DE3438041C2

DE3438041C2 - Air knife coater

Info

Publication number: DE3438041C2
Application number: DE3438041A
Authority: DE
Inventors: Sivert Westergaard
Original assignee: Valmet Paper Machinery Inc
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1983-10-17
Filing date: 1984-10-17
Publication date: 1995-11-23
Anticipated expiration: 2004-10-18
Also published as: IT8423156A0; DE3438041A1; FR2553305A1; FI68536B; SE8405099L; SE8405099D0; JPH0378146B2; FR2553305B1; IT1176969B; CA1230965A; JPS60102973A; FI833765A; NO844132L; FI68536C; FI833765A0

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftmesser-Beschich ter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an air knife coating ter according to the preamble of claim 1.

Bei bekannten Luftmesser-Beschichtern wird Be schichtungsmasse an einer relativ weit von dem Luftmes ser entfernten Stelle auf eine laufende Bahn aufgebracht. Dadurch kann die Beschichtungsmasse auf der Bahn Verän derungen erfahren, bevor sie durch das Luftmesser behan delt wird. Insbesondere dringt ein Teil der Flüssigkom ponente der Beschichtungsmasse im allgemeinen in die Bahn, während ein anderer Teil von ihr verdunstet. Dies erhöht die Viskosität und den Festkörpergehalt der Be schichtungsmasse, was die Effektivität des Luftmessers beeinträchtigt. Deshalb wurden bisher Luftmesser-Be schichter bei relativ geringen Bahngeschwindigkeiten von etwa 300 . . . 400 m pro Minute eingesetzt, wobei der Festkörpergehalt der Beschichtungsmasse relativ gering, gewöhnlich geringer als 40% betrug. Weiterhin bringt die Benutzung eines Luftmessers wegen des hohen Feuchtig keitsgehalts der Beschichtungsmasse, kombiniert mit einem hohen Grad von auf die Bahn aufgebrachter Überschuß-Be schichtungsmasse, häufig Schäumungsprobleme mit sich.In known air knife coaters, Be layering mass at a relatively far from the Luftmes this distant point applied to a running web. This can change the coating compound on the web experience changes before they are handled by the air knife delt is. In particular, part of the liquid com penetrates component of the coating composition in general in the Track while another part of it evaporates. This increases the viscosity and the solids content of the Be layering mass, what the effectiveness of the air knife impaired. Therefore, air knife-Be layers at relatively low web speeds of about 300. . . 400 m per minute used, the Solids content of the coating composition relatively low, was usually less than 40%. Still brings the use of an air knife because of the high humidity content of the coating compound, combined with a high degree of excess loading applied to the web layering compound, often with foaming problems.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftmesser-Beschichter zu schaffen, der auch bei einer hohen Bahngeschwindigkeit und bei einem hohen Festkör pergehalt der Beschichtungsmasse wirkungsvoll arbeitet.The invention has for its object a Air knife coater to create the one at high web speed and high solids the content of the coating mass works effectively.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Luft messer-Beschichter gelöst, wie er durch den Anspruch 1 gekennzeichnet ist. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. This object is achieved with an air knife coater solved, as he by the claim 1 is marked. Developments of the invention are described in the subclaims.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung wird Beschichtungsmasse über eine Strecke in der Längsrichtung der Bahn auf die Bahn aufgebracht, die im wesentlichen gleich der Strecke zwischen dem Luftmes ser und dem Auslaufende der Beschichtungsmasse-Auftragzo ne ist. Dies ergibt gewöhnlich das beste Beschichtungser gebnis. Es ist auch zweckmäßig, daß sich der Querschnitt des Beschichtungsmasse-Auftragkanals kontinuierlich in Richtung zur Bahn verengt. Dadurch beschleunigt sich der Fluß der Beschichtungsmasse in der Auftrageinrich tung, so daß Orte mit niedriger Fließgeschwindigkeit vermieden werden, wo sich Verunreinigungen ansammeln könnten.In a preferred embodiment of the invention dung becomes coating mass over a distance in the Longitudinal direction of the web applied to the web, the essentially equal to the distance between the air measurements water and the outlet end of the coating compound application area ne is. This usually results in the best coater result. It is also appropriate that the cross section of the coating compound application channel continuously in Narrowed towards the train. This accelerates the flow of the coating mass in the order device tion, so that places with low flow velocity avoided where contaminants accumulate could.

Die Auftrageinrichtung bringt im Normalbetrieb eine Überschußmenge an Beschichtungsmasse von etwa 20 . . . 50% auf die Bahn auf und diese Überschußmenge wird durch das Luftmesser entfernt. Ist die gewünschte Beschich tungsmenge 10 g/m², so bringt die Auftrageinrichtung etwa 12 . . . 15 g/m² auf die Bahn auf. Aber selbst, wenn die Zu fuhr der Beschichtungsmasse so eingestellt wird, daß kein wesentlicher Überschuß an Beschichtungsmasse auftritt, hat das Luftmesser noch eine günstige Wirkung auf die Qualität der Beschichtung, selbst wenn es keine über schüssige Beschichtungsmasse wegbläst. Infolgedessen ist es wichtig, daß die Wirkungsweise der Auftrageinrich tung so einstellbar ist, daß sich die Überschußmenge an aufgebrachter Beschichtungsmasse Null nähern kann.The application device brings in normal operation an excess amount of coating material of about 20. . . 50% on the web and this excess amount is through the air knife removed. Is the desired coating amount of 10 g / m², the application device brings about 12th . . 15 g / m² on the web. But even if the Zu drove the coating composition is adjusted so that there is no substantial excess of coating material, the air knife still has a beneficial effect on the Quality of the coating, even if there is no over blows away the coating compound. Consequently it is important that the mode of operation of the order facility tion is adjustable so that the excess amount can approach zero when the coating is applied.

Die laufende Bahn läuft an der Beschichtungsmasse- Auftrageinrichtung vorbei, wodurch Beschichtungsmasse auf der Bahn ausgebreitet wird. Diese Seite der Auftrag einrichtung, von der die Bahn in die Auftragzone eintritt, heißt die Vorder- oder Eintrittseite der Auftrageinrich tung, während die Seite, auf der die Bahn die Auftrag einrichtung verläßt, mit Rück- oder Auslaufseite bezeich net wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung ist ein einstellbarer Schlitz oder Spalt an der Austrittseite der Auftrageinrichtung zwischen der Auf trageinrichtung und der Bahn ausgebildet. Durch Verändern der Höhe dieses Spalts wird die Menge der auf die Bahn aufgebrachten Beschichtungsmasse eingestellt. In einem Beschichter nach der Erfindung können auch andere Arten von Auftrageinrichtungen benutzt werden, z. B. Auftragein richtungen, bei denen ein biegsames Beschichtungsblatt oder eine Beschichtungsstange an der Auslaufseite der Auftragzone gegen die Bahn gedrückt wird. Es können auch verschiedene Arten von Extrusions-Auftrageinrichtungen benutzt werden. Es hat sich als günstig erwiesen, einen Beschichtungsmasse-Überlaufschlitz oder -spalt an der Einlaufseite der Auftrageinrichtung auszubilden. Dies bringt den Vorteil, daß in der Auftrageinrichtung ange sammelte Verunreinigungen durch diesen Überlaufschlitz austreten können. Die Benutzung einer solchen Überlauf- Auftrageinrichtung beim Bahnbeschichten ist an sich be kannt.The running web runs on the coating material Application device over, causing coating compound is spread out on the web. This side of the order facility from which the web enters the order zone, is the front or entry side of the order setup tung while the side on which the web is the order device leaves, labeled with back or outlet side is not. In a preferred embodiment of the invention is an adjustable slot or gap on the Exit side of the order device between the on Carrier and the train trained. By changing The amount of this gap will be the amount of the web applied coating mass adjusted. In one Coaters according to the invention can also be of other types are used by order devices, e.g. B. Order directions where a pliable coating sheet or a coating rod on the outlet side of the Order zone is pressed against the web. It can too different types of extrusion applicators to be used. It turned out to be cheap, one Coating compound overflow slot or gap at the Train the inlet side of the application device. This brings the advantage that in the application device collected contaminants through this overflow slot can exit. The use of such an overflow Application device for web coating is in itself be knows.

Ein Beschichter nach der Erfindung arbeitet am besten, wenn die Bahn auf der Seite, die unbeschichtet belassen wird, an der Stelle der Beschichtungsmasse-Auf trageinrichtung und des Luftmessers von einer Stützwalze abgestützt wird. Es ist auch möglich, daß keine Abstüt zung benutzt und statt dessen für ein doppelseitiges Beschichten der Bahn auf beiden Seiten der Bahn eine Vorrichtung nach der Erfindung eingesetzt wird. Dabei werden die Beschichtungsmasse-Auftrageinrichtungen und die Luftmesser vorteilhaft symmetrisch auf gegenüberlie genden Seiten der Bahn angeordnet. Wenn eine Stützwalze benutzt wird, liegt deren günstigster Durchmesser im allgemeinen bei wenigstens 400 mm und höchstens 1300 mm. Die günstigste Bahngeschwindigkeit ist höher als 400 m/min, vorzugsweise etwa 600 m/min. Mit der Erfindung lassen sich jedoch günstige Ergebnisse auch bei wesentlich klei neren Bahngeschwindigkeiten erzielen. A coater according to the invention is working on best if the web is on the side that is uncoated is left at the location of the coating compound-on carrying device and the air knife from a support roller is supported. It is also possible that no support used and instead for a double-sided Coating the web on both sides of the web one Device according to the invention is used. Here the coating material application devices and the air knives advantageously symmetrically on opposite opposite sides of the web. If a backup roller is used, their cheapest diameter is in generally at least 400 mm and at most 1300 mm. The cheapest web speed is higher than 400 m / min, preferably about 600 m / min. Let with the invention favorable results, however, even with significantly small achieve lower web speeds.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausfüh rungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläu tert, deren einzige Figur einen Querschnitt einer Aus führungsform eines Beschichters nach der Erfindung zeigt.The invention is described in one embodiment below approximately example with reference to the drawing tert, whose only figure is a cross section of an off leadership form of a coater according to the invention.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist eine laufende Papier- oder Kartonbahn bezeichnet. Die Bahn 1 ist von einer drehenden Stützwalze 2 abgestützt, deren Durchmesser z. B. 0,5 m betragen kann. Beschichtungsmasse wird auf die Bahn mittels einer Auftrageinrichtung 3 aufgetragen, in die Beschichtungsmasse durch eine Leitung 4 gepumpt wird, die gleichzeitig als eine Schwenkachse für die Auftrageinrichtung 3 wirkt. Die Schwenkbewegung der Auf trageinrichtung erfolgt mittels eines oder mehrerer Ar beitszylinder 5. Die genaue Arbeitsstellung der Auftrag einrichtung wird durch eine einstellbare Abstützung 6 festgelegt. Der Arbeitszylinder 5 drückt die Auftrag einrichtung 3 gegen die Abstützung 6. Die Auftrageinrich tung hat einen Zuführkanal der sich kontinuierlich in Richtung zur Bahn 1 hin verengt, um einen sich konti nuierlich beschleunigenden Beschichtungsmassenfluß zu erhalten.Reference number 1 denotes a running paper or cardboard web. The web 1 is supported by a rotating support roller 2 , the diameter of which, for. B. can be 0.5 m. Coating material is applied to the web by means of an application device 3 , into which coating material is pumped through a line 4 , which simultaneously acts as a pivot axis for the application device 3 . The pivoting movement of the application device is carried out by means of one or more working cylinders 5 . The exact working position of the order device is determined by an adjustable support 6 . The working cylinder 5 presses the order device 3 against the support 6 . The order device has a feed channel which narrows continuously towards web 1 in order to obtain a continuously accelerating coating mass flow.

An der Rück- oder Auslaufseite der Auftrageinrich tung ist ein Blatt 7 angeordnet, das nicht in Kontakt mit der Bahn 1 steht, sondern einen schmalen Spalt 8 zwischen sich und der Bahn 1 beläßt. Von der Auftragein richtung zugeführte Beschichtungsmasse 9 wird von der Bahn aufgenommen und bewegt sich mit dieser zu dem Ort der Düse eines Luftmessers 10, wo ein Überschuß an Be schichtungsmasse von der Bahn heruntergeblasen wird.On the back or outlet side of the device order a sheet 7 is arranged, which is not in contact with the web 1 , but leaves a narrow gap 8 between itself and the web 1 . Coating material 9 supplied from the device is taken up by the web and moves with it to the location of the nozzle of an air knife 10 , where an excess of coating material is blown off the web.

Die Strecke a zwischen der Auslaufseite der Auftrageinrichtung 3 und der Düse des Luftmessers 10 ist so klein, daß die Bahn 1 diese Strecke im Normalbetrieb in weniger als 5 ms, vorzugsweise in weniger als 3 ms durchläuft. Weiter hin ist die Entfernung zwischen der Einlauf- und der Auslaufseite der Auftrageinrichtung so klein, daß die Zeit des gesamten Beschichtungsvorgangs, d. h. die Zeit, die ein Punkt auf der Bahn benötigt, um sich von der Einlaufseite 12 der Auftrageinrichtung zum Luftmesser 10 zu bewegen, kürzer als 15 ms, vorzugsweise kürzer als 9 ms ist. Bei hohen Bahngeschwindigkeiten kann die Bahn die Strecke a in 0,3 ms durchlaufen und die Zeit für den gesamten Beschichtungsvorgang kann dann entsprechend 0,6 . . . 0,9 ms betragen. Die Viskosität der Beschichtungs masse ist wegen der starken Scherbeanspruchung verringert, die durch das Blatt 7 oder irgend ein anderes entspre chendes Element auf die Beschichtungsmassenschicht aus geübt wird. Dieser Zustand der Beschichtungsmassenschicht verändert sich nicht wesentlich bis die Schicht dem Ein fluß des Luftmessers 10 ausgesetzt wird, wodurch sich die Wirksamkeit der Luftmesserfunktion verbessert.The distance a between the outlet side of the application device 3 and the nozzle of the air knife 10 is so small that the web 1 runs this distance in normal operation in less than 5 ms, preferably in less than 3 ms. Furthermore, the distance between the inlet and the outlet side of the application device is so small that the time of the entire coating process, ie the time it takes for a point on the web to move from the inlet side 12 of the application device to the air knife 10 , is shorter than 15 ms, preferably shorter than 9 ms. At high web speeds, the web can travel the distance a in 0.3 ms and the time for the entire coating process can then be 0.6. . . 0.9 ms. The viscosity of the coating composition is reduced because of the strong shear stress exerted by the sheet 7 or any other corresponding element on the coating composition layer. This state of the coating composition layer does not change significantly until the layer is exposed to the flow of the air knife 10 , which improves the effectiveness of the air knife function.

An der Vorder- oder Einlaufseite der Auftragein richtung 3 ist eine einstellbare Kante 11 vorgesehen, die in einem beträchtlichen Abstand von der Bahn 1 ange ordnet ist und dadurch einen relativ weiten Spalt 12 zwischen sich und der Bahn bildet. Durch diesen Spalt fließt Beschichtungsmasse kontinuierlich aus der Auftrag einrichtung. Dieser Überlauf wird auf relativ niedriger Höhe eingestellt, indem der Druck in der Auftrageinrich tung niedrig gehalten wird. Die durch den Spalt 12 aus laufende Beschichtungsmasse wird in einem Sammeltank 13 gesammelt, aus dem sie durch ein Auslaßrohr 14 zurück in das Beschichtungsmasse-Fließsystem gesaugt wird. Die Wände des Sammeltanks 13 sind doppelt und Kühlwasser wird durch den Raum zwischen ihnen hindurchgeleitet. Aufgrund der Wasserkühlung bleibt die Innenoberfläche des Tanks 13 kalt und es kondensiert Wasser an ihr, so daß die Beschichtungsmasse nicht so leicht an der Ober fläche haften bleibt. Innerhalb des Sammeltanks 13 wird der Druck durch die Saugwirkung in dem Auslaßrohr 14 leicht unterhalb Atmosphärendruck gehalten. Dadurch wird das Ausbreiten von Beschichtungsmassetröpfchen in die Umgebung weitgehend vermieden. An der Außenseite des Blatts 7 befindet sich eine wassergekühlte Abdeckung 15, die das Verschmutzen des Blatts 7 mit Beschichtungs masse in derselben Weise verringert wie die Wasserkühlung des Tanks 13 dessen Wände rein hält.On the front or inlet side of order 3 is an adjustable edge 11 is provided, which is arranged at a considerable distance from the web 1 and thereby forms a relatively wide gap 12 between itself and the web. Coating mass flows continuously out of the application device through this gap. This overflow is set at a relatively low level by keeping the pressure in the application device low. The coating material running through the gap 12 is collected in a collecting tank 13 , from which it is sucked back through an outlet pipe 14 into the coating material flow system. The walls of the collection tank 13 are double and cooling water is passed through the space between them. Due to the water cooling, the inner surface of the tank 13 remains cold and water condenses on it, so that the coating composition does not easily adhere to the upper surface. Within the collection tank 13 , the pressure is kept slightly below atmospheric pressure by the suction in the outlet pipe 14 . This largely prevents the spreading of coating compound droplets into the environment. On the outside of the sheet 7 there is a water-cooled cover 15 , which reduces the contamination of the sheet 7 with coating mass in the same way as the water cooling of the tank 13 keeps the walls thereof clean.

Die Menge der Beschichtungsmasse, welche die Auf trageinrichtung auf die Bahn 1 aufbringt, ist unter nor malen Bedingungen größer als die gewünschte Beschich tungsmasse-Endmenge. Die Überschußmenge liegt gewöhnlich bei etwa 20 . . . 50%, aber es ist auch möglich, das Auftra gen der Beschichtungsmasse in der Weise durchzuführen, daß kein wesentlicher Überschuß an Beschichtungsmasse auftritt. Dies wird bewerkstelligt, indem das Beschich tungsblatt 7 mit geeigneter Kraft gegen die Bahn 1 ge drückt wird.The amount of coating composition which the application device applies to the web 1 is, under normal conditions, greater than the desired final coating composition amount. The excess amount is usually around 20. . . 50%, but it is also possible to apply the coating composition in such a way that there is no substantial excess of coating composition. This is accomplished by the coating sheet 7 is pressed with a suitable force against the web 1 ge.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte und be schriebene Ausführungsform beschränkt, sondern Abwand lungen sind innerhalb des Rahmens beigefügter Ansprüche möglich.The invention is not based on that shown and be limited embodiment, but a modification lungs are within the scope of the appended claims possible.

Claims

1. Air knife coater, by means of a coating composition applied to a running paper or cardboard web and then treated by the air knife, characterized in that the coating composition ( 9 ) is applied to the web ( 1 ) within a limited application zone Which application zone is short in the longitudinal direction of the web and so close to the air knife ( 10 ) is that if the running speed of the web ( 1 ) is higher than 400 m / min, preferably about 600 m / min, the coating composition after Leaving the application zone the air knife ( 10 ) in a time of at most 5 milliseconds, preferably at most 3 milliseconds, and reaching the air knife in a time of at most 15 milliseconds, preferably at most 9 milliseconds, from entering the application zone.

2. Coater according to claim 1, characterized in that the extension ( 12-8 ) of the application zone in the longitudinal direction of the web ( 1 ) approximately as long as the distance (a) from the outlet gap ( 8 ) of the application zone to the air knife ( 10 ) is.

3. Coater according to claim 1 or 2, characterized in that for applying the coating material to the web ( 1 ) an application device ( 3 ) is provided which has a coating material supply channel which narrows continuously in the direction of the web ( 1 ) .

4. Coater according to one of the preceding claims, characterized in that an application device ( 3 ) is provided for applying the coating material to the web ( 1 ), which in normal operation has an excess amount of coating material of approximately 20. . . 50% on the web ( 1 ) applies what excess amount of the air knife ( 10 ) is removed.

5. Coater according to one of the preceding claims, characterized in that devices are provided to reduce an excess amount of coating composition applied to the web ( 1 ) by the application device ( 3 ) in normal operation to a value close to zero.

6. Coater according to one of the preceding claims, characterized in that an adjustable gap ( 8 ) is formed at the outlet end of the application zone between the application device ( 3 ) and the web ( 1 ), which gap setting influences the amount of coating composition that affects is applied to the web ( 1 ).

7. Coater according to one of the preceding claims, characterized in that an overflow gap ( 12 ) is formed between the application device ( 3 ) and the web ( 1 ) at the point where the web ( 1 ) enters the application zone.

8. Coater according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises two coating mass application devices ( 3 ) and air knife ( 10 ), which are arranged symmetrically on both sides of the web ( 1 ).

9. Coater according to one of claims 1 to 7, characterized in that the web ( 1 ) is supported both within the application zone and at the location of the air knife ( 10 ) by a support roller ( 2 ).