehmungen gehalten, die sich in den Flanschen 22 befinden, mittels Rändelschrauben 37 und 38, die in Führungen 39 und 40 geführt sind, die sich im Bereich der Ausnehmungen wie 34 erstrecken.

Nachfolgend werden mehrere Beispiele für die mi Tabelle 1

Durchführung des erfindungsgemiBen Verfahrens gegeben.

Beispiele I bis 5

Ein wäßriges Beschichtungsmaterial folgender Zusammensetzung an Feststoffen in Gewichtsteilen wird hergestellt:

Kaolin	100
Natriumhexamethaphosphat	0,4
Copolymeres aus Butadien und
carboxylhaltigem Styrol	14
Carboxymethylzellulose	0,4

Der pH-Wert des Beschichtungsmaterials wird durch Zugabe von Ammoniak auf 8,5 und derart eingestellt, daß es 60 Gewichts-% Trockensubstanz enthält

Auf einer der Oberflächen einer Papierbahn von 74 g/m² wird im Überschuß eine Menge des Beschichtungsmaterials kontinuierlich mit einer Beschichtungsrolle aufgetragen und dann mittels einer oder mehreren Abstreifern, deren Neigungswinkel in bezug auf die Bahn auf 30° eingestellt ist, der Überschuß der Beschichtung in der Weise beseitigt, daß eine Beschichtung von 9 g/m² ausgedrückt in Trockensubstanz erhalten w.rd.

Das auf diese Weise beschichtete und in einem Tunnelofen bei einer Temperatur von 100°C getrocknete Papier wird dann kalandriert, indem es viermal aufeinanderfolgend zwischen zwei Zylindern bei einer Kraft von 800 N/cm hindurchgeführt wird.

Im Beispiel 1, das als Vergleichsbeispiel dient, wird ein einziger Abstreifer verwendet. 1

In den Beispielen 2 bis 5 gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung verwendet, die einen Voreinstellabstreifer und einen Egalisierungsabstreifer aufweist. Man reguliert den Abstand zwischen den freien Enden des Voreinstellabstreifers und des Egalisierungsabstreifers auf 2 cm und die Stellung des Voreinstellabstreifers derart ein. daß das Gewicht der Beschichtung, das von diesem Abstreifer zurückgelassen wird, in Trockensubstanz ausgedrückt 12,20,25 und 48 g/m² beträgt.

Die Verteilungsqualität wird mittels eines Testes, der als »Mikrokonturtest« bezeichnet wird und dessen Prinzip nachfolgend erläutert wird, bestimmt.

Auf das Papier wird im Überschuß eine Tinte aufgebracht, die aus einem Pigment mit einer groben Korngrößenverteilung dispergiert in einem öl mittlerer Viskosität zusammengesetzt ist Die Abmessungen ''tr Pigmentteilchen liegen über dem Durchmesser der Poren des Papiers, das Pigment kann nicht in das Papier eindringen. Nach geeignetem Trocknen ist die Menge des Pigmentes, die sich auf dem Papier befindet, um so größer, je rauher das Papier ist Die Intensität der erhaltenen Färbung ermöglicht es daher, die Rauhheit zu beurteilen und gleichzeitig den Umfang der Spuren zu bestimmen.

In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die erhaltenen Ergebnisse für jedes der Beispiele aufgeführt

Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4 Beispiel S Intensität der Färbung

ziemlich
stark

genng gering

genng

ziemlich gering

Man stellt fest, daß die Verwendung des Voreinstellabstreifers zu beschichteten Papieren führt, die eine geringere Rauhheit Aufweisen.

Beispiele 6 bis 9

Man arbeitet unter gleichen Bedingungen wie bei den Beispiel;;«· 2 bis 5, jedoch wird eine Vorrichtung verwendet, die zwei Voreinstellabstreifer und einen Egalisierungsabstreifer aufweisen. Der Abstand zwischen den freien Enden und der beiden Voreinstellabstreifer wird auf 2 cm und der Abstand zwischen den freien Enden und des zweiten Voreinstellabstreifers und des Egalisierungsabstreifers wird auf 2 cm eingestellt. Die Stellung der Voreinstellabstreifer wird derart eingestellt, daß das Gewicht der Beschichtung, das aufgrund dieser Abstreifer verbleibt, ausgedrückt in Trockensubstanz die in der nachfolgenden Tabelle 2 aufgeführten Werte annimmt.

Ucschichtungsgcwichl in g/nr. das durch
den ersten Voreinstellabstreifer verbleiht
Ciewii'hl der Beschichtung e/nr. cl;is durch
den /weiten Voreinstellabstreifer verbleibt

Heiipiel fi

Beispiel 7

Heispiel X

Heispiel

30
20

45
2:S

65

48

llk'ivii 4 Blatt /.c

Claims

Patentansprüche;

J, Verfahren zum kontinuierlichen Einstellen und Regulieren der Schichtdicke eines wäßrigen Be-Schichtungsmaterials, das wenigstens ein Pigment und wenigstens ein Bindemittel enthält und einen Trockensubstanzgehalt von 50 bis 75 Gew.-% aufweist und im Überschuß auf eine kontinuierliche Bahn aus Papier oder Karton aufgebracht wird, die über die Oberfläche eines Zylinders läuft, wobei überschüssiges Beschichtungsmaterial durch Abstreifen entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstreifen mit 2 bis 4 Abstreifern vorgenommen wird, die aufeinanderfolgend und mit dem Zylinder zusammenarbeitend auf die beschichtete Bahn einwirken, wobei der Abstand zwischen den auf die Beschichtung einwirkenden Enden des ersten und des letzten Abstreifers auf 0,2 bis 50 cm eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem ersten Abstreifer und der Bahn derart eingestellt wird, daß das Gewicht der durch den Abstreifer auf der Bahn belassenen Beschichtung in Trockensubstanz ausge- >5 drückt zwischen 10 und 50 g/m² beträgt
3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Abstreifer gegenüber der Bahn mit einem Winkel zwischen 5 und 60° schräg eingestellt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum kontinuiei ?^;chen Einstellen und Regulieren der Schichtdicke eines wäßrigen ßeschichtungsmaterials, das wenigstens ein Pigment und wenigstens ein Bindemittel enthält und eineri Trockensubstanzge- r> halt von 50 bis 75 Gew.-% aufweist und das im Oberschuß auf eine kontinuierliche, über die Oberfläche eines Zylinders laufende Bahn aus Papier oder Karton aufgebracht wird, nach den Ansprüchen 1 bis 3 mit einem Abstreifer für das überschüssige to Beschichtungsmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß 2 bis 4 hintereinander angeordnete Abstreifer (8, 9) vorgesehen sind, wobei der Abstand zwischen den auf die Beschichtung einwirkenden Enden des ersten und des letzten Abstreifers 0,2 bis 50 cm beträgt. 1 *>
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Einstellen der Neigung jedes Abstreifers (8,9) in Bezug auf die Bahn (2) und Mittel zum Einstellen des Abstandes jedes der Abstreifer (8, 9) in Bezug auf die Bahn (2) -,„ vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abstreifer (8, 9) an seinem nicht freien Ende an einem Abstreiferhalter (10, 11) mit einem Träger derart befestigt ist, daß _v, jedes der beiden Enden des Abstreiferträgers, das mit einem Führungselement ausgerüstet ist, in einer Richtung orthogonal zur Achse des Zylinders (1) innerhalb einer Ausnehmung in dem Träger verschiebbar ist _h(,
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn' zeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch die das Führungselement geführt und in seiner Position in einem Fenster gehalten wird, das in der entsprechenden Aussparung vorgesehen ist _h -.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Träger mit zwei Lager' zapfen versehen ist, die mit Ausnehmungen in Flanschen (22) in Eingriff stehen, so daß sie um eine Achse parallel ?ur Rotationsachse des Zylinders (1) schwenkbar sind,
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (22) um eine Welle parallel zur Rotationsachse des Zylinders (1) schwenkbar und durch feste Teile des Rahmens der Beschichtungsmaschine getragen sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche. (22) durch Verbinden mit diesen Elementen in ihrer Position festgelegt sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger in der gewählten Schrägstellung durch Verriegelungsvorsprünge (32,33) gehalten werden, die in Ausnehmungen in den Trägern angeordnet sind und mit den Ausnehmungen in den Flanschen (22) in Eingriff bringbar und in ihrer Stellung haltbar sind.