WO1998017863A1 - Verfahren und vorrichtung zum beschichten einer papierbahn - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum beschichten einer papierbahn

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WO1998017863A1
WO1998017863A1 PCT/EP1997/004791 EP9704791W WO9817863A1 WO 1998017863 A1 WO1998017863 A1 WO 1998017863A1 EP 9704791 W EP9704791 W EP 9704791W WO 9817863 A1 WO9817863 A1 WO 9817863A1
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Willi Erkelenz
Ernst Klas
Udo Unger
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Vits-Maschinenbau Gmbh
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    • D21H27/22—Structures being applied on the surface by special manufacturing processes, e.g. in presses
    • D21H27/26—Structures being applied on the surface by special manufacturing processes, e.g. in presses characterised by the overlay sheet or the top layers of the structures
    • D21H27/28—Structures being applied on the surface by special manufacturing processes, e.g. in presses characterised by the overlay sheet or the top layers of the structures treated to obtain specific resistance properties, e.g. against wear or weather

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for applying a mixture consisting of liquid resin and fine-grained abrasive material, in particular corundum, to a continuous paper web.
  • the invention has for its object to modify a method according to the preamble of claim 1 so that excessive wear of machine parts is avoided.
  • the task also includes creating a device suitable for carrying out the method.
  • the drawing serves to explain the invention using a schematically illustrated embodiment of a device according to the invention.
  • a paper web 1 which has already been pre-impregnated with resin and dried, reaches a rotatably mounted, driven roller 4 via deflecting rollers 2, 3 diverted in the horizontal direction and fed to a dryer, not shown.
  • a nozzle tube 6 is arranged in the vicinity of the line on which the paper web 1 runs onto the roller 4. It extends essentially over the length of the roller 4. It has on its underside a boundary wall inclined towards the roller 4. At the lowest point there is a nozzle slot at a short distance from the roller 4.
  • the nozzle tube 6 is connected to a container 8 via a line 7.
  • This has a conical bottom, from which the line 7 starts at the lowest point. It is filled up to a mirror 9 with a mixture of viscous to thixotropic consistency consisting of liquid resin and fine-grained corundum.
  • the container 8 is arranged above the nozzle tube 6 in the embodiment shown in the drawing.
  • the difference in height is a few meters.
  • the interior of the container 8 is freely connected to the atmosphere.
  • the interior of the container 8 can also be sealed airtight and connected to a pressure system, so that an air cushion with constant overpressure is maintained above the mirror 9.
  • a height difference between the container 8 and the nozzle tube 6 is not necessary.
  • An air brush 10 with a blow slot aimed at the paper web is attached opposite the nozzle pipe 6 approximately at the level of the line at which the paper web 1 runs from the roller 4. It is connected to a compressed air system, not shown. No devices, in particular no mechanical doctor blades, are provided between the nozzle tube 6 and the air brush 10 for pre-smoothing the applied layer.
  • a funnel 11 for collecting the dripping or doctored mixture. It is equipped with a heat exchanger, preferably in the form of a double jacket 12 through which the heat exchange medium flows.
  • the funnel 11 opens into a collecting container 1 '3 in which an agitator 14 is arranged.
  • a line 15 for supplying fresh mixture also opens into the collecting container 13.
  • the collecting container 13 has a conical bottom, the lowest point of which is connected via a line 16 to the suction side of a pump 17.
  • the pump 17 is a positive displacement pump with a flexible positive displacement, preferably a diaphragm pump. On its pressure side, a pipe 18 is connected, which is returned to the container 8.
  • the nozzle jet flowing out of the nozzle slot is directed obliquely downwards. Under the effect of gravity or the air cushion in the container 8, the inflow of the mixture is completely uniform.
  • the effective slot length can be limited to the width of the paper web to be treated in each case, so that wetting of the regions of the roller 4 which are not covered by the paper web is avoided.
  • the applied layer reaches the air brush 10 without being pre-smoothed by a mechanical rake system. This produces a sharply focused flat air jet, which scrapes off excess mixture and smoothes the remaining layer.
  • the doctored mixture like any liquid dripping between the nozzle tube 6 and the air brush 10, is collected in the funnel 11.
  • the heat exchanger is maintained in the hopper 11 at an optimal temperature in order to promote the flow behavior of the mixture.
  • the mixture passes from the funnel 11 into the collecting container 13. This is fed to fresh mixture via line 15 in accordance with the consumption.
  • the mixture in the collecting container 13 is continuously stirred so that the fine-grained abrasive material does not settle.
  • the mixture is returned to the container 8 via the pump 17.
  • a controller not shown, ensures that the mirror 9 is kept essentially at a constant level.
  • the pump 17 is designed as a diaphragm pump and is therefore less susceptible to wear due to the abrasive fine-grained material. The pressure surges generated by the membrane movement can hardly have an effect on the supply of the mixture to the nozzle tube 6, since the mirror 9 in the container 8 is connected to the atmosphere or an air cushion held at constant pressure.
  • the conical bottom of the container 8 avoids dead spaces in which abrasive material could settle.
  • the tapered lower boundary surface of the nozzle tube 6 serves the same purpose.

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  • Coating Apparatus (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

Für die Herstellung abriebfester Laminate ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein aus flüssigem Harz und feinkörnigem Korund bestehendes Gemisch mit einem Drahtrakel, eines Reverse Coating Systems oder einer Rasterwalze auf eine Papierbahn aufgebracht wird. Es hat sich gezeigt, daß die mit dem Gemisch in Berührung kommenden Bauteile derartiger Auftragsysteme durch die abrasiven Partikel in kürzester Zeit verschlissen werden. Bei dem neuen Verfahren wird das Gemisch aus einem Behälter (8) unter der Wirkung der Schwerkraft und/oder eines von einem Luftpolster erzeugten gleichmäßigen Überdruckes einem Düsenrohr (6) zugeführt und als dünner Schleier im Überschuß auf die Papierbahn (1) aufgebracht. Ohne zwischengeschaltete Vorglättung wird anschließend durch einen scharf gebündelten Luftstrahl der Überschuß abgerakelt und die verbleibende Schicht geglättet. Bei der zur Durchführung des neuen Verfahrens dienenden Vorrichtung ist insbesondere das Auftrag- und Rakelsystem frei von beweglichen Maschinenteilen. Die Anfälligkeit gegen Verschleiß durch Berührung mit abrasivem Material ist daher wesentlich geringer als bei bekannten Systemen. Ein großer Vorteil besteht auch darin, daß im gesamten System eine Entmischung durch Sedimentation des feinkörnigen Materials ausgeschlossen ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten einer Papierbahn
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auftragen eines aus flüssigem Harz und feinkörnigem abrasivem Material, insbesondere Korund, bestehenden Gemischs auf eine durchlaufende Papierbahn.
Die DE 195 08 797 C1 beschreibt schon ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Dekorpapier zur Verwendung bei der Herstellung von abriebfesten Laminaten. Dabei wird ein Gemisch, weiches insbesondere flüssiges Harz und feinkörniges Korundmaterial enthält, mittels eines Drahtrakels, eines Reverse Coating Systems oder einer Rasterwalze aufgetragen. Die betriebliche Praxis hat gezeigt, daß die mit dem Gemisch in Berührung kommenden Bauteile derartiger Auftragssysteme durch die abrasiven Korundpartikel in kürzester Zeit verschlissen werden.
Durch einen in der Zeitschrift „Wochenblatt für Papierfabrikation" 6, 1973, 164 bis 169 erschienenen Aufsatz von H. Peters ist es bekannt, mit einem Düsen- auftragwerk Farbe im Überschuß auf eine Bahn aufzubringen, die eine Walze von unten umschlingt. Die Düse ist von unten auf die Papierbahn gerichtet. Die Farbe wird der Düse zugepumpt.
In der gleichen Arbeit wird an anderer Stelle ein sogenanntes Luftmesser beschrieben. Mit dem Luftmesser erfolgt die eigentliche Abrakeiung, nachdem eine vorgeschaltete Naßglättwaize einen Teil des aufgetragenen Farbüberschusses bereits abgestreift und die Schicht egalisiert hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so abzuwandeln, daß ein übermäßiger Verschleiß von Maschinenteilen vermieden wird. Zu der Aufgabe gehört es auch, eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zu schaffen.
Der erste Teil der Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, der zweite Teil durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 3. In den abhängigen Ansprüchen sind weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung angegeben.
Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Eine Papierbahn 1, die bereits mit Harz vorimprägniert und getrocknet ist, gelangt über Umlenkrollen 2, 3 zu einer drehbar gelagerten, angetriebenen Walze 4. Sie umschlingt die Walze 4 auf der Unterseite in einem Bereich von über 180° und wird anschließend über eine Rolle 5 in die waagerechte Richtung umgeleitet und einem nicht dargestellten Trockner zugeführt.
Ein Düsenrohr 6 ist in der Nähe der Linie angeordnet, an der die Papierbahn 1 auf die Walze 4 aufläuft. Es erstreckt sich im wesentlichen über die Länge der Walze 4. Es hat auf seiner Unterseite eine in Richtung auf die Walze 4 geneigte Begrenzungswand. An der tiefsten Stelle befindet sich in kurzem Abstand von der Walze 4 ein Düsenschlitz.
Das Düsenrohr 6 steht über eine Leitung 7 mit einem Behälter 8 in Verbindung. Dieser hat einen konischen Boden, von dem die Leitung 7 an der tiefsten Stelle ausgeht. Er ist bis zu einem Spiegel 9 mit einem aus flüssigem Harz und feinkörnigem Korund bestehenden Gemisch von dickflüssiger bis thixotroper Konsistenz gefüllt.
Der Behälter 8 ist bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel oberhalb des Düsenrohres 6 angeordnet. Die Höhendifferenz beträgt einige Meter. Der Innenraum des Behälters 8 steht frei mit der Atmosphäre in Verbindung.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform kann der Innenraum des Behälters 8 auch luftdicht abgeschlossen und mit einem Drucksystem verbunden sein, so daß über dem Spiegel 9 ein Luftpolster mit konstantem Überdruck aufrechterhalten wird. In diesem Fall ist eine Höhendifferenz zwischen Behälter 8 und Düsenrohr 6 nicht erforderlich. Gegenüber dem Düsenrohr 6 ist etwa in der Höhe der Linie, an der die Papierbahn 1 von der Walze 4 abläuft, eine Luftbürste 10 mit einem auf die Papierbahn zielenden Blasschlitz angebracht. Sie ist mit einem nicht dargestellten Druckluft- System verbunden. Zwischen Düsenrohr 6 und Luftbürste 10 sind keine Vorrichtungen, insbesondere keine mechanischen Rakelwerke, zum Vorglätten der aufgebrachten Schicht vorgesehen.
Unter der Walze 4 befindet sich ein Trichter 11 zum Auffangen des abtropfenden oder abgerakelen Gemischs. Er ist mit einem Wärmeaustauscher ausgestattet, vorzugsweise in Gestalt eines vom Wärmeaustauschmittel durchflossenen Doppelmantels 12. Der Trichter 11 mündet in einen Sammelbehälter 1 '3, in dem ein Rührwerk 14 angeordnet ist. In den Sammelbehälter 13 mündet außerdem eine Leitung 15 zum Zuführen von frischem Gemisch. Der Sammelbehälter 13 hat einen konischen Boden, dessen tiefste Stelle über eine Leitung 16 mit der Saugseite einer Pumpe 17 verbunden ist. Die Pumpe 17 ist eine Verdrängerpumpe mit flexiblem Verdränger, vorzugsweise eine Membranpumpe. An ihrer Druckseite ist eine Rohrleitung 18 angeschlossen, weiche in den Behälter 8 zurückgeführt ist.
Der aus dem Düsenschlitz ausströmende Düsenstrahl ist schräg nach unten gerichtet. Unter der Wirkung der Schwerkraft bzw. des in dem Behälter 8 befindlichen Luftpolsters ist der Zufluß des Gemischs völlig gleichmäßig. Durch Abdecken der Endbereiche mit Hilfe eines nicht dargestellten einfachen Mechanismus kann die wirksame Schlitzlänge auf die Breite der jeweils zu behandelnden Papierbahπ begrenzt werden, so daß eine Benetzung der nicht von der Papierbahn abgedeckten Bereiche der Walze 4 vermieden wird.
Die aufgebrachte Schicht gelangt, ohne durch ein mechanisches Rakeisystem vorgeglättet zu werden, zu der Luftbürste 10. Diese erzeugt einen scharf gebündelten flachen Luftstrahl, der überschüssiges Gemisch abrakelt und die verbleibende Schicht glättet.
Das abgerakelte Gemisch wird ebenso wie etwaige zwischen Düsenrohr 6 und Luftbürste 10 abtropfende Flüssigkeit in dem Trichter 11 aufgefangen. Mit Hilfe des Wärmetauschers wird in dem Trichter 11 eine optimale Temperatur aufrechterhalten, um das Fließverhalten des Gemischs zu begünstigen.
Aus dem Trichter 11 gelangt das Gemisch in den Sammelbehälter 13. Diesem wird entsprechend dem Verbrauch über die Leitung 15 frisches Gemisch zugeführt. Das in dem Sammelbehälter 13 befindliche Gemisch wird ununterbrochen umgerührt, so daß das feinkörnige abrasive Material sich nicht absetzt.
Über die Pumpe 17 wird das Gemisch in den Behälter 8 zurückgeführt. Ein nicht dargestellter Regler sorgt dafür, daß der Spiegel 9 im wesentlichen auf konstantem Niveau gehalten wird. Die Pumpe 17 ist als Membranpumpe ausgebildet und daher wenig anfällig gegen Verschleiß durch das abrasive feinkörnige Material. Die durch die Membranbewegung erzeugten Druckstöße können sich kaum auf die Zufuhr des Gemischs zu dem Düsenrohr 6 auswirken, da der Spiegel 9 in dem Behälter 8 mit der Atmosphäre bzw. einem unter konstantem Druck gehaltenen Luftpolster in Verbindung steht.
Durch den konischen Boden des Behälters 8 werden Toträume vermieden, in denen sich abrasives Material absetzen könnte. Dem gleichen Zweck dient die abgeschrägte untere Begrenzungsfläche des Düsenrohrs 6.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Auftragen eines aus flüssigem Harz und feinkörnigem abrasiven Material, insbesondere Korund, bestehenden Gemischs auf eine durchlaufende Papierbahn, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus einem Behälter (8) unter der Wirkung der Schwerkraft und/oder eines von einem Luftpolster erzeugten gleichmäßigen Überdruckes einem Düsenrohr (6) zugeführt und durch das Düsenrohr als dünner Film im Überschuß auf die Papierbahn (1) aufgebracht wird und daß ohne zwischengeschaltete Vorglättung anschließend durch einen scharf gebündelten Luftstrahl der
Überschuß abgerakelt und die verbleibende Schicht geglättet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß abgerakeltes und abtropfendes Gemisch nach Zwischenspeicherung in den Behälter (8) zurückgeführt und während der Zwischenspeicherung umgerührt wird.
3. Vorrichtung zum Auftragen eines aus flüssigem Harz und feinkörnigem abrasivem Material, insbesondere Korund, bestehenden Gemischs auf eine durchlaufende Papierbahn, gekennzeichnet durch ein Düsenrohr (6), welches durch eine Leitung (7) mit einem erhöht angeordneten und/oder druckdichten, unter Überdruck stehenden Behälter (8) verbunden ist, und durch eine dem Düsenrohr (6) ohne zwischen-geschaltete andere Rakelvorrichtung unmittelbar nachgeschaltete Luftbürste (10).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Sammelbehälter (13), der mit einem Rührwerk (14) ausgestattet ist, und durch eine saugseitig mit dem Sammelbehälter (13) verbundene Pumpe (17), an deren Druckseite eine in den Behälter (8) mündende Rohrleitung (18) angeschlossen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch einen dem Sammelbehälter (13) vorgeschalteten Trichter (11), der mit einem Wärmetauscher (12) ausgestattet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch eine Verdrängerpumpe mit flexiblem Verdränger, insbesondere eine Membranpumpe (17).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenrohr (6) eine in Richtung auf die Walze (4) geneigte untere Begrenzungswand hat und daß der Düsenschlitz an der tiefsten Stelle angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Länge des Düsenschlitzes verstellbar ist.
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