EP0029865A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Beschichten von laufenden Bahnen beispielsweise aus Papier oder Karton - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Beschichten von laufenden Bahnen beispielsweise aus Papier oder Karton Download PDF

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EP0029865A1
EP0029865A1 EP79104840A EP79104840A EP0029865A1 EP 0029865 A1 EP0029865 A1 EP 0029865A1 EP 79104840 A EP79104840 A EP 79104840A EP 79104840 A EP79104840 A EP 79104840A EP 0029865 A1 EP0029865 A1 EP 0029865A1
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EP
European Patent Office
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scraper
support roller
inlet
web
axis
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Rainer Esser
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Zanders Feinpapiere AG
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H25/00—After-treatment of paper not provided for in groups D21H17/00 - D21H23/00
    • D21H25/08—Rearranging applied substances, e.g. metering, smoothing; Removing excess material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/02—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface ; Controlling means therefor; Control of the thickness of a coating by spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to the coated surface
    • B05C11/023—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H5/00—Special paper or cardboard not otherwise provided for
    • D21H5/0005—Processes or apparatus specially adapted for applying liquids or other fluent materials to finished paper or board, e.g. impregnating, coating
    • D21H5/006—Controlling or regulating
    • D21H5/0062—Regulating the amount or the distribution, e.g. smoothing, of essentially fluent material already applied to the paper; Recirculating excess coating material applied to paper

Definitions

  • the invention relates to a method for coating paper or cardboard webs with conventional pigment dispersions, in particular the setting of the wet application weight of the coating material and a device for carrying out the method.
  • the dry application weights are between 5 and 35 g / m 2 .
  • the coatings are usually made from an aqueous dispersion with different dry matter contents, so that the wet application weights are considerably higher. It has proven to be expedient first to apply an excess of coating material to the running material web and then to remove it again from the surface by means of metering devices, the aim being at the same time to smooth the coating surface.
  • the known metering devices include roller applicators in connection with metering rollers, so-called reserve roll coaters, roller scraper metering devices, also known as squeegees, and smoothing scraper devices, better known under the abbreviation Blade.
  • the coated material web is carried by a support device, for example a roller, and is carried by the dosing unit, e.g. Blade or squeegee, a pressure exerted on the web that counteracts the coating compound.
  • a support device for example a roller
  • the dosing unit e.g. Blade or squeegee
  • DE-AS 10 71 039 describes a device for regulating the application weight, in which the web is carried on the uncoated side by a support roller referred to as a coating drum, while a doctor blade arranged on the coated side is provided for adjusting the application weight.
  • This doctor blade is arranged on a rotatably mounted shaft and can be pressed against the running web with a selectable contact pressure.
  • US-PS 2 051 403 discloses a coating device in which the essential is the formation of the scraper.
  • This stripper which is designed in a special shape, has two different radii in the course of its curvature, the end of the inlet flank not being a sharp edge, since such a surface leads to a faulty surface and unsatisfactory results.
  • the application thickness depends on the roller diameter, the hardness of the roller surface and the peripheral speed of the rollers.
  • Blade blades and doctor blades are, by themselves, not sufficiently stable tools and require brackets and guides that give them the required straightness, bending strength and resistance to the back pressure of the coating material. There are particularly high demands on the off guides of such mounts. With today's common web widths of several meters and web speeds of up to 1200 m per minute, the requirements can only be met to a certain extent by appropriate design.
  • the rollers used can be adjusted with the required accuracy even with large widths, but the surface qualities achieved with them often do not meet the requirements, because after passing through the zone with the highest pressure, subsequent contact with the layer surface is still unavoidable. This causes the coating to split with more or less severe loss of surface smoothness. Depending on the doctor blade diameter, this effect also occurs with these metering devices. In contrast, the blade blades have a sharp edge delimiting the coating zone and thus avoid subsequent contact.
  • one or the other of the known metering devices has proven to be more suitable. In practice, roller metering has proven to be better for higher coat weights, while smooth scraper devices are preferred for low coat weights and high web speeds.
  • the currently possible and usual coating systems can have working widths of up to 6000 mm.
  • the working speeds and the application weights are heavily dependent on the types and the desired properties; for LWC paper (LWC is derived from light weight coated), for example, they are up to 1200 m / min. with application weights up to 10 g / m 2 and side; for cardboard, for example, up to 250 m per minute with application weights of about 30 g / m2 per page and for so-called art paper up to 600 m per minute with application weights of about 25 g / m2.
  • the object of the present invention is to provide a device for setting application weights for web coatings and to show a method in which paper webs are coated with conventional pigment dispersions, both low and high wet application weights with very good surface qualities being achieved by different modes of operation.
  • the present invention relates to a process for coating running webs of paper or cardboard with conventional pigment dispersions, in which an excess of coating material is first applied to the web and then the excess is removed with a scraper, or in which the scraper also serves as an application device , wherein the setting of the wet application weight by means of the scraper takes place in that it is sharp presses the angular end of the inlet flank of the stripper against the surface of the coating at the point formed in the plane formed by the central axis of the support roller and the axis of rotation of the stripper.
  • the distinguishing feature is that by increasing the contact pressure, the opposing hydrodynamic pressure of the coating material is overcome and the elastic surface of the support roller is pressed into the pressing zone and either the pressing zone is lengthened by pivoting the stripper about its axis of rotation (D), the sharp-edged end form the inlet flank of the scraper 0.5 - 5.0 mm from the plane, the central axis (B) of the support roller and the axis of rotation (D) of the scraper, to the side facing away from the inlet gap or the angle of the inlet gap between the support roller and the inlet flank of the scraper by swiveling the scraper about its axis of rotation, the sharp-edged end of the inlet flank of the scraper forming 0.5-100 mm out of the plane, the central axis (B) of the support roller and the axis of rotation (D) of the scraper, according to the inlet gap side is removed.
  • the invention further relates to a device for carrying out the method, in particular for adjusting the wet application weight of the coating compositions on material guided in the running web, with a roller supporting the running web on the uncoated side and a scraper which is adjustable in the direction of the roller and with a preselectable one Pressure can be pressed onto the coated side of the material web and pivoted about an axis (D) running parallel to the central axis (B) of the support roller.
  • the characteristic of the device is that the stripper, which is at rest during coating in a manner known per se, is rigid in itself, the inlet side of the stripper has a curved inlet flank with a radius of curvature of 50-200 m, the inlet flank is formed with sharp edges at its end which lies against the material web and forms a press zone and the support roller has an elastic surface in a manner known per se.
  • Embodiments of the device according to the invention are characterized in the subclaims.
  • Figure 1 A material web, for example a paper or cardboard web 1, is fed to the support roller 2 via a deflection roller 3, wraps around it and is removed again via a further deflection roller 3 and reaches subsequent parts of the coating system, for example a dryer, not shown.
  • a customary and known application unit 4 With the aid of a customary and known application unit 4, an excess of coating material is applied to the web and in the press zone, formed by the support roller 2 and the stripper 5, removed from the web 1 and reaches a collecting trough, not shown.
  • the set coating thickness 8 remains on the web 1 behind the stripper 5.
  • the center distance of the parallel axes, the central axis B, the support roller 2 and the rotational or pivoting axis D of the stripper 5 can be set very precisely and reproducibly.
  • the support roller 2, the scraper 5 and the application unit 4, which is only shown schematically and by way of example, are accommodated in a stable frame, which contain the necessary drive devices for the application unit and the support roller 2.
  • the distance between the axes B and D can be adjusted via the bearings of the stripper 5 on both sides in the frame. By reducing this distance, a pressure in the direction of the central axis B of the support roller 2 can be exerted by means of the stripper 5 and a press zone can be formed between the elastic surface of the support roller 2 and the stripper 5.
  • the coated web passes through this press zone, in which the application thickness is set.
  • the stripper 5 is pivotable about its axis D so that both the sharp-edged end of the inlet flank 6 and any points on the curved inlet flank 7 of the stripper 5 can be brought into contact with the surface of the coated web to form the pressing zone.
  • the facilities required for the exact and reproducible setting of the scraper 5 are accommodated in or on the chair.
  • the desired contact pressure on the support roller will be generated mechanically, hydraulically or pneumatically via the ends of the stripper 5 on both sides.
  • pneumatic systems have proven themselves better than mechanical or hydraulic systems, and are therefore preferred for use in the device according to the invention.
  • FIG. 2 In this arrangement, which differs from FIG. 1, the material web is brought to the support roller 2 via a deflection roller 3, wraps around it and is removed via a second support roller 3.
  • the stripper 5 in combination with the trough 9 and the web 1 forms the application station in which the application thickness of the coating material is also regulated by means of the stripper 5. After passing the press zone between the stripper 5 and the support roller 2, only the set application thickness is present on the web.
  • FIG. 3 shows a preferred embodiment of the scraper 5 as a sector of a roller with the axis of rotation D, the curved inlet flank 7 and the sharp-edged end 6.
  • the radius of curvature of the inlet flank 7 can be between 30 and 500 mm. Radii of 50 to 200 mm are preferred. Radii of 75 and 130 mm have proven particularly useful.
  • the sharp-edged end 6 of the inlet flank 7 is formed with the aid of an exchangeable hard metal rail.
  • one side of the rail is ground in accordance with the radius of curvature of the inlet flank in order to avoid discontinuities in the inlet flank.
  • 10 mm thick rails made of stainless steel have proven successful, but other corrosion-resistant materials can also be used if they are sufficiently hard and abrasion-resistant, for example corresponding plastics.
  • FIG. 4 With larger working widths, this embodiment offers the advantage of still further improving the stability of the stripper, which is rigid in itself.
  • the scraper 5 has a cylindrical support surface 10 on the side facing away from the inlet flank 7, the central axis of which is arranged concentrically with the pivot axis D.
  • a support body 11 bears against this support surface 10, which can be of any desired design if it has a support line or a support surface for the support surface 10 and fulfills the support function.
  • the support. body 11 is fixed at its ends in the chair and adjustable so that it improves the stability of the rigid stripper 5 and enables the maintenance of an absolutely uniform contact pressure over the entire working width even in very wide systems.
  • Figure 5 This embodiment, in which several wipers 5 are combined into one unit, offers the advantage that the individual wipers 5 can have not only the same, but also differently curved inlet flanks 7.
  • a plurality of wipers 5 are arranged on a cylindrical body 12, for example a roller body. These wipers are advantageously evenly distributed over the surface of the roller body. Symmetrical arrangements are preferred, but not a requirement.
  • the radius of the roller body is expediently chosen to be so large that it is identical to the largest desired radius of curvature of the inlet flanks 7. As a result, part of the surface of the roller body forms the inlet flank 7 of one or more wipers 5.
  • the sharp-edged ends of the inlet flanks 6 of all wipers 5 arranged on the roller body 12 are equidistant from the axis of rotation D of the roller body. Desired smaller radii of curvature of part of the wipers 5 are produced by correspondingly working out the inlet flanks 7 without the distance between the edges 6 and the center of the roll having to be changed.
  • the required stripper 5 can be brought with its sharp-edged end 6 into the working position opposite the support roller.
  • This embodiment makes it possible to replace the stripper 5 by simply pivoting the roller body about its axis of rotation D without major interruptions in operation.
  • Such a change may be necessary, for example, if the sharp-edged end 6 of the curved inlet flank 7 is defective or dirty.
  • a different radius of curvature of the inlet flank 7 of the scraper may also be required when changing the product to change the application weight.
  • no conversion is necessary in this case, it is sufficient to pivot the roller body in order to bring the required wiper 5 into the working position.
  • the radii of curvature of the inlet flanks used in this embodiment are the same as when the wipers are designed as roller sectors and are between 30 and 500 mm.
  • the radius of the not in Fig. 5, but in Fig. 1st and 2 shown support roller 2 is 150-500 mm, depending on the working width, with larger working widths generally requiring larger radii in order to avoid deflections.
  • the back-up roller has an elastic covering on a hard core. Synthetic rubber types or synthetic polymers with the necessary elasticity are suitable for this.
  • the surface hardness of the backup roller can be determined using various measuring methods.
  • Pusey and Jones plastometers P + J units, measured with the 1/8 "ball) or Shore hardness measuring devices (Shore A, measured with truncated cone) are common.
  • the preferred embodiments of the process according to the invention in which the scraper is pivoted about its axis of rotation, make it possible to set the application weight in a particularly large area.
  • a flat inlet gap and an extension of the press zone between the scraper and backup roller are required.
  • the edge of the scraper is removed on the side facing away from the inlet gap on the plane which forms the central axis B of the support roller and the axis of rotation D of the scraper.
  • the scraper is pivoted in such a way that the edge is removed from the plane on the side facing away from the inlet gap. Only a small distance, up to about 5 mm, is possible without sacrificing the quality of the line surface.
  • the highest wet application weights are achieved with a given radius of curvature of the inlet flank of the scraper.
  • the application weight is also dependent on the contact pressure of the scraper, the properties of the material to be coated, for example the base paper, depending on the properties of the coating material and the machine speed.
  • a steep inlet gap and a short press zone are required for the lowest possible application weight.
  • the scraper is rotated about its axis and the edge, ie the sharp-edged end of the inlet flank, is removed from the plane of the axes of the support roller and scraper on the side facing the inlet nip.
  • the distance of the edge from the plane can be 0.5 - 100 mm. In the normal case, however, for a given radius of curvature and constant contact pressure of the stripper, for example about 50 mm are sufficient to reduce the application weight from 30 g / m 2 and side to 7 g / m 2 and less.
  • the surface hardness of the back-up roller also has an influence. In the case of harder surfaces with a correspondingly low press-in depth of the scraper, a shorter press zone is created, so that the distance from the edge from the plane required for a certain weight reduction is smaller than with softer support roller surfaces.
  • the main effect is achieved by increasing the inlet angle of the metering gap.
  • the angle can be influenced by a corresponding choice of the radius of curvature of the inlet flank of the scraper and also by an arrangement of the support roller and scraper, in which the axes lie on an inclined plane.
  • these possibilities of influence are exhausted during the construction of the plant and are then no longer variable.
  • the preferred embodiment of the invention in which a plurality of wipers are arranged on a cylindrical body, has proven to be particularly advantageous in this regard, since a number of different radii of curvature are available without major retooling.
  • the coating color also contains the necessary proportions of dispersing aid, defoamer and other customary additives.
  • the coating system has the arrangement shown in FIG. 1.
  • the Bahh width is 315 cm. 5 is used as the scraper, 4 scraper having the same radius of curvature (150 mm) being arranged on the roller body.
  • the backup roller has a diameter of 800 mm, the surface hardness is 46 Shore A (140 P + J units).
  • a short press zone is achieved in that the sharp-edged end of the stripper is so strong at the point on the web surface in the plane formed by the central axis of the support roller and the axis of rotation of the stripper is pressed that the backup roller surface is pressed.
  • a shorter or longer press zone is created, with smaller radii shortening the press zone.
  • the press zone can be shortened even further by swiveling the scraper around its axis of rotation, the sharp-edged end of the inlet fl; :: e of the scraper is removed from the plane, the central axis of the support roller and the axis of rotation of the scraper, to the side of the inlet gap.
  • This increases the angle of the inlet gap between the support roller and the inlet flank of the scraper.
  • the enlargement has the same effect as the reduction in the radius of curvature of the inlet flank of the scraper.
  • An extension of the pressing zone with a given radius of curvature of the inlet flank is achieved by pivoting the stripper about its axis of rotation, the sharp-edged end of the inlet flank forming out of the plane, the central axis of the support roller and the axis of rotation of the stripper, after the side facing away from the inlet gap is removed .
  • the higher application weight B) of 25 g / m 2 is an amount for which a blade is less suitable due to the required small angle of attack and the low contact pressure.
  • Other application devices are usually required for this, for example a roller application unit.
  • a longer coating weight is also possible by lengthening the press zone, without unacceptable weight fluctuations occurring across the web.
  • the high quality requirements have narrowed the tolerable range of weight deviations very much.
  • the working widths of the systems have been continuously increased, whereby with the conventional metering devices, weight deviations across the web had to be accepted. This disadvantage is now overcome by the invention.
  • the sharp-edged end of the inlet flank of the scraper is removed approx. 0.5 mm from the plane of the axes of rotation on the side facing away from the inlet gap.
  • This achieves an effect of the scraper that is comparable to a roller applicator.
  • a contact pressure of 3 kg / cm (line pressure) generated at the side ends of the scraper in the frame against the support roller a wet application is achieved in the present case, which in the dried state (6% moisture) is 25 g / m2.
  • the control weight was determined at the same web height on the outer edges and in the middle of the web. Average values from several measurements gave: 25 g / m2 and 24 g / m2 outer web cant , 24 g / m 2 web center .
  • a major advantage of the method according to the invention is that, regardless of the desired application weight, such a contact pressure can always be selected that enables the gap to be formed exactly across the web, even with larger working widths.
  • the prerequisite for this is the correct elasticity of the support roller surface, which must enable the scraper to be pressed so strongly that a stable press zone, which is exactly the same across the web, is formed by deformation of the support roller surface, and the stripper which is rigid in itself.
  • the contact pressure should be as low as possible considering the design effort of the scraper, back-up roller and their bearings in the chair. However, it must be so large that at least that of the usual web speeds of up to 1200 m / min. building hydrodynamic pressure of the coating is compensated.
  • Another advantage of the method according to the invention is that very different application weights with less fluctuations than previously customary are possible with only one device, in particular with large working widths. In this way, the surface and transparency of the coating are achieved in a way that was previously only possible with different metering devices specially adapted to high or low application weights.
  • the advantage of the stripper which is inherently rigid according to the invention, is that it can not only be produced with the required accuracy without major difficulties, but can also be adjusted with great accuracy and reproducibility across the web.
  • the metering gap which forms between the support roller and the scraper during operation is of equal thickness at all points across the web and permits less deviations from the target weight than was possible with the metering devices known hitherto.
  • the device is of course also suitable for dosing coating compositions which do not contain pigment.

Abstract

Abstreifer (5), der an die mit einer Pigment/Bindemitteldispersion beschichtete Seite einer Bahn aus Papier oder Karton anpressbar ist zur Entfernung des Überschusses an Beschichtungsmaterial. Der Abstreifer (5) ist in sich starr ausgebildet, und weist eine gekrümmte Einlaufflanke (7) mit einem Krümmungsradius von 50-200 mm auf, deren Ende (6) Scharfkantig ausgebildet ist. Beim Beschichtungsverfahren erfolgt die Einstellung des Nassauftragsgewichtes indem man mittels des scharfkantigen Endes (6) der Einlaufflanke (7) in bestimmter Weise eine Presszone ausbildet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von Papier- oder Kartonbahnen mit üblichen Pigmentdispersionen, insbesondere das Einstellen des Naßauftragsgewichtes des Beschichtungsmaterials und eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
  • Um die Bedruckbarkeit von Papieroberflächen zu verbessern und den speziellen Druckverfahren anzupassen, werden derartige Papieroberflächen mit Pigment/Bindemitteldispersionen beschichtet. Je nach Verwendungszweck liegen die Trockenauftragsgewichte zwischen 5 und 35 g/m2. Die Beschichtungen erfolgen üblicherweise aus wässriger Dispersion mit unterschiedlichen Gehalten an Trockensubstanz, so daß die Naßauftragsgewichte erheblich höher liegen. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, zunächst einen Überschuß an Besdhichtungsmaterial auf die laufende Materialbahn aufzubringen und diesen anschließend mittels Dosiereinrichtungen wieder von der Oberfläche zu entfernen, wobei gleichzeitig eine Glättung der Beschichtungsoberfläche angestrebt wird. Zu den bekannten Dosiereinrichtungen gehören Walzenauftragswerke in Verbindung mit Dosierwalzen, sogenannte Reserve-Rollcoater, Rollschaberdosiereinrichtungen, auch Rakel genannt, und Glättschabereinrichtungen, bekannter unter der Kurzbezeichnung Blade.
  • Beim Dosiervorgang wird die beschichtete Materialbahn von einer Stützeinrichtung, beispielsweise einer Walze getragen und von dem Dosieraggregat, z.B. Blade oder Rakel, ein Druck auf die Bahn ausgeübt, der der Beschichtungsmasse entgegenwirkt.
  • So beschreibt die DE-AS 10 71 039 eine Vorrichtung zum Regulieren des Auftragsgewichtes, bei der die Bahn auf der unbeschichteten Seite von einer als Streichtrommel bezeichneten Stützwalze getragen wird, während ein auf der beschichteten Seite angeordnetes Rakelmesser zum Einstellen des Auftragsgewichtes vorgesehen ist. Dieses Rakelmesser ist auf einer drehbar gelagerten Welle angeordnet und kann mit wählbarem Anpreßdruck an die laufende Bahn angedrückt werden.
  • Aus der DE-PS 486 149 ist eine Vorrichtung mit einem Abstreifmesser bekannt, bei dem die wirksame Kante des Messers abgerundet ist.
  • US-PS 2 051 403 offenbart eine Streicheinrichtung, bei der das Wesentliche in der Ausbildung des Abstreifers besteht. Dieser in besonderer Form ausgebildete Abstreifer weist im Verlaufe seiner Krümmung zwei unterschiedliche Radien auf,wobei das Ende der Einlaufflanke keine scharfe Kante sein soll, da eine solche zu einer fehlerhaften Oberfläche und unbefriedigenden Ergebnissen führt.
  • Je nach Druckhöhe und Stellung der Dosiereinrichtung zur Oberfläche der beschichteten Materialbahn verbleibt eine mehr oder weniger starke Schicht auf der Warenbahn. Das gleiche gilt im Prinzip auch für die bekannten Walzenauftrags- und Dosiersysteme. In diesem Falle hängt die Auftragsstärke vom Walzendurchmesser, der Härte der Walzenoberfläche und der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen ab. Bladeklinge und Rakelstab sind, für sich betrachtet, keine ausreichend stabilen Werkzeuge und bedürfen Halterungen und Führungen, die ihnen die erforderliche Gradlinigkeit, Verbiegungsfestigkeit und Resistenz gegenüber dem Gegendruck der Beschichtungsmasse verleihen. Besonders hohe Anforderungen bestehen an die Ausführungen derartiger Halterungen. Bei den heute üblichen Bahnbreiten von mehreren Metern und Bahngeschwindigkeiten bis zu 1200 m pro Minute können die Anforderungen nur bis zu einem gewissen Grade durch entsprechend konstruktive Gestaltungen erfüllt werden. Das hat zur Folge, daß die bekannten Dosiereinrichtungen insbesondere dann nicht befriedigen, wenn zur Erzielung höherer Auftragsgewichte nur geringe Drücke der Beschichtungsstrom entgegengebracht werden dürfen. Schon geringe Abweichungen in der Gradlinigkeit, durch Fertigungstoleranzen oder durch andere Ursachen bedingt, führen zu erheblichen Schwankungen der Auftragsmengen quer zur Bahn nach der Dosierung. Man hat versucht, die Gradlinigkeit durch Unterstützung zum Beispiel der Bladeklinge mit Hilfe von Druckschläuchen zu verbessern. Die Ergebnisse sind, insbesondere bei größeren Bahnbreiten, unbefriedigend.
  • Bei den Walzeneinrichtungen können die verwendeten Walzen mit der erforderlichen Genauigkeit auch bei großen Breiten eingestellt werden, die damit erzielten Oberflächenqualitäten entsprechen jedoch häufig nicht den Anforderungen, weil durch die Walze nach Durchlaufen der Zone mit dem höchsten Druck noch eine Nachberührung der Schichtoberfläche unvermeidbar ist. Dies bedingt eine Spaltung der Beschichtung mit mehr oder weniger starken Einbußen an Oberflächenglätte. Je nach Rakeldurchmesser tritt dieser Effekt auch bei diesen Dosiereinrichtungen auf. Demgegenüber weisen die Bladeklingen eine die Streichzone begrenzende scharfe Kante auf und vermeiden so die Nachberührung. Je nach Auftragsgewicht, Bahngeschwindigkeit und Fließverhalten der Beschichtungsmassen hat sich die eine oder die andere der bekannten Dosiereinrichtungen als besser geeignet erwiesen. In der Praxis haben sich Walzendosierungen bei höheren Strichgewichten besser bewährt, während bei niedrigen Strichgewichten und hohen Bahngeschwindigkeiten Glättschabereinrichtungen bevorzugt verwendet werden. Mit der Entscheidung über die Installation eines bestimmten Auftrags- und Dosiersystems einer Beschichtungsanlage wurde damit indirekt auch über die optimal herstellbare Produktpalette entschieden. Mit zunehmender Anlagengröße und damit verbundenen höheren Investitionskosten und dem Einbau der Bet schichtungseinrichtungen in Papiererzeugungsanlagen erwies sich diese Festlegung als nachteilhaft, weil die von den Abnehmern der beschichteten Papiere geforderte ständige Produktanpassung und die dazu notwendige Flexibilität mit Einzweckaggregaten nicht zu verwirklichen sind.
  • Die zur Zeit möglichen und üblichen Beschichtungsanlagen können Arbeitsbreiten bis zu 6000 mm aufweisen. Die Arbeitsgeschwindigkeiten und die Auftragsgewichte sind stark von den Sorten und den gewünschten Eigenschaften abhängig; sie betragen beispielsweise für LWC-Papier (LWC ist abgeleitet von light weight coated) bis zu 1200 m/Min. mit Auftragsgewichten bis zu 10 g/m2 und Seite; für Karton beispielsweise bis 250 m pro Minute mit Auftragsgewichten von etwa 30 g/qm je Seite und für sogenannte Kunstdruckpapiere bis 600 m pro Minute mit Auftragsgewichten von etwa 25 g/qm.
  • Es bestand somit ein dringendes Bedürfnis bei derartigen Anlagen nach Dosiereinrichtungen für Bahnbeschichtungen, mit denen ohne Umrüsten sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten geringe und größere Auftragsgewichte zu erzielen sind, ohne daß Qualitätseinbußen bei den Oberflächeneigenschaften auftreten.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Einstellen von Auftragsgewichten bei Bahnbeschichtungen zur Verfügung zu stellen und ein Verfahren aufzuzeigen, bei dem Papierbahnen mit üblichen Pigmentdispersionen beschichtet werden, wobei durch unterschiedliche Betriebsweisen sowohl niedrige als auch hohe Naßauftragsgewichte mit sehr guten Oberflächenqualitäten erreicht werden.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Beschichten von laufenden Bahnen aus Papier oder Karton mit üblichen Pigmentdispersionen, bei dem zunächst ein Überschuß an Beschichtungsmaterial auf die Bahn aufgebracht und anschließend der Überschuß mit einem Abstreifer entfernt wird, oder bei dem der Abstreifer gleichzeitig als Auftragseinrichtung dient, wobei die Einstellung des Naßauftragsgewichtes mittels des Abstreifers dadurch erfolgt, daß man das scharfkantige Ende der Einlaufflanke des Abstreifers an den in der aus Mittelachse der Stützwalze und der Drehachse des Abstreifers gebildeten Ebene liegenden Punkt an die Oberfläche der Beschichtung anpreßt.
  • Das Kennzeichnende besteht darin, daß man durch Erhöhung des Anpreßdruckes den entgegengerichteten hydrodynamischen Druck des Beschichtungsmaterials überwindet und in der Preßzone die elastische Oberfläche der Stützwalze eindrückt und entweder die Preßzone verlängert, indem man den Abstreifer um seine Drehachse (D) schwenkt, wobei das scharfkantige Ende der Einlaufflanke des Abstreifers 0,5 - 5,0 mm aus der Ebene, die Mittelachse (B) der Stützwalze und der Drehachse (D) des Abstreifers bilden, nach der dem Einlaufspalt abgewandten Seite entfernt wird oder den Winkel des Einlaufspaltes zwischen Stützwalze und Einlaufflanke des Abstreifers vergrößert, indem man den Abstreifer um seine Drehachse schwenkt, wobei das scharfkantige Ende der Einlaufflanke des Abstreifers 0,5 - 100 mm aus der Ebene, die Mittelachse (B) der Stützwalze und der Drehachse (D) des Abstreifers bilden, nach der dem Einlaufspalt zugewandten Seite entfernt wird.
  • Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere zur Einstellung des Naßauftragsgewichtes der Beschichtungsmassen auf in laufender Bahn geführtem Material mit einer die laufende Bahn auf der unbeschichteten Seite stützenden Walze und einem Abstreifer, der in Richtung auf die Walze verstellbar und mit vorwählbarem Druck an die beschichtete Seite der Materialbahn anpreßbar und um eine parallel zur Mittelachse (B) der Stützwalze verlaufenden Achse (D) schwenkbar ist. Das Kennzeichnende der Vorrichtung besteht darin, daß der Abstreifer, der sich während der Beschichtung in an sich bekannter Weise in Ruhe befindet, in sich starr ausgebildet ist, die Einlaufseite des Abstreifers eine gekrümmte Einlaufflanke mit einem Krümmungsradius von 50 - 200 m aufweist, die Einlaufflanke an ihrem an die Warenbahn anliegenden, eine Preßzone bildenden Ende scharfkantig ausgebildet ist und die Stützwalze in an sich bekannter Weise eine elastische Oberfläche aufweist.
  • Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Schnittzeichnungen näher erläutert.
    • Fig. 1 zeigt im Schnitt schematisch eine Ausführungsform einer Dosiereinrichtung mit einer Bahnbeschichtungsanlage.
    • Fig. 2 zeigt schematisch eine andere mögliche Anordnung von Auftrags- und Dosiervorrichtung.
    • Fig. 3 zeigt eine besondere Ausführungsform des Abstreifers.
    • Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsweise des Abstreifers.
    • Fig. 5 zeigt eine Ausführung, bei der mehrere Abstreifer auf einem zylind rischen Walzenkörper angeordnet sind bzw.

    mehrere als Walzensektoren ausgebildete Abstreifer konstruktiv zu einer Einheit vereinigt sind.
  • Figur 1: Eine Materialbahn, beispielsweise eine Papier- oder Kartonbahn 1, wird über eine Umlenkwalze 3 an die Stützwalze2 herangeführt, umschlingt diese und wird über eine weitere Umlenkwalze 3 wieder abgeführt und gelangt in anschließende Teile der Beschichtungsanlage, beispielsweise einen nicht gezeigten Trockner. Mit Hilfe eines üblichen und bekannten Auftragswerkes 4 wird ein Überschuß an Beschichtungsmasse auf die Bahn aufgebracht und in der Preßzone, gebildet von der Stützwalze 2 und dem Abstreifer 5, von der Bahn 1 entfernt und gelangt in eine nicht gezeigte Auffangwanne. Auf der Bahn1 verbleibt hinter dem Abstreifer 5 die eingestellte Beschichtungsstärke 8. Der Achsabstand der parallelen Achsen, der Mittelachse B, der Stützwalze 2 und der Dreh- oder Schwenkachse D des Abstreifers 5 ist sehr exakt und reproduzierbar einstellbar. Bei der wiedergegebenen Anordnung von Stützwalze und Abstreifer liegen deren Achsen B und D in einer horizontalen Ebene. Dies ist nicht zwingend erforderlich; es sind auch Anordnungen möglich, bei denen die Ebene zwischen den Achsen von der Horizontale abweicht und mehr oder weniger geneigt ist. Dabei kann sowohl die Stützwalze als auch der Abstreifer das jeweils höher liegende Anlagenteil sein. Der Neigungswinkel der Ebene kann bis zu 90° betragen. Aus baulichen Gründen sind jedoch Winkel bis 450 bevorzugt.
  • Die Stützwalze 2, der Abstreifer 5 und das nur beispielhaft und schematisch wiedergegebene Auftragswerk 4 sind in einer stabilen Stuhlung untergebracht, die die erforderlichen Antriebseinrichtungen für das Auftragswerk und die Stützwalze 2 enthalten. über die beidseitigen Lagerungen des Abstreifers 5 in der Stuhlung ist der Abstand zwischen den Achsen B und D einstellbar. Durch Verringerung dieses Abstandes kann mittels des Abstreifers 5 ein Druck in Richtung auf die Mittelachse B der Stützwalze 2 ausgeübt und eine Preßzone zwischen der elastischen Oberfläche der Stützwalze 2 und dem Abstreifer 5 gebildet werden. Die beschichtete Bahn durchläuft diese Preßzone, in der die Auftragsstärke eingestellt wird. Der Abstreifer 5 ist um seine Achse D schwenkbar, so daß sowohl das scharfkantige Ende der Einlaufflanke 6 als auch beliebige Stellen der gekrümmten Einlaufflanke 7 des Abstreifers 5 zur Bildung der Preßzone in Kontakt mit der Oberfläche der beschichteten Bahn gebracht werden können. Die zur exakten und reproduzierbaren Einstellung des Abstreifers 5 erforderlichen Einrichtungen sind in oder an der Stuhlung untergebracht. Der gewünschte Anpreßdruck an die Stützwalze wird über die beidseitigen Enden des Abstreifers 5 mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch erzeugt werden. Derartige Einrichtungen sind bekannt. In der Praxis haben sich pneumatische Anlagen besser bewährt als mechanische oder hydraulische, sie sind deshalb bevorzugt bei der Anwendung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Figur 2: Bei dieser von Fig. 1 abweichenden Anordnung wird die Materialbahn über eine Umlenkwalze 3 an die Stützwalze 2 herangeführt, umschlingt diese und wird über eine zweite Stützwalze 3 abgeführt. Anstelle eines separaten Auftragswerkes bildet hier der Abstreifer 5 in Kombination mit dem Trog 9 und der Warenbahn 1 die Auftragsstation, in der gleichzeitig mittels des Abstreifers 5 auch die Regulierung der Auftragsstärke des Beschichtungsmaterials erfolgt. Nach Passieren der Preßzone zwischen dem Abstreifer 5 und der Stützwalze 2 ist auf der Bahn nur die eingestellte Auftragsstärke vorhanden.
  • Figur 3: An sich ist die Form des Abstreifers frei wählbar, erforderlich ist nur ein solcher Querschnitt, der auch bei Arbeitsbreiten von 3000 - 5000 mm einen in sich starren Abstreifer ergibt und der eine gekrümmte Einlaufflanke mit einem scharfkantigen Ende und eine Drehachse aufweist. Figur 3 zeigt eine bevorzugte Ausbildungsform des Abstreifers5 als Sektor einer Walze mit der Drehachse D, der gekrümmten Einlaufflanke 7 und dem scharfkantigen Ende 6. Der Krümmungsradius der Einlaufflanke 7 kann zwischen 30 und 500 mm betragen. Bevorzugt werden Radien von 50 bis 200 mm. Ganz besonders bewährt haben sich Radien von 75 und 130 mm.
  • Bei einer nicht gezeigten besonderen Ausführungsform des Abstreifers 5 wird das scharfkantige Ende 6 der Einlaufflanke 7 mit Hilfe einer auswechselbaren Hartmetallschiene gebildet. In diesem Falle ist die eine Seite der Schiene entsprechend dem Krümmungsradius der Einlaufflanke angeschliffen, um Diskontinuitäten in der Einlaufflanke zu vermeiden. Bewährt haben sich 10 mm dicke Schienen aus Edelstahl, es können jedoch auch andere korrosionbeständige Materialien verwendet werden, wenn sie ausreichend hart und abrasionsfest sind, beispielsweise entsprechende Kunststoffe.
  • Figur 4: Diese Ausführungsform bietet bei größeren Arbeitsbreiten den Vorzug, die Stabilität des in sich starren Abstreifers noch zu verbessern. Der Abstreifer 5 weist bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform auf der der Einlaufflanke 7 abgewandten Seite eine zylindrische Stützfläche 10 auf, deren Mittelachse konzentrisch mit der Schwenkachse D angeordnet ist. An dieser Stützfläche 10 liegt ein Stützkörper 11 an, der an sich beliebig ausgebildet sein kann,wenn er eine Auflagelinie oder eine Auflagefläche für die Stützfläche 10 aufweist und die Abstützfunktion erfüllt. Der Stütz-. körper 11 ist an seinen Enden in der Stuhlung befestigt und so einstellbar, daß er die Stabilität des in sich starren Abstreifers 5 verbessert und die Erhaltung eines absolut gleichmäßigen Anpreßdruckes über die gesamte Arbeitsbreite auch bei sehr breiten Anlagen ermöglicht.
  • Figur 5: Diese Ausfüh.rungsform, bei der mehrere Abstreifer 5 zu einer Einheit vereinigt sind, bietet den Vorteil, daß die einzelnen Abstreifer 5 nicht nur gleiche, sondern auch unterschiedlich gekrümmte Einlaufflanken 7 aufweisen können. Auf einem zylindrischen Körper 12, beispielsweise einem Walzenkörper, sind mehrere Abstreifer 5 angeordnet. Vorteilhaft sind diese Abstreifer gleichmäßig über die Oberfläche des Walzenkörpers verteilt. Symetrische Anordnungen sind bevorzugt, jedoch nicht Bedingung. Der Radius des Walzenkörpers wird zweckmäßigerweise so groß gewählt, daß er mit dem grössten gewünschten Krümmungsradius der Einlaufflanken 7 identisch ist. Dadurch bildet ein Teil der Walzenkörperoberfläche die Einlaufflanke 7 eines oder mehrerer Abstreifer 5. Die scharfkantigen Enden der Einlaufflanken 6 aller auf dem Walzenkörper 12 angeordneten Abstreifer 5 haben gleichen Abstand von der Drehachse D des Walzenkörpers. Erwünschte kleinere Krümmungsradien eines Teiles der Abstreifer 5 werden durch entsprechendes Ausarbeiten der Einlaufflanken 7 hergestellt, ohne daß dabei der Abstand der Kanten 6 von der Walzenmitte verändert werden muß. Durch Schwenken um die- Drehachse D läßt sich jeweils der benötigte Abstreifer 5 mit seinem scharfkantigen Ende 6 in die Arbeitsposition gegenüber der Stützwalze bringen. Diese Ausführungsform ermöglicht es, ohne größere Betriebsunterbrechungen, durch einfaches Schwenken des Walzenkörpers um seine Drehachse D den Abstreifer 5 auszuwechseln. Ein solcher Wechsel kann zum Beispiel erforderlich sein, wenn das scharfkantige Ende 6 der gekrümmten Einlaufflanke 7 defekt oder verschmutzt ist. Es kann aber auch bei Produktwechsel zur Veränderung des Auftragsgewichtes ein anderer Krümmungsradius der Einlaufflanke7 des Abstreifers erforderlich sein. Bei dem eben beschriebenen Aufbau einer Einheit mit mehreren Abstreifern 5 ist in diesem Falle kein Umbau erforderlich, es genügt ein Schwenken des Walzenkörpers, um den benötigten Abstreifer 5 in die Arbeitsposition zu bringen.
  • Die bei dieser Ausführungsform verwendeten Krümmungsradien der Einlaufflanken sind die gleichen wie bei Ausbildung der Abstreifer als Walzensektoren und liegen zwischen 30 und 500 mm. Der Radius der nicht in Fig. 5, sondern in Fig. 1 und 2 wiedergegebenen Stützwalze 2 beträgt je nach Arbeitsbreite 150 - 500 mm, wobei in der Regel größere Arbeitsbreiten größere Radien erfordern, um Durchbiegungen zu vermeiden. Die Stützwalze weist auf einem harten Kern einen elastischen Belag auf. Dafür geeignet sind synthetische Kautschuktypen oder synthetische Polymere mit der notwendigen Elastizität. Die Oberflächenhärte der Stützwalze kann nach verschiedenen Meßmethoden bestimmt werden. Gebräuchlich sind Plastometer nach Pusey und Jones (P+J Einheiten, gemessen mit der 1/8"-Kugel) oder Shore-Härtemeßgeräte (Shore A, gemessen mit Kegelstumpf). Die Oberflächenhärte der Stützwalze soll zwischen 74 und 34 Einheiten Shore A (= 60 - 197 P+J) liegen. Bevorzugt werden 56 - 41 Shore A (= 108 - 160 P+J). Ganz besonders bevorzugt sind 50 - 44 Shore A (= 127 - 149P+J). Die bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen der Abstreifer um seine Drehachse geschwenkt wird, ermöglichen die Einstellung des Auftragsgewichtes in einem besonders großen Bereich.
  • Für ein hohes Auftragsgewicht sind ein möglichst flacher Einlaufspalt und eine Verlängerung der Preßzone zwischen Abstreifer und Stützwalze erforderlich. Um dies zu erreichen wird die Kante des Abstreifers nach der dem Einlaufspalt abgewandten Seite auf der Ebene, die Mittelachse B der Stützwalze und Drehachse D des Abstreifers bilden, entfernt. Dazu erfolgt das Schwenken des Abstreifers so, daß die Kante nach der dem Einlaufspalt abgewandten Seite aus der Ebene entfernt wird. Es ist nur ein geringer Abstand, bis etwa 5 mm, ohne Einbußen an Qualität der Strichoberfläche möglich. Bei stärkerem Drehen des Abstreifers in der genannten Richtung tritt das bei Walzendosierung vorhandene, erfindungsgemäß zu vermeidende Nachberühren der Abstreiferoberfläche mit der feuchten Strichoberfläche ein. Die dabei zwangsläufig auftretenden Ablöseerscheinungen erzeugen in der Strichoberfläche Rillen und es entsteht eine grobwolkige Durchsicht der Beschichtung. Bei der erfindungsgemäßen Verfahrensführung werden bei vorgegebenem Krümmungsradius der Einlaufflanke des Abstreifers die höchsten Naßauftragsgewichte erreicht. Das Auftragsgewicht ist aber auch noch vom Anpreßdruck des Abstreifers, den Eigenschaften des zu beschichtenden Materials, beispielsweise dem Rohpapier, von den Eigenschaften der Beschichtungsmasse und der Maschinengeschwindigkeit abhängig. Für ein möglichst niedriges Auftragsgewicht sind ein steiler Einlaufspalt und eine kurze Preßzone erforderlich. Um dies zu erreichen, wird der Abstreifer um seine Achse gedreht und die Kante, d.h. das scharfkantige Ende der Einlaufflanke, aus der Ebene der Achsen von Stützwalze und Abstreifer nach der dem Einlaufspalt zugewandten Seite entfernt. Der Abstand der Kante von der Ebene kann 0,5 - 100 mm betragen. Im Normalfall reichen aber bei vorgegebenem Krümmungsradius und konstantem Anpreßdruck des Abstreifers beispielsweise etwa 50 mm aus,um das Auftragsgewicht von 30 g/m2 und Seite auf 7 g/m2 und auch weniger zu erniedrigen. Von Einfluß ist dabei auch die Oberflächenhärte der Stützwalze. Bei härteren Oberflächen mit entsprechend geringer Einpreßtiefe des Abstreifers entsteht eine kürzere Preßzone, so daß der für eine bestimmte Gewichtsreduzierung erforderliche Abstand der Kante von der Ebene kleiner ist als bei weicheren Stützwalzenoberflächen. Neben dem Anpreßdruck wird die Hauptwirkung durch Vergrößerung des Einlaufwinkels des Dosierspaltes erzielt. Je größer der Winkel, d.h. je steiler der Abstreifer angreift, desto geringer ist bei sonst unveränderten Parametern das Auftragsgewicht. Neben den Verfahrensparametern kann der Winkel durch entsprechende Wahl des Krümmungsradius der Einlaufflanke des Abstreifers und auch durch eine Anordnung von Stützwalze und Abstreifer,bei der die Achsen in einer schiefen Ebene liegen, beeinflußt werden. Diese Einflußmöglichkeiten werden jedoch beim Bau der Anlage ausgeschöpft und sind dann nicht mehr beliebig variabel. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der mehrere Abstreifer auf einem zylindrischen Körper angeordnet sind,erweist sich diesbezüglich als besonders vorteilhaft, weil dabei mehrere unterschiedliche Krümmungsradien ohne größeres Umrüsten zur Verfügung stehen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird an dem folgenden Beispiel näher beschrieben:
    • Ein sogenanntes Streichrohpapier mit einem Flächengewicht von 75 g/m2 soll A) mit 7 g/m2 bzw. B) mit 25 g/m2 einer Beschichtungsmassse folgender Zusammensetzung beschichtet werden:
      • 100 Tl. Pigment (Clay, Kreide, Satinweiß)
      • 10 Tl. Bindemittel, z.B. carboxylierter Styrol-butadienlatex mit 50 % TS.
      • 4 Tl. lösliches Bindemittel, z.B. Casein
      • 1 Tl. Alkalilauge, z.B. 25%ige NaOH . 74 Tl. Wasser
  • Die Streichfarbe enthält ferner die erforderlichen Anteile an Dispergierhilfsmittel, Entschäumer und weiteren üblichen Zusätzen.
  • Die Beschichtungsanlage hat die Fig. 1 wiedergegebene Anordnung. Die Bahhbreite beträgt 315 cm. Als Abstreifer wird die Ausbildung gemäß Fig. 5 verwendet, wobei 4 Abstreifer gleichen Krümmungsradius (150 mm) auf dem Walzenkörper angeordnet sind. Die Stützwalze hat einen Durchmesser von 800 mm, die Oberflächenhärte beträgt 46 Shore A (140 P + J Einheiten).
  • Bei einer Bahngeschwindigkeit von 500 m/Min. wird zunächst mittels einer üblichen Tauchwalze ein Überschuß an Beschichtungsmaterial aufgebracht und durch den Abstreifer wieder entfernt. Dazu wird das scharfkantige Ende des Abstreifers an die beschichtete Bahnoberfläche so stark ange reßt, daß der sich aufbauende hydrodynamische Druck des Besehichtungsmaterials überwunden wird und eine Preßzone unter Eindrücken der elastischen Oberfläche der Stützwalze gebildet wird. Aufgrund dieser Elastizität entsteht zwischen der Stützwalzenoberfläche und der Abstreiferkante im Betriebszustand ein Spalt, den die beschichtetete Bahn mit eiper definiert einstellbaren Auftragsstärke passiert. Je nach Ausdehnung der Preßzone und Anpreßdruck verbleibt nur die gewünschte Auftragsstärke auf der Bahn. Dabei bewirken höherer Druck und kurze Preßzone abnehmende Beschichtungsstärke. Umgekehrt führen längere Preßzonen oder geringerer Druck zu hohen Auftragsgewichten.
  • Eine kurze Preßzone wird dadurch erreicht, daß das scharfkantige Ende des Abstreifers an den in der aus der Mittelachse der Stützwalze und der Drehachse des Abstreifers gebildeten Ebene liegenden Punkt an die Bahnoberfläche so stark angepreßt wird, daß die Stützwalzenoberfläche eingedrückt wird. Je nach Krümmungsradius der Einlaufflankeees Abstreifers entsteht eine kürzere oder längere Preßzone,wobei kleinere Radien die Preßzone verkürzen. Bei vorgegebenem Radius kann die Preßzone noch weiter verkürzt werden, indem man den Abstreifer um seine Drehachse schwenkt, wobei das scharfkantige Ende der Einlauffl; ::e des Abstreifers aus der Ebene, die Mittelachse der Stützwalze und Drehachse des Abstreifers bilden, nach der Seite des Einlaufspaltes entfernt wird. Dadurch wird der Winkel des Einlaufspaltes zwischen Stützwalze und Einlaufflanke des Abstreifers vergrößert. Die Vergrößerung hat die gleiche Wirkung wie die Verringerung des Krümmungsradius der Einlaufflanke des Abstreifers.
  • Eine Verlängerung der Preßzone bei vorgegebenem Krümmungsradius der Einlaufflanke wird dadurch erreicht, daß man den Abstreifer um seine Drehachse schwenkt, wobei das scharfkantige Ende der Einlaufflanke aus der Ebene, die Mittelachse der Stützwalze und Drehachse des Abstreifers bilden, nach der dem Einlaufspalt abgewandten Seite entfernt wird. Die vorstehend aufgeführten Möglichkeiten der Einstellung des Strichgewichtes, zu dem als zusätzlicher Parameter noch in gewissen Grenzen der Anpreßdruck kommt, zeigen den großen und überraschenden Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der dazu geeigneten Vorrichtung.
  • Das niedrige Auftragsgewicht A) von 7 g/m2 ist eine Menge, zu dessen Dosierung sich das bekannte Blade als besonders geeignet erwiesen hat. Dieser Abstreifertyp entwickelt seine Vorzüge bei steilem Anstellwinkel der Klinge und hohem Anpreßdruck. Eine vergleichbare Wirkung wird erfindungsgemäß nun dadurch erreicht, daß eine kurze Preßzone gebildet wird, indem das Ende der Abstreiferflanke ca. 40 mm aus der Ebene der Drehachsen nach der Seite des Einlaufspaltes entfernt wird. Bei einem pneumatisch an den seitlichen Enden des Abstreifers in der Stuhlung gegen die Stützwalze erzeugten Anpreßdruck von 3 kg/cm (Liniendruck) wird im vorliegenden Fall ein Naßauftrag erreicht, der im getrockneten Zustand (6% Feuchte) 7 g/m2 beträgt. Das Auftragsgewicht wurde zur Kontrolle jeweils auf gleicher Bahnhöhe an den Außenkanten und in der Bahnmitte ermittelt. Mittelwerte aus mehreren Messungen ergaben:
    • Bahnaußenkanten 7,0 g/m2 und 7,1 g/m2,
    • Bahnmitte 7,0 g/m 2 .
  • Die maximalen Abweichungen der Einzelmessungen untereinander betrugen 0,5 g. Diese Auswertung zeigt die gute Gewichtskonstanz quer zur Bahn.
  • Das höhere Auftragsgewicht B) von 25 g/m2 ist eine Menge, zu dessen Dosierung sich ein Blade wegen des erforderlichen geringen Anstellwinkels und des niedrigen Anpreßdruckes weniger gut eignet. Üblicherweise werden dafür andere Auftragseinrichtungen benötigt, beispielsweise ein Walzenauftragswerk. Erfindungsgemäß wird nun mit der gleichen Dosiereinrichtung, mit der ein niedriges Auftragsgewicht erreicht wurde, durch Verlängerung der Preßzone auch ein höheres Beschichtungsgewicht möglich, ohne das nicht akzeptierbare Gewichtsschwankungen quer zur Bahn auftreten. Die hohen Qualitätsanforderungen haben den tolerierbaren Bereich der Gewichtsabweichungen sehr stark eingeengt. Aus Gründen der Rationalisierung sind die Arbeitsbreiten der Anlagen ständig vergrößert worden, wobei mit den herkömmlichen Dosiereinrichtungen Gewichtsabweichungen quer zur Bahn zwangsläufig in Kauf genommen werden mußten. Dieser Nachteil wird nun durch die Erfindung überwunden. Zur Vergrößerung der Preßzone wird das scharfkantige Ende der Einlaufflanke des Abstreifers ca. 0,5 mm aus der Ebene der Drehachsen nach der dem Einlaufspalt abgewandten Seite entfernt. Dadurch wird eine Wirkung des Abstreifers erzielt, die mit einem Walzenauftragswerk vergleichbar ist. Bei einem an den seitlichen Enden des Abstreifers in der Stuhlung gegen die Stützwalze erzeugten Anpreßdruck von 3 kg/cm (Liniendruck) wird im vorliegenden Fall ein Naßauftrag erreicht, der im getrockneten Zustand (6% Feuchte) 25 g/m2 beträgt. Das Auftragsgewicht wurde zur Kontrolle jeweils auf gleicher Bahnhöhe an den Außenkanten und in der Bahnmitte ermittelt. Mittelwerte aus mehreren Messungen ergaben: Bahnaußenkaten 25 g/m2 und 24 g/m2, Bahnmitte 24 g/m 2 .
  • Die maximalen Abweichungen der Einzelmessungen untereinander betrugen 2 g. Diese Auswertung zeigt die gute Gewichtskonstanz quer zur Bahn.
  • Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsge-'ißen Verfahrens besteht darin, daß unabhängig vom gewünschten Auftragsgewicht stets ein solcher Anpreßdruck wählbar ist, der eine exakte Ausbildung des Spaltes quer zur Bahn auch bei größeren Arbeitsbreiten ermöglicht. Voraussetzung dafür ist die richtige Elastizität der Stützwalzenoberfläche, die ein so starkes Anpressen des Abstreifers ermöglichen muß, daß durch Verformung der Stützwalzenoberfläche eine stabile und quer zur Bahn exakt gleiche Preßzone ausgebildet wird und weiterhin der in sich starre Abstreifer. Der Anpreßdruck sollte mit Rücksicht auf den konstruktiven Aufwand von Abstreifer, Stützwalze und deren Lagerungen in der Stuhlung möglichst niedrig sein. Er muß jedoch so groß sein, daß mindestens der sich bei den heute üblichen Bahngeschwindigkeiten bis zu 1200 m/Min. aufbauende hydrodynamische Druck der Beschichtung kompensiert wird. Ein weiterer Vorteil des erfindungs/gemäßen Verfahrens besteht darin, daß mit nur einer Vorrichtung stark unterschiedliche Auftragsgewichte mit geringeren Schwankungen als bisher üblich, insbesondere bei großen Arbeitsbreiten möglich sind. Dabei werden Qualitäten in Oberfläche und Durchsicht der Beschichtung erreicht, wie sie bisher nur mit unterschiedlichen, an hohe oder niedrige Auftragsgewichte speziell angepaßte Dosiereinrichtungen möglich waren.
  • Der Vorteil des erfindungsgemäß in sich starren Abstreifers besteht darin, daß er nicht nur ohne größere Schwierigkeiten mit der erforderlichen Genauigkeit herstellbar ist, sondern auch mit großer Genauigkeit und Reproduzierbarkeit quer zur Bahn einstellbar ist. Der sich während des Betriebes zwischen Stützwalze und Abstreifer ausbildende Dosierspalt ist an jeder Stelle quer zur Bahn gleich dick und ermöglicht geringere Abweichungen vom Sollgewicht, als es mit den bisher bekannten Dosiereinrichtungen möglich war.
  • Die Vorrichtung ist selbstverständlich auch zur Dosierung nicht pigmenthaltiger Beschichtungsmassen geeignet.
    • Bezugszeichenliste
    • 1 Materialbahn, beispielsweise Karton oder Papier
    • 2 Stützwalze mit elastischer Oberfläche
    • B Mittelachse der Stützwalze
    • 3 Umlenkwalzen
    • 4 Auftragswerk
    • 5 Abstreifer
    • D Dreh- Schwenkachse des Abstreifers
    • 6 scharfkantiges Ende der Einlaufflanke des Abstreifers,Kante
    • 7 gekrümmte Einlaufflanke des Abstreifers
    • 8 eingestellte Auftragsstärke auf der beschichteten Bahn
    • 9 offener Trog für Beschichtungsmasse
    • 10 rückwärtige zylindrische Stützfläche des Abstreifers
    • 11 Stützkörper
    • 12 zylindrischer Körper, Walzenkörper

Claims (8)

1. Verfahren zum Beschichten von laufenden Bahnen aus Papier oder Karton mit üblichen Pigmentdispersionen, bei dem zunächst ein Überschuß an Beschichtungsmaterial auf die Bahn aufgebracht und anschließend der Überschuß mit einem feststehenden Abstreifer wieder entfernt wird, oder bei dem der Abstreifer gleichzeitig als Auftragseinrichtung dient, wobei die Einstellung des Naßauftragsgewichtes mittels des Abstreifers dadurch erfolgt, daß man
das scharfkantige Ende der Einlaufflanke des Abstreifers an den in der aus der Mittelachse der Stützwalze und der Drehachse des Abstreifers gebildeten Ebene liegenden Punkt an die Oberfläche der Beschichtung anpreßt,
dadurch gekennzeichnet, daß man
a) durch Erhöhung des Anpreßdruckes den entgegengerichteten hydrodynamischen Druck des Beschichtungsmaterials überwindet, und
b) in der Preßzone die elastische Oberfläche der Stützwalze eindrückt, und
c) entweder die Preßzone verlängert, indem man den Abstreifer um seine Drehachse (D) schwenkt, wobei das scharfkantige Ende der Einlaufflanke des Abstreifers 0,5 - 5,0 mm aus der Ebene, die Mittelachse (B) der Stützwalze und Drehachse (D ) des Abstreifers bilden, der nach dem Einlaufspalt abgewandten Seite entfernt wird, oder
d) den Winkel des Einlaufspaltes zwischen Stützwalze und Einlaufflanke des Abstreifers vergrößert, indem man den Abstreifer um seine Drehachse schwenkt, wobei das scharfkantige Ende der Einlaufflanke des Abstreifers 0,5 - 100 mm aus der Ebene, die Mittelachse (B) der Stützwalze und Drehachse (D) des Abstreifers bilden, nach der dem Einlaufspalt zugewandten Seite entfernt wird.
2. Vorrichtung zur Regulierung des Auftragsgewichtes von Beschichtungen auf in laufender Bahn geführtem Material, mit einer die laufende Bahn auf der unbeschichteten Seite stützenden Walze, und
einem Abstreifer, der in Richtung auf die Walze verstellbar und mit vorwählbarem Druck an die beschichtete Seite der Materialbahn anpreßbar und
um eine parallel zur Mittelachse (B) der Stützwalze verlaufenden Achse (D) schwenkbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
a) der Abstreifer (5), der sich während der Einwirkung auf die Beschichtung in an sich bekannter Weise in Ruhe befindet, in sich starr ausgebildet ist,
b) die Einlaufseite des Abstreifers (5) eine gekrümmte Einlaufflanke (7) mit einem Krümmungsradius von 50 - 200 mm aufweist,
c) die Einlaufflanke (7) an ihrem an die Warenbahn (1) anliegenden, eine Preßzone bildenden Ende (6) scharfkantig ausgebildet ist,
d) die Stützwalze (2) in an sich bekannter Weise eine elastische Oberfläche aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Abstreifer (5) als Walzensektor ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
a) der Abstreifer (5) auf der der Einlaufflanke (7) abgewandten Seite mit einer zylindrischen Stützfläche (10) versehen ist, deren Mittelachse konzentrisch mit der Schwenkachse (D) angeordnet ist und
b) an der zylindrischen Stützfläche (10) ein Stützkörper (11) anliegt.
5. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 - 4,
dadurch gekennzeichnet , daß
das scharfkantige Ende (6) der Einlaufflanke (7) der Abstreifer (5) mit Hilfe einer Hartmetallschiene gebildet ist.
6. Vorrichtung nach Ansprüchen 2 - 5
dadurch gekennzeichnet , daß
a) der Radius der Stützwalze (2) 150 - 500 mm beträgt und
b) die Härte der elastischen Oberfläche der Stützwalze (2) 74 - 34 Einheiten Shore A beträgt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet , daß
die Härte der elastischen Oberfläche der Stützwalze (2) 56 - 41 Einheiten Shore A beträgt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeiehnet, daß
die Härte der elastischen Oberfläche der Stützwalze (2) 50 - 44 Einheiten Shore A beträgt.
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