DE69409976T2

DE69409976T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verhinderung des Luftzugangs zwischen einer bewegenden Bahn und einer Rolle

Info

Publication number: DE69409976T2
Application number: DE69409976T
Authority: DE
Inventors: Petri Paloviita
Original assignee: Valmet Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1993-01-13
Filing date: 1994-01-10
Publication date: 1998-09-03
Anticipated expiration: 2014-01-11
Also published as: FI930126A; CA2113134A1; CA2113134C; FI930126A0; DE69409976D1; EP0606874B1; US5506005A; FI93377B; EP0606874A1; FI93377C; JPH06226176A; ATE165880T1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 für das Verhindern des Eintretens von Luft, die durch eine sich bewegende Materialbahn befördert wird, zwischen eine Gegenwalze einer Beschichtungsmaschine und dieser Bahn.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8 für das Implementieren dieses Verfahrens.
Die Zahl der unterschiedlichen Defekte in einer Papiergewebebeschichtung nimmt stark mit dem Ansteigen der Bahngeschwindikeit in der Beschichtungsmaschine zu. Somit müssen, wenn die Bahngeschwindigkeit erhöht wird, Ausrüstungen und Verfahren entwickelt werden, die eine hohe Beschichtungsqualität sogar bei hohen Bahngeschwindigkeiten aufrecht erhalten können, wie sie heutzutage im Stand der Technik gefordert werden. Beispielsweise stößt man bei einer Beschichtungsaufbringung in einer Walzenauftragsbeschichtungsmaschine auf einen Defekt, den man "Springen" nennt, was eine gesprengelte Beschichtung bedeutet, die durch unbeschichtete Flecken, die auf der beschichteten Bahn auftreten, verursacht wird. Bei Walzenauftragsbeschichtungsmaschinen wird die Beschichtungsmischung mittels einer Auftragswalze, die in einer Beschichtungsmischungsschale rotiert, auf das Papiergewebe, das über die Gegenwalze läuft, aufgebracht und die Beschichtung wird nachfolgend mittels eines Abstreichmessers geglättet. Durchgeführte Tests zeigen, daß ein Faktor, der das Springen bewirkt, die Luft ist, die zwischen die Bahn und die Gegenwalze eintritt. Die Auftragswalze wird normalerweise entlang der Bahn mit einer tangentialen Geschwindigkeit von ungefähr 10 bis 30% der Geschwindigkeit der zu beschichtenden Bahn gedreht. Alternativ kann die Auftagswalze entgegen der Bahnbewegung oder mit einer anderen Geschwindigkeit gedreht werden, wobei in diesen Fällen ebenfalls ähnliche Probleme auftreten. Luft, die in den zugespitzten Raum zwischen der Walze und der Bahn befördert wird, verursacht auch bei anderen Aufbringungsverfahren äquivalente Komplikationen.
Wenn die Bahngeschwindigkeit erhöht wird, so muß die Rotationsgeschwindigkeit der Auftragswalze um ein äquivalentes Maß erhöht werden, um das Auftreten von nicht beschichteten Flecken zu vermeiden. Andererseits wird, wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Auftraggswalze erhöht wird, ein stärkeres Spritzen der Beschichtungsmischung auftreten und schließlich das Streifenbilden der Beschichtung, wodurch die Ausrüstung und die Umgebung verschmutzt und die Papierqualität verschlechtert wird. Somit sollte eine genügend niedrige Rotationsgeschwindigkeit der Auftragswalze verwendet werden, die dennoch eine Beschichtung zufriedenstellender Qualität liefern kann. Bei maximalen Bahngeschwindigkeiten wird die Rotationsgeschwindigkeit der Auftragswalze unvermeidlich so hoch, daß ein Spritzen in einem relativ großen Maße auftritt. Dann muß die Rotationsgeschwindigkeit der Auftragswalze vermindert werden, was bei der Ausrüstung des Standes der Technik durch die damit zusammenhängende Erhöhung der Beschichtungsdefekte nicht möglich war.
Tests, die vom Anmelder durchgeführt wurden, haben gezeigt, daß das Auftreten unbeschichteter Flecken wesentlich vermindert werden kann durch Verminderung der Menge der Luft, die zwischen die Beschichtungsmaschinendruckwalze und die zu beschichtende Bahn eindringt. Wenn das Auftreten von Beschichtungsdefekten verhindert werden kann, so wird eine Verminderung der Auftragswalzenrotationsgeschwindigkeit bei Auftragswalzenbeschichtungsverfahren möglich.
Ein Merkmal, das bei allen Beschichtungsvorrichtungen, wie beispielsweise der in der US-A-3,640,752 beschriebenen Vorrichtung, vorhanden ist, ist das, daß die Bahn durch die Spannung der Bahn selbst gegen die Gegenwalze gedrückt wird. Die Bahnspannung reicht jedoch nicht aus, um das Eintreten von Luft zwischen die Bahn und die Gegenwalze zu verhindern.
Die Spannung der Bahn muß relativ niedrig sein, da bei einer Erhöhung der Spannung die Bahn, insbesondere bei dünnen Papiergeweben, reißt. Die Bahn wird während des Beschichtungsverfahrens auch befeuchtet und die Befeuchtung vermindert die Widerstandsfähigkeit der Bahn, was natürlich die höchste verwendbare Bahnspannung vermindert. Da die Bahngeschwindigkeiten der aktuellen Beschichtungsvorrichtungen sehr hoch sind, würde die Bahnspannung die erforderlich wäre, um das Eintreten von Luft zwischen die Bahn und die Gegenwalze zu verhindern, sicherlich die Bahn zerreisen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu liefern, die geeignet sind, den Lufteintritt zwischen der Gegenwalze der Beschichtungsvorrichtung und der zu beschichtenden Bahn zu verringern.
Die Erfindung basiert auf einem Pressen der zu beschichtenden Bahn gegen die Gegenwalze von der entgegengesetzten Seite der Bahn relativ zur Gegenwalze an einem Punkt, der dem Spalt zwischen der Auftragswalze und der Gegenwalze vorausgeht, wodurch verhindert wird, daß Luft zwischen die Bahn und die Gegenwalze eintritt.
Insbesondere ist das Verfahren gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch das, was im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 ausgeführt ist.
Darüberhinaus ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch das, was im kennzeichnenden Teil von Anspruch 8 ausgeführt ist.
Die Erfindung liefert wesentliche Vorzüge.
Die hauptsächlichen Vorzüge der Erfindung sind die Qualitätsverbesserung des beschichteten Papiers und die Verminderung von Beschichtungsdefekten bei den meisten Aufbringungsverfahren. Die Rotationsgeschwindigkeit der Auftragswalze kann vermindert werden, wodurch auch das Spritzen der Beschichtungsmischung vermindert wird, oder es kann alternativ die Bahngeschwindigkeit erhöht werden, wobei der Qualitätspegel unverändert beibehalten wird. Die notwendige Vorrichtung ist einfach und leicht herzustellen, und ihre Nachrüstkompatibilität mit konventionellen Beschichtungsvorrichtungen ist gut. Das Pressen der Bahn gegen die Gegenwalze übt keine wesentliche Beanspruchung auf das Papiergewebe aus, was somit keine Beeinträchtigung der Papiergewebeeigenschaften bewirkt, da das Pressen auf eine kontaktfreie Art vorgenommen werden kann. Zusätzlich streift die Preßvorrichtung Luft ab, die durch die Bahn in den Auftragsspalt oder Auftragsschlitz transportiert wird, um somit die Aufbringungsbedingungen im Spalt gleichförmiger zu gestalten, was zu einer Verbesserung der Beschichtungsqualität führt.
Nachfolgend wird die Erfindung detaillierter mit Hilfe der angefügten Zeichnungen beschrieben.
Figur 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Erfindung.
Figur 2 zeigt ein vergrößertes Detail der Darstellung der Figur 1.
Unter Bezug auf Fig. 1 ist die Aufbringung der Beschichtungsmischung mittels einer Auftragswalze in schematischer Art gezeigt. In einer solchen Beschichtungsvorrichtung wird eine zu beschichtende Bahn 5 über eine Gegenwalze 3 geführt, so daß es etwas weniger als die Hälfte des Umfangs der Gegenwalze 3 bedeckt. Ungefähr in der Mitte des Bogens, der durch die Bahn 5 über der Gegenwalze 3 bedeckt ist, ist eine Auftragswalze 2 angeordnet, um mit der Gegenwalze 3 einen Aufbringungsspalt zu bilden, durch den die zu beschichtende Bahn 5 hindurchgeführt wird. Die Beschichtungswalze 2 ist in einer Wanne 1 plaziert, die so viel Beschichtungsmischung 6 enthält, daß der Spalt der Walze 2 klar oberhalb des Beschichtungsmischungspegels liegt. Die Bewegungsrichtungen der Gegenwalze 3, der Auftragswalze 2 und der Bahn 5 sind durch Pfeile in der Darstellung angezeigt.
In der hier beschriebenen Ausführungsform wird das Eintreten von Luft zwischen die Gegenwalze 3 und die Bahn 5 mittels eines Blasrohres 4 verhindert. Das Rohr 4 wird über die gesamte Bahnbreite erstreckt, und hat eine Schlitzdüse, die auf ihm in Querrichtung der Bahn montiert ist, wobei das Rohr am tangentialen Treffpunkt der Bahn 5 mit der Gegenwalze 3 auf der Eintrittsseite der Bahn 5 relativ zur Auftragswalze 2 in einer Art montiert ist, die nachfolgend detaillierter beschrieben wird.
Der Beschichtungsbetrieb mittels der oben beschriebenen Vorrichtung erfolgt folgendermaßen. Die Bahn 5 trifft zuerst auf die Gegenwalze 3 und die Bahn wird mittels des Luftstroms, der über den Düsenschlitz des Blasrohres 4 ausgeblasen wird, gegen die Gegenwalze 3 gedrückt, um somit zu verhindern, daß die Luft, die durch die Bahn 5 transportiert wird, zwischen die Bahn 5 und die Gegenwalze 3 eintritt. Eine entsprechende Druckgröße am Berührungspunkt der Bahn 5 mit der Gegenwalze 3 beträgt ungefähr 2,5 kPa, wobei das Eintreten von Luft unter die Bahn 5 bei heutigen Bahngeschwindigkeiten verhindert wird. Der aufgebracht Druck wird so gewählt, daß die aufgebrachte Kraft genügend hoch ist, um den gewünschten Effekt der Verhinderung des Eintritts der beförderten Luft zwischen die Bahn und die Gegenwalze zu erzielen.
Als nächstes trifft nach Passieren des Blasrohres 4 die Bahn auf die Auftragswalze 2, deren Drehung Beschichtungsmischung 6 aus der Wanne 1 zum Spalt zwischen der Bahn 5 und der Auftragswalze 2 hebt, wobei ein Teil der Mischung wird auf die Oberfläche der Bahn 5 im Spalt aufgebracht wird. Nachfolgend trifft die Bahn 5 auf ein Abstreichmesser, das hier nicht gezeigt ist, da die Abstreichmesseranordnungen einer Auftragswalze aus dem Stand der Technik wohlbekannt sind.
Unter Bezug auf Fig. 2 ist die Konstruktion des Blasrohres 4 und seine Position relativ zur Gegenwalze 3 und der Bahn 5 detaillierter gezeigt. Das Blasrohr 4 besteht aus einem U- förmigen Abschnitt, der sich im wesentlichen mindestens über die Bahn 5 erstreckt, wobei die Kanten der U-Form des Abschnitts leicht nach innen geneigt sind. Der innere Raum des Abschnittes bildet einen Luftraum 8, in den eine Einlaßluft düse 7 austritt. An den Austrittsschlitz des U-förmigen Abschnittes ist eine rohrförmigen Strömungsführung 10, die den Austrittsschlitz nahezu vollständig blockiert, so angepaßt, daß sie nur einen schmalen Düsenschlitz 9 zwischen dem Umfang der rohrförmigen Strömungsführung und jeder der nach innen geneigten Kanten des Abschnitts läßt. Der Düsenschlitz 9 wird somit an jeder Kante des Blasrohres 4 ausgebildet und dieser Schlitz 9 richtet den austretenden Luftstrom gegeneinander auf die Zentrumsebene 12 des Blasrohres 4. Der Umfang der rohrförmigen Strömungsführung 10, der der Bahn 5 gegenübersteht, ist gekrümmt, so daß seine Kanten dicht an die Bahn 5 heranreichen, während sein Zentrum von der Bahn zurückgezogen ist, um somit eine Rinne 13 zu bilden. Der Zweck der oben beschriebenen Formgebung der rohrförmigen Strömungsführung 10 besteht darin, den Druckeffekt der Luftströme auf Richtung der zentralen Ebene 12 des Blasrohres hin auszurichten und den aufgebrachten Druckeffekt zu maximieren.
Das Blasrohr 4 wird am Berührungspunkt der Bahn mit der Gegenwalze 3 plaziert, so daß die zentrale Ebene 12 des Blas rohres, die den Ort bestimmt, an dem der Druckeffekt aufgebracht wird, in der Nähe des Berührungspunktes 11 der Bahn 3 mit der Walze 3, gesehen von der Eintrittsrichtung der Bahn 5 auf die Walze, angeordnet ist. Gemäß den Ergebnissen der durchgeführten Tests beträgt ein vorteilhafter Versatz der zentralen Ebene 12 vom Berührungspunkt 8-12 mm, am vorteilhaftesten 10 mm. Die optimale Plazierung des Blasrohres hängt von der Größe der Gegenwalze 3, der Bahngeschwindigkeit und anderen verwandten Faktoren ab, wobei die Montage des Blasrohres 4 vorteilhafterweise mittels einer einstellbaren Vorrichtung erfolgt, um somit die Optimierung der Blasrohrplazierung durch praktische Testläufte zu gestatten.
Neben den oben beschriebenen Ausführungsformen kann die vorliegenden Erfindung alternative Ausführungsformen haben. Offensichtlich kann die Form der Auslaßdüse und die Konstruktion des Blasrohres auf viele Arten variiert werden. Die Auslaßdüse kann einfach ein einzelner Schlitz sein, der gegen die Bahn austritt, oder sie kann alternativ durch Führungsoberflächen ergänzt sein, die ähnlich der rohrförmigen Strömungsführung sind, die in der oben beschriebenen Ausführungsform verwendet wurde, zum Zweck einer weiteren Erhöhung und Ausrichtung des Effektes, der durch den austreten Luftstrom aufgebracht wird. Wenn die Austrittsdüse nach rückwärts entgegen der Bahnbewegungsrichtung in Bearbeitungsrichtung geneigt wird, so bildet der Strom ein wirksames Abstreichen der Luft, die durch die Bahn befördert wird. Die Austrittsdüse sollte aber nicht zu schräg gegen die Bearbeitungsrichtung der Bahn gestellt werden, da ein Luftstrom, der in einem genügend schmalen Winkel gegen die Bahnbewegungsrichtung gerichtet wird, ein Teilvakuum verursacht, daß die Bahn von der Oberfläche der Gegenwalze löst. Die Gestaltung der Austrittsdüsenform sollte darauf zielen, einen maximalen ausgeübten Druckeffekt mit einer minimalen Volumenrate der Blasluft zu erreichen. Die Austrittsdüse kann in Bahnquerrichtung eine diskontinuierliche Konstruktion aufweisen.
Zum Ersetzen der komprimierten Luft beim Pressen der Bahn kann ein mechanisches Messer oder eine ähnliche druckaufbringende Vorrichtung verwendet werden. Eine solche Vorrichtung übt jedoch auf die Bahn eine zusätzliche Belastung aus, so daß sie aus einem Material niedriger Reibung, wie beispielsweise aus Kunststoff oder Keramik gemacht werden muß. Die Verwendung einer mechanischen Ausführungsform erreicht eine genaue Ausrichtung der Position, an welcher der Druck auf die Bahn ausgeübt wird, und es werden keine Druckluftströme in die Umgebung abgegeben. Die Kombination einer mechanischen Vorrichtung mit einem Luftblasen ist auch möglich und weiter ist eine große Zahl von Preßvorrichtungen vorstellbar, beispielsweise zwei Preßvorrichtungen, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind.
Die vorliegende Erfindung ist offensichtlich auch für die Verwendung in Verbindung mit anderen Verfahren als der oben beschriebene Beschichtungsaufbringung mittels einer Auftragswalze geeignet.

Claims

1. Verfahren zum Verhindern des Eintretens von Luft zwischen eine sich bewegende Bahn (5) und eine Gegenwalze (3) einer Beschichtungsstation während der Beschichtung der Bahn (5), umfassend:

Führen der Bahn (5) durch einen Spalt, der zwischen einer Gegenwalze (3) und einer Vorrichtung (2) für das Aufbringen einer Beschichtung auf eine gewünschte Oberfläche der Bahn (5) gebildet ist, wobei sich die Bahn (5) in Preßkontakt mit einem Abschnitt der Umfangsfläche der Gegenwalze (3) befindet, der sich zumindest zwischen einer anfänglichen tangentialen Berührungslinie (11) der Bahn (5) mit der Gegenwalze (3) und dem Spalt erstreckt; und Aufbringen einer Beschichtung auf die gewünschte Oberfläche der Bahn (5) in dem Spalt mittels der Aufbringungsvorrichtung (2), gekennzeichnet durch Pressen der Bahn (5) von der zu beschichtenden Seite gegen die Walze (3) durch Anwenden von Druck auf die Bahn (5) durch eine Preßvorrichtung (4), wobei der Druck der Preßvorrichtung (4) auf die Bahn (5) entlang einer Linie (12) aufgebracht wird, die sich quer zur Bewegungsrichtung der Bahn (5) erstreckt und die zwischen der tangentialen Berührungslinie (11) und dem Spalt angeordnet ist, wobei die Preßvorrichtung (4) so angeordnet ist, daß die Bahn (5) zwischen der Preßvorrichtung (4) und der Gegenwalze (3) hindurchlaufen kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (5) gegen die Gegenwalze (3) entlang der Linie (12) gepreßt wird, die in einer Entfernung von weniger als 12 mm von der tangentialen Berührungslinie (11) der Bahn (5) mit der Gegenwalze (3) angeordnet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (5) gegen die Gegenwalze (3) entlang der Linie (12) gepreßt wird, die sich in einer Entfernung von 12-8 mm, am vorteilhaftesten in einer Entfernung von 10 mm, von der tangentialen Berührungslinie (11) der Bahn (5) mit der Gegenwalze (3) befindet.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (5) mittels eines Luftstroms gegen die Gegenwalze (3) gepreßt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (5) mittels einer mechanischen Preßvorrichtung, vorzugsweise einem Messer, gegen die Gegenwalze (3) gepreßt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Luftstroms, der auf die Bahn (5) gerichtet ist, mindestens 2,5 kPa beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrahl, der gegen die Bahn (5) gerichtet ist, gegen die Bewegungsrichtung der Bahn (5) geneigt ist.

8. Vorrichtung zur Beschichtung einer Materialbahn (5), umfassend:

eine Gegenwalze (3) zum Stützen der Bahn (5) entlang eines gebogenen Oberflächenabschnitts, wobei dieser gebogene Oberflächenabschnitt an der anfänglichen tangentialen Berührungslinie (11) der Bahn (5) mit der Gegenwalze (3) beginnt; und eine Aufbringungsvorrichtung (2) zum Aufbringen einer Beschichtung auf die Bahn (5), wobei die Aufbringungsvorrichtung (2) derart angeordnet ist, daß ein Spalt zwischen der Aufbringungsvorrichtung (2) und der Gegenwalze (3) gebildet wird und durch die Aufbringungsvorrichtung im Spalt eine Beschichtung auf die Bahn (5) aufgebracht wird, gekennzeichnet durch

eine Preßvorrichtung (4) zur Aufbringung eines Druckes auf die Bahn (5) von der zu beschichtenden Seite entlang einer Linie (12) quer zur Bewegungsrichtung der Bahn (5) und angeordnet zwischen der anfänglichen tangentialen Berührungslinie (11) und dem Spalt, um die Bahn gegen die Gegenwalze (3) zu pressen, wobei die Preßvorrichtung (4) so angeordnet ist, daß die Bahn (5) zwischen der Preßvorrichtung (4) und der Gegenwalze (3) hindurchgelangen kann.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Fressen der Bahn (5) gegen die Gegenwalze (3) an der Linie (12) vorgesehen ist, die sich in einer Entfernung von weniger als 12 mm von der tangentialen Berührungslinie (11) der Bahn (5) mit der Gegenwalze (3) befindet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Fressen der Bahn (5) gegen die Gegenwalze (3) an der Linie (12) vorgesehen ist, die sich in einer Entfernung von 12 - 8 mm, vorzugsweise 10 mm, von der tangentialen Berührungslinie (11) der Bahn (5) mit der Gegenwalze (3) befindet.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Fressen der Bahn (5) gegen die Gegenwalze (3) ein Blasrohr (4) ist, das einen Luftausgangsdüsenschlitz hat.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Fressen der Bahn (5) gegen die Gegenwalze (3) eine mechanische Freßvorrichtung, vorzugsweise ein Messer ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Blasrohr (4) einen Körper umfaßt, der aus einem U-förmigen Abschnitt hergestellt ist, dessen Kanten auf die Bahn (5) ausgerichtet und nach innen geneigt sind, um einen zulaufenden Schlitz zu bilden, und eine rohrförmige Strömungsführung (10), die innerhalb des U-förmigen Abschnittes und dicht am Ausgangsschlitz angeordnet ist, um enge Ausgangsdüsenschlitze (9) zwischen der rohrförmigen Strömungsführung und den nach innen geneigten Kanten des Abschnittes zu bilden, und daß das Zentrum der Strömungsführung von der Bahn (5) zurückgezogen ist, um so eine Rinne (13) entlang der Führung zu bilden.