EP1403428A1 - Auftragswerk zum auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Faserstoffbahn - Google Patents

Auftragswerk zum auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Faserstoffbahn Download PDF

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EP1403428A1
EP1403428A1 EP03103477A EP03103477A EP1403428A1 EP 1403428 A1 EP1403428 A1 EP 1403428A1 EP 03103477 A EP03103477 A EP 03103477A EP 03103477 A EP03103477 A EP 03103477A EP 1403428 A1 EP1403428 A1 EP 1403428A1
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EP
European Patent Office
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application
application unit
work according
fibrous web
web
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Withdrawn
Application number
EP03103477A
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English (en)
French (fr)
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Benjamin Dr. Méndez-Gallon
Michael Dr. Trefz
Martin Dr. Kustermann
Franz Fischer
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Paper Patent GmbH
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    • 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
    • B05C5/00—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work
    • B05C5/02—Apparatus in which liquid or other fluent material is projected, poured or allowed to flow on to the surface of the work the liquid or other fluent material being discharged through an outlet orifice by pressure, e.g. from an outlet device in contact or almost in contact, with the work
    • B05C5/0283—Flat jet coaters, i.e. apparatus in which the liquid or other fluent material is projected from the outlet as a cohesive flat jet in direction of the work
    • 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
    • D21H23/30—Pretreatment of the paper
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • D21H23/22—Addition to the formed paper
    • D21H23/70—Multistep processes; Apparatus for adding one or several substances in portions or in various ways to the paper, not covered by another single group of this main group
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
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    • 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
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    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D21H23/22—Addition to the formed paper
    • D21H23/50—Spraying or projecting

Definitions

  • the invention relates to a commissioned work according to the preamble of claim 1.
  • Generic application units are known from machines for producing and / or refining a paper or cardboard web. They are used in the context of so-called coating systems, with which the running web is to be provided on one or both sides with one or more layers of a liquid or pasty application medium.
  • the application media are, for example, coating color (with pigments dispersed in liquid), starch or impregnating liquid.
  • the web wraps around a surrounding counter surface in the area of the application unit.
  • the counter surface can be a circulating belt or a counter or support roller.
  • the application unit applies the liquid or pasty medium directly to the surface of the running web.
  • the air scraper edge can also damage the web or is itself subject to wear.
  • the object of the invention is therefore to develop a device with which the influence of the air boundary layer can be weakened better than before.
  • a counterflow device is arranged directly in front of the application unit.
  • the counterflow device has guide surfaces which form a nozzle channel between them, the outlet opening of which is directed towards the air boundary layer carried along with the web.
  • the counterflow device works with a pressurized fluid, such as steam or compressed air, so that a fluid flow can be generated which counteracts the air boundary layer, deflects it or breaks it down.
  • a pressurized fluid such as steam or compressed air
  • the use of steam is preferred, since steam condenses on cooling, which results in an additional pressure drop.
  • the counterflow device like the counter surface (e.g. counter roll), is at least as wide as the web.
  • a particularly advantageous solution consists in that the counterflow device is attached directly to the application unit or forms a structural unit with it.
  • the counterflow device can be brought particularly close to the application site and the air boundary layer can be pushed and removed particularly effectively. If the distance from the job site was greater, there would be a risk of the air boundary layer building up again, and this is to be avoided.
  • the counterflow device according to the invention can be used particularly expediently in connection with a free jet nozzle known per se.
  • a free jet nozzle applies the application medium to the corresponding web side under pressure and in a free jet and is known, for example, from EP 0675984.
  • the counterflow device can be attached in a simple manner on the upstream or the inlet-side free jet nozzle lip.
  • the lip on the inlet side is understood to mean the lip that the web runs towards, whereas the lip on the outlet side is understood to mean the lip from which the fibrous web runs or runs away from the feed gap of the free jet nozzle.
  • the lip on the inlet side forms the wing for the counterflow device or forms a structural unit with it.
  • This arrangement achieves the above-mentioned particularly close arrangement at the application site (this is the point of impact of the application medium on the web side to be coated).
  • the counterflow device can also be used in combination with other known types of application units, but without the double action described above.
  • FIG. 1 shows a counter surface 1, which in the example represents a roller.
  • This counter surface 1 supports a fibrous web 2 made of paper or cardboard, the running speed of which is over 2000 m / min and the web width of which can be at least 8 m.
  • the direction of rotation of roller 1 and the direction of travel of web 2 is indicated by a thick arrow L.
  • an application unit 3 in the form of a free jet nozzle is assigned to the web side to be coated.
  • the free jet nozzle includes, among other things, an inlet lip 3.1 (i.e. upstream lip) and an outlet side (i.e. downstream) lip 3.2.
  • the lips 3.1 and 3.2 form a dosing gap 3.3 between them, which (with Medium M filled) distribution pipe 3.4 and from which the application medium M emerges at the nozzle outlet 3.5.
  • the application medium then hits the running web at the job site or job point AP as a free, that is, unsupported, jet flowing through the environment.
  • the lip 3.1 is designed such that it can accommodate a counterflow device 4.
  • This counterflow device 4 is in turn designed as a nozzle for a pressure fluid, in particular steam, but also compressed air. It also has an upstream wall 4.1 and a downstream wall 4.2.
  • the wall 4.2 and the wall 4.1 each have a guide surface 4.3 and 4.4, which in turn form a nozzle channel 4.5.
  • Said fluid emerges from the nozzle opening 4.6 from the nozzle channel 4.5 and can thus counteract the air boundary layer LG.
  • the guide surface 4.4 is therefore concave and the guide surface 4.3 is convexly curved.
  • the counterflow device 4 is fed by a device 5, consisting of (not specifically designated) pressure fluid supply line, pump and valve.
  • the wall 4.2 shows an acute-angled cross section. With the tip, the device 4 can therefore protrude far into the gusset Z located between the application unit 3 and the web 3 and thus very effectively keep the application point AP free of air entry.
  • FIG. 1 An action diagram of the air boundary layer LG is also shown in FIG. 1 using arrows. The influence is greatest in the area of the surfaces of the web 2. Above the web, the air boundary layer is primarily introduced by the rotating counter-roller 1, so that without the counter-current device 4, the web 2 would flutter and form a type of bulge B, as shown by the broken line in the figure. Due to the generated fluid counterflow F GS , the web is now in contact with the counter roller 1, which, as already described, ensures a stable web run and an even application of medium.

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Abstract

Bei einem Auftragswerk zum direkten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums (M) auf eine laufende Faserstoffbahn (2), insbesondere aus Papier oder Karton, die über eine Gegenfläche (1 ) läuft und der wenigstens ein Auftragsaggregat (3) zugeordnet ist, welches das Medium (M) an die Faserstoffbahn (2) abgibt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass bezogen auf die Laufrichtung (L) der Faserstoffbahn (2) unmittelbar vor dem Auftragsaggregat (3) eine Gegenströmeinrichtung (4) angeordnet ist. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Auftragswerk gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Gattungsgemäße Auftragsaggregate sind bekannt aus Maschinen zur Herstellung und/oder Veredelung einer Papier- oder Kartonbahn. Sie werden im Rahmen von sogenannten Streichanlagen eingesetzt, mit denen die laufende Bahn ein- oder beidseitig mit einer oder mehreren Schichten eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums zu versehen ist.
  • Bei den Auftragsmedien handelt es sich beispielsweise um Streichfarbe (mit in Flüssigkeit dispergierten Pigmente), Stärke oder Imprägnierflüssigkeit.
  • Beim sogenannten direkten Auftragen umschlingt die Bahn im Bereich des Auftragsaggregates eine umlaufende Gegenfläche. Die Gegenfläche kann dabei ein umlaufendes Band oder eine Gegen- bzw. Stützwalze sein. Das Auftragsaggregat trägt das flüssige oder pastöse Medium direkt auf die Oberfläche der laufenden Bahn auf.
  • Die heutigen modernen Maschinen laufen mit hohen Geschwindigkeiten, die oftmals 2000 m/min überschreiten. Bei diesen schnelllaufenden Maschinen wird im besonders hohen Maße Luftgrenzschicht mit der laufenden Bahn und auch der genannten laufenden Gegenfläche eingeschleppt. Das führt dazu, dass ein stabiler Bahnlauf und vor allem ein gleichmäßiger Mediums-Auftrag nicht immer gewährleistet werden kann.
  • Ursache dafür ist zum einen das Aufschwimmen der Bahn auf der Gegenfläche, weil die mitgeschleppte Luftgrenzschicht zwischen die Gegenfläche und die Bahn gelangt. Die Bahn schwingt, flattert und bildet dadurch Falten am Auftragsort. Zum anderen verursacht die Luftgrenzschicht auf der Bahnseite, wo das Auftragsaggregat angeordnet ist, Fehler in der Auftragsschicht, sogenannte unbeschichtete Stellen. Ein gleichmäßiger und vollflächiger Auftrag ist für eine spätere Bedruckbarkeit des Bahnmaterials aber unabdingbar.
  • In der Vergangenheit hat man deshalb versucht, in Nähe des Auftragsortes die Luftgrenzschicht zu beseitigen. Aus der DE 42 05 313 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der eine Leiste mit einem Luftleitkanal der Auftragszone vorgeschaltet ist. Diese Leiste bildet mit einer hier zu beschichtenden Papierbahn einen Spaltraum aus, von dem der Luftleitkanal abzweigt. Die Leiste verfügt außerdem über eine Kante, die die an der Papierbahn haftende Luftschicht abschaben soll. Diese abgeschabte Luft soll entlang einer Luftleitfläche in den besagten Luftleitkanal strömen und infolge Ejektorwirkung evakuiert werden.
  • Diese Lösung konnte in der Praxis aber nicht überzeugen.
  • Die Luftschaberkante kann außerdem die Bahn beschädigen bzw. ist selbst einem Verschleiß ausgesetzt.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, mit der der Einfluss der Luftgrenzschicht besser als bisher geschwächt werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
  • Bezogen auf die Laufrichtung der Bahn bzw. der Drehrichtung der Gegenfläche ist unmittelbar vor dem Auftragsaggregat eine Gegenströmeinrichtung angeordnet.
  • Die Gegenströmeinrichtung weist Leitflächen auf, die zwischen sich einen Düsenkanal bilden, dessen Ausgangsöffnung der mit der Bahn mitgeschleppten Luftgrenzschicht entgegengerichtet ist.
  • Die Gegenströmeinrichtung arbeitet mit einem Druckfluid, wie Dampf oder Druckluft, so dass eine Fluidströmung erzeugbar ist, die der Luftgrenzschicht entgegenwirkt, sie ablenkt bzw. abbaut. Bevorzugt ist dabei die Verwendung von Dampf, da Dampf beim Abkühlen kondensiert, wodurch eine zusätzliche Druckabsenkung entsteht.
  • Dadurch wird erreicht, dass die Bahn sich an die Gegenfläche anlegen kann. Die Bahn kann dadurch ohne zu flattern, zu schwingen und ohne Faltenbildung das Auftragsaggregat passieren, wodurch ein qualitativ hochwertiger Strichauftrag möglich ist.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gegenströmeinrichtung ebenfalls wie die Gegenfläche (z.B.Gegenwalze) mindestens bahnbreit ausgebildet ist.
  • Eine besonders vorteilhafte Lösung besteht darin, dass die Gegenströmeinrichtung direkt am Auftragsaggregat befestigt ist bzw. mit diesem eine Baueinheit bildet.
  • Dadurch kann man die Gegenströmeinrichtung besonders nahe an den Auftragsort heranführen und die Luftgrenzschicht besonders effektiv abdrängen und abbauen. Bei größerem Abstand vom Auftragsort bestünde die Gefahr des erneuten Aufbaus der Luftgrenzschicht und dies will man ja vermeiden.
  • Die erfindungsgemäße Gegenströmeinrichtung lässt sich besonders zweckmäßig in Verbindung mit einer an sich bekannten Freistrahldüse einsetzen. Eine solche Freistrahldüse bringt das Auftragsmedium unter Druck und im freien Strahl auf die entsprechende Bahnseite auf und ist beispielsweise aus der EP 0675984 bekannt.
  • Bei dieser Lösung lässt sich die Gegenströmeinrichtung in einfacher Weise auf der strom-aufwärtigen bzw. der zulaufseitigen Freistrahldüsenlippe anbringen. Unter zulaufseitiger Lippe wird dabei jene Lippe verstanden, der die Bahn zuläuft, wogegen unter ablaufseitiger Lippe jene Lippe verstanden werden soll, von der die Faserstoffbahn vom Zufuhrspalt der Freistrahldüse weg- bzw. abläuft. Die zulaufseitige Lippe bildet dabei die Tragfläche für die Gegenströmeinrichtung bzw. bildet mit dieser eine Baueinheit.
  • Durch diese Anordnung wird die oben erwähnte besonders nahe Anordnung am Auftragsort (das ist der Auftreffpunkt des Auftragsmediums auf der zu beschichtenden Bahnseite) erreicht.
  • Außerdem kommt eine Doppelwirkung hinsichtlich des Anlegens der Bahn an die Gegenfläche zustande. Sowohl die Fluid-Gegenströmung als auch der mit der Freistrahldüse erzeugte Auftragsmediums-Strahlimpuls wirken kombiniert und legen die Bahn an die Gegenfläche an. Sie sorgen dadurch für einen ruhigen Bahnlauf im Bereich des Auftragsaggregates. Die Auftragsschicht bleibt nahezu frei von Lufteinschlüssen.
  • Die Gegenströmeinrichtung lässt sich aber auch in Kombination mit anderen bekannten Typen an Auftragsaggregaten verwenden, allerdings ohne die oben beschriebene Doppelwirkung.
  • Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
  • Die Figur 1 zeigt eine Gegenfläche 1, die im Beispiel eine Walze darstellt.
  • Diese Gegenfläche 1 stützt eine Faserstoffbahn 2 aus Papier oder Karton, deren Laufgeschwindigkeit über 2000 m/min beträgt und deren Bahnbreite mindestens 8 m betragen kann. Die Drehrichtung von Walze 1 und die Laufrichtung der Bahn 2 ist mit dickem Pfeil L gekennzeichnet.
  • Der Gegenfläche 1 gegenüberliegend, d. h. der zu beschichtenden Bahnseite ist ein Auftragsaggregat 3 in Form einer Freistrahldüse zugeordnet. Die Freistrahldüse umfasst unter anderem eine zulaufseitige Lippe 3.1 (d.h. stromaufwärtige Lippe) und eine ablaufseitige (d.h. stromabwärtige) Lippe 3.2.
  • Die Lippen 3.1 und 3.2 bilden zwischen sich einen Dosierspalt 3.3 aus, der vom (mit Medium M gefüllten) Verteilrohr 3.4 ausgeht und aus dem das Auftragsmedium M am Düsenausgang 3.5 austritt. Das Auftragsmedium trifft danach als freier, also ungestützter durch die Umgebung fliegender Strahl auf die laufende Bahn am Auftragsort, bzw. Auftragspunkt AP auf.
  • Die Lippe 3.1 ist so ausgebildet, dass sie eine Gegenströmeinrichtung 4 aufnehmen kann. Diese Gegenströmeinrichtung 4 ist wiederum als Düse für ein Druckfluid, insbesondere Dampf, aber auch Druckluft, ausgebildet. Sie weist ebenfalls eine stromaufwärtige Wand 4.1 und eine stromabwärtig gelegene Wand 4.2 auf. Die Wand 4.2 und die Wand 4.1 weisen jeweils eine Leitfläche 4.3 und 4.4 auf, die wiederum einen Düsenkanal 4.5 bilden.
  • Aus dem Düsenkanal 4.5 tritt das besagte Fluid aus der Düsenöffnung 4.6 aus und kann somit der Luftgrenzschicht LG entgegenwirken.
  • Die Leitfläche 4.4 ist deshalb konkav und die Leitfläche 4.3 konvex gekrümmt.
  • Gespeist wird die Gegenströmeinrichtung 4 von einer Einrichtung 5, bestehend aus (nicht gesondert bezeichneten) Druckfluid-Zuleitung, Pumpe und Ventil.
  • Aus der Figur 1 ist auch entnehmbar, dass die Wand 4.2 einen spitzwinkeligen Querschnitt zeigt. Mit der Spitze kann die Einrichtung 4 deshalb weit in den zwischen Auftragsaggregat 3 und der Bahn 3 befindlichen Zwickel Z hineinragen und damit sehr effektiv den Auftragspunkt AP von Lufteintrag freihalten.
  • In der Figur 1 ist auch ein Wirkschema der Luftgrenzschicht LG anhand von Pfeilen dargestellt. Am stärksten ist der Einfluss im Bereich der Oberflächen der Bahn 2 ausgebildet. Oberhalb der Bahn wird die Luftgrenzschicht vor allem durch die drehende Gegenwalze 1 eingetragen, so dass ohne die Gegenströmeinrichtung 4 die Bahn 2 flattern und eine Art Beule B - wie mit gestrichelter Linie in der Figur dargestellt ist - bilden würde. Aufgrund der erzeugten Fluid-Gegenströmung FGS liegt nun die Bahn an der Gegenwalze 1 an, wodurch wie schon beschrieben, ein stabiler Bahnlauf und ein gleichmäßiger Mediumsauftrag gewährleistet ist.

Claims (9)

  1. Auftragswerk zum direkten Auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums (M) auf eine laufende Faserstoffbahn (2), insbesondere aus Papier oder Karton, die über eine Gegenfläche (1) läuft und der wenigstens ein Auftragsaggregat (3) zugeordnet ist, welches das Medium (M) an die Faserstoffbahn (2) abgibt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    bezogen auf die Laufrichtung (L) der Faserstoffbahn (2) unmittelbar vor dem Auftragsaggregat (3) eine Gegenströmeinrichtung (4) angeordnet ist.
  2. Auftragswerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Gegenströmeinrichtung (4) mit einem Druckfluid mittels Einrichtung (5) beaufschlagbar ist.
  3. Auftragswerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass
    als Druckfluid Druckluft, vorzugsweise aber Dampf vorgesehen ist.
  4. Auftragswerk nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenströmeinrichtung (4) Wände (4.1, 4.2) aufweist, die jeweils mit einer Leitfläche (4.3, 4.4) versehen sind, welche zwischen sich einen Düsenkanal (4.5) mit Düsenöffnung (4.6) ausbilden.
  5. Auftragswerk nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Leitflächen (4.3, 4.4) derart ausgebildet sind und die Düsenöffnung (4.6) in eine solche Richtung zeigt, dass eine Fluid-Gegenströmung (FGS) zur noch unbeschichteten Faserstoffbahn (2) hinlenkbar und eine mit der laufenden Faserstoffbahn (2) mitgerissene und dem Auftragsaggregat (3) zuströmende Luftgrenzschicht (LG) ablenk- bzw. abbaubar ist.
  6. Auftragswerk nach Anspruch 4 und 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Leitfläche (4.3) konvex und die Leitfläche (4.4) konkav ausgebildet ist.
  7. Auftragswerk nach Anspruch 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Gegenströmeinrichtungen (4) direkt am Auftragsaggregat (3) befestigt ist und bis in unmittelbare Nähe des Auftragspunktes (AP) des Auftragsaggregates (3) heranreicht.
  8. Auftragswerk nach Anspruch 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Auftragsaggregat (4) als an sich bekannte Freistrahldüse ausgebildet ist, wobei die Freistrahldüse eine zulaufseitige Lippe (3.1) und eine ablaufseitige Lippe (3.2) aufweist und beide Lippen zwischen sich einen Auftragsmediums- Dosierspalt (3.3) bilden.
  9. Auftragswerk nach Anspruch 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Gegenströmeinrichtung (4) eine Einheit mit der zulaufseitigen Lippe (3.1) der Freistrahldüse (3) bildet.
EP03103477A 2002-09-27 2003-09-22 Auftragswerk zum auftragen eines flüssigen oder pastösen Mediums auf eine laufende Faserstoffbahn Withdrawn EP1403428A1 (de)

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