DE2817062C3

DE2817062C3 - Vorrichtung zum Aufbringen einer Flüssigkeit auf ein Substrat, insbesondere eine Schaumstoff- oder Vliesbahn

Info

Publication number: DE2817062C3
Application number: DE2817062A
Authority: DE
Inventors: Rolf Edward Wallingford Pa. Christensen (V.St.A.)
Original assignee: Scott Paper Co
Current assignee: Kimberly Clark Tissue Co
Priority date: 1977-04-19
Filing date: 1978-04-19
Publication date: 1981-02-19
Also published as: US4109035A; IT1107177B; SE7804363L; NO146101C; NO146101B; AU508380B2; FR2387693B1; GB1603319A; IT7867641A0; CA1104885A; ES470938A1; ES468888A1; DE2817062B2; NL7804165A; DK167678A; FR2387693A1; AU3482778A; JPS53130370A; DE2817062A1; JPS5629023B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vp"ic!itung zum Aufbringen einer Flüssigkeit auf ein Substrat, insbesondere eine Schaumstoff- oder Vliesbahn, mi» ί-iner ersten drehbaren oberen Walze, einer zweiten drehbaren unteren Walze (Auftragwalze), die unter der ersten Walze angeordnet ist und zusammen mit ihr einen Walzenspalt bildet, eine Einrichtung zum Zuführen des Substrats in den und zum Abführen aus dem Walzenspalt, eine Einrichtung zum Aufbringen der Flüssigkeit auf die Untere Walze und einen vor dem Walzenspalt •ngeordneten Abstreifer (Rakel), im Abstand <·τ Soll-Flüssigkeitsschichtdicke von der Walze zum Abstreifen überschüssiger Flüssigkeit.

In neuerer Zeit ist es üblich geworden. Kleidungsstüklce und andere Stofferzeugnisse während des Trocknens Dach dem Waschen weit hzumachen oder sie auf andere Weise zu konditionieren, um bestimmte Eigenschaften tu erzeugen. Zu diesem Zweck werden Stoffkonditio-Hiererzeugmsse, insbesondere in Form von mit einem Chemischen Stofferweichungsmittel oder anderen chemischen Stoffkonditiomerungsmittel überzogen oder imprägnierten Substraten bzw. Flachmaterialbahnstükken den feuchten Wäschestücken beigefügt, während iiese bei erhöhten Temperaturen in einem Trockner, insbesondere einem Haushaltswäschetrockner, gelrocktet werden. Bei den vorherrschenden erhöhten Temperaturen werden die Stoffkonditioniermittel vom trzeugnis abgegeben und während des Trockenvor fangs auf die Kleidungsstücke oder Stofferzeugnisse übertragen. Als Substrate werden flexible Schaumstoffbahnen sowie Vliesstoffe einschließlich Papiertüchern, Gaze oder welche Cellulose- oder Kunststoffasern mit einer der Länge von zur Papierherstellung verwendeten Fasern entsprechenden oder größeren Länge verwendet (US-PS 34 42 692).

Um das Entstehen von Flecken und das Auftreten

anderer Schwierigkeiten während des Trocknungsvorgangs zu verhindern, werden die saugfähigen Substrate vorzugsweise mit dem Konditioniermittel imprägniert und die Saugfähigkeit des Substrats eingestellt, obwohl es auch bereits vorgeschlagen wurde, chemische Stofferweichungsmittel an andere spezielle Chemikalien zum Konditionieren von Stoffen in Form eines Überzugs auf das dünne Substrat aufzubringen (US-PS 36 86 025).

ίο Beim Imprägnieren werden die Substrate üblicherweise mit flüssigen Stoffkonditioniermitteln im Überschuß beaufschlagt und danach die überschüssige Menge mit Hilfe von Walzen, die einen Durchlaufspalt begrenzen, ausgepreßt (US-PS 36 86 025, Spalte 4, Zeile 68 bis Spalte 15. Zeile 44).

Aus der GB-PS 14 19 647 ist ein Verfahren zum Imprägnieren eines saugfähigen Substrats unter Benutzung einer Walze bekannt, bei dem ein starkes Zusammendrücken des Substrats vermieden wird.

Die chemischen Stoffkonditioniermittel werden gewöhnlich in flüssiger Form aus einem geschmolzenen Bau auf das saugfähige Substrat aufgebracht und mittels anschließender Abkühlung zum Erstarren gebracht. Die Aufbringvorrichtung muß daher bei erhöhten Tempera-

>ϊ türen arbeiten können.

Das Aufbringen von Überzugsflüssigkeiten auf bahnförmiges Material ist auch aus anderem Zusammenhangbekannt. So ist die eingangs genannte Vor richtung insbesonde-

re für das Auftragen einer Überzugsflüssigkeit, die magnetische O.'dteilchen in einer Lösung eines organischen filmbildenden Bindemittels in einem organischen Lösungsmittel dispcrgiert enthält, auf eine Polyäthylenterephthalat-Foiie bei der Herstellung von

» Tonbändern gedacht (DE-OS 2) 36 457). Zur Vermeidung der Zufuhr von zuviel Beschichtungsflüssigkeit in den Spalt ist diesem vorgeordnet ein Rakel in Form einer Leiste oder eines Abstreichmessers. Zur Dosierung der Auftragsflüssigkei'.smcnge werden statt

hi unmittelbar an der Auftragwalze au! egenden Rakeln in Form von Abstreichmessern auch Walzen verwendet, die unmittelbar in die Beschichtungsflüssigkeit eintauchen oder an der in die Beschichtungsflüssigkeit eintauchenden Auftragwalze nach Art eines Rakels

·»'> anliegen, wobei die Überschußflüssigkeit, die von der Rakelwal/e ab^ lommen wird, wiederum mit einem Abstreichmesser oder dergleichen abgestrichen wird. Verschiedene weitere Arten der Beschichtungsflüssigkeitsbegrenzung vor dem eigentlichen Arbeitsspalt, in

'.η dem die Flüssigkeit auf eine Bahn zu übertragen ist, sind von den Druckmaschinen bekannt, doch eignen sich diese nicht für beliebige Beschichtungsflüssigkeiien. Außerdem sind sie sehr aufwendig. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die

■>■· eingangs genannte vergleichsweise einfach aufbaubare Vorrichtung zum Aufbringen einer insbesondere heißen Flüssigkeit auf ein Substrat derart zu vereinfachen, daß sich insbesondere bei der Beschichtung von Schaum stoff- oder Vlieibahnen mit Stoffkonditioniermitteln - fco eine störungsfreiere Beschichtung erzielen läßt, indem Ansätze und Verkrustungen, die bei den bekannten messerförmigen Rakeln beobachtet wurden, vermieden sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung die Ausbildung des Abstreifers als einen gespannten Draht vor. Dieser vermeidet größere Wärmeabgabe im Bereich des Abführens überschüssiger Beschichtungsflüssigkeit, die unmittelbar über ihn auf den durch die

Auftragwalze hochgehobenen Flüssigkeitsfilm zurückfließt und sogleich wieder in den Spalt zwischen Spanndraht und Auftragwalze eingezogen werden kann. Es läßt sich so ein außerordentlich stabiler Betrieb erzielen, wobei durch die Anordnung des Spanndrahts mit Abstand vor dem Walzenspalt der dieser zustrebende Flüssigkeitsfilm stabilisiert und vergleichmäßigt ist.

Der Draht hat vorzugsweise einen Durchmesser von 0,5 bis 8 mm, insbesondere 3,2 mm und ist durch eine Spanneinrichtung und vorzugsweise unterhalb der waagerechten Mittelebene der unteren Walze, gehalten.

Die Verwendung eines Spanndrahts in einer Vorrichtung zum Beschichten einer Bankoberfläche mit einem flüssigen Mittel ist in einer Vorrichtung bekannt, bei der das Band im Abstand über eine Auftragwalze geführt und das Beschichtungsmittel von der in es eintauchenden Auftragwalze in den Spalt zwischen dieser und der zu beschichtenden Bandoberfläche in einer der Bewegungsrichtung des Bandes entgegengesetzten Richtung unter Bildung eines Wulstes im Spalt gefördert wird, um den Wulst in seinem Inneren zu stabilisieren. Der Abstand des Spanndrahts ist daher größer als die aufzubringende Schicht. Dieser Spanndraht erfüllt nicht die Aufgabe eines Rakels. sondern nur die der Stabilisierung, da bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten der Flüssigkeitswulst im Beschichtungsspalt wegen des Überschusses an Beschichtungsflüssigkeit dazu neigt, zeitweilig von der Bahn mitgenommen zu werden, so daß es zu Schwankungen in der Schichtstärke kommt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand einer Zeichnung näher erläutert, die zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Stoffkonditioniermittels auf ein saugfähiges, bahnförmiges Substrat und

F i g. 2 eine Ansicht des gespannten Drahts des Abstreifers.

Ein saugfähiges bahnförmiges Substrat 10 wird von einer Vorratsrolle abgezogen und durch den Spalt zwischen zwei Walzen, einer ersten, drehbaren oberen Walze 14 und einer zweiten, drehbaren unteren Walze 16 (Auftragwalze), die unter der ersten Walze angebracht ist. geleitet, wo es zusammengedruckt wird, während die Stoffkonditioniermasse 26 filmlörmig dem Spalt durch die Auftragwalze 16 zugeführt wird. Die Auftrag« al/e taucht in einen Behälter 18 ein. in dem sich die Stoffkonditioniermasse 20 ?ls Vorrat befindet. Diese wird in Form eines dickeren Films 12 durch die Auftragwalze 16 angehoben. Da dieser Film /u dick ist. um dem Walzenspalt zugeführt werden /u können, ist ein Abstreifer in Form eines gespannten Drahts 28 vorgesehen, der durch eine Spanneinrichtung, siehe F 1 g 2, erhalten wird. Der Spanndraht 28 durchschneidet den dickeren Film 12. so daß ständig ein überschüssiger Teil des Films 12 in Richtung auf das Vorratsbad im Behälter 18 zurückgeleitet wird. Das imprägnierte Substrat dehnt sich beim Verlassen des Walzenspalts aus, womit der Imprägniervorgang abgeschlossen ist. Der Behälter 18 ist beheizt. Das imprägnierte Erzeugnis läuft über Pollen 22 zur Aufwickelrolle 24. Dabei erstarrt die Stoffkonditioniermasse, da das imprägnierte Substrat auf Umgebungs· temperatur abkühlt. Die beiden Walzen 14 und 16 werden zweckmäßigerweise mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben.

Der Spanndraht 28 ist im Abstand der Soll-Flüssigkeilsschichtdicke vor. der Walze angeordnet. Die obere Walze wird auf die untere Walze so weit abgesenkt, daß der erforderliche Walzenspalt eingestellt ist, was häufig

dann der Fall ist, wenn eine Schaumbildung einsetzt. Dieses Einsetzen einer Schaumbildung zeigt an, daß das Volumen der dem Walyenspalt zugeführten Flüssigkeit angenähert gleich dem Porenvolumen ist, welches das Substrat 10 aufweist, während es in dem Walzenspalt zusammengedrückt ist

Gemäß F i g. 2 ist der Draht 28 zwischen zwei starren Platten 30 so straff ausgespannt Die Enden des Drahts 28 sind mit Gewinde versehen und mittels Spanneinrichtungen 32 bildenden Muttern 32 gegen die Platten 30 festgezogen. Es gibt zahlreiche gleichwertige Möglichkeiten, den Draht zu spannen. Diese Einrichtungen sollten einstellbar sein. Es ist ferner eine Einstelleinrich tung für die Dicke des Spalts gegenüber der Umfangsfläche der unteren Walze 16 vorgesehen. Der Draht 28 wird geradlinig und parallel zur Umfangsfläche der Walze 16 gespannt und unterhalb einer waagerechten Ebene, welche die Achse der unteren Walze 16 enthält, damit der dickere Film 12 vor dem Entstehen des cjnneren Films 26 in zwei getrennte Film«, unterteilt wird.

Der Film 12 wird vom Draht 28 so durchschnitten, daß ein Teil in den Behälter 18 zurückkehrt. Bei einer Umfangsgeschwindigkeit der unteren Walze 16 von etwa 18 m/min oaer mehr wird der Film 12 vor dem obere*. Film 26, der unter dem Draht 28 hindurchläuft, in zwei getrennte Filme unterteilt, wenn er sich unterhalb der Achse der unteren Walze 16 befindet. Der in F i g. I nicht erkennbare äußere Teil des Films 12 gelangt nach Art eines Wasserfalls in den Behälter zurück und die Dicke des Films 26 hängt von der Temperatur und dem Lösjngsmittelgehalt der Flüssigkeit 20 ab.

Flüssige chemische Stoffkonditioniermittel werden vorzugsweise mit erhöhter Temperatur aufgebracht. Unter einer heißen Flüssigkeit wird daher hier eine Flüssigkeit verstanden, deren Temperatur um mindestens etwa 1 PC höher ist als die Umgebungstemperatur. Gewöhnlich beträgt die Temperatur der heißen Flüssigkeit etwa 50⁰C oder mehr.

Rakel in Form von Abstreifmessern sind sehr starr oder über ihre ganze Länge unterstützt, was bei der Verarbeitung heißer Flüssigkeiten zu Schwierigkeiten führt, zumal sich deren Abmessungen verändern und damit die Spaltdicke. Im Gegensatz hierzu ist der nicht unterstützte Draht 28 maßstabil, da sich die Fcrm des Drahts ,lach der Spannung richtet, unter welcher er zwischen den Platten 30 gehalten ist. Gewöhnlich wird die untere Walze 16 gedreht, so daß der heiße Flussigkeitsfilm 12 in Berührung mit dem Draht kommt und ihn etwa bis auf die Flüssigkeitstemperatur im Behälter aufheizt, woraufhin der Draht nahezu bis zur Erreichung seiner Streckgrenze gespannt wird, bevor das Substrat dem Walzenspalt zugeführt wird. Es ist zweckmäßig, den Draht zu entspannen bevor er sich abkühlen kann, wenn die Vorrichtung außer Beirieb genommen wird. Wird der Draht nicht entspannt, kann die Streckgrenze überschritten werden, so daß der Draht erneuert werden muß.

Da der Draht dünn ist, d. h. einen Durchmesser von etwa 0,5 bis etwa 8 mm hat, muß er gespannt sein, um waagerecht und gerade zu sein. Die aufgebrauchte Spannung muß ausreichen, ihn bei der Flüssigkeitstemperatur völlig gerade zu halten, wobei jedoch die Elastizität»- bzw. Streckgrenze nicht überschritten werden darf. Bei geringerer Spannung würde der Draht im Betrieb stark durchhängen.

Der Draht kann aus jedem hinreichend festen Werkstoff bestehen, z. B. aus Metall, dia« nrW

Kunststoff, das sich durch Extrudieren, Ziehen oder auf andere Weise zu einem Draht verarbeiten läßt, fir hat vorzugsweise runden Querschnitt, doch könnten auch andere Querschnittsformen, z. B. eine elliptische oder quadratische, zweckmäßig sein. Vorzugsweise wird der Draht aus massivem, rundem, gezogenem, nicht rostendem Stahl mit einem Durchmesser von etwa 3,2 mm hergestellt.

Der Hauptvorteil des Abstreifers in Form eines gespannten Drahts besteht darin, daß er die Erzeugung eitles glatten Flüssigkeitsfilms 26 mit genauer Solldicke auf der Auftragswalze 16 auch dann ermöglicht, wenn die Temperatur der Beschichtungsflüssigkeit um mehr als etwa ITC von der Umgebungstemperatur abweicht. Mit Hilfe des gespannten Drahts ist es möglich, einen eingestellten Spalt von bestimmter Dicke mit hoher Genauigkeit aufrecht zu erhalten. Seine Verformung wird aufgrund seiner geringen Masse und seiner Schneidwirkung auf niedrigem Wert gehalten.

Uie au! den Draht aufgebrachte Spannung ist vorzugsweise einstellbar und der Draht so unterstützt, daß sich die Spaltdicke innerhalb eines Bereichs von etwa 0,13 mm bis etwa 0,25 mm einstellen läßt. Auch die Walzenspaltdicke ist zweckmäßigerweise einstellbar. Sie ist geringer als die Dicke des zu beschichtenden Substrats.

Das zu beschichtende saugfähige Substrat sollte eine Dicke von mindestens 0,5 mm und ein großes Porenvolumen haben. Geeignete Substrate sind schwammförmige Materialien, ferner flexible Schaumstoffe, ungewebte Stoffe, wie mehrschichtiges Papier, voluminöses saugfähiges Papier, verfilzte Stoffe sowie gewirkte bzw. gestrickte oder gewebte bauschige Stoffe.

Die Saugfähigkeit sollte nach Möglichkeit über 6,0 gemessen mit dem Prüfverfahren nach der U. S. Federal Specification UU-T-595b, wenn anstelle von destilliertem Wasser Leitungswasser verwendet wird, die Probe nicht 3 min sondern nur 30 s lang eingetaucht wird, die Abtropfzeit 15 s anstelle von 60 s gewählt wird und die Probe sofort mittels einer Waage gewogen wird, deren Schale nach oben abgewinkelte Ränder aufweist, betragen.

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Hilfe des genannten Verfahrens ermittelten .Saugfähigkeitswert, der etwa über 10 liegt.

AusPolyätherbasis hergestellter Polyurcthartschaumstoff sollte eine Porengröße haben, aufgrund derer je cm 4 bis etwa 40 Poren vorhanden sind. Hochporöser Schaumstoff wird bevorzugt. Die bekannten chemischen Stoffkonditionierungsmittel werden in einer Menge von etwa 68 bis 340 g/m^;. vorzugsweise etwa 135 g/m², aufgebracht.

Beispiel

F.in fcinzclliger. je Zentimeter etwa 31 Poren aufweisender, flexibler, auf Polyätherbasis hergestellter Polyurethanschaum- mit einem spezifischen Gewicht von etwa 0.0224 und einer Dicke von etwa 2.16 mm wurde mit einer heißen flüssigen Stoffkorrditionierungs masse imprägniert, die 84,8 Gew.-% eines quat. Dialkyldimcthyl-Stofferweichungsmittels (zweifach hydriertes Talgdimethylammoniummethylsulfat mit einem Schmelzpunkt von l38^rC und einem Molekulargewicht von etwa 645) sowie 15.2 Gew.-% eines nicht-ionischen Stoffkonditionierungsmittels (nicht-ionisches modifiziertes Glycerylmonostearat mit einem HLB-Wert von etwa 8.4) enthielt. Das gemäß diesem Beispiel verwendete Gemisch wurde mit etwa 6% Isopropanol verdünnt und hatte einen Schmelzpunkt von etwa 50" ( Die anhand von Fig. I beschriebene Vorrichtung hatte zur Beschichtung mit den heißen flüssigen Stoffkonditionierting-.mitteln den Draht 28 unterhalb der waage rechten F.bene durch die Achse der unteren Walze 16.

Die Flüssigkeit in dem Behälter 20 wurde auf einer Temperatur von etwa 85 C gehalten. Kurz nach der Inbetriebsetzung der Walze 16 erhöhte sich die Temperatur des Drahtes 28 von der Umgebungstemperatur bis annähernd auf die Temperatur der rlüssigkeit. Dann wurde die Spanneinrichtung zu dem Draht so eingestellt, daß die Drahtspannung ausreichte, um den Draht gerade und waagerecht zu halten. Die Spaltdicke wurde auf etwa 0.18 mm und die Walzenspaltdicke auf etwa 0,28 mm eingestellt. Das Porenvolumen des Schaumstoffs im nicht zusammengedrückten Zustand betrug 98%. Die Untersuchung von Proben des

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aktivierbaren Stoffkonditioniermittel imprägniert sind, sind — wie eingangs ausgeführt — bekannt. Die mit der beschriebenen Vorrichtung beschichteten Stofferweichungserzeugnisse enthalten etwa 0,023 bis etwa 0,123 g/cm^J des nicht imprägnierten Substrats. Dieses liegt gewöhnlich als lange breite Flachmaterialbahn mit einer Dicke von etwa 0,5 mm oder darüber, vorzugsweise etwa 2,5 mm vor.

Substrate in Fern flexibler Schaumstoffbahnen werden bevorzugt, bei denen das Porenvolumen über etwa 80% liegt, vorzugsweise über etwa 95%, während die Dicke größer ist als etwa 0,5 mm. Ein Porenvolumen von über etwa 80% entspricht annähernd einem mit Imprägnierung über die ganze Breite der Schaumstoffbahn im rechten Winkel zur Zeichenebene von Fig. 1. Ferner blieb die von dem Schaumstoff aufgenommene Flüssigkeitsmenge nach der Inbetriebsetzung der Vorrichtung innerhalb brauchbarer Grenzen konstant. Bei einer der Umfangsgeschwindigkeit der Walze 16 entsprechenden Laufgeschwindigkeit des Substrats von etwa 18 m/min wurde der Flüssigkeitsfilm 12 auf der Walze 16 durch den Draht 28 so durchgetrennt, daß ein Teil der Flüssigkeit in Form eines von dem von der Walze 16 aufgenommenen Teils getrennten Film in Form eines Kaskade in das Bad 20 zurückströmte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Aufbringen einer Flüssigkeit auf ein Substrat, insbesondere eine Schaumstoffoder Vliesbahn, mit einer ersten drehbaren oberen Walze, einer zweiten drehbaren unteren Walze (Auftragwalze), die unter der ersten Walze angeordnet ist und zusammen mit ihr ein-n Walzenspalt bildet, eine Einrichtung zum Zuführen des Substrats in den und zum Abführen aus dem Walzenspalt, eine Einrichtung zum Aufbringen der Flüssigkeit auf die untere Walze und einem vor dem Walzenspalt angeordneten Abstreifer (Rakel) im Abstand der Soll-Flüssigkeitsschichtdicke von der Walze zum Abstreifen überschüssiger Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstreifer als ein gespannter Draht (28) ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (28) einen Durchmesser von 0,5 mm bis 8 mm hat und durch eine Spanneinrichtung (32)gt!spannt gehalten ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (28) einen Durchmesser von 32 mm hat.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (28) unterhalb der waagerechten Mittelebene der unteren Walze (16) gespannt ist.