DE102005027791A1

DE102005027791A1 - Vorrichtung zum Auftragen von flüssigen bis pastösen Suspensionen auf Papier- oder Kartonbahnen

Info

Publication number: DE102005027791A1
Application number: DE200510027791
Authority: DE
Inventors: Harald Suttor; Uwe Sachse
Original assignee: PAMA PAPIERMASCHINEN GmbH
Current assignee: PAMA PAPIERMASCHINEN GmbH
Priority date: 2005-06-15
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2006-12-21
Also published as: EP1733802A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen von flüssigen bis pastösen Suspensionen auf Papier- oder Kartonbahnen in Beschichtungsanlagen. DOLLAR A Die Vorrichtung soll ohne aufwändige Verstell- und Regeleinrichtungen eine gleichmäßige streifenfreie Beschichtung auch von breiten Papier- oder Kartonbahnen mit einem reduzierten Suspensionsdurchsatz in der Beschichtungseinrichtung gewährleisten. DOLLAR A Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung, mit der die aufzutragende Suspension über eine Vielzahl unmittelbar nebeneinander angeordneter diffusorartig erweiterter Auslässe aufgetragen wird, die im Austrittsbereich einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und vom benachbarten Auslass durch spitz auslaufende, nicht bis an die Übertragungswalze reichende Stege getrennt einen Diffusorblock bilden. In Drehrichtung der Übertragungswalze ist am auslaufseitigen Ende des Diffusorblocks ein an die Übertragungswalze anpressbarer Rakel und am einlaufseitigen Ende des Diffusorblocks zur Reduzierung des Suspensionsüberlaufs eine über die Bahnbreite reichende, in Form eines Schleppschabers ausgebildete, elastische Lippe angeordnet, die vorzugsweise schlitzartige Öffnungen aufweist. DOLLAR A Zur Vermeidung von Schmutzansammlungen an der elastischen Lippe ist an der Übertragungswalze eine Walzenreinigungseinrichtung vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen von flüssigen bis pastösen Suspensionen, insbesondere für Farbpigmente oder Stärken enthaltende Suspensionen auf Papier- oder Kartonbahnen.

Bei derartigen Vorrichtungen wird die auf eine Papier- oder Kartonbahn aufzubringende Suspension, die eine Leim- oder Farbsuspension, aber auch eine pastöse Auftragsmasse sein kann, aus einer Auftragskammer entweder direkt oder indirekt über eine zumeist gummierte Auftragswalze auf die zu beschichtende Bahn aufgebracht und nachfolgend mittels eines Rollrakels oder einer Streichklinge dosiert und einem Pressspalt zugeführt.

In der DE 34 17 487 A1 ist eine solche Leimpresse zum direkten Beschichten der Papierbahn beschrieben, bei der die Leimsuspension aus einer offenen Auftragskammer auf die Papierbahn aufgetragen und nachfolgend mittels eines geriffelten Rollrakels dosiert wird. Diese Vorrichtung ist als offenes System, insbesondere wenn Suspensionen hoher Viskosität verarbeitet werden sollen, bei den hohen heute üblichen Arbeitsgeschwindigkeiten von über 800 m/min nicht zum Beschichten geeignet, da dann kein gleichmäßiger Film auf der Papierbahn erzeugt werden kann.

Nach der DE 44 14 921 A1 ist eine Vorrichtung zum indirekten Auftragen einer flüssigen Suspension bekannt, bei der die flüssige Suspension mittels eines über die gesamte Breite der Materialbahn reichenden Düsenauftragswerkes auf eine Auftragswalze aufgetragen und mittels eines Rakelbetts feindosiert wird. In einem zwischen der Auftragswalze und einer Presswalze gebildeten Pressspalt erfolgt das Beschichten der Papierbahn. Auch bei diesem Auftragswerk treten die bei der Vorrichtung nach der DE 3417 487 A1 genannten Nachteile auf.

Ferner ist in der DE 44 32 177 A1 eine Vorrichtung zum direkten oder indirekten Auftragen einer flüssigen bis pastösen Suspension auf eine laufende Materialbahn beschrieben. Diese Vorrichtung weist einen als Freistrahldüse ausgebildeten Dosierspalt auf, dem die aufzutragende Suspension über ein Verteilerrohr zugeführt wird. Der Dosierspalt dieser Vorrichtung wird aus zwei über die Bahnbreite reichenden Lippen gebildet. Eine solche Vorrichtung kann für wesentlich höhere Arbeitsgeschwindigkeiten eingesetzt werden, da die aufzutragende Suspension in dieser Vorrichtung unter Druck zugeführt werden kann. Allerdings führt der erhöhte Druck dazu, dass sich der Düsenspalt insbesondere im Mitten bereich der Materialbahn aufweitet und es so zu einem erhöhten Auftrag und damit zu einem ungleichmäßigen Strichbild über die Bahnbreite führt. Dies wird auch durch ein nachgeordnetes Rakel nicht vollständig zu beseitigen sein, da ein Verbiegen des Rakelbetts nicht zu verhindern ist. Zur Beeinflussung der Schichtdicke sind bei dieser Vorrichtung an den Spaltlippen sektionsweise angeordnete Verstellelemente vorgesehen, über welche die Spaltbreite und damit die Durchflussmenge beeinflussbar ist. Um diese Verstellungen auch während des Betriebes einer solchen Anlage vornehmen und gleichzeitig sich während des Betriebes ergebende Änderungen ausgleichen zu können, sind Stellmotoren vorgesehen, die über die Messung der aufgetragenen Schicht und einen Regelkreis gewährleisten, dass die Schicht über die gesamte Bahnbreite konstant bleibt. Der Aufwand für die Herstellung einer solchen Vorrichtung ist sehr hoch. Darüber hinaus weist ein solcher Regelkreis mit seinen vielen Elementen eine erhebliche Störanfälligkeit auf.

Eine der vorgenannten Vorrichtung ähnliche Auftragseinrichtung für flüssige bis pastöse Suspensionen ist in der DE 198 01 940 A1 beschrieben, die ein aufwändiges Regelsystem zur Erzielung eines gleichmäßigen Strichbildes aufweist.

In einer anderen Vorrichtung nach der DE 40 00 556 A1 wird vorgeschlagen, die Gleichmäßigkeit der aufgetragenen Schicht durch die Anordnung von mehreren Rakelmessern zu verbessern, wobei die aufzutragende Suspension in einer laminaren Strömung auf der Rückseite eines Vorrakelmessers direkt auf die Papier- oder Kartonbahn aufgetragen wird. Mit einer derartigen Vorrichtung ist jedoch auch nicht zu vermeiden, dass insbesondere bei breiten Materialbahnen, hohen Arbeitsgeschwindigkeiten und hohen Viskositäten der aufzubringenden Suspensionen der Auftragsspalt durch den Druck im Zuführsystem aufgeweitet wird, und somit über die Bahnbreite eine Ungleichmäßigkeit in der Schichtdicke zu verzeichnen ist.

Mit der DE 43 03 577 A1 wird dieses System dadurch weiter verbessert, indem die Menge der zugeführten Suspension geregelt wird. Aber auch mit dieser Maßnahme ist der vorgenannte Mangel einer solchen Auftragseinrichtung nicht zu beheben.

Die Lösung einer Auftragseinrichtung nach der DE 103 31 145 A1 beseitigt die Probleme der vorgenannten Auftragseinrichtungen. Bei dieser Lösung wird die Suspension mittels eines aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneter, diffusorartig erweiterter Auslässe gebildeten Diffusorblock auf die zu beschichtende Karton- oder Papierbahn oder eine zwischengeschaltete Übertragungswalze aufgetragen und mittels eines Rakels feindosiert. Diese Lösung erfordert jedoch für ein gleichmäßiges Auftragsbild eine kontinuierliche Strömung der Suspension im Auftragsbereich. Das wird hier durch einen Überlaufspalt gewährleistet, der zwischen der einlaufseitigen Diffusorlippe und der Bahnführungs- bzw. Übertragungswalze gebildet ist. Die über den Überlaufspalt in eine Auffangwanne und zurück zur erneuten Aufbereitung permanent fließenden Suspensionsmengen sind gemessen an der aufgetragenen Menge sehr hoch. Je nach Auftragsart und Bahngeschwindigkeit der Auftragseinrichtung muss bei einer solchen Vorrichtung ein Suspensionsumlauf von 5 bis 30 m³/h pro Meter Auftragsbreite, zu beschichtende Bahnseite und Auftragstelle gewährleistet werden. Der dafür erforderliche technische Aufwand ist erheblich.

Aufgabe der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine solche Vorrichtung zum Auftragen von flüssigen bis pastösen Suspensionen nach der DE 103 31 145 A1 , bei der die Suspension mittels einer Übertragungswalze auf die Papier- oder Kartonbahn übertragen wird, so zu verändern, dass die erforderliche Menge der umlaufenden Suspension verringert werden kann, ohne die Qualität des Strichbildes zu beeinträchtigen.

Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Es hat sich gezeigt, dass der Suspensionsdurchsatz durch den Überlauf der Auftragseinrichtung ohne Beeinträchtigung des Strichbildes stark reduziert werden kann, wenn in Drehrichtung der Übertragungswalze am einlaufseitigen Ende des Diffusorblocks eine den Überlaufspalt zwischen Diffusorblock und Übertragungswalze abdeckende, für die Suspension teildurchlässig gestaltete elastische Lippe angeordnet ist.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Suspensionsdurchsatz durch die Auftragseinrichtung sehr stark reduziert werden, ohne dass das Strichbild der aufgetragenen Suspension beeinträchtigt wird.

In einer Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die teilweise Durchlässigkeit der elastischen Lippe durch wenigstens eine über die Breite der Papier- oder Kartonbahn reichende Reihe nebeneinander angeordneter Öffnungen gewährleistet, die in der einfachsten Form zylindrische Löcher sind.

Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Öffnungen in der elastischen Lippe als Schlitze ausgebildet sind, deren Längsachsen zur Drehrichtung der Übertragungswalze in einem Winkel verlaufen, der einen Wert zwischen 0° und 45° aufweist.

Werden zwei oder mehr Reihen von Öffnungen in der elastischen Lippe angeordnet, ist es sinnvoll, die Öffnungen der zweiten Reihe zu den Öffnungen der jeweils benachbarten Reihe versetzt anzuordnen.

Eine andere Möglichkeit, die Teildurchlässigkeit der elastischen Lippe zu gewährleisten besteht dann, dass diese aus porösem offenporigen Material hergestellt ist.

Um zu vermeiden, dass sich unter der elastischen Lippe Fasern oder andere Partikel ansammeln und zu einer Beeinträchtigung des Strichbildes führen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, in Drehrichtung vor der Vorrichtung zum Auftragen der Suspension an der Übertragungswalze wenigstens eine Walzenreinigungseinrichtung anzuordnen.

Eine solche Walzenreinigungseinrichtung kann vorteilhaft aus wenigstens einem über die Breite der Übertragungswalze reichenden Hochdruckspritzrohr und wenigstens einem nachgeordneten Schaber bestehen, die über einer separaten Auffangwanne für das Reinigungswasser angeordnet sind. Mit dem Hochdruckspritzrohr werden Verunreinigungen von der Übertragungswalze abgespritzt und mit dem Schaber an der Übertragungswalze anhaftendes Reinigungswasser und restliche Verunreinigungen entfernt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in
1 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auftragen von dickflüssigem Leim,
2 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 1 mit einer Walzenreinigungseinrichtung.
In der 1 ist ein Querschnitt durch die Leimauftragsvorrichtung 1 dargestellt. Die Vorrichtung ist am Querbalken 2 befestigt, in dem auch das Zuführrohr 3 für den aufzutragenden Leim angeordnet ist. Im Zuführrohr 3 befinden sich über die gesamte Breite der nicht näher dargestellten zu beschichtenden Papierbahn eine Vielzahl von Auslässen 4. An den Auslässen 4 sind Diffusoren 5 angeordnet, die an den Auslässen 4 einen runden Eintrittsquerschnitt aufweisen, der sich kontinuierlich zu einem rechteckigen Austrittsquerschnitt erweitert. Die unmittelbar nebeneinander liegenden Diffusoren 5 sind mittels der Verschraubung 6 zu einem Diffusorblock 7 verbunden.
Die Wände zwischen den einzelnen Diffusoren 5 laufen ausgangsseitig spitz aus, so dass an diesen Stellen keine Wirbel in der Leimsuspension erzeugt werden. Nach den Diffusoren 5 wird die Leimsuspension bis zur Übertragungswalze 10 einerseits durch den am Querbalken 2 befestigte Diffusorblock 7 und auf der gegenüberliegenden Seite die Diffusorlippe 8 gesichert. An der Diffusorlippe 8 ist eine elastische Lippe 9 befestigt, die in Art eines Schleppschabers bis auf die Übertragungswalze 10 reicht. In diese elastische Lippe 9 sind über die gesamte wirksame Breite eine Vielzahl nebeneinander liegende, in Laufrichtung der Übertragungswalze 10 ausgerichtete Schlitze eingearbeitet. Über diese, hier nicht näher dargestellten Schlitze, wird der Überlauf der Leimsuspension gesichert, so dass eine kontinuierliche laminare Strömung und damit ein gleichmäßiges Strichbild der aufgetragenen Leimschicht gewährleistet ist.
Die über die Schlitze überlaufende Leimsuspension wird über die Leimrückführungswanne 16 in den Umlauf der Leimsuspension zurückgeführt.
Die auf die Übertragungswalze 10 aufgetragene Leimsuspension wird bis zum Rakelbett 11 geleitet. Im Rakelbett 11 ist der Rollrakel 12 angeordnet, der mit der Übertragungswalze 10 in Wirkverbindung steht. Das Anpressen des Rollrakels 12 an die Übertragungswalze 10 erfolgt mittels des Anpressschlauchs 13, welcher durch den Schlauchhalter 14 abgestützt ist.
Auf der Umfangsoberfläche des Rollrakels 12 ist in Richtung dessen Längsachse eine nicht näher dargestellte Riffelung eingebracht.
Die Klemmvorrichtung 15 fixiert das Rakelbett 11 zwischen dem Querbalken 2 und dem Schlauchhalter 14. Mit dem Anpressschlauch 13 ist die Feinanpressung des Rollrakels 12 und damit die Dicke der aufzutragenden Leimsuspension einstellbar. Die auf die Übertragungswalze 10 aufgetragene Leimsuspension wird anschließend mittels einer nicht dargestellten Filmpresse auf die Papierbahn übertragen.
In 2 ist die Leimauftragsvorrichtung 1 zusammen mit einer Walzenreinigungsanlage 17 im Schnitt dargestellt. Die Walzenreinigungsanlage 17 ist an der Übertragungswalze 10 in deren Drehrichtung vor der Leimauftragsvorrichtung 1 angeordnet. Sie besteht aus einem Hochdruckspritzrohr 18 das über eine Vielzahl von Spritzdüsen verfügt, womit die gesamte Breite der Oberfläche der Übertragungswalze 10 von anhafteten Fasern, Leimresten und anderen Partikeln gereinigt werden kann. Nach dem Hochdruckspritzrohr 18 ist ein Schaber 20 angeordnet, mit dem das an der Übertragungswalze 10 haftende Wasser und restliche Verunreinigungen entfernt werden.
Das Hochdruckspritzrohr 18 und der Schaber 20 sind in eine Auffangwanne 19 eingebaut, die mit einem Spritzschutz 21 so abgeschlossen ist, dass das Reinigungswasser nicht in die Leimsuspension gelangen kann. Das Reinigungswasser wird über an der Auffangwanne 19 befindliche Stutzen abgeführt.

1: Leimauftragsvorrichtung
2: Querbalken
3: Zuführrohr
4: Auslass
5: Diffusor
6: Verschraubung
7: Diffusorblock
8: Diffusorlippe
9: elastische Lippe
10: Übertragungswalze
11: Rakelbett
12: Rollrakel
13: Anpressschlauch
14: Schlauchhalter
15: Klemmvorrichtung
16: Leimrückführungswanne
17: Walzenreinigungseinrichtung
18: Hochdruckspritzrohr
19: Auffangwanne
20: Schaber
21: Spritzschutz

Claims

Vorrichtung zum Auftragen von flüssigen bis pastösen Suspensionen auf eine laufende Papier- oder Kartonbahn, bestehend aus – einer quer zur Laufrichtung der Papier- oder Kartonbahn angeordneten Übertragungswalze (10) – einem über die gesamte Breite der Papier- oder Kartonbahn reichenden Zuführrohr (3) für die aufzutragende Suspension, das eine Vielzahl nebeneinander angeordneter auf die Übertragungswalze (10) gerichteter diffusorartig erweiterter Auslässe (4, 5) aufweist, die im Austrittsbereich einen rechteckigen Querschnitt haben und vom benachbarten Auslass (3) durch spitz auslaufende, nicht bis an die Übertragungswalze (10) reichende Stege getrennt sind und zusammen einen Diffusorblock (7) bilden, – einem an die Übertragungswalze (10) anpressbaren Rakel (12), der in Bezug auf die Drehrichtung der Übertragungswalze (10) auslaufseitig hinter dem Diffusorblock (7) angeordnet ist und – einer für die Suspension teildurchlässig gestalteten elastischen Lippe (9), die in Bezug auf die Drehrichtung der Übertragungswalze (10) einlaufseitig den zwischen Diffusorblock (7) und der Übertragungswalze (10) befindlichen Überlaufspalt abdeckt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die teilweise Durchlässigkeit der elastischen Lippe (9) aus wenigstens einer Reihe nebeneinander angeordneter über die Bahnbreite gleichmäßig verteilter Öffnungen bewirkt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen zylindrische Löcher sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen Schlitze sind, deren Längsachsen zur Drehrichtung der Übertragungswalze (10) in einem Winkel verlaufen, der einen Wert zwischen 0° und 45° aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Reihen Öffnungen in der elastischen Lippe (9) angeordnet sind, wobei die Öffnungen jeder zweiten Reihe zu den Öffnungen der jeweils benachbarten Reihe um einen halben Abstand zwischen den Öffnungen versetzt angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Lippe (9) aus porösem offenporigen Material besteht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Drehrichtung vor der Vorrichtung zum Auftragen der Suspension an der Übertragungswalze (10) wenigstens eine Walzenreinigungseinrichtung (17) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzenreinigungseinrichtung (17) aus wenigstens einem in einer separaten Auffangwanne (19) über die Breite der Übertragungswalze (10) reichenden Hochdruckspritzrohr (18) und wenigstens einem nachgeordneten Schaber (20) besteht.