EP0287759B1 - Vorrichtung zum Beschichten einer Materialbahn - Google Patents

Vorrichtung zum Beschichten einer Materialbahn Download PDF

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EP0287759B1
EP0287759B1 EP88102005A EP88102005A EP0287759B1 EP 0287759 B1 EP0287759 B1 EP 0287759B1 EP 88102005 A EP88102005 A EP 88102005A EP 88102005 A EP88102005 A EP 88102005A EP 0287759 B1 EP0287759 B1 EP 0287759B1
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EP
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coating
chamber
doctor
application chamber
metering system
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Reinhard Knop
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Jagenberg AG
Original Assignee
Jagenberg 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
    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/22—Addition to the formed paper
    • D21H23/32—Addition to the formed paper by contacting paper with an excess of material, e.g. from a reservoir or in a manner necessitating removal of applied excess material from the paper
    • D21H23/34—Knife or blade type coaters
    • D21H23/36—Knife or blade forming part of the fluid reservoir, e.g. puddle-type trailing blade or short-dwell coaters
    • 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
    • B05C3/00—Apparatus in which the work is brought into contact with a bulk quantity of liquid or other fluent material
    • B05C3/18—Apparatus in which the work is brought into contact with a bulk quantity of liquid or other fluent material only one side of the work coming into contact with the liquid or other fluent material

Definitions

  • the invention relates to a device for coating a web of material guided around a counter roller according to the preamble of patent claim 1.
  • the inlet-side boundary of the application chamber is formed by an overflow plate, which ends at a short distance from the counter roller and thus leaves an overflow gap free.
  • the liquid flowing out through the overflow gap prevents air from entering with the paper web entering the application chamber.
  • the lateral sealing of the chamber on the end faces of the counter roll takes place, for. B. with insulation boards.
  • the elements by which the applicator chamber is delimited including the doctor knife and its attachment (doctor bar), form a structural unit that can be pivoted about an axis parallel to the counter-roller axis.
  • the strike angle of the doctor knife for adjusting the line weight can be varied.
  • the coat weight can also be influenced by changing the distance of the doctor bar from the counter roller.
  • the coating weight can only be varied within narrow limits. This is due to the fact that influencing the coating weight by changing the coating angle of the scraper knife is only possible within very narrow limits, since changing the coating angle has a negative effect on the flow pattern in the application chamber, so that coating defects as a result of undesired eddy formation, segregation of color, air intake etc.
  • Coating devices are already known in which the application chamber is completely separate from the metering system. In these embodiments it is necessary that an overflow of coating material from the application chamber takes place both on the paper inlet side and on the outlet side.
  • the invention has for its object to provide a generic coating device in which a wide coat weight range (z. B. 4 - 20 g / m2) can be set without great effort, without line defects occurring at high web speeds.
  • nozzle applicators can be equipped with blade systems for the first time, in which the preload can be varied largely independently of the geometry of the doctor blade in the area of the metering point.
  • blade systems for the first time, in which the preload can be varied largely independently of the geometry of the doctor blade in the area of the metering point.
  • the elastic sealing lip according to claim 3 and 5 represents a structurally simple way to seal the application chamber in the case of relative movements to the metering system.
  • the device according to the invention is used to coat a paper web 2 guided around a counter roller 1.
  • the applicator which has a cross section perpendicular to the counter roller axis over the working width, has an application chamber 3 which is delimited on the paper inlet side by an overflow plate 4, which is in a certain Distance in front of the counter roller 1 ends, leaving an overflow gap 5 free.
  • a chamber floor 6 follows in the direction of paper travel, an inlet slot 7 for the coating slip remaining free between the overflow plate 4 and the chamber floor 6.
  • the chamber base 6 On the paper outlet side, the chamber base 6 is extended with an elastic sealing lip 12 fastened to it, which rests sealingly against a metering system delimiting the application chamber 3 on the outlet side.
  • the sealing lip 12 bears on a scraper knife 13, in the embodiment according to FIG. 2 on the holder 14 of a scraper bar 15.
  • the elements 4, 6, 8, 9 delimiting the pre-distribution and application chamber 10, 3, including the sealing lip 12, are fastened together with the ink supply system 11 to a pivotable support structure 16 which extends across the machine width and can thus be pivoted away from the counter roller 1 for web feeding will.
  • the overflow plate 4 with its holder 8 can also be opened against the paper running direction.
  • the embodiment according to FIG. 1 has a metering system with a scraper knife 13, the base of which is firmly clamped in a displaceable clamping strip 17 and which is supported below the metering point 18 by a comb strip 19.
  • the clamping and comb bar 17, 19 are mounted in a scraper bar 20 which can be pivoted about the metering point 18.
  • the dosing system in the embodiment according to FIG. 2 also has a pivotable scraper bar 20 with a displaceable clamping strip 17.
  • a scraper bar 15 is used as the metering element, the holder 14 of which is firmly clamped in the clamping bar 17.
  • the holder 14 widens at its head end and forms a bed for the scraper strip 15, which is elastically supported by a hose 21 loaded with compressed air.
  • This dosing system is described in detail in DE-A 33 38 323.
  • the coating or spreading of the paper web 2 guided on the counter roller 1 is carried out by applying coating slip to the web 2 in the application chamber 3 and metering the desired coating weight on the web 2 with the aid of the metering element 13 or 15.
  • coating slip is continuously supplied in excess via the inlet slot 7, so that the chamber 3 is constantly filled.
  • the excess mass escapes through the overflow gap 5 against the direction of web travel and thus prevents the entry of the air boundary layer entrained with the moving web 2.
  • the metering element arranged at the web exit (in FIG. 1 the scraper knife 13, in FIG. 2 the scraper bar 15) doses the paint in the desired weight per unit area by holding back the excess portion of the ink stream moving with the web in the chamber 3.
  • the metering system can be pivoted about the metering point 18 independently of the application chamber 3 in order to vary the coating weight within a wide range by changing the coating angle (angle between metering element 13 or 15 and the web 2).
  • the elastic sealing lip 12 seals the chamber 3 from one another in the various positions with respect to the respective metering system. Since the application chamber 3 - apart from the metering element 13, 15 - is independent of the movement of the doctor bar 19, the geometry of the chamber 3 including the overflow gap 5 is essentially retained.
  • the geometric changes due to the movement of the metering elements 13 and 15 are so small in the vicinity of the metering point 18 that they are compensated for by deformation of the sealing lip 12.
  • the bias of the scraper knife 13 can be adjusted by moving the clamping bar 17, and the bias of the scraper bar 15 can be adjusted by changing the pressure in the hose 21 without the geometry in the region of the metering point 18 being changed negatively.
  • the scraper bar 20 can also be pivoted away from the counter roller 1 for web feeding and cleaning.

Landscapes

  • Coating Apparatus (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Cell Separators (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Vending Machines For Individual Products (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschichten einer um eine Gegenwalze geführten Materialbahn gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Düsenauftragwerke werden zum Beschichten von Papierbahnen bevorzugt eingesetzt, wenn bei hohen Papiergeschwindigkeiten (> 700 m/min) niedrige Strichgewichte (<7 g/m²) erreicht werden sollen. Die bekannten Düsenauftragwerke enthalten als wesentliche Komponenten
    • eine zur Gegenwalze offene Auftragkammer, die über einen sich quer über die Arbeitsbreite erstreckenden Spalt aus einer Vorverteilungskammer mit Beschichtungsmaterial beschickt wird, und
    • ein Dosiersystem in Form eines Schabermessers, das die Auftragkammer an der Papierauslaufseite abschließt.
  • Die einlaufseitige Begrenzung der Auftragkammer wird von einer Überlaufplatte gebildet, Die in geringem Abstand von der Gegenwalze endet und so einen Überlaufspalt frei läßt. Die durch den Überlaufspalt abfließende Flüssigkeit verhindert einen Lufteintrag mit der in die Auftragkammer einlaufenden Papierbahn. Die seitliche Abdichtung der Kammer an den Stirnseiten der Gegenwalze erfolgt z. B. mit Dämmplatten.
  • Bei den bekannten Auftragwerken bilden die Elemente, von denen die Auftragkammer begrenzt wird, einschließlich des Schabermessers und seiner Befestigung (Schaberbalken), eine bauliche Einheit, die um eine Achse parallel zur Gegenwalzenachse verschwenkt werden kann. Durch Verschwenkung der baulichen Einheit läßt sich der Streichwinkel des Schabermessers zur Strichgewichtseinstellung variieren.
  • Eine derartige, gattungsgemäße Beschichtungsvorrichtung ist in dem DE-U 84 14 904 beschrieben. Bei dieser Beschichtungsvorrichtung läßt sich das Strichgewicht zusätzlich durch Änderung des Abstands des Schaberbalkens von der Gegenwalze beinflussen.
  • Eine weitere gattungsgemäße Vorrichtung wird in der DE-C 33 36 553 gezeigt.
  • Es ist ein schwerwiegender Nachteil der bekannten Düsenauftragwerke, daß sich das Strichgewicht nur in engen Grenzen variieren läßt. Dies hat seine Ursache darin, daß eine Beeinflussung des Strichgewichts durch Änderung des Streichwinkels des Schabermessers nur in sehr engen Grenzen möglich ist, da sich eine Änderung des Streichwinkels negativ auf das Strömungsbild in der Auftragkammer auswirkt, so daß Strichdefekte als Folge von unerwünschten Wirbelbildungen, Entmischung von Farbe, Lufteintritt etc. auftreten.
  • Diese negativen Folgen lassen sich, soweit sie aus der Änderung des Überlaufspalts resultieren, aufwendig ourch Verstellen der Spaltbegrenzung (z. B. einer Überlaufplatte) kompensieren. Hinzu tritt - je nach Ausführungsform - eine aufwendige Nachjustierung der seitlichen Dämmplatten und der Strichrandbegrenzer.
  • Es sind bereits Beschichtungsvorrichtungen bekannt, bei denen die Auftragkammer vollständig von dem Dosiersystem getrennt ausgeführt ist. Bei diesen Ausführungsformen ist es erforderlich, daß ein Überlauf von Beschichtungsmaterial aus der Auftragkammer sowohl an der Papiereinlaufseite, als auch an der -auslaufseite stattfindet.
  • Dies zwingt zu übermäßigen Überschußraten an Beschichtungsmaterial, so daß die Papiergeschwindigkeit aufgrund der erforderlichen Pumpenleistungen begrenzt ist.
  • Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine gattungsgemäße Beschichtungsvorrichtung zu schaffen, bei der ohne großen Aufwand ein weiter Strichgewichtsbereich (z. B. 4 - 20 g/m²) eingestellt werden kann, ohne daß bei hohen Bahngeschwindigkeiten Strichdefekte auftreten.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Als weiterer Vorteil tritt hinzu, daß nach der Erfindung erstmals Düsenauftragwerke mit Bladesystemen ausgestattet werden können, bei denen die Vorspannung weitestgehend unabhängig von der Geometrie des Schabermessers im Bereich des Dosierpunktes variiert werden kann. Ein derartiges Bladesystem ist in der DE-C 28 25 907 beschrieben.
  • Die Unteransprüche enthalten bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, bei denen der Streichwinkel durch Verschwenken des Dosiersystems beeinflußt werden kann.
  • Die elastische Dichtlippe nach Anspruch 3 und 5 stellt eine konstruktiv einfache Möglichkeit dar, die Auftragkammer bei Relativbewegungen zum Dosiersystem anzudichten.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele mit unterschiedlichen Dosiersystemen näher erläutert.
    • Fig. 1
    zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Auftragwerk mit einem Schabermesser als Dosierelement.
    Fig. 2
    zeigt einen Schnitt durch ein Auftragwerk mit einer elastisch abgestützten Schaberleiste als Dosierelement.
  • In beiden Ausführungsbeispielen dient die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Beschichten einer um eine Gegenwalze 1 geführten Papierbahn 2. Das im Querschnitt senkrecht zur Gegenwalzenachse über die Arbeitsbreite gleichbleibende Auftragwerk weist eine Auftragkammer 3 auf, die an der Papiereinlaufseite von einer Überlaufplatte 4 begrenzt wird, die in einem gewissen Abstand vor der Gegenwalze 1 endet und so einen Überlaufspalt 5 frei läßt.
  • In Papierlaufrichtung schließt sich ein Kammerboden 6 an, wobei zwischen der Überlaufplatte 4 und dem Kammerboden 6 ein Zulaufschlitz 7 für die Streichmasse frei bleibt. Die Halterung 8 der Überlaufplatte 4 bildet zusammen mit einem Blech 9, an dem der Kammerboden 6 abgewinkelt befestigt ist, eine sich verbreiternde Vorverteilungskammer 10, die an einem Farbzuführungsystem 11 angeschlossen ist.
  • An der Papierauslaufseite ist der Kammerboden 6 mit einer an ihm befestigten, elastischen Dichtlippe 12 verlängert, die an einem die Auftragkammer 3 auslaufseitig begrenzenden Dosiersystem dichtend anliegt. In der Ausführungsform nach Fig. 1 liegt die Dichtlippe 12 an einem Schabermesser 13 an, in der Ausführungsform nach Fig. 2 an der Halterung 14 einer Schaberleiste 15.
  • Die die Vorverteilungs- und Auftragkammer 10, 3 begrenzenden Elemente 4, 6, 8, 9 einschließlich der Dichtlippe 12 sind zusammen mit dem Farbzuführungsystem 11 an einer schwenkbaren, sich über die Maschinenbreite erstreckenden Tragkonstruktion 16 befestigt und können so zum Bahneinzug von der Gegenwalze 1 weggeschwenkt werden. Zum Reinigen kann die Überlaufplatte 4 mit ihrer Halterung 8 zusätzlich gegen die Papierlaufrichtung aufgeklappt werden.
  • Die Ausführungsform nach Fig. 1 weist ein Dosiersystem mit einem Schabermesser 13 auf, dessen Fuß in einer verschiebbaren Klemmleiste 17 fest eingespannt ist und das unterhalb des Dosierpunktes 18 von einer Kammleiste 19 abgestützt ist. Die Klemm- und Kammleiste 17, 19 sind in einem um den Dosierpunkt 18 schwenkbaren Schaberbalken 20 gelagert.
  • Das Dosiersystem in der Ausführungsform nach Fig. 2 weist ebenfalls einen schwenkbaren Schaberbalken 20 mit einer verschiebbaren Klemmleiste 17 auf. Als Dosierelement wird eine Schaberleiste 15 eingesetzt, deren Halterung 14 in der Klemmleiste 17 fest eingespannt ist. Die Halterung 14 verbreitert sich an ihrem Kopfende und bildet ein Bett fur die von einem mit Druckluft beaufschlagten Schlauch 21 elastisch abgestützte Schaberleiste 15. Dieses Dosiersystem ist in der DE-A 33 38 323 ausführlich beschrieben.
  • Das Beschichten bzw. Streichen der auf der Gegenwalze 1 geführten Papierbahn 2 erfolgt, indem in der Auftragkammer 3 Streichmasse auf die Bahn 2 gebracht wird und mit Hilfe des Dosierelementes 13 bzw. 15 auf der Bahn 2 das gewünschte Strichgewicht dosiert wird. Dazu wird kontinuierlich über den Zulaufschlitz 7 Streichmasse im Überschuß zugeführt, so daß die Kammer 3 ständig gefüllt ist. Die überschüssige Masse entweicht entgegen der Bahnlaufrichtung durch den Überlaufspalt 5 und verhindert so das Eintreten der mit der bewegten Bahn 2 mitgerissenen Luftgrenzschicht. Das am Bahnaustritt angeordnete Dosierelement (in Fig. 1 das Schabermesser 13, in Fig. 2 die Schaberleiste 15) dosiert die Farbe in dem gewünschten Flächengewichtt indem es den überschüssigen Anteil des sich mit der Bahn bewegenden Farbstromes in der Kammer 3 zurückhält.
  • In beiden Ausführungsformen läßt sich das Dosiersystem unabhängig von der Auftragkammer 3 um den Dosierpunkt 18 verschwenken, um das Strichgewicht durch Änderung des Streichwinkels (Winkel zwischen Dosierelement 13 bzw. 15 und der Bahn 2) innerhalb eines großen Bereichs zu variieren. Die elastische Dichtlippe 12 dichtet die Kammer 3 gegenüber dem jeweiligen Dosiersystem in den verschiedenen Stellungen zueinander ab. Da die Auftragkammer 3 - bis auf das Dosierelement 13, 15 - unabhängig von der Bewegung des Schaberbalkens 19 ist, bleibt die Geometrie der Kammer 3 einschließlich des Überlaufspaltes 5 im wesentlichen erhalten.
  • Die geometrischen Änderungen durch die Bewegung der Dosierelemente 13 bzw. 15 sind in der Nähe des Dosierpunktes 18 so gering, daß sie durch Verformung der Dichtlippe 12 ausgeglichen werden. Durch Verschieben der Klemmleiste 17 kann die Vorspannung des Schabermessers 13, durch Druckänderung im Schlauch 21 kann die Vorspannung der Schaberleiste 15 eingestellt werden, ohne daß die Geometrie im Bereich des Dosierpunktes 18 negativ verändert wird. Zum Bahneinzug und zur Reinigung ist der Schaberbalken 20 ebenfalls von der Gegenwalze 1 abschwenkbar.

Claims (5)

  1. Vorrichtung zum Beschichten einer um eine Gegenwalze (1) geführten Materialbahn (2) mit einer zur Gegenwalze (1) geöffneten Auftragkammer (3) mit einer Zufuhr (7) für das Beschichtungsmaterial, die an der Materialbahneinlaufseite einen Überlaufspalt (5) aufweist und an der Auslaufseite von einem Dosiersystem abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosiersystem unabhängig von der Auftragkammer (3) um eine Achse parallel zur Gegenwalzenachse verschwenkbar und mit einem Dichtelement (12) gegen die Begrenzung (6) der Auftragkammer (3) abgedichtet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Dosiersystem bestehend aus einem Schabermesser (13), das in einem schwenkbaren Schaberbalken (20) befestigt ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Dichtelement in Form einer an dem Auftragkammerboden (6) befestigten elastischen Dichtlippe (12), die an dem Schabermesser (13) anliegt.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Dosiersystem mit einer Schaberleiste (15), die in einer schwenkbaren Halterung (20) elastisch abgestützt ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Dichtelement in Form einer elastischen Dichtlippe (12), die das Bett der Schaberleiste (15) gegen den Kammerboden (6) abdichtet.
EP88102005A 1987-03-24 1988-02-11 Vorrichtung zum Beschichten einer Materialbahn Expired - Lifetime EP0287759B1 (de)

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