EP1104339A1 - Roller provided for use in coating machines - Google Patents

Roller provided for use in coating machines

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Publication number
EP1104339A1
EP1104339A1 EP00936889A EP00936889A EP1104339A1 EP 1104339 A1 EP1104339 A1 EP 1104339A1 EP 00936889 A EP00936889 A EP 00936889A EP 00936889 A EP00936889 A EP 00936889A EP 1104339 A1 EP1104339 A1 EP 1104339A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
roller
cover
application
web
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP00936889A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Kustermann
Thomas STÜBEGGER
Michel Beltzung
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Paper Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19954007A external-priority patent/DE19954007A1/en
Application filed by Voith Paper Patent GmbH filed Critical Voith Paper Patent GmbH
Publication of EP1104339A1 publication Critical patent/EP1104339A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C13/00—Rolls, drums, discs, or the like; Bearings or mountings therefor
    • 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
    • B05C1/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating
    • B05C1/04—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length
    • B05C1/08—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length using a roller or other rotating member which contacts the work along a generating line
    • B05C1/0808—Details thereof, e.g. surface characteristics
    • 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
    • D21H23/38—Knife or blade type coaters the fluid material being applied with a special device, e.g. with a roll in a flooded-nip inverted blade coater
    • 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
    • B05C1/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating
    • B05C1/04—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length
    • B05C1/08—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length using a roller or other rotating member which contacts the work along a generating line
    • B05C1/0826—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length using a roller or other rotating member which contacts the work along a generating line the work being a web or sheets
    • B05C1/083—Apparatus in which liquid or other fluent material is applied to the surface of the work by contact with a member carrying the liquid or other fluent material, e.g. a porous member loaded with a liquid to be applied as a coating for applying liquid or other fluent material to work of indefinite length using a roller or other rotating member which contacts the work along a generating line the work being a web or sheets being passed between the coating roller and one or more backing rollers
    • 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
    • B05C9/00—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important
    • B05C9/04—Apparatus or plant for applying liquid or other fluent material to surfaces by means not covered by any preceding group, or in which the means of applying the liquid or other fluent material is not important for applying liquid or other fluent material to opposite sides of the work

Definitions

  • the invention relates to a roller for coating machines for one or both sides, direct or indirect application of a liquid or pasty medium to a running web, in particular made of paper or cardboard.
  • Such a known roller has either a hollow cylindrical or a full core and is made of metal or fiber-reinforced plastic.
  • the outer jacket of the core is provided with an elastomer layer consisting of rubber, polyurethane or similar material.
  • a suitable application unit is assigned to such a roller and is used in the online or offline coating machine for paper production or finishing.
  • roller In the case of direct application, the roller represents a counter element for supporting and guiding the running material web.
  • a coating roller which cooperates with a doctor blade, consists of a metallic core which has two elastomeric outer layers of different thickness and hardness. These layers are incompressible.
  • the liquid or pasty medium is applied to the surface of the roller (application roller), the roller subsequently transferring the medium in a press nip (nip) to the web of material passing through the nip.
  • this device is referred to as a film press, speedsizer or speed coater, for example.
  • gummed application rollers or ones coated with polyurethane or similar material are currently used.
  • these so-called full elastomer rollers are used with a definite nier load pressed against each other and flatten, so that there is a widespread nip by an amount "a". This widened nip an improved transmission of the medium is achieved.
  • Such a wide nip advantageously also leads to a certain dewatering of the liquid medium and thus usually permits higher line applications than with a "sharper" nip.
  • the main disadvantage of the full elastomer is that due to its incompressibility (constant volume), in particular before and after the nip, bulges occur as a result of the displacement of the elastomer material.
  • the same negative effect also occurs when a doctor element is pressed onto the roller guiding the material web, which roller is designed as a counter roller.
  • the bulge in front of the nip is larger than that after the nip and can therefore already damage the material web entering the nip.
  • the invention has for its object to provide a roller with which a bulge damaging the web can be reduced or even avoided and therefore ensures better job results.
  • a compressible but nevertheless elastic cover is provided for the roller.
  • the invention is particularly suitable for application rollers in the indirect application of an application medium because the broadened one described at the beginning Nip effect occurs.
  • the compressibility is achieved by the cover, in particular the intermediate layer, containing an elastomer known per se, into which cavities, in the form of small gas bubbles, are introduced.
  • These cavities can be open-cell (e.g. PU foam) or closed.
  • the cavities can be produced, for example, by foaming the material provided as the reference layer. Powdery substances such as, NaHC0 3 , can be added to this material for this purpose, which, for example, become gaseous during vulcanization and thus lead to foaming. With polyurethane (PU), water molecules also serve this purpose. With regard to the manufacturing costs, it is expedient if the foaming of the elastomer is carried out on the roll core during the crosslinking.
  • roller cover according to the invention is very smooth and even, since the enclosed cavities are only very small and cannot lead to markings on the web.
  • the application medium particles forming this spray can be both liquid and pasty droplets of application medium and can also contain already dried particles of the application medium.
  • Figure 1 shows: schematically shown the prior art using applicator rollers that form beads in the nip
  • Figure 2 shows: also schematically shown applicator rollers according to the invention without beading
  • FIG. 3 shows: a multilayer structure of the roller cover according to the invention from FIG. 2.
  • FIG. 4 shows a single-layer structure of the roller cover according to the invention from FIG. 2.
  • Figure 5 shows: the schematic side view of a coating unit with built-in Applicator rollers according to the invention.
  • FIG. 1 shows a pair of application rollers with associated known application units A according to the prior art.
  • the direction of rotation of the rollers is marked with corresponding arrows.
  • the two rollers 1 and 2 have an elastic but incompressible roller cover 3 z. B. made of solid rubber.
  • the contact pressure Fi and F 2 applied to both rollers leads to the fact that, on the one hand, the nip Ni advantageously increases by the amount "a" and "a '" and thus for a long penetration phase of the medium into the material Path provides, where a is greater than a '.
  • nip - beads W E on the inlet side and beads W A on the outlet side are formed, which protrude in an undesirable manner and can thus lead to web damage (higher frictional forces, elongation of the material web, etc.) and to uneven application of the medium to the web 5 , since the beads seen across the width of the web or roller, are not sure to be the same size.
  • FIG. 2 shows the conditions in the nip of application rollers 1 and 2 when used for indirect application, the application rollers 1 and 2 having a compressible cover or a compressible layer 3a.
  • the compressibility of this cover enables a desired broad nip N 2 without beads W A and W E and without “misting" of the medium.
  • the reference 3a in the selected example according to FIG. 3 has a multilayer structure, consisting of an outer layer, a so-called Functional layer 10 and a lower layer, the intermediate layer 12, which is applied to the roller core 15 of the application roller 1 and / or 2.
  • the roller core 15 made of metal, a fiber-reinforced plastic z. B. CFK (carbon fiber) or other suitable material. It is made of solid material or consists of a hollow cylinder. In order to ensure or improve the adhesiveness between the roller core 15 and the cover 3a, the outer shell of the roller core is provided with a bonding layer 13, for example. B. provided an adhesive coating.
  • a fully elastomer material with preferably closed pores is selected as the functional layer 10.
  • the thickness d of the functional layer 10 should be between 1 mm and 15 mm, whereas the layer 12 is designed to be compressible by means of cavities 8.
  • the cavities can have a diameter of up to 2 mm.
  • the cavities should be smaller than 30 ⁇ m in diameter, but preferably 0.5 to 5 ⁇ m, since layer 12 also represents the functional layer in this application.
  • the thickness d ⁇ (thickness of the compressible layer) 12 should be between 1 mm and 50 mm, but preferably 5 mm and 25 mm, and a hardness of 1 to 300 P & J (Pussey & Jones Hardness), preferably 20 to 150 P & J.
  • the lower values should be used if the robust functional layer 10 is additionally present, e.g. B. if a penetration (for example with liner, packaging paper) is desired.
  • FIG. 5 shows an application example for indirect application with application rollers according to the invention.
  • the running web 5 leaves a drying cylinder 6 of a drying group and is then fed to a so-called speedsizer, consisting of the two application rollers 1 and 2 forming the press nip N for treatment on both sides with an application medium.
  • the application rollers 1 and 2 are provided with the compressible cover 3a, including cavities 8.
  • Each application roller is assigned a corresponding application unit Ai and A 2 for indirect coating.
  • the roller 1 is, for example, the application roller with the compressible cover 3a on which the application unit Ai acts and the roller 2 is then the web-supporting counter roller. In this case, only the applicator roller 1 could have the compressible layer 3a on its jacket.
  • the roller 2 In the case of a direct application, also not shown in FIG. 5, the roller 2 would be designed as a counter roller and provided with a compressible cover 3a. The roller 1 would be omitted in this variant and the application unit A1 would be moved to this position with a doctor element for leveling and / or final metering of the applied amount of coating.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a roller provided for use in coating machines. The inventive roller is provided for directly or indirectly applying a liquid or pasty medium to one or both sides of a running web of material, especially made of paper or paperboard, and comprises a core (15) whose outer casing is provided with a covering (3a) made of an elastomeric material. According to the invention, the covering (3a) is designed such that it can be compressed.

Description

Walze für Streichmaschinen Roller for coating machines
Die Erfindung betrifft eine Walze für Streichmaschinen zum ein- oder beidseitigen, direkten oder indirekten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Warenbahn, insbesondere aus Papier oder Karton.The invention relates to a roller for coating machines for one or both sides, direct or indirect application of a liquid or pasty medium to a running web, in particular made of paper or cardboard.
Eine derartig bekannte Walze weist entweder einen hohizylindrischen oder einen vollen Kern auf und besteht aus Metall oder faserverstärktem Kunststoff. Der Außenmantel des Kernes ist mit einer Elastomerschicht, bestehend aus Gummi, Polyurethan oder ähnlichem Material, versehen.Such a known roller has either a hollow cylindrical or a full core and is made of metal or fiber-reinforced plastic. The outer jacket of the core is provided with an elastomer layer consisting of rubber, polyurethane or similar material.
Einer solchen Walze ist ein geeignetes Auftragswerk zugeordnet und wird in der online- oder offline-Streichmaschine bei der Papierherstellung oder -Veredelung eingesetzt.A suitable application unit is assigned to such a roller and is used in the online or offline coating machine for paper production or finishing.
Beim direkten Auftragen stellt die Walze ein Gegenelement zum Stützen und Führen der laufenden Warenbahn dar. Auf die US 3,701 ,335 soll hierbei verwiesen werden. Eine, mit einer Rollrakel zusammenwirkende, Streichwalze besteht aus einem metallischen Kern, der zwei elastomere Außenschichten von unterschiedlicher Dicke und Härte aufweist. Diese Schichten sind inkompressibel.In the case of direct application, the roller represents a counter element for supporting and guiding the running material web. Reference is made to US Pat. No. 3,701,335. A coating roller, which cooperates with a doctor blade, consists of a metallic core which has two elastomeric outer layers of different thickness and hardness. These layers are incompressible.
Beim indirekten Auftragsverfahren wird dagegen das flüssige oder pastöse Medium auf die Oberfläche der Walze (Auftragswalze) aufgebracht, wobei die Walze nachfolgend das Medium in einem Press-Spalt (Nip) auf die, den Nip durchlaufende Warenbahn überträgt. In der Praxis wird diese Einrichtung zum Beispiel als Filmpresse, Speedsizer oder Speedcoater bezeichnet.In the indirect application method, on the other hand, the liquid or pasty medium is applied to the surface of the roller (application roller), the roller subsequently transferring the medium in a press nip (nip) to the web of material passing through the nip. In practice, this device is referred to as a film press, speedsizer or speed coater, for example.
Auch hierbei werden gegenwärtig dazu gummierte bzw. mit Polyurethan oder ähnlichem Material beschichtete Auftragswalzen eingesetzt. Diese sogenannten Voll- elastomerwalzen werden, wie bereits erwähnt, zwecks Nipbildung mit einer defi- nierten Belastung gegeneinander gedrückt und platten sich dadurch ab, so dass sich um einen Betrag „a" ein verbreiteter Nip ergibt. Durch diesen verbreiterten Nip wird eine verbesserte Übertragung des Mediums erreicht.Here too, gummed application rollers or ones coated with polyurethane or similar material are currently used. As already mentioned, these so-called full elastomer rollers are used with a definite nier load pressed against each other and flatten, so that there is a widespread nip by an amount "a". This widened nip an improved transmission of the medium is achieved.
Ein solch breiter Nip führt in vorteilhafter Weise auch zu einer gewissen Entwässerung des flüssigen Mediums und erlaubt damit zumeist höhere Strichaufträge als bei „schärferem" Nip.Such a wide nip advantageously also leads to a certain dewatering of the liquid medium and thus usually permits higher line applications than with a "sharper" nip.
Der die Vorteile aber überwiegende Nachteil des Vollelastomers ist jener, dass es auf Grund seiner Inkompressibilität (Volumenkonstanz) insbesondere vor und nach dem Nip zu einer Wulstbildung in Folge der Verdrängung des Elastomermaterials kommt. Derselbe negative Effekt tritt auch beim Anpressen eines Rakelelements an die, als Gegenwalze ausgebildete, die Warenbahn führende Walze auf. Die Wulstbildung ist dabei vor dem Nip größer als jene nach dem Nip und kann dadurch bereits die in den Nip einlaufende Warenbahn schädigen.The main disadvantage of the full elastomer is that due to its incompressibility (constant volume), in particular before and after the nip, bulges occur as a result of the displacement of the elastomer material. The same negative effect also occurs when a doctor element is pressed onto the roller guiding the material web, which roller is designed as a counter roller. The bulge in front of the nip is larger than that after the nip and can therefore already damage the material web entering the nip.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walze zu schaffen, mit der eine die Warenbahn schädigende Wulstbildung verminderbar oder sogar vermeidbar ist und daher für bessere Auftragsergebnisse sorgt.The invention has for its object to provide a roller with which a bulge damaging the web can be reduced or even avoided and therefore ensures better job results.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruches 1 gelöst.The object is achieved with the characterizing feature of claim 1.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung sind aus den Unter- ansprüchen 2 - 12 entnehmbar.Further advantageous design options of the invention can be found in subclaims 2-12.
Anstelle des bisher verwendeten inkompressiblen Vollelastomers ist erfindungsgemäß ein kompressibler, aber dennoch elastischer Bezug für die Walze vorge- sehen. Besonderes geeignet ist die Erfindung für Auftragswalzen beim indirekten Auftragen eines Auftragsmediums, weil hier die eingangs beschriebene verbreiterte Nipwirkung eintritt.Instead of the previously incompressible full elastomer, according to the invention a compressible but nevertheless elastic cover is provided for the roller. The invention is particularly suitable for application rollers in the indirect application of an application medium because the broadened one described at the beginning Nip effect occurs.
Die Kompressibilität wird erreicht, indem der Bezug, insbesondere die Zwischenschicht, ein an sich bekanntes Elastomer enthält, in das Hohlräume, in Form von kleinen Gasbläschen, eingebracht sind. Diese Hohlräume können offenzellig (z. B. PU - Schaum) oder auch geschlossen sein.The compressibility is achieved by the cover, in particular the intermediate layer, containing an elastomer known per se, into which cavities, in the form of small gas bubbles, are introduced. These cavities can be open-cell (e.g. PU foam) or closed.
Die Hohlräume können beispielsweise durch Aufschäumen des als Bezugsschicht vorgesehenen Materials hergestellt sein. Diesem Material können dazu solche pulverförmigen Stoffe wie, NaHC03, zugegeben werden, die beispielsweise beim Vulkanisieren gasförmig werden und so zum Aufschäumen führen. Bei Poyurethan (PU) erfüllen auch Wassermoleküle diesen Zweck. Zweckmäßig hinsichtlich der Herstellungskosten ist es, wenn das Aufschäumen des Elastomers während der Vernetzung am Walzenkern vorgenommen wird.The cavities can be produced, for example, by foaming the material provided as the reference layer. Powdery substances such as, NaHC0 3 , can be added to this material for this purpose, which, for example, become gaseous during vulcanization and thus lead to foaming. With polyurethane (PU), water molecules also serve this purpose. With regard to the manufacturing costs, it is expedient if the foaming of the elastomer is carried out on the roll core during the crosslinking.
Äußerlich stellt sich der erfindungsgemäße Walzenbezug als sehr glatt und ebenmäßig dar, da die eingeschlossenen Hohlräume nur sehr klein sind und so nicht zu Markierungen der Warenbahn führen können.Externally, the roller cover according to the invention is very smooth and even, since the enclosed cavities are only very small and cannot lead to markings on the web.
Es versteht sich, dass je gleichmäßiger über die Länge der Walzen bzw. der Waren- bahn die Hohlräume angeordnet sind, desto gleichmäßiger auch ihre Kompressibilität ist. Um so besser sind auch die positiven Auswirkungen auf die Oberfläche des gestrichenen oder imprägnierten Papiers.It goes without saying that the more uniformly the cavities are arranged over the length of the rollers or the web, the more uniform their compressibility is. The better the positive effects on the surface of the coated or impregnated paper.
Neben der geringen Papierbeanspruchung wird dadurch auch die Geometrie am Nip- auslauf beim indirekten Auftragen günstig beeinflusst. Durch den weitgehenden Wegfall der eingangs beschriebenen Wülste ist die Trennung der Walzen und damit der Bahnabzug besser definiert.In addition to the low paper stress, this also has a favorable influence on the geometry at the nip outlet during indirect application. By largely eliminating the beads described above, the separation of the rolls and thus the web take-off is better defined.
Folgendes soll noch angemerkt werden:The following should be noted:
Insbesondere bei hohen Laufgeschwindigkeiten der Warenbahn (die heutzutage über 2000 m/min. betragen können) kommt es beim indirekten Auftragen nach derEspecially when the web is running at high speeds (which can be more than 2000 m / min nowadays) indirect application occurs after
Auftragsstelle im Nip, insbesondere dort, wo die Warenbahn von der Oberfläche der Auftragswalze abhebt, zur Bildung eines Auftragsmedium-Sprühnebels. Die diesen Sprühnebei bildenden Auftragsmedium-Partikel können sowohl noch flüssige als auch pastöse Tröpfchen von Auftragsmedium sein sowie auch bereits getrocknete Teilchen des Auftragsmediums enthalten.Order point in the nip, especially where the web of material from the surface of Application roller lifts up to form an application medium spray. The application medium particles forming this spray can be both liquid and pasty droplets of application medium and can also contain already dried particles of the application medium.
Um verhindern zu können, dass die Auftragsmediumpartikel des Sprühnebels sich wieder auf der frischen Auftragsschicht niederschlagen, ist bereits in der DE 198 00 955 vorgeschlagen worden, in Laufrichtung nach der Auftragsstelle, (also nach dem Nip) eine Auffangvorrichtung oder eine Abzugsvorrichtung oder dergleichen anzuordnen. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Walzenbezuges kann auf diese genannten Einrichtungen verzichtet werden, weil in überraschender Weise weniger bzw. gar kein Nebel beim Bahnablösen auftritt, was als weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung anzusehen sind.In order to be able to prevent the application medium particles of the spray from being deposited again on the fresh application layer, it has already been proposed in DE 198 00 955 to arrange a collecting device or a take-off device or the like in the running direction after the application point (i.e. after the nip). When using the roll cover according to the invention, these devices can be dispensed with because surprisingly less or no fog occurs when the web is detached, which is to be regarded as a further advantage of the present invention.
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert werden.The invention will be explained using an exemplary embodiment.
Für gleiche Bauteile wurden in den Figuren gleiche Bezugszeichen gewählt.The same reference numerals have been chosen for the same components in the figures.
Figur 1 zeigt: schematisch dargestellt den Stand der Technik anhand von Auftragswalzen, die im Nip Wülste bildenFigure 1 shows: schematically shown the prior art using applicator rollers that form beads in the nip
Figur 2 zeigt: ebenfalls schematisch dargestellt erfindungsgemäße Auftragswalzen ohne WulstbildungFigure 2 shows: also schematically shown applicator rollers according to the invention without beading
Figur 3 zeigt: einen mehrlagigen Aufbau des erfindungsgemäßen Walzenbezugs aus Figur 2.FIG. 3 shows: a multilayer structure of the roller cover according to the invention from FIG. 2.
Figur 4 zeigt: einen einlagen Aufbau des erfindungsgemäßen Walzenbezugs aus Figur 2.FIG. 4 shows a single-layer structure of the roller cover according to the invention from FIG. 2.
Figur 5 zeigt: die schematische Seitenansicht einer Streicheinheit mit eingebauten erfindungsgemäßen Auftragswalzen.Figure 5 shows: the schematic side view of a coating unit with built-in Applicator rollers according to the invention.
In Figur 1 ist ein Auftragswalzeπpaar mit zugeordneten bekannten Auftragsaggregaten A nach dem Stand der Technik dargestellt. Die Laufrichtung der Walzen ist mit entsprechenden Pfeilen gekennzeichnet. Die beiden Walzen 1 und 2 weisen einen zwar elastischen aber inkompressiblen Walzenbezug 3 z. B. aus Vollgummi auf.FIG. 1 shows a pair of application rollers with associated known application units A according to the prior art. The direction of rotation of the rollers is marked with corresponding arrows. The two rollers 1 and 2 have an elastic but incompressible roller cover 3 z. B. made of solid rubber.
Die auf beide Walzen aufgebrachte Anpresskraft Fi und F2 führt bei dem eingesetzten Material dazu, dass sich zum einen in vorteilhafter Weise der Nip Ni um den Betrag „a" und ,,a' " vergrößert und so für eine lange Penetrationsphase des Mediums in die Bahn sorgt, wobei a größer als a' ist. Zum anderen bilden sich aber Nip - einlaufseitige Wülste WE und auslaufseitige Wülste WA aus, die in unerwünschter Weise hervorstehen und so zu Bahnschädigungen (höhere Reibungskräfte, Dehnung der Materialbahn, usw.) und zu ungleichmäßigem Auftrag des Mediums auf die Warenbahn 5 führen können, da die Wülste über die Breite der Warenbahn bzw. der Walze gesehen, nicht sicher gleich groß verlaufen.The contact pressure Fi and F 2 applied to both rollers leads to the fact that, on the one hand, the nip Ni advantageously increases by the amount "a" and "a '" and thus for a long penetration phase of the medium into the material Path provides, where a is greater than a '. On the other hand, nip - beads W E on the inlet side and beads W A on the outlet side are formed, which protrude in an undesirable manner and can thus lead to web damage (higher frictional forces, elongation of the material web, etc.) and to uneven application of the medium to the web 5 , since the beads seen across the width of the web or roller, are not sure to be the same size.
In der Figur 1 ist mit 6 noch entstehende Farbnebelbilduπg am Nipauslauf dargestellt deren negative Wirkungen bereits beschrieben wurden.In FIG. 1, the color mist formation still developing at the nip outlet is shown at 6, the negative effects of which have already been described.
Die Figur 2 zeigt die Verhältnisse im Nip von Auftragswalzen 1 und 2, bei der Verwendung für das indirekte Auftragen, wobei die Auftragswalen 1 und 2 die einen kompressiblen Bezug bzw. eine kompressible Schicht 3a aufweisen. Die Kompressibilität dieses Bezuges ermöglicht einen erwünschten breiten Nip N2 ohne Wülste WA und WE und ohne „Nebeln" des Mediums.FIG. 2 shows the conditions in the nip of application rollers 1 and 2 when used for indirect application, the application rollers 1 and 2 having a compressible cover or a compressible layer 3a. The compressibility of this cover enables a desired broad nip N 2 without beads W A and W E and without "misting" of the medium.
Den Aufbau des kompressiblen Walzenbezuges 3a, gemäß Figur 2, zeigt die Figur 3 und 4.The structure of the compressible roller cover 3a, according to FIG. 2, is shown in FIGS. 3 and 4.
Der Bezug 3a im gewählten Beispiel gemäß Figur 3 weist bei dieser Variante einen mehrlagigen Aufbau auf, bestehend aus einer Außenlage, einer sogenannten Funktionsschicht 10 und einer unteren Lage, der Zwischenschicht 12, die auf dem Walzenkern 15 der Auftragswalze 1 und/oder 2 aufgebracht ist.In this variant, the reference 3a in the selected example according to FIG. 3 has a multilayer structure, consisting of an outer layer, a so-called Functional layer 10 and a lower layer, the intermediate layer 12, which is applied to the roller core 15 of the application roller 1 and / or 2.
Anzumerken ist, dass der Walzenkern 15 aus Metall, einem faserverstärktem Kunststoff z. B. CFK (Kohlefaser) oder einem anderen geeigneten Material besteht. Er ist aus Vollmaterial gefertigt oder besteht aus einem Hohlzylinder. Um die Haftfähigkeit zwischen dem Walzenkern 15 und dem Bezug 3a sicherzustellen bzw. zu verbessern ist der Außenmantel des Walzenkernes mit einer Bindeschicht 13 z. B. einem Haftanstrich versehen.It should be noted that the roller core 15 made of metal, a fiber-reinforced plastic z. B. CFK (carbon fiber) or other suitable material. It is made of solid material or consists of a hollow cylinder. In order to ensure or improve the adhesiveness between the roller core 15 and the cover 3a, the outer shell of the roller core is provided with a bonding layer 13, for example. B. provided an adhesive coating.
Als Funktionsschicht 10 ist ein Vollelastomerwerkstoff mit bevorzugt geschlossenen Poren gewählt. Die Dicke d der Funktionsschicht 10 sollte zwischen 1 mm und 15 mm betragen, wogegen die Lage 12 kompressibel durch eingebrachte Hohlräume 8 ausgestaltet ist. Die Hohlräume können bei Verwendungen der Zwischenschicht im mehrlagigen Bezug bis zu 2 mm Durchmesser aufweisen. Die Hohlräume sollten aber bei Verwendung der Schicht 12 für einen einlagigen Bezug (siehe Figur 4) kleiner als 30 μm im Durchmesser, vorzugsweise aber 0,5 bis 5 μm, sein, da die Schicht 12 bei diesem Anwendungsfall gleichzeitig die Funktionsschicht darstellt.A fully elastomer material with preferably closed pores is selected as the functional layer 10. The thickness d of the functional layer 10 should be between 1 mm and 15 mm, whereas the layer 12 is designed to be compressible by means of cavities 8. When using the intermediate layer in a multi-layer covering, the cavities can have a diameter of up to 2 mm. However, when using layer 12 for a single-layer cover (see FIG. 4), the cavities should be smaller than 30 μm in diameter, but preferably 0.5 to 5 μm, since layer 12 also represents the functional layer in this application.
Die Dicke dκ (Dicke der komprimierbaren Schicht) 12 sollte zwischen 1 mm und 50 mm, bevorzugt aber 5 mm und 25 mm, und eine Härte von 1 bis 300 P & J (Pussey & Jones Hardness), bevorzugt 20 bis 150 P & J betragen. Die niedrigeren Werte sollten dann angewendet werden, wenn die robuste Funktionsschicht 10 zusätzlich vorhanden ist, z. B. wenn wenn eine Penetration (zum Beispiel bei Liner, Verpackungspapieren) gewünscht wird.The thickness d κ (thickness of the compressible layer) 12 should be between 1 mm and 50 mm, but preferably 5 mm and 25 mm, and a hardness of 1 to 300 P & J (Pussey & Jones Hardness), preferably 20 to 150 P & J. The lower values should be used if the robust functional layer 10 is additionally present, e.g. B. if a penetration (for example with liner, packaging paper) is desired.
Je nach den geforderten Verhältnissen im Nip wird der ein- oder mehrlagige Bezug 3a mit entsprechenden Dicken so ausgewählt, dass Linienkräfte Fi und F2 (siehe Figur 2) gemäß der Bedingung: 1 kN/m < Fi = F2 < 100, vorzugsweise 40 kN/m, und/oder eine Flächenpressung im Nip von 0,01 bis 2 N/mm2, vorzugsweise 0,05 bis 0,5 N/mm2 und/oder eine Niplänge N von 20 bis 200 mm, vorzugsweise 30 bis 150 mm erreichbar sind.Depending on the required conditions in the nip, the single-layer or multi-layer cover 3a with corresponding thicknesses is selected such that line forces Fi and F 2 (see FIG. 2) according to the condition: 1 kN / m <Fi = F 2 <100, preferably 40 kN / m, and / or a surface pressure in the nip of 0.01 to 2 N / mm 2 , preferably 0.05 to 0.5 N / mm 2 and / or a nip length N of 20 to 200 mm, preferably 30 to 150 mm can be reached.
Diese Werte garantieren optimale Nipverhältnisse und damit eine bessere Qualität des Auftrages auf der Warenbahn.These values guarantee optimal nip conditions and thus a better quality of the order on the web.
In der Figur 5 ist ein Anwendungsbeispiel für das indirekte Auftragen mit erfindungsgemäßen Auftragswalzen dargestellt.FIG. 5 shows an application example for indirect application with application rollers according to the invention.
Die laufende Warenbahn 5 verlässt einen Trockenzylinder 6 einer Trockengruppe und wird danach einem sogenannten Speedsizer, bestehend aus den zwei miteinander den Pressnip N bildenden Auftragswalzen 1 und 2 zur beidseitigen Behandlung mit einem Auftragsmedium zugeführt.The running web 5 leaves a drying cylinder 6 of a drying group and is then fed to a so-called speedsizer, consisting of the two application rollers 1 and 2 forming the press nip N for treatment on both sides with an application medium.
Die Auftragswalzen 1 und 2 sind hierbei mit dem kompressiblen Bezug 3a, einschließlich Hohlräume 8, versehen.The application rollers 1 and 2 are provided with the compressible cover 3a, including cavities 8.
Jeder Auftragswalze ist ein entsprechendes Auftragsaggregat Ai und A2 für das indirekte Beschichten zugeordnet.Each application roller is assigned a corresponding application unit Ai and A 2 for indirect coating.
Bei nur einseitigem Auftrag (nicht in Figur 5 dargestellt) ist beispielsweise die Walze 1 die Auftragswalze mit dem kompressiblen Bezug 3a, auf die das Auftragswerk Ai wirkt und die Walze 2 ist dann die bahnstützende Gegenwaize. In diesem Fall könnte auch nur die Auftragswalze 1 auf ihrem Mantel die kompressible Schicht 3a aufweisen.In the case of only one-sided application (not shown in FIG. 5), the roller 1 is, for example, the application roller with the compressible cover 3a on which the application unit Ai acts and the roller 2 is then the web-supporting counter roller. In this case, only the applicator roller 1 could have the compressible layer 3a on its jacket.
Bei ebenfalls nicht in Figur 5 dargestelltem direkten Auftrag wäre die Walze 2 als Gegenwalze ausgebildet und mit kompressiblem Bezug 3a versehen. Die Walze 1 würde bei dieser Variante entfallen und das Auftragswerk A1 mit einem Rakelelement zur Egalisierung und/oder Fertigdosierung der aufgetragenen Strichmenge dafür an diese Position rücken.In the case of a direct application, also not shown in FIG. 5, the roller 2 would be designed as a counter roller and provided with a compressible cover 3a. The roller 1 would be omitted in this variant and the application unit A1 would be moved to this position with a doctor element for leveling and / or final metering of the applied amount of coating.
Nachfolgend und ebenfalls nicht mehr in der Figur 5 dargestellt, können sich weitere Behandlungsschritte der Materialbahn 5, wie kontaktiose Trocknung, Trockengruppen und weitere Beschichtungsstationen, sowie Glätteinrichtungen, anschließen. In the following and also no longer shown in FIG. 5, further treatment steps of the material web 5, such as contactless drying, drying groups and further coating stations, as well as smoothing devices, can follow.

Claims

Patentansprüche claims
1. Walze für Streichmaschinen zum ein- oder beidseitigen, direkten oder indirekten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende1. Roller for coating machines for one or both sides, direct or indirect application of a liquid or pasty medium on a running
Warenbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, wobeiWeb, in particular of paper or cardboard, wherein
a) der Walze (1 , 2) ein Auftragsaggregat (Ai , A2) zugeordnet ist b) die Walze (1 , 2) bei direktem Auftrag die Warenbahn (5) führt c) die Walze (1 ,2) bei indirektem Auftrag das Auftragsmedium empfängt und in einem Pressnip (N), der zwischen der Walze (1 ,2) und einem Gegenelement (2, 1) besteht auf die Warenbahn (5) überträgt d) die Walze (1 , 2) einen Kern (15) aufweist, dessen Außenmantel mit einem Bezug (3a) bestehend aus einem Elastomerwerkstoff versehen ist gekennzeichnet dadurch, dass e) der Bezug (3a) kompressibel gestaltet ist.a) the roller (1, 2) an application unit (Ai, A 2 ) is assigned b) the roller (1, 2) with direct order the web (5) leads c) the roller (1, 2) with indirect order Receives application medium and in a press nip (N), which exists between the roller (1, 2) and a counter element (2, 1) on the web (5) d) the roller (1, 2) has a core (15) , whose outer casing is provided with a cover (3a) consisting of an elastomer material, characterized in that e) the cover (3a) is designed to be compressible.
2. Walze nach Anspruch 1 , gekennzeichnet dadurch, dass der Bezug (3a) mehrlagig, bestehend aus einer außenliegenden2. Roller according to claim 1, characterized in that the cover (3a) multilayer, consisting of an outer
Funktionsschicht (10) und mindestens einer darunterliegenden Zwischenschicht (12), ausgebildet ist.Functional layer (10) and at least one underlying intermediate layer (12) is formed.
3. Walze nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, dass der Bezug (3a) nur einlagig in Form der Zwischenschicht (12) ausgebildet ist. 3. Roller according to claim 1, characterized in that the cover (3a) is formed only in the form of the intermediate layer (12).
Walze nach Anspruch 1 und einer der Ansprüche 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, dass der Bezug (3a) über eine Bindeschicht (13) mit dem Kern (15) verbunden ist. Roller according to Claim 1 and one of Claims 2 or 3, characterized in that the cover (3a) is connected to the core (15) via a binding layer (13).
Walze nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass die Funktionsschicht (10), aus einem Vollelastomerwerkstoff mit einer Dicke dF von 1 mm bis 15 mm besteht.Roll according to claim 2, characterized in that the functional layer (10) consists of a fully elastomer material with a thickness d F of 1 mm to 15 mm.
6. Walze nach Anspruch 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, dass die komprimierbare Zwischenschicht (12) eine Dicke dκ von 1 mm < dκ < 50 mm, insbesondere 5 bis 25 mm und eine Härte von 1 bis 300 P & J, vorzugsweise 20 bis 150 P & J, aufweist.6. Roller according to claim 2 and 3, characterized in that the compressible intermediate layer (12) has a thickness d κ of 1 mm <d κ <50 mm, in particular 5 to 25 mm and a hardness of 1 to 300 P & J, preferably 20 to 150 P&J.
7. Walze nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der Bezug (3a) gleichmäßig verteilte Hohlräume (8) enthält, die gefüllt oder offenzellig sind.7. Roller according to one or more of the preceding claims, characterized in that the cover (3a) contains evenly distributed cavities (8) which are filled or open-celled.
8. Walze nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, dass der Durchmesser der Hohlräume (8) bei einlagigem Bezug (3a) ™ 30 μm, vorzugsweise 0,5 bis 5 μm groß und bei mehrlagigem Bezug (3a) 0,5 μm bis zu8. Roller according to claim 7, characterized in that the diameter of the cavities (8) with a single-layer cover (3a) ™ 30 microns, preferably 0.5 to 5 microns in size and with multi-layer cover (3a) 0.5 microns up to
2 mm groß ist.Is 2 mm in size.
9. Walze nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der Bezug (3a) derart ausgebildet ist, dass die auf die Walze (1 ,2) aufzubringenden Linienkräfte (Fi , F2) der Bedingung 1 kN/m < Fi = F2 < 100, vorzugsweise 40 kN/m entsprechen.9. Roll according to one or more of the preceding claims, characterized in that the cover (3a) is designed such that the line forces (Fi, F 2 ) to be applied to the roll (1, 2 ) of the condition 1 kN / m <Fi = F 2 <100, preferably correspond to 40 kN / m.
10. Walze nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der Bezug (3a) derart ausgebildet ist, dass im Pressπip eine Flächenpressung von 0,01 bis 2 N/mm2, vorzugsweise 0,05 bis 0,5 N/mm2 vorhanden ist.10. Roll according to one or more of the preceding claims, characterized in that the cover (3a) is designed such that in the press rip a surface pressure of 0.01 to 2 N / mm 2 , preferably 0.05 to 0.5 N / mm 2 is present.
11. Walze nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der Bezug (3a) derart ausgebildet ist, dass in Bahnlaufrichtung gemessen, eine Press-Spaltlänge (N) von 20 bis 200 mm, vorzugsweise 30 bis 150 mm, vorhanden ist.11. Roll according to one or more of the preceding claims, characterized in that the cover (3a) is designed such that, measured in the web running direction, a press nip length (N) of 20 to 200 mm, preferably 30 to 150 mm, is present .
12. Walze nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der komprimierbare Bezug (3a) durch Schäumen des Elastomerwerkstoffes während der Vernetzung am Kern (15) hergestellt ist. 12. Roller according to one or more of the preceding claims, characterized in that the compressible cover (3a) is produced by foaming the elastomer material during crosslinking on the core (15).
GEÄNDERTE ANSPRÜCHECHANGED REQUIREMENTS
[beim Internationalen Büro am 9. November 2000 (09.11.00) eingegangen; ursprünglicher Anspruch 4 durch neuer Anspruch 4 ersetz; ursprünglicher Anspruch 1 geändert; alle weiteren Ansprüche unverändert (2 Seiten)][Received at the International Office on November 9, 2000 (Nov. 9th); replace original claim 4 with new claim 4; original claim 1 amended; all other claims unchanged (2 pages)]
1. Walze für Streichmaschineπ zum ein- oder beidseitigen, direkten oder indirekten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Warenbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, wobei1. roller for coating machine π for one or both sides, direct or indirect application of a liquid or pasty medium on a running web, in particular made of paper or cardboard, wherein
a) der Walze (1 , 2) ein Auftragsaggregat (A-, , A2) zugeordnet ist; b) die Walze (1 , 2) bei direktem Auftrag die Warenbahn (5) führt; c) die Walze (1 , 2) bei indirektem Auftrag das Auftragsmedium empfängt und in einem Pressnip (N), der zwischen der Walze (1 , 2) und einem Gegenelement (2, 1 ) besteht, auf die Warenbahn (5) überträgt; d) die Walze (1 , 2) einen Kern (15) aufweist, dessen Außenmantel mit einem kompressiblen Bezug (3a) bestehend aus einem Elastomerwerkstoff versehen ist; gekennzeichnet dadurch, dass e) der Bezug (3a) über eine Bindeschicht (13) mit dem Kern (15) verbunden ist. a) the roller (1, 2) is assigned an application unit (A-,, A 2 ); b) the roller (1, 2) guides the web (5) in the case of direct application; c) the roller (1, 2) receives the application medium in the case of indirect application and transmits it to the web (5) in a press nip (N) which exists between the roller (1, 2) and a counter element (2, 1); d) the roller (1, 2) has a core (15), the outer jacket of which is provided with a compressible cover (3a) consisting of an elastomer material; characterized in that e) the cover (3a) is connected to the core (15) via a binding layer (13).
Walze nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bindeschicht (13) in Form eines Haftanstriches ausgeführt ist. Roller according to claim 1, characterized in that the binding layer (13) is in the form of an adhesive coating.
EP00936889A 1999-06-18 2000-06-16 Roller provided for use in coating machines Withdrawn EP1104339A1 (en)

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