DE3122605C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum beidseitigen Beschichten einer sich vorwärts bewegenden Mate­ rialbahn, wie beispielsweise einer Papierbahn, mit dem gleichen Beschichtungsmaterial auf beiden Seiten, wobei die Materialbahn von oben nach unten zwischen einer sich drehenden Stützwalze und einem mit derselben zusammenwirkenden Streichblatt und Halter hindurchläuft.

Eine gleichzeitige Behandlung beider Seiten einer sich vorwärts bewegenden Papierbahn mit dem gleichen Beschichtungsmaterial ist beispielsweise bei Beleimungspressen bekannt, bei denen die Papierbahn vertikal nach unten durch einen Klemmspalt hindurch­ geführt wird, welcher zwischen zwei umlaufenden Walzen aus­ gebildet ist, wobei das Beschichtungsmaterial auf beide Seiten der Papierbahn derart aufgebracht wird, daß eine Anstauung geeigneter Höhe auf jeder Seite der Papierbahn zwischen ihr und der jeweiligen Walze ausgebildet wird.

Bei einer Beschichtung nach diesem bekannten Verfahren ergeben sich eine ganze Reihe von Nachteilen. Bei Verwendung einer Stärkelösung oder einer Pigmentdispersion als Beschichtungs­ material entsteht in der aufgebrachten Beschichtung ein Orangen­ haut-Effekt, da die Papierbahn und die Walzenoberflächen hinter der Klemmstelle sich mit weitgehend der gleichen Geschwindigkeit trennen, wodurch in den aufgebrachten Beschichtungen eine Trop­ fenbildung dort erfolgt, wo die Flächen sich voneinander tren­ nen. Dieses Problem wird umso schwerwiegender, je mehr die Geschwin­ digkeit der Materialbahn erhöht wird.

Ein weiteres Problem, welches ebenfalls mit zunehmender Bahn­ geschwindigkeit zunimmt, ist das Auftreten beträchtlicher Wirbe­ lungen in diesen Anstauungen aus Beschichtungsmaterial. Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß die Grenzflächen der Anstauung, d. h. die Walzenoberfläche und die Papierbahn, die gleiche Bewe­ gungsrichtung haben und daher das Beschichtungsmaterial durch die jeweilige Fläche nach unten zur Klemmstelle hin bewegt wird. Bei hohen Bahngeschwindigkeiten wird diese Abwärtsbewegung sehr stark, was dazu führt, daß die Ströme aus Beschichtungsmaterial mit hoher Kraft nach oben abgebogen werden, wenn sie nahe dem Boden der Anstauung aufeinandertreffen, so daß sie wieder zur Oberfläche oder dem Spiegel der Anstauung zurückfließen. Diese Bewegung kann so heftig erfolgen, daß Eruptionen entstehen und das Beschichtungsmaterial hochgeschleudert und aus der Anstauung herausgeschleudert wird, wodurch die Bahngeschwindigkeit begrenzt wird. Infolgedessen hat sich ergeben, daß bei einem derartigen Verfahren eine bestimmte kritische Spitzengeschwindigkeit unbe­ dingt eingehalten werden muß, oberhalb welcher die Beleimungs- oder Kalibrierpresse nicht betrieben werden kann. Diese Spitzen­ geschwindigkeit hängt zwar von verschiedenen Faktoren ab, jedoch muß davon ausgegangen werden, daß sie zwischen 400 und 600 m/min liegt.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren zur gleichzeitigen Be­ schichtung beider Seiten einer Papierbahn mit dem gleichen Beschichtungsmaterial wird die Papierbahn durch eine Anstauung aus Beschichtungsmaterial hindurchgeführt, wenn sie sich von oben nach unten bewegt, wobei diese Anstauung in Bewegungs­ richtung der Papierbahn durch ein Streichblatt begrenzt wird, welches die Papierbahn gegen eine umlaufende Stützwalze preßt, so daß das Beschichtungsmaterial in der Anstauung mit beiden Seiten der Papierbahn in Kontakt kommt. Der Vorteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß der vorgenannte Orangen­ haut-Effekt ausgeschaltet wird.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß dieses bekannte Verfahren in einigen Fällen zu einem Reißen der Papierbahn führt, wenn die Papierbahn die Beschich­ tungsstation passiert, insbesondere wenn das Papier äußerst dünn ist oder sehr geringe Festigkeit besitzt. Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß, wenn die Papierbahn in die Klemmstelle zwischen der Stützwalze und dem Streichblatt hineinläuft, sie nur in äußerst geringem Maße durch die Oberfläche der umlaufen­ den Walze abgestützt wird. Ein weiterer Nachteil dieses bekann­ ten Verfahrens tritt bei relativ hohen Bahngeschwindigkeiten auf, wobei in der zwischen der Walze und der Papierbahn aus­ gebildeten Teilanstauung eine beträchtliche Bewegung und ein Aufrühren auftritt, genau wie bei der Beleimungs- oder Kalibrier­ presse, was bei höheren Bahngeschwindigkeiten ebenfalls zu einem Reißen der Papierbahn führen kann, insbesondere wenn dünne oder schwache Papiere beschichtet werden sollen. Es hat sich auch herausgestellt, daß die andere Teilanstauung zwischen dem Blatt­ halter mit Streichblatt und der Papierbahn wesentlich ruhiger ist und keinerlei Probleme ergibt, was daraus resultieren kann, daß in dieser Teilanstauung sich nur eine Seite bewegt, und zwar die Papierbahn, während die andere Begrenzung, d. h. Streichblatt und Blatthalter feststehen. In der Teilanstauung auf dieser Seite der Papierbahn entsteht daher eine ruhigere Zirkulation.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Ver­ fahren sowie eine Vorrichtung anzugeben, wodurch die vorgenann­ ten Probleme und Schwierigkeiten einwandfrei behoben werden können.

Gekennzeichnet ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum beid­ seitigen Beschichten einer sich vorwärts bewegenden Material­ bahn, wie einer Papierbahn, im wesentlichen dadurch, daß die Materialbahn derart abwärts zwischen eine sich drehende Stütz­ walze und ein gegen dieselbe gerichtetes Streichblatt geführt wird, daß sie mit ihrer einen Seite die Walze teilweise um­ schlingt, daß vor oder im Berührungspunkt zwischen Materialbahn und Walze auf die zur Walze hinweisende Bahnseite eine erste Menge an Beschichtungsmaterial im Überfluß aufgebracht wird und auf die andere Bahnseite eine zweite Menge an Beschichtungs­ material im Überfluß aufgebracht wird, indem die Bahn durch eine in Laufrichtung der Materialbahn unterhalb des Berührungs­ punktes liegende Anstauung aus Beschichtungsmaterial geführt wird, wobei die Anstauung im wesentlichen zwischen dem Streich­ blatt mit seinem Halter und der von der Walze fortweisenden Bahnseite ausgebildet ist, und daß das überschüssige Beschich­ tungsmaterial in der Anstauung unterhalb ihres Spiegels seit­ lich herausgedrückt wird.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum beidseitigen Beschichten einer sich vorwärts bewegenden Materialbahn wie einer Papier­ bahn, mit dem gleichen Beschichtungsmaterial, bei welcher die Bahn von oben nach unten zwischen einer sich drehenden Stütz­ walze und einem gegen diese gerichteten Streichblatt hindurch­ läuft ist gekennzeichnet durch eine sich mit der Materialbahn drehenden Stützwalze, eine erste oberhalb einer Horizontalen durch den Walzenmittelpunkt angeordnete Zuführeinrichtung für das Beschichtungsmaterial, ein Streichblatt mit Halter unmittel­ bar unterhalb der Horizontalen, wobei Streichblatt und Halter mit der von der Walze fortweisenden Seite der Materialbahn einen Raum für eine Anstauung aus Beschichtungsmaterial bilden.

Weitere Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungs­ beispiels anhand der Zeichnung; es zeigt

Fig. 1 eine schematische Stirnansicht einer bekannten Vor­ richtung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Prinzips des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 2.

Bei der in Fig. 1 dargestellten, nach dem bekannten Verfahren arbeitenden Vorrichtung wird eine Papierbahn 4 im wesentlichen vertikal nach unten in Richtung des Pfeiles A einer Anstauung aus Beschichtungsmaterial zugeführt, welche zwischen einer Stützwalze 1, welche sich in Richtung des Pfeiles B dreht, und einem Streichblatt 3 mit zugehörigem Blatthalter 2 befindet. Der Berührungspunkt zwischen der Spitze des Streichblattes und der Papierbahn und der Oberfläche der Walze ist mit dem Bezugs­ zeichen 5 angegeben. Oftmals wird vorgezogen, daß dieser Berüh­ rungspunkt etwas unterhalb der Horizontalen C-C durch den Mittel­ punkt der Walze liegt. Der Winkel α zwischen dem Radius vom Walzenmittelpunkt zum Berührungspunkt 5 und der Horizontalen C-C durch den Walzenmittelpunkt beträgt etwa 10 bis 15°. Bei diesem bekannten Verfahren entstehen daher zwei Teilanstauungen 14 bzw. 15 an den beiden Seiten der Papierbahn.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei welcher die Stützwalze 1 sich in Richtung des Pfeiles B dreht und der Blatthalter 2 mit einem fest in ihm sitzenden Streichblatt 3 eine Papierbahn 8 gegen die Stützwalze 1 drückt. Eine Führungswalze 9 ist vorgesehen, um die einlaufende Papierbahn 8 derart zu dirigieren, daß sie die Walze 1 teilweise umschlingt, wobei der Umschlingungswinkel mit β angegeben ist und durch den Winkel zwischen dem Walzenradius zum Punkt 10 und der Horizontalen C-C durch den Walzenmittelpunkt gebildet wird, d. h. die Papierbahn 8 trifft auf die Walze in einem Punkt 10 oberhalb dieser Horizontalen C-C durch den Walzenmittelpunkt. Eine Menge an Beschichtungsmaterial wird im Überfluß in herkömm­ licherweise der einen Seite des Streichblattes zweckmäßigerweise durch ein oder mehrere Spritzrohre 11 zugeführt, so daß eine Anstauung 17 entsteht. Auf die andere Seite der Bahn wird das Beschichtungsmaterial jedoch im Überfluß in Form eines im wesent­ lichen auf die Klemmstelle zwischen der Außenseite der Walze 1 und dem Teil der Papierbahn vor dem Auftreffpunkt 10 gerichteten Strom 16 zugeführt. Vorzugsweise wird das Beschichtungsmaterial durch ein Rohr zugeführt, welches einen oder mehrere Schlitze 12 aufweist, so daß das Beschichtungsmaterial in diesen Klemmspalt mit hoher Geschwindigkeit und in einem im wesentlichen zusammen­ hängenden Strom eingebracht wird.

Es hat sich herausgestellt, daß all' die Probleme, welche bei Verwendung einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 auftreten, durch die erfindungsgemäße Vorrichtung vollkommen ausgeschaltet werden. So konnte festgestellt werden, daß selbst eine sehr weiche Papierbahn beidseitig erfindungsgemäß beschichtet werden kann, ohne daß irgendein Buch oder eine Reißgefahr auftrat. Dadurch, daß die dünne oder empfindliche Papierbahn erfindungsgemäß teil­ weise um die Walzenoberfläche herumgeschlungen wird, wird sie von dieser Mantelfläche abgestützt, wobei die umlaufende Mantel­ fläche der Walze wesentlich besser als Antrieb wirkt und mit­ hilft, die Papierbahn zur Klemmstelle hinzubefördern. Die Span­ nungen, welche in der Papierbahn auftreten, wenn sie gerade die Klemmstelle durchläuft, sind infolgedessen an der Stelle beseitigt, an welcher zwangsläufig die Reibung oder Bremswirkung ihren Maximalwert erreicht.

Es hat sich auch gezeigt, daß die vorstehend beschriebenen Probleme bei der bekannten Vorrichtung im Zusammenhang mit der Anstauung auf der Walzenseite erfindungsgemäß vollkommen behoben werden. Da keine Anstauung oberhalb des Punktes vorhanden ist, an welchem die Papierbahn mit der Walze in Berührung gebracht wird, gibt es auch keinerlei Probleme mit Störungen oder Wirbelungen in der Anstauung.

Vorzugsweise wird bei der erfindungsgemäßen Ausführung gemäß Fig. 2 ein Rohr mit einem Längsschlitz verwendet, da es auf diese Weise einfacher ist, einen Film aus Beschichtungsmaterial zu schaffen, welcher in die Klemmstelle in im wesentlichen zusammen­ hängender Form hineingespritzt wird. In diesem Fall wird das Beschichtungsmaterial im Überfluß zugeführt, was bedeutet, daß die Einrichtung 12 gegenüber der vom Papier an der der Walze zugewandten Seite aufgenommenen Menge an Beschichtungsmaterial einen Überschuß liefert.

Der Überschuß an Beschichtungsmaterial wird seitlich erst an einer Stelle unter dem Spiegel der Anstauung 17 herausgepreßt, da die Druckbedingungen die Papierbahn dazu bringen, eine beutelartige Verformung anzunehmen, welche als gestrichelte Linie 13 in Fig. 2 zwischen der Walze 1 und der Papierbahn 7 angedeutet ist. Diese beutelartige Verformung wird infolgedessen durch einen Teil der Walzenoberfläche und einen Teil der Papier­ bahn begrenzt, so daß sich an jeder Seite der Papierbahn beutel­ artige Öffnungen bilden. Durch diese Öffnungen wird das über­ schüssige Beschichtungsmaterial seitlich herausgepreßt und mischt sich mit dem ebenfalls seitlich von der Anstauung 17 ab­ laufenden Überschuß. Diese beiden überschüssigen Mengen an Beschichtungsmaterial werden durch bekannte Einrichtungen wie beispielsweise beiderseits der beiden Enden der Walze angeordnete trichterartige Organe aufgefangen.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Umschlingung der Papierbahn 8 um die Walze 1 entsprechend den verschiedenen Beschichtungsbedingungen zu verändern. Der Umschlingungswinkel β kann vorzugsweise bis 30° betragen und unter bestimmten Bedingungen beispielsweise 15°. Gezeigt hat sich allerdings, daß der Umschlingungswinkel nicht kleiner sein sollte als 10°.

Die Speiseeinrichtung 12 über das Beschichtungsmaterial braucht nicht unbedingt aus einem oder mehreren Rohren mit Schlitzen zu bestehen, sondern es können naturgemäß auch irgendwelche anderen bekannten Einrichtungen verwendet werden. Wichtig ist vor allem, daß derartige Einrichtungen das Beschichtungsmaterial in gesteuer­ tem und vorzugsweise gleichmäßigem Strom zur Klemmstelle zwischen Papierbahn und Walzenmantel schleudern. In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Strahlen oder Ströme etwas nach unten gegen den Walzenmantel zu richten. In anderen Fällen kann es wiederum vorteilhaft sein, den Strom aus Beschichtungsmaterial etwas nach oben gegen die Papierbahn zu richten.

Alternativ kann Beschichtungsmaterial im Überfluß auch auf die zur Walze hinweisende Seite der Papierbahn aufgebracht werden, indem das Beschichtungsmaterial im Überfluß auf die Walzenober­ fläche vor dem Berührungspunkt 10 zwischen der Bahn 8 und der Walzenoberfläche aufgebracht wird. Dies kann zweckmäßigerweise mit einer Art Aufstreicheinrichtung erfolgen, wobei eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung der aufgebrachten Beschich­ tungsmaterialschicht auch erreicht wird, bevor das Beschichtungs­ material die Bahn 8 am Berührungspunkt 10 trifft. Auch in diesem Fall wird das überschüssige Beschichtungsmaterial seitlich an einer Stelle herausgepreßt, welche unter dem Spiegel der An­ stauung 17 liegt, und wahrscheinlich gerade vor dem Anlagepunkt des Streichblattes 3.

Überraschenderweise wurde festgestellt, daß die eingangs erwähn­ ten Probleme, welche beim Beschichten von dünnen oder weichen Papierbahnen auftreten, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bei niedrigen wie auch bei hohen Bahngeschwindigkeiten vollständig behoben werden und daß äußerst zufriedenstellende Beschichtungen erzielbar sind.

Als Beispiel der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei sehr hohen Bahngeschwindigkeiten wurde die Beleimung mit einer Stärkelösung mit einem Trockensubstanzgehalt von 12% bei einer Bahngeschwindigkeit von 1000 m/min und mehr durch­ geführt. Das Flächengewicht des Papiers betrug nur 40 g/m² und das Papier war praktisch ungeleimt. Das Beschichtungs­ resultat war sehr zufriedenstellend und die Stärke war gleich­ mäßig über beide Seiten der Papierbahn verteilt. Es ergaben sich keinerlei Spritzer oder Klümpchen. Bei Vergleichsver­ suchen in einer herkömmlichen Kalibrierpresse und mit einem bekannten Beschichter stellt es sich als unmöglich heraus, diese hohen Bahngeschwindigkeiten ohne sehr beträchtliche Spritz- und Abreißprobleme zu erzielen.

Claims (10)

1. Verfahren zum beidseitigen Beschichten einer sich vorwärts bewegenden Materialbahn, wie einer Papierbahn, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialbahn (8) derart abwärts zwischen eine sich drehende Stützwalze (1) und ein gegen dieselbe gerichtetes Streichblatt (3) geführt wird, daß sie mit ihrer einen Seite die Walze teilweise umschlingt, daß vor oder im Berührungspunkt (10) zwischen Materialbahn und Walze auf die zu Walze hinweisende Bahnseite eine erste Menge an Beschichtungs­ material im Überfluß aufgebracht wird und auf die andere Bahn­ seite eine zweite Menge an Beschichtungsmaterial im Überfluß aufgebracht wird, indem die Bahn durch eine in Laufrichtung (A) der Materialbahn unterhalb des Berührungspunktes (10) liegende Anstauung (17) aus Beschichtungsmaterial geführt wird, wobei die Anstauung im wesentlichen zwischen dem Streichblatt mit seinem Halter (2) und der von der Walze fortweisenden Bahnseite aus­ gebildet ist, und daß das überschüssige Beschichtungsmaterial in der Anstauung unterhalb ihres Spiegels seitlich herausgedrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Strahlen (16) aus Beschichtungsmaterial derart auf die der Walze (1) zugewandte Seite der Materialbahn (8) aus­ gerichtet wird oder werden, daß der Strahl bzw. die Strahlen im wesentlichen in einen Spalt zwischen Walze und Bahn treffen und dadurch die Bahn vor ihrem Berührungspunkt (10) mit der Walze benetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die der Walze (1) zugewandte Bahnseite das Beschichtungsmaterial im Überfluß aufgebracht wird, indem das Beschichtungsmaterial vor dem Berührungspunkt (10) zwischen Bahn und Walze auf die Walze aufgebracht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial mittels einer Aufstreicheinrichtung auf die Walze (1) aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial in den Spalt zwischen Walze (1) und Bahn (8) als im wesentlichen gleichmäßiger Strom (16) mit relativ hoher Geschwindigkeit eingebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialstrom (16) mit der gleichen Geschwin­ digkeit zugeführt wird, mit welcher sich die Materialbahn (8) vorwärtsbewegt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschlingungswinkel der Materialbahn (8), d. h. der Winkel zwischen dem zum Berührungspunkt (10) zwischen Bahn und Walze (1) und einer durch den Walzenmittelpunkt hindurchgehenden Horizontalen (C-C) wenigstens 10° beträgt.

8. Vorrichtung zum beidseitigen Beschichten einer sich vorwärts bewegenden Materialbahn wie einer Papierbahn, mit dem gleichen Beschichtungsmaterial, bei welcher die Bahn von oben nach unten zwischen einer sich drehenden Stützwalze und einem gegen diese gerichteten Streichblatt hindurchläuft, gekennzeichnet durch eine sich mit der Materialbahn (8) drehenden Stützwalze (1), eine erste oberhalb einer Horizontalen (C-C) durch den Walzen­ mittelpunkt angeordnete Zuführeinrichtung (12) für das Beschich­ tungsmaterial, ein Streichblatt (3) mit Halter (2) unmittelbar unterhalb der Horizontalen, wobei Streichblatt und Halter mit der von der Walze fortweisenden Seite der Materialbahn einen Raum für eine Anstauung (17) aus Beschichtungsmaterial bilden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zuführeinrichtung für das Beschichtungsmaterial aus einem Rohr mit einem oder mehreren Auslaßschlitzen (12) besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zuführeinrichtung für das Beschichtungsmaterial aus einer Aufstreicheinrichtung besteht.