JP3137217U - 平面から供給するカーテンコーティング装置の塗工幅の調節装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塗料が確実に制御部の領域から帰線へ案内されるカーテンコーティング装置の塗工幅の調節装置を提供する。
【解決手段】カーテンコーティング装置の塗工幅の調節のための装置において、前記流出面の前周縁部が供給リップを形成し、かつ装置に少なくとも１つの流出面の周縁領域に位置決めされた、幅方向へ調整可能の調整装置４０が含まれ、この調整装置がノズル開口部から出る塗料１をその拡幅部で制限するドクターブレード部４２と、前記ドクターブレード部４２によって制限された塗工幅の外部へ延伸するノズル開口部の部分から出る塗料の流れを帰線４６へ戻して機械循環系内へ案内または完全に排出する還流用のガイド部４１、５０とを有する装置であって、流出する塗料の流れを帰線の中へ、かつそれによって制御部から強化される供給ポンプが帰線の中に配置されていることを特徴とする装置。
【選択図】図１

Description

本考案は、カーテンコーティング装置が流出面に向かって開いている少なくとも１つのノズル開口部を有する平面から供給するカーテンコーティング装置の塗工幅を調節するための改善された装置において、流出面の前周縁部が供給リップを形成し、かつ装置に少なくとも１つの流出面の周縁領域に位置決めされた、幅方向へ調整可能の調整装置が含まれ、この調整装置がノズル開口部から流出する塗料をその拡幅部で制限するドクターブレード部と、前記ドクターブレード部によって制限された塗工幅の外部へ延伸するノズル開口部の部分から流出する塗料の流れを帰線へ戻して機械循環系内へ案内または完全に排出する還流用のガイド部とを有する装置に関する。このような装置は、本申請者の先の特許文献１に記載されている。

紙品種の塗工および塗工方法が実施されることによって、塗工プロセスおよび塗工装置に課される要件が増大している。塗工時に、より正確に言えば顔料塗工時に塗工ステーションで塗工混合層が紙表面に塗布され、その後過剰な水の乾燥が実施される。塗工混合層の形成は紙表面上への塗工混合物の塗布もしくは最終的な塗料の塗工ならびに調節に分割することができる。最も重要な顔料塗工方法は、塗料がいわゆる空気ドクターブレードを用いて調節される、いわゆるドクターブレード塗工法である。通常のドクターブレード塗工ステーションタイプは、塗工ローラを具備したドクターブレードコーティング装置およびノズル塗工装置を装備したドクターブレードコーティング装置である。さらに、塗工時に近年大幅に増大した、いわゆるフィルム伝達塗工装置が使用される。同様に新規技術としてカーテンコーティング装置が市場に登場している。

カーテンコーティング装置は供給が溝から実施されるもの（スロット−フェド）と、供給が平面から実施されるもの（スライド−フェド）とに分割することができる。平面から供給するカーテンコーティング装置の場合、塗料がノズルユニットによって斜めの平面へ案内され、この平面から該塗料が供給リップを形成する平面周縁部の方向へ流れ、供給リップからの塗料の滴下時にカーテンが形成される。発生したカーテンは、その名称に従って供給リップの周縁部に位置決めされた周縁ガイド部により任意の幅に保持される。

溝から供給する塗工バーの場合は、塗料が分配チャンバを介して狭い垂直の溝の中へポンプ送出され、該溝のリップにカーテンが形成され、かつ周縁ガイド部によって制御されてウェブ上へ滴下する。この塗料は１つまたは複数の層に塗布することができる。

多数の種々の紙品種およびカートン品種があり、これらの品種はその坪量に従って次の２等級に分割することができる：単層でありかつ２５〜３００ｇ／ｍ^２の坪量を有する紙品種と、多層技術で製造されかつ１５０〜６００ｇ／ｍ^２の坪量を有するカートンである。見て明らかなように、紙とカートンの間の境界は流動的である。というのも、その坪量から最も軽いカートンは最も重い紙よりも軽いからである。一般的に紙は印刷に、カートンは包装に使用される。紙およびカートンは塗工または非塗工にすることができる。

以下に示す明細書は塗工可能の線維ウェブに対して今日使用されている値の例であり、かつこれらの値で表示された値に著しい変動が生じ得る。明細書は主として非特許文献１を拠り所にしている。

塗工された雑誌用紙（ＬＷＣ＝ｌｉｇｈｔ ｗｅｉｇｈｔ ｃｏａｔｅｄ軽量コート紙）は、機械塗料４０〜６０％、さらし針葉樹繊維素２５〜４０％および充填剤およびコート剤２０〜３５％を含有する。ＬＷＣ紙に対する一般的な値として以下を想定することができる：坪量４０〜７０ｇ／ｍ^２、ハンター白色度５０〜６５％、ＰＰＳ Ｓ１０−粗度０．８〜１．５μｍ（オフセット）および０．６〜１．０μｍ（ロト）、密度１１００〜１２５０ｋｇ／ｍ^３、青色中の視感度７０〜７５％および不透明度８９〜９４％。

ＭＦＣ紙（ｍａｃｈｉｎｅ ｆｉｓｎｉｓｈｅｄ ｃｏａｔｅｄマシン仕上コート紙）に対する一般的な値として以下の値を想定することができる：坪量５０〜７０ｇ／ｍ^２、ハンター白色度２５〜７０％、ＰＰＳ Ｓ１０−粗度２．２〜２．８μｍ、密度９００〜９５０ｋｇ／ｍ^３、青色中の視感度７０〜７５％および不透明度９１〜９５％。

ＦＣＯ紙（ｆｉｌｍ ｃｏａｔｅｄ ｏｆｆｓｅｔフィルムコートオフセット紙）に対する一般的な値として以下の値を想定することができる：坪量４０〜７０ｇ／ｍ^２、ハンター白色度４５〜５５％、ＰＰＳ Ｓ１０−粗度１．５〜２．０μｍ、密度１０００〜１０５０ｋｇ／ｍ^３、青色中の視感度７０〜７５％および不透明度９１〜９５％。

ＭＷＣ紙（ｍｅｄｉｕｍ ｗｉｇｈｔ ｃｏａｔｅｄ中量コート紙）に対する一般的な値として以下の値を想定することができる：坪量７０〜９０ｇ／ｍ^２、ハンター白色度６５〜７５％、ＰＰＳ Ｓ１０−粗度０．６〜１．０μｍ、密度１１５０〜１２５０ｋｇ／ｍ^３、青色中の視感度７０〜７５％および不透明度８９〜９４％。

ＨＷＣ（ｈｅａｖｙ ｗｅｉｇｈｔ ｃｏａｔｅｄ重量コート紙）の場合、坪量は１００〜１３５ｇ／ｍ^２になり、かつその上２回以上塗工することができる。

塗工された、繊維素をベースとするウッドフリー印刷紙品種もしくは上質紙（ＷＦＣ）の場合、塗料量はそれぞれの要件および使用目的に応じて大幅に変動する。１回または２回塗工された繊維素をベースとする印刷紙に対する以下の典型的な値：１回塗工、坪量９０ｇ／ｍ^２、ハンター白色度６５〜８０％、ＰＰＳ Ｓ１０−粗度０．７５〜２．２μｍ、青色中の視感度８０〜８８％および不透明度９１〜９４％、および２回塗工、坪量１３０ｇ／ｍ^２、ハンター白色度７０〜８０％、ＰＰＳ Ｓ１０−粗度０．６５〜０．９５μｍ、青色中の視感度８３〜９０％および不透明度９５〜９７％。

カートンは、該カートンがその坪量から高品種を含むことによってかなり異質のグループを形成し、該カートンの坪量はその上５００ｇ／ｍ^２になることがあり、かつ該カートンの坪量から低品種を形成し、該カートンの坪量は約１２０ｇ／ｍ^２になる；これらの品種は、１次繊維ベースから１００％リサイクル繊維ベースに至るまで、かつ非塗工から多重塗工にまで及ぶ。塗工されたカートンには以下のタイプが含まれる：
− １次繊維ベースのカートン（折畳カートン（ＦＢＢ＝ｆｏｌｄｉｎｇ ｂｏｘｂｏａｒｄ）、さらし繊維素カートン（ＳＢＳ＝ｓｏｌｉｄ ｂｌｅａｃｈｅｄ ｂｏａｒｄ）、液体包装カートン（ＬＰＢ＝ｌｉｑｕｉｄ ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｂｏａｒｄ）、さらし表白層（ｃｏａｔｅｄ ｗｈｉｔｅ ｔｏｐ ｌｉｎｅｒ）、ｃａｒｒｉｅｒ ｂｏａｒｄ）
− リサイクル繊維ベースのカートン（裏白グレーカートン（ＷＬＣ＝ｗｈｉｔｅ ｌｉｎｅｄ ｃｈｉｐｂｏａｒｄ）、塗工リサイクルカートン）。

カーテンコーティングは原理的に上記全ての塗工可能の品種の製造に好適である。カーテンコーティング法の場合、ドクターブレード塗工法の場合と同じ平滑性は得られないが、それによって達成されると塗膜はドクターブレード塗工法の場合よりも良好である。

カーテンコーティング法における塗工幅の調節は一般的にウェブ上に落ちるカーテンの幅の制限によって、またはウェブ表面の手前でまたはノズルバーでの供給リップによって実現されており、後者の場合、カーテンの幅は周縁ガイド部によって維持される。この公知の技術の１つの問題は、供給幅の安定的な維持（ウェブよりも幅広）であり、ウェブ上に到達する塗工剤層の幅もしくは塗工幅の調節は、特に多層塗工法において、塗工幅の外部でただ１つの混合物へのこの部分の種々の供給層の結合を生じ、これは再び使用できずまたはそれらの再利用はコストを明らかに増大させる。

もう１つの方式は、供給チャンバの周縁領域が任意の部分で、たとえば遮断板の使用によって除外されることによって流出面への塗料流を制限するものであり、それによって塗料は流出面へ、さらに供給リップを介して流れ、かつ周縁ガイド部を利用して維持される任意の幅のカーテンを形成する。この解決策の１つの問題は、チャンバの周縁領域での目詰まりによって引き起こされる横方向に延伸する供給管断面での不具合の発生であり、かつ同時に塗料を乾燥し得る領域がチャンバの中に形成される。

幅の調節時にこれらの乾燥した塗料粒子は塗工不具合またはその上ノズルバーの中に局所的な目詰まりを生ぜしめる。

本申請者の特許文献１に記載された解決策は自体機能性はあるが、しかし還流する塗料のラインの背圧は塗料および／または制限された供給領域の幅の性質に応じて不利に高く上昇する可能性があり、それによって制御部の領域にある供給ギャップを介して溜まり水を形成し得る。この溜まり水は制御部の領域にある供給ギャップに対して本来の供給領域内よりも高い背圧を生じる。より高い背圧によって供給される塗料はその他の領域内よりも多量に本来の供給領域の周縁領域の中に流れる。この問題の解決のために本出願人は先の特許文献２において、戻り管の中と共に制御部の領域からの塗料の流れを集中化するために還流ラインの中の負圧を使用することを提案した。しかしながら高粘度の塗料の場合、負圧が高くても実際に任意の量の塗料が流出面から負圧容器の中へ到達することが常に保証されないことが確認された。
フィンランド共和国特許出願公開第１１７１７６号 フィンランド共和国実用新案第２００６０１１０号 製紙科学および技術 製紙の部 第３部仕上げ、ヨキオ、エム編 出版ファペットオイ、ジイヴェスキラ１９９９年３６１頁（Ｐａｐｅｒｍａｋｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｔｅｉｌ Ｐａｐｅｒｍａｋｉｎｇ Ｐａｒｔ ３， Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ， ｈｒｓｇ． ｖ． Ｊｏｋｉｏ， Ｍ．， ｖｅｒｏｆｆｅｎｔｌｉｃｈｔ Ｆａｐｅｔ Ｏｙ， Ｊｙｖａｓｋｙｌａ １９９９， ３６１ Ｓｅｉｔｅｎ）

従って、本考案の主目的は、塗料が確実に制御部の領域から帰線へ案内されることを保証できる引き続き改善された解決策を得ることである。

この目的を達成するために、本考案による装置に対して、塗料流を戻り管の中へかつそれによって制御部から集中化する供給ポンプを帰線の中に配置したことを特徴とする。

従属請求項２ないし９に本考案の幾つかの有利な実施形態が記載されている。本考案による解決策は横方向（塗工幅に無関係）にバーの供給管断面を不変のままにし、この領域から塗工幅の外部で集められた塗料は該当する塗工層内の塗料の可能な排気のほかに何の処理もなしに完全に再利用可能である。供給チャンバは開放されたままになるので、このチャンバの中での塗料の不利な乾燥またはその他の目詰まりは生じない。

以下、本考案は添付の図面を参照してより詳しく説明する。

図４に、カーテンコーティング装置のための出願ＰＣＴ／ＦＩ２００４／０５０１２２に記載されたノズルユニットのノズル部が模式的に示されている。このノズル部は、本考案による解決策に使用可能のノズル構造の例としてのみ示されている。ノズルユニットは、それぞれ１つの供給チャンバ１２および補償チャンバ１３ならびにノズルギャップ３０を有する複数のノズル部から形成することができる。図４に、ノズルユニットの外部のノズル部３９が示されており、その周縁部３３はノズルギャップ３０の流出開口部３１から流出する、ノズルユニットの表面もしくは流出面に沿って流れる塗料が塗工過程の形成かつ周縁ガイド部（図示せず）による制御のためにカーテンコーティング装置の下方で進行する塗工される紙−／カートンウェブの表面上へ案内される供給リップを形成する。形成される塗工過程は塗工されるウェブ全体に延伸する。

供給チャンバ１２と補償チャンバ１３の間に図４に示した状態で供給チャンバ１２と水平にかつ補償チャンバ１３と垂直に開く供給孔１８がある。さらに各供給孔１８にノズル部の外側に向かって開いた孔１９ａが形成されており、この孔は供給孔１８の垂直部分に接続されており、この孔の中に長手方向に調整可能の調整ピン１９が配置されており、その内部の供給孔１８の中に突出する端部２３が面取りされている。調整ピン１９の外端部２５に調整ナット２１が配置されており、供給孔１８の有効断面積を補償チャンバの長手方向へ種々の位置で補償チャンバ１３の中への任意の塗料量の供給に対して変化させるために、その長手方向に調整ピン１９が移動可能である。この調整ピンとの関連性において、さらに調整板２０が配置されており、該調整板の距離によって供給孔の有効断面積の基本設定は、供給量を低減するために変化させることができる。調整ピン１９は孔１９ａの中にシール２２を利用して封止されている。ノズル部相互の長手方向への供給孔１８の距離は、供給孔の有効断面積の変化による任意の横方向輪郭形成を得るために、たとえば１００〜６００ｍｍ、好ましくは１５０〜３００ｍｍになる。調整ピンの機能は、好ましくは自動化されており、それによって運転中の塗工される物体の長手方向への輪郭形成も可能になる。ノズル部のための組立ねじの固定は符号２４で表されている。この組立ねじは対応するシール手段を具備した前後に置かれる孔１９ａの間の水空間１７上に突出する。この解決策は、１層または多層の塗工装置によって実現することができ、ノズルギャップ３０の数はたとえば１〜２４にすることができる。

図１〜３は、模式的に本考案の出願人の先の特許ＦＩ１１７１７６に記載された実施形態を示しており、この特許では少なくともノズルユニットの周縁領域に塗工幅に対する調整装置４０が配置されており、この調整装置には図示した実施形態において１つのカバー部４１、１つのドクターブレード部４２および１つの底部５０が含まれる。底部５０は接続部材５１によってノズルユニットの側面端部に固定されている。符号４３によって対応する塗工カーテンを落下時にウェブ上へ誘導する周縁ガイド部が表されている。カバー部４１はドクターブレード部４２に、たとえばねじで固定されている。ドクターブレード部およびカバー部は、流出面上にある塗料１をドクターブレード部４２の内周縁部を利用して任意の幅に制限するためにノズルユニットの幅方向に調整可能である。ドクターブレード部４２によって塗工幅の外部に残留するノズルギャップの開口部３１から流出する塗料は、底部５０およびカバー部４１によって形成された制御部の中に流れ、その中に各ノズルギャップの箇所にチャンネル４４、４５があり、このチャンネルは底部５０の中にある管エレメント４６の中へ塗工幅の外部に残留する塗料の流れを可能にし、この管エレメントを介して塗料流が機械循環系の中へ戻りまたは場合により機械循環系から送出される。この解決策は所望の方法で個々のノズルギャップから流出する塗料の処理を可能にし、たとえば機械循環系内の塗工層の一部を再利用可能にすることができ、かつ一部が導出される。符号４７によりノズルユニットの供給チャンバ１２用のバイパス管が表されている。調整装置４０は、好ましくはノズルユニットの両周縁領域に配置されている。

ノズルユニットの両周縁部にあるドクターブレード部４２は、カバー部４１と共に０〜５００ｍｍ、たとえば約０〜２５０ｍｍの範囲で好ましくは調整可能に配置されている。

制御部は、前記のカバー構造および底部によって形成された閉鎖構造の代わりに、ドクターブレード部にピン状またはプレート状のエレメントが取り付けられることによって開放構造として実現することもでき、前記エレメントはドクターブレード部からノズルユニット周縁部の方向へ外方へ延伸し、かつ各ノズルギャップの両側に、ノズルギャップで上方へ開く制御チャンネルが形成される方法で位置決めされており、前記制御チャンネルで流れに沿って塗工幅の外部にあるノズルギャップの部分から流出する塗料が機械循環系内へまたは排出管の中へ戻して案内させることができる。この場合、底部５０はたとえば対応してカバー部４１との関連性でまたはたとえば平坦面としてもチャンネル部分４４なしに構成することができる。

調整装置は、好ましくは無段階に調整可能に所望の塗工幅の指定のために配置されている。この調整は自動化することができ、かつ幅調整は必要に応じてさらに運転中に実行できる方法で実現することができ、調整装置の制御は、たとえばウェブ周縁部の常時監視に基づくことができる。

ノズルユニットに、さらに塗料の横またはその箇所にたとえば水のような別の媒体または表面張力を低減する媒体を、たとえば結果的にウェブ周縁部の下方に塗工カーテンの曲げ変形を生じ得る周縁部の収縮またはウェブ周縁部での割れのような塗工カーテンでの様々な周縁部障害の発生を阻止するために、１つまたは複数の一定のノズルギャップに供給することができる。エレメントとしてノズルユニットの全幅にわたってまたは周縁領域にのみ配置された弁エレメントを配置することができ、この弁エレメントによって補助媒体が任意のノズルギャップの任意の位置に送出することができる。これは、さらに所望の方法で塗料の輪郭形成を可能にする。

図５に、周縁領域内のノズルユニットに対する本考案による解決策が記載されており、この場合帰線４６が供給ポンプ６２を介して戻りチャネル７０へ案内されている。たとえばスクリューポンプとすることができる供給ポンプを利用して還流のための制御部４１、５０の領域からの塗料の効率的な除去を達成することができ、かつ溜まり水への塗料の可能な収集は制御部内の供給ギャップを介してそこから生じる問題を含めて回避することができる。戻りチャネル７０の中に質量流量測定装置６１が配置されており、その与えられる測定結果からノズルバーでのバイパスを介して還流する塗料の量を算出することができる。ノズルユニットの他の周縁領域（図示せず）の中に、好ましくは１つの同じ調整装置が配置されている。

ノズルバーでの周縁部の領域における公知の技術による一実施形態が模式的に部分横断面図として示されている。 図１による一実施形態が運転位置で部分透視具体図として示されている。 図１による一実施形態が開放位置で部分透視具体図として示されている。 模式図として公知の技術によるカーテンコーティング装置のためのノズルユニットのノズル部を示している。 ノズルバーの周縁領域で圧力レベルをコントロールするための本考案によるエレメントに接続される図１の一実施形態が示されている。

Claims (9)

1. カーテンコーティング装置が流出面（３１）に向かって開いている少なくとも１つのノズル開口部（３０）を有する平面から供給するカーテンコーティング装置の塗工幅の調節のための装置において、前記流出面の前周縁部が供給リップ（３３）を形成し、かつ装置に少なくとも１つの流出面の周縁領域に位置決めされた、幅方向へ調整可能の調整装置（４０）が含まれ、この調整装置がノズル開口部（３１）から出る塗料（１）をその拡幅部で制限するドクターブレード部（４２）と、前記ドクターブレード部（４２）によって制限された塗工幅の外部へ延伸するノズル開口部の部分から出る塗料の流れを帰線（４６）へ戻して機械循環系内へ案内または完全に排出する還流用のガイド部（４１、５０）とを有する装置であって、
   流出する塗料の流れを帰線の中へ、かつそれによって制御部から強化される供給ポンプが帰線の中に配置されていることを特徴とする装置。
2. 調整装置（４０）が０〜５００ｍｍの範囲で調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 調整装置（４０）が０〜２５０ｍｍの範囲で調整可能であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. カーテンコーティング装置のノズルユニットが少なくとも２つのノズルギャップを有し、かつ調整装置（４０）の制御部が開放できるカバー部（４１）を有し、その中で各ノズルギャップの箇所に互いに分離して取り付けた還流チャンネル（４５）があり、ノズルユニットの中に固定して取り付けた底部（５０）がカバー部（４１）の還流チャンネル（４５）に対して対応して配置されたチャンネル（４４）を有し、制御部にカバーの閉鎖時に各ノズルギャップに対応して配置された閉じたチャンネルが形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. カバー部（４１）がドクターブレード部（４２）に固定され、このドクターブレード部によって調整可能に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 制御部がドクターブレード部に取り付けられたピン状またはプレート状のエレメントを有し、前記エレメントがドクターブレード部からノズルユニット周縁部の方向へ外方へ延伸し、かつ各ノズルギャップの両側に、ノズルギャップで上方へ開く制御チャンネルが形成される方法で位置決めされており、前記制御チャンネルで流れに沿って塗工幅の外部にあるノズルギャップの部分から流出する塗料が機械循環系の中へ戻してまたは排出管の中へ案内できることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
7. 調整装置が所望の塗工幅の指定のために無段階に調整可能であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 調整装置の調整が自動的に実施されることを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 調整装置がウェブ周縁部の常時監視に基づき自動的に制御可能に配置されていることを特徴とする上記請求項のいずれか一項に記載の装置。

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