DE2758649C2

DE2758649C2 -

Info

Publication number: DE2758649C2
Application number: DE2758649A
Authority: DE
Inventors: Hans Ivar Lausanne Ch Wallsten
Original assignee: Inventing Sa Lausanne Ch
Current assignee: Inventing Sa Lausanne Ch
Priority date: 1977-01-03
Filing date: 1977-12-29
Publication date: 1987-08-06
Also published as: SE7700045L; FR2375914A1; GB1595214A; FI68098B; JPS6120673B2; CH644284A5; BE862539A; IT1193168B; SE416970B; JPS53106895A; SE416970C; US4158076A; CH670542GA3; FI68098C; IT7819014A0; FR2375914B3; DE2758649A1; FI780006A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung und Beschichtung von bewegten Oberflächen wie Papierbahnen, Textilbahnen, Beschich tungswalzen und dergleichen, mit einem ein Behandlungsmittel enthal tenden Schaum, der einem Applikationsspalt zugeführt wird, in dem der Schaum bricht und das Behandlungsmittel auf die Oberfläche aufgebracht wird. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei der Papierherstellung sind verschiedene Verfahren seit langem bekannt, um dem Papier bestimmte gewünschte Eigenschaften zu ver leihen. So kann ein Behandlungsmittel in flüssiger Form auf eine Papierbahn aufgebracht werden, beispielsweise eine Tondispersion in Wasser, welche dann über die Papieroberfläche glatt gestrichen wird, um dem Papier bessere Eigenschaften zu verleihen, als es in ur sprünglichem, unbehandeltem Zustand besitzt, so daß es beispiels weise zum Bedrucken besser geeignet ist. Ein weiteres Verfahren, welches lange Zeit angewendet wurde, um die Eigenschaften des Papiers zu verbessern, ist die sogenannte Oberflächenleimung, durch welche die Oberfläche des Papiers eine bestimmte Festigkeit erhalten soll. Dieses Verfahren besteht darin, eine wäßrige Lösung von bei spielsweise Stärke auf eine oder beide Seiten des Papiers aufzu tragen. Dies wird üblicherweise in einer Leimpresse durchgeführt, welche zwei sich gegeneinander drehende Walzen besitzt, welche zur Ausbildung eines Walzenspaltes gegeneinander gepreßt werden. Die zu behandelnde Papierbahn wird durch diesen Walzenspalt hindurch geführt und die Stärkelösung gleichzeitig auf beide Seiten der Pa pierbahn in Bewegungsrichtung vor dem Walzenspalt aufgetragen.

Durch geeignete Wahl der Konzentration der Lösung und des Druckes zwischen den Walzen kann die Menge der von der Papierbahn ab sorbierten wäßrigen Lösung in gewissem Umfange gesteuert werden. Die Papierbahn, welche während der Behandlung feucht geworden ist, wird dann durch eine geeignete Trockeneinrichtung hindurch geleitet, so daß das aufgenommene Wasser verdampfen kann. Bei diesem Verfahren wurde infolgedessen dem Papier eine gewisse Menge an Stärke zugesetzt, wobei das Wasser erforderlich war, um eine gleichmäßige Verteilung der Stärke in und auf der Papierbahn zu gewährleisten.

Gewöhnlich brauchen nur geringe Mengen des Behandlungsmittels wie Stärke auf die Papierbahn während der Leimung oder während irgendeiner anderen Oberflächenbehandlung aufgetragen zu werden, während die Flüssigkeit wie beispielsweise Wasser in großen Mengen benötigt wird. Ein Großteil Wasser wird daher von der Papierbahn absorbiert, wodurch das Verfahren unwirtschaftlich wird, da be trächtliche Energiemengen eingesetzt werden müssen, um das Wasser wieder aus der Papierbahn zu entfernen.

Wenn auch vorstehend nur ein Verfahren als Beispiel der Beschich tung von sich bewegenden Papierbahnen erwähnt wurde, gibt es zahl reiche weitere Verfahren und Einrichtungen zur Oberflächenbehand lung von beispielsweise Papier. So kennt man Verfahren, bei denen nicht mit einer Leimpresse gearbeitet wird, sondern eine übergroße Menge eines Behandlungsmittels auf die Papierbahn mit Walzen, Ril len oder dgl., aufgebracht und der Überschuß dann durch eine flexible Leiste, eine drehende Stange, eine Luftbürste oder dgl. ab gewischt wird. Ebenso wie bei der vorbeschriebenen Leimpresse ist auch hier aus dem gleichen Grunde allgemein der Wunsch vorhanden, die Flüssigkeitsmenge, in welche das Behandlungsmittel gelöst oder dispergiert ist, zu reduzieren, um beim nachfolgenden Trockenprozeß Energie zu sparen und die entsprechende Trockeneinrichtung zu ver einfachen. Bei der Beschichtung mit Ton, d. h. bei der Behandlung einer Papierbahn mit einem Beschichtungsmittel wie Ton und Binder, welche in Wasser dispergiert sind, wurden in neuerer Zeit Erfolge erzielt, indem ein beschichtetes Papier mit einem Trockengehalt, d. h. einem Verhältnis von trockenen Zusätzen zum Gesamtgewicht des Behandlungsmittels, bis zu 70 Gew.-% gestellt wurde. In diesem Fall ist die Beschichtungsmenge als Trockensubstanz relativ hoch kalku liert. Als Beispiel kann hier erwähnt werden, daß tonbeschichtetes Papier oftmals eine Schichtmenge von 10-20 g Trockengewicht pro m² besitzt.

Bei Oberflächenbehandlung von Papier, beispielsweise durch Ober flächenleimung, sind die erwünschten Mengen des trockenen Behand lungsmittels beträchtlich geringer. Beispielsweise bei der Oberflä chenleimung von Papier für den Offsetdruck hat es sich als zweck mäßig erwiesen, eine Bindermenge in Form von Stärke oder CMC zu verwenden, welche weniger als 1 g Trockenbinder pro m² beträgt. In einigen Fällen sollte eine bestimmte Bindermenge in gewissem Um fange in das Papier eindringen, während in anderen Fällen nur eine Oberflächenbeschichtung erwünscht ist. In vielen anderen Fällen, in denen die Funktion des Papiers durch Oberflächenbehandlung beein flußt werden soll, sind auch die Mengen an Behandlungsmittel extrem gering. Es kann eine Frage der Oberflächenfärbung oder einer Behandlung sein, um die Grenzeigenschaften des Papiers zu verändern, indem es mit synthetischen Polymeren oder Wachsen be handelt wird. Weitere Beispiele sind die Behandlung mit reibungsmin dernden Mitteln oder mit Behandlungsmitteln, durch welche ein Papier entsteht, welches sich leicht ablöst. In bestimmten Fällen kann es sich auch um eine Wasserbehandlung der Oberfläche handeln, um dem Papier einen bestimmten Feuchtigkeitsgehalt zu geben.

In den vorgenannten Beispielen muß, wenn eine übliche Beschich tungseinrichtung wie beispielsweise eine Leimpresse, eine Beschich tungseinrichtung mit einem Rakel, eine Luftbürste oder dgl. verwen det wird, eine Lösung oder Dispersion verwendet werden, welche wie bereits erwähnt, eine äußerst geringe Konzentration besitzt. Der Grund dafür liegt darin, daß bei all diesen bekannten Einrichtun gen eine relativ starke Flüssigkeitsabsorption im Papier erfolgt. In diesem Zusammenhang darf darauf hingewiesen werden, daß die ab sorbierte Flüssigkeitsmenge naturgemäß auch von einer Anzahl wei terer Faktoren als von der verwendeten Einrichtung abhängt, wie beispielsweise von der Bewegungsgeschwindigkeit der Papierbahn, der Absorptionsfähigkeit des Papiers, der Rauhigkeit seiner Ober fläche usw. Im allgemeinen geht das Bemühen jedoch dahin, ein Ver fahren zur Behandlung einer Papierbahn zu verwirklichen, bei wel chem geringe Flüssigkeitsmengen unter steuerbaren Bedingungen ab sorbiert werden.

Ein Verfahren zur Reduzierung der Menge an absorbiertem Wasser wurde bereits zur Oberflächenleimung und Oberflächenfärbung von Papier vorgeschlagen, bei welchem der Papierbahn zunächst eine geeignete Gleichmäßigkeit der Oberfläche erteilt wurde und die Papierbahn dann über einen und in direktem Kontakt mit einem quer über die Papierbahn verlaufenden Applikationsspalt geleitet wurde, welchem die Behandlungsflüssigkeit zugeführt wurde, wobei die gesamte Flüssigkeitsmenge auf die Papierbahn aufgetragen wurde. Bei diesem Verfahren deckt die Papierbahn die Kanten des Applika tionsspaltes vollständig ab und keine Flüssigkeit kann über die Kanten der Papierbahn austreten. Wenn man davon ausgeht, daß der Applikationsspalt in Bewegungsrichtung der Papierbahn gesehen nicht zu weit ist und daß die Geschwindigkeit der Papierbahn nicht zu niedrig ist, scheint die Applikationsmenge weniger von der Absorp tionsfähigkeit des Papiers abzuhängen und statt dessen mehr von der Rauhigkeit der Papieroberfläche. Wenn die aufzubringende Menge ge ring sein soll, muß die Papierbahn eine entsprechend starke Ober flächengleichförmigkeit erhalten, indem sie beispielsweise geglättet wird, wodurch die Brauchbarkeit des Verfahrens jedoch begrenzt wird, da aus anderen Gründen eine starke Oberflächengleichförmig keit nicht immer erwünscht ist. Um eine gleichmäßige Beschichtung über die gesamte Papierbahn zu erhalten, darf diese keine starken Längsfalten oder dgl. aufweisen und muß relativ fest über den Applikationsspalt gespannt sein. Dies kann bei Papieren mit geringer Masse pro Einheitsfläche und auch bei weichen und/oder Saugpapieren zu Rissen führen. Bei hohen Geschwindigkeiten, und insbesondere, wenn Behandlungsflüssigkeiten mit relativ hoher Viskosität verwendet werden, neigt der hohe Hydraulikdruck seitens der vorwärts strömen den Flüssigkeit dazu, die Papierbahn von der Kante des Applika tionsspaltes abzuheben, so daß eine ungesteuerte Beschichtung er folgt. Dies läßt sich nur durch eine noch größere Papierspannung kompensieren, was die Gefahr von Unebenheiten noch verstärkt. Da die Flüssigkeit mit einem relativ hohen Druck zugepumpt werden muß, um die erwünschte Strömung zu erhalten, zieht ein Riß in der Pa pierbahn während der Beschichtung in den Papiermaschinen die Ge fahr einer beträchtlichen Verschmutzung nach sich, da die Flüssig keit aus dem offenen Applikationsspalt herausspritzt. Außerdem läßt sich mit diesem Verfahren keine gesteuerte stellenweise oder punktför mige Beschichtung durchführen, welche bei einigen Beschichtungsarten mit sehr geringen Mengen an Beschichtungsmittel erwünscht sein kann. Außerdem ist es auch äußerst schwierig, eine geeignete Flüs sigkeitsmenge einzustellen.

In den vorbeschriebenen Fällen wird das Behandlungsmittel in der Weise aufgebracht, daß es die gesamte Oberfläche bedeckt. In eini gen Fällen ist dies jedoch nicht erforderlich oder sogar unerwünscht. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn die Papierbahn mit Wasser befeuchtet wird oder mit einem reibungsmindernden Mittel beschichtet wird, beispielsweise vor dem Riffeln bei der Herstellung von Wellpappe. Um die Menge an zugeführter Flüssigkeit zu reduzie ren, werden verschiedene Verfahren und Vorrichtungen verwendet, wobei in einigen Fällen das Behandlungsmittel als Kleckse oder punktförmig auf die Oberfläche aufgebracht wird. Bei derartigen Beschichtungsverfahren kann das Beschichtungsmittel in einer wäßri gen Lösung oder Dispersion mittels Bürsten oder dgl. auf die Papier bahn aufgespritzt oder aufgestrichen werden. Bei einem anderen Ver fahren zur stellenweisen Beschichtung werden Reliefwalzen verwendet. Diese Verfahren haben jedoch viele Nachteile. Beim Bespritzen wird oftmals die Beschichtung ungleichmäßig, da insbesondere bei breiten Papierbahnen viele Spritzdüsen dicht nebeneinander angeordnet wer den müssen, so daß sich Schwierigkeiten ergeben, um die gewünschte Gleichmäßigkeit zu erreichen. Das Spritzverfahren ist auch gegen Luftbewegungen anfällig, da durch Zugluft die Verteilung beein trächtigt werden kann. Außerdem ist das Verspritzen bestimmter Be handlungsmittel aus Gründen des Umweltschutzes ungeeignet, da die Gefahr besteht, daß das Behandlungsmittel durch die Luft verteilt wird. Das gleiche gilt beispielsweise auch für das Aufspritzen mittels umlaufender Bürsten. Eine punktweise Beschichtung mit Reliefwalzen eignet sich nur für schmale Bahnen, da breitere Walzen dieser Art einen kostenaufwendigen und komplizierten Apparat erfordern.

In neuerer Zeit wurde vorgeschlagen (vergl. z. B. DE-OS 24 16 259), eine Papierbahn oder eine Kartonbahn mit einem Schaum zu beschich ten, welcher in an sich bekannter Weise hergestellt wird und aus einer Flüssigkeit besteht, in welcher ein geeignetes Behandlungsmittel gelöst oder dispergiert ist, wobei eventuell ein Schaummittel zuge setzt wird. Ein in an und für sich bekannter Weise derart herge stellter Schaum wird auf die Kartonbahn entsprechend dem Vorschlag mit Hilfe eines geeigneten Applikators aufgetragen. Durch nachträg liches Zerbrechen des Schaumes mit Hilfe eines Messers oder irgend eines anderen mechanischen Organes erhält man auf der Oberfläche eine Beschichtung. Der Vorteil dieses Vorschlages liegt darin, daß eine bessere Kontrolle der Schicht möglich ist. Beschichtungsmittel in Form von Dispersionen müssen in Bewegung gehalten werden, um ein Absetzen zu verhindern, was bedeutet, daß es schwierig ist, die Beschichtungsflüssigkeit zu prüfen, wenn in der Papierbahn ein Riß entsteht. Ein Vorteil des Vorschlages, eine Beschichtung mittels Schaum herzustellen, besteht darin, daß, wenn die zu behandelnde Oberfläche oder Bahn reißt, die Zufuhr von Schaum ohne weiteres mittels eines Ventils gestoppt werden kann. Man kennt auch im Hin blick auf die gleichen Vorteile die Verwendung von Schaum als Be schichtungsmittel vor einem zwischen zwei umlaufenden Walzen ausge bildeten Walzenspalt, beispielsweise in einer Leimpresse oder einer Blattbeschichtungsmaschine. Wenn auch gewisse Vorteile durch derar tige bekannte Schaumbeschichtungsverfahren erzielbar sind, hat sich doch herausgestellt, daß die Flüssigkeitsabsorption bei der Beschich tung mit einem Schaum, der beispielsweise aus Wasser und Leim be steht, ebenso groß ist wie bei den herkömmlichen Beschichtungsver fahren.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs beschrie benen Gattung so zu führen, daß eine bewegte Oberfläche auf ein fache Weise mit Schaum beschichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß längs des Schaumweges eine Druckdifferenz aufrechterhalten wird und daß der Schaum mit fallen dem Druck dem Applikationsspalt zugeführt wird.

Im Rahmen der erfindungsgemäßen Maßnahmen herrscht am Ort der Entstehung des Schaums ein größerer Druck als im Applikations spalt. Die Druckdifferenz hat dementsprechend Transportfunktion. Sie trägt darüber hinaus auch zum Schaumzerfall bei, weil mit abneh mendem Druck die einzelnen Bläschen des Schaums größer werden und dementsprechend die Dicke der Bläschenhüllen geringer wird, so daß die Neigung der Bläschen zum Zerfallen größer wird. Nach bevorzug ter Ausführungsform der Erfindung wird der Schaum dem Applika tionsspalt kontinuierlich in einer Richtung zugeführt, die im wesent lichen entgegen der Bewegungsrichtung der zu behandelnden Ober fläche verläuft. Der Schaum kann auch im Applikationsbereich zu einer kreisenden oder turbulenten Bewegung gezwungen werden. Die Applikationsmenge läßt sich durch Einstellung der Kontaktlänge zwischen Schaum und zu behandelnder Oberfläche, gesehen in Bewegungs richtung der Oberfläche, steuern oder regeln. Nach bevorzugter Aus führungsform der Erfindung wird fernerhin mit einem Schaum gearbei tet, dessen Schaumvolumen mindestens achtmal dem Ausgangsvolumen der Flüssigkeit entspricht, die aufgeschäumt wird.

Zur Durchführung des Verfahrens schlägt die Erfindung eine Vorrich tung mit einem Behälter vor, der eine Öffnung aufweist, die mit der zu behandelnden, bewegten Oberfläche einen Applikationsspalt bildet, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß der Applika tionsspalt sich quer zum Behälter und längs der zu behandelnden Oberfläche erstreckt, daß der Applikationsspalt einerseits durch die zu behandelnde Oberfläche und andererseits durch eine fixe Wand begrenzt ist, und daß der Mund des Applikationsspaltes, der vom Behälter wegweist, offen ist.

Weitere Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen; es zeigt

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung und im Schnitt;

Fig. 2 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 einen Schnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 einen Schnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel; und

Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel im Schnitt.

Fig. 1 zeigt im Prinzip den wirksamen Teil einer erfindungs gemäßen Vorrichtung zur Beschichtung einer sich bewegenden Oberfläche 1, welche bei diesem Ausführungsbeispiel aus einer über eine Walze hinweglaufenden Papierbahn besteht, wobei die Walze sich in Richtung des Pfeiles A dreht. Das Bezugszeichen 2 bedeutet das Oberteil eines Behälters mit einem Innenraum 8, welcher über einen Durchlaß 9 sich in einem Applikationsspalt 3 öffnet. Dieser Applikationsspalt 3 ist auf der einen Seite durch die Papierbahn 1 und auf der anderen Seite durch eine Wand 3 a des vorderen Endes 3 b des Behälters 2 definiert. Ein zweiter Teil des Behälters 2 bildet eine Dichtkante 6, an der die sich bewegende Papierbahn 1 an der Einlaßseite des Applikations spaltes 3 anliegt. Die gegenüberliegende Auslaßseite des Appli kationsspaltes 3 bildet einen Mund 4 und ist offen. Im Innenraum 8 des Behälters 2 befindet sich ein Behandlungsmittel 12 in Form eines Schaumes. Im Prinzip arbeitet die Vorrichtung folgender maßen:

Der ein Behandlungsmittel enthaltende Schaum wird durch eine Druckdifferenz oder einen Druckabfall dazu gebracht, vom Innen raum 8 des Behälters 2 durch den Durchlaß 9 zum Applikations spalt 3 zu fließen. Infolge dieser Druckdifferenz wird der Schaum derart auf die Papierbahn 1 aufgebracht, daß zumindest ein Teil der Schaumblasen 12 bricht wenn sie mit der Papierbahn 1 in Kontakt kommen. Aller Wahrscheinlichkeit nach werden einige weitere Schaumbläschen von der Papierbahn 1 mitgenommen und an der Kante 6 zerbrochen. Der Grund für das Brechen oder Platzen der Schaumblasen 12 konnte noch nicht vollkommen geklärt werden und hängt wahrscheinlich von vielerlei Umständen ab. Wahrschein lich beeinflussen die Absorptionsfähigkeit, die Oberflächen gleichförmigkeit, das Ausmaß herausragender Faserenden usw. insgesamt die Neigung des Schaumes zu platzen oder zu brechen. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die eigentliche Natur des Schaumes. Wenn die der Papierbahn am nächsten liegenden Bläs chen brechen, werden diese durch neue Schaumbläschen ersetzt und gleichzeitig wird das freigesetzte Gas durch den Mund 4 des Applikationsspaltes 3 infolge des herrschendes Druckabfalls abgezogen. Dadurch, daß der Strom des Schaumes zum Applikations spalt 3 derart eingestellt wird, daß sein Gehalt an Beschich tungsmittel der Menge des Beschichtungsmittels entspricht, welche von der Papierbahn 1 absorbiert wird, kann der Schaum nur bis zu einer bestimmten Grenzlinie 12 a in den Applikations spalt 3 eintreten. Unter bestimmten Bedingungen vollführt der Schaum während der Applikation im Applikationsspalt 3 innerhalb des Applikationsbereiches, der unten durch die Kante 6 und oben durch die Grenzlinie 12 a definiert wird, eine kreisförmige oder turbulente Bewegung, so daß es äußerst wahrscheinlich ist, daß dies ebenso wie der herrschende Druckabfall zur kontinuierlichen Entfernung des beim Brechen der Gasbläschen freigesetzten Gase beiträgt. Das Gas wird durch den Mund 4 des Applikationsspaltes 3 entfernt, so daß die Bildung von Gastaschen vermieden wird, welche sonst eine ungleichmäßige Beschichtung hervorrufen wür den.

Erfindungsgemäß ist es nun möglich geworden, auf einfachste Weise die gewünschte Menge an Behandlungsmittel, welche von der Papierbahn 1 zu absorbieren ist, durch eine entsprechende Ein stellung der Schaummenge, die dem Applikationsspalt 3 zugeführt wird, einzustellen, so daß eine geeignete entsprechende Länge für die Applikationszone erzielt wird. Die Menge an Behand lungs- oder Beschichtungsmittel läßt sich somit innerhalb weiter Grenzen variieren. Wenn eine relativ geringe Absorption durch die Papierbahn 1 gewünscht wird und infolgedessen eine geringe Schaummenge zugeführt wird, sinkt die Grenzlinie 12 a im Appli kationsspalt 3 ab. Wenn eine größere Menge benötigt wird, wird die Menge des dem Applikationsspalt 3 zugeführten Schaumes vergrößert und die Grenzlinie des Schaumes liegt dann entspre chend höher im Applikationsspalt 3. Erfindungsgemäß ist es daher durch die in Fig. 1 dargestellte Ausbildung möglich, auf äußerst einfache Weise die Menge an aufgetragenem Behandlungsmittel innerhalb extrem weiter Grenzen zu variieren. Die Menge an Behandlungsmittel, welche aufgetragen wird, hängt von vielen Faktoren ab. Extrem geringe Mengen können beispielsweise auf getragen werden, ohne daß eine einzige zusammenhängende Behand lungsmittelschicht ausgebildet wird. Kennzeichnend für die Erfindung ist jedoch, daß in einem derartigen Fall eine äußerst gleichmäßig verteilte punkt- oder stellenweise Beschichtung der Oberfläche erzielt wird. Es ist auch möglich, äußerst gleich mäßig zusammenhängende Schichten aufzutragen. Überraschender weise wurde festgestellt, daß insbesondere, wenn die Oberfläche teilweise saugfähig ist und beispielsweise aus Papier besteht, selbst extrem geringe Mengen an Behandlungsmittel eine gleich mäßige durchgehende Behandlungsfläche oder -zone ergeben.

Fig. 2 zeigt im Prinzip, wie eine sich bewegende Oberfläche mit tels eines anderen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beschichtet werden kann. Aus Gründen der Einfachheit wurden bei diesem Beispiel für gleiche Teile die gleichen Bezugs zeichen wie im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 verwendet. Eine Bahn, beispielsweise eine Papierbahn 1, bewegt sich in Richtung des Pfeiles A. Die Vorrichtung besitzt einen Behälter 2 mit einem Applikationsspalt 3 am oberen Ende. Die Papierbahn 1 wird durch zwei Kanten 5 und 6 in Position gebracht. Im unteren Teil des Behälters 2 ist eine Zuführvorrichtung 7 für das schaumige Behandlungsmittel vorgesehen. Der Schaum 12 füllt den Innenraum 8 des Behälters 2, von welchem aus ein Durchlaß 9 nach oben zum Applikationsspalt 3 führt. Entgegen der Bewegungs richtung der Papierbahn 1 gesehen, steht diese Applikations kammer 3 über den Mund 4 mit einer Entgasungskammer 10 in Ver bindung, welche über eine oder mehrere Öffnungen 11 mit der Atmosphäre oder einem anderen Behälter, beispielsweise einem Unterdruckbehälter, in Verbindung steht, der allerdings in der Figur nicht dargestellt ist.

In Fig. 2 sind die einzelnen Schaumbläschen mit dem Bezugszeichen 12 angedeutet. In geeigneter Weise wird zwischen der Zufuhrein richtung 7, dem Innenraum 8, dem Durchlaß 9, dem Applikations spalt 3, dem Mund 4, der Entgasungskammer 10 und der Öffnung 11 ein Druckabfall ausgebildet. Infolge dieses Druckabfalles wird der Schaum vorwärts geführt, so daß die Schaumbläschen 12, welche der Papieroberfläche am nächsten liegen, mit der Papierbahn in Kontakt kommen und zumindest einige von ihnen brechen.

Der Druckabfall kann auf verschiedene Weise erzeugt werden. Bei spielsweise kann der Schaum dem Behälter 2 unter Überdruck ein gespeist werden, während die Entgasungskammer 10 über die Öffnung 11 mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Andererseits kann die Entgasungskammer 10 auch an einen Ventilator oder eine Saug pumpe angeschlossen werden, so daß in ihr ein Unterdruck erzeugt wird. Die am besten geeignete Verteilung des Druckabfalles während des Durchganges des Schaumes vom Behälter 2 zum Appli kationsspalt 3 läßt sich durch geeignete Dimensionierung der Drosselung im Durchlaß 9 und im Applikationsspalt 3 bestimmen.

Durch Einstellung der Druckdifferenz zwischen dem Innenraum 8 und der Entgasungskammer 10 in Relation zu den vorherrschenden Faktoren ist es auf äußerst einfache Weise möglich, einen Strom aus Schaumbläschen gegen die Papierbahn 1 zu leiten und durch Einstellung der Strömungsmenge auf einem gewünschten Wert zu halten, so daß sich eine entsprechende Beschichtungsmenge ergibt. Mehrere Beispiele im Anschluß an die detaillierte Beschreibung der einzelnen Ausführungsbeispiele zeigen, wie verschiedene Beschichtungen erzielbar sind, wobei diese Beispiele auch die verschiedenen Faktoren aufzeigen, welche das Resultat beein flussen.

Die durch die Erfindung erzielte und vorstehend beschriebene Wirkung ist äußerst überraschend. Man könnte beispielsweise denken, daß die Beschichtung lediglich durch den die Papierbahn begleitenden Schaum, welcher mechanisch beim Auftreffen auf die Kante 6 zerbricht, erzeugt wird. Wenn dies auch bis zu einem gewissen Maße zutreffen kann, wurde doch festgestellt, daß ein guter Grund für die Annahme besteht, daß die Beschichtung auch durch Schaumbläschen 12 erzeugt wird, welche direkt bei Kontakt mit der Papierbahn 1 bersten. Dies wird durch die nachstehenden Versuche bestätigt. Wenn bei Verwendung einer Vorrichtung gemäß Fig. 2 beispielsweise eine Papierbahn festgehalten wird und man kurzzeitig diese Papierbahn mit einer Schaummenge in Kontakt kommen läßt, indem man einen kurzzeitigen Druckabfall erzeugt, wird die Papierbahn mit Flüssigkeit beschichtet.

Durch Versuche läßt sich beweisen, daß die Erzeugung eines Schaumstromes durch einen oder mehrere Spalten mit Hilfe eines Druckabfalles in der Weise, daß das freigesetzte Gas kontinuier lich entfernt werden kann, eine Voraussetzung dafür ist, daß tatsächlich eine gleichmäßig verteilte, steuerbare und einstell bare Beschichtung ausgebildet wird. Dies läßt sich bequem mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 in der Weise testen, daß der Druck derart erhöht wird, daß der Schaum die Entgasungskammer 10 füllt und somit auch den Spalt zwischen den Wandungen 5 und 6 und den gegenüberliegenden nicht dargestellten Seitenwandungen voll kommen füllt. Wenn gleichzeitig die Öffnung 11 blockiert wird, läßt sich eine annehmbare Beschichtung auf der Papierbahn nicht erzielen. In bestimmten Fällen ist sogar überhaupt keine Be schichtung erzielbar. Wenn der Druck beträchtlich erhöht wird, ergibt sich eine ungleichmäßige und unkontrollierbare Beschich tung. Erklären läßt sich dies dadurch, daß der zwischen den Wandungen ausgebildete spaltförmige Raum vollkommen mit Schaum gefüllt ist und keine Entgasung möglich ist, da der Entgasungs kanal ebenfalls blockiert ist. Infolgedessen kann kein Schaum strom gegen die Papierbahn gerichtet werden, es sei denn, der Druck wird derart erhöht, daß die Papierbahn angehoben wird und zwischen ihr und der Kante 5 oder 6 ein Durchlaß gebildet wird.

Entsprechende Versuche, welche mit Schaum anstelle von Flüssig keit mit einer Vorrichtung durchgeführt wurden, welche der für die Spalt-Methode verwendeten und eingangs erläuterten Vorrich tung entsprach, führten zu den gleichen negativen Resultaten.

Das erfindungsgemäß verwendete Behandlungsmittel kann auf ver schiedene Weise zum Schäumen gebracht werden. Beispielsweise läßt sich Schaum dadurch erzeugen, daß das Behandlungsmittel mit Luft in an sich bekannter Weise eventuell unter Zusatz einer gewissen Menge eines Schaumbildners vermischt wird. Die Ver mischung kann mittels eines mechanischen Rührwerkes erfolgen, woraufhin die Flüssigkeit-Luft-Mischung mittels einer Pumpe durch eine Düsenanordnung gepreßt wird, welche in geeigneter Weise gedrosselt wird, um den Schaum noch weiter zu homogeni sieren. Der Schaum läßt sich auch dadurch herstellen, daß die Beschichtungsmischung in eine Wirbelkammer gepumpt wird und am Boden derselben Luft zugeführt wird. Die Luftzufuhr läßt sich über ein Ventil regeln oder steuern, so daß der gewünschte Luft gehalt im Schaum erzielbar ist.

Als wichtig hat sich herausgestellt, daß die Dimensionierung der Durchlässe und Spalte auf die während der Beschichtung herr schenden Bedingungen eingestellt wird, so daß ein kontinuierlicher Schaumfluß mit einer auf diese Bedingungen eingestellten Strö mungsrate erzielt wird, und zwar insbesondere im Durchlaß 9 und im Applikationsspalt 3.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel besitzt ein Be schichtungsteil, welches im Prinzip ebenso ausgebildet ist wie das in Fig. 2, sowie einen Schaumerzeuger. Das Beschichtungsteil besteht aus dem Behälter 2, welcher aus mehreren, teilweise gegeneinander bewegbaren Teilen zusammengesetzt ist, so daß die gewünschte Einstellung der Weite des Durchlasses und des Appli kationsspaltes herstellbar ist. Zu diesem Zweck besitzt der Behälter 2 eine feststehende Wandung 34, welche die Kante oder Leiste 6 an der Oberkante bildet. An der gegenüberliegenden Seite befindet sich eine bewegliche Behälterwandung 35, welche durch geeignete Einrichtungen horizontal in Richtung des Pfeiles B hin und zurück bewegbar ist. Die Oberkante dieser Wandung bildet die Dichtlippe 5. Längs der beweglichen Wandung 35 ist ein vertikal in Richtung des Pfeiles C bewegbarer Einsatz 36 vorgesehen. Auf diesem Einsatz 36 ist eine horizontal bewegbare Leiste 37 angeordnet. Der Abstand zwischen der Papierbahn 1 und dem oberen waagerechten Teil der Leiste 7 ist mit h bezeichnet. Der Abstand zwischen dem senkrechten Teil des Einsatzes 36, welcher der feststehenden Wandung 34 gegenüberliegt, und dieser feststehenden Wandung 34 ist mit b bezeichnet.

Die Abstände b und h lassen sich je nach Wunsch mit Hilfe des in Fig. 3 dargestellten einstellbaren Beschichtungsteiles auf einfachste Weise einstellen, erforderlichenfalls sogar während die Beschichtung durchgeführt wird.

Es dürfte ohne weiteres einleuchten, daß dies mit den beschrie benen Teilen durch Verschiebung der beweglichen Teile gegen einander durchführbar ist. So kann beispielsweise der Abstand b durch Verschiebung der Wandung 35 horizontal ohne gleichzeitige Beeinflussung des Abstandes h verändert werden. Auf die gleiche Weise kann der Abstand h durch Verschiebung des Einsatzes 36 in vertikaler Richtung verändert werden. Dies läßt sich durchfüh ren, ohne daß der Abstand b gleichzeitig beeinflußt wird. Dies ist nur ein Beispiel davon, wie mit einfachen Maßnahmen die erforderliche Einstellbarkeit erzielt werden kann, um einen kontinuierlichen Fluß durch geeignete Drosselung des Schaumes auf seinem Weg zur zu beschichtenden Bahn herzustellen. Von Bedeutung ist auch die Länge des Applikationsspaltes 3 in Bewe gungsrichtung der Papierbahn 1 gesehen. In bestimmten Fällen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, eine relativ lange Distanz zu verwenden. Dies trifft besonders dann zu, wenn relativ große Mengen an Beschichtungsmittel erforderlich sind oder wenn sicher gestellt werden muß, daß trotz Schwankungen im Strom des Schaumes kein Übermaß an Schaum den Applikationsspalt passieren kann und in die Entgasungskammer 10 austreten kann.

Wie bereits erwähnt, besitzt das in Fig. 3 dargestellte Ausfüh rungsbeispiel auch einen Schaumerzeuger, welcher an den Boden des Beschichtungsteiles angesetzt ist. Es wurde festgestellt, daß eine derartige Kombination viele Vorteile aufweist, da sie äußerst kompakt und einfach ausgebildet werden kann.

Der Schaumerzeuger besitzt einen Behälter 13, in dessen unterem Bereich sich ein Beschichtungsmittel 14 in flüssiger Form befin det. Dieses Beschichtungsmittel füllt den Behälter 13 bis zu einer bestimmten Höhe, und vorzugsweise ist gleichzeitig ein Schaumgenerator 15 mit einem Lufteinsatz 16 sowie ein kreisring förmiges poröses Teil 17 vorgesehen, welches von einer Klappe 18 abgedeckt ist. Die Beschichtungsflüssigkeit wird in den Be hälter 13 über eine Speiseleitung 19 eingegeben. Der Pegel der Beschichtungsflüssigkeit im Behälter 13 läßt sich durch geeig nete Steuerorgane wie einen Pegelmonitor 20, der ein Ventil 21 in der Speiseleitung 22 steuert, konstant halten. Selbstver ständlich sind auch andere herkömmliche Verfahren zur Konstant haltung des Flüssigkeitsstandes im Behälter denkbar, wie bei spielsweise ein Verbindungsbehälter mit Überlauf im Boden des Behälters.

Wenn Luft oder irgendein anderes Gas in einer geeigneten Menge dem Schaumgenerator durch die Leitung 23 zugeleitet wird, bildet die Luft kleine Gasbläschen beim Durchlauf durch die poröse Wandung 17. Auf diese Weise wird ein Schaum erzeugt, welcher durch den Spiegel der Flüssigkeit nach oben steigt und den Raum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels füllt, sich in demselben verteilt und das Beschichtungsteil mit Schaum versorgt.

Der in Fig. 3 dargestellte Schaumgenerator kann naturgemäß auf vielfache Weise ausgebildet sein. Beispielsweise kann er im wesentlichen einteilig gebaut und längs des gesamten Bodens des kastenartigen Schaumerzeugers angeordnet sein, welcher in diesem Fall die gleiche Länge wie die Breite der zu behandelnden Papier bahn haben muß. Der Schaumgenerator 15 kann auch aus mehreren Aggregaten bestehen, welche gleichmäßig in geeigneter Weise über die Länge des Behälters 13 verteilt sind. In bestimmten Fällen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Behälter 13 mit dem Schaumgenerator 15 über die gesamte Länge in einzelne Abschnitte zu unterteilen. Auf diese Weise ist es dann möglich, die Menge an Beschichtungsmittel nicht nur in Längsrichtung der Bahn 1, sondern auch quer über dieselbe individuell zu regeln, indem individuell die Beschichtungsmittelmenge in jedem Abschnitt durch entsprechende Regelung oder Steuerung der Luftmenge ein gestellt wird. Eine Einrichtung wie sie vorstehend anhand der Fig. 3 beschrieben wurde, läßt sich sehr preiswert und kompakt herstellen. Der Behälter 13 kann gleichzeitig als Untersatz für das Beschichtungsteil dienen, welches daher extrem robust aus gebildet werden kann, ohne daß es dadurch für breite Material bahnen beispielsweise zu schwer und unförmig wird.

Da der Schaum unmittelbar am Beschichtungsteil erzeugt wird, ist die Gefahr, daß er seine Homogenität verliert geringer, d. h. er wird in diesem Falle mit größter Wahrscheinlichkeit aus Bläs chen relativ gleichmäßiger Größe bestehen. Ein Schaum, welcher nicht homogen ist, kann in einigen Fällen, wie sich herausge stellt hat, zu einer ungleichmäßigen Beschichtung führen.

Die Art des Schaumes läßt sich mit den dargestellten Einrich tungen weitgehend variieren. Durch geeignete Auswahl der Poro sität der porösen Wandung 17, des Flüssigkeitsspiegels im Behäl ter 13 und des Abstandes vom Flüssigkeitsspiegel bis zum Be schichtungsteil läßt sich die Art des Schaumes beeinflussen. Eine Art der Messung der Natur des Schaumes besteht darin, sein Volumen in Relation zum Volumen der ursprünglichen Flüssigkeit zu messen. Eine bestimmte Flüssigkeitsmenge wird in einer Vor richtung gemäß Fig. 3, bei welcher der Schaum vom Boden durch einen Behälter nach oben steigt, längs der Oberfläche der Schaum bläschen nach unten wieder in die Behandlungsflüssigkeit im Un terteil des Behälters zurücklaufen. Auf diese Weise läßt sich ein relativ "trockener" Schaum erhalten. Durch Einstellung der verschiedenen Faktoren, welche die Natur des Schaumes beein trächtigen, lassen sich seine Eigenschaften wie sein volumetri sches Gewicht und die Bläschenabmessung ohne weiteres einstellen.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung dient das Gas wie beispielsweise Luft, welches dem Schaumgenerator 15 zugeleitet wird, nicht nur dazu, den Schaum zu erzeugen, sondern auch für den Transport des Schaumes infolge des Druckabfalles durch die Vorrichtung hindurch.

Durch Veränderung der Gasmenge wird daher unter sonst gleich artigen Bedingungen eine gewünschte Schaummenge entsprechend der gewünschten Beschichtungsmenge eingestellt.

Die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiele geben nur einige Beispiele wieder, wie die Erfindung angewendet werden kann. Im Zusammenhang mit Fig. 1 wurde beispielsweise darauf hingewiesen, daß die Schaummenge auf die Flüssigkeits menge eingestellt werden soll, welche auf die Bahn aufzutragen ist. In bestimmten Fällen kann es jedoch zweckmäßig sein, die Schaummenge zu erhöhen, so daß diese Schaummenge, welche der Bahn zugeführt wird, größer ist als die von der Bahn absorbierte Menge. In diesem Fall wird bei einer Vorrichtung gemäß Fig. 2 die Entgasungskammer 10 teilweise mit Schaum und teilweise mit der von den zerborstenen Bläschen herstammenden Luft gefüllt. Dieser überschüssige Schaum läßt sich durch geeignete Kanäle entfernen und eventuell sogar erneut dem Verfahren wieder zu führen.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei wird Schaum von einer nicht dargestellten Schaumerzeu gungsanlage durch eine Speiseleitung 25 einem rohrförmigen Behälter 24 zugeleitet. Am Oberteil des Rohres sind Wandungen 26 und 27 angesetzt. Diese Wandungen umgeben eine Schaumbeschich tungsvorrichtung, welche aus einem Durchlaß 28 und einem Appli kationsspalt 29 besteht. Die zu beschichtende Oberfläche 30 kann ein Walzenmantel sein oder auch eine Papier- oder Textil bahn, welche in diesem Fall über eine Walze hinweg vertikal nach oben läuft. Der Applikationsspalt 29 ist zur Atmosphäre hin offen. Eine oder mehrere Platten 31 sind in dem rohrförmigen Behälter 24 angeordnet, welche Durchlässe 33 für den Schaum, beispielsweise in Form von Perforationen, besitzen. Die perfo rierten Platten dienen dazu, den Schaum zu homogenisieren und zu verteilen, bevor er der Beschichtungsvorrichtung zugeleitet wird. Wie die Figur zeigt, ist die Vorrichtung im ganzen äußerst kompakt.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ähnelt. Hier bewegt sich die bewegliche Oberfläche 1 in Richtung des Pfeiles A. Das schaumige Behandlungsmittel wird in diesem Fall ebenfalls aufgebracht, indem es unter einem Druckabfall aus dem Innenraum 8 durch einen Durchlaß 9 zum Applikationsspalt 3 geführt wird, welcher zwischen der bewegten Oberfläche 1 und der Fläche 3 a ausgebildet ist. Die Kantendichtung gegenüber der bewegten Oberfläche 1 besteht aus einer flexiblen Leiste wie beispielsweise einem flexiblen Flachstahlstreifen 38. Dieser Flachstahlstreifen 38 ist in einem Halter aus beispielsweise zwei Klemmbacken 39 und 40 befestigt, so daß er erforderlichen falls ausgetauscht werden kann. Das obere Teil der Klemmbacke 39 bildet die Fläche 3 c, welche zusammen mit der oberen Innenfläche 3 d des Streifens 38 und der zu behandelnden Oberfläche 1 eben falls einen Teil des Applikationsspaltes 3 bildet. Wie die Figur zeigt, wird in diesem Fall der Schaum in Bewegungsrichtung der Bahn nicht dem hinteren Teil des Applikationsspaltes 3 zuge führt, sondern statt dessen durch eine Eintrittsöffnung 41, welche in einigem Abstand vom Flachstahlstreifen 38 ausgebildet ist. Ein Vorteil dieser Ausbildung besteht darin, daß die Rakel oder der Flachstahlstreifen austauschbar und flexibel ist. Durch die Flexibilität kann die Rakel über alle Unebenheiten der Bahn hinweggleiten, und der leichte Ersatz einer verschlissenen Rakel ist naturgemäß äußerst vorteilhaft.

Da, wie bereits erwähnt, die Länge der Applikationszone die unter sonst gleichen Bedingungen applizierte Menge an Behandlungsmittel beeinflußt, eignet sich eine Ausbildung, bei welcher das Behand lungsmittel der Mitte des Spaltes zugeleitet wird, besonders für ebene Beschichtungen.

Wenn extrem geringe Mengen an Beschichtungsmittel benötigt wer den, welche nicht die gesamte zu beschichtende Oberfläche be decken sollen, sollte der Schaum zum hinteren Teil des Appli kationsspaltes hin appliziert werden.

Wie bereits erwähnt, hat sich die Erfindung zur Behandlung bewegter Bahnen oder Oberflächen als besonders geeignet er wiesen, um extrem geringe Mengen eines Beschichtungsmittels applizieren zu können. In diesem Zusammenhang ist Gegenstand der Erfindung insbesondere die Ausführungsform nach den An sprüchen 29 und 30.

Nachstehend sollen einige Beispiele erläutern, wie das erfin dungsgemäße Verfahren getestet wurde:

Beispiel 1

Eine Vorrichtung entsprechend der in Fig. 3 dargestellten Aus bildung wurde verwendet zur Beschichtung eines ungeleimten, Holz enthaltenden, maschinell geglätteten Druckpapiers mit einer Masse pro Einheitsfläche von 60 g/m² mit Wasser. Die Papierbahn wurde mit einer Geschwindigkeit von etwa 50 m/min transportiert. Der Abstand h (Fig. 3) betrug 2 mm, der Abstand b 2,5 mm. Die Länge des Applikationsspaltes 3 gemessen in Bewegungsrichtung der Bahn betrug 20 mm. Das Wasser wurde durch Zusatz von 0,1 Gewichtsteilen eines oberflächenaktiven Schaumbildners zum Schäumen gebracht, wodurch ein Volumen von etwa dem 50fachen des ursprünglichen Volumens der Flüssigkeit entstand. Die ein geblasene Luft hatte einen Druck von 5 m H₂O vor der Schaum erzeugungseinrichtung und der Luftdurchgang durch den Filter betrug etwa 2,5 Nl pro Minute/m Bahnbreite/Seite. Es stellte sich heraus, daß durch Veränderung der zugeführten Luftmenge durch Einstellung eines an einen Strömungsmesser angeschlossenen Ventils die Beschichtungsmenge mit hoher Genauigkeit und Repro duzierbarkeit eingestellt werden konnte. So wurde eine Beschich tungsmenge von etwa 2 g/m² als eine extrem gleichmäßige, zu sammenhängende Schicht bei einer Luftmenge von 3,5 Nl/min er halten. In diesem Fall wurde die Qualität der aufgebrachten Schicht durch Zusatz von Farbe zur Flüssigkeit getestet. Die für eine zusammenhängende Beschichtung dieser Papierqualität mit einer extrem hohen Absorptionsfähigkeit erforderliche Menge an Beschichtungsmittel muß bei dieser Geschwindigkeit als bemer kenswert gering angesehen werden. Bei einem Vergleichsversuch einer Applikation mittels Walzen von ungeschäumter Flüssigkeit in einer Leimpresse bei gleicher Papierqualität und unter sonst gleichen Bedingungen ergab sich eine Menge an Beschichtungs mittel von etwa 15 g/Seite. Es wurde auch festgestellt, was als äußerst wichtig anzusehen ist, daß erfindungsgemäß die Menge an Beschichtungsmittel auf einen sehr niedrigen Wert mit guter Reproduzierbarkeit reduziert werden konnte. So wurde beispiels weise in einer Reihe von Versuchen eine Menge an Beschichtungs mittel von etwa 0,3 g/m² erreicht. Der Überdruck der zugeführten Luft betrug 3 m H₂O und die Luftmenge betrug etwa 1,5 Nl/min. In diesem Fall war die Oberfläche des Papiers nicht im ganzen bedeckt, doch war das Beschichtungsmittel extrem gleichmäßig in Form eines äußerst sauberen Musters verteilt. Durch Zusatz optischer Aufheller zu der Beschichtungsflüssigkeit konnte das Beschichtungsresultat auch unter Verwendung von UV-Licht stu diert werden anstelle einer Prüfung der Resultate bei Färbung der Flüssigkeit. Es wurde beispielsweise festgestellt, daß bei extrem geringen Mengen an Beschichtungsmittel kleine Kreise entstanden waren, welche teilweise einander überdeckten, wobei diese Kreise höchstwahrscheinlich durch geborstene Bläschen ent standen waren. Bemerkenswert ist, daß die Oberfläche innerhalb dieser Kreise oftmals wie mit einer dünnen Schicht von Beschich tungsflüssigkeit bedeckt erschien, was zeigt, daß, wenn die Bläschen 26 bersten, ihre Wandungen nicht zu einem Tropfen zu sammengezogen werden, sondern eine dünne Membrane bilden, welche von der Papieroberfläche absorbiert wird. Diese Beobachtung gilt nicht nur für die Reihe von Experimenten wie sie vorstehend beschrieben wurden, sondern sie konnten auch an den meisten Oberflächen gemacht werden, wenn die Beschichtung mit sehr gerin gen Mengen an Beschichtungsmittel vorgenommen wurde.

Beispiel 2

Versuche wurden mit einem geleimten Mg-Kraftpapier mit einer Masse pro Einheitsfläche von 40 g durchgeführt. Charakteristisch für dieses Papier ist, daß die Mg-Seite extrem glatt ist, wäh rend die andere Seite eine relativ große Oberflächenrauhigkeit aufweist. Verwendet wurde die gleiche Vorrichtung wie im Bei spiel 1. Als Beschichtungsmittel wurde Wasser mit einem Zusatz eines Schaumbildners verwendet. In den Versuchen wurde die Be schichtung sowohl bei hohen wie bei niedrigen Geschwindigkeiten durchgeführt. Es wurde dabei festgestellt, daß es durch Regelung oder Steuerung der Schaummenge möglich war, einen zusammen hängenden Strich auf dem Papier zu erzielen, selbst wenn sehr geringe Mengen an Beschichtungsmittel bei sehr geringen Geschwin digkeiten appliziert wurden. Auf der glatten Papierseite wurde eine Beschichtungsmenge von 0,6 g/m² gemessen und auf der rauhen Seite eine Beschichtungsmenge von 1,5 g/m². Diese Werte müssen als extrem niedrig angesehen werden. Vergleichsversuche ent sprechend der Spaltmethode unter Verwendung einer ungeschäumten Flüssigkeit benötigten wesentlich größere Mengen an Beschich tungsmittel. Dabei wurde eine Menge an Beschichtungsmittel auf der glatten Papierseite von 4 g/m² und auf der rauhen Seite von 10 g/m² gemessen.

Beispiel 3

Eine der Fig. 3 entsprechende Vorrichtung wurde zur Behandlung von Wellpappe verwendet, wobei ein Zusatz eines Schmiermittels in Form eines Stearates entsprechend der schwedischen Patent anmeldung 74 08 126-6 verwendet wurde. In diesem Fall wurde das Wellpapier beidseitig gleichzeitig mit einer Disperion des Stearates behandelt. Die schwedische Patentanmeldung betrifft das Aufbringen von geringen Mengen an Stearat auf die Oberfläche von Wellpapier. Dadurch wird die Oberflächenreibung herabgesetzt, wenn das Wellpapier zwischen den Rippen einer Wellpappenmaschine gepreßt wird, um geriffelt zu werden. Diese Erfindung ist inso fern äußerst wertvoll, da infolge des Schmiermittelzusatzes die Riffelung bei der Herstellung von Wellpappe mit geringem Abfall durch Rißbildung bei voller Produktionsrate erfolgen kann. Da das Schmiermittel jedoch äußerst kostenaufwendig ist, muß es möglich sein, dieses in geringen, genau geregelten oder gesteuer ten Mengen zuzusetzen. Bisher wurde versucht, das Schmiermittel durch Düsen zu versprühen. Dabei ergibt sich jedoch der Nach teil, daß die Beschichtung ungleichmäßig erfolgt, da die Düsen manchmal verstopfen und außerdem Schmiermittelstaub die Luft in der Umgebung der Maschine verschmutzt, was naturgemäß für das Bedienungspersonal äußerst gesundheitsschädigend ist.

Durch Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung konnte die Well pappenmaschine mit voller Leistung mit der gewünschten Beschich tung von 0,02 g Schmiermittel/m² und Seite laufen. Dieses Resul tat wurde dadurch erreicht, daß eine 2%ige Wasserdispersion her gestellt wurde, und eine Beschichtungsmenge - berechnet in feuch tem Zustande - von 1 g/m ² und Seite eingestellt wurde. Es war kein Schaumbildner erforderlich, da das Schmiermittel an sich bereits schaumbildende Substanzen enthält. In diesem Fall wurde der Trockengehalt der wäßrigen Lösung derart bestimmt, daß die gewünschte Menge an trockenem Schmiermittel auf der Papierbahn entstand und gleichzeitig die von der Papierbahn absorbierte Wassermenge einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 7% auf 10-12% anstieg, wie dies üblicherweise bei der Herstellung von Well pappen gewünscht wird. Die Vorrichtung diente infolgedessen hier auch als Befeuchtungsvorrichtung für die Wellpappenmaschine.

Beispiel 4

In diesem Fall wurde eine Vorrichtung gemäß Fig. 2 verwendet. Der gewünschte Druckabfall wurde dadurch erzielt, daß die Ent gasungskammer 10 an einen Sauglüfter angeschlossen wurde, wel cher einen gewünschten einstellbaren Unterdruck ergab, so daß das gewünschte Strömungsvolumen für den Schaum erreicht werden konnte. Eine 20%ige Lösung wurde aus einer wäßrigen Lösung einer modifizierten Stärke hergestellt. Eine geringe Menge eines Schaumbildners wurde zugesetzt. Ein holzfreies, ungeleimtes Druckpapier wurde mit der schaumigen Leimlösung so beschichtet, daß ein zusammenhängender Strich erzielt wurde. Die Gesamtmenge an applizierter nasser Leimlösung betrug 3 g/m² und Seite, was 0,6 g Trockenstärke pro m² und Seite entsprach. Die Gesamtmenge des applizierten Wassers betrug daher lediglich 2,4 g pro m² und Seite. Auf diese Weise beidseitig geleimtes Papier besaß nach dem Trocknen eine gute Kratzfestigkeit. Das Beispiel zeigt, daß mit sehr einfachen, nur geringen Raum benötigenden Mitteln bei spielsweise direkt in der Papiermaschine eine Oberflächenbelei mung möglich ist und daß nur sehr wenig Wasser zugesetzt zu werden braucht, so daß Energie weitgehend eingespart werden kann. Außerdem brauchen zum Trocknen des Papiers in derartigen Fällen keine speziellen Einrichtungen vorgesehen zu werden.

Beispiel 5

Ein ungeleimtes Zeitungspapier mit einem Gewicht von 40 g/m² wurde beidseitig mit zwei Vorrichtungen entsprechend Fig. 2 be handelt, welche einander gegenüber angeordnet wurden. Das Behand lungsmittel bestand aus einer schaumigen Pigment-Dispersion, welche einen in Wasser dispergierten Beschichtungston enthielt, welchem außerdem ein Binder, ein Dispergierungsmittel und ein Schaumbildner zugesetzt wurden. Der Trockengehalt der Disper sion betrug 40 Gew.-% und der Binder bestand aus Stärke mit einem Bindergehalt von 20 Gew.-%, berechnet auf das Gewicht des Trockenpigments. Vor dem Verschäumen der Dispersion hatte diese eine Viskosität von etwa 200 Zentipoise, gemessen mit einem Bookfield-Viskosimeter. Die Applikationsmenge wurde der art eingestellt, daß ein guter glatter Strich aus der Pigment- Dispersion erzielt wurde. Eine Reihe unterschiedlicher Versuche wurden durchgeführt, bei denen die Applikationsmenge auf 5 g Dispersion pro m² und Seite eingestellt wurde. Dies entsprach etwa 2 g Trockenpigment und Binder/m² sowie 3 g Wasser/m² und Seite. Infolgedessen wurde auf das Papier eine Gesamtmenge von 6 g Wasser appliziert, was einer Erhöhung des Feuchtigkeits gehaltes von etwa 12% entsprach. Da das Papier bereits ur sprünglich einen gewissen Feuchtigkeitsgehalt besaß, wurde der gesamte Feuchtigkeitsgehalt nach der Behandlung auf etwa 16% geschätzt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren konnten daher beträchtliche Vorteile erzielt werden, da durch Verwendung einer extrem kompakten und einfachen Vorrichtung nach einem merkbaren Anstieg des Trockengehaltes eine wesentliche Verbes serung in den Druckeigenschaften des Papiers erzielt werden konnte. Da die zugesetzte Wasermenge gering ist, wird die Riß gefahr bei der Behandlung ausgeschaltet, und es braucht auch im Anschluß an die Behandlung nur eine kleine Trockeneinrichtung eingesetzt zu werden. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vor richtung eignet sich besonders für extrem breite und/oder schnellaufende Papiermaschinen.

Vorstehende Beispiele können nur gewisse Werte der für das erfindungsgemäße Verfahren wesentlichen Faktoren bei einigen typischen Anwendungsfällen angeben. Die Erfindung läßt sich allerdings auch bei Werten anwenden, welche weitgehend von denen abweichen, die in den vorstehenden Beispielen angegeben wurden.

So darf beispielsweise darauf hingewiesen werden, daß sich für die Abstände "h" und "b" gemäß Beispiel 1 sowie für die Spalt länge bei anderen Anwendungen völlig andere Werte ergeben kön nen. So wurde beispielsweise der Wert "b" von 0,5 mm bis auf 30 mm eingestellt. Der Abstand "h" schwankte ebenfalls zwischen 0,4 und 6 mm. Auch diese Werte sind allerdings keine Grenzwerte und können in jeder Richtung in bestimmten Fällen überschritten werden. Wichtig ist einzig und allein, wie die vorstehende Be schreibung ergeben hat, daß die Werte von "b" und "h" in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen, um einen kontinuier lichen, gleichmäßigen Schaumfluß zu erhalten. Die Länge des Applikationsspaltes 3 gemäß Fig. 2, gemessen in Bewegungsrichtung der Bahn, kann ebenfalls innerhalb weiter Grenzen variiert wer den. Versuche wurden beispielsweise unternommen mit Werten zwi schen 5 und 150 mm, wobei große Spaltlängen sich für hohe Geschwindigkeiten und/oder relativ große Beschichtungsmengen eignen. Wie bereits erwähnt, beeinflußt die Natur des Schaumes das Resultat. Ein wichtiger Faktor ist der Schäumungsgrad, d. h. das Volumen des Schaumes in Relation zum Volumen der ursprüng lichen Flüssigkeit vor dem Verschäumen. Um extrem geringe Beschichtungsmengen zu erhalten, muß der Schäumungsgrad ganz allgemein hoch sein. In einem der vorbeschriebenen Beispiele wurde darauf hingewiesen, daß ein Schäumungsgrad vom 50fachen des Originalvolumens verwendet wurde, und es darf in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen werden, daß beispielsweise zur Beschichtung von Papier oder Textilien mit einer Flüssigkeit, wobei die Beschichtungsmenge weniger als 5 g/m² betrug, ein Schäumungsgrad von wenigstens dem 20fachen des Originalvolumens geeignet erscheint. Für extrem geringe Mengen an Beschichtungs mittel innerhalb des Bereiches von unter 1 g/m² wäre wahrschein lich ein Schäumungsgrad vom dem 50- bis 200fachen vorzuziehen.

Vorstehende Beispiele sollen lediglich einige Anwendungsgebiete des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielhaft erläutern.

Karton und Papier wurden beispielsweise auf einfachste Weise mit steuerbaren Mengen von Wachsemulsionen und Farblösungen beschichtet und mit Stärke und CMC oberflächenverleimt.

Es war auch möglich, auf einfache Weise Papierbahnen anzufeuch ten, um den Feuchtigkeitsgehalt auf einen erwünschten Wert zu erhöhen. Versuche wurden auch angestellt, um Walzen mit Schmier- oder Gleitmitteln zu beschichten. Im Rahmen der Erfindung sind jedoch viele weitere Anwendungsgebiete denkbar.

Das Behandlungsmittel kann aus festen Partikeln bestehen, die in einer Flüssigkeit dispergiert sind, welche dann ver schäumt wird. Andere Behandlungsmittel können aus Wirkstoffen bestehen, welche in einer Flüssigkeit gelöst sind. Eine dritte Gruppe kann auch nur aus einer Flüssigkeit oder einer Misch flüssigkeit bestehen, welche verschäumt wird.

Es wurde festgestellt, daß die Erfindung gegenüber bisher be kannten Verfahren bei der Oberflächenbehandlung von bewegten Bahnen große Vorteile aufweist. Beispielsweise wurde festge stellt, daß einige Ausbildungen der Erfindung eine extrem kom pakte Vorrichtung ergeben, welche preiswert zu beschaffen und leicht zu überwachen ist. Im Falle eines Risses der Bahn kann die Zufuhr von Luft oder Schaum ohne weiteres abgeschaltet wer den, ohne daß die Gefahr von Verschmutzungen entsteht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich daher sehr gut für den Einbau in Papiermaschinen, Satinier-Superkalander oder Well pappenmaschinen.

Angesichts der bemerkenswert geringen Mengen an benötigter Flüssigkeit lassen sich bei den Trocknungskosten in Form von Energie und Trocknungseinrichtungen große Einsparungen erreichen.

Da der Schaum unter einem sehr geringen Druck zugeführt wird und selbst bei sehr hohen Geschwindigkeiten keine großen hydrauli schen Kräfte hervorruft, braucht die Bahn nicht über die Be schichtungsvorrichtung straff gezogen zu werden. Selbst dünnes ungeleimtes Papier kanndaher ohne Gefahr eines Reißens der Bahn behandelt werden.

Es besteht keinerlei Gefahr von Streifen mit ungleichmäßiger Beschichtung, welche durch hohe Bahnspannung in Bewegungsrich tung der Bahn verursacht wird. Die Beschichtungsmengen können ohne weiteres mit guter Reproduzierbarkeit innerhalb weiter Grenzen von einer Totalbeschichtung mit relativ geringer Flüs sigkeitsabsorption bis zu einer stellenweisen Beschichtung mit außergewöhnlich niedriger Flüssigkeitsabsorption variiert werden. Die Beschichtungsmenge kann auf einfache Weise dadurch gesteuert werden, daß geeignete Organe vorgesehen werden, welche den Druck abfall beeinflussen. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Schwankung in der Beschichtungsmenge ungeachtet der Bahn geschwindigkeit innerhalb zulässiger Grenzen gehalten werden, und zwar durch Steuerung über Impulse, welche zur Bahngeschwin digkeit in Beziehung stehen oder durch ein Meßgerät des Feuchtig keitsgehaltes oder der Masse pro Einheitsfläche, um die Beschich tungsmenge konstant zu halten.

Im Rahmen der Erfindung sind die verschiedensten Ausführungen denkbar. So kann beispielsweise die Abstreifkante 6 derart aus gebildet sein, daß sie bei Verschleiß ohne weiteres ausgetauscht werden kann. Sie kann aus einem dünnen Streifen, einem flexiblen Stahlblatt oder einem Streifen aus Rohgummi bestehen.

Wenn beide Seiten einer Bahn beschichtet werden sollen, können zwei Vorrichtungen einander gegenüber angeordnet werden, welche eventuell in Bewegungsrichtung der Bahn gegeneinander verscho ben werden, so daß eine gleichzeitige Beschichtung beider Seiten gewährleistet ist.

Es wurde bereits erwähnt, daß das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung sich besonders zur Behandlung der Oberfläche von Papier oder Pappe, Textilbahnen oder Walzen eignet. Die Erfin dung beschränkt sich jedoch nicht nur auf diese Anwendungs gebiete. In diesem Zusammenhang durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß die Erfindung beispielsweise auch zur Behandlung von Metall- oder Kunststoffolien angewendet werden kann und ebenso zur Behandlung der Oberfläche von Stahlplatten, Holz platten usw. Die Behandlungsmittel können auch durchaus ver schiedenartig sein. Berechnungen wurden hier für die Behandlung von Oberflächen mit Wasser und anderen Flüssigkeiten, mit Farb lösungen, Reibungsminderern, Leimlösungen und Pigment-Disper sionen gegeben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Anwendung dieser Behandlungsmittel beschränkt und kann naturgemäß auch mit anderen Oberflächenbehandlungsmitteln angewendet werden, wie beispielsweise synthetischen Polymeren und Wachsen, um der behandelten Oberfläche spezielle Eigenschaften wie beispiels weise Korrosionsfestigkeit, gewisse Trenneigenschaften, Löse eigenschaften oder Haftfähigkeit für Farbe oder Leim zu er teilen.

Wie bereits erwähnt, läßt sich eine glatte Beschichtung auch erreichen, wenn sehr geringe Mengen an Beschichtungsmittel ver wendet werden, insbesondere wenn der Schäumungsgrad vergleichs weise hoch ist. Überraschenderweise hat sich jedoch auch gezeigt, daß eine glatte Beschichtung mit sehr geringen Mengen an Be schichtungsmittel und mit einem Schaum erzielbar ist, welcher nicht so trocken ist, d. h. welcher einen geringeren Schäumungs grad besitzt, wenn höhere Bahngeschwindigkeiten in Betracht gezogen werden müssen. So konnte beispielsweise auf verschiedenen Papiersorten eine glatte Beschichtung bei einer Schichtmittel menge von etwa 1 bis 2 g/m² bei einer Papierbahngeschwindigkeit von über 100-500 m/min erzielt werden. Als Beispiel sei die Beschichtung eines geleimten Druckpapiers entsprechend dem im Beispiel 1 beschriebenen Papier erwähnt, wobei eine glatte Beschichtung bei einer Bahngeschwindigkeit von bis zu 800 m/min erzielt wurde. Der Schäumungsgrad betrug das 8- bis 10fache und die Menge an Beschichtungsmittel betrug 1,5 bis 2 g/m² auf jeder Seite der Papierbahn.

Claims

1. Verfahren zur Behandlung und Beschichtung von bewegten Ober flächen wie Papierbahnen, Textilbahnen, Beschichtungswalzen und dergleichen, mit einem ein Behandlungsmittel enthaltenden Schaum, der einem Applikationsspalt zugeführt wird, in dem der Schaum bricht und das Behandlungsmittel auf die Oberfläche aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß längs des Schaumweges eine Druckdifferenz aufrechterhalten wird und daß der Schaum mit fallendem Druck dem Applikationsspalt zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum dem Applikationsspalt kontinuierlich in einer Richtung zuge führt wird, die im wesentlichen entgegen der Bewegungsrichtung der zu behandelnden Oberfläche verläuft.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaum im Applikationsbereich zu einer kreisenden oder turbu lenten Bewegung gezwungen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Applikationsmenge durch Einstellung der Kontakt länge zwischen Schaum und zu behandelnder Oberfläche gesehen in Bewegungsrichtung der Oberfläche, gesteuert oder geregelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß mit einem Schaum gearbeitet wird, dessen Schaum volumen mindestens achtmal dem Ausgangsvolumen der Flüssigkeit entspricht, die aufgeschäumt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, - mit einem Behälter, der eine Öffnung aufweist, die mit der zu behandelnden, bewegten Oberfläche einen Applikations spalt bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Applikationsspalt (3, 29) sich quer zum Behälter (2, 24) und längs der zu behandelnden Oberfläche (1, 30) erstreckt, daß der Applikationsspalt (3, 29) einer seits durch die zu behandelnde Oberfläche und andererseits durch eine fixe Wand (3 a) begrenzt ist, und daß der Mund (4) des Appli kationsspaltes (3, 29), der vom Behälter (2, 24) wegweist, offen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Applikationsspalt (3) in Richtung der Bewegung der zu behan delnden Oberfläche (1) durch eine Leiste (6, 38) begrenzt ist, an der die zu behandelnde Oberfläche (1) anliegt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekenn zeichnet, daß der Applikationsspalt (3) entgegengesetzt der Bewe gungsrichtung der zu behandelnden Oberfläche (1) durch ein Dich tungselement (5) begrenzt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß der Applikationsspalt (3) vor dem Dichtungselement (5) in eine Entgasungskammer (10) mündet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasungskammer (10) über eine oder mehrere Öffnungen (11) mit der Atmosphäre in Verbindung steht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasungskammer (10) durch eine oder mehrere Öffnungen (11) mit einem Unterdruckerzeuger in Verbindung steht.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, daß der Behälter (2) mit Mitteln (35, 36) versehen ist, die eine Einstellung der Weite des Applikationsspaltes (3) und des Durchtrittes zulassen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel aus Teilen (35, 36) des Behälters (2) bestehen, welche in horizontaler und/oder in vertikaler Richtung verstellbar sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, daß die Leiste (6), an der die zu behandelnde Oberfläche (1) anliegt, aus flexiblem Material besteht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiste, an der die zu behandelnde Oberfläche (1) anliegt, aus einem flexiblen Flachstahlstreifen (39) besteht.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch ge kennzeichnet, daß die Leiste (6, 38) austauschbar in einem Halter befestigt ist.