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" Système et procédé pour l'enduisage d'une nappe de matière"
La présente invention est relative & l'enduisage de papier ,et plus particulièrement, à un procédé et à des moyens pour appliquer une compositior d'enduisage sur une nap- pe de papier en mouvement, afin d'établir un revêtement lisse et uniforme sur sa surface.
Bien que l'invention trouve une application dans l'enduisage continu de nappes sans fin de matière en feuille
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avec n'importe quel type de composition d'enduisage, elle a une application particulière pour des revêtements en émulsion aqueuse et, .plus particulièrement, pour des compositions d'en- duisage qui sont sensibles à la pression, talles que des revê- tements en émulsion d'un genre dans lequel des capsules micros- copiques d'un fluide en capsules sont misée'en suspension dans un véhicule liquide convenable et dans lequel une exposition du revêtement à une pression extrême, par exemple comme au cours du calandrage pour un lissage, doit être évitée pendant l'enduisate ou le traitement de la feuille enduite, afin de réduire au minimum la rupture des capsules dans le revêtement.
Le procédé classique et traditionnel utilisé pour le transfert de compositions d'enduisage aqueuses à un papier consiste en un rouleau applicateur dont la surface tourne dans la même direction que la nappe de papiers avec le rouleau applicateur immergé dans le bain d'enduisage pour un transfert direct du revêtement humide depuis le bain sur une face de la nappe de papier. La section d'application est immédiatement suivie par un couteau à air jaugeur destiné à enlever l'excédent de composition d'enduisage normalement ap- pliquée à la surface de la nappe par le rouleau applicateur.
Le revêtement restant sur la surface de la nappe après le e jaugage par le couteau à air peut être lissé au moyen de plu- sieurs rouleaux lisseurs tournant en sens inverse.
Avec des vitesses de nappe relativement faibles, pouvant atteindre jusqu'à 600 pieds par minutât le revêtement appliqué peut être considéré comme satisfaisant du point de vue de l'uniformité et de l'égalité. Les vitesses relatives entre la nappe et l'unique rouleau applicateur constituent les seuls moyens de réglage. Toutefois, avec un système du genre décrit,
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il s'est révélé nécessaire d'appliquer de forts excédents de matière d'enduisage au rouleau applicaeur, en exigeant des prestations inhabituelles de la part du couteau à air jaugeur pour évacuer le fort excédent de revêtement afin d'ob- tenir une couche de revêtement raisonnablement égale.
Le fort excédent de revêtement devant être chassé par le couteau à air entraînait des exigences pour une pression d'air élevée à l'endroit du couteau à.air. Une augmentation dès vitesses de la nappe exige une augmentation correspondante de la prea- sion de l'air pour l'enlèvement de la plus grande quantité de revêtement requise pour maintenir le poids d'enduisage dé- siré. Une telle pression d'air élevée,couplée avec la quanti- té de composition de revêtement enlevée, produit une atomisa- tion du revêtement ou une pulvérisation excessive. Ceci in- troduit non seulement des limites quant à la vitesse des op6- rations pouvant être mises en oeuvre en pratique commerciale, mais provoque également des arrêts fréquents de l'installation de production dans le but de nettoyer le couteau à air et l'équipement associé.
En plus de la grande quantité de revêtement de- vant être chassée par le couteau à air, le revêtement humide se se divi/à l'endroit du rouleau applicateur, étant donné que le papier et le rouleau se déplacent dans le même sens, de telle sorte qu'une partie de la couche de revêtement reste sur le rouleau et une partie sur le papier en laissant une couche non uniforme mal répartie sur le papier.
Dans certaines con- ditions de jaugeage, de petites zones du papier restent tota- lement débarassées de la composition de revêtement en avant du couteau à air, de telle sorte que des exigences supplémen- taires sont imposées au couteau à air, exigences qui ne peu- vent souvent pas être assumées par le couteau à air pour une
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répartition uniforme du revêtement,
Le dépôt non uniforme du revêtement humide, dû à une division ou séparation de la pellicule provoque un mouil- lage non uniforme du papier. Ceci conduit à un gondolement et à des distorsions inacceptables du papier.
C'est pour ces raisons qu'il a été nécessaire d'utiliser des rouleaux lisseurs inverses après le couteau à air afin d'égaliser le revêtement après le jaugeage et l'égali- nation par le couteau à air.
Un but de la présente invention est d'offrir un procédé et des moyens pour l'application d'une composition de revêtement humide avant le couteau à air, avec lesquels l'on applique à la nappe une quantité mesurée de revêtement qui s'ap- proche plus étroitement de la quantité de revêtement désirée sur la nappe, afin d'imposer par conséquent moins d'exigences au couteau à air, avec lesquels la quantité de revêtement appli- quée à l'origine à la surface de la nappe s'approche plus étroi- tement de la quantité de revêtement désirée sur la nappe, de telle sorte que moins de revêtement est enlevé par le couteau à air, avec lesquels un revêtement relativement lisse est ap- pliqué à l'origine à la nappe,
de façon à imposer moins d'exi- gences en ce qui concerne les opérations d'égalisation mises en oeuvre ultérieurement pour la répartition du revêtement ap- pliqu6 sur la nappe ; avec lesquels le revêtement humide est ap- pliqu6 de façon à favoriser la capacité de mouillage uniforme de la nappe, afin de réduite au minimum le gondolement et les distorsions, avec lesquels une quantité mesurée de revêtement est appliquée pratiquement uniforàément à la nappe, de façon à réduire au minimum l'exigence posée pour les opérations d' é- galisation ultérieureset de permettre l'élimination de dispo- @
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sitifs de lissage ultérieurs du type utilisé précédemment;
avec lesquels cette application de quantités mesurées de revêtement humide à la nappe est effectuée en l'absence de pressions qui pourraient provoquer sans cela une rupture de capsules dans un revêtement en émulsion; avec lesquels l'enduisage de la nappe peut être effectué à grande vitesse sans perte de l'égalité ou de l'uniformité du revêtement, sans pulvérisation excessive et @ sans qu'il soit nécessaire d'arrêter fréquemment pour nettoyer l'équipement de traitement.
Un autre but de la présente invention est d'of- frir un équipement d'enduisage qui est de construction simple et de fonctionnement continu, qui impose moins d'exigences à l'équipement de traitement ultérieur et permet même l'élimina- tion d'éléments de celui-ci requis pour produire un revêtement égal et uniforme sur la nappe, qui peut être adapté à des machi- nes d'enduisage continues et qui est de construction robuste et de fonctionnement sûr, afin d'améliorer les caractéristiques de traitement pour l'application d'un enduisage humide continu à des nappes sans fin.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans les- quels
La figure 1 est une vue en élévation schémati- que d'un appareil d'enduisage à trois rouleaux suivant l'inven- tion.
La figure 2 est une vue analogue à la figure 1, illustrant une variante de l'agencement de ses éléments.
La figure 3 est une vue en élévation en bout de ou l'asemblage de rouleaux de revêtement/d'enduisage représenté à la figure 2.
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En se référant aux dessins, une nappe de papier sans fin 10 est fournie, d'une façon classique, à partir d'un rouleau d'alimentation 12 et est amenée à progresser sur des rouleaux de tension et de guidage 14 avant de venir en contact avec la surface périphérique supérieure d'un rouleau applicateur 16 à partir duquel un revêtement humide 18 est tranféré du rou- leau applicateur sur la nappe de papier 10 qui le franchit.
Suivant l'invention, le système d'enduisage uti- lise une combinaison de trois rouleaux dénommés ci-après rouleau.: applicateur. 16, rouleau jaugeur 20 et rouleau .-capteur 22.
Comme représenté aux dessins, le rouleau capteur 22 est immergé par une partie inférieure de sa périphérie dans une mare ou un bain 24 de la composition d'enduisage aqueuse abritée dans une cuve 26 équipée d'un drain de fond 28, mais le rouleau 22 peut toutefois, si on le désire, être alimenté en composition d'enduisage par un autre rouleau qui reçoit la composition du bain 24, Des moyens sont prévus pour faire tourner le rouleau capteur 22, de telle sorte qu'une couche 30 de la composition d'enduisage aqueuse est retenue sur ses surfaces périphériques.
Le rouleau jaugeur 20 est aligné au voisinage du rouleau applicateur 16 dans la position voulue pour former un intervalle étroit 32 avec le rouleau applicateur dans le sens du mouvement de rotation de celui-ci au-delà du rouleau capteur 22, mais avant le transfert du revêtement ou de l'en- duisage au papier 10.
Ainsi, en séquence, le rouleau applica- teur forme d'abord un intervalle étroit avec le rouleau cap- teur 22 pour le transfert de la composition d'enduisage de la périphérie du rouleau capteur à celle du rouleau applicateur, puis le rouleau applicateur forme un intervalle étroit avec le rouleau jaugeur 20 qui coopère avec la partie du rouleau applii
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cateur sur laquelle l'enduisage a été transféré pour jauger et égaliser la couche de revêtement ou d'enduisage 34 restant sur la surface périphérique du rouleau applicateur puis avec la nappe de papier 10 en mouvement afin de transférer la couche jaugée d'enduisage 34 de la périphérie du rouleau applicateur sur la surface adjacente du papier.
Chacun des rouleaux est supporté à rotation à ses extrémités par des paliers classiques montés dans des sup- ports possédant des réglages micrométriques pour modifier l'in- tervalle entre les rouleaux et des moyens tels qu'un moteur é- qu'ipés d'agencements d'engrange à vitesse variable convenables quisont prévus pour entratner séparément chacun des rouleaux,
Le rouleau applicateur 16 est mis en rotation dans une direction pour un déplacement superficiel à la péri- phérie en contact avec le papier 10 à l'opposé du sens de déplacement du papier, comme indiqué par les flèches. Ainsi, le transfert de l'enduisage depuis la périphérie du rouleau applicateur au papier est effectué en cisaillement, par oppo- sition avec la division de pellicule lorsque les surfaces se déplacent dans le même sens.
L'action d'essuyage pour le trans- fert de l'enduisage favorise la capacité d'humidification du papier afin d'obtenir un mouillage général uniforme d'un type éliminant le gondolement et les distorsions. Dans la forme de réalisation préférée de l'inventions le rouleau applicateur est mis en rdation avec une vitesse superficielle périphérique dans la gamme de 1/3 à 2 fois la vitesse de la nappe de matière. Une lame 36, telle qu'une barre de matière plastique, chevauche le rouleau applicateur au-delà du point de transfert de l'enduisage mais avant le rouleau capteur.
Le but de cette lame est d'enle- ver les effilochures, les fibres de papier, les impuretés, les
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particules de revêtement sèches et les matières analogues trans- férées du papier à la surface du rouleau, afin de réduire au minimum la contamination de la composition d'enduisage. Cette lame sert également à éliminer les bandes d'enduisage qui ré- sultent.du fait que des particules se logent dans l'intervalle entre les rouleaux.
Le rouleau capteur 22 est de préférence mis en rotation de façon à déplacer les surfaces périphériques adjacen- tes du rouleau capteur et du rouleau applicateur dans le même sens, bien que le rouleau capteur puisse être mis en rotation de façon a déplacer sa surface suivant une direction opposée au rouleau applicateur. Dans l'agencement préféré, une division de pellicule survient entre le rouleau capteur 22 et le rouleau applicateur 16 afin de transférer une couche 32 de composition d'enduisage calculée de façon à être en excès du poids d'endui- sage ou de revêtement transféré au papier. En pratique, la vitesse périphérique du rouleau capteur sera dans le rapport de 1/6 à une fois la vitesse périphérique du rouleau applica- teur, bien que le rapport puisse être modifié.
Le rouleau jaugeur 20 fonctionne avec précision de façon à mesurer ou jauger la couche d'enduisage 34 restant sur la périphérie du rouleau applicateur et de façon à égaliser la couche de telle sorte qu'une couche lisse jaugée avec préci- sion de composition d'enduisage est disponible pour un transfert par cisaillement depuis le rouleau applicateur au papier, de telle sorte que le revêtement transféré au papier soit jaugé avec précision et liane, avant même qu'il ne vienne en contact avec le couteau à air.
Le rouleau jaugeur 20 est mis en rotation dans le sens voulu pour déplacer la surface périphérique à l'op- posé du mouvement de la surface périphérique du rouleau appli-
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cateur à l'endroit de l'intervalle entre eux, de telle sorte que l'action sur le revêtement 32 se fera en cisaillement, par op- postion avec une division de pellicule. ceci agit avec préci- sion pour commander la quantité de matière de revêtement res- tant sur la surface périphérique du rouleau applicateur et est efficace pour donner une répartition uniforme de l'enduisage ou du revêtement sur la surface périphérique du rouleau appli- cateur tout en égalisant le revêtement pour le transfert à la nappe de papier.
En pratique, l'on préfère faire fonctionner le rouleau jaugeur à des vitesses périphériques inférieures à celle du rouleau applicateur, comme par exemple dans le rapport de 1/18 à 1/3 de la vitesse périphérique du rouleau applicateur.
A partir du rouleau applicateur, le papier en- duit circule autour d'un rouleau d'appui 40 qui coopère avec un couteau à air 42 pour enlever l'excédent de matière de re- vêtement. A partir de ce point, le papier enduit circule vers des séchoirs, non représentés, qui sèchent le revêtement avec ou sans contact intermédiaire du revêtement humide avec des rou- leaux lisseurs inverses.
Dans la variante représentée à la figure 2, l'agencement des rouleaux est approximativement identique à celui décrit à la!figure 1, à l'exception,du fait que le rouleau jaugeur 20 est situé au-dessus d'une cuve 44 muni d'un moyen de drainage 46 pour l'évacuation de la composition d'enduisage enlevée par le rouleau jaugeur à partir de l'excédent de revê- tement appliqué au rouleau applicateur par le rouleau capteur.
Comme représenté à la figure 3, le rouleau appli- cateur 16 est supporté à rotation à ses extrémités opposées par un tourillon 50 monté dansées organe de palier 52 supportés sur des supports 54 fixés à l'extrémité supérieure d'une colonne
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Le rouleau capteur 22 et le rouleau jaugeur 20 sont de même supportés à leurs extrémités opposées par des tourillons 60 et 62 reçus à rotation dans des paliers 64 et 66 prévus sur les extrémités de bras oscillants 68 et 70 pivotant en 72 et 74 sur la colonne ou d'autres organes de châssis fixes, afin de permettre un déplacement du rouleau capteur 22 et/ou du rou- leau jaugeur 20 dans une direction les rapprochant ou les écar- tant de la périphérie du rouleau applicateur, afin d'ajuster l'intervalle entre eux de façon à effectuer un réglage de la couche dderevêtement.
L'ajustage est un réglage micrométrique., dont un bord est formé avec un arbre 76 reçu à rotation dans une douille 78 fixée au support ou palier du rouleau ajustable. La partie d'extrémité filetée de l'arbre 76 engage par un pas de vis une ouverture taraudée dans un bras d'équerre 80 fixé au support 54 du rouleau applicateur.
La partie d'extrémité de l'arbre 76 s'étendant au-delà du bras 80 est munie d'un bou- ton 82 afin de faire tourner l'arbre pour effectuer un mouve- ment oscillant correspondant du bras autour de son pivot suivant une direction le rappvochant et l'écartant du rouleau applicateur afin d'effectuer un déplacement correspondant du rouleau capteur 22 ou du rouleau jaugeur 20 suivant une direction le rapprochant et l'écartant du rouleau applicateur 16, afin d'ajuster le rap- port d'espacement entre eux.
La possibilité de jauger avec précision le revê- tement restant sur la surface périphérique du rouleau applica-, teur pour.-le transfert d'un revêtement égalisé, uniforme et jau- gé sur la nappe de papier permet une commande plus précise de la quantité de revêtement appliquée au papier, de telle sorte que l'excédent de composition d'enduisage peut être nettement
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réduit, presque jusqu'au poids de revêtement désiré. ceci ré- duit les exigences posées au couteau à air et la nécessité d'un traitement ultérieur pour réaliser une répartition uni- forme du revêtement. De tels jaugeages et égalisations plus précis permettent moins de soufflage et de pulvérisation.
Ceci rend possible l'augmentation des vitesses d'enduisage jusqu'à 1500 pieds par minute et plus, tout en conservant un fonctionne- ment net et commandé.
L'appareil enduiseur à trois rouleaux décrit per- met un jaugeage de précision en deux étages par réglage de l'in- tervalle entre'le rouleau capteur et le rouleau applicateur et de l'intervalle entre le rouleau applicateur et le rouleau jaugeur.
Dans de telles conditions commandées, la quantité de soufflage par le couteau à air peut être réduite jusqu'à 1/30 de l'enlé- vement requis avec les procédés d'enduisage classiques décrits et utilisés précédemment.
Le degré d'égalisation plus élevé qui est obtenu avec l'appareil d'enduisage à trois rouleaux décrit rend possi- ble l'élimination des rouleaux lisseurs inverses après le cou- teau à air, tout en conservait des caractéristiques d'enduisage qui semblent aussi bonnes que celles de systèmes qui ont utilisé précédemment des rouleaux lisseurs inverses. L'on impose au couteau à air des exigences tellement faibles en ce qui concer- ne l'égalisation, que le couteau à air lui-même peut dans cer- tains cas être éliminé .
L'on se rendra compte d'après ce qui précède que l'invention offre un nouveau procédé et de nouveaux moyens per- fectionnés pour enduire du papier, en particulier avec des revê- tements à base aqueuse ou en émulsion aqueuse, avec lesquels l'on désire un revêtement uniforme et jaugé.
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Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci- avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.
REVENDICATIONS.
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"System and method for coating a web of material"
The present invention relates to the coating of paper, and more particularly, to a method and means for applying a coating composition to a moving web of paper, in order to establish a smooth and uniform coating on it. its surface.
Although the invention finds application in the continuous coating of endless webs of sheet material
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together with any type of coating composition it has particular application for aqueous emulsion coatings and, more particularly, for coating compositions which are pressure sensitive, such as coatings. an emulsion of a kind in which microscopic capsules of a capsule fluid are suspended in a suitable liquid vehicle and in which exposure of the coating to extreme pressure, for example as during calendering for a smoothing, should be avoided during coating or processing of the coated sheet, in order to minimize breakage of capsules in the coating.
The conventional and traditional method used for the transfer of aqueous coating compositions to paper consists of an applicator roll whose surface rotates in the same direction as the web of papers with the applicator roll submerged in the coating bath for transfer. wet coating direct from the bath onto one side of the paper web. The application section is immediately followed by a leveling air knife intended to remove excess coating composition normally applied to the web surface by the applicator roll.
The coating remaining on the web surface after the air knife gauging can be smoothed by means of several smoothing rollers rotating in the opposite direction.
With relatively low web speeds of up to 600 feet per minute the coating applied can be considered satisfactory from the standpoint of uniformity and smoothness. The relative speeds between the web and the single applicator roller constitute the only means of adjustment. However, with a system of the kind described,
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it has been found necessary to apply large excess coating material to the applicator roller, requiring unusual performance from the air gauge knife to remove the large excess coating in order to obtain a layer of coating material. reasonably even coating.
The large excess of coating to be driven off by the air knife made demands for high air pressure at the air knife location. An increase in web speeds requires a corresponding increase in air pressure for the removal of the greatest amount of coating required to maintain the desired coating weight. Such high air pressure, coupled with the amount of coating composition removed, causes the coating to atomize or overspray. This not only places limits on the speed of operations that can be carried out in commercial practice, but also causes frequent shutdowns of the production facility for the purpose of cleaning the air knife and equipment. associate.
In addition to the large amount of coating having to be blown off by the air knife, the wet coating splits / at the location of the applicator roll, as the paper and the roll move in the same direction, so such that part of the coating layer remains on the roll and part on the paper leaving a non-uniform layer unevenly distributed on the paper.
Under certain gauging conditions, small areas of the paper remain completely free of the coating composition in front of the air knife, so that additional demands are placed on the air knife, which require little. - wind often not be assumed by the air knife for a
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uniform distribution of the coating,
Non-uniform deposition of the wet coating due to split or separation of the film causes non-uniform wetting of the paper. This leads to unacceptable curl and distortion of the paper.
It is for these reasons that it has been necessary to use reverse smoothing rollers after the air knife in order to even out the coating after gauging and equalization by the air knife.
An object of the present invention is to provide a method and means for the application of a wet coating composition before the air knife, with which is applied to the web a measured amount of coating which applies. - closer to the desired amount of coating on the web, in order therefore to place less demands on the air knife, with which the amount of coating originally applied to the web surface is closer approach to the amount of coating desired on the web, so that less coating is removed by the air knife, with which a relatively smooth coating is originally applied to the web,
so as to impose fewer requirements as regards the leveling operations carried out subsequently for the distribution of the coating applied to the web; with which the wet coating is applied so as to promote the uniform wetting ability of the web, to minimize buckling and distortion, with which a measured amount of coating is applied substantially uniformly to the web, so to minimize the requirement for subsequent equalization opera- tions and to allow the elimination of disposals.
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subsequent smoothing agents of the type previously used;
whereby this application of measured amounts of wet coating to the web is effected in the absence of pressures which would otherwise cause rupture of capsules in an emulsion coating; with which the coating of the web can be carried out at high speed without loss of the smoothness or uniformity of the coating, without excessive spraying and without having to stop frequently to clean the processing equipment .
Another object of the present invention is to provide coating equipment which is of simple construction and continuous operation, which places less demands on the after-processing equipment and even allows the elimination of waste. 'elements thereof required to produce an even and uniform coating on the web, which can be adapted to continuous coating machines and which is of robust construction and safe operation, in order to improve processing characteristics for the application of a continuous wet plaster to endless webs.
Other details and features of the invention will emerge from the description below, given by way of non-limiting example and with reference to the accompanying drawings, in which
Figure 1 is a schematic elevational view of a three-roll coating apparatus according to the invention.
FIG. 2 is a view similar to FIG. 1, illustrating a variant of the arrangement of its elements.
Figure 3 is an end elevational view of or the coating / coating roll assembly shown in Figure 2.
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Referring to the drawings, an endless paper web 10 is supplied, in a conventional manner, from a supply roll 12 and is made to advance over tension and guide rollers 14 before coming in. contact with the upper peripheral surface of an applicator roll 16 from which a wet coating 18 is transferred from the applicator roll onto the web of paper 10 which passes through it.
According to the invention, the coating system uses a combination of three rollers hereinafter referred to as: applicator roll. 16, gauge roller 20 and sensor roller 22.
As shown in the drawings, the sensor roll 22 is submerged through a lower part of its periphery in a pool or bath 24 of the aqueous coating composition housed in a tank 26 equipped with a bottom drain 28, but the roll 22 can however, if desired, be supplied with coating composition by another roll which receives the composition from the bath 24. Means are provided for rotating the sensing roll 22, such that a layer 30 of the composition aqueous coating is retained on its peripheral surfaces.
The gauge roll 20 is aligned adjacent to the applicator roll 16 in the desired position to form a narrow gap 32 with the applicator roll in the direction of rotational movement thereof past the sensor roll 22, but before the transfer of material. paper coating or embedding 10.
Thus, in sequence, the applicator roll first forms a narrow gap with the sensing roll 22 for the transfer of the coating composition from the periphery of the sensing roll to that of the applicator roll, then the applicator roll forms a narrow gap with the gauge roll 20 which cooperates with the part of the applied roll
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cator onto which the coating has been transferred to gauge and even out the coating or coating layer 34 remaining on the peripheral surface of the applicator roll and then with the paper web 10 in motion to transfer the calibrated coating layer 34 from the periphery of the applicator roll on the adjacent surface of the paper.
Each of the rollers is rotatably supported at its ends by conventional bearings mounted in supports having micrometric adjustments to modify the gap between the rollers and means such as a motor equipped with arrangements. suitable variable speed gearbox which are designed to separately drive each of the rollers,
The applicator roll 16 is rotated in a direction for surface displacement at the periphery in contact with the paper 10 opposite to the direction of movement of the paper, as indicated by the arrows. Thus, the transfer of the coating from the periphery of the applicator roll to the paper is effected in shear, as opposed to film splitting as the surfaces move in the same direction.
The wiping action for the transfer of the coating promotes the wettability of the paper to achieve an overall uniform wetting of a type eliminating curl and distortion. In the preferred embodiment of the invention the applicator roll is brought into operation with a peripheral surface speed in the range of 1/3 to 2 times the speed of the web of material. A blade 36, such as a plastic bar, overlaps the applicator roll past the coating transfer point but before the sensor roll.
The purpose of this blade is to remove fraying, paper fibers, impurities,
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dry coating particles and the like transferred from the paper to the surface of the roll, to minimize contamination of the coating composition. This blade also serves to remove the coating bands which result from particles getting lodged in the gap between the rollers.
The sensing roll 22 is preferably rotated so as to move the adjacent peripheral surfaces of the sensing roll and the applicator roll in the same direction, although the sensing roll may be rotated so as to move its surface in a direction. direction away from the applicator roller. In the preferred arrangement, film splitting occurs between sensor roll 22 and applicator roll 16 in order to transfer a layer 32 of coating composition calculated to be in excess of the coating or coating weight transferred. to paper. In practice, the peripheral speed of the sensor roll will be in the ratio of 1/6 to one times the peripheral speed of the applicator roll, although the ratio can be changed.
The gauge roll 20 operates precisely to measure or gauge the coating layer 34 remaining on the periphery of the applicator roll and to level the layer such that a smooth, precisely gauged layer of composition. Coating is available for shear transfer from the applicator roll to the paper, so that the coating transferred to the paper is accurately gauged and creepy, even before it comes in contact with the air knife.
The gauge roller 20 is rotated in the desired direction to move the peripheral surface opposite to the movement of the peripheral surface of the applied roller.
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cator at the place of the gap between them, so that the action on the coating 32 will be in shear, as opposed to a division of the film. this acts precisely to control the amount of coating material remaining on the peripheral surface of the applicator roll and is effective to provide an even distribution of the coating or coating over the peripheral surface of the applicator roll while leveling the coating for transfer to the paper web.
In practice, it is preferred to operate the gauge roll at peripheral speeds lower than that of the applicator roll, such as for example in the ratio of 1/18 to 1/3 of the peripheral speed of the applicator roll.
From the applicator roll the coated paper is circulated around a backing roll 40 which cooperates with an air knife 42 to remove excess coating material. From this point the coated paper is circulated to dryers, not shown, which dry the coating with or without intermediate contact of the wet coating with reverse smoother rollers.
In the variant shown in Fig. 2, the arrangement of the rollers is approximately the same as that depicted in Fig. 1, except that the gauge roll 20 is located above a tank 44 provided with drainage means 46 for discharging the coating composition removed by the gauge roll from excess coating applied to the applicator roll by the sensor roll.
As shown in Figure 3, the applicator roller 16 is rotatably supported at its opposite ends by a journal 50 mounted in the bearing member 52 supported on supports 54 fixed to the upper end of a column.
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Sensor roller 22 and gauge roller 20 are likewise supported at their opposite ends by journals 60 and 62 rotatably received in bearings 64 and 66 provided on the ends of oscillating arms 68 and 70 pivoting at 72 and 74 on the column or other stationary frame members, to allow movement of the sensing roll 22 and / or the gauge roll 20 in a direction bringing them closer to or away from the periphery of the applicator roll, in order to adjust the pressure. between them so as to adjust the coating layer.
The adjustment is a micrometric adjustment, one edge of which is formed with a shaft 76 rotatably received in a sleeve 78 fixed to the support or bearing of the adjustable roller. The threaded end part of the shaft 76 engages by a thread a threaded opening in a right angle arm 80 fixed to the support 54 of the applicator roll.
The end portion of the shaft 76 extending beyond the arm 80 is provided with a button 82 to rotate the shaft to effect a corresponding oscillating movement of the arm about its next pivot. a direction bringing it closer to and away from the applicator roll in order to effect a corresponding movement of the sensing roller 22 or of the gauge roller 20 in a direction bringing it closer to and away from the applicator roll 16, in order to adjust the ratio d 'spacing between them.
The ability to accurately gauge the remaining coating on the peripheral surface of the applicator roll for the transfer of an even, uniform and gauged coating onto the paper web allows more precise control of quantity. coating applied to the paper, so that the excess coating composition can be markedly
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reduced, almost to the desired coating weight. this reduces the demands placed on the air knife and the need for further processing to achieve an even distribution of the coating. Such more precise gauges and equalizations allow less blowing and spraying.
This makes it possible to increase coating speeds up to 1,500 feet per minute and more, while maintaining clean, controlled operation.
The disclosed three-roll coating apparatus allows for two-stage precision gauging by adjusting the gap between the sensor roll and the applicator roll and the gap between the applicator roll and the gauge roll.
Under such controlled conditions the amount of air knife blowing can be reduced to 1/30 of the removal required with the conventional coating methods described and used previously.
The higher degree of equalization which is obtained with the described three-roll coating apparatus makes it possible to eliminate the reverse smoothing rollers after the air knife, while retaining coating characteristics which appear to be. as good as systems that have previously used reverse straighteners. Such low requirements are placed on the air knife with regard to equalization that the air knife itself can in some cases be eliminated.
It will be appreciated from the foregoing that the invention provides a new process and improved means for coating paper, particularly with water-based or aqueous emulsion coatings with which a uniform and gauged coating is desired.
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It should be understood that the present invention is in no way limited to the above embodiments and that many modifications can be made thereto without departing from the scope of the present patent.
CLAIMS.
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