DE2738227C3

DE2738227C3 - Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Papierbahnen

Info

Publication number: DE2738227C3
Application number: DE2738227A
Authority: DE
Inventors: Bengt Axel Piteaa Wennerblom (Schweden)
Original assignee: SCA Development AB
Current assignee: SCA Development AB
Priority date: 1976-08-27
Filing date: 1977-08-24
Publication date: 1979-10-18
Also published as: SE413465B; BE858143A; NL7709356A; FR2362965A1; IT1080065B; CA1087931A; US4128669A; DE2738227A1; SE7609524L; DE2738227B2; GB1544031A; FR2362965B1

Description

Die Erfindung betrifft ein 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 welchem die Papierbahn über eine Überzugseinrichtung 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.

Die Zusammensetzung der Behandlungsflüssigkeiten bei derartigen Verfahren hängt von der durch die Oberflächenbehandlung zu erzielenden Wirkung ab. Dabei besteht die Behandlungsflüssigkeit aus einer aktiven Substanz, die die geforderten Eigenschaften bringt und einem Lösungs- oder Dispersionsmittel für diese aktive Substanz.

Es ist bekannt (DE-OS 24 09981), die Behandlungsflüssigkeit in einen Behälter, z. B. in Form eines Rohres einzubringen, aus welchem die Behandlungsflüssigkeit durch die schlitzförmige öffnung auf die Papierbahn austritt. Um gleichmäßige Druckverhältnisse über die ganze Länge des als relativ langes Rohr ausgebildeten Behälters aufzubauen, wird die Behandlungsflüssigkeit in ihrer endgültigen Zusammensetzung an mehreren Stellen über die Rohrlänge zugeführt und so einem entsprechenden Druckabfall durch die aus dem Schutz austretende Behandlungsflüssigkeit entgegen gewirkt Um auf die ganze Oberfläche des Papiers eine gleichmäßige Menge an Behandlungsflüssigkeit aufzubringen, und zwar unabhängig von der Durchlaufgeschwindigkeit der Papierbahn, wird bei diesem bekannten Verfahren die Pumpe für die Zuführung der Behandlungsflüssigkeit in das Rohr von derselben

ίο Antriebseinrichtung, wie die Maschine selbst angetrieben, so daß eine Änderung der Maschinengeschwindigkeit eine entsprechende relative Änderung der Anzahl der Umdrehung der Pumpe bewirkt und dabei die Abgabe der Behandlungsflüssigkeit in Abhängigkeit von der über den Schlitz laufenden Papierfläche geregelt wird. Die erforderliche minimale Überzugsmenge ist von unterschiedlichen veränderlichen Größen abhängig, 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 gleich sind. Wenn ein vollständig die gesamte Bahn überdeckender Überzug gefordert wird, muß man das Strom/Bahngeschwindigkeitsverhältnis so einstellen, daß man einen deckenden Überzug auch bei größter Oberflächenrauhigkeit erhält Der Überzug bekommt hierdurch eine unnötige Dicke bei den verbleibenden Abschnitten der Papierbahn, was sehr nachteilig ist.
Eine Anpassung an eine unterschiedliche Aufnahmefähigkeit der Papieroberfläche für die Flüssigkeit insbesondere infolge einer unterschiedlichen Oberflächenrauhigkeit wäre bei dem oben erläuterten bekannten Verfahren nur durch Veränderung des Antriebsverhältnisses zwischen der Maschine und der Pumpe für die

Behandlungsflüssigkeit zu erreichen.

Es wurde ermittelt, daß der Fliis^igVeiivJrurW in rW schlitzförmigen öffnung sich mit dem Überzugsgrad 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 sehr schnell ansteigt wenn der Überzugsgrad 100% überschreitet. Hieraus ergibt sich, daß ein gleichbleibender Überzugsgrad unmittelbar oberhalb 100% 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.

Im praktischen Betrieb wird also im Normalbetrieb ein gewisser Überschuß an Behandlungsflüssigkeit zugeführt, da die Rauhigkeit des Papiers während des Durchlaufs einer Bahn sich in gewissen Grenzen ändert und die Einstellung daher so erfolgen muß, daß auch bei der größten Aufnahmefähigkeit der Oberfläche der Papierbahn zur Behandlungsflüssigkeit eine ausreichende, die ganze Oberdecke abdeckende Flüssigkeitsmenge zugeführt wird. Dies führt aber dazu, daß bei

Oberflächenabschnitten mit geringerer Aufnahmefähigkeit für die Behandlungsflüssigkeit ein Oberschuß an aktiver Substanz zugeführt wird. Eine Steuerung der zugeführten Flüssigkeitsmenge in Abhängigkeit von der Oberflächengenauigkeit führt also nur beschränkt zum Ziel, da dann nicht nur die Menge der Bvhandlungsflüssigkeit sich entsprechend der Oberflächenrauhigkeit entlang der Papierbahn ändert, sondern damit zwangsläufig auch die Menge der zugeführten aktiven Substanz, wodurch dann eine unterschiedliche Behänd- ro lung erfolgt

Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein derartiges bekanntes Verfahren der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden, daß einerseits eine genaue Anpassung der Flüssigkeitsmenge an die is wechselnde Oberflächenrauhigkeit der gerade durchlaufenden Papierbahn erreicht wird, und andererseits auf jede Flächeneinheit der gesamten Papierbahn eine konstante Menge an aktiver Substanz aufgebracht wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, 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 erstem 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.

Dabei kann die aufgebrachte Flüssigkeitsmenge zur Anpassung der in Abhängigkeit von der für die vollständige Deckung erforderlichen Flüssigkeitsmenge an die Geschwindigkeit der Papierbahn vorzugsweise uauufch gcsitucM wclücli, UdS uci /welle TeuMiuitl III Abhängigkeit von den Druckwerten bei Überdruck in der schlitzförmigen Öffnung gesteuert wird.

Um eine gleichmäßige Behandlung der Papierbahn mit minimaler Menge an Behandlungsflüssigkeit zu erzielen, kann die Behandlungsflüssigkeit über mehrere Zonen der Papierbahn aufgebracht werden, wobei die Oberflächenbehandlung einzeln in jeder Zone gesteuert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel erläutert

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

F i g. 2 zeigt eine schematische Ansicht des Verfahrens gemäß der Erfindung.

In Fig.2 ist eine Oberzugseinrichtung 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 S 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 Dosiereinrichtiingen 5, 7 zu einer Hauptleitung 8 verbunden, die zu dem Behälter I führt In dieser Hauptleitung 8 ist eine Mischeinrichtung 9 angeordnet in welcher die beiden Teilströme aus den Leitungsabschnitten 4 und 6 der BehandlungsflOssigkeit 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 haltea

Die zweite Dosiereinrichtung 7 wird durch den Druck in der schlitzförmigen öffnung derart gesteuert daß der Strom des Lösungs- oder Dispersionsmittel 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 Behandlungsflüssigkeit pro Oberflächeneinheit sich in Abhängigkeit von der Oberflächenstruktur der Papierbahn ändert daß jedoch der Überzug aus aktiver Substanz über die gesamte Bahn konstant ist

Die genaueren Einzelheiten der Oberzugseinrichtung 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 Rindemittel, ein Pigment, ein wasserabstoßendes Mittel usw. oder Kombinationen davon sein, was von dem gewünschten Effekt des

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 Schmeizauftrag, 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 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 Änderungen bezüglich der Oberflächenstruktur auch quer zur Bahn ergeben können, wird die Überzugseinrichtung vorzugsweise in mehrere Abschnitte quer zur Bahn unterteilt und ieder Strom zu den einzelnen Abschnit-

ten 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.

Die Wahl des in der schlitzförmigen öffnung erforderlichen Druckes ist abhängig von der Maßgabe, daß der Überzug auf der Papierbahn vollständig sein

ίο soll, jedoch nicht übermäßig dick bzw. hoch ist. Der hierfür geeignete Druck läßt sich für die einzelnen Anwendungsfälle experimentell bestimmen. Bei dem in F i g. 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 Metallbleehe in Serie innerhalb und längs der Leitung umfaßt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprache:

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 welchem die Papierbahn über eine Überzugseinnchtung 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 gekennzeichnet, 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 Behandlungsflüsugkeit bedeckt wird, die durch Vermischen der Ί eilströme gebildet wird.

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. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsflüssigkeit über mehrere Zonen quer zur Papierbahn aufgebracht wird, und daß die Oberflächenbehandlung einzeln in jeder Zone gesteuert wird.