DE2843371B1

DE2843371B1 - Verfahren zum Beschichten von laufenden Bahnen aus Papier oder Karton mit ueblichen Pigmentdispersionen und Vorrichtung zum Einstellen des Nassauftragsgewichtes von Beschichtungen,insbesondere zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2843371B1
Application number: DE2843371A
Authority: DE
Inventors: Rainer Esser
Original assignee: Zanders Feinpapiere & Co GmbH
Current assignee: Zanders Feinpapiere & Co GmbH
Priority date: 1978-10-05
Filing date: 1978-10-05
Publication date: 1980-03-13
Also published as: BR5901329U; US4279949A; JPS6228710B2; JPS55111871A; DE2843371C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten

& von Papier- oder Kartonbahnen mit üblichen Pigmentdispersionen, insbesondere das Einstellen des Naßauftragsgewichtes des Beschichtungsmaterials und eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.
Um die Bedruckbarkeit von Papieroberflächen zu verbessern und den speziellen Druckverfahren anzupassen, werden derartige Papieroberflächen mit Pigment/ Bindemitteldispersionen beschichtet. Je nach Verwendungszweck liegen die Trockenauftragsgewichte zwischen 5 und 35 g/m². Die Beschichtungen erfolgen üblicherweise aus wäßriger Dispersion mit unterschiedlichen Gehalten an Trockensubstanz, so daß die Naßauftragsgewichte erheblich höher liegen. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, zunächst einen Überschuß an Beschichtungsmaterial auf die laufende Materialbahn aufzubringen und diesen anschließend mittels Dosiereinrichtungen wieder von der Oberfläche zu entfernen, wobei gleichzeitig eine Glättung der Beschichtungsoberfläche angestrebt wird. Zu den bekannten Dosiereinrichtungen gehören Walzenauftragswerke in Verbindung mit Dosierwalzen, sogenannte Reserve-Rollcoater, Rollschaberdosiereinrichtungen, auch Rakel genannt, und Glättschabereinrichtungen, bekannter unter der Kurzbezeichnung Blade.

Beim Dosiervorgang wird die beschichtete Materialbahn von einer Stützeinrichtung, beispielsweise einer Walze, getragen und von dem Dosieraggregat, z. B.

Blade oder Rakel, ein Druck auf die Bahn ausgeübt, der der Beschichtungsmasse entgegenwirkt.

So beschreibt die DE-AS 10 71 039 eine Vorrichtung zum Regulieren des Auftragsgewichtes, bei der die Bahn auf der unbeschichteten Seite von einer als Streichtrommel bezeichneten Stützwalze getragen wird, während ein auf der beschichteten Seite angeordnetes Rakelmes-

ORIGINAL INSPECTED

ser zum Einstellen des Auftragsgewichtes vorgesehen ist. Dieses Rakelmesser ist auf einer drehbar gelagerten Welle angeordnet und kann mit wählbarem Anpreßdruck an die laufende Bahn angedrückt werden.

Aus der DE-PS 4 86 149 ist eine Vorrichtung mit einem Abstreifmesser bekannt, bei dem die wirksame Kante des Messers abgerundet ist.

US-PS 20 51 403 offenbart eine Streicheinrichtung, bei der das Wesentliche in der Ausbildung des Abstreifers besteht Dieser in besonderer Form ausgebildete Abstreifer weist im Verlaufe seiner Krümmung zwei unterschiedliche Radien auf, wobei das Ende der Einlaufflanke keine scharfe Kante sein soll, da eine solche zu einer fehlerhaften Oberfläche und unbefriedigenden Ergebnissen führt.

Je nach Druckhöhe und Stellung der Dosiereinrichtung zur Oberfläche der beschichteten Materialbahn verbleibt eine mehr oder weniger starke Schicht auf der Warenbahn. Das gleiche gilt im Prinzip auch für die bekannten Walzenauftrags- und Dosiersysteme. In diesem Falle hängt die Auftragsstärke vom Walzendurchmesser, der Härte der Walzenoberfläche und der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen ab. Bladeklinge und Rakelstab sind, für sich betrachtet, keine ausreichend stabilen Werkzeuge und bedürfen Halterungen und Führungen, die ihnen die erforderliche Gradlinigkeit, Verbiegungsfestigkeit und Resistenz gegenüber dem Gegendruck der Beschichtungsmasse verleihen. Besonders hohe Anforderungen bestehen an die Ausführungen derartiger Halterungen. Bei den heute jo üblichen Bahnbreiten von mehreren Metern und Bahngeschwindigkeiten bis zu 1200 m pro Minute können die Anforderungen nur bis zu einem gewissen Grade durch entsprechend konstruktive Gestaltungen erfüllt werden. Das hat zur Folge, daß die bekannten Dosiereinrichtungen insbesondere dann nicht befriedigen, wenn zur Erzielung höherer Auftragsgewichte nur geringe Drücke dem Beschichtungsstrom entgegengebracht werden dürfen. Schon geringe Abweichungen in der Gradlinigkeit, durch Fertigungstoleranzen oder durch andere Ursachen bedingt, führen zu erheblichen Schwankungen der Auftragsmengen quer zur Bahn nach der Dosierung. Man hat versucht, die Gradlinigkeit durch Unterstützung zum Beispiel der Bladeklinge mit Hilfe von Druckschläuchen zu verbessern. Die Ergebnisse sind, insbesondere bei größeren Bahnbreiten, unbefriedigend.

Bei den Walzeneinrichtungen können die verwendeten Walzen mit der erforderlichen Genauigkeit auch bei großen Breiten eingestellt werden, die damit erzielten ^r>o Oberflächenqualitäten entsprechen jedoch häufig nicht den Anforderungen, weil durch die Walze nach Durchlaufen der Zone mit dem höchsten Druck noch eine Nachberührung der Schichtoberfläche unvermeidbar ist. Dies bedingt eine Spaltung der Beschichtung mit ^r>5 mehr oder weniger starken Einbußen an Oberflächenglätte. Jc nach Rakeldurchmesser tritt dieser Effekt auch bei diesen Dosiereinrichtungen auf. Demgegenüber weisen die Bladeklingen eine die Streichzone begrenzende scharfe Kante auf und vermeiden so die Nachberührung. Je nach Auftragsgewicht, Bahngeschwindigkeit und Fließverhalten der Beschichtungsmassen hat sich die eine oder die andere der bekannten Dosiereinrichtungen als besser geeignet erwiesen. In der Praxis haben sich Walzendosierungen bei höheren &■> Strichgewichten besser bewährt, während bei niedrigen Strichgewichten und hohen Bahngeschwindigkeiten Glättschabereinrichtungen bevorzugt verwendet werden. Mit der Entscheidung über die Installation eines bestimmten Auftrags- und Dosiersystems einer Beschichtungsanlage wurde damit indirekt auch über die optimal herstellbare Produktpalette entschieden. Mit zunehmender Anlagengröße und damit verbundenen höheren Investitionskosten und dem Einbau der Beschichtungseinrichtungen in Papiererzeugungsanlagen erwies sich diese Festlegung als nachteilhaft, weil die von den Abnehmern der beschichteten Papiere geforderte ständige Produktanpassung und die dazu notwendige Flexibilität mit Einzweckaggregaten nicht zu verwirklichen sind.

Die zur Zeit möglichen und üblichen Beschichtungsanlagen können Arbeitsbreiten bis zu 6000 mm aufweisen. Die Arbeitsgeschwindigkeiten und die Auftragsgewichte sind stark von den Sorten und den gewünschten Eigenschaften abhängig; sie betragen beispielsweise für LWC-Papier (LWC ist abgeleitet von light weight coated) bis zu 1200 m/Min, mit Auftragsgewichten bis zu 10 g/m² und Seite; für Karton beispielsweise bis 250 m pro Minute mit Auftragsgewichten von etwa 30 g/qm je Seite und für sogenannte Kunstdruckpapiere bis 600 m pro Minute mit Auftragsgewichten von etwa 25 g/qm.

Es bestand somit ein dringendes Bedürfnis bei derartigen Anlagen nach Dosiereinrichtungen für Bahnbeschichtungen, mit denen ohne Umrüsten sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten geringe und größere Auftragsgewichte zu erzielen sind, ohne daß Qualitätseinbußen bei den Oberflächeneigenschaften auftreten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Einstellen von Auftragsgewichten bei Bahnbeschichtungen zur Verfügung zu stellen und ein Verfahren aufzuzeigen, bei dem Papierbahnen mit üblichen Pigmentdispersionen beschichtet werden, wobei durch unterschiedliche Betriebsweisen sowohl niedrige als auch hohe Naßauftragsgewichte mit sehr guten Oberflächenqualitäten erreicht werden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Beschichten von laufenden Bahnen aus Papier oder Karton mit üblichen Pigmentdispersionen, bei dem zunächst ein Überschuß an Beschichtungsmaterial auf die Bahn aufgebracht und anschließend der Überschuß mit einem Abstreifer entfernt wird, oder bei dem der Abstreifer gleichzeitig als Auftragseinrichtung dient, wobei die Einstellung des Naßauftragsgewichtes mittels des Abstreifers dadurch erfolgt, daß man das scharfkantige Ende der Einlaufflanke des Abstreifers an den in der aus Mittelachse der Stützwalze und der Drehachse des Abstreifers gebildeten Ebene liegenden Punkt an die Oberfläche der Beschichtung anpreßt.

Das Kennzeichnende besteht darin, daß man durch Erhöhung des Anpreßdruckes den entgegengerichteten hydrodynamischen Druck des Beschichtungsmaterials überwindet und in der Preßzone die elastische Oberfläche der Stützwalze eindrückt und entweder die Preßzone verlängert, indem man den Abstreifer um seine Drehachse (D) schwenkt, wobei das scharfkantige Ende der Einlauf flanke des Abstreifers 0,5—5,0 mm aus der Ebene, die Mittelachse (B) der Stützwalze und Drehachse (D) des Abstreifers bilden, nach der dem Einlaufspalt abgewandten Seite entfernt wird oder den Winkel des Einlaufspaltes zwischen Stützwalze und Einlaufflanke des Abstreifers vergrößert, indem man den Abstreifer um seine Drehachse schwenkt, wobei das scharfkantige Ende der Einlaufflanke des Abstreifers 0,5 —100 mm aus der Ebene, die Mittelachse (B) der Stützwalze und Drehachse (D) des Abstreifers bilden,

nach der dem Einlaufspalt zugewandten Seite entfernt wird.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere zur Einstellung des Naßauftragsgewichtes der Beschichtungsmassen auf in laufender Bahn geführtem Material mit einer die laufende Bahn auf der unbeschichteten Seite stützenden Walze und einem Abstreifer, der in Richtung auf die Walze verstellbar und. mit vorwählbarem Druck an die beschichtete Seite der Materialbahn anpreßbar und um eine parallel zur Mittelachse (B) der Stützwalze verlaufenden Achse (D) schwenkbar ist. Das Kennzeichnende der Vorrichtung besteht darin, daß der Abstreifer, der sich während der Beschichtung in an sich bekannter Weise in Ruhe befindet, in sich starr ausgebildet ist, die Einlaufseite des Abstreifers eine gekrümmte Einlaufflanke mit einem Krümmungsradius von 50—200 m aufweist, die Einlaufflanke an ihrem an die Warenbahn anliegenden, eine Preßzone bildenden Ende scharfkantig ausgebildet ist und die Stützwalze in an sich bekannter Weise eine elastische Oberfläche aufweist.

Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand schematischer Schnittzeichnungen näher erläutert

Fig. I zeigt im Schnitt schematisch eine Ausführungsform einer Dosiereinrichtung mit einer Bahnbeschichtungsanlage.

Fig.2 zeigt schematisch eine andere mögliche Anordnung von Auftrags- und Dosiervorrichtung.

Fig.3 zeigt eine besondere Ausführungsform des Abstreifers.

Fig.4 zeigt eine andere Ausführungsweise des Abstreifers.

Fig.5 zeigt eine Ausführung, bei der mehrere Abstreifer auf einem zylindrischen Walzenkörper angeordnet sind bzw. mehrere als Walzensektoren ausgebildete Abstreifer konstruktiv zu einer Einheit vereinigt sind.

F i g. 1: Eine Materialbahn, beispielsweise eine Papier- oder Kartonbahn 1, wird über eine Umlenkwalze 3 an die Stützwalze 2 herangeführt, umschlingt diese und wird über eine weitere Umlenkwalze 3 wieder abgeführt und gelangt in anschließende Teile der Beschichtungsanlage, beispielsweise einen nicht gezeigten Trockner. Mit Hilfe eines üblichen und bekannten Auftragswerkes 4 wird ein Überschuß an Beschichtungsmasse auf die Bahn aufgebracht und in der Preßzone, gebildet von der Stützwalze 2 und dem Abstreifer 5, von der Bahn 1 entfernt und gelangt in eine nicht gezeigte Auffangwanne. Auf der Bahn 1 verbleibt hinter dem Abstreifer 5 die eingestellte Beschichtungsstärke Ä. Der Achsabstand der parallelen Achsen, der Mittelachse B, der Stützwalze 2 und der Dreh- oder Schwenkachse D des Abstreifers 5 ist sehr exakt und reproduzierbar einstellbar. Bei der wiedergegebenen Anordnung von Stützwalze und Abstreifer liegen deren Achsen Bund D in einer horizontalen Ebene. Dies ist nicht zwingend erforderlich; es sind auch Anordnungen möglich, bei denen die Ebene zwischen den Achsen von der Horizontale abweicht und mehr oder weniger geneigt ist. Dabei kann sowohl die Stützwalze als auch der Abstreifer das jeweils höher liegende Anlagenteil sein. Der Neigungswinkel der Ebene kann bis zu 90° betragen. Aus baulichen Gründen sind jedoch Winkel bis 45° bevorzugt.

Die Stützwalze 2, der Abstreifer 5 und das nur beispielhaft und schematisch wiedergegebene Auftragswerk 4 sind in einer stabilen Stuhlung untergebracht, die die erforderlichen Antriebseinrichtungen für das Auftragswerk 4 und die Stützwalze 2 enthalten. Über die beidseitigen Lagerungen des Abstreifers 5 in der Stuhlung ist der Abstand zwischen den Achsen B und D einstellbar. Durch Verringerung dieses Abstandes kann mittels des Abstreifers 5 ein Druck in Richtung auf die Mittelachse B der Stützwalze 2 ausgeübt und eine Preßzone zwischen der elastischen Oberfläche der Stützwalze 2 und dem Abstreifer 5 gebildet werden. Die beschichtete Bahn durchläuft diese Preßzone, in der die Auftragsstärke eingestellt wird. Der Abstreifer 5 ist um seine Achse D schwenkbar, so daß sowohl das scharfkantige Ende der Einlaufflanke 6 als auch beliebige Stellen der gekrümmten Einlaufflanke 7 des Abstreifers 5 zur Bildung der Preßzone in Kontakt mit der Oberfläche der beschichteten Bahn gebracht werden können. Die zur exakten und reproduzierbaren Einstellung des Abstreifers 5 erforderlichen Einrichtungen sind in oder an der Stuhlung untergebracht. Der gewünschte Anpreßdruck an die Stützwalze wird über die beidseitigen Enden des Abstreifers 5 mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch erzeugt werden. Derartige Einrichtungen sind bekannt In der Praxis haben sich pneumatische Anlagen besser bewährt als mechanische oder hydraulische, sie sind deshalb bevorzugt bei der Anwendung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig.2: Bei dieser von Fig. 1 abweichenden Anordnung wird die Materialbahn über eine Umlenkwalze 3 an die Stützwalze 2 herangeführt, umschlingt diese und wird über eine zweite Stützwalze 3 abgeführt. Anstelle eines separaten Auftragswerkes bildet hier der Abstreifer 5 in Kombination mit dem Trog 9 und der Warenbahn 1 die Auftragsstation, in der gleichzeitig mittels des Abstreifers 5 auch die Regulierung der Auftragsstärke des Beschichtungsmaterials erfolgt. Nach Passieren der Preßzone zwischen dem Abstreifer 5 und der Stützwalze 2 ist auf der Bahn nur die eingestellte Auftragsstärke vorhanden.

Fig.3: An sich ist die Form des Abstreifers frei wählbar, erforderlich ist nur ein solcher Querschnitt, der auch bei Arbeitsbreiten von 3000 —5000 mm einen in sich starren Abstreifer ergibt und der eine gekrümmte Einlaufflanke mit einem scharfkantigen Ende und eine Drehachse aufweist. Fig.3 zeigt eine bevorzugte Ausbildungsform des Abstreifers 5 als Sektor einer Walze mit der Drehachse D, der gekrümmten Einlaufflanke 7 und dem scharfkantigen Ende 6. Der

so Krümmungsradius der Einlaufflanke 7 kann zwischen 30 und 500 mm betragen. Bevorzugt werden Radien von 50 bis 200 mm. Ganz besonders bewährt haben sich Radien von 75 und 130 mm.

Bei einer nicht gezeigten besonderen Ausführungsform des Abstreifers 5 wird das scharfkantige Ende 6 der Einlaufflanke 7 mit Hilfe einer auswechselbaren Hartmetallschiene gebildet. In diesem Falle ist die eine Seite der Schiene entsprechend dem Krümmungsradius der Einlaufflanke angeschliffen, um Diskontinuitäten in der Einlaufflanke zu vermeiden. Bewährt haben sich 10 mm dicke Schienen aus Edelstahl, es können jedoch auch andere korrosionsbeständige Materialien verwendet werden, wenn sie ausreichend hart und abrasionsfest sind, beispielsweise entsprechende Kunststoffe.

Fig.4: Diese Ausführungsform bietet bei größeren Arbeitsbreiten den Vorzug, die Stabilität des in sich starren Abstreifers noch zu verbessern. Der Abstreifer 5 weist bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform

auf der der Einlaufflanke 7 abgewandten Seite eine zylindrische Stützfläche 10 auf, deren Mittelachse konzentrisch mit der Schwenkachse D angeordnet ist. An dieser Stützfläche 10 liegt ein Stützkörper 11 an, der an sich beliebig ausgebildet sein kann, wenn er eine Auflagelinie oder eine Auflagefläche für die Stützfläche 10 aufweist und die Abstützfunktion erfüllt. Der Stützkörper 11 ist an seinen Enden in der Stuhlung befestigt und so einstellbar, daß er die Stabilität des in sich starren Abstreifers 5 verbessert und die Erhaltung eines absolut gleichmäßigen Anpreßdruckes über die gesamte Arbeitsbreite auch bei sehr breiten Anlagen ermöglicht.

Fig.5: Diese Ausführungsform, bei der mehrere Abstreifer 5 zu einer Einheit vereinigt sind, bietet den Vorteil, daß die einzelnen Abstreifer 5 nicht nur gleiche, sondern auch unterschiedlich gekrümmte Einlaufflanken 7 aufweisen können. Auf einem zylindrischen Körper 12, beispielsweise einem Walzenkörper, sind mehrere Abstreifer 5 angeordnet. Vorteilhaft sind diese Abstreifer gleichmäßig über die Oberfläche des Walzenkörpers verteilt. Symmetrische Anordnungen sind bevorzugt, jedoch nicht Bedingung. Der Radius des Walzenkörpers wird zweckmäßigerweise so groß gewählt, daß er mit dem größten gewünschten Krümmungsradius der Einlaufflanken 7 identisch ist. Dadurch bildet ein Teil der Walzenkörperoberfläche die Einlaufflanke 7 eines oder mehrerer Abstreifer 5. Die scharfkantigen Enden der Einlaufflanken 6 aller auf dem Walzenkörper 12 angeordneten Abstreifer 5 haben gleichen Abstand von der Drehachse D des Walzenkörpers. Erwünschte kleinere Krümmungsradien eines Teiles der Abstreifer 5 werden durch entsprechendes Ausarbeiten der Einlaufflanken 7 hergestellt, ohne daß dabei der Abstand der Kanten 6 von der Walzenmitte verändert werden muß. Durch Schwenken um die Drehachse D läßt sich jeweils der benötigte Abstreifer 5 mit seinem scharfkantigen Ende 6 in die Arbeitsposition gegenüber der Stützwalze bringen. Diese Ausführungsform ermöglicht es, ohne größere Betriebsunterbrechungen, durch einfaches Schwenken des Walzenkörpers um seine Drehachse D den Abstreifer 5 auszuwechseln. Ein solcher Wechsel kann zum Beispiel erforderlich sein, wenn das scharfkantige Ende 6 der gekrümmten Einlaufflanke 7 defekt oder verschmutzt ■ist Es kann aber auch bei Produktwechsel zur Veränderung des Auftragsgewichtes ein anderer Krümmungsradius der Einlaufflanke 7 des Abstreifers erforderlich sein. Bei dem eben beschriebenen Aufbau einer Einheit mit mehreren Abstreifern 5 ist in diesem FsSe kein Umbau erforderlich, es genügt ein Schwenken des Walzenkörpers, um den benötigten Abstreifer 5 m die Arbeitsposition zu bringen.

Die bei dieser Ausführungsform verwendeten Krüm- »wigsradien der Einlaufflanken sind die gleichen wie fed Ausbildung der Abstreifer als Walzensektoren und Eegen zwischen 30 und 500 mm. Der Radius der nicht in Fig.5, sondern in Fig. 1 und 2 wiedergegebenen Stützwalze 2 beträgt je nach Arbeitsbreite 130-500 mm, wobei in der Regel größere Arbeitsbreiten größere Radien erfordern, um Durchbiegungen zu «enoeMen. Die Stützwalze weist auf einem harten Kern ■einen elastischen Belag auf. Dafür geeignet sind sjwtfeetische Kautschuktypen oder synthetische PoIyaaere wk der notwendigen Elastizität. Die öberflächenfeärte der Stützwalze kann nach verschiedenen Meßmetfcoden bestimmt werden. Gebräuchlich sind Plastome-4er aach Pusey und Jones (P+J Einheiten, gemessen mit der l/8"-Kugel) oder Shore-Härtemeßgeräte (Shore A, gemessen mit Kegelstumpf). Die Oberflächenhärte der Stützwalze soll zwischen 74 und 34 Einheiten Shore A (= 60-197 P + J) liegen. Bevorzugt werden 56-41 Shore A (= 108 -160 P + ]). Ganz besonders bevorzugt sind 50-44 Shore A (= 127-149 P+J). Die bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen der Abstreifer um seine Drehachse geschwenkt wird, ermöglichen die Einstellung des Auftragsgewichtes in einem besonders großen Bereich.

Für ein hohes Auftragsgewicht sind ein möglichst flacher Einlaufspalt und eine Verlängerung der Preßzone zwischen Abstreifer und Stützwalze erforderlich. Um dies zu erreichen, wird die Kante des Abstreifers nach der dem Einlaufspalt abgewandten Seite aus der Ebene, die Mittelachse B der Stützwalze und Drehachse D des Abstreifers bilden, entfernt. Dazu erfolgt das Schwenken des Abstreifers so, daß die Kante nach der dem Einlaufspalt abgewandten Seite aus der Ebene entfernt wird. Es ist nur ein geringer Abstand, bis etwa 5 mm, ohne Einbußen an Qualität der Strichoberfläche möglich. Bei stärkerem Drehen des Abstreifers in der genannten Richtung tritt das bei Walzendosierung vorhandene, erfindungsgemäß zu vermeidende Nachberühren der Abstreifoberfläche mit der feuchten Strichoberfläche ein. Die dabei zwangsläufig auftretenden Ablöseerscheinungen erzeugen in der Strichoberfläche Rillen und es entsteht eine grobwolkige Durchsicht der Beschichtung. Bei der erfindungsgemäßen Verfahrensführung werden bei vorgegebenem Krümmungsradius der Einlaufflanke des Abstreifers die höchsten Naßauftragsgewichte erreicht. Das Auftragsgewicht ist aber auch noch vom Anpreßdruck des Abstreifers, den Eigenschaften des zu beschichtenden Materials, beispielsweise dem Rohpapier, von den Eigenschaften der Beschichtungsmasse und der Maschinengeschwindigkeit abhängig.

Für ein möglichst niedriges Auftragsgewicht sind ein steiler Einlaufspalt und eine kurze Preßzone erforderlich. Um dies zu erreichen, wird der Abstreifer um seine Achse gedreht und die Kante, d.h. das scharfkantige Ende der Einlaufflanke, aus der Ebene der Achsen von Stützwalze und Abstreifer nach der dem Einlaufspalt zugewandten Seite entfernt. Der Abstand der Kante von der Ebene kann 0,5 —100 mm betragen. Im Normalfall reichen aber bei vorgegebenem Krümmungsradius und konstantem Anpreßdruck des Abstreifers beispielsweise etwa 50 mm aus, um das Auftragsgewicht von 30 g/m² und Seite auf 7 g/m² und auch weniger zu erniedrigen. Von Einfluß ist dabei auch die Oberflächenhärte der Stützwalze. Bei härteren Oberflächen mit entsprechend geringer Einpreßtiefe des Abstreifers entsteht eine kürzere Preßzone, so daß der für eine bestimmte Gewichtsreduzierung erforderliche Abstand der Kante von der Ebene kleiner ist als bei weicheren Stützwalzenoberflächen. Neben dem Anpreßdruck wird die Hauptwirkung durch Vergrößerung des Einlaufwinkels des Dosierspaltes erzielt. Je größer der Winkel, ά. h. je steiler der Abstreifer angreift, desto geringer ist bei sonst unveränderten Parametern das Auftragsgewicht. Neben den Verfahrensparametern kann der Winkel durch entsprechende Wahl des Krümmungsradius der Einlaufflanke des Abstreifers und

es auch durch eine Anordnung von Stützwalze und Abstreifer, bei der die Achsen in einer schiefen Ebene liegen, beeinflußt werden. Diese Einflußmöglichkeiten werden jedoch beim Bau der Anlage ausgeschöpft und

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sind dann nicht mehr beliebig variabel. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der mehrere Abstreifer auf einem zylindrischen Körper angeordnet sind, erweist sich diesbezüglich als besonders vorteilhaft, weil dabei mehrere unterschiedliche Krümmungsradien ohne größeres Umrüsten zur Verfügung stehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an dem folgenden Beispiel näher beschrieben:

Ein sogenanntes Streichrohpapier mit einem Flächengewicht von 75 g/m² soll A) mit 7 g/m² bzw. B) mit 25 g/m² einer Beschichtungsmasse folgender Zusammensetzung beschichtet werden:

100 Tl. Pigment (Clay, Kreide, Satinweiß)
10Tl. Bindemittel, z.B. carboxylierter Styrol-buta-

dienlatex mit 50% TS.
4 Tl. lösliches Bindemittel, z. B. Casein
1 Tl. Alkalilauge, z. B.25°/oigeNaOH
74Tl. Wasser

Die Streichfarbe enthält ferner die erforderlichen Anteile an Dispergierhilfsmittel, Entschäumer und weiteren üblichen Zusätzen.

Die Beschichtungsanlage hat die in F i g. 1 wiedergegebene Anordnung. Die Bahnbreite beträgt 315 cm. Als Abstreifer wird die Ausbildung gemäß F i g. 5 verwendet, wobei 4 Abstreifer gleichen Krümmungsradius (150 mm) auf dem Walzenkörper angeordnet sind. Die Stützwalze hat einen Durchmesser von 800 mm, die Oberflächenhärte beträgt 46 Shore A (140 P + ] Einheiten).

Bei einer Bahngeschwindigkeit von 500 m/Min, wird zunächst mittels einer üblichen Tauchwalze ein Überschuß an Beschichtungsmaterial aufgebracht und durch den Abstreifer wieder entfernt. Dazu wird das scharfkantige Ende des Abstreifers an die beschichtete Bahnoberfläche so stark angepreßt, daß der sich aufbauende hydrodynamische Druck des Beschichtungsmaterials überwunden wird und eine Preßzone unter Eindrücken der elastischen Oberfläche der Stützwalze gebildet wird. Aufgrund dieser Elastizität entsteht zwischen der Stützwalzenoberfläche und der Abstreiferkante im Betriebszustand ein Spalt, den die beschichtete Bahn mit einer definiert einstellbaren Auftragsstärke passiert. Je nach Ausdehnung der Preßzone und Anpreßdruck verbleibt nur die gewünschte Auftragsstärke auf der Bahn. Dabei bewirken höherer Druck und kurze Preßzone abnehmende Beschichtungsstärke. Umgekehrt führen längere Preßzonen oder geringerer Druck zu hohen Auftragsgewichten. Eine kurze Preßzone wird dadurch erreicht, daß das scharfkantige Ende des Abstreifers an den in der aus der Mittelachse der Stützwalze und der Drehachse des Abstreifers gebildeten Ebene liegenden Punkt an die Bahnoberfläche so stark angepreßt wird, daß die Stützwalzenoberfläche eingedrückt wird. Je nach Krümmungsradius der Einlaufflanke des Abstreifers entsteht eine kürzere oder längere Preßzone, wobei kleinere Radien die Preßzone verkürzen. Bei vorgegebenem Radius kann die Preßzone noch weiter verkürzt werden, indem man den Abstreifer um seine Drehachse schwenkt, wobei das scharfkantige Ende der Einlaufflanke des ^bstreifers aus der Ebene, die Mittelachse der Stützwalze und Drehachse des Abstreifers bilden, nach der Seite des Einlaufspaltes entfernt wird. Dadurch wird der Winkel des Einlaufspaltes zwischen Stützwalze und Einlaufflanke des Abstreifers vergrößert. Die Vergrößerung hat die gleiche Wirkung . wie die Verringerung des Krümmungsradius der Einlaufflanke des Abstreifers.

Eine Verlängerung der Preßzone bei vorgegebenem Krümmungsradius der Einlaufflanke wird dadurch erreicht, daß man den Abstreifer um seine Drehachse schwenkt, wobei das scharfkantige Ende der Einlaufflanke aus der Ebene, die Mittelachse der Stützwalze und Drehachse des Abstreifers bilden, nach der dem Einlaufspalt abgewandten Seite entfernt wird. Die vorstehend aufgeführten Möglichkeiten der Einstellung des Strichgewichtes, zu dem als zusätzlicher Parameter noch in gewissen Grenzen der Anpreßdruck kommt, zeigen den großen und überraschenden Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der dazu geeigneten Vorrichtung. Das niedrige Auftragsgewicht A) von 7 g/m² ist eine Menge, zu dessen Dosierung sich das bekannte Blade als besonders geeignet erwiesen hat. Dieser Abstreifertyp entwickelt seine Vorzüge bei steilem Anstellwinkel der Klinge und hohem Anpreßdruck. Eine vergleichbare Wirkung wird erfindungsgemaß nun dadurch erreicht, daß eine kurze Preßzone gebildet wird, indem das Ende der Abstreiferflanke ca. 40 mm aus der Ebene der Drehachsen nach der Seite des Einlaufspaltes entfernt wird. Bei einem pneumatisch an den seitlichen Enden des Abstreifers in der Stuhlung gegen die Stützwalze erzeugten Anpreßdruck von 3 kg/cm (Liniendruck) wird im vorliegenden Fall ein Naßauftrag erreicht, der im getrockneten Zustand (6% Feuchte) 7 g/m² beträgt. Das Auftragsgewicht wurde zur Kontrolle jeweils auf gleicher Bahnhöhe an den Außenkanten und in der Bahnmitte ermittelt. Mittelwerte aus mehreren Messungen ergaben:

Bahnaußenkanten
Bahnmitte

7,0 g/m² und 7,1 g/m²,
7,0 g/m².

Die maximalen Abweichungen der Einzelmessungen untereinander betrugen 0,5 g. Diese Auswertung zeigt die gute Gewichtskonstanz quer zur Bahn.

Das höhere Auftragsgewicht B) von 25 g/m² ist eine Menge, zu dessen Dosierung sich ein Blade wegen des erforderlichen geringen Anstellwinkels und des niedrigen Anpreßdruckes weniger gut eignet. Üblicherweise werden dafür andere Austragseinrichtungen benötigt, beispielsweise ein Walzenauftragswerk. Erfindungsgemäß wird nun mit der gleichen Dosiereinrichtung, mit der ein niedriges Auftragsgewicht erreicht wurde, durch Verlängerung der Preßzone auch ein höheres Beschichtungsgewicht möglich, ohne daß nicht akzeptierbare Gewichtsschwankungen quer zur Bahn auftreten. Die hohen Qualitätsanforderungen haben den tolerierbaren Bereich der Gewichtsabweichungen sehr stark eingeengt. Aus Gründen der Rationalisierung sind die Arbeitsbreiten der Anlagen ständig vergrößert worden, wobei mit den herkömmlichen Dosiereinrichtungen Gewichtsabweichungen quer zur Bahn zwangsläufig in Kauf genommen werden mußten. Dieser Nachteil wird nun durch die Erfindung überwunden. Zur Vergrößerung der Preßzone wird das scharfkantige Ende der Einlaufflanke des Abstreifers ca. 0,5 mm aus der Ebene der Drehachsen nach der dem Einlaufspalt abgewandten Seite entfernt. Dadurch wird eine Wirkung des Abstreifers erzielt, die mit einem Walzenauftragswerk vergleichbar ist. Bei einem an den seitlichen Enden des Abstreifers in der Stuhlung gegen die Stützwalze erzeugten Anpreßdruck von 3 kg/cm (Liniendruck) wird im vorliegenden Fall ein Naßauftrag erreicht, der im getrockneten Zustand (6% Feuchte) 25 g/m² beträgt. Das Auftragsgewicht wurde zur Kontrolle jeweils auf gleicher Bahnhöhe an den Außenkanten und in der

Bahnmitte ermittelt. Mittelwerte aus mehreren Messungen ergaben:

Bahnaußenkanten
Bahnmitte

25 g/m² und 24 g/m²,
24 g/m².

Die maximalen Abweichungen der Einzelmessungen untereinander betrugen 2 g. Diese Auswertung zeigt die gute Gewichtskonstanz quer zur Bahn.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß unabhängig vom ge- ίο wünschten Auftragsgewicht stets ein solcher Anpreßdruck wählbar ist, der eine exakte Ausbildung des Spaltes quer zur Bahn auch bei größeren Arbeitsbreiten ermöglicht. Voraussetzung dafür ist die richtige Elastizität der Stützwalzenoberfläche, die ein so starkes Anpressen des Abstreifers ermöglichen muß, daß durch Verformung der Stützwalzenoberfläche eine stabile und quer zur Bahn exakt gleiche Preßzone ausgebildet wird und weiterhin der in sich starre Abstreifer. Der Anpreßdruck sollte mit Rücksicht auf den konstruktiven Aufwand von Abstreifer, Stützwalze und deren Lagerungen in der Stuhlung möglichst niedrig sein. Er muß jedoch so groß sein, daß mindestens der sich bei

den heute üblichen Bahngeschwindigkeiten bis zu 1200 m/Min, aufbauende hydrodynamische Druck der Beschichtung kompensiert wird. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß mit nur einer Vorrichtung stark unterschiedliche Auftragsgewichte mit geringeren Schwankungen als bisher üblich, insbesondere bei großen Arbeitsbreiten möglich sind. Dabei werden Qualitäten in Oberflächen und Durchsicht der Beschichtung erreicht, wie sie bisher nur mit unterschiedlichen, an hohe oder niedrige Auftragsgewichte speziell angepaßte Dosiereinrichtungen möglich waren.

Der Vorteil des erfindungsgemäß in sich starren Abstreifers besteht darin, daß er nicht nur ohne größere Schwierigkeiten mit der erforderlichen Genauigkeit herstellbar ist, sondern auch mit großer Genauigkeit und Reproduzierbarkeit quer zur Bahn einstellbar ist. Der sich während des Betriebes zwischen Stützwalze und Abstreifer ausbildende Dosierspalt ist an jeder Stelle quer zur Bahn gleich dick und ermöglicht geringere Abweichungen vom Sollgewicht, als es mit den bisher bekannten Dosiereinrichtungen möglich war.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Beschichten von laufenden Bahnen aus Papier oder Karton mit üblichen Pigmentdispersionen, bei dem zunächst ein Überschuß an Beschichtungsmaterial auf die Bahn aufgebracht und anschließend der Überschuß mit einem feststehenden Abstreifer wieder entfernt wird, oder bei dem der Abstreifer gleichzeitig als Auftragseinrichtung dient,

wobei die Einstellung des Naßauftragsgewichtes mittels des Abstreifers dadurch erfolgt, daß man das scharfkantige Ende der Einlaufflanke des Abstreifers an den in der aus der Mittelachse der Stützwalze und der Drehachse des Abstreifers gebildeten Ebene liegenden Punkt an die Oberfläche der Beschichtung anpreßt, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) durch Erhöhung des Anpreßdruckes den entgegengerichteten hydrodynamischen Druck des Beschichtungsmaterials überwindet, und

b) in der Preßzone die elastische Oberfläche der Stützwalze eindrückt, und

c) entweder die Preßzone verlängert, indem man den Abstreifer um seine Drehachse (D) schwenkt, wobei das scharfkantige Ende der Einlauf flanke des Abstreifers 0,5—5,0 mm aus der Ebene, die Mittelachse (B) der Stützwalze und Drehachse (D) des Abstreifers bilden, nach der dem Einlaufspalt abgewandten Seite entfernt wird, oder

d) den Winkel des Einlaufspaltes zwischen Stützwalze und Einlaufflanke des Abstreifers vergrößert, indem man den Abstreifer um seine Drehachse schwenkt, wobei das scharfkantige Ende der Einlaufflanke des Abstreifers 0,5-100 mm aus der Ebene, die Mittelachse (B) der Stützwalze und Drehachse (D) des Abstreifers bilden, nach der dem Einlaufspalt zugewandten Seite entfernt wird.

2. Vorrichtung zur Regulierung des Auftragsgewichtes von Beschichtungen auf in laufender Bahn geführtem Material, mit einer die laufende Bahn auf der unbeschichteten Seite stützenden Walze, und einem Abstreifer, der in Richtung auf die Walze verstellbar und mit vorwählbarem Druck an die beschichtete Seite der Materialbahn anpreßbar und um eine parallel zur Mittelachse (B) der Stützwalze verlaufenden Achse (D) schwenkbar ist, insbesondere Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Abstreifer (5), der sich während der Einwirkung auf die Beschichtung in an sich bekannter Weise in Ruhe befindet, in sich starr ausgebildet ist,

b) die Einlaufseite des Abstreifers (5) eine gekrümmte Einlaufflanke (7) mit einem Krümmungsradius von 50 — 200 mm aufweist,

c) die Einlaufflanke (7) an ihrem an die Warenbahn (1) anliegenden, eine Preßzone bildenden Ende (6) scharfkantig ausgebildet ist,

d) die Stützwalze (2) in an sich bekannter Weise eine elastische Oberfläche aufweist. _g

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

der Abstreifer (5) als Walzensektor ausgebildet ist.

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4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Abstreifer (5) auf der der Einlaufflanke (7) abgewandten Seite mit einer zylindrischen Stützfläche (10) versehen ist, deren Mittelachse konzentrisch mit der Schwenkachse (D) angeordnet ist und

b) an der zylindrischen Stützfläche (10) ein Stützkörper (11) anliegt.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

das scharfkantige Ende (6) der Einlaufflanke (7) der Abstreifer (5) mit Hilfe einer Hartmetallschiene gebildet ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Radius der Stützwalze (2) 150-500 mm beträgt und

b) die Härte der elastischen Oberfläche der Stützwalze (2) 74-34 Einheiten Shore A beträgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

die Härte der elastischen Oberfläche der Stützwalze (2)56-41 Einheiten Shore A beträgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

die Härte der elastischen Oberfläche der Stützwalze (2) 50-44 Einheiten Shore A beträgt.