DE2738227A1 - Verfahren zur oberflaechenbehandlung von papierbahnen - Google Patents

Description

Dr. F. Zumstein sen - Dr. E. Abspann - Or. R. Koenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipi.-Ιηε. F. Khngceisen - Dr. F. Zumstein jun.

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6/Li Case 3166

SCA Development AKTIEBOLAG, Sundsvall Schweden

Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Papierbahnen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von durchlaufenden Papierbahnen, bei welchem die Bahn mit einer Behandlungsflüssigkeit überzogen wird. Als Flüssigkeit kommen mehrere Arten in Betracht, was von dem durch die Oberflächenbehandlung zu erzielendem Effekt abhängig ist. Die BehandlungsflUssigkeit umfaßt eine aktive Substanz, die die geforderten Eigenschaften bringt und ein Lösungs- oder Dispersionsmittel für die aktive Substanz.

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Die' Behandlungsflüssigkeit wird über eine Öffnung in einem Behälter aufgebracht, welcher schlitzförmig ausgebildet ist, und die quer zur Papierbahn verläuft. Die Bahn wird über die schlitzförmige Öffnung geführt, durch welche die Behandlungsflüssigkeit ohne Rückstrom aufgebracht wird.

Um einen Überzug von Behandlungsflüssigkeit zu erzielen, der pro Flächeneinheit konstant ist, kann das Verhältnis von Strom zu Bahngeschwindigkeit konstant gehalten werden. Hierzu kann man beispielsweise die Behandlungsflüssigkeit mit Hilfe einer Getriebepumpe fördern, die mit der Bewegung der Papierbahn derart gekoppelt ist, daß bei einer Änderung der Bahngeschwindigkeit der Behandlungsflüssigkeitsstrom entsprechend eingestellt wird. Bei einem durchgehenden Betrieb werden vorzugsweise sowohl der Behandlungsstrom als auch die Bahngeschwindigkeit konstant gehalten.

Es ist offensichtlich tatsächlich unmöglich, einen die Papier bahn völlig bedeckenden Überzug mit einem möglichst geringen Strom aufzubringen. Oder anders ausgedrückt, um einen vollständig bedeckenden Überzug zu erhalten, muß ein minimaler Strom oder ein minimaler überzug aufgebracht werden, unterhalb deren Minimalwerte die Bahn nur teilweise bedeckt und überzogen ist.

Dieser minimale Überzug ist von unterschiedlichen veränderlichen Größen abhängig, wie z.B. von der Gestalt der schlitzförmigen Öffnung, der Bahngeschwindigkeit,der Viskosität der Behandlungsflüssigkeit und der Oberflächenrauhigkeit. Im allgemeinen lassen sich die drei zuerst genannten veränderlichen Größen bei einer bestimmten Anwendung konstant halten, während die letzte veränderliche Größe, die Oberflächenrauhigkeit des Papiers, sich ständig ändern kann, da erfahrungsgemäß die Eigenschaften einer Papierbahn nur selten längs der Bahn konstant oder gleich sind. Wenn nunmehr ein vollständig die gesamte Bahn überdeckender überzug gefordert wird, muß man

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das Strom/Bahngeschwindigkeitsverhältnis so einstellen, daß man auch einen Überzug bei größter Oberflächenrauhigkeit erhält. Der Überzug bekommt hierdurch eine unnötige Dicke bei den verbleibenden restlichen Abschnitten der Papierbahn, was sehr nachteilig ist.

Es wurde ermittelt, daß der Flüssigkeitsdruck in der schlitzförmigen Öffnung sich mit dem Überzugsgrad (siehe Fig. 1) ändert. Bei einem Überzugsgrad unterhalb 100%, d.h. wenn die Papierbahn nicht vollständig überdeckt ist, steigt der Druck nur geringfügig mit zunehmendem Überzugsgrad an, während der Druck sprunghaft ansteigt und sehr schnell ansteigt, wenn der Überzugsgrad 100% überschreitet. Hieraus ergibt sich, daß ein gleichbleibender Überzugsgrad unmittelbar oberhalb 100% ganz sichergestellt werden kann, wenn man den Druck in der schlitzförmigen Öffnung konstant hält. Wenn man nun versucht, dies zu erreichen, indem man den Gesamtstrom der Behandlungsflüssigkeit in Abhängigkeit von dem Druck in der spaltförmigen Öffnung steuert, der sich mit der Oberflächenstruktur der Bahn ändert, ändert sich ebenfalls der Überzug aus Behandlungsflüssigkeit mit der Oberflächenstruktur, d.h. die Menge der an aufgebrachter aktiver Substanz ändert sich längs der Papierbahn. Demzufolge sind die Oberflächeneigenschaften der Papierbahn nicht gleichmäßig und gleichbleibend, was sehr nachteilig ist.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Papierbahnen geschaffen, bei welchem der Strom der aktiven Substanz und des Lösungs- oder Dispersionsmittels in der Behandlungsflüssigkeit separat gesteuert werden, so daß eine erforderliche und konstante Menge an aktiver Substanz auf die Bahn in einer Schicht aufgebracht wird, die die Bahn unabhängig von der Oberflächenstruktur völlig bedeckt.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung an einem bevorzugten AusfUhrungsbeispiel näher erläutert.

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Fig. 1 zeigt den Flüssigkeitsdruck in der schlitzförmigen Öffnung als Funktion des Überzugsgrades beim Färben einer Papierbahn mit Wasser und

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht des Verfahrens gemäß der Erfindung.

In Fig. 2 ist eine Überzugseinrichtung gezeigt, die einen Behälter 1 für die Behandlungsflüssigkeit aufweist, längs dessen Längsrichtung eine schlitzförmige Öffnung 2 ausgebildet ist, deren Länge der Breite der Papierbahn 3 entspricht, auf welche die Behandlungsflüssigkeit aufgebracht werden soll.

Über eine erste Leitung 4 wird eine Flüssigkeit mit einem bekannten Gehalt an Wirkstoff zugeführt. Dieser Strom wird durch eine erste verstellbare Dosiereinrichtung 5 gesteuert. Über eine zweite Leitung 6 tritt reines Lösungs- oder reines Dispersionsmittel ein, und dieser Strom wird durch eine zweite verstellbare Dosiereinrichtung 7 gesteuert. Die beiden Leitungen 4,6 sind hinter den Dosiereinrichtungen 5,7 zu einer Hauptleitung 8 verbunden, die zu dem Behälter 1 führt. In dieser Hauptleitung 8 ist eine Mischeinrichtung 9 angeordnet, in welcher die beiden Teilströme aus den Leitungsabschnitten 4 und 6 der Behandlungsflüssigkeit vermischt werden, die zur Oberflächenbehandlung der Papierbahn bestimmt sind.

Die erste Dosiereinrichtung 5 wird in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit gesteuert, um die Menge pro Oberflächeneinheit der Bahn konstant zu halten.

Die zweite Dosiereinrichtung 7 wird durch den Druck in der schlitzförmigen Öffnung derart gesteuert, daß der Strom des Lösungs- oder Dispersionsmittels sich in Abhängigkeit von der Oberflächenstruktur der Papierbahn ändert und eine minimale Menge an Lösungs- oder Dispersionsmittel aufgebracht wird. Hiermit ist verbunden, daß die Menge an aufgebrachter Behänd-

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lungsflüssigkeit pro Oberflächeneinheit sich in Abhängigkeit von der Oberflächenstruktur der Papierbahn ändert, daß jedoch der überzug aas aktiver Substanz über die gesamte Bahn konstant ist.

Die genaueren Einzelheiten der Überzugseinrichtung 1 und 2 können sich von Anwendungsfall zu Anwendungsfall ändern. Ausführungsbeispiele derartiger Ausführungsformen sind in Druckschriften beschrieben. Für die vorliegende Erfindung ist es jedoch von Bedeutung, daß der gesamte Strom an Überzugsflüssigkeit auf die Papierbahn ohne Rückstrom aufgebracht wird. Das Verfahren zur Oberflächenbehandlung gemäß der Erfindung ist für eine Vielzahl von Anwendungsfällen bestimmt. Als Beispiel seien hierbei die Oberflächenkolorierung, die Oberflächenleimung, das Überziehen, die Oberflächenbehandlung mit Wachsen, das Schmelzauftragen, Lackieren, Aufbringen von Dispersionen und polymeren Lösungen der verschiedensten Art angeführt. Die aktive Substanz kann beispielsweise ein Kolorierungsstoff, ein Bindemittel, ein Pigment, ein wasserabstoßendes Mittel usw. oder Kombinationen davon sein, was von dem gewünschten Effekt des Überzugs abhängig ist.

Die aktive Substanz sollte in dem Lösungs- oder Dispersionsmittel lösbar oder dispergierbar sein. Das ist bei den zuvor genannten Anwendungsbeispielen der Fall. Eine Ausnahme hiervon bildet das Aufbringen von Wachs oder ein Schmelzauftrag, bei denen die Substanz meist in schmelzflüssigem Zustand ohne Lösungsmittel aufgebracht wird. Wenn bei diesen Anwendungsfällen, bei denen sehr teure Erzeugnisse hergestellt werden, das erfindungsgemäße Verfahren angewandt werden soll, läßt sich dieses derart abwandeln, daß man den Grundgedanken der Erfindung auch dort verwerten kann. Hierzu wird die teure aktive Substanz dosiert ohne Zusatz über die Leitung 4 mit geringstem Strom eingeleitet, der zur Erfüllung des Zweckes der Oberflächenbehandlung ausreicht. Über die Leitung 6 werden kleine Mengen an

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Lösungsmittel oder anderen billigen Verdünnungsmitteln dosiert eingeführt, so daß man einen vollständig bedeckenden Überzug an den Teilen der Papierbahn erhält, an denen die Oberflächenrauhigkeit im Vergleich zur restlichen Bahn relativ hoch ist.

Wenn Papierbahnen mit großer Breite überzogen werden sollen,bei denen sich große Änderungenbezüglich der Oberflächenstruktur auch quer zur Bahn ergeben können, wird die Überzugseinrichtung vorzugsweise in mehrere Abschnitte quer zur Bahn unterteilt, und jeder Strom zu den einzelnen Abschnitten wird einzeln gesteuert.

Die verstellbaren Dosiereinrichtungen 5,7 sind vorzugsweise Pumpen und insbesondere Getriebepumpen, Zahnradpumpen oder Schraubenpumpen, die einen zur Geschwindigkeit proportionalen Strom liefern. Somit lassen sich auf einfache Art und Weise und mit an sich bekannten Mitteln die Geschwindigkeiten der Ströme einstellen und steuern.

Der Strom durch die Dosiereinrichtung 5 wird somit sehr einfach mit Hilfe einer Getriebe- oder V-Riementransmission von dem Antrieb der Überzugseinrichtung zu dem Antrieb der Pumpe übertragen. Vorzugsweise kann ein Vorgelege verwendet werden, so daß man ein Geschwindigkeitsverhältnis auf einen bestimmten Wert einstellen kann und den gewünschten Strom für den Überzug erhält.

Der Strom durch die Dosiereinrichtung 7 wird durch den Druck in der schlitzförmigen öffnung sehr einfach dadurch gesteuert, daß der Impuls von einem Druckwandler, der in der schlitzförmigen Öffnung angeordnet ist, die Geschwindigkeit des Pumpenmotors entsprechend den bekannten Technologien beeinflußt. Bei steigendem Druck in der schlitzförmigen öffnung erhält der Pumpenmotor ein Signal, um die Geschwindigkeit zu reduzieren, so daß der Druck wieder seinen ursprünglichen Wert annimmt.

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Die" Wahl des in der schlitzförmigen öffnung erforderlichen Druckes ist abhängig von der Maßgabe, daß der überzug auf der Papierbahn vollständig sein soll, jedoch nicht übermäßig dick bzw. hoch ist. Der hierfür geeignete Druck läßt sich für die einzelnen Anwendungsfälle experimentell bestimmen. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Druck von ca. 30 mm Hg vorgesehen.

Die Mischeinrichtung kann beispielsweise einen Behälter mit einer Rühreinrichtung umfassen. Vorzugsweise erfolgt jedoch die Mischung direkt in der Leitung, d.h. durch einen sogenannten statischen Mischer, der mehrere schraubenlinienförmig gewundene Metallbleche in Serie innerhalb und längs der Leitung umfaßt.

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Claims (3)

1. Pate ntt ansprüche

   • 1.· Verfahren zum kontrollierten Aufbringen einer Menge an aktiver Substanz zur Oberflächenbehandlung von durchgehenden Papierbahnen mit einer Behandlungsflüssigkeit, die eine aktive Substanz in gelöster oder dispergierter Form enthält, bei welchen die Papierbahn über eine Uberzugseinrichtung in Form eines Behälters geleitet wird, der quer zur Papierbahn angeordnet ist und eine schlitzförmige Öffnung aufweist, über welche die Flüssigkeit auf die Papierbahn ohne Rückstrom aufgebracht wird, dadurch gekenn zeichnet, daß der Behälter mit wenigstens zwei Teilströmen versorgt wird, die miteinander vor der Zulieferung zu der schlitzförmigen Öffnung vermischt werden, daß ein erster Teilstrom, bestehend aus einer Flüssigkeit mit einem bestimmten Gehalt an aktiver Substanz und ein zweiter Strom, bestehend aus einem Lösungs- oder Dispersionsmittel gebildet wird, daß die Teilströme jeweils über Dosiereinrichtungen, die unabhängig voneinander verstellbar und steuerbar sind, zugeführt werden, daß eine erste Dosiereinrichtung den ersten Teilstrom zur Bestimmung der Menge an aufgebrachter aktiver Substanz pro Flächeneinheit der Bahn steuert, und daß eine zweite Dosiereinrichtung den zweiten Teilstrom derart steuert, daß die Papierbahn vollständig mit der Behandlungsflüssigkeit bedeckt wird, die durch Vermischen der Teilströme gebildet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teilstrom in Abhängigkeit von den Druckwerten bei Überdruck in der schlitzförmigen Öffnung gesteuert wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsflüssigkeit über mehrere Zonen quer zur

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   ORtQtNAL INSPECTED

   Papierbahn aufgebracht wird, und daß die Oberflächenbehandlung einzeln in jeder Zone gesteuert wird.