CN113089369B - 用于涂布处理物质的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于涂布处理物质的装置。利用至少一个帘幕式涂布机(1.1、1.2)将处理物质(2.1、2.2)(尤其是淀粉)涂布到移动的产品网(13)(尤其是纸或纸板网)的至少一侧上的装置，所述帘幕式涂布机(1.1、1.2)具有排出喷嘴(14.1、14.2)和布置在帘幕式涂布机(1.1、1.2)之后的至少一个压榨辊隙(N)，该压榨辊隙(N)用于在产品网(13)通过压榨辊隙(N)时由两个旋转压榨辊之一形成液压，该液压导致处理物质(2.1、2.2)渗透到产品网(13)中，其中，所述至少一个压榨辊隙(N)配有至少一个作为压榨辊的加热涂布辊(7、8)，以增强处理物质(2.1、2.2)向产品网(13)中的渗透，并且所述两个压榨辊(8)之中的至少一个设计有固定或可调节的冠部(16)，用于在20至200千牛/米范围内调节线载荷。

Description

用于涂布处理物质的装置

技术领域

本发明涉及一种用于将处理物质涂布到移动产品网的至少一侧上的装置。

背景技术

使用处理物质(尤其是淀粉)长期以来一直是提高产品网的防潮性以及提高其表面强度和整体强度的标准方法。处理物质可直接添加到纸浆悬浮液中，或者可喷射到造纸机的网部的湿网上。处理物质最优选在压榨部和预干燥部之后涂布。尤其是，除了施胶机和压膜机之外，用于涂布处理物质的液膜涂布装置也是已知的。由于生产速度的提高，在行业中需要提供更高效的向移动产品网上涂布处理物质的机器。

DE 100 12 344A1公开了一种已知的用于涂覆产品网的一个或两个表面的装置，该装置使用一个或两个液膜涂布装置将处理物质涂布到沿相反方向旋转的辊的表面上。这些辊形成压榨间隙，尤其是辊之间的压榨辊隙。产品网通过压榨辊隙。辊的旋转将涂布到辊表面的处理物质向产品网转移，并涂布到压榨辊隙中的产品网上，以使处理物质与产品网紧密接触。为此，产品网可通过涂有仍处于湿润状态的处理物质的压榨辊隙。压榨辊隙的至少一个压榨元件也可用作转移部件，处理物质被涂布到该转移部件的表面上，并被转移到产品网上。这应确保产品网与处理物质之间的良好接触。

在使用具有排出喷嘴的液膜涂布装置(又称为帘幕式涂布机)涂覆产品网时，处理物质在重力场的作用下以液膜帘幕的形式流向基材。该帘幕在重力场的作用下从涂布装置流向基材。液膜涂层流动中涉及的物理机制取决于处理物质的表面张力与固体膜在其中移动的重力场的相互作用。为了控制液体帘幕的厚度，排出喷嘴的槽宽可在0.2和大约1.5毫米之间。

为了在纵向和横向上(纵向成型、横向成型)有针对性地控制涂布到基材上的处理物质的层厚，排出喷嘴的槽宽在整个工作宽度上是可调的。还已知的是，处理物质量的精细控制对于帘幕式涂布机的最终处理物质排出量很重要(即，1:1涂布)。

还已知的是，夹带区中的产品网可由支座支撑，例如由支撑辊或环形支撑带支撑。但是，同样可能的是，处理物质被涂布到处于***面拉伸状态的产品网上，即，在产品网的路径部分的一段中，产品网不是由支座支撑的。

不利的是，在造纸和纸板机的宽度例如最大为8米的情况下，排出喷嘴的喷嘴部件的制造费用非常高，因为喷嘴部件的尺寸必须满足高精度标准，尤其是在工作宽度相当大时，相关成本很高。

诸如压膜机等液膜涂布装置是众所周知的，它们用于将液膜涂布到预先计量好的纸张上。施加和涂布量的供应是通过喷嘴或辊涂***进行的，这在涂布行业中是已知的。“压膜机”这个名称通常用作通用术语，已知的方案包括快速施胶机(Speedsizer)和计量刀片式施胶机(Metering Blade Size Press)。

压膜机是已知的，例如在DE 34 17 487 A1和DE 41 31 131 C2中所述，其中使用定量涂布器将淀粉、浆料悬浮液或颜料涂层涂布到涂布辊上，并利用计量刀片进行计量。在涂布辊之间的压榨辊隙中，对纸或纸板网的两面进行涂布。

在涂布淀粉时，淀粉的温度通常在50℃和80℃之间。淀粉的典型固体含量在8％到15％之间，每侧的涂布重量为0.5到6克/平方米。在某些情况下，也可使用压膜机将固体含量高达15％的淀粉涂布到纸或纸板网上。对于颜料涂料，固体成分由淀粉部分和颜料部分组成，这两部分的含量通常在15％和40％之间。涂布辊之间的线载荷通常在40至70千牛/米。

在涂覆纸网时，淀粉应尽可能均匀地涂布到纸网上。涂布量必须尽可能在整个工作宽度上保持恒定。在压膜机中，涂布区中的体积流量被分为两条部分液流。一部分淀粉随涂布辊流向计量刀片，用于纸张涂覆。另一部分淀粉通过溢流间隙逆着涂布辊的运转方向回流到收集罐中，以再次使用。涂布室的杆与涂布辊之间的溢流间隙对淀粉在工作宽度上的分布一致性有显著影响。

这种构造的一个缺点是溢流间隙会引发膨胀，尤其是在纸网的中间区域内。这导致中间区域内的体积流量较大，因此导致淀粉在工作宽度上分布不均。为了弥补这一点，淀粉的溢出量必须保持很高。根据纸网的速度，淀粉的溢出量比纸网涂覆所需的涂布量高10至30倍。由于泵的功率很高，因此这些压膜机具有很高能耗，由此导致其经济效率较低。

为了提高这种压膜机的经济效率，开发了具有穿孔刀片(密封刀片)的压膜机。穿孔刀片布置在涂布辊上，作为尖锐或对立的刀片。这些压膜机是已知的，例如如EP 2 646169 B1、EP 3023 163A1和EP 3 023 193 A1所述。溢流的淀粉通过刀片上的孔或槽均匀地流过整个工作宽度，进入收集罐。虽然这种方案能将淀粉的溢出量减少10％至20％，但是为了避免在涂布区中出现夹杂空气的风险，仍需要淀粉连续流出涂布区。因此，其经济效益也不是特别好。

为了减少压膜机中的淀粉循环流量，使用喷嘴代替了涂布室。通过自由喷射喷嘴对淀粉进行预先计量。淀粉被以薄膜的形式喷到涂布辊上。可通过常规的刮片进行随后的摊平，例如如EP 0 881 330 B1所述。例如，在EP 0670 004B1和DE 20 2017 100 655 U1中公开了具有自由喷射喷嘴但没有刮片的压膜机。

自由喷射喷嘴允许向涂布辊上涂布非常薄的膜。由此能最大限度地减少淀粉的再循环量。带有喷嘴的压膜机的最大缺点是淀粉的最大固体含量限于14％左右。尤其是在淀粉的固体含量较高的情况下，淀粉的颗粒物质会粘附到自由喷射喷嘴上。这导致条纹化，并且由此导致淀粉在纸网宽度上分布不均。在最坏的情况下，这会导致喷嘴堵塞和生产中断。另一个缺点是在涂布区形成淀粉颗粒雾。这导致小淀粉颗粒在压膜机的整个表面上累积。这会增加清理工作，并增加可能影响纸网的沉积物的风险。需要进行额外的技术工作以从涂布区抽取淀粉雾，而这又会对颤动的纸网造成额外的问题。为了稳定纸网，可向涂布区供应气流，如EP 2 811 069 B1所述。

喷嘴的另一个缺点是雾化淀粉颗粒在涂布区区域的空气流中的冷却。降低温度会因粘度增大而导致淀粉向纸中的渗透量减少。为了防止淀粉的冷却，可向涂布区引入蒸汽以加热淀粉颗粒。该方案的技术费用非常高。

用于多层涂布的涂层***也是已知的，如DE 10 2006 057 870 A1所述。通过幕帘式涂布机将淀粉以多层形式逐层地涂布到涂布辊上，然后共同转移到辊隙中的产品网上。

DE 10 2018 100 924 A1公开了向移动纤维网上涂布淀粉，其中该纤维网通过由第一和第二辊限定的处理压榨辊隙，此时该纤维网被涂上仍处于湿润状态的淀粉。两个辊之中的至少一个(优选两个辊)具有15P&J(赵氏硬度)以下的硬度。也可使用5P&J以下、最多1P&J以下的较硬的辊。处理压榨辊隙的载荷设定在30千牛/米和140千牛/米之间。使用一个或两个具有很高硬度的辊能更高效地将淀粉转移到处理辊隙中的纤维网上。

术语“辊的硬度”应理解为辊的外层或外覆层的硬度。P&J硬度是一种衡量辊的常用指标。它可使用商售装置来确定，例如使用符合ASTM D531-89标准的要求的Zwick3108P&J硬度测试装置进行。

但是，在此的缺点是淀粉的渗透固体含量最多仅为25％左右，这大大降低了***的效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种在造纸机或造纸机部分中施加淀粉后当产品网被导引通过处理压榨辊隙时更经济高效地向移动的产品网施加涂布介质(尤其是淀粉)的装置。

此目的是通过权利要求1的特征实现的。

由此，提供了一种通过增加作为涂布介质的处理物质(尤其是淀粉)的渗透量而在技术上和经济上更加高效的装置。这能提高纸或纸板的强度特性。

根据本发明，使用帘幕式涂布机涂布具有很高固体含量的处理物质，尤其是淀粉。可涂布一层或多层具有高达40％、优选15％至35％的固体含量的处理物质。处理物质通过加热的转移元件间接转移到产品网上。

为了使具有很高固体含量的处理物质能够强烈渗透到产品网中，要对辊宽度上的线载荷分布进行精确控制。为此，压榨辊隙具有至少一个带有固定或可调节的冠部的辊，尤其是受控偏转辊。这样，压榨辊隙中的20千牛/米至200千牛/米、优选80千牛/米至120千牛/米的线载荷可在整个压榨力范围内变化，因为能够与线载荷水平无关地实现精确厚度的横向轮廓控制/调节。这同样适用于加热辊的温度。因此，在本发明中，将至少一个涂布辊设计为加热辊。加热辊的温度优选控制在50℃-150℃范围内，优选在90℃-120℃范围内。

若向两侧涂布处理物质，则压榨辊隙可由两个涂布辊形成，这两个涂布辊均可设计为加热辊。涂布辊优选为硬度小于30P&J(赵氏硬度)的硬辊。

在涂布高浓度的处理物质时，蒸发过多水的能耗显著降低，这尤其导致装置效率的提高。

此外，本发明人认识到，采用所述方法时，尤其是在能够精确调节相对于产品网的横向线载荷分布或沿着压榨辊隙的线载荷分布的情况下，利用在压榨辊隙处或压榨辊隙前的紧邻位置处形成的贮槽，能够在工作宽度上补偿液膜涂布装置(尤其是帘幕式涂布机)的喷嘴的出口槽宽的较低精度。若能在纸网的横向上保证辊接触表面的平行度(例如使用受控偏转辊作为涂布辊)，则可在压榨辊隙的进料区中形成补偿贮槽。

因此，根据本发明，在液膜涂布装置领域中通常需要的严格制造公差(尤其是对于帘幕式涂布机)不是必须的，可以适当放宽。这能降低排出喷嘴的制造难度和投资成本。帘幕式涂布机的排出喷嘴的出口槽的精度优选在±2.5微米至±10微米范围内，特别优选为±4微米至±8微米。这尤其适用于0.2至1.5毫米范围内的常见槽宽。

通过阅读以下说明和从属权利要求，能够了解本发明的其它优点和特征。

附图说明

下面将利用在附图中所示的示例性实施例更详细地说明本发明。

图1示意性地示出了第一个示例性实施例的包括液膜涂布装置和排出喷嘴的装置；

图2示意性地示出了第二个示例性实施例的包括液膜涂布装置和排出喷嘴的装置。

具体实施方式

如图1所示，本发明涉及一种利用具有排出喷嘴14.1、14.2的至少一个帘幕式涂布机1.1、1.2在移动的产品网13(尤其是纸或纸板网)的至少一侧上间接地涂布处理物质2.1、2.2(尤其是淀粉)的装置。布置在所述至少一个帘幕式涂布机1.1、1.2之后是压榨辊隙N，该压榨辊隙N用于在产品网13通过压榨辊隙N时形成液压，这导致处理物质2.1、2.2渗透到产品网13中。压榨辊隙N优选为硬辊隙，由两个硬辊(即，涂布辊7、8)形成。

所述至少一个帘幕式涂布机1.1、1.2设计为排出处理物质2.1、2.2，该处理物质2.1、2.2在至少一层中的固体含量在10％和40％之间。为了增强处理物质2.1、2.2向产品网13中的渗透，所述至少一个压榨辊隙N配有至少一个加热的涂布辊7，并且加热的涂布辊7和/或计数器元件设计为具有固定或可调节的冠部16的涂布辊8。

帘幕式涂布机1.1、1.2具有排出喷嘴14.1、14.2，该排出喷嘴14.1、14.2具有出口槽15，出口槽15的槽长度具有在±2.5微米至±10微米范围内的精度，槽宽度优选为0.2至1.5毫米。

如箭头X所示，对于间接涂布处理物质2.1、2.2的布置形式，每个帘幕式涂布机1.1、1.2至压榨辊隙N的距离是可调的，用于从至少一个加热的涂布辊7向处理物质2.1、2.2和/或产品网13的热传递的停留时间是可选择的，这将在下面说明。

具有可调节的冠部16的涂布辊8优选为受控偏转辊。优选压榨辊隙N的两个涂布辊7、8也设计为加热辊。压榨辊隙N的涂布辊7、8优选具有小于30P&J硬度的涂层。此外，压榨辊隙N的涂布辊7、8设计为辊表面温度为50℃至150℃，优选为100℃至120℃。线载荷可在20千牛/米至200千牛/米范围内选择。

处理物质2.1、2.2的帘幕在压榨辊隙N的涂布辊7、8上的接触点的角度α优选在-90°和+45°之间。此外，相应的帘幕式涂布机1.1、1.2设计为将至少一层中的处理物质2.1、2.2的固体含量控制在25％至55％。

每侧的处理物质的涂布重量可以是0.5至6克/平方米，处理物质(尤其是淀粉)在被施加到涂布辊7、8上之前的温度可在55至99℃范围内。此外，处理物质的粘度可显著高于压膜机中的粘度，即，20至500mPa·s(Brookfield 100rpm)。来自帘幕式涂布机1.1、1.2的喷嘴的比体积流量在4升/(分钟×米)至30升/(分钟×米)范围内。处理物质2.1、2.2(尤其是淀粉)的膜优选以5毫升/平方米至100毫升/平方米范围内的量涂布到相应的涂布辊7、8上。

最后，还可设置导向辊12，该导向辊12限定帘幕式涂布机1.1、1.2与压榨辊隙N之间的移动产品网13的处理路径。

根据图1，对于例如单面和单层涂布，处理物质2.1(尤其是淀粉)首先由帘幕式涂布机1.1涂布到旋转涂布辊7上。对于双面涂布，使用第二个帘幕式涂布机1.2将另一种(例如单层)处理物质(膜)2.2涂布到第二个旋转涂布辊8上。可为每一侧独立地选择处理物质2.1、2.2在进入压榨辊隙N之前在相应的涂布辊7、8上的停留时间，因此也可不同地选择该停留时间。可沿箭头X的方向改变相应的帘幕式涂布机1.1、1.2相对于配套的涂布辊7、8的位置，为此，例如可通过水平位移以及可能的附加竖直位移手段来实现。

辊的外周的具体长度限定停留时间，由此可设定帘幕接触与帘幕进入压榨辊隙N之间的时间，从而增加或减少停留时间，如角度α所示。若涂布辊7、8是加热的，则停留时间可用于影响处理物质2.1、2.2在进入压榨辊隙N之前的升温。这样，可对处理物质2.1、2.2进行预热处理，并将其压入到位于涂布辊7、8之间的压榨辊隙N两侧上的产品网13中。

可通过已知的方式为每个帘幕式涂布机1.1、1.2分配具有快速启动装置5.1、5.2的启动槽4.1、4.2。还可设置用于清理涂布辊7、8的收集槽9.1、9.2、刮刀10.1、10.2和喷水喷嘴或蒸汽喷嘴11.1、11.2。涂布辊7、8的直径例如可以是400至1800毫米。也可使用加热的传送带来代替加热的涂布辊7、8。

根据图2，分别提供了多层帘幕式涂布机1.1、1.2。例如，使用两层液膜涂层。这两个帘幕式涂布机1.1、1.2也可不同地设计为多层型。例如，在使用两层设计时，用于渗透到产品网中的淀粉可涂布为内层。而外层(第二层)例如可以是颜料涂层。第一层中的淀粉的固体含量例如可以是6％至50％，优选是15％至35％。第二层中的颜料涂层的固体含量可在20％至68％范围内。或者，例如，两层帘幕可由两个淀粉层组成。第一层可具有较低淀粉浓度，以实现较高的渗透率和较高的分层强度。具有较高淀粉浓度的第二层能提高靠近表面的外层的弹性模量，由此实现较高的弯曲刚度。

这带来了巨大的技术优势，并且该***的高经济效率源于蒸发淀粉浓度较高的过量水的能耗的显著降低。在强度相同的情况下，可通过减少纸或纸板中的纤维量来节省原材料。

在所有其它方面中，与图1相关的上述说明也适用。

在上文中对本发明进行了全面说明，对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，在不脱离所附权利要求的精神或范围的情况下，能够做出许多变化和修改。

Claims (12)

1.一种利用至少一个帘幕式涂布机(1.1、1.2)将处理物质(2.1、2.2)间接地涂布到移动的产品网(13)的至少一侧上的装置，所述帘幕式涂布机(1.1、1.2)具有排出喷嘴(14.1、14.2)和布置在帘幕式涂布机(1.1、1.2)之后的至少一个压榨辊隙(N)，该压榨辊隙(N)用于在产品网(13)通过压榨辊隙(N)时由两个旋转压榨辊之一形成液压，该液压导致处理物质(2.1、2.2)渗透到产品网(13)中，其特征在于，所述帘幕式涂布机(1.1、1.2)具有排出喷嘴(14.1、14.2)，该排出喷嘴(14.1、14.2)具有出口槽，该出口槽的槽长度具有制造公差在±2.5微米至±10微米范围内的精度，槽宽度为0.2至2.0毫米，所述至少一个压榨辊隙(N)配有至少一个作为压榨辊的加热的涂布辊(7、8)，以增强处理物质(2.1、2.2)向产品网(13)中的渗透，并且所述两个压榨辊之中的至少一个设计有固定或可调节的冠部(16)，用于在20至200千牛/米范围内调节线载荷，并且针对20千牛/米至200千牛/米范围内的线载荷所设计的压榨辊隙(N)，在所述压榨辊隙(N)处或压榨辊隙(N)前的紧邻位置处形成贮槽，其中，所述贮槽在压榨辊隙(N)的进料区中形成，在所述进料区中通过使用作为具有冠部的压榨辊的受控偏转辊来保证辊接触表面的平行度。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压榨辊隙(N)设计为硬辊隙。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，对于间接涂布处理物质(2.1、2.2)的布置形式，相应的帘幕式涂布机(1.1、1.2)相对于压榨辊隙(N)的距离是可调的，用于从至少一个加热的涂布辊(7、8)向处理物质(2.1、2.2)传递热量的停留时间是可选择的。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述帘幕式涂布机(1.1，1.2)设计为涂布多层帘幕。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，设有导向辊，该导向辊确定帘幕式涂布机(1.1、1.2)与压榨辊隙(N)之间的移动产品网(13)的处理路径。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压榨辊隙(N)的两个压榨辊设计为加热的涂布辊(7、8)。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压榨辊隙(N)的涂布辊(7、8)具有小于30P&J硬度的涂层。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压榨辊隙(N)的压榨辊设计为具有50℃至150℃的辊表面温度的涂布辊(7、8)。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理物质(2.1、2.2)的帘幕在压榨辊隙(N)的涂布辊(7、8)上的接触点的角度α在-90°和+45°之间。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述帘幕式涂布机(1.1、1.2)设计为将至少一层中的处理物质(2.1、2.2)的固体含量控制在25％至55％。

11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理物质(2.1、2.2)是淀粉。

12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述产品网(13)是纸或纸板网。