FI88423B

FI88423B - Arrangement and procedure for wet lamination coating

Info

Publication number: FI88423B
Application number: FI910919A
Authority: FI
Inventors: Markku Jaervensivu; Pentti Rautiainen
Original assignee: Valmet Paper Machinery Inc
Priority date: 1991-02-26
Filing date: 1991-02-26
Publication date: 1993-01-29
Also published as: FI88423C; FI910919A; FI910919A0

Description

88423 Märkälaminointipäällystyslaite ja -menetelmä88423 Wet lamination coating apparatus and method

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen märkälaminointipäällystyslaite.The invention relates to a wet lamination coating device according to the preamble of claim 1.

55

Keksinnön kohteena on myös märkälaminointimenetelmä.The invention also relates to a wet lamination method.

Tunnetuilla ratkaisuilla pyritään yleensä saamaan paperin pintaan kaksi (tai useampia) ominaisuuksiltaan erilaisia 10 päällystysainekerroksia. Kerrosten yhteenlaskettu kuivako- konaismäärä on tyypillisesti 10 - 20 g/m2. Kerrospaksuuksien suhde voi jakautua mielivaltaisesti, kuitenkin niin, että jompi kumpi kerros on painoltaan ainakin 2 g/m2.Known solutions generally aim to provide two (or more) layers of coating material with different properties on the surface of the paper. The total dry amount of the layers is typically 10 to 20 g / m 2. The ratio of layer thicknesses can be distributed arbitrarily, however, so that either layer weighs at least 2 g / m 2.

15 Tunnetun tekniikan mukaisesti on käytössä kaksivaiheisia wet-on-wet päällystyslaitteita. FI-patenttihakemuksessa 885678 on kuvattu laitteisto, jossa käytetään kaksivaiheista teräpäällystysmenetelmää, jossa kummassakin vaiheessa tuodaan rainan pinnalle ylimääräistä päällystettä, joka poiste-20 taan kaapimalla.According to the prior art, two-stage wet-on-wet coating devices are used. FI patent application 885678 describes an apparatus using a two-stage blade coating method, in which an additional coating is applied to the surface of the web in each stage, which is removed by scraping.

GB-patenttijulkaisussa 1,049,293 puolestaan on kuvattu laitteisto, jossa ensin raina päällystetään lammikkoappli-kaattorilla ja ylijäämä kaavitaan pois terällä ja tämän 25 jälkeen käytetään telasivelyapplikaattoria ja kaavinterää.GB 1,049,293, on the other hand, describes an apparatus in which the web is first coated with a pond applicator and the excess is scraped off with a blade and then a roller grease applicator and scraper blade are used.

Mainittujen julkaisujen mukaisen tekniikan päähaitta on se, että ensimmäisessä päällystysvaiheessa pastaa ja sen sisältämää kosteutta ei saada tunkeutumaan riittävän tehokkaasti 30 rainan sisään. Tämä hankaloittaa toisen pastakerroksen levitystä, sillä päällystekerrokset sekottuvat keskenään, . . päällysteen kiinnittyminen pohjapaperiin voi olla huono tai joudutaan käyttämään suuria sideainemääriä pohjakerrokseen. Edellä mainitut tekniikat vaativat yleisesti käytettyjä ' ·'· 35 päällysteseoksia käytettäessä jonkin asteista välikuivatusta päällystysvaiheiden välillä. Tämä johtaa monimutkaisiin, tilaavieviin ja vaikeasti toteutettaviin ratkaisuihin. Lisäksi erityisesti GB-ratkaisun maksimiajonopeus on alhainen.The main disadvantage of the technique according to said publications is that in the first coating step the paste and the moisture contained therein are not allowed to penetrate the web 30 efficiently enough. This makes it difficult to apply a second layer of pasta, as the coating layers mix with each other,. . the adhesion of the coating to the base paper may be poor or large amounts of binder may have to be applied to the base layer. The above techniques require commonly used '·' · 35 coating compositions using some degree of intermediate drying between coating steps. This leads to complex, bulky and difficult-to-implement solutions. In addition, the maximum running speed of the GB solution in particular is low.

Tämän keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä kuvatun tekniikan puutteellisuudet ja aikaansaada aivan uudentyyp pinen märkälaminointilaite ja -menetelmä.The object of the present invention is to obviate the drawbacks of the technique described above and to provide a completely new type of wet lamination apparatus and method.

2 ^ p Λ ? ‘. u *"T Ji. -j 5 Keksintö perustuu siihen, että ensimmäisessä päällystysvai-heessa rainalle levitetään juuri tarvittu päällystemäärä levittämällä päällysteaine rainan suuntaisesti pyörivän levitystelan pinnalle halutun paksuisena kalvomaisena kerroksena .2 ^ p Λ? '. The invention is based on the fact that in the first coating step, just the required amount of coating is applied to the web by applying the coating material to the surface of the application roller rotating parallel to the web in a film-like layer of the desired thickness.

10 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle laitteelle on tunnusomista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the device according to the invention is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1.

15 Keksinnön mukaiselle menetelmälle puolestaan on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 6 tunnusmerkkiosassa.The method according to the invention, in turn, is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 6.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.The invention provides considerable advantages.

2020

Keksinnön mukaisella ratkaisulla pasta ja sen sisältämä kosteus saadaan suuren paineen ja suhteellsen pitkän pai-neenalaisen vaikutusajan ansiosta tunkeutumaan syvälle rainaan ensimmäisessä päällystysvaiheessa, jolloin myös 25 välikuivatuksen tarve poistuu. Tämä helpottaa myös oleellisesti toisen päällystyskerroksen levitystä. Lisäksi ensimmäisessä päällystysvaiheessa ei tarvita kuluvaa kaavinterää, mikä lisää merkittävästi laitteiston luotettavuutta. Terää ei tarvitse vaihtaa ja teräpäällystykselle tyypillinen 30 viirutusriski vähenee, koska käytössä on vain yksi terä aikaisempien ratkaisujen kahteen verrattuna. Lisäksi paineella paperiin penetroitunut päällystekerros sitoo rainan kuituja ja epäpuhtauksia, jonka ansiosta myös toisen pääl-lystysvaiheen viirutusriski pienenee. Lisäksi keksinnön 35 mukaisella ratkaisulla pystytään ensimmäisen päällysteker-roksen suhteellinen osuus nostamaan jopa yli 50 %:ksi koko-naispäällystemäärästä.With the solution according to the invention, the paste and the moisture contained in it are made to penetrate deep into the web in the first coating step due to the high pressure and the relatively long pressure time, whereby the need for intermediate drying is also eliminated. This also substantially facilitates the application of the second coating layer. In addition, no wearable scraper blade is required in the first coating step, which significantly increases the reliability of the equipment. The blade does not need to be replaced and the risk of streaking typical of blade coating is reduced because only one blade is used compared to the previous two solutions. In addition, the coating layer penetrated into the paper under pressure binds the fibers and impurities of the web, which also reduces the risk of streaking in the second coating step. In addition, the solution according to the invention 35 makes it possible to increase the relative proportion of the first coating layer to more than 50% of the total amount of coatings.

3 a S 4233 and S 423

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisten kuvioiden mukaisten suoritusesimerkkien avulla.The invention will now be examined in more detail with the aid of exemplary embodiments according to the accompanying figures.

Kuvio l esittää periaatteellisena sivukuvantona yhtä keksin-5 nön mukaista päällystyslaitetta.Figure 1 shows in principle a side view of one coating device according to the invention.

Kuvio 2 esittää periaatteellisena sivukuvantona toista keksinnön mukaista päällystyslaitetta.Figure 2 shows a schematic side view of another coating device according to the invention.

10 Kuvio 3 esittää sivukuvantona yksityiskohtaa keksinnön mukaisen päällystyslaitteen suuttimesta.Figure 3 shows a side view of a detail of the nozzle of a coating device according to the invention.

Kuvion 1 mukaisesti raina 6 syötetään tukitelan 8 kautta nippiin, jonka muodostavat vastatela 7 ja filmi1ilmaustela 15 4. Ensimmäisen päällystyslaitteen muodostaa siis filmilii- maustela 4 ja suutinlaite 3. Nipin jälkeen raina 6 jatkaa kulkuaan vastatelan 7 pinnalla ja toinen päällysteainekerros levitetään rainalle toisella päällystinlaitteella 2, joka tässä muodostuu lyhytviipymäpäällystimestä 5. Toisena pääl-20 lystinlaitteena 2 voidaan käyttää myös esimerkiksi telasive-lypäällystintä tai muita päällystinratkaisuja.According to Fig. 1, the web 6 is fed through a support roll 8 to a nip formed by a counter roll 7 and a film vent roll 15 4. The first coating device is thus formed by a film glue roll 4 and a nozzle device 3. After the nip the web 6 continues to which here consists of a short residence coater 5. As the second coater 20, for example, a telasive coater or other coater solutions can also be used.

Filmiliimaustelan 4 tyypillinen halkaisija on 1000 mm ja vastatelan 7 halkaisija vastaavasti 1200 mm. Filmiliimauste-25 lan 4 ja vastatelan 7 muodostaman nipin etäisyys toisesta päällystinlaitteesta 2 on n. 400 - 1500 mm, sopivimmin n. 800 mm.The typical diameter of the film gluing roll 4 is 1000 mm and the diameter of the counter roll 7 is 1200 mm, respectively. The distance of the nip formed by the film sizing agent 25 and the counter roll 7 from the second coating device 2 is about 400 to 1500 mm, preferably about 800 mm.

Suutinlaitteella 3 muodostetaan filmiliimaustelan pinnalle 30 n. 20 Mm paksu päällysteainekalvo, joka kokonaisuudessaan tarttuu rainaan 6 kiinni filmiliimaustelan 4 ja vastatelan 7 muodostamassa nipissä. Tässä nipissä päällysteaine tunkeutuu paineen vaikutuksesta syvälle rainaan 6. Päällystepastan ja siinä olevan veden imeytyminen on verrannollinen nipin 35 painetasoon ja paineen vaikutusaikaan, siis nipin leveyteen.With the nozzle device 3, a coating film about 20 mm thick is formed on the surface of the film gluing roll 30, which completely adheres to the web 6 in the nip formed by the film gluing roll 4 and the counter roll 7. In this nip, the coating material penetrates deep into the web 6 under the effect of pressure. The absorption of the coating paste and the water therein is proportional to the pressure level of the nip 35 and the pressure action time, i.e. the width of the nip.

Nipin leveys taas riippuu yksiselitteisesti telojen halkaisijoista ja kovuudesta ja painetaso pääasiassa nipin vii-vakuormituksesta ja tämän lisäksi mm. pastan ominaisuuksista 4 B8423 ja ajonopeudesta. Niinpä päällysteen suuren tunkeutumisen aikaansaa suuri applikointipaine, joka vaikuttaa suhteellisen leveässä nipissä. Maksimipaine on tyypillisesti 1000 kPa ylipainetta ja nipin leveys yli 15 mm. Keksinnön mukaisiin 5 hyviin tuloksiin päästään painearvojen 500 kPa ja nippile- veyksien 10 mm yläpuolella. Haluttuihin nippileveyksiin taas päästään kovilla teloilla, joiden halkaisijat ovat suurempia kuin 500 mm. Erityisesti telan 4 halkaisijan tulee olla suurempi kuin 600 mm ja telan 7 halkaisijan suurempi kuin 10 600 mm. Jotta paineminimi 500 kPa saavutettaisiin, tulee viivakuormituksen olla vähintään 20 kN/m normaalipastalla. Perinteisessä sivelytela-applikoinnissa applikointipaine on vain 50 - 100 kPa ja vastaavasti perinteisen kaavinterän alla vaikuttaa 1000 kPa:n paine vain alle l mm:n matkalla. 15 Perinteisessä lyhytviipymäpäällystimessä vallitsevat paineet ovat vieläkin alhaisempia. Keksinnön mukainen ratkaisu soveltuu tyypillisille rainanopeuksille 400 - 1500 m/min. Nipin viivakuormitus on tyypillisesti välillä 30 - 60, sopivimmin n. 40 kN/m. Telapäällysteenä sekä vastatelassa 7 20 että filmiliimaustelassa 4 käytetään päällysteenä polyure taania, kumia tai muuta joustavaa materiaalia. Telojen kovuudet ovat n. 4 - 30, sopivimmin n. 15 P&J:tä.The width of the nip, on the other hand, unambiguously depends on the diameters and hardness of the rollers and the pressure level mainly on the vi load of the nip and in addition e.g. on pasta properties 4 B8423 and driving speed. Thus, the high penetration of the coating is caused by the high application pressure acting on the relatively wide nip. The maximum pressure is typically 1000 kPa overpressure and the nip width is more than 15 mm. The good results according to the invention are obtained above pressure values of 500 kPa and nip widths of 10 mm. The desired nip widths, on the other hand, are achieved with hard rollers with diameters larger than 500 mm. In particular, the diameter of the roll 4 must be greater than 600 mm and the diameter of the roll 7 greater than 10 600 mm. In order to achieve a minimum pressure of 500 kPa, the line load must be at least 20 kN / m with normal paste. In the traditional brush roll application, the application pressure is only 50 to 100 kPa and, correspondingly, under a conventional scraper blade, a pressure of 1000 kPa acts only at a distance of less than 1 mm. 15 The pressures in a conventional short residence coater are even lower. The solution according to the invention is suitable for typical web speeds of 400 to 1500 m / min. The line load of the nip is typically between 30 and 60, preferably about 40 kN / m. Polyurethane, rubber or other flexible material is used as the coating on both the counter roll 7 20 and the film sizing roll 4. The hardnesses of the rolls are about 4 to 30, preferably about 15 P&J.

Kuvion 2 mukaisesti raina 26 ohjataan filmiliimaustelan 30 25 ja vastatelan 36 muodostamaan nippiin. Nippi sijaitsee tässä tapauksessa vastatelan 36 yläsivulla. Filmiliimaustelan 30 pinnalle levitetään suutinlaitteella 28 halutun paksuinen päällystekerros, joka kokonaisuudessaan tarttuu rainaan 26. Niinpä erillistä kaavinterää ei tarvita. Ensimmäisen pääl-30 lystyslaitteen 20 muodostavat siis filmiliimaustela 30 ja suutinlaite 28. Vastatelan 36 pinnalle on tässä suoritusmuodossa järjestetty kaksi päällystyslaitetta 22 ja 24. Pääl-lystyslaitteet muodostuvat päällystysyksiköistä 32 ja 34, jotka voivat olla toisistaan riippumatta joko samaa tai eri 35 tyyppiä. Sopivia paallystysyksikoita toisen ja kolmannen päällystekerroksen tekemiseen ovat mm. lyhytviipymäpäällystin, telasivelypäällystin jne.According to Figure 2, the web 26 is guided to a nip formed by a film sizing roll 30 25 and a counter roll 36. In this case, the nip is located on the upper side of the counter roll 36. A coating layer of the desired thickness is applied to the surface of the film sizing roll 30 by means of a nozzle device 28, which adheres entirely to the web 26. Thus, a separate scraper blade is not required. The first coating device 20 is thus formed by a film gluing roll 30 and a nozzle device 28. In this embodiment, two coating devices 22 and 24 are arranged on the surface of the counter roll 36. The coating devices consist of coating units 32 and 34, which can be of the same or different types. Suitable baling units for making the second and third coating layers are e.g. short residence coater, roller coater, etc.

5 3 8 4 2 35 3 8 4 2 3

Kuvion 3 mukaisesti filmiliimaustelan 40 suutinlaite käsittää pieneen kulmaan asetetun päällystysterän 42, joka on kiinnitetty runkorakenteeseen 41. Runkorakenteen 41 ja terän 42 välissä on kuormitusletku 43, jolla terän 42 painetta ja 5 asentoa voidaan säätää. Pasta 46 on etuseinän 44 ja terän 41 muodostamassa päällystystilassa, josta se siirtyy hallitusti telan 40 pinnalle. Etuseinä 44 on kiinnitetty tukirakenteilla 45 laitteiston runkoon. Tämä suutinlaite on tunnettua tekniikkaa ja ratkaisua on tarkemmin kuvattu mm. suomalai-10 sessa patenttijulkaisussa 81734. Terä 42 voidaan korvata vaihtoehtoisesti sauvakapimella.As shown in Figure 3, the nozzle device of the film sizing roll 40 comprises a low angle coating blade 42 attached to the frame structure 41. Between the frame structure 41 and the blade 42 there is a load hose 43 by which the pressure and position of the blade 42 can be adjusted. The paste 46 is in the coating space formed by the front wall 44 and the blade 41, from where it is transferred in a controlled manner to the surface of the roll 40. The front wall 44 is attached to the frame of the apparatus by support structures 45. This nozzle device is a known technique and the solution is described in more detail e.g. in Finnish Patent Publication 81734. The blade 42 can alternatively be replaced by a rod scraper.

Keksinnön mukaisia ratkaisuja voidaan asentaa peräkkäin niin, että rainan kaksipuolinen kaksikerrospäällystys voi 15 olla mahdollista.The solutions according to the invention can be installed in succession so that double-sided two-layer coating of the web can be possible.

Claims

6 £ 3423

A wet lamination coating device for two-layer coating of a material web (6), the device comprising 5 - a counter roll (7), - a first coating device (1) with a first coating layer applied to the material roll (7) on the material web (6), - a second coating device 2 ), with which the second coating layer can be applied to the web (6) against the counter roll (7), characterized in that - the first coating device (1) comprises a rotating roll (4) and a nozzle device (3) with which the desired roll can be applied to the roll (4). a thick film-like coating layer, and - the second coating device (2) is arranged against the same counter roll (7) as the first coating device (1).

Apparatus according to claim 1, characterized in that the distance between the first (1) and the second (2) coating device is about 400 to 1500 mm, preferably 30 about 800 mm.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the second (2) coating device is a short-stay coater or a roller coater. 35

Apparatus according to claim 1, characterized in that the width of the nip formed by the roll (4) and the counter roll (7) of the first coating device (1) is

7. Q A 7 '.. o * -f w at least 15 mm and pressure at least 1000 kPa.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the diameter of the roll (4) of the first coating device 5 (1) is at least 600 mm and the diameter of the counter roll (7) is at least 600 mm and the line load of the nip between them is at least 20 kN / m.

A method for two-stage coating of a web, the method comprising - applying a first layer of coating material to a web of material (6), 15. applying a second layer of coating material to a web of material (6) without intermediate drying, characterized in that the first layer of coating material is applied to (4), on the surface of which the coating material is applied as a film of the desired thickness by means of a nozzle device (3). A: 25 O 5 r. \ Λ Γ J ö j- O ^ ii J