DE2637828C2

DE2637828C2 -

Info

Publication number: DE2637828C2
Application number: DE2637828A
Authority: DE
Inventors: Hans Ivar Lausanne Ch Wallsten
Original assignee: Inventing Sa Lausanne Ch
Current assignee: Inventing Sa Lausanne Ch
Priority date: 1975-08-26
Filing date: 1976-08-21
Publication date: 1987-07-23
Also published as: FR2321951A1; SE424511B; GB1546500A; SE7509462L; DE2637828A1; US4133917A; FR2321951B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestreichen von bewegten Papierbahnen. Die Erfindung setzt als bekannt voraus eine Vorrichtung mit Stützwalze, Streichblatt und Streichblatthalter sowie an der Stützwalze anliegender und sich mit einer Geschwindigkeit von mehr als 400 m/Min. bewegender Papierbahn, wobei das Streichblatt im Streichblatthalter eingespannt ist und unter spitzem Winkel mit dem freien Streichblattende federnd an der Papierbahn anliegt sowie das freie Streichblattende mit einer zur Papierbahn parallelen Abschrägung ausgebildet ist. - Die Streichmasse besteht im allgemeinen aus einer Dispersion von Füllstoff, wie Kaolin, in Wasser, welche fernerhin Bindemittel sowie verschiedene Zusätze enthält. Die Streichmasse wird vor dem Streichblatt auf die Papierbahn aufgebracht. Unter der Wirkung des Streichblattes wird überschüssige Streichmasse abgetragen und die gewünschte Menge an Streichmasse gleichmäßig auf der Papierbahnbreite verteilt. Das Aufbringen der Streichmasse auf die Papierbahn ist auf verschiedene Weise möglich. Im Rahmen der Erfindung kann die Papierbahn im wesentlichen von oben nach unten geführt sein, wobei die Streichmasse dem Klemmspalt zwischen Streichblatt und Papierbahn zugeführt wird, so daß sich ein Damm an Streichmasse bildet. Gemäß einer anderen und bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Aufbringen der Streichmasse mittels einer Auftragrolle, die gewöhnlich unterhalb der Stützwalze angeordnet ist. Das Streichblatt ist mit Abstand zur Auftragrolle angeordnet. Die Papierbewegung erfolgt von unten nach oben. Eine weitere im Rahmen der Erfindung mögliche Ausführungsform sieht vor, daß die Papierbahn an der Stützwalze anliegend durch ein ortsfestes Streichmassebad geführt wird, das mit einem oberen Auslaßschlitz versehen ist.

Das an der Papierbahn anliegende Streichblatt trägt die überschüssige Streichmasse ab und verteilt die gewünschte Menge an Streichmasse gleichmäßig auf der Papierbahnbreite. Infolge der durch die Bewegung der Streichmasse verursachten hydraulischen Kräfte wirkt auf das Streichblatt eine der Federkraft des Streichblattes entgegengerichtete Kraft. Mit zunehmender Bahngeschwindigkeit und/oder zunehmender Viskosität der Streichmasse muß die Federkraft des Streichblattes vergrößert werden, um den anwachsenden hydraulischen Druck zu kompensieren. Die Vergrößerung der Federkraft ist jedoch nicht unbegrenzt möglich, da gleichzeitig das Risiko eines Bahnrisses zunimmt. Da die Papierbahn mit zunehmender Federkraft einer beträchtlichen Belastung ausgesetzt wird, insbesondere während der Anfahrphase wenn die Papierbahn noch nicht mit Streichmasse gleichmäßig bedeckt und der hydraulische Druck am Streichblatt noch nicht voll ausgebildet ist, kommt es häufig zu Bahnrissen. Grundsätzlich wird angestrebt, Streichmassen mit hohen Trockengehalten zu verarbeiten. Allerdings steigt mit zunehmendem Trockengehalt der Streichmasse auch das Risiko, daß die bestrichene Oberfläche Mängel aufweist oder, insbesondere bei dünnen Papierqualitäten, reißt. Mängel meint die Ausbildung von Strichen, die dann entstehen, wenn feste Teilchen oder koagulierte Streichmasse sich unter der Kante des Streichblattes verfangen. Eine Koagulation der Streichmasse kann auftreten, weil Wasser zwischen der Stelle wo die Streichmasse aufgetragen wird und der Streichblattkante teilweise in die zu beschichtende Papierbahn eindringt und sich der Trockengehalt der Streichmassenschicht sowie die Viskosität der Streichmasse entsprechend erhöhen. Im Rahmen der bekannten Maßnahmen ist es nicht möglich, herkömmliche Streichmassen mit einem Trockengehalt von mehr als 60 bis 65 Gew.-% zu verarbeiten.

Bei der aus der US-PS 34 42 684 bekannten gattungsgemäßen Vorrichtung zur Auftragung von Streichmassen auf eine Papierbahn besteht das Streichblatt aus Federstahl und weist eine Streichblattdicke von 0,20 mm bis 0,38 mm auf. Das Streichblatt ist in einem Winkel von 25 bis 50° an die Papierbahn angelegt, wobei der spitze Streichblattwinkel mit einer großen Streichblattdicke und ein stumpfer Abstellwinkel mit einer geringen Streichblattdicke kombiniert ist. Bei einer Streichblattdicke von 0,20 mm sowie einem Anstellwinkel von 50° sind Streichmassen mit einem Trockengehalt zwischen 55 und 63 Gew.-% verarbeitet worden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, mit der es möglich ist, herkömmliche Streichmassen auf eine Papierbahn aufzutragen, wenn der Trockengehalt der Streichmasse mindestens 65 Gew.-% und die Viskosität mindestens 1700 cP beträgt sowie die Papierbahn sich mit einer Geschwindigkeit von mehr als 400 m/Min. bewegt.

Die Erfindung lehrt, daß unter bestimmten Voraussetzungen die eingangs beschriebene Vorrichtung für die Lösung dieser Aufgabe verwendet werden kann. Gegenstand der Erfindung ist daher die Anwendung einer Vorrichtung bestehend aus Stützwalze, Streichblatt und Streichblatthalter sowie an der Stützwalze anliegender und sich mit einer Geschwindigkeit von mehr als 400 m/Min. bewegender Papierbahn, wobei das Streichblatt im Streichblatthalter eingespannt ist und unter spitzem Winkel mit dem freien Streichblattende federnd an der Papierbahn anliegt sowie das freie Streichblattende mit einer zur Papierbahn parallelen Abschrägung ausgebildet ist, zur Auftragung von Streichmassen mit einem Trockengehalt von mindestens 65 Gew.-% sowie einer Viskosität von mindestens 1700 cP mit der Maßgabe, daß das Streichblatt eine Abschrägungsbreite von weniger als 0,044 cm aufweist, daß der zwischen der Abschrägung und der Streichblattoberfläche eingeschlossene Streichblattkantenwinkel kleiner als 20° ist und daß das Streichblatt mit einer auf die Bahnenbreite bezogenen Federkraft von höchstens 2 kp/cm an der Papierbahn anliegt. - Überraschenderweise ist es mit der erfindungsgemäßen Kombination eines sehr spitzen Streichblattkantenwinkels von maximal 20°, einer auf maximal 0,044 cm begrenzten Abschrägungsbreite des Streichblattes sowie einer auf maximal 2 kp/cm begrenzten Federkraft möglich, herkömmliche Streichmassen auf eine mit hoher Bahngeschwindigkeit bewegte Papierbahn mängelfrei aufzutragen, und zwar auch dann, wenn der Trockengehalt der Streichmassen mehr als 65 Gew.-% und die Viskosität mehr als 1700 cP beträgt. Der erhaltene Effekt ist für den Fachmann völlig unerwartet. Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß die Auftragsmenge der Streichmasse in erster Linie von dem Flächendruck an der Abschrägungskante bestimmt ist und die Federkraft, die dem bei großen Bahngeschwindigkeiten vorherrschenden hohen hydraulischen Druck im Klemmspalt entgegenwirkt, von sekundärer Bedeutung ist. Dominierender Parameter beim Bestreichen von Streichmassen mit Hilfe der gattungsgemäßen Vorrichtung ist der Quotient aus der auf die Bahnbreite bezogenen Federkraft (F) und der Abschrägungsbreite (b) des Streichblattes. Gemäß der Lehre der Erfindung ist mit einer begrenzten Federkraft ein hoher spezifischer Flächendruck an der Streichblattkante erreichbar. Dadurch ist die Einhaltung der vorgegebenen Auftragsmenge bei hohen Bahngeschwindigkeiten und hochviskosen Streichmassen mit hohem Trockengehalt möglich. Andererseits ist eine hohe Flexibilität des Streichblattes gegeben. Dies ist auch der Grund dafür, daß das Risiko einer Strichbildung trotz extrem hoher Trockengehalte und Vikositäten nicht zunimmt. Feststoffteilchen sowie Agglomerate können die Streichblattkante aufgrund der guten Flexibilität des Streichblattes passieren. Fernerhin vermindert die Begrenzung der Federkraft auch das Risiko eines Bahnrisses, insbesondere bei Verwendung dünner Papierqualitäten.

Die erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß die gattungsgemäße Vorrichtung mit größerer Wirtschaftlichkeit betrieben werden kann. Der hohe Feststoffgehalt der Streichmassen erlaubt die Verkleinerung des nachfolgenden Trocknungsabschnittes und senkt somit die Investitionskosten einer Papierbeschichtungsanlage. Fernerhin vermindert sich der Energiebedarf für die Verdampfung des in der Streichmasse enthaltenen Wassers, so daß sich auch die Betriebskosten senken. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt die Verarbeitung herkömmlicher Streichmassen mit hohem Feststoffgehalt, so daß eine Anpassung der Rezeptur nicht erforderlich ist. Fernerhin ist zu betonen, daß die Auftragung von Streichmassen mit hohem Trocknungsgehalt und hohen Viskositäten möglich ist, ohne daß sich das Risiko eines Bahnrisses oder die Ausbildung von Mängeln an der beschichteten Bahnoberfläche vergrößert.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 und 2 die gattungsgemäße Vorrichtung zur Beschichtung von Papierbahnen bei üblicher Arbeitsweise.

Fig. 3 bis 7 Ausführungsbeispiele der gattungsgemäßen Vorrichtung bei erfindungsgemäßer Anwendung.

In Fig. 1 ist zunächst die Vorrichtung dargestellt, die der Erfindung zugrunde liegt. Das Streichblatt 1 ist an seinem unteren Ende zwischen Spannbacken 2 und 3 eines Streichblatthalters festgeklemmt. An dem oberen freien Ende ist das Streichblatt abgeschrägt. Die Abschrägung 1 a verläuft parallel zur Papierbahn 4, die an einer Stützrolle 5 anliegt und sich in Pfeilrichtung A nach oben bewegt. Der Streichblatthalter bildet einen Winkel β zur Vertikalen. Zwischen der Streichblattoberfläche und der Abschrägung ist der Streichblattkantenwinkel α eingeschlossen. Das Streichblatt weist fernerhin eine freie Streichblattlänge 1 auf, welche den Abstand zwischen dem Klemmpunkt an den Spannbacken 2 und 3 und dem freien Streichblattende definiert.

Fig. 2 zeigt die Abschrägung 1 a in vergrößerter Darstellung. Die Abschrägung 1 a weist eine Abschrägungsbreite b auf. Das Streichblatt wirkt mit einer auf die Bahnbreite bezogenen Federkraft auf die Papierbahn 4.

Fig. 3 zeigt ein im Rahmen der Erfindung einsetzbares Streichblatt. Es besteht aus einem dickeren, relativ steifen Streichblattabschnitt 6, der zwischen den Spannbacken 2 und 3 des Streichblatthalters eingeklemmt ist. An dem vorderen freien Streichblattende des Streichblattabschnittes 6 ist ein dünner, flexibler Streichblattabschnitt 7 angeordnet. Der Streichblattabschnitt 7 weist einen Streichblattkantenwinkel von weniger als 20° sowie eine Abschrägung mit einer Abschrägungsbreite von weniger als 0,044 cm auf. Die Streichblattabschnitte 6 und 7 bestehen aus Federstahl. Die Streichblattlängen und Streichblattdicken sind so eingerichtet, daß der dünne, flexible Streichblattabschnitt 7 mit einer auf die Bahnbreite bezogenen Federkraft von höchstens 2 kp/cm an der Papierbahn 4 anliegt, die an der Stützwarze 5 abgestützt ist und mit einer Geschwindigkeit von mehr als 400 m/Min. bewegt wird.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführung der im Rahmen der Erfindung einsetzbaren Vorrichtung. Das Streichblatt 8 ist einstückig ausgebildet. Es weist einen oberen dünnen und flexiblen Streichblattabschnitt 8 a sowie einen unteren dicken und steifen Streichblattabschnitt 8 b auf, der zwischen den Spannbacken 2 und 3 des Streichblatthalters eingespannt ist. Auf den unteren Streichblattabschnitt 8 b wirkt eine Andruckvorrichtung 9. Die Andruckkraft der auf das Streichblatt wirkenden Andruckvorrichtung ist veränderbar und durch Druckluft so einstellbar, daß das Streichblatt mit einer auf die Bahnbreite bezogenen Federkraft von höchstens 2 kp/cm an der Papierbahn anliegt.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführung der erfindungsgemäß verwendeten Vorrichtung ist ein Streichblatt eingesetzt, das über die gesamte Streichblattlänge eine konstante Streichblattdicke aufweist. Die Streichblattdicke ist so gewählt, daß die Abschrägungsbreite des freien Streichblattendes bei einem Streichblattkantenwinkel von maximal 20° weniger als 0,044 cm aufweist. Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführung ist der Streichblatthalter in besonderer Weise ausgebildet. Ein herkömmlicher Streichblatthalter (wie in den Fig. 1 bis 4 dargestellt) ist nicht einsetzbar, da das Streichblatt aufgrund seiner geringen Streichblattdicke sehr kurz ausgeführt sein müßte, damit die erforderliche Federkraft aufgebracht werden kann. Im Ergebnis müßte ein herkömmlicher Streichblatthalter so nahe an die Papierbahn herangeführt sein, daß die Zirkulation der Streichmasse im Klemmspalt stark beeinträchtigt würde. Der Streichblatthalter gemäß Fig. 5 zur Verwendung sehr dünner Streichblätter ist daher mit einer unteren Spannbacke 11 a sowie einer oberen Spannbacke 11 b ausgebildet, welche die untere Spannbacke überragt. Das Streichblatt 10 ist zwischen den Spannbacken 11 a und 11 b eingeklemmt und stützt sich an der Oberkante 11 c der oberen Spannbacke 11 b ab.

In den Fig. 3 bis 5 sind Streichblätter dargestellt, die zumindest einen dünnen flexiblen Streichblattabschnitt aufweisen. Demgegenüber zeigt Fig. 6 die erfindungsgemäße Lösung mit einem Streichblatt, das eine große Streichblattdicke sowie eine große Streichblattlänge aufweist. Die erfindungsgemäße Abschrägungsbreite des freien Streichblattendes ergibt sich aufgrund einer Abfassung. Das freie Streichblattende ist in Fig. 7 vergrößert dargestellt. Man erkennt, daß das Streichblatt 12 an der Oberseite mit einer Fasenfläche 13 ausgebildet ist. Es versteht sich, daß die Fasenfläche 13 auch innenseitig, also im Klemmspalt, angeordnet sein kann.

Die Tabelle 1 zeigt Versuchsergebnisse bei der erfindungsgemäßen Anwendung der in den Fig. 3 bis 6 erläuterten Streichblattbeschichtungs- Vorrichtung. In allen Fällen wurden Streichblätter aus Federstahl mit einem Elastizitätsmodul von etwa 2,1×10⁶ kp/cm³ verwendet. Die Versuche wurden mit unterschiedlichen Papierqualitäten, darunter auch dünnen und schwachen Sorten, durchgeführt. Die Beschichtung erfolgte bei Bahngeschwindigkeiten zwischen 400 und 800 m/Min. Streichmassen mit einem Trockengehalt zwischen 65 und 70 Gew.-% und einer Viskosität im Bereich 1700 bis 3000 cP werden eingesetzt. In allen Fällen war eine Beschichtung mit gutem Streichergebnis und ohne Anstieg der Rißhäufigkeit über den aus der Praxis bekannten Wert möglich.

Aus Tabelle 1 sieht man, daß es erfindungsgemäß möglich ist, mit relativ kleiner Federkraft Streichmassen mit hohem Trockengehalt und großer Viskosität auf Papierbahnen aufzubringen, die mit großer Bahngeschwindigkeit bewegt werden, obwohl unter diesen Bedingungen sehr große hydraulische Kräfte im Klemmspalt auftreten. Ferner ist hervorzuheben, daß der spitze Streichblattwinkel von weniger als 20° zu einer guten Keilwirkung am Streichblatt führt und wesentlich dazu beiträgt, daß die Streichmassen mängelfrei, unter Vermeidung des Risikos einer Strichbildung, beispielsweise die Auswahl von Streichmassen mit hohem Wasserretentionsgrad oder niedriger Viskosität, die Auswahl besonderer Papierqualitäten oder die Vorbehandlung der Papieroberfläche mit Schlichte, bei der erfindungsgemäßen Anwendung der Vorrichtung nicht erforderlich ist. Es versteht sich, daß es im Rahmen der Erfindung auch möglich ist, beide Seiten einer Papierbahn zu bestreichen, wenn die Streichmasse zunächst auf einer Seite aufgetragen und getrocknet und dann die andere Seite der Papierbahn auf ähnliche Weise behandelt wird.

Tabelle 1

Claims

Anwendung einer Vorrichtung zum Bestreichen von bewegten Papierbahnen, - mit
- Stützwalze, Streichblatt und Streichblatthalter sowie an der Stützwalze anliegender und sich mit einer Geschwindigkeit von mehr als 400 m/Min. bewegender Papierbahn, wobei das Streichblatt im Streichblatthalter eingespannt ist und unter spitzem Winkel mit dem freien Streichblattende federnd an der Papierbahn anliegt sowie das freie Streichblattende mit einer zur Papierbahn parallelen Abschrägung ausgebildet ist,
zur Auftragung von Streichmassen mit einem Trockengehalt von mindestens 65 Gew.-% sowie einer Viskosität von mindestens 1700 cP, mit der Maßgabe, daß das Streichblatt (7, 8 a, 10, 12) eine Abschrägungsbreite (b) von weniger als 0,044 cm aufweist, daß der zwischen der Abschrägung und der Streichblattoberfläche eingeschlossene Streichblattkantenwinkel ( α ) kleiner als 20° ist und daß das Streichblatt (7, 8 a, 10, 12) mit einer auf die Bahnbreite bezogenen Federkraft (F) von höchstens 2 kp/cm an der Papierbahn (4) anliegt.