SE524103C2 - Bestrykningsblad och förfarande för framställning av detta - Google Patents

Description

25 30 35 524 105 i..-~« 2 Skydd för bladmaterialet mot torrfriktion kan åstad- kommas genom att man smörjer bladet eller banan under laddningsproceduren, t.ex. genom manuell applicering av ett smörjmedel på bladkanten, eller genom att man sprayar en smörjande lösning direkt på banan såsom till exempel vattenbaserade CMC-lösningar eller vattenlösningar av sampolymerer som används som reologiförändrare och vattenkvarhållningshjälpmedel. Detta kräver emellertid i sin tur en kostsam installation av en spraybom, en lagringstank med pumpar, eller liknande.

Syften med uppfinningen Huvudsyftet med uppfinningen är att åstadkomma åt- gärder för att reducera eller eliminera torrfriktion mellan ett blad och en löpande bana under banans ladd- ningsfas så att bladets livslängd ökas.

Ett annat syfte med uppfinningen är att åstadkomma sådana åtgärder som ligger hos ett bestrykningsblad för applicering av bestrykningssmet på en löpande bana medan torrfriktion under banans laddningsfas reduceras eller elimineras. Ännu ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett bestrykningsblad som har en kantsektion försedd med en profil som är anpassad till ytan hos den bana som skall bestrykas.

Ett annat syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett förfarande för framställning av bestrykningsblad för applicering av bestrykningssmet på en löpande bana.

Sammanfattning av uppfinningen För dessa och andra syften som kommer att framgå för fackmannen ur nedanstående beskrivning, åstadkommer upp- finningen ett bestrykningsblad för applicering av be- strykningssmet på en löpande bana, varvid nämnda blad har en kantsektion med en profil som är anpassad till ytan hos nämnda bana när det är i ingrepp därmed. Bestryk- ningsbladet enligt uppfinningen kännetecknas av ett a ~ . . - .n lO 15 20 25 30 35 q o n Q n. n 524 105 ~ - ~ n a ~ i 3 offerskikt som täcker åtminstone nämnda sektion och som skyddar den underliggande kantsektionen under banans laddningsfas.

Det är föredraget att man använder ett sådant be- strykningsblad för applicering av en vattenbaserad be- strykningssmet, varvid nämnda offerskikt är lösningsbart i vatten och i övrigt kompatibelt med bestrykningssmeten.

Offerskiktet är företrädesvis väsentligen icke- hygroskopiskt så att en annars snabbt ökande friktion undviks.

Offerskiktet utgörs väsentligen av ett material som är valt bland vattenlösliga polymerer och polysackarider med förmåga att bilda en film.

Dessa polysackarider kan vara antingen naturliga polysackarider eller derivat av naturliga polysackarider.

Bland naturliga polysackarider kan nämnas xantan- gummi, guargummi, johannesbrödkärnmjöl, pektiner, kara- genaner, dextraner samt polyuronider, såsom alginater.

Bland derivat av naturliga polysackarider kan nämnas cellulosaderivat, såsom karboximetylcellulosa (CMC), hydroxietylcellulosa (HEC), metylcellulosa (MC), metyl- hydroxietylcellulosa (MHEC) och hydroxipropylcellulosa (HPC).

Andra derivat är stärkelsederivat, stärkelse, hydroxietylstärkelse, hydroxipropylstärkelse, katjonisk stärkelse och dextriner.

Bland vattenlösliga polymerer kan nämnas akryliska och metakryliska polymerer och sampolymerer, såsom poly- metakrylsyra, polymetakrylater, polyakrylamid, sampoly- merer av akrylamid och metakrylsyra eller metakrylater, såsom löslig sampolymerer av metakrylsyra, metakrylater och akrylonitril.

Andra vattenlösliga polymerer är vinyliska och allyliska polymerer, såsom polyallylaminer och salter, polyvinylalkohol, polyvinylpyridin och derivat, poly- vinylpyrrolidon, polyvinylmetyleter, polystyrensulfonsyra . « n n - n» lO 15 20 25 30 35 . ø o ~ nu u 524 103 .- . . - Q n' 4 och salter, sampolymerer av styrensulfonsyra och malein- syra och deras salter.

Andra polymerer som kan användas är polyetenimin, polyetenglykol, polyetenoxid och poly(2-etyl-2-oxazolin).

Det är föredraget att de polymerer och polysacka- rider som används är filmbildande, så att ett offerskikt som utgörs av en film erhålles.

Bland föredragna vattenlösliga polymerer kan nämnas akrylamidpolymerer och -sampolymerer.

Bland användbara polysackarider kan nämnas hemi- cellulosa, växtgummin, cellulosa och derivat därav, stärkelse och derivat därav, mikrobiella polysackarider, algpolysackarider samt kitosan och derivat därav.

Föredragna polysackarider är etylcellulosa, hydroxi- etylcellulosa och karboximetylcellulosa.

Bestrykningsbladets substrat, som bär offerskiktet vilket utgör det väsentliga sakinnehållet hos förelig- gande uppfinning, kan vara godtycklig typ av substrat, så som stål, stål med en keramisk beläggning och så kallade mjukkantade blad. Ett exempel på stålsubstrat är kolstål, kvalitet UHBO, 20 C (Uddeholm, Sverige). Bestrykningsblad som är försedda med en keramisk beläggning beskrivs i GB 2 130 924. Slutligen beskrivs så kallade mjukkantade blad i EP 0 944 438, och det föredragna mjuka materialet är polyuretan.

Uppfinningen ger också ett förfarande för framställ- ning av ett bestrykningsblad för applicering av bestryk- ningssmet på en löpande bana, vilket blad har en kant- sektion med en profil som är anpassad till ytan hos nämnda bana när det är i ingrepp därmed, vilket för- farande innefattar följande steg: a)att bereda en lösning som innehåller ett material med förmåga att bilda en film vid dunstning av lösningsmedlet, b)att applicera nämnda lösning på åtminstone nämnda kantsektion, och - - ~ ~ o nn lO 15 20 25 30 35 c O! IC Û . . n. v , . . 1. . . w » . . . . - I - - . . . . o a I v n ' , . a n . ~ .au . uno .uu I ' u o n u . » _ o ~~ " ° nu , , . . u M 'ß 5 c)att låta den applicerade lösningen torka så att den bildar en fast film på åtminstone nämnda kant- sektion.

Steget c) inbegriper företrädesvis värmning till en förhöjd temperatur, och beläggningslösningen appliceras lämpligen i flera skikt med mellanliggande värmning mellan appliceringen av varje skikt.

Med syfte att skydda bladmaterialet från torr- friktion integreras offerskiktet i bladkonceptet, och appliceras efter slipning av bladmaterialet till önskad geometri och ytjämnhet. Applicering av offerskiktet kan sålunda göras som ett sista tillverkningssteg. Funktionen hos offerskiktet kommer att vara den att det under bla- dets laddningsprocedur slits ner och sedan fullständigt försvinner vid ankomsten av bestrykningssmeten, varvid den ursprungliga bladgeometrin och ytkvaliteten bibe- hålles. Kraven på ett sådant offerskikt kan sålunda sum- meras enligt följande: - Skiktet skall ha en låg friktionskoefficient mot den löpande banan, såsom bestruket eller förbestruket torrt papper, och ha förmåga att absorbera frik- tionsenergin utan att smälta eller omvandlas till något kladdigt tillstånd, - Skiktet skall ha goda filmbildande egenskaper, visa god vidhäftning mot bladmaterialet, samt ha till- räcklig mekanisk styrka för att tåla laddnings- restriktioner, - Dessutom skall skiktet ha god lösningsbarhet i be- strykningssmeten (såsom god vattenlöslighet utan att vara hygroskopiskt), så att det försvinner så snabbt som möjligt när väl bestrykningssmeten har nått fram till bladet, - Skiktet skall ha god kompatibilitet med, icke-nedsmutsande för, bestrykningssmeten. och vara . » Q . - _. 10 15 20 25 30 35 , . a u a. 524 103 a . - n ~ 0 I 6 Utförlig beskrivning av uppfinningen Föredragna material för offerskiktet är vattenlös- liga polymerer, såsom akrylsampolymerer eller lösliga cellulosaderivat. Dessa polymerer appliceras företrädes- vis i form av en vattenlösning på ett kontinuerligt sätt på det slipade bladmaterialet, och torkas med varmluft på ett kontrollerat sätt för att ge ett slätt, icke-klibbigt torrt skikt. Denna operation kan göras på 100 m långa band av bladet efter slipning till önskad geometri och innan de kapas till önskad bladlängd. Lösningarna kan appliceras med olika tekniker, såsom valspålâggning, bladbestrykning, sköljbeläggning, gjutning, sprayning, doppning etc. Det önskade skikttjockleken efter torkning kan justeras antingen genom koncentrationen eller visko- siteten hos lösningen, eller genom applicering av succes- siva skikt av lösningen med mellanliggande torkning av varje enskilt skikt. Den nödvändiga tjockleken på offer- skiktet är en funktion av förhållandena under bladladd- ladd- ningsvinkel (bladtryck), samt papprets kvalitet (massa, ningen i pappersmaskinen, t.ex. banans hastighet, pigment etc.). En tjocklek i intervallet 100 pm till 700 um är tillräcklig för de flesta laddningsför- hàllanden.

Följande exempel visar uppfinningen ytterligare genom specifika utföringsformer därav. Det skall emeller- tid noteras att uppfinningen inte är begränsad till dessa exempel.

Exempel 1 Detta samt de följande exemplen 2-6 hänför sig till applicering av ett skyddande offerskikt på ett mjukkantat bestrykningsblad som det som beskrivs i US 6 312 520 Bl och som har framställts enligt EP 1 156 889. En vatten- lösning av en anjonisk sampolymer baserad på akrylsyra, akrylester och akrylonitril såsom Sterocoll SL (BASF) innehållande 25% fast material, appliceras pà det rörliga bladbandet med hjälp av ett 0,152 mm tjockt frihängande 10 15 20 25 30 35 524 103 n n ~ n » h ~ 7 blad av stàl pà ett sådant sätt att en kontinuerlig, jämn vàtfilm bildas som täcker det mjukkantade bladmaterialet, speciellt de slipade avfasningarna. Den vattenlösliga sampolymeren appliceras med en takt pà 2,5 g/min med hjälp av en doseringspump samtidigt som bestryknings- bladsbandet rör sig med en hastighet pà 1 m/min. Det rör- liga bladbandet med vätfilmen passerar genom en varm- luftstunnel så att det mesta av vattnet dunstar innan den lindas upp med ett distanselement och torkas i en varm- luftsugn vid 60°C under 2 timmar. Det klibbfria glänsande skiktet som erhålles pà detta sätt har en genomsnittlig tjocklek pà 90 pm.

Exempel 2 Proceduren enligt exempel 1 upprepades flera gånger varvid samma bestrykningsbladsband med det/de applicerade skyddsskiktet/-skikten användes varje gàng, sä att en flerskiktad skyddande film byggdes upp, varvid en tjock- lek pà 90 pm adderades till varje tidigare skikt. En dub- belskiktad film hade alltså en tjocklek pà 180 pm och en femskiktad film en tjocklek pà 450 pm.

Exempel 3 En 25-procentig vattenlösning av Sterocoll SL (BASF) applicerades pà det rörliga bestrykningsbladsbandet pà ett liknande sätt som i exempel 1, med den skillnaden att inget frihängande blad användes för justering av tjock- leken, och appliceringstakten var 18 g/min. Efter tork- ning var filmens tjocklek 650 pm.

Exempel 4 En 5-procentig vattenlösning av hydroxietylcellulosa (Fluka Chemie, cerades pà det rörliga bestrykningsbladsbandet på ett Schweiz) med medelhög viskositet appli- liknande sätt som i exempel 1, med den skillnaden att inget frihängande blad användes för justering av tjock- - . n . . nu 10 15 20 25 30 35 . - n u .a 524 105 . . . a » - I 8 leken, och appliceringstakten var 24 g/min. Efter tork- ning var filmens tjocklek 170 pm.

Exempel 5 En 2-procentig vattenlösning av karboximetylcellu- (Fluka Chemie, applicerades pà det rörliga bestykningsbladsbandet pä ett losa Schweiz) med medelhög viskositet liknande sätt som i exempel 1, med den skillnaden att inget frihängande blad användes för justering av tjock- leken, och appliceringstakten var 24 g/min. Efter tork- ning var filmens tjocklek 70 pm.

Exempel 6 En 25-procentig vattenlösning av Sterocoll SL (BASF) applicerades pà det rörliga bestrykningsbladsbandet med en takt på 19 g/min och en bandhastighet pà 2 m/min med hjälp av en schaberklinga för justering av tjockleken.

Efter torkning var filmens tjocklek mellan 300 och 350 pm.

Exempel 7 Detta exempel, och det följande exemplet 8, hänför sig till effektiviteten hos offerskiktet vid skyddande av bestrykningsbladets material mot konsekvenserna av torr- friktion. En industriell pilotbeläggningsmaskin (Beloit S-matic) användes för detta ändamål: bestrykningsbladet med dess offerskikt laddades mot obelagt papper (mekanisk massa, 48 g/m2) och utan bestrykningssmet under olika förhållanden för laddningsvinkel, tryck, hastighet hos banan och tider. Olika tillstànd av torrfriktion mellan bestrykningsbladet och den löpande banan realiserades pà detta sätt. Efter testet avlägsnades resterna av offer- skiktet genom lösning i vatten, och bredden pà bladets avfasning jämfördes med den ursprungliga avfasningen hos ett referensblad utan offerskikt. I detta exempel hade offerskiktet applicerats pà bestrykningsbladen under för- - - n o I -fl 10 15 20 . . o - .n '524 103 n - ~ a ~ * 0 9 hållanden enligt exempel 3, vilket gav en skyddande film -med en tjocklek på 650 pm. - . . . - nu Test Tid Hast. Laddnings- Tryck Bredd hos avfasning nr. [s] [m/min] vinkel [bar] (efter avlägsnande av kvarvarande offerskikt) l 6 100 1,5 0,75 550 pm 2 13 100 1,5 0,60 550 pm 3 13 300 1,5 0,25 550 pm 4 13 300 3,0 0,64 550 pm 5 13 500 5,0 1,21 575 pm 6 13 300 3,0 0,58 575 pm 7 13 700 3,0 0,45 650 pm Ref. --- --- --- --- 550 pm Tabell 1: Tester av torrfriktion Resultaten enligt tabell 1 visar att ett 100- procentigt skydd av den mjukkantade bladavfasningen upp- 1-4. I test nr. 5 och 6 var ökningen av banans hastighet och bladtrycket sådan att offerskiktet nöttes bort och bredden hos blad- avfasningen ökades mycket obetydligt (+25 pm), varvid det nåddes under förhållanden för test nr. alltså fortfarande gavs gott skydd av bladet. Test nr. 7 visar de begränsande laddningsförhållanden då bladskyddet inte längre kan säkerställas.

Exempel 8 I detta exempel applicerades offerskiktet på be- strykningsbladet under förhållanden enligt exempel 4, vilket gav en tjocklek för skiktet av skyddande film på 70 pm. Bladen testades med samma utrustning, råmaterial och under liknande förhållanden som i exempel 7. Resul- taten i tabell 2 demonstrerar gott skydd av bladet under 8-ll, förhållanden enligt test nr. medan för förhållanden 10 15 20 25 , , . a n~ “524 105 . n » ~ ~ I ° 10 enligt test nr. 12 fullgott skydd inte längre kunde - . q ~ - -o säkerställas.

Test Tid Hast. Laddnings- Tryck Bredd hos avfasning nr. [s] [m/min] vinkel [bar] (efter avlägsnande av kvarvarande offerskikt) Ref. --- --- --- --- 550 pm 8 13 100 1,5 0,15 550 pm 9 13 300 3,0 0,61 550 pm 10 13 300 5,0 1,23 550 pm 11 13 500 3,0 0,58 550 pm 12 13 700 3,0 0,38 675 pm Tabell 2: Tester av torrfriktion Exempel 9 Detta exempel hänför sig till användning av bestryk- ningsbladet enligt uppfinningen under industriella be- strykningsförhàllanden och en jämförelse med ett stan- dardbestrykningsblad. Tester genomfördes pà en pilotbe- läggningsmaskin för papp, vilken var utrustad med en ABC- bladhàllare: förbestrykt papp med 260 g/HF användes med en hastighet för banan på 450 m/min och en bestryknings- smet med ett innehåll av fasta partiklar pà 64%. De be- strykningsblad som användes för dessa tester var av den mjukkantade typen och var skyddade med ett offerskikt med en tjocklek pà 300 pm, vilka var framställda i enlighet med exempel 6. Under laddning av bladet, och före an- komsten av bestrykningssmeten, utsattes bladen för torr- friktion mot den rörliga pappen. Efter bestrykning av rullen togs bestrykningsbladet bort fràn bladhàllaren för att undersökas. Ett referenstest med ett liknande blad, men utan offerskikt, kördes under identiska förhållanden i jämförande syfte. Resultaten i tabell 3 visar tydligt fördelen med det skyddande offerskiktet. Undersökning av 10 524 103 . . . ~ < m* .- ll bladen från testerna 1-4 efter bestrykning av en rulle visade att inga kvarvarande spår av offerskiktet fanns kvar, d.v.s. allt oanvånt filmmaterial hade lösts upp av bestrykningssmeten, och det fanns ingen skada orsakad av torrfriktion. Å andra sidan måste referenstestet avbrytas pà grund av stora strimmor i beläggningen som ett resul- tat av skada pà bladet orsakad av torrfriktion. . ~ - ~ ~ v- Test Torrfriktion Offer- Belâggnings- Bladyta nr. [sek] skikt kvalitet 1 5 300 pm God Oskadad 2 10 300 pm God Oskadad 3 15 300 pm God Oskadad 4 25 300 pm God Oskadad Ref. 15 inget Dålig->Strimmor Skadad Tabell 3: Pilotbestrykningstester

Claims (17)

10 15 20 25 30 35 524 103 l2 PATENTKRAV

1. l. Bestrykningsblad för applicering av en bestryknings- smet pà en löpande bana, varvid nämnda blad har en kant- sektion med en profil som är anpassad till ytan hos nämnda bana när det är i ingrepp därmed, k ärin etze c kria t a v ett offerskikt som täcker åt- minstone nämnda sektion och som skyddar den underliggande kantsektionen under banans laddningsfas.

2. Bestrykningsblad enligt krav 1 för användning vid applicering av en vattenlöslig bestrykningssmet, varvid nämnda offerskikt är lösligt i vatten och i övrigt kompa- tibel med nämnda bestrykningssmet.

3. Bestrykningsblad enligt krav l eller 2, varvid nämnda offerskikt är väsentligen icke-hygroskopiskt.

4. Bestrykningsblad enligt något av föregående krav, varvid nämnda offerskikt utgörs av ett material valt bland vattenlösliga polymerer och polysackarider som är filmbildande.

5. Bestrykningsblad enligt krav 4, varvid nämnda ma- terial är valt bland akryliska och metakryliska polymerer och sampolymerer, samt deras salter.

6. Bestrykningsblad enligt krav 4, varvid nämnda ma- terial är valt bland anjoniska sampolymerer baserade på akrylsyra, akrylester och akrylonitril.

7. Bestrykningsblad enligt krav 4, varvid nämnda ma- terial är valt bland filmbildande polysackarider.

8. Bestrykningsblad enligt krav 7, varvid nämnda ma- terial är valt bland hemicellulosa, växtgummin, cellulosa och derivat därav, stärkelse och derivat därav, mikrobi- 10 15 20 25 30 35 524 105 13 ella polysackarider, algpolysackarider samt kitosan och derivat därav.

9. Bestrykningsblad enligt krav 8, varvid nämnda ma- terial är valt bland etylcellulosa, hydroxietylcellulosa och karboximetylcellulosa.

10. Bestrykningsblad enligt något av föregående krav valt bland stålblad, blad med keramisk kant och mjuk- kantade blad.

11. Förfarande för framställning av ett bestrykningsblad för applicering av en bestrykningssmet på en löpande bana, vilket blad har en kantsektion med en profil som är anpassad till ytan hos nämnda bana när det är i ingrepp därmed, kännetecknat av följande steg: a)att bereda en lösning innehållande ett material med förmåga att bilda en film vid dunstning av lösnings- medlet, b)att applicera nämnda lösning på åtminstone nämnda sektion, och c)att låta den applicerade lösningen torka så att en fast film bildas på åtminstone nämnda sektion.

12. Förfarande enligt krav ll, varvid steget c) in- begriper uppvärmning till en förhöjd temperatur.

13. Förfarande enligt krav 11 eller 12, varvid lösningen appliceras i flera skikt med mellanliggande uppvärmning mellan appliceringen av varje skikt.

14. Förfarande enligt något av kraven 11 till 13, varvid i steget a) en vattenlösning bereds vilken innehåller en polysackarid i en koncentration på högst 10 viktprocent. 10 524 103 14

15. Förfarande enligt krav 14, varvid nämnda koncentra- tion är från omkring 1 viktprocent till omkring 7 vikt- procent.

16. Förfarande enligt något av kraven 11 till 13, varvid i steget a) en vattenlösning bereds vilken innehåller en anjonisk sampolymer baserad på akrylsyra, akrylester och akrylonitril i en koncentration på högst 40 viktprocent.

17. Förfarande enligt krav 16, varvid nämnda koncentra- tion är omkring 15 procent till omkring 30 procent.