DE19743641A1 - Anlage zum Beschichten von Trägerbahnen mit einem Beschichtungsmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Beschichten von Trägerbahnen aus Papier oder Textilmaterial mit einem Beschichtungsmittel, insbesondere Silikonölemulsion, mit mindestens einer umlaufend drehbaren, an ihrer Man­ telfläche vorzugsweise durch Tauchbenetzung mit dem Be­ schichtungsmittel beaufschlagbaren und in Kontakt mit einer zu beschichtenden Bahnseite der mit definierter Bahngeschwindigkeit transportierten Trägerbahn bringba­ ren Auftragwalze.

Anlagen dieser Art finden hauptsächlich im Rollenrota­ tionsdruck Verwendung, um die Oberflächeneigenschaften der Druckstoffbahn insbesondere hinsichtlich einer Ver­ minderung der Reibung und elektrostatischen Aufladung und Erhöhung der Bruch- und Rißfestigkeit zu verbes­ sern. Hierzu wird auf die bedruckte Papierbahn im Durchlauf ein flüssiges Beschichtungsmittel aufgetra­ gen, das aus einer wäßrigen Silikonölemulsion und ge­ gebenenfalls Additiven wie Wachsen und Antistatikmit­ teln besteht.

Aus der US-PS 4,637,341 ist eine Anlage der eingangs genannten Art bekannt. Dort ist es vorgesehen, die Si­ likonemulsion beidseitig auf die Papierbahn über Auf­ tragwalzen zu applizieren, die mit einem Teil ihrer Mantelfläche in Tauchwannen eingreifen, welche in einer automatischen Betriebsweise über einen Kreislauf mit der Silikonemulsion befüllbar sind, wobei deren Wirk­ stoffkonzentration einstellbar ist. Dabei ist zwar auch die Auftragsmenge über die Umfangsgeschwindigkeit der Auftrag- bzw. Tauchwalze dosierbar. Es hat sich jedoch gezeigt, daß vor allem bei schnell laufenden Maschinen und geringen Schichtdicken häufig Ungleichmäßigkeiten in der Flächenbelegung der Papierbahn mit der Gleit­ emulsion auftreten, die sich auch im Druckbild störend bemerkbar machen. Als weiterer erheblicher Nachteil kommt hinzu, daß ein Teil der aufgetragenen Flüssigkeit beim Umlenken der Papierbahn auf nachfolgenden Leitwal­ zen als Aerosol in die Umgebungsluft abgeschleudert wird, was die Gesundheit von Bedienpersonen gefährden kann.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, eine Anlage der eingangs genannten Art dahinge­ hend zu verbessern, daß eine gleichmäßige Flächenbe­ schichtung weitgehend unabhängig von den Mischverhält­ nissen und der Schichtdicke des Beschichtungsmittels erreicht und eine ausreichende Fixierung der aufgetra­ genen Schicht sichergestellt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vor­ geschlagen. Vorreilhafte Ausgestaltungen und Weiterbil­ dungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, das Beschich­ tungsmittel durch eine geeignete Walzenapplikation auf­ zubringen und nachfolgend durch eine Flächenpressung zu egalisieren. Zu diesem Zweck wird eine der Auftragwalze nachgeordnete, unter Umlenkung der Trägerbahn mantel­ seitig an deren zu beschichtende Bahnseite anpreßbare und mit einer vorgegebenen Umfangsgeschwindigkeit zu der Trägerbahn mitläufig drehbare Glättwalze vorge­ schlagen. Durch die Umlenkung an der Glättwalze wird unter dem Druck an deren Mantelfläche das aufgetragene Beschichtungsmittel gleichmäßig und flächendeckend ver­ teilt und in der Trägerbahn fixiert.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Er­ findung weist die Auftragwalze eine rauhe Mantelfläche auf, wobei der Mittenrauhwert zwischen 0,1 und 0,5 µm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 1 µm beträgt. Damit wird erreicht, daß die von der Auftragwalze aufgenommene bzw. aus dem Tauchbad abgeschöpfte Flüssigkeit in den Oberflächenvertiefungen rasterartig gleichmäßig ver­ teilt bleibt, so daß es nicht zu einem bei den bekann­ ten polierten Walzen beobachteten Aufbrechen des Benet­ zungsfilms kommen kann. Dabei ist es weiter von Vor­ teil, wenn die Mantelfläche der vorzugsweise aus Hart­ metall bestehenden Auftragwalze durch eine Beschichtung oder durch Ätzen gleichmäßig aufgerauht ist. Um eine Egalisierung der rasterartig aufgetragenen Flüssig­ keitsschicht zu erreichen, ist es günstig, wenn die Glättwalze eine aus Hartmetall bestehende, glattpolier­ te Mantelfläche aufweist. In dieser Hinsicht ist es weiter von Vorteil, wenn die Umlenkung der Trägerbahn an der Glättwalze zwischen 45° und 90° beträgt.

Das Einpressen des Beschichtungsmittels in die Papier­ bahn kann dadurch begünstigt werden, daß die Umfangsge­ schwindigkeit der Glättwalze kleiner als die Bahnge­ schwindigkeit ist. Dabei sollte die Geschwindigkeits­ differenz vorteilhafterweise weniger als 5% betragen.

Um eine ausreichende Flüssigkeitsmenge insbesondere bei Tauchbenetzung aufzunehmen, ist es von Vorteil, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der zu der Trägerbahn mit­ läufig oder gegenläufig gedrehten Auftragwalze einen Bruchteil der Bahngeschwindigkeit beträgt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuereinrichtung zur Drehzahlsteue­ rung der Auftragwalze nach Maßgabe der Anpreßkraft und/oder des Drehwiderstands der Glättwalze vorgesehen. Damit läßt sich die Auftragsmenge des Beschichtungsmit­ tels in Abhängigkeit von an der Glättwalze mittelbar erfaßten Beschichtungsparametern automatisch einstel­ len. Dies hat zugleich den Vorteil, daß unter Gewähr­ leistung einer flächendeckenden Aufbringung die Zusam­ mensetzung der Beschichtungsflüssigkeit in einem weiten Bereich abgestimmt werden kann.

Um die Anpreßkraft der Glättwalze als Eingangsgröße zu ermitteln, kann die Steuereinrichtung einen vorzugswei­ se als Dehnungsmeßstreifen ausgebildeten Kraftsensor aufweisen, welcher eine radiale Lagerlast eines Drehla­ gers der Glättwalze erfaßt. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinrichtung einen Lastsensor aufweisen, welcher den Energiebedarfs eines Drehantriebs der Glättwalze und damit deren Drehwiderstand erfaßt. Um Beschichtungsparameter, insbesondere die Beschichtungs­ dicke variieren zu können, ist die Glättwalze vorteil­ hafterweise über einen drehzahlregelbaren Drehantrieb mit vorgegebener Drehzahl antreibbar.

Weiter ist es bei beidseitiger Beschichtung von Vor­ teil, wenn an beiden Bahnseiten der Trägerbahn eine Auftragwalze angeordnet ist, und wenn zwei den Auftrag­ walzen nachgeordnete Glättwalzen als Walzenpaar unter Freihaltung eines Durchführspaltes für die Trägerbahn in deren Transportrichtung im Abstand voneinander ange­ ordnet sind. Damit läßt sich an der ersten Glättwalze von der umgelenkten Trägerbahn abgeschleudertes Be­ schichtungsmittel auf der Mantelfläche der nachgeordne­ ten zweiten Glättwalze auffangen, so daß eine Aerosol­ bildung weitgehend vermieden wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein Schema einer Anlage zum Beschichten von Pa­ pierbahnen mit Silikonölemulsion;

Fig. 2 eine Breitseitenansicht einer Auftragwalze der Anlage nach Fig. 1.

Die in der Zeichnung dargestellte Beschichtungsanlage besteht im wesentlichen aus zwei an die gegenüberlie­ genden Bahnseiten 10, 12 einer Papierbahn 14 anliegen­ den Auftragwalzen 16, 18, zwei den Auftragwalzen nach­ geordneten Glättwalzen 20, 22 und einer Steuereinrich­ tung 24 zur Drehzahlsteuerung eines jeweiligen Drehan­ triebs 26, 28 der Auftragwalzen 16, 18. Wie in Fig. 1 in der schematischen Stirnseitenansicht der Walzenan­ ordnung dargestellt, wird die Papierbahn 14 nach dem Durchlauf einer Kühlwalzengruppe einer Druckmaschine (nicht gezeigt) über eine einlaufseitige Umlenkrolle 30 den Auftragwalzen 16, 18 zugeleitet und über eine den Glättwalzen 20, 22 nachgeordnete auslaufseitige Um­ lenkrolle 32 zu einem Falzapparat (nicht gezeigt) ge­ leitet.

Die Auftragwalzen 16, 18 tauchen über einen Teil ihres Umfangs in eine Tauchwanne 34, 36 ein, in der sich eine wäßrige Silikonölemulsion 38 befindet. Die Mischung und Zuführung der Silikonölemulsion 38 kann in einem auto­ matisch arbeitenden Kreislauf erfolgen, wie er bei­ spielsweise in der US-PS 4,637,341 erläutert ist. Die in einem Rahmen 39 drehbar gelagerten Auftragwalzen 16, 18, die über ihren zugeordneten Drehantrieb 26, 28 mit einer geringen Umfangsgeschwindigkeit (beispielsweise 0,35 m/s) mitläufig oder gegenläufig zu der mit be­ trächtlich höherer Bahngeschwindigkeit (beispielsweise 15 m/s) transportierten Papierbahn 14 gedreht werden, übertragen im Zuge ihrer Drehung eine Flüssigkeits­ schicht auf die mantelseitig anliegende Papierbahn 14. Wie in Fig. 2 vereinfacht dargestellt, sind hierzu die aus Hartmetall bestehenden Auftragwalzen 16, 18 mit ei­ ner durch Plasmabeschichtung erzeugten rauhen Mantel­ fläche 40 versehen, deren Vertiefungen 42 die Silikon­ ölemulsion 38 gleichsam in einer rasterartigen Tröpf­ chenverteilung aufnehmen und gleichmäßig auf die Pa­ pierbahn 14 übertragen. Vorteilhafterweise beträgt der Mittenrauhwert der Mantelfläche 40 zwischen 0,5 und 1 µm.

Um die aufgetragene Flüssigkeitsschicht auf der Papier­ bahn 14 zu egalisieren und zu fixieren, sind die den Auftragwalzen 16, 18 nachgeordneten Glättwalzen 20, 22 vorgesehen. Diese liegen mit ihrer aus Hartmetall be­ stehenden, glattpolierten Mantelfläche 44, 46 mit einem vorgegebenen Umschlingungswinkel zwischen 45° und 90° an die gegenüberliegenden Bahnseiten 10, 12 der Papier­ bahn 14 mit definierter Flächenpreßkraft an und lassen sich über einen drehzahlgeregelten Drehantrieb 48, 50 mit geringem Schlupf von weniger als 5% der Bahnge­ schwindigkeit mitläufig zu der Papierbahn 14 drehen. Dabei sind die Glättwalzen 20, 22 als Walzenpaar unter Freihaltung eines engen Durchführbereiches bzw. Durch­ führspaltes 52 für die Trägerbahn 14 in deren Trans­ portrichtung im Abstand voneinander angeordnet, so daß an der vorgeordneten Glättwalze 20 an der konvex ge­ krümmten Bahnseite 12 der Papierbahn 14 unter Flieh­ krafteinwirkung abgeschleuderte Flüssigkeitströpfchen zum größten Teil auf der Mantelfläche 46 der nachgeord­ neten Glättwalze 22 aufgefangen werden.

Mit zunehmender Auftragsmenge der Auftragwalzen 16, 18 verringert sich die Gleitreibung der Papierbahn 14 an den Glättwalzen. Des weiteren wird mit zunehmender An­ preßkraft der Glättwalzen 20, 22 die aufgetragene Flüs­ sigkeit stärker in die Papierbahn 14 eingepreßt. Um da­ her die Auftragsmenge entsprechend abzustimmen, ist die Steuereinrichtung 24 vorgesehen. Diese ist eingangssei­ tig mit einem beispielsweise als Strommeßfühler 54 aus­ gebildeten Lastsensor zur Erfassung des Energiebedarfs der Drehantriebe 48, 50 und/oder einem als Dehnungsmeß­ streifen 56 ausgebildeten Kraftsensor zur Erfassung der radialen Lagerlast eines nicht gezeigten Drehlagers der Glättwalzen 20, 22 verbunden, wobei die Lagerlast ein Maß für die Anpreßkraft bildet. Ausgangsseitig ist die Steuereinrichtung 24 mit den Drehantrieben 26, 28 der Auftragwalzen 16, 18 verbunden, so daß in Abhängigkeit von den umfaßten Eingangsgrößen die Umdrehungsgeschwin­ digkeit der Auftragwalzen 16, 18 und damit die Auf­ tragsmenge als Steuergröße beeinflußbar ist.

Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfin­ dung betrifft eine Anlage zum Beschichten von Träger­ bahnen 14 aus Papier oder Textilmaterial mit einem Be­ schichtungsmittel 38, insbesondere Silikonölemulsion. Zum Aufbringen des Beschichtungsmittels sind Auftrag­ walzen 16, 18 vorgesehen, deren mit dem Beschichtungs­ mittel benetzte Mantelfläche 40 umlaufend in Kontakt mit jeweils einer der zu beschichtenden Bahnseiten 10, 12 der mit definierter Bahngeschwindigkeit transpor­ tierten Papierbahn 14 steht. Um eine flächendeckende Verteilung und Einpressung des aufgetragenen Beschich­ tungsmittel zu erreichen, sind zu der Trägerbahn mit­ läufig drehbare Glättwalzen 20, 22 den Auftragwalzen 16, 18 nachgeordnet.

Claims (12)

1. Anlage zum Beschichten von Trägerbahnen (14) aus Papier oder Textilmaterial mit einem Beschichtungs­ mittel (38), insbesondere Silikonölemulsion, mit mindestens einer umlaufend drehbaren, an ihrer Man­ telfläche (40) vorzugsweise durch Tauchbenetzung mit dem Beschichtungsmittel (38) beaufschlagbaren und in Kontakt mit einer zu beschichtenden Bahnsei­ te (10, 12) der mit definierter Bahngeschwindigkeit transportierten Trägerbahn (14) bringbaren Auftrag­ walze (16; 18), gekennzeichnet durch eine der Auf­ tragwalze (16; 18) nachgeordnete, unter Umlenkung der Trägerbahn (14) mantelseitig an deren zu be­ schichtende Bahnseite (10, 12) anpreßbare und mit einer vorgegebenen Umfangsgeschwindigkeit zu der Trägerbahn (14) mitläufig drehbare Glättwalze (20; 22) zur flächendeckenden Verteilung und Ein­ pressung des aufgetragenen Beschichtungsmittels (38).

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragwalze (16; 18) eine rauhe Mantelfläche (40) aufweist, wobei der Mittenrauhwert zwischen 0,1 und 5 µm, vorzugsweise zwischen 0,5 und 1 µm beträgt.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mantelfläche (40) der vorzugsweise aus Hartmetall bestehenden Auftragwalze (16; 18) durch eine Beschichtung oder durch Ätzen gleichmäßig auf­ gerauht ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Glättwalze (20; 22) eine aus Hartmetall bestehende, glattpolierte Mantelfläche (44; 46) aufweist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung der Trägerbahn (14) an der Glättwalze (20; 22) im Bereich zwischen 45° und 90° liegt.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Glättwalze (20; 22) vorzugsweise um weniger als 5% kleiner als die Bahngeschwindigkeit ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit der zu der Trägerbahn (14) mitläufig oder gegenläufig gedrehten Auftragwalze (16; 18) einen Bruchteil der Bahngeschwindigkeit beträgt.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekenn­ zeichnet durch eine Steuereinrichtung (24) zur Drehzahlsteuerung der Auftragwalze (16; 18) nach Maßgabe der Anpreßkraft und/oder des Drehwider­ stands der Glättwalze (20; 22).

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (24) einen vorzugsweise als Dehnungsmeßstreifen ausgebildeten Kraftsensor (56) zur Erfassung einer radialen Lagerlast eines Drehlagers der Glättwalze (20; 22) aufweist.

10. Anlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuereinrichtung (24) einen Lastsen­ sor (54) zur Erfassung des Energiebedarfs eines Drehantriebs (48; 50) der Glättwalze (20; 22) auf­ weist.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ist die Glättwalze (20; 22) über einen drehzahlregelbaren Drehantrieb (48; 50) mit vorgegebener Drehzahl antreibbar ist.

12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Bahnseiten der Trä­ gerbahn (14) eine Auftragwalze (16, 18) angeordnet ist, und daß zwei den Auftragwalzen (16, 18) nachge­ ordnete Glättwalzen (20, 22) als Walzenpaar unter Freihaltung eines Durchführspaltes (52) für die Trägerbahn (14) in deren Transportrichtung im Ab­ stand voneinander angeordnet sind.