FI98394C

FI98394C - Method and apparatus for scraping the coating butter from a web

Info

Publication number: FI98394C
Application number: FI952653A
Authority: FI
Inventors: Markku Graosten
Original assignee: Valmet Paper Machinery Inc
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 1997-06-10
Also published as: FI952653A; FI98394B; FI952653A0

Description

9839498394

Menetelmä ja sovitelma päällysteen kaapimiseksi radalta Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon 5 mukainen menetelmä paperi- tai kartonkiradalle levitetyn päällystemassan tasoittamiseksi ja ylimääräisen päällysteen poistamiseksi.The present invention relates to a method according to the preamble 5 of claim 1 for leveling a coating mass applied to a paper or board web and removing excess coating.

Keksinnön kohteena on myös menetelmän soveltamiseen tarkoi-10 tettu sovitelma.The invention also relates to an arrangement for applying the method.

Päällystemassan kaapimiseen käytetään tavallisesti kaavin-teriä ja -sauvoja tai ilmaharjaa. Ilmaharjakaavinta käytettäessä radalle applikoitu päällyste tasoitetaan radan pin-15 taan puhaltamalla ilmaa suurella nopeudella ilmaharjan kapeasta raosta rataa kohti. Ilmavirta poistaa päällystettä sumuna radan pinnasta ja tämä sumu kerätään erityiseen kammioon ja kierrätetään päällystealtaaseen. Ilmaharjaa käytettäessä päällystekerros on tasainen ja päällystetyn 20 paperin tai kartongin pinnan profiili noudattaa pohjamate riaalin muotoa. Päällystekerroksen peittokyky on hyvä.Scraper blades and rods or an air brush are usually used to scrape the coating composition. When an airbrush scraper is used, the coating applied to the track is leveled on the surface of the track by blowing air at high speed from the narrow slot of the airbrush towards the track. The air stream removes the coating as a mist from the surface of the track and this mist is collected in a special chamber and circulated to the coating pool. When an air brush is used, the coating layer is smooth and the surface profile of the coated paper or paperboard 20 follows the shape of the base material. The coverage of the coating layer is good.

Tällä menetelmällä ei voida käyttää kovinkaan suuria pääl-lysteaineen kuiva-ainepitoisuuksia.This method does not allow the use of very high dry matter contents of the coating material.

25 Ilmaharjapäällystyksen suurin heikkous on sen huono yli määräisen päällysteen irrotuskyky, joka heikkenee nopeasti ratanopeuden kasvaessa. Tästä syystä ilmaharjapäällystyk-sessä on käytettävä päällysteitä, joiden viskositeetti ja kuiva-ainepitoisuus ovat pieniä ja ratanopeus jää alle 500 30 m/min nopeimmillakin koneilla. Näistä syistä ilmaharjakaa-vausta käytetään lähes yksinomaan kartongin päällystyksessä, missä hyvä peittävyys on tärkeää eivätkä nopeudet ole niin kriittisiä kuin yleensä paperin valmistuksessa. Jos päällysteen viskositeettia tai sen kuiva-ainepitoisuutta 35 nostetaan, ilmasuihku ei pysty poistamaan ylimääräistä päällystettä ja päällystemäärä jää liian suureksi. Appli-koidun päällystekerroksen olisi ilmaharjapäällystyksessä 2 98394 oltava siten mahdollisimman tasainen ja applikoidun pääl-lystekerroksen paksuuden riittävän lähellä haluttua pääl-lystepaksuutta.25 The greatest weakness of an airbrush coating is its poor excess coating release capacity, which deteriorates rapidly with increasing web speed. For this reason, coatings with low viscosity and dry matter content and a web speed of less than 500 30 m / min must be used for airbrush coating. For these reasons, airbrushing is used almost exclusively in paperboard coating, where good opacity is important and speeds are not as critical as in papermaking in general. If the viscosity of the coating or its dry matter content 35 is increased, the air jet will not be able to remove the extra coating and the amount of coating will be too high. The applied coating layer in the airbrush coating 2 98394 should thus be as even as possible and the thickness of the applied coating layer close enough to the desired coating thickness.

5 Yhdysvaltalaisessa patentissa 3,235,401 on kuvattu ilmahar-japäällystyslaite, jossa päällystettävä rata tulee ohjain-telan kautta ensin applikointilaitteen annostelutelalle. Annostelutela on sijoitettu päällystealtaaseen siten, että telan alaosa on altaassa ja rata kulkee telan yläpinnan 10 kautta. Applikointitela nostaa ylimäärän päällystettä altaasta radalle, joka kulkee sitten pyörivälle esitasoitus-telalle, joka poistaa osan päällysteestä radalta. Esitasoi-tustelan tarkoituksena on tasoittaa päällystettä ja poistaa sitä niin paljon, että ilmaharja pystyy tasoittamaan pääl-15 lysteen haluttuun paksuuteen. Esitasoitustelan jälkeen rata kulkee vastatelalle, jonka yhteyteen on sijoitettu ilmaharja, joka puhaltaa kapean ilmasuihkun radan kulkusuuntaa vasten ja tasoittaa päällysteen.U.S. Pat. No. 3,235,401 discloses an airbrush coating apparatus in which the web to be coated first enters the metering roller of an applicator through a guide roll. The dosing roll is placed in the coating tank so that the lower part of the roll is in the tank and the track passes through the upper surface 10 of the roll. The applicator roll lifts the excess coating from the pool onto the track, which then passes to a rotating pre-leveling roller which removes part of the coating from the track. The purpose of the pre-leveling roller is to level and remove the coating to such an extent that the air brush is able to level the coating to the desired thickness. After the pre-leveling roll, the web passes to a counter roll, in connection with which an air brush is placed, which blows a narrow jet of air against the direction of travel of the web and smoothes the pavement.

20 Edellä kuvatun kaltaisia laitteita tunnetaan useita ja niiden voidaan katsoa muodostavan ilmaharjapäällystinten perustyypin. Näiden päällystinten heikkoutena on päällysteen laadun ja tasaisuuden nopea heikkeneminen ratanopeuden noustessa.Several devices such as those described above are known and can be considered to form the basic type of airbrush coaters. The weakness of these coaters is the rapid deterioration of the quality and smoothness of the coating as the web speed increases.

2525

Julkaisussa WO 91/17309 on kuvattu edellisestä kehitetty laite, jossa päällysteen laatua ja suurinta päällystysno-peutta on pystytty nostamaan. Tässä julkaisussa kuvattu laite on muutoin samankaltainen kuin edellä kuvattu laite, 30 mutta siinä applikointitelan yhteyteen on sovitettu sauva-kaavin, joka tasoittaa ja annostelee telalle päällysteal-taasta kiinnittyneen päällystekerroksen. Tällä tavoin radalle applikoitavasta kerroksesta saadaan tasaisempi ja päällystepaksuus on lähempänä lopullista paksuutta. Tämän 35 järjestelyn etuna on se, että liinaharjalla ei tarvitse poistaa suurta päällystemäärää ja päällystekerros saadaan 3 98394 tasaisemmaksi, kun jo applikoitava kerros on kohtuullisen tasainen. Applikoitava kerroksen kaavaus telalle parantaa muutenkin lopputuotteen laatua ja ratanopeutta voidaan kasvattaa, koska liinaharjalla tehtävä työ on vähäisempi.WO 91/17309 describes a device developed from the above, in which it has been possible to increase the quality of the coating and the maximum coating speed. The device described in this publication is otherwise similar to the device described above, but with a rod scraper fitted in connection with the application roll, which flattens and dispenses the coating layer adhered to the roll from the coating pan. In this way, the layer to be applied to the track is made more even and the coating thickness is closer to the final thickness. The advantage of this arrangement 35 is that it is not necessary to remove a large amount of coating with the cloth brush and the coating layer is made 3 98394 more even when the layer already to be applied is reasonably even. The applied layer patterning on the roll otherwise improves the quality of the final product and the web speed can be increased because the work to be done with the cloth brush is less.

5 Lisäksi voidaan poistaa esitasoitustela.5 In addition, the pre-roll can be removed.

Suomalaisessa patentissa 79578 on kuvattu ilmaharja, jossa kaavintehoa pyritään lisäämään sekoittamalla ilmavirtaan ilmaa raskaampaa kaasua, höyryä tai vettä. Koska ilmaharja-10 päällystyksessä kaavinteho riippuu ilmasuihkun impulssivoi- masta, suihkun tehoa voidaan lisätä joko lisäämällä suihkun nopeutta tai sen massavirtaa. Ilmavirran nopeutta rajoittaa päällystesumun lisääntyminen nopeuden kasvaessa, nopean ilmasuihkun turbulenssivaikeudet ja lopulta äänen nopeus.Finnish patent 79578 describes an air brush in which the aim is to increase the scraper power by mixing a gas heavier than air, steam or water into the air stream. Since the scraper power in the air brush-10 coating depends on the impulse force of the air jet, the power of the jet can be increased either by increasing the speed of the jet or its mass flow. The velocity of the air flow is limited by the increase in coating mist as the velocity increases, the turbulence difficulties of the fast air jet, and ultimately the velocity of the sound.

15 Kun ilmasuihkuun lisätään vettä tai vesihöyryä, sen massa-virta kasvaa huomattavasti ja kaavintateho lisääntyy. Varsinaisen kaavintatuloksen osalta vesihöyryn avulla päästäänkin lisääntyneeseen kaavintatehoon, jolloin ratanopeutta tai päällysteen kuiva-ainepitoisuutta voidaan lisätä.15 When water or steam is added to an air jet, its mass flow increases considerably and the scraping power increases. As for the actual scraping result, the steam can be used with the help of water vapor, whereby the web speed or the dry matter content of the coating can be increased.

20 Vesi aiheuttaa kuitenkin suuria ongelmia itse kaavintata-pahtumassa ja koko päällystysprosessissa. Koska nykyisin päällystemassasta pohjapaperiin imeytyvän veden määrä pyritään pitämään mahdollisimman alhaisena, vesihöyrystä siirtyvää lisäkosteutta ei haluta rataan. Radan lujuus heikke-25 nee sen kosteuden lisääntyessä ja kaikki rataan imeytynyt ylimääräinen vesi joudutaan kuivaamaan ennen prosessin seuraavaa vaihetta. Vesihöyryä ja vettä suihkutettaessa muodostuu helposti liian suuria vesipisaroita, jotka radalle joutuessaan pilaavat päällysteen. Lisäksi radalta pois-30 tettavan päällysteen mukaan joutuva puhalluksessa käytetty vesi ohentaa päällysteseosta, mikä on otettava huomioon prosessinohjauksessa.20 However, water causes major problems in the scraping process itself and in the entire coating process. As the aim is currently to keep the amount of water absorbed from the coating composition into the base paper as low as possible, additional moisture transferred from the water vapor is not desired for the track. The strength of the web is low as its moisture increases and any excess water absorbed by the web has to be dried before the next step in the process. When water vapor and water are sprayed, too large water droplets are easily formed, which, when they get on the track, ruin the pavement. In addition, the water used in the blasting according to the coating to be removed from the track thins the coating mixture, which must be taken into account in the process control.

Edellä kuvatuista syistä vesi tai vesihöyry ei monissa 35 tapauksissa sovellu ilmasuihkun massan lisäämiseen. Ilmaa raskaampien kaasujen käytön estää niiden korkea hinta, 4 98394 koska tarvittavat kaasumäärät ovat suuria.For the reasons described above, water or water vapor is in many cases not suitable for increasing the mass of the air jet. The use of heavier-than-air gases is hampered by their high price, 4 98394 because of the large quantities of gas required.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä, jossa ilmasuihkun leikkausvoimaa on parannettu.It is an object of the present invention to provide a method in which the shear force of an air jet is improved.

55

Keksintö perustuu siihen, että ilmasuihkuun sekoitetaan kiinteää ainetta.The invention is based on mixing a solid with an air jet.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle 10 on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the method 10 according to the invention is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1.

Keksinnön mukaiselle sovitelmalle on puolestaan tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 6 tun-15 nusmerkkiosassa.The arrangement according to the invention is in turn characterized by what is stated in the characterizing part of claim 6.

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

Keksinnön tärkein etu on raskaamman puhallettavan massavir-20 ran suurempi leikkausvoima. Tämän ansiosta voidaan lisätä ajonopeutta huomattavasti. Kiinteä aine on edullisesti yhtä tai useampaa päällystykseen käytettävää ainetta, joten se ei aiheuta päällysteen paluukiertoon joutuessaan haittaa.The main advantage of the invention is the higher shear force of the heavier inflatable mass flow. This allows the driving speed to be increased considerably. The solid is preferably one or more substances used for the coating, so that it does not cause any inconvenience when it enters the return circuit of the coating.

Osa kiinteästä aineesta jää päällysteeseen törmätessään 25 paperin pintaan, joten puhalluksen avulla voidaan tasoituk sen lisäksi vaikuttaa päällysteen pinnan ominaisuuksiin. Puhallettava aine voi olla kalliimpaa mutta ominaisuuksiltaan parempaa kuin radalle levitetty massa, joten sen avulla voidaan parantaa päällysteen pinnan ominaisuuksia tai 30 pienentää päällystyskustannuksia käyttämällä halvempia päällystysaineita alemmissa päällystekerroksissa. Menetelmän avulla voidaan siten vaikuttaa päällysteen ominaisuuksiin sen paksuussuunnassa. Tällä tavalla voidaan esimerkiksi lisätä kuiva-ainepitoisuutta pintakerroksessa, mikä 35 muun muassa nopeuttaa radan kuivumista. Puhallettava kiinteä aine voi olla sekoitettuna lietteeseen, jolloin se ei 5 98394 muuta päällystemassan ominaisuuksia siihen sekoittuessaan. Kuiva tai päällysteen kuiva-ainepitoisuutta vastaava liete ei kostuta rainaa eikä aiheuta pisarointiongelmia.Some of the solid remains in the coating when it impinges on the surface of the paper, so that the surface properties of the coating can also be influenced by blowing. The material to be blown may be more expensive but have better properties than the mass applied to the track, so it can improve the surface properties of the coating or reduce coating costs by using cheaper coating materials in the lower coating layers. The method can thus be used to influence the properties of the coating in its thickness direction. In this way, for example, the dry matter content in the surface layer can be increased, which, among other things, accelerates the drying of the web. The inflatable solid may be mixed with the slurry so that it does not alter the properties of the coating composition as it mixes. The dry or slurry corresponding to the dry matter content of the coating does not wet the web and does not cause dripping problems.

5 Keksintöä selitetään seuraavassa tarkemmin oheisten piirustusten avulla.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti yhtä keksinnön suoritusmuotoa .Figure 1 schematically shows one embodiment of the invention.

1010

Kuvio 2 on yksityiskohta kuviosta 1.Figure 2 is a detail of Figure 1.

Kuvioissa on esitetty yleisesti käytössä olevan tyyppinen päällystysasema, jossa käytetään liinaharjaa 4. Päällyste 15 levitetään radalle 1 tela-applikointilaitteella 3, minkä jälkeen rata 1 kulkee vastatelan 2 kautta liinaharjalle 4. liinaharjalla 4 puhalletaan rataa 1 kohti ilmavirta, joka kuorii radan 1 pinnalta ylimääräisen päällysteen, joka kerätään sumukammioon 5. Sumukammiosta 5 päällystemassa 20 kierrätetään päällystemassakierron kautta takaisin appli-kointilaitteelle.The figures show a coating station of a commonly used type using a cloth brush 4. The coating 15 is applied to the track 1 by a roller applicator 3, after which the track 1 passes through a counter roll 2 to the cloth brush 4. The cloth brush 4 blows an air stream towards the track 1. , which is collected in the spray chamber 5. From the spray chamber 5, the coating mass 20 is recycled through the coating mass circulation back to the applicator.

liinaharjan 4 toiminta on esitetty yksityiskohtaisemmin kuviossa 2. Keksinnön mukainen ilmaharja on samalla sekoi-25 tuslaite, jossa päällystettä leikkaavaan ilmaan sekoitetaan kiintoainetta. liinaharjassa 4 yhdistetään kiintoainevirta 6 ilmavirta tuomalla kiintoainevirta 6 kiintoainekammiosta 13 suutinelinten 14 kautta sekoituskammioon 12, johon puhalletaan samanaikaisesti ilmaa 7. Sekoituskammiosta 12 ilma 7 30 ja kiintoaine 6 joutuvat suhteellisen pitkään kiihdytys-kanavaan 15, jossa kiintoaine 6 sekoittuu tasaisemmin ilmaan ja seoksen 8 nopeus kiihtyy kaavintaan tarvittavaan nopeuteen. Kiihdytyskanava 15 päättyy ilmaharjan 4 suutin-rakoon 16, josta seos puhalletaan rataa 1 kohti. Radan 35 pinnassa olevaan päällystekerrokseen 9 osuessaan se irrottaa päällysteen 9 pinnasta määrätyn kerroksen, joka 98394 6 ohjataan paluuvirtana 11 sumukammion 5 kautta paluukier-toon. Tämän jälkeen radalle jää halutun paksuinen päällys-tekerros.the operation of the cloth brush 4 is shown in more detail in Figure 2. The air brush according to the invention is at the same time a mixing device in which a solid is mixed with the air cutting the coating. in the cloth brush 4 the solids stream 6 is connected to the air stream by introducing the solids stream 6 from the solids chamber 13 through the nozzle members 14 to the mixing chamber 12, into which air 7 is simultaneously blown. to the speed required for scraping. The acceleration channel 15 terminates in the nozzle slot 16 of the air brush 4, from which the mixture is blown towards the path 1. Upon hitting the coating layer 9 on the surface of the track 35, it removes a certain layer from the surface of the coating 9, which 98394 6 is directed as a return stream 11 through the mist chamber 5 to the return circuit. After this, a cover layer of the desired thickness remains on the track.

5 Kiinteä aine voidaan sekoittaa ilmaan varsin monella tavalla ja sekoituselinten rakenne riippuu muun muassa siitä, käytetäänkö kuivaa kiintoainetta vai kiintoainelietettä. Lietteen käyttö on tavallisesti edullista sekoitustapahtu-man kannalta, koska nestemäistä lietettä voidaan käsitellä 10 pumppaamalla ja nesteen määrän mittaaminen ja annostelu on helppoa. Kuivalla kiintoaineella taas voidaan vaikuttaa enemmän päällysteen ominaisuuksiin ja kiintoaineen ja ilman sekoittaminen riittävän tarkassa seossuhteessa tasaisesti jakautuneeksi seokseksi ei ole ongelmallista tunnetuilla 15 tähän tarkoituksen kehitetyillä laitteilla. Sekoituselimenä voi olla esimerkiksi ejektori tai pumppu tai rivi spraysuuttimia. liinaharjan rakenne, kuten esimerkiksi se-koituskammion ja kiihdytyskanavan tarve riippuu käytettävistä sekoituselimistä.5 A solid can be mixed with air in a number of ways and the structure of the mixing elements depends, inter alia, on whether a dry solid or a solid slurry is used. The use of a slurry is usually advantageous for the mixing operation because the liquid slurry can be treated by pumping and the amount of liquid is easy to measure and dispense. Dry solids, on the other hand, can have a greater effect on the properties of the coating, and mixing the solids and air in a sufficiently precise mixture ratio into a uniformly distributed mixture is not problematic with known devices developed for this purpose. The mixing means can be, for example, an ejector or a pump or a row of spray nozzles. the structure of the cloth brush, such as the need for a mixing chamber and an acceleration channel, depends on the mixing means used.

2020

Keksintö ei rajoitu edellä kuvatun kaltaisiin päällys-tysasemiin, vaan sitä voidaan käyttää kaikissa kohteissa, missä aiemminkin on sovellettu ilmaharjakaavintaa.The invention is not limited to coating stations as described above, but can be used in all applications where airbrush scraping has been applied in the past.

IlIl

Claims

A method of scraping a layer of coating batter (9) applied to a paper or cardboard web (1) movable in an application device 5 to the desired thickness, in which method an air jet by means of which coating butter is removed from the surface of layer (9) , is blown against the coating layer (9), characterized in that a solid (6) is mixed into the air (7) to be blown.

Process according to claim 1, characterized in that a dry solid (6) is mixed into the air (7) to be blown. 15

Process according to claim 1, characterized in that a sludge formed from a dry substance and liquid is admixed in the air (7) to be blown. 20

4. Process according to any of the preceding claims, characterized in that the substance to be involved in the air contains at least one solid which differs from the coating method applied to the web (1). 25

Process according to any of the preceding claims, characterized in that the substance to be mixed in the air is the same as the coating method applied to the web (1).

6. Device for scraping a layer of coating batter (9) applied to a paper or cardboard web (1) movable in an application device to the desired thickness, the device comprising a first chamber (12) into which air can be fed, and a elongated nozzle slot (16) which joins this chamber (12) and through which the 98394 air to be fed into the first chamber (12) can be blown against the coating applied layer (9) to the web, characterized by means (14) for admixing the solid (6) in the air (7) to be blown against the coating of the coating butter (9).

Device according to claim 6, characterized in that the first chamber is a mixing chamber (12) into which air (7) and solid (6) can be led.

Apparatus according to claim 7, characterized by an acceleration channel (15) arranged between the mixing chamber (12) and the nozzle slot (16) for accelerating the mixing of air and solids to a blowing speed. 15

Device according to any of claims 6 to 8, characterized in that the mixing means comprise an ejector.

10. Apparatus according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the mixing means comprise spray nozzles. 25 30 35