DE19963151A1 - Anlage zum Imprägnieren von durchlaufenden Bahnen - Google Patents

Abstract

Es sind Imprägnieranlagen bekannt, bei denen ein Tränkungsmittel in eine durchlaufende, mit ihrer Rückseite an einer Walze anliegende Papierbahn unter hohem Druck eingebracht wird. Auf diese Weise können auch hochviskose Tränkungsmittel bei hoher Durchlaufgeschwindigkeit in das Substrat hineingedrückt werden. Wenn die einzubringende Menge an Tränkungsmittel, bezogen auf das Gewicht der imprägnierten Bahn, relativ klein ist, beobachtet man eine asymmetrische Verteilung des Tränkungsmittels in dem Substrat. Die Vorderseite ist viel stärker durchtränkt als die Rückseite. DOLLAR A Gemäß der Erfindung wird die Rückseite der Bahn (1) zwischen dem Tränkungsaggregat (3) und dem Schwebetrockner (6) in einem Dämpfer (5) mit Dampf beaufschlagt. Dadurch wird auch bei niedrigen Gehalten an Tränkungsmittel eine gleichmäßige Verteilung des Tränkungsmittels in dem Substrat erreicht (Figur 1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Imprägnieren von durchlaufenden Bahnen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus den folgenden Schriften sind Tränkungsaggregate mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen bekannt: SU 1080 289 A; US 4 441 216 A; EP 0 173 519 B1 = US 4 588 616 A; DE 29 50 1919.0; WO 90/0261 A1. In bekann­ ten Imprägnieranlagen ist hinter derartigen Tränkungsaggregaten ein Trockner, ins­ besondere ein Schwebetrockner angeordnet.

Die bekannten Tränkungsaggregate unterscheiden sich unter anderem dadurch voneinander, daß zur Erzeugung und Aufrechterhaltung des erhöhten Druckes un­ terschiedliche Mittel vorgesehen sind.

Gemäß SU 108 0289 A wird das Tränkungsmittel durch eine Pumpe unter erhöhtem Druck zugeführt. Die Kammer ist am Einlauf und am Auslauf durch Walzen abge­ dichtet.

Gemäß US 4 411 216 lastet auf dem Tränkungsaggregat eine Säule aus Trän­ kungsmittel, die entsprechend ihrer Höhe einen Überdruck erzeugt und aufrecht erhält, ohne daß Dichtungen erforderlich sind.

Gemäß EP 0 173 519 B1 wird ein in Durchlaufrichtung zunehmender dynamischer Druck dadurch erzeugt, daß die Kammer sich in Durchlaufrichtung stetig verengt. Ein zusätzlicher statischer Druck kann dadurch erzeugt werden, daß man das Trän­ kungsmittel mittels einer Verdrängerpumpe schon unter erhöhtem Druck zuführt. Um den Druck in der Kammer aufrecht zu erhalten, sind am Einlauf- und Auslaufschlitz Dichtungen angebracht. Die Walze ist mit gewindeartigen Rillen versehen, die das Entweichen der aus dem Papier herausgedrückten Luft erleichtern.

Gemäß DE 29 50 1919.0 ist die Zuleitung für das Tränkungsmittel mit einer Druck­ pumpe verbunden. Durch mehrere aufeinanderfolgende Verengungen und Erweite­ rungen der Kammer wird dem statischen Druck eine längs des Durchlaufweges ab­ wechselnd ansteigende und abfallende dynamische Komponente überlagert.

WO 90/0261 A1 baut auf US 4 588 616 A auf und unterscheidet sich davon im we­ sentlichen durch ein zwischen der Walze und der durchlaufenden Bahn eingelegtes Band, welches mit Poren oder Hohlräumen zur Aufnahme verdrängter Luft oder überschüssigen Tränkungsmittels versehen ist. Dadurch soll verhindert werden, daß die Walze mit dem Tränkungsmittel in Berührung kommt und verunreinigt wird. Wie man aus dieser Schrift entnimmt, gibt es aber auch Betriebsparameter, bei denen kein Tränkungsmittel die Bahn soweit durchdringt, daß es mit dem Band in Berüh­ rung kommt.

Allen diesen Tränkaggregaten ist gemeinsam, daß das Tränkungsmittel mit einem beträchtlich erhöhten Druck von einer Seite in die Poren des Substrates hineinge­ preßt wird, dessen andere Seite an der rotierenden Walze anliegt. Der erhöhte Druck macht es möglich, dichtes Papier mit geringem Saugvermögen zu imprägnie­ ren. Es können auch Tränkungsmittel mit hoher Viskosität, daß heißt mit hohem Feststoffgehalt und geringem Lösemittelanteil, eingesetzt werden. Unter sonst glei­ chen Umständen kann eine erheblich größere Menge an Tränkungsmittel in das Substrat eingebracht werden als bei Imprägnierverfahren, die unter Normaldruck arbeiten. Laut EP 0 173 519 B1 kann die durch das Tränken erzielte Gewichtszu­ nahme des Substrats im trockenen Zustand nur einige wenige Prozent betragen oder mehr als 75% erreichen. Der Feststoffgehalt läßt sich durch Veränderung der Durchlaufgeschwindigkeit und/oder des Druckes, mit dem das Tränkungsmittel zu­ geführt wird, in einem weiten Bereich variieren. Laut US 4 411 216 A kann in einem einzigen Durchgang ein Feststoffgehalt von 100% des Papiergewichtes erreicht werden. Er kann durch ein nachgeschaltetes Quetschwalzenpaar reduziert werden, falls dies gewünscht ist.

Erfahrungen an einer Produktionsanlage, die ein Tränkungsaggregat mit dem im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen umfaßt, haben bestätigt, daß es im großtechnischen Maßstab möglich ist, zum Beispiel unter Verwendung einer Phenolharzlösung, die im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren nur die halbe Menge Lösemittel enthält, bei nahezu verdoppelter Durchlaufgeschwindigkeit ein Kraftpapier einwandfrei gleichmäßig zu imprägnieren, wenn der Harzgehalt eine gewisse Grenze überschreitet, die von der Papierqualität abhängt und zum Beispiel zwischen 38 und 45% liegt. Dabei ist der Harzgehalt die Trockenharzmenge, bezo­ gen auf das Gewicht der imprägnierten Bahn, bestehend aus Papier und Harz.

Mit Phenolharz getränkte Kraftpapiere, die seit vielen Jahren zum Beispiel für Kü­ chenoberflächen und für Fußbodenmaterial eingesetzt werden, haben in der Regel einen Harzgehalt von 36 bis 37%. Dieser relativ niedrige Harzgehalt läßt sich mit der Druckimprägnierung realisieren, indem man empirisch zu der gewählten Durch­ laufgeschwindigkeit den Druck ermittelt, bei dem sich der gewünschte Harzgehalt einstellt. Die Erfahrung hat aber gezeigt, daß bei Harzgehalten, die unter der soeben erwähnten Grenze liegen, die Durchtränkung asymmetrisch ausfällt. Die Papierseite, in die das Harz eingedrückt wird, ist voll durchtränkt. Die Rückseite, die im Betrieb an der Walze anliegt, weist deutlich weniger Harz auf.

Bei der Anwendung ungleichmäßig durchtränkter Papiere zeigen sich gewisse Nachteile. Wegen der unvollkommen durchtränkten Rückseite bilden sich beim Heißverpressen mit Holzwerkstoffplatten Blasen. Auch die Planheit der verpreßten Platten oder Fußbodenlaminate entspricht nicht dem gewünschten Standard.

Die Asymmetrie läßt sich auf ein unschädliches Maß reduzieren oder völlig aufhe­ ben, indem man den Harzgehalt auf einen von der Papiersorte abhängigen, mei­ stens zwischen 38 und 45% liegenden Wert erhöht. Eine Vergrößerung der Harz­ menge ist aber unerwünscht. Sie bedingt erhöhte Kosten und anwendungstechni­ sche Nachteile.

Es hat sich gezeigt, daß die asymmetrische Durchtränkung einen beträchtlichen betrieblichen Vorteil hat: Da das Tränkungsmittel die an der Walze anliegende Rückseite der Bahn kaum erreicht, bleibt die Walze sauber. In die Walze eingear­ beitete Vertiefungen werden nicht durch Tränkungsmittel verstopft und können die aus der Bahn verdrängte Luft aufnehmen und abführen.

Auch DE 30 00 385 C2 befaßt sich mit der Aufgabe, im Vergleich zum Stand der Technik größere Mengen Tränkungsmittel schneller in eine Warenbahn einzubrin­ gen. Diese Aufgabe wird mit ganz anderen Mitteln gelöst als bei den zuvor er­ wähnten Schriften. Zunächst wird in einem herkömmlichen Auftragwerk Tränkungs­ mittel in der gewünschten Menge einseitig auf die Bahn aufgebracht. Anschließend durchläuft die Bahn einen Dämpfer. Dieser ist mit Düsen ausgestattet, mit denen im Betrieb Dampfstrahlen auf die von Tränkungsmittel freie Rückseite gerichtet werden. Der Dampf bewirkt eine starke Verminderung der dynamischen Viskosität des Trän­ kungsmittels. Daher kann der Lösemittelanteil des Tränkungsmittels um die Hälfte herabgesetzt werden. Das Tränkungsmittel läßt sich in einem Arbeitsgang in der gewünschten Menge, sogar in einer für die Sättigung der Bahn ausreichenden Men­ ge auftragen.

Bei Arbeiten der Anmelderin, mit denen dieses Verfahren zur großtechnischen Reife gebracht werden sollte, zeigte sich aber, daß die so behandelten Papierbahnen stets auf der Rückseite ein fleckiges oder wolkiges Aussehen hatten. Bei geringen Auftragmengen waren die Flecken im allgemeinen besonders stark ausgeprägt, aber selbst wenn auf eine Seite soviel Tränkungsmittel aufgetragen wurde, daß nach der Dämpfung auf der Auftragseite noch ein durchgehender Oberflächenfilm verblieb, war ein gleichmäßiges Aussehen der Rückseite nicht zu erreichen. Die Flecken beeinträchtigten nicht nur den optischen Eindruck, sondern waren auch Indiz für eine ungleichmäßige Durchtränkung und somit für Qualitätsmängel. Insbe­ sondere zeigte sich bei Dekorfolien, die auf diese Weise imprägniert waren, daß die Haftfestigkeit an einer Holzwerkstoffunterlage in den meisten Fällen erheblich ver­ mindert war. Daher ist das Verfahren trotz der in der Schrift angegebenen einleuch­ tenden Vorteile nie in einer Produktionsanlage verwirklicht worden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen weiter auszugestalten, so daß es möglich wird, eine zunächst asymmetrische Verteilung des Tränkungsmittels im Anschluß an die Druckimprägnierung zu vergleichmäßigen.

Diese Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 und 3.

Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand von schematisch darge­ stellten Ausführungsbeispielen.

Fig. 1 zeigt eine Anlage gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt ausschnittweise eine andere Anlage gemäß der Erfindung.

Eine Bahn 1, insbesondere eine Papierbahn, wird in der durch einen Pfeil ange­ deuteten Richtung über eine Einlaufrolle 2 einem Tränkungsaggregat 3 zugeführt. Anschließend durchläuft sie nach einer weiteren Umlenkung um eine Rolle 4 einen Dämpfer 5 und schließlich einen Schwebetrockner 6.

Das Tränkungsaggregat 3 umfaßt eine Walze 7, die in einem nicht dargestellten Gestell drehbar gelagert und mit einem ebenfalls nicht dargestellten Antrieb gekop­ pelt ist. Die Walze 7 ist als Rasterwalze ausgebildet; in den Walzenmantel sind zahl­ reiche eng benachbarte, regelmäßig angeordnete Vertiefungen eingearbeitet, die etwa die Form eines Pyramidenstumpfes mit quadratischer Grundfläche haben. Die Walze 7 taucht teilweise in einen Trog 8 ein. Die der Walze 7 zugekehrte Innenflä­ che des Troges 8 ist annähernd halbzylindrisch. Der Zylinderdurchmesser ist ein wenig größer als der Durchmesser der Walze 7, und die Achse ist zur Achse der Walze 7 ein wenig in der zur Einlaufrolle 2 entgegengesetzten Richtung versetzt, so daß der radiale Abstand zwischen dem Walzenmantel und der konkaven Innenflä­ che des Troges 8 von einem Einlaufschlitz 9 bis zu einem Auslaufschlitz 10 stetig abnimmt.

Am Einlaufschlitz 9 und am Auslaufschlitz 10 ist je ein Dichtungsblock 11, 12 ange­ bracht. Zusätzlich sind noch Drosselorgane 13, 14 in der Nähe der beiden Dich­ tungsblöcke 11, 12 angebracht. Parallel zur Ebene der Zeichnung ausgerichtete und daher in der Zeichnung nicht sichtbare Stirnwände des Troges 8 liegen dicht an den Stirnflächen der Walze 7 an. Die zwischen dem Mantel der Walze 7 und den Innen­ flächen des Troges 8 befindliche spaltförmige Kammer 15 ist daher allseitig druck­ fest abgedichtet. In die Kammer 15 mündet in der Nähe des Einlaufschlitzes 9 eine Zuleitung 16 für ein Tränkungsmittel. Die Zuleitung 16 durchdringt die Wand des Troges 8 und ist mit einer nicht dargestellten Druckpumpe verbunden.

Eine ausführliche Beschreibung des bei diesem Ausführungsbeispiel eingesetzten Tränkaggregates 3, insbesondere der als Rasterwalze ausgebildeten Walze 7, findet sich in DE 295 01 918.2; auf diese Schrift wird hier ausdrücklich Bezug genommen.

Über dem am Auslaufschlitz 10 angeordneten Dichtungsblock 12 liegt die Bahn 1, bedingt durch eine versetzte Anordnung der Rolle 4, noch in einem Winkelbereich von etwa 20 Grad an der Walze 7 an. Diesem Winkelbereich ist ein Rakel 17 zuge­ ordnet, bestehend im wesentlichen aus einer Halteleiste und einer daran befestigten elastischen Schaberklinge. Anstelle des Rakels 17 kann, wie in Fig. 2 angedeutet, eine Quetschwalze 18 vorgesehen werden, die an einer Schwinge 19 gelagert und mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit 20 an die Walze 7 andrückbar ist.

Der Dämpfer 5 hat die Form eines rechteckigen Kastens und ist allseitig von Wän­ den umschlossen. In der einlaufseitigen Stirnwand ist ein Schlitz für die durchlau­ fende Bahn 1 angebracht, ebenso in der auslaufseitigen Stirnwand. Unter der durch die beiden Schlitze definierten Bahnlaufebene sind mehrere parallele, sich in Quer­ richtung erstreckende Rohre 21 angeordnet. Diese sind gemeinsam an eine unter Überdruck stehende Dampfleitung angeschlossen. Jedes Rohr 21 ist auf der Seite, die der Bahn 1 zugewandt ist, mit einer Reihe von eng nebeneinander liegenden Bohrungen versehen.

Der Schwebetrockner 6 hat ebenfalls ein kastenartiges Gehäuse, dessen Stirnwän­ de mit Schlitzen für die durchlaufende Bahn 1 versehen sind. Im Innenraum sind im wesentlichen auf der gesamten Länge unterhalb und oberhalb der Bahn fingerarti­ ge, sich quer zur Durchlaufrichtung erstreckende Blaskästen 22, 23 angeordnet. Jeder Blaskasten 22, 23 ist auf der Seite, die der Bahn 1 zugekehrt ist, mit zwei Schlitzen oder Lochreihen versehen. Die Blaskästen sind mit der Druckseite von Ventilatoren verbunden, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Ebenfalls nicht dargestellt sind Heizvorrichtungen, die im Innern des Schwebetrockners 6 angeord­ net sind.

Im Betrieb wird eine zu imprägnierende Bahn 1, insbesondere eine Papierbahn, zum Beispiel aus Kraftpapier, durch den Einlaufschlitz 9 in die Kammer 15 eingeführt. Eine Seite der Bahn (nachfolgend "Rückseite" genannt) liegt an der rotierenden Walze 7 an. Von der anderen Seite ("Vorderseite") wird das in der Kammer 15 be­ findliche, unter hohem Druck stehende Tränkungsmittel, zum Beispiel in Methanol gelöstes Phenolharz, in die Poren der Bahn 1 hineingedrückt. Der Druck, mit dem das Tränkungsmittel über die Zuleitung 16 zugeführt wird beträgt mindestens 0,1 bar; in der Regel liegt er zwischen 0,5 und 2,5 bar. Er ist empirisch so auf die Durchlaufgeschwindigkeit abgestimmt, daß ein Harzgehalt von 36 bis 37% erreicht wird. Bei diesem Harzgehalt dringt das Tränkungsmittel, welches im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren wesentlich weniger Lösemittel enthält und daher relativ zähflüssig ist, kaum bis zur Rückseite der Bahn vor. Verdrängte Luft wird von den in den Mantel der Walze 7 eingearbeiteten Vertiefungen aufgenommen und abgeführt.

Unmittelbar hinter der Kammer 15 wird mit dem Rakel 17 überschüssiges Trän­ kungsmittel, welches noch an der Vorderseite der Bahn anhaftet, größtenteils abge­ streift, so daß auf der Vorderseite etwa noch eine Schicht von 5 g/m² verbleibt (Harz und Lösemittel). Mit einer Quetschwalze 18 gemäß Fig. 2 ist die Restmenge, die auf der Vorderseite verbleibt, in der Regel etwas größer. Sie läßt sich durch Ände­ rung des Anpressdrucks von etwa 10 bis 20 g/m² variieren. Die Quetschwalze 18 hat gegenüber dem Rakel 17 den Vorteil, daß die Bildung von Papierfasern, die über eine Rückführung in das Harzsystem gelangen können, praktisch völlig unter­ bleibt.

In dem Dämpfer 5 wird auf die Rückseite der Bahn 1, welche praktisch frei von Tränkungsmittel ist, Dampf aufgeblasen. Der Dampfdruck ist nur gering. Er ist auf die Temperatur des Dampfes so abgestimmt, daß er nur wenig über dem durch die Dampfdruckkurve gegebenen Gleichgewichtsdruck liegt. Dadurch wird erreicht, daß der Dampf an der Rückseite der Bahn 1 zum größten Teil kondensiert und dabei Wärme auf die Bahn 1 überträgt. Durch die Dampfbehandlung wird die getränkte Bahn 1 stark erwärmt. Die Saugfähigkeit des Papiers wird verbessert. Die zuvor asymmetrische Verteilung des Tränkungsmittels wird dadurch praktisch völlig aus­ geglichen.

In dem Schwebetrockner 6 wird die Bahn 1 durch von oben und von unten aufge­ blasene heiße Luft berührungsfrei in der Schwebe gehalten und gleichzeitig bis auf die vorgeschriebene Restfeuchte getrocknet.

Claims (3)

1. Anlage zum Imprägnieren von durchlaufenden Bahnen aus porösem Material, insbesondere aus Papier oder Pappe, mit einem flüssigen Tränkungsmittel, ins­ besondere mit einer Harzlösung,
mit einem Tränkungsaggregat, welches die folgenden Merkmale aufweist:

• - eine Walze, die um eine waagerechte Achse drehbar und antreibbar ist,
• - einen Trog, in den die Walze teilweise eintaucht, wobei sich zwischen der In­ nenfläche des Troges und der Mantelfläche der Walze eine Kammer befin­ det,
• - einen Einlaufschlitz und einen Auslaufschlitz für die durchlaufende, mit der Rückseite an der Walze anliegende Bahn,
• - mit einer in die Kammer einmündenden Zuleitung für ein Tränkungsmittel,
• - und mit Mitteln zum Erzeugen und/oder Aufrechterhalten eines erhöhten Druckes in der Kammer, und mit einem in Durchlaufrichtung hinter dem Tränkungsaggregat angeordne­ ten Wärmebehandlungsaggregat, insbesondere einem Schwebetrockner,

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Tränkungsaggregat (3) und dem Wärmebehandlungsaggregat (6) ein Dämpfer (5) angeordnet ist, der mit Ein­ richtungen (21) zum Aufblasen von Dampf auf die Rückseite der Bahn (1) aus­ gestattet ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Trän­ kungsaggregat (3) und dem Dämpfer (5) ein an der Vorderseite der Bahn (1) an­ greifendes Rakel (17) angeordnet ist.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Trän­ kungsaggregat (3) und dem Dämpfer (5) eine an die Vorderseite der Bahn (1) andrückbare Quetschwalze (18) angeordnet ist.