DE29501918U1 - Vorrichtung zum Imprägnieren von Bahnen aus porösem Material - Google Patents

Description

Krefeld, 06.02.1995

PAT - PL/wey - P 95/01 GM

Vorrichtung zum Imprägnieren von Bahnen aus porösem Material.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus der EP 0 173 519 Bl, von der die Erfindung ausgeht, ist es bekannt, die Imprägnierung unter erhöhtem Druck durchzuführen. Dadurch kann eine erheblich größere Menge an Tränkungsmittel in das Substrat eingebracht werden als bei der drucklosen Imprägnierung. Es wird z.B. möglich, dichtere Papiere mit geringem Saugvermögen zu imprägnieren. Ferner eröffnet sich die Möglichkeit, Tränkungsmittel mit hoher Viskosität, d.h. mit hohem Feststoffgehalt und verringertem Lösemittelanteil, einzusetzen. Die erforderliche Druckerhöhung wird insbesondere dadurch erreicht, daß die Kammer, die das Tränkungsmittel aufnimmt, sich vom Einlaufschlitz in Richtung auf den Auslaufschlitz stetig verengt. Die durchlaufende Bahn treibt die an ihrer Oberfläche anhaftende Grenzschicht des Tränkungsmittels in den verengten Bereich der Kammer. Dadurch nimmt der Druck in der Kammer in Richtung auf den Auslaufschlitz zu. Bei Durchlaufgeschwindigkeiten von etwa bzw. 60 m/s werden nach Angaben der genannten Schrift in der Nähe des AuslaufSchlitzes Drücke erreicht, die deutlich über MPa liegen. Wenn das Tränkungsmittel über eine Druckpumpe zugeführt wird, addiert sich der von der Druckpumpe erzeugte statische Druck zu dem in der Kammer erzeugten dynamischen Druck.

Bei der bekannten Vorrichtung ist der Walzenmantel auf der gesamten Länge mit gewindeähnlich angeordneten Rillen versehen. Die Rillen sollen flüssiges Tränkungsmittel,

welches durch die Poren der Warenbahn hindurchgedrückt worden ist, aufnehmen und in den Trog zurückführen. Durch die Rillen kann auch Luft entweichen, die durch das Tränkungsmittel aus den Poren verdrängt worden ist.
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Wenn die Breite der zu imprägnierenden Bahn kleiner ist als die Walzenlänge, dann bleiben seitliche Bereiche der Walzen unbedeckt. Die Folge ist, daß an den Abdichtungen am Einlaufschlitz und insbesondere am Auslaufschlitz durch die Rillen Tränkungsmittel ausfließt.

Thema einer Veröffentlichung in DE-Z COATING 9/90, S. 336-341, ist das dosierte Aufbringen fließfähiger Substanzen auf durchlaufende Bahnen mit Hilfe von Rasterwalzen. Es werden verschiedene Rasterformen angegeben, darunter insbesondere solche, bei denen der Walzenmantel mit regelmäßig angeordneten, als "Näpfchen" bezeichneten kleinen Vertiefungen versehen ist, die z.B. die Form von spitzen oder stumpfen Pyramiden haben und voneinander durch schmale Stege getrennt sind. Es werden Auftragvorrichtungen beschrieben, bei denen die Rasterwalze mit einem Teil ihres Umfanges in einen Trog eintaucht, der die aufzutragende Substanz enthält. Dabei werden die Näpfchen gefüllt, und die Substanz wird auf diese Weise von der rotierenden Rasterwalze aufgenommen.

überschüssige Substanz wird abgerakelt, so daß die Rasterwalze stets die gleiche Menge an Substanz mitführt. Die Substanz wird auf die außerhalb des Troges vorbeigeführte Bahn übertragen. Die Übertragung erfolgt entweder durch direkte Berührung zwischen Rasterwalze und Bahn oder indirekt über 0 eine zwischengeschaltete Auftragwalze.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung, die die Merkmale des Oberbegriffs aufweist, zu verbessern, so daß auch Bahnen, deren Breite kleiner ist als die Länge der Walze, behandelt werden können, ohne daß in den seitlichen Bereichen verstärkt Tränkungsmittel ausfließt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Bevorzugte Ausführungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 4.

Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels.

Figur 1 zeigt einen Querschnitt.
Figur 2 zeigt einen Längsschnitt.

Figur 3 veranschaulicht ein Drosselorgan.

Figur 4 zeigt stark vergrößert einen Ausschnitt aus einer Abwicklung der Mantelfläche der Walze.

In einen Trog 1, der im wesentlichen aus einem Grundkörper 2 und aus ebenen Stirnwänden 3, 4 besteht, taucht teilweise eine Walze 5 ein, die in einem nicht dargestellten heb- und senkbaren Obergestell drehbar gelagert und mit einem ebenfalls nicht dargestellten Antrieb versehen ist. Der Grundkörper 2 hat einen bogenförmigen Querschnitt und bildet annähernd einen Halbzylinder. Zwischen der konkaven Innenfläche des Grundkörpers 2 und der Mantelfläche der Walze 5 befindet sich eine Kammer 6, deren Weite, in radialer Richtung gemessen, von einem Einlaufschlitz 7 in Richtung auf einen Auslaufschlitz 8 stetig abnimmt, so daß sie am Auslaufschlitz 8 kaum größer ist als die Dicke einer zu beschichtenden Papierbahn. Dies ist in der bereits erwähnten EP 0 173 519 Bl, auf die hiermit Bezug genommen wird, ausführlich beschrieben.

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In die Kammer 6 mündet in der Nähe des Einlaufschlitzes 7 eine Zuleitung 9 für ein Tränkungsmittel ein. Die Zuleitung 9 durchdringt den Grundkörper 2 und ist mit einer nicht dargestellten Druckpumpe verbunden.
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Am Einlaufschlitz 7 ist ein Dichtungsblock 10 angeordnet, der sich von der Stirnwand 3 bis zur Stirnwand 4 erstreckt. Auf der Seite, die der Walze 5 zugekehrt ist, sind abwechselnd Leisten 11 und Rillen 12 angeordnet, so daß der in Figur 1 sichtbare Querschnitt etwa einem Kamm gleicht. Die unterbrochene Linie, die im Querschnitt die Außenflächen der Leisten veranschaulicht, ist dem Walzenquerschnitt angepaßt, so daß zwischen den Außenfläche der Leisten 11 und der Mantelfläche der Walze 5 enge Spalte bestehen. Die Weite der Spalte läßt sich durch eine annähernd radiale Feineinstellung, in Figur 1 als Schraube 13 dargestellt, verändern. Jede Rille 12 ist mit mehreren über die Länge verteilten Abflußöffnungen 14 versehen, die den Dichtblock 10 durchdringen und in einen Kanal 15 einmünden, von dem ein Abflußrohr 16 ausgeht. Ein 0 entsprechender Dichtungsblock 17 ist am Auslaufspalt 8 angebracht.

Die Stirnwände 3, 4 sind durch Schrauben 18, 19 mit dem Grundkörper 2 verbunden. Zwischen Stirnwand 3 und Grundkörper 2 ist eine Dichtungsplatte 20 eingespannt, zwischen Stirnwand 4 und Grundkörper 2 eine Dichtungsplatte 21. Die Dichtungsplatten 20, 21 sind aus einem verschleißfesten Kunststoff hergestellt, der gegen Metall einen niedrigen Reibungskoeffizienten hat. Sie sind etwa halbkreisförmig und haben je eine Ausnehmung für den Wellenzapfen 22.

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Der Mantel der Walze 5 ist mit Ausnahme schmaler Randstreifen 23, 24 mit regelmäßig angeordneten Näpfchen 25 versehen, die etwa die Form eines Pyramidenstumpfes mit quadratischer Grundfläche haben. Die Seitenlänge der Grundfläche liegt vorzugsweise zwischen etwa 0,3 und 1,5 mm, die Tiefe zwischen etwa 0,3 und 1 mm. Die Näpfchen 25 sind durch schmale Stege 26, 27 voneinander getrennt. Die Außenflächen der Stege 26, 27 liegen in der durch die glatte Außenfläche der Randstreifen 23, 24 definierten zylindrischen Hüllfläche. Die Stege 26 verlaufen in Umfangsrichtung, die Stege 27 liegen parallel zur Achse der Walze 5. Es ist aber auch möglich, die Stege 26, 27 diagonal anzuordnen.

In den beiden den Stirnwänden 3, 4 benachbarten Randzonen sind sowohl am Einlaufschlitz 7 als auch am Auslaufschlitz 8 zusätzliche Drosselorgane 37 vorgesehen. Ein derartiges Drosselorgan liegt, wie aus Figur 1 ersichtlich, in einer Längsnut 38, die in kurzem Abstand unter dem Dichtungsblock 17 in die Innenfläche des Grundkörpers 2 eingefräst ist und sich vom Rand etwa über ein Viertel der Gesamtlänge erstreckt. Es ist aus einem biegesteifen Kunststoffprofil hergestellt und in Längsrichtung in mehrere Abschnitte 39a, 39b usw. unterteilt. Zwischen den einzelnen Abschnitten ist der Querschnitt des Kunststoffprofils geschwächt, so daß die Zwischenabschnitte 40a, 40b usw. biegsam sind und fast wie Gelenke wirken. An jedem Abschnitt 39a, 39b usw. greift eine Kolbenstange 41 an, die den Grundkörper 2 durchdringt. Sie ist mittels eines Hydraulikzylinders 42 in kleinen Schritten in Richtung radial zur Walze 5 verstellbar.

Im Betrieb wird eine zu tränkende Papierbahn 43, die die Walze 5 etwa auf der Hälfte des Umfangs umschlingt, durch den Einlaufschlitz 7 der Kammer 6 zugeführt. Die imprägnierte Bahn verläßt die Kammer 6 durch den Auslaufschlitz 8. Über die Zuleitung 9 wird der Kammer 6 Tränkungsmittel zugeführt,

vorzugsweise unter erhöhtem Druck von z.B. 0,2 bis 1,0 MPa. Infolge der Verengung bildet sich durch den Schleppeffekt der hindurchbewegten Bahn in der Kammer 6 ein Druckgradient aus, so daß der Druck in der Nähe des Auslaufschlitzes 8 wesentlich höher liegt als der Druck, mit dem das Tränkungsmittel zugeführt wird.

An den Dichtungsblöcken 10, 17 werden zwischen den Außenflächen der Leisten 11 und der auf der Walze 5 aufliegenden Papierbahn 43 mit den Schrauben 13 enge Spalte eingestellt, so daß die Leisten 11 die zu imprägnierende Bahn 43 und die Walze 5 nicht berühren. Durch die Spalte derjenigen Leisten 11, die dem Einlaufschlitz 7 bzw. dem Auslaufschlitz unmittelbar benachbart sind, tritt kontinuierlich ein geringer Strom des Tränkungsmittels aus der Kammer 6 aus, gelangt in die benachbarte Rille 12 und fließt nahezu drucklos über die Bohrungen 14 zu dem Sammelkanal 15 und von dort über das Abflußrohr 16 zu einem nicht dargestellten Sammelbehälter, z.B. zur Vorlage der Pumpe, die das Tränkungsmittel in die Zuleitung 9 hineindrückt. Die Spalte der weiteren Leisten 11 werden höchstens von sehr geringen Mengen des Tränkungsmittels durchsetzt, die gegebenenfalls durch die entsprechenden Rillen 12 abfließen. Die an dem auslaufseitigen Dichtungsblock 17 austretende Menge kann ein wenig größer sein als an der Einlaufseite. Das ist einerseits durch den erhöhten Druck am Auslaufschlitz 8 bedingt, andererseits dadurch, daß die von der rotierenden Walze 5 auf die austretende Flüssigkeit ausgeübte Schleppkraft am Einlaufschlitz 7 in die Kammer 6 hineingerichtet ist, am Auslaufschlitz 8 jedoch nach außen.

Wie in Figur 2 angedeutet, ist die Breite der durchlaufenden Papierbahn 43 geringer als die Länge der Walze 5. Nur in dem Bereich, über den sich die Papierbahn 43 erstreckt, sind die Näpfchen 25 abgedeckt. Das Tränkungsmittel wird unter Druck in die Papierbahn 43 hineingedrückt. Die Luft wird aus den Poren

verdrängt und entweicht in die Näpfchen 25. Etwaiges durch die Papierbahn 43 hindurchgedrücktes Tränkungsmittel gelangt ebenfalls in die Näpfchen 25. In den seitlichen Bereichen 28, 29, die von der Papierbahn 43 unbedeckt gelassen werden, sind die Näpfchen 25 mit Tränkungsmittel gefüllt. Die zur Achse der Walze 5 parallelen Stege 27 bilden in diesen Bereichen ein System von Sperren, die - im Vergleich zu dem eingangs geschilderten Stand der Technik - den Austritt von Tränkungsmittel erheblich behindern. Zusammen mit den in Umfangsrichtung verlaufenden Stegen 26 bilden sie ein stützendes Netzwerk für die Papierbahn 43.

Die Dichtwirkung wird verstärkt durch die Drosselorgane 37, die in Figur 3 dargestellt sind. Bei dem in Figur 3 veranschaulichten Beispiel entspricht der unbedeckte Randbereich etwa der Zone, in der die Abschnitte 39c bis 39e des Drosselorgans 37 angeordnet sind. Um zu verhindern, daß durch den relativ weiten Spalt zwischen dem unbedeckten Mantel der Walze 5 und den Außenflächen der Leisten 11 ein unerwünscht starker Leckstrom des Tränkungsmittels austritt, werden die Abschnitte 39c bis 39e des Drosselorgans 37 mit Hilfe der zugeordneten Hydraulikzylinder 42 in Richtung auf die Walze 5 vorgeschoben. Der Vorschub entspricht etwa der Dicke der Papierbahn 43. Die Abschnitte 39a, 39b bleiben inaktiv in ihrer Grundstellung, in der ihre der Walze 5 zugekehrte Fläche etwa bündig mit der Innenfläche des Grundkörpers 2 liegt. Der im Kantenbereich der Papierbahn liegende Zwischenabschnitt 40b ermöglicht die erforderliche Deformation des Drosselorgans 37, die in Figur 5 durch gestrichelte Linien angedeutet ist.

Claims (2)

Schutzansprüche:

1. Vorrichtung zum Imprägnieren von Bahnen aus porösem Material, insbesondere aus Papier oder Pappe, mit einem flüssigen Tränkungsmittel, insbesondere Harz, unter erhöhtem Druck,

mit einer Walze, die um eine waagerechte Achse drehbar und antreibbar und mit Vertiefungen für verdrängte Luft oder durch die zu imprägnierende Bahn hindurchgedrücktes Tränkungsmittel versehen ist,

mit einem Trog, in den die Walze teilweise eintaucht, wobei sich zwischen der Innenfläche des Troges und der Mantelfläche der Walze eine Kammer befindet,

mit einer in die Kammer einmündenden Zuleitung für das Tränkungsmittel,

mit einem Einlaufschlitz und einem Auslaufschlitz für die zu imprägnierende Bahn

und mit Dichtungen am Einlaufschlitz und am Auslaufschlitz ,
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dadurch gekennzeichnet,

daß die Vertiefungen in der Mantelfläche der Walze 5 als eng beieinanderliegende, durch Stege (26, 27) getrennte Näpfchen (25) ausgebildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Einlaufschlitz (7) und am Auslaufschlitz (8) je ein Dichtungsblock (10, 17) angebracht ist, der an dem Trog 5 (1) befestigt und in einer zur Walze (5) im wesentlichen radialen Richtung verschieblich ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden Randzonen Drosselorgane (37) angeordnet sind, die sich am Einlaufschlitz (7) und am Auslaufschlitz (8) parallel zu den Dichtungsblöcken (10, 17) erstrecken, und daß an jedem Drosselorgan (37) mehrere Einstellorgane (42) angreifen, mit denen einzelne Abschnitte (39a bis 39e) des Drosselorgans (37) separat einstellbar sind.

Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (37) aus einem Kunststoffprofil hergestellt ist, welches durch mehrere Zwischenabschnitte (40a, 40b usw.)/ in denen der Querschnitt geschwächt ist, in Abschnitte (39a bis 39e) unterteilt und zwischen diesen Abschnitten gelenkartig verbiegbar ist.