<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum beidseitigen Beschichten einer sich vorwärts bewegenden Materialbahn, wie beispielsweise einer Papierbahn, mit dem gleichen Be- schichtungsmaterial auf beiden Seiten, wobei die Materialbahn von oben nach unten zwischen einer sich drehenden Stützwalze und einem mit derselben zusammenwirkenden Streichblatt und Hal- ter hindurchläuft.
Eine gleichzeitige Behandlung beider Seiten einer sich vorwärts bewegenden Papierbahn mit dem gleichen Beschichtungsmaterial ist beispielsweise bei Beleimungspressen bekannt, bei denen die
Papierbahn vertikal nach unten durch einen Klemmspalt hindurchgeführt wird, welcher zwischen zwei umlaufenden Walzen ausgebildet ist, wobei das Beschichtungsmaterial auf beide Seiten der
Papierbahn derart aufgebracht wird, dass eine Anstauung geeigneter Höhe auf jeder Seite der
Papierbahn zwischen ihr und der jeweiligen Walze ausgebildet wird.
Bei einer Beschichtung nach diesem bekannten Verfahren ergeben sich eine ganze Reihe von Nachteilen. Bei Verwendung einer Stärkelösung oder einer Pigmentdispersion als Be- schichtungsmaterial entsteht in der aufgebrachten Beschichtung ein Orangenhaut-Effekt, da die Pa- pierbahn und die Walzenoberflächen hinter der Klemmstelle sich mit weitgehend der gleichen Geschwindigkeit trennen, wodurch in den aufgebrachten Beschichtungen eine Tropfenbildung dort erfolgt, wo die Flächen sich voneinander trennen. Dieses Problem wird umso schwerwiegen- der, je mehr die Geschwindigkeit der Materialbahn erhöht wird.
Ein weiteres Problem, welches ebenfalls mit zunehmender Bahngeschwindigkeit zunimmt, ist das Auftreten beträchtlicher Wirbelungen in diesen Anstauungen aus Beschichtungsmaterial. Der Grund dafür ist darin zu sehen, dass die Grenzflächen der Anstauung, d. h. die Walzenoberfläche und die Papierbahn, die gleiche Bewegungsrichtung haben und daher das Beschichtungsmaterial durch die jeweilige Fläche nach unten zur Klemmstelle hin bewegt wird. Bei hohen Bahngeschwindigkeiten wird diese Abwärtsbewegung sehr stark, was dazu führt, dass die Ströme aus Beschichtungsmaterial mit hoher Kraft nach oben abgebogen werden,'wenn sie nahe dem Boden der Anstauung aufeinandertreffen, so dass sie wieder zur Oberfläche oder dem Spiegel der Anstauung zurückfliessen.
Diese Bewegung kann so heftig erfolgen, dass Eruptionen entstehen und das Beschichtungsmaterial hochgeschleudert und aus der Anstauung herausgeschleudert wird, wodurch die Bahngeschwindigkeit begrenzt wird. Infolgedessen hat sich ergeben, dass bei einem derartigen Verfahren eine bestimmte kritische Spitzengeschwindigkeit unbedingt eingehalten werden muss, oberhalb welcher die Beleimungs- oder Kalibrierpresse nicht betrieben werden kann. Diese Spitzengeschwindigkeit hängt zwar von verschiedenen Faktoren ab, jedoch muss davon ausgegangen werden, dass sie zwischen 400 und 600 m/min liegt.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren zur gleichzeitigen Beschichtung beider Seiten einer Pa- pierbahn mit dem gleichen Beschichtungsmaterial wird die Papierbahn durch eine Anstauung aus Beschichtungsmaterial hindurchgeführt, wenn sie sich von oben nach unten bewegt, wobei diese Anstauung in Bewegungsrichtung der Papierbahn durch ein Streichblatt begrenzt wird, welches die Papierbahn gegen eine umlaufende Stützwalze presst, so dass das Beschichtungsmaterial in der Anstauung mit beiden Seiten der Papierbahn in Kontakt kommt. Der Vorteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, dass der vorgenannte Orangenhaut-Effekt ausgeschaltet wird.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass dieses bekannte Verfahren, das sogenannte BILLBLADER-Ver- fahren, in einigen Fällen zu einem Reissen der Papierbahn führt, wenn die Papierbahn die Beschichtungsstation passiert, insbesondere wenn das Papier äusserst dünn ist oder sehr geringe Festigkeit besitzt. Der Grund dafür ist darin zu sehen, dass, wenn die Papierbahn in die Klemmstelle zwischen der Stützwalze und dem Streichblatt hineinläuft, sie nur in äusserst geringem Masse durch die Oberfläche der umlaufenden Walze abgestützt wird.
Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Verfahrens tritt bei relativ hohen Bahngeschwindigkeiten auf, wobei in der zwischen der Walze und der Papierbahn ausgebildeten Teilanstauung eine beträchtliche Bewegung und ein Aufrühren auftritt, genau wie bei der Beleimungs- und Kalibrierpresse, was bei höhren Bahngeschwindigkeiten ebenfalls zu einem Reissen der Papierbahn führen kann, insbesondere wenn dünne oder schwache Papiere beschichtet werden sollen.
Es hat sich auch herausgestellt, dass die andere Teilanstauung zwischen dem Blatthalter mit Streichblatt und der Papierbahn wesentlich ruhiger ist und keinerlei Probleme ergibt, was daraus resultieren kann, dass in dieser Teilanstauung sich nur
<Desc/Clms Page number 2>
eine Seite bewegt, u. zw. die Papierbahn, während die andere Begrenzung, d. h. Streichblatt und
Blatthalter feststehen. In der Teilanstauung auf dieser Seite der Papierbahn entsteht daher eine ruhigere Zirkulation.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren sowie eine Vorrich- tung anzugeben, wodurch die vorgenannten Probleme und Schwierigkeiten einwandfrei behoben werden können.
Gekennzeichnet ist ein erfindungsgemässes Verfahren zum beidseitigen Beschichten einer sich vorwärts bewegenden Materialbahn, wie einer Papierbahn, im wesentlichen dadurch, dass die Ma- terialbahn derart abwärts zwischen eine sich drehende Stützwalze und ein gegen dieselbe ge- richtetes Streichblatt geführt wird, dass sie mit ihrer einen Seite die Walze teilweise umschlingt, dass vor oder im Berührungspunkt zwischen Materialbahn und Walze auf die zur Walze hinweisende Bahnseite eine erste Menge an Beschichtungsmaterial im Überfluss aufgebracht wird und auf die andere Bahnseite eine zweite Menge an Beschichtungsmaterial im Überfluss aufgebracht wird, indem die Bahn durch eine in Laufrichtung der Materialbahn unterhalb des Berührungspunktes liegende Anstauung aus Beschichtungsmaterial geführt wird,
wobei die Anstauung im wesentlichen zwischen dem Streichblatt und seinem Halter und der von der Walze fortweisenden Bahnseite ausgebildet ist, und dass das überschüssige Beschichtungsmaterial in der Anstauung unterhalb ihres Spiegels seitlich herausgedrückt wird.
Eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum beidseitigen Beschichten einer sich vorwärts bewegenden Materialbahn wie einer Papierbahn, mit dem gleichen Beschichtungsmaterial, bei welcher die Bahn von oben nach unten zwischen einer sich drehenden Stützwalze und einem gegen diese gerichteten Streichblatt hindurchläuft ist gekennzeichnet durch eine sich mit der Materialbahn drehenden Stützwalze, eine erste oberhalb einer Horizontalen durch den Walzenmittelpunkt angeordnete Zuführeinrichtung für das Beschichtungsmaterial, ein Streichblatt mit Halter unmittelbar unterhalb der Horizontalen, wobei Streichblatt und Halter mit der von der Walze fortweisenden Seite der Materialbahn einen Raum für eine Anstauung aus Beschichtungsmaterial bilden.
Weitere Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen : es zeigen Fig. 1 eine schematische Stirnansicht einer bekannten Vorrichtung, u. zw. einer sogenannten BILLBLADER-Vorrich- tung ; Fig. 2 eine schematische Darstellung des Prinzips des erfindungsgemässen Verfahrens ; und Fig. 3 einen vergrösserten Ausschnitt aus Fig. 2.
Bei der in Fig. 1 dargestellten, nach dem bekannten BILLBLADER-Verfahren arbeitenden Vorrichtung wird eine Papierbahn --4-- im wesentlichen vertikal nach unten in Richtung des Pfeiles-A-einer Anstauung aus Beschichtungsmaterial zugeführt, welche zwischen einer Stütz- walze-l-, welche sich in Richtung des Pfeiles --13-- dreht, und einem Streichblatt --3-- mit zugehörigem Blatthalter --2-- befindet. Der Berührungspunkt zwischen der Spitze des Streichblattes und der Papierbahn und der Oberfläche der Walze ist mit dem Bezugszeichen --5-- angegeben. Oftmals wird vorgezogen, dass dieser Berührungspunkt etwas unterhalb der Horizontalen C-C durch den Mittelpunkt der Walze liegt.
Der Winkel a zwischen dem Radius vom Walzenmittelpunkt zum Berührungspunkt --5-- und der Horizontalen C-C durch den Walzenmittelpunkt beträgt etwa 10 bis 15 . Bei diesem bekannten Verfahren entstehen daher zwei Tailanstauungen --14 bzw. 15-- an den beiden Seiten der Papierbahn.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung, bei welcher die Stützwalze-l-sich in Richtung des Pfeiles --B-- dreht und der Blatthalter-Z-mit einem
EMI2.1
gieren, dass sie die Walze --1-- teilweise umschlingt, wobei der Umschlingungswinkel mit ss angegeben ist und durch den Winkel zwischen dem Walzenradius zum Punkt --10-- und der Horizontalen C-C durch den Walzenmittelpunkt gebildet wird, d. h. die Papierbahn --8-- trifft auf die Walze in einem Punkt --10-- oberhalb dieser Horizontalen C-C durch den Walzenmittelpunkt.
Eine Menge an Beschichtungsmaterial wird im Überfluss in herkömmlicherweise der einen Seite des Streichblattes zweckmässigerweise durch ein oder mehrere Spritzrohre --11-- zugeführt, so dass eine Anstauung --17-- entsteht. Auf die andere Seite der Bahn wird das Beschichtungsmaterial jedoch im Überfluss in Form eines im wesentlichen auf die Klemmstelle zwischen der Aussenseite der
<Desc/Clms Page number 3>
Walze --1-- und dem Teil der Papierbahn vor dem Auftreffpunkt --10-- gerichteten Strom --16-zugeführt. Vorzugsweise wird das Beschichtungsmaterial durch ein Rohr zugeführt, welches einen oder mehrere Schlitze -12-- aufweist, so dass das Beschichtungsmaterial in diesen Klemmspalt mit hoher Geschwindigkeit und in einem im wesentlichen zusammenhängenden Strom eingebracht wird.
Es hat sich herausgestellt, dass all die Probleme, welche bei Verwendung einer Vorrichtung gemäss Fig. 1 auftreten, durch die erfindungsgemässe Vorrichtung vollkommen ausgeschaltet werden.
So konnte festgestellt werden, dass selbst eine sehr weiche Papierbahn beidseitig erfindungsgemäss beschichtet werden kann, ohne dass irgendein Bruch oder eine Reissgefahr auftrat. Dadurch, dass die dünne oder empfindliche Papierbahn erfindungsgemäss teilweise um die Walzenoberfläche herumgeschlungen wird, wird sie von dieser Mantelfläche abgestützt, wobei die umlaufende Mantelfläche der Walze wesentlich besser als Antrieb wirkt und mithilft, die Papierbahn zur Klemmstelle hinzubefördern. Die Spannungen, welche in der Papierbahn auftreten, wenn sie gerade die Klemmstelle durchläuft, sind infolgedessen an der Stelle beseitigt, an welcher zwangsläufig die Reibung oder Bremswirkung ihren Maximalwert erreicht.
Es hat sich auch gezeigt, dass die vorstehend beschriebenen Probleme bei der bekannten Vorrichtung im Zusammenhang mit der Anstauung auf der Walzenseite erfindungsgemäss vollkommen behoben werden. Da keine Anstauung oberhalb des Punktes vorhanden ist, an welchem die Papierbahn mit der Walze in Berührung gebracht wird, gibt es auch keinerlei Probleme mit Störungen oder Wirbelungen in der Anstauung.
Vorzugsweise wird bei der erfindungsgemässen Ausführung gemäss Fig. 2 ein Rohr mit einem Längsschlitz verwendet, da es auf diese Weise einfacher ist, einen Film aus Beschichtungsmaterial zu schaffen, welcher in die Klemmstelle in im wesentlichen zusammenhängender Form hineingespritzt wird. In diesem Fall wird das Beschichtungsmaterial im Überfluss zugeführt, was bedeutet, dass die Einrichtung -12- gegenüber der vom Papier an der der Walze zugewendeten Seite aufgenommenen Menge an Beschichtungsmaterial einen Überschuss liefert.
Der Überschuss an Beschichtungsmaterial wird seitlich erst an einer Stelle unter dem Spiegel
EMI3.1
dessen durch einen Teil der Walzenoberfläche und einen Teil der Papierbahn begrenzt, so dass sich an jeder Seite der Papierbahn beutelartige Öffnungen bilden. Durch diese Öffnungen wird das überschüssige Beschichtungsmaterial seitlich herausgepresst und mischt sich mit dem ebenfalls seitlich von der Anstauung --17- ablaufenden Oberschuss. Diese beiden überschüssigen Mengen an Beschichtungsmaterial werden durch bekannte Einrichtungen wie beispielsweise beiderseits der beiden Enden der Walze angeordnete trichterartige Organe aufgefangen.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Umschlingung der Papierbahn --8-- um die Wal- ze-l-entsprechend den verschiedenen Beschichtungsbedingungen zu verändern. Der Umschlingungs- winkel ss kann vorzugsweise bis 30. betragen und unter bestimmten Bedingungen beispielsweise
EMI3.2
einem oder mehreren Rohren mit Schlitzen zu bestehen, sondern es können naturgemäss auch irgendwelche andern bekannten Einrichtungen verwendet werden. Wichtig ist vor allem, dass derartige Einrichtungen das Beschichtungsmaterial in gesteuertem und vorzugsweise gleichmässigem Strom zur Klemmstelle zwischen Papierbahn und Walzenmantel schleudern. In einigen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Strahlen oder Ströme etwas nach unten gegen den Walzenmantel zu richten.
In andern Fällen kann es wieder vorteilhaft sein, den Strom aus Beschichtungsmaterial etwas nach oben gegen die Papierbahn zu richten.
Alternativ kann Beschichtungsmaterial im Überfluss auch auf die zur Walze hinweisende Seite der Papierbahn aufgebracht werden, indem das Beschichtungsmaterial im Überfluss auf die Walzenoberfläche vor dem Berührungspunkt --10-- zwischen der Bahn --8-- und der Walzenoberfläche aufgebracht wird.
Dies kann zweckmässigerweise mit einer Art Aufstreicheinrichtung erfolgen, wobei
<Desc/Clms Page number 4>
eine im wesentlichen gleichmässige Verteilung der aufgebrachten Beschichtungsmaterialschicht auch erreicht wird, bevor das Beschichtungsmaterial die Bahn --8-- am Berührungspunkt --10-- trifft. Auch in diesem Fall wird das überschüssige Beschichtungsmaterial seitlich an einer Stelle herausgepresst, welche unter dem Spiegel der Anstauung --17-- liegt, und wahrscheinlich gerade vor dem Anlagepunkt des Streichblattes --3--.
EMI4.1
Beschichten von dünnen oder weichen Papierbahnen auftreten, bei dem erfindungsgemässen Verfahren bei niedrigen wie auch bei hohen Bahngeschwindigkeiten vollständig behoben werden und dass äusserst zufriedenstellende Beschichtungen erzielbar sind.
Als Beispiel der Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens bei sehr hohen Bahngeschwindigkeiten wurde die Beleimung mit einer Stärkelösung mit einem Trockensubstanzgehalt von 12% bei einer Bahngeschwindigkeit von 1000 m/min und mehr durchgeführt. Das Flächengewicht des Papiers betrug nur 40 g/m"und das Papier war praktisch ungeleimt. Das Beschichtungsresultat war sehr zufriedenstellend und die Stärke war gleichmässig über beide Seiten der Papierbahn verteilt. Es ergaben sich keinerlei Spritzer oder Klümpchen. Bei Vergleichsversuchen in einer herkömmlichen Kalibrierpresse und mit einem BILLBLADE-Beschichter stellt es sich als unmöglich heraus, diese hohen Bahngeschwindigkeiten ohne sehr beträchtliche Spritz- und Abreissprobleme zu erzielen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum beidseitigen Beschichten einer sich vorwärts bewegenden Materialbahn, wie einer Papierbahn, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn (8) derart abwärts zwischen eine sich drehende Stützwalze (1) und ein gegen dieselbe gerichtetes Streichblatt (3) geführt wird, dass sie mit ihrer einen Seite die Walze teilweise umschlingt, dass vor oder im Berührungs- punkt (10) zwischen Materialbahn und Walze auf die zur Walze hinweisende Bahnseite eine erste Menge an Beschichtungsmaterial im Überfluss aufgebracht wird und auf die andere Bahnseite eine zweite Menge an Beschichtungsmaterial im Oberfluss aufgebracht wird, indem die Bahn durch eine in Laufrichtung (A) der Materialbahn unterhalb des Berührungspunktes (10) liegende Anstauung (17)
aus Beschichtungsmaterial geführt wird, wobei die Anstauung im wesentlichen zwischen dem Streichblatt mit seinem Halter (2) und der von der Walze fortweisenden Bahnseite ausgebildet ist, und dass das überschüssige Beschichtungsmaterial in der Anstauung unterhalb ihres Spiegels seitlich herausgedrückt wird.