EP1496155B1 - Vorrichtung zum direkten oder indirekten Auftragen von flüssigen bis pastösen Suspensionen auf Papier- oder Kartonbahnen - Google Patents

Vorrichtung zum direkten oder indirekten Auftragen von flüssigen bis pastösen Suspensionen auf Papier- oder Kartonbahnen Download PDF

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EP1496155B1
EP1496155B1 EP04013297A EP04013297A EP1496155B1 EP 1496155 B1 EP1496155 B1 EP 1496155B1 EP 04013297 A EP04013297 A EP 04013297A EP 04013297 A EP04013297 A EP 04013297A EP 1496155 B1 EP1496155 B1 EP 1496155B1
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scraper
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Uwe Sachse
Reinhard Knop
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PAMA Papiermaschinen GmbH
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PAMA Papiermaschinen GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C3/00—Apparatus in which the work is brought into contact with a bulk quantity of liquid or other fluent material
    • B05C3/18—Apparatus in which the work is brought into contact with a bulk quantity of liquid or other fluent material only one side of the work coming into contact with the liquid or other fluent material
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/22—Addition to the formed paper
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    • D21H23/34—Knife or blade type coaters
    • D21H23/36—Knife or blade forming part of the fluid reservoir, e.g. puddle-type trailing blade or short-dwell coaters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/02—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface ; Controlling means therefor; Control of the thickness of a coating by spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to the coated surface
    • B05C11/023—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface
    • B05C11/025—Apparatus for spreading or distributing liquids or other fluent materials already applied to a surface with an essentially cylindrical body, e.g. roll or rod

Definitions

  • the invention relates to a device for the direct or indirect application of liquid to pasty suspensions, in particular for color pigments or starches containing suspensions on paper or board webs.
  • the applied to a paper or board web suspension which may be a glue or color suspension, but also a pasty coating composition, applied from an application chamber either directly or indirectly via a mostly rubberized applicator roll on the web to be coated and subsequently by a roller blade or a doctor blade metered and fed to a press nip.
  • a size press for direct coating of the paper web is described, in which the glue suspension from an open application chamber is applied to the paper web and subsequently metered by means of a corrugated roller doctor blade.
  • This device is an open system, especially when suspensions of high viscosity are to be processed, at the high today usual working speeds of over 800 m / min not suitable for coating, since then no uniform film can be produced on the paper web.
  • a device for the indirect application of a liquid suspension in which the liquid suspension by means of one across the entire width the web-reaching nozzle applicator applied to an applicator roll and finely dosed by means of a doctor bed. In a press nip formed between the applicator roll and a press roll, the coating of the paper web takes place. Also in this commissioned work that occur in the device after DE 34 17 487 A1 mentioned disadvantages. Furthermore, in the DE 44 32 177 A1 a device for direct or indirect application of a liquid to pasty suspension described on a moving web. This device has a metering gap designed as a free-jet nozzle, to which the suspension to be applied is fed via a distributor tube.
  • the metering gap of this device is formed from two lips extending over the web width.
  • Such a device can be used for much higher operating speeds, since the suspension to be applied in this device can be supplied under pressure.
  • the increased pressure causes the nozzle gap, in particular in the middle region of the material web expands and thus leads to an increased order and thus to a non-uniform line image across the web width. This will not be completely eliminated by a downstream doctor, as a bending of the doctor bed can not be prevented.
  • For influencing the layer thickness are in this device at the gap lips sectionally arranged adjustment provided over which the gap width and thus the flow rate can be influenced.
  • the object of the invention is to provide a simple application device, in particular for high-speed coating systems for direct or indirect application of liquid to pasty suspensions on paper or board webs, with which it is possible without complex adjustment and control devices, a uniform streak-free Coating also allow for wide paper or board webs.
  • a laminar flow can be achieved by stage diffusers
  • the object of the invention with the features of claim 1 is achieved.
  • Advantageous embodiments of the device are specified in the subclaims.
  • the device according to the invention With the device according to the invention, a surprisingly good uniform line image of the applied suspension over the entire width of the paper or board web is achieved without a strip pattern in the order is recognizable by the present between the individual outlet openings webs of the diffuser block. Also, the suspension order over the entire width of the paper or board web is very uniform. A permanent measurement of the suspension order and subsequent corrective adjustment of the application gap or the supplied amount of suspension is unnecessary, so that the cost of such a device according to the invention can be kept low.
  • FIG. 1 a sectional view of the device according to the invention for the indirect application of viscous glue.
  • a cross section through the device is shown.
  • the device is attached to the crossbeam 1, in which the feed tube 2 is arranged for the glue to be applied.
  • a plurality of outlets 3 are arranged over the entire width of the non-illustrated paper web to be coated, which are connected by means of webs 4 and the screw 5 with the diffuser block 6.
  • the diffuser block 6 consists of a multiplicity of individual diffusers whose round inlet cross-section widens continuously to form a rectangular outlet cross-section.
  • the walls between the individual diffusers are tapered on the output side so that no vortices are generated in the glue suspension at these points.
  • the further guidance of the glue suspension is ensured on the transfer roller 9 facing side of the diffuser block 6 by the diffuser lip 7.
  • the overflow gap 8 Between the transfer roller 9 and the end of the diffuser lip 7 is the overflow gap 8, on which the too much added glue suspension in the Leim Weg Equipmentswanne 15 and from there into the so-called coating kitchen, not shown here, in which Glue suspension is recycled, can be returned.
  • the glue suspension is passed to the doctor bed 10.
  • the doctor bed 10 of the roller blade 11 is arranged, which is in operative connection with the transfer roller 9.
  • a not shown corrugation is introduced in the direction of its longitudinal axis.
  • the clamping device 14 fixes the doctor bed 10 between the crossbar 1 and the hose holder 13. With the pressure hose 12, the fine pressing of the roller blade 11 and thus the thickness of the glue layer to be applied is adjustable. About a separate pivot point, not shown, the adjustment of the overflow gap 8 is possible.

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  • Paper (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum direkten oder indirekten Auftragen von flüssigen bis pastösen Suspensionen, insbesondere für Farbpigmente oder Stärken enthaltende Suspensionen auf Papier- oder Kartonbahnen.
    • Stand der Technik
  • Bei derartigen Vorrichtungen wird die auf eine Papier- oder Kartonbahn aufzubringende Suspension, die eine Leim- oder Farbsuspension, aber auch eine pastöse Auftragsmasse sein kann, aus einer Auftragskammer entweder direkt oder indirekt über eine zumeist gummierte Auftragswalze auf die zu beschichtende Bahn aufgebracht und nachfolgend mittels eines Rollrakels oder einer Streichklinge dosiert und einem Pressspalt zugeführt.
    In der DE 34 17 487 A1 ist eine solche Leimpresse zum direkten Beschichten der Papierbahn beschrieben, bei der die Leimsuspension aus einer offenen Auftragskammer auf die Papierbahn aufgetragen und nachfolgend mittels eines geriffelten Rollrakels dosiert wird. Diese Vorrichtung ist als offenes System, insbesondere wenn Suspensionen hoher Viskosität verarbeitet werden sollen, bei den hohen heute üblichen Arbeitsgeschwindigkeiten von über 800 m/min nicht zum Beschichten geeignet, da dann kein gleichmäßiger Film auf der Papierbahn erzeugt werden kann.
  • Das gleiche trifft auch auf die in der DE 295 10 486 U1 beschriebenen Vorrichtung zu. Ferner besteht insbesondere bei hohen Arbeitsbreiten die Gefahr, dass sich das Rollrakel durchbiegt und dadurch die aufgetragene Schicht in der Mitte der Bahn dicker als am Rande ausfällt.
  • Nach der DE 44 14 921 A1 ist eine Vorrichtung zum indirekten Auftragen einer flüssigen Suspension bekannt, bei der die flüssige Suspension mittels eines über die gesamte Breite
    der Materialbahn reichenden Düsenauftragswerkes auf eine Auftragswalze aufgetragen und mittels eines Rakelbetts fein dosiert wird. In einem zwischen der Auftragswalze und einer Presswalze gebildeten Pressspalt erfolgt das Beschichten der Papierbahn. Auch bei diesem Auftragswerk treten die bei der Vorrichtung nach der DE 34 17 487 A1 genannten Nachteile auf.
    Ferner ist in der DE 44 32 177 A1 eine Vorrichtung zum direkten oder indirekten Auftragen einer flüssigen bis pastösen Suspension auf eine laufende Materialbahn beschrieben. Diese Vorrichtung weist einen als Freistrahldüse ausgebildeten Dosierspalt auf, dem die aufzutragende Suspension über ein Verteilerrohr zugeführt wird. Der Dosierspalt dieser Vorrichtung wird aus zwei über die Bahnbreite reichenden Lippen gebildet. Eine solche Vorrichtung kann für wesentlich höhere Arbeitsgeschwindigkeiten eingesetzt werden, da die aufzutragende Suspension in dieser Vorrichtung unter Druck zugeführt werden kann. Allerdings führt der erhöhte Druck dazu, dass sich der Düsenspalt insbesondere im Mittenbereich der Materialbahn aufweitet und es so zu einem erhöhten Auftrag und damit zu einem ungleichmäßigen Strichbild über die Bahnbreite führt. Dies wird auch durch ein nachgeordnetes Rakel nicht vollständig zu beseitigen sein, da ein Verbiegen des Rakelbetts nicht zu verhindern ist. Zur Beeinflussung der Schichtdicke sind bei dieser Vorrichtung an den Spaltlippen sektionsweise angeordnete Verstellelemente vorgesehen, über welche die Spaltbreite und damit die Durchflussmenge beeinflussbar ist. Um diese Verstellungen auch während des Betriebes einer solchen Anlage vornehmen und gleichzeitig sich während des Betriebes ergebende Änderungen ausgleichen zu können, sind Stellmotoren vorgesehen, die über die Messung der aufgetragenen Schicht und einen Regelkreis gewährleisten, dass die Schicht über die gesamte Bahnbreite konstant bleibt. Der Aufwand für die Herstellung einer solchen Vorrichtung ist sehr hoch. Darüber hinaus weist ein solcher Regelkreis mit seinen vielen Elementen eine erhebliche Störanfälligkeit auf. Diesbezüglich bringt auch die in der EP 0 761 877 A2 beschriebene Weiterentwicklung der vorgenannten Freistrahl-Auftragseinrichtung keine entscheidende Verbesserung. Auch hier sind zum Erzielen eines gleichmäßigen Strichbildes Stelleinrichtungen am Auslaufspalt erforderlich.
  • Eine den vorgenannten Vorrichtungen ähnliche Auftragseinrichtung für flüssige bis pastöse Suspensionen ist in der DE 198 01 140 A1 beschrieben, die ein aufwändiges Regelsystem zur Erzielung eines gleichmäßigen Strichbildes aufweist.
    In einer anderen Vorrichtung nach der DE 40 00 556 A1 wird vorgeschlagen, die Gleichmäßigkeit der aufgetragenen Schicht durch die Anordnung von mehreren Rakelmessern zu verbessern, wobei die aufzutragende Suspension in einer laminaren Strömung auf der Rückseite eines Vorrakelmessers direkt auf die Papier- oder Kartonbahn aufgetragen wird. Mit einer derartigen Vorrichtung ist jedoch auch nicht zu vermeiden, dass insbesondere bei breiten Materialbahnen, hohen Arbeitsgeschwindigkeiten und hohen Viskositäten der aufzubringenden Suspensionen der Auftragsspalt durch den Druck im Zuführsystem aufgeweitet wird, und somit über die Bahnbreite eine Ungleichmäßigkeit in der Schichtdicke zu verzeichnen ist.
    Mit der DE 43 03 577 A1 wird dieses System dadurch weiter verbessert, indem die Menge der zugeführten Suspension geregelt wird. Aber auch mit dieser Maßnahme ist der vorgenannte Mangel einer solchen Auftragseinrichtung nicht zu beheben.
    Die maschinenbaulich nahe liegende Lösung, das Aufweiten des Spaltes infolge des inneren Drucks durch das Einbringen von Stegen zu verhindern, scheitert daran, dass eine solche Konstruktion zwangsweise Streifen im Strichauftrag verursacht.
    Im Patent US 5,376,177 ist ein Streichaggregat mit einer Vorrichtung zur Regelung des Schichtgewichts in der Querrichtung einer Papierbahn beschrieben. Dazu ist eine Auftragskammer mit einem nachfolgend angeordneten Rollrakel vorgesehen. Zur Beeinflussung der dem Rollrakel zur Verfügung gestellten Menge an Beschichtungsflüssigkeit weist die zulaufseitige Begrenzung der Auftragskammer eine Vielzahl von Durchbrüchen auf, die lokal mit Abdeckschiebern verschlossen werden können. Zur Erzielung einer gleichmäßigen Strichbildes erfordert diese Lösung einen hohen Aufwand an Einstellmitteln.
    Eine ähnliche indirekt die Schichtdicke beeinflussende Lösung ist in der EP 0 571 849 A1 beschrieben. Hier sind in der Auftragskammer über die Breite der Auftragseinrichtung verteilt, im Ausflussquerschnitt einstellbare Ablaufstellen angeordnet, über welche ein Teil der der Auftragskammer zugeführten Beschichtungsflüssigkeit abfließen kann. Diese Lösung führt neben dem hohen Aufwand für die Einstellmechanismen dieser veränderbaren Ausflussquerschnitte zu einem streifenförmigen Auftragsbild, da die Entfernung zwischen den Auslaufstellen zu Druckunterschieden in der Auftragskammer führen, die bis zum Rollrakel nicht ausgeglichen sind.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine einfache Auftragsvorrichtung insbesondere für mit hohen Geschwindigkeiten arbeitende Beschichtungsanlagen zum direkten oder indirekten Auftragen von flüssigen bis pastösen Suspensionen auf Papier- oder Kartonbahnen zu schaffen, mit der es ohne aufwändige Verstell- und Regeleinrichtungen möglich ist, eine gleichmäßige streifenfreie Beschichtung auch von breiten Papier- oder Kartonbahnen zu ermöglichen. Ausgehend von den strömungsphysikalischen Erkenntnissen, nach denen eine laminare Strömung durch Stufendiffusoren erzielbar ist, wird die Aufgabe der Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein überraschend gutes gleichmäßiges Strichbild der aufgetragenen Suspension über die gesamte Breite der Papier- oder Kartonbahn erreicht, ohne dass durch die zwischen den einzelnen Auslassöffnungen vorhandenen Stege des Diffusorblockes ein Streifenbild im Strichauftrag erkennbar ist. Auch ist der Suspensionsauftrag über die gesamte Breite der Papier- oder Kartonbahn sehr gleichmäßig. Eine permanente Messung des Suspensionsauftrages und nachfolgende korrigierende Verstellung des Auftragsspaltes oder der zugeführten Suspensionsmenge erübrigt sich, so dass die Kosten für eine solche erfindungsgemäße Vorrichtung niedrig gehalten werden können.
    • Ausführungsbeispiel
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Die zugehörige Zeichnung zeigt in Fig. 1 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum indirekten Auftragen von dickflüssigem Leim.
  • In der Figur ist ein Querschnitt durch die Vorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung ist am Querbalken 1 befestigt, in dem auch das Zuführrohr 2 für den aufzutragenden Leim angeordnet ist. Im Zuführrohr 2 sind über die gesamte Breite der nicht näher dargestellten zu beschichtenden Papierbahn eine Vielzahl von Auslässen 3 angeordnet, welche unter Vermittlung von Stegen 4 und der Verschraubung 5 mit dem Diffusorblock 6 verbunden sind. Der Diffusorblock 6 besteht aus einer Vielzahl von einzelnen Diffusoren, deren runder Eingangsquerschnitt sich kontinuierlich zu einem rechteckigen Austrittsquerschnitt erweitert. Die Wände zwischen den einzelnen Diffusoren laufen ausgangsseitig spitz aus, so dass an diesen Stellen keine Wirbel in der Leimsuspension erzeugt werden. Die weitere Führung der Leimsuspension wird auf der der Übertragungswalze 9 zugewandten Seite des Diffusorblocks 6 durch die Diffusorlippe 7 gewährleistet. Zwischen der Übertragungswalze 9 und dem Ende der Diffusorlippe 7 befindet sich der Überlaufspalt 8, über den die zuviel zugeführte Leimsuspension in die Leimrückführungswanne 15 und von da aus in die hier nicht näher dargestellte sogenannte Streichküche, in der die Leimsuspension aufbereitet wird, zurückgeführt werden kann.
  • Auf der von der Übertragungswalze 9 abgewandten Seite des Diffusorblocks 6 wird die Leimsuspension bis zum Rakelbett 10 geleitet. Im Rakelbett 10 ist der Rollrakel 11 angeordnet, der mit der Übertragungswalze 9 in Wirkverbindung steht. Das Anpressen des Rollrakels 11 an die Übertragungswalze 9 erfolgt mittels des Anpressschlauchs 12, welcher durch den Schlauchhalter 13 abgestützt wird.
    Auf der Umfangsoberfläche des Rollrakels 11 ist in Richtung dessen Längsachse eine nicht näher dargestellte Riffelung eingebracht.
    Die Klemmvorrichtung 14 fixiert das Rakelbett 10 zwischen dem Querbalken 1 und dem Schlauchhalter 13. Mit dem Anpressschlauch 12 ist die Feinanpressung des Rollrakels 11 und damit die Dicke der aufzutragenden Leimschicht einstellbar. Über einen nicht näher dargestellten separaten Drehpunkt ist die Einstellung des Überlaufspalts 8 möglich.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Querbalken
    2
    Zuführrohr
    3
    Auslass
    4
    Steg
    5
    Verschraubung
    6
    Diffusorblock
    7
    Diffusorlippe
    8
    Überlaufspalt
    9
    Übertragungswalze
    10
    Rakelbett
    11
    Rollrakel
    12
    Anpressschlauch
    13
    Schlauchhalter
    14
    Klemmvorrichtung
    15
    Leimrückführungswanne

Claims (5)

  1. Vorrichtung zum direkten oder indirekten Auftragen von flüssigen bis pastösen Suspensionen auf eine laufende Papier- oder Kartonbahn, mit
    • einer quer zum Verlauf der Papier- oder Kartonbahn angeordneten Bahnführungswalze oder einer mit einer Presswalze zusammenwirkenden Übertragungswalze (9),
    • einem über die gesamte Breite der Papier- oder Kartonbahn reichenden Zuführrohr (2) für die aufzutragende Suspension, das eine Vielzahl nebeneinander angeordneter auf die Bahnführungs- bzw. Übertragungswalze (9) gerichteter diffusorartig erweiterter Auslässe (3) aufweist,
    • einem Überlaufspalt (8) der im Austrittsbereich des Diffusorblocks (6) zwischen diesem und der Bahnführungs- oder Übertragungswalze (9) in deren Drehrichtung einlaufseitig gebildet ist,
    • einem an die Bahnführungs- oder Übertragungswalze (9) anpressbaren Rakel, welches im Austrittsbereich des Diffusorblocks (6) in Drehrichtung der Bahnführungs- oder Übertragungswalze (9) auslaufseitig angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    • zur diffusorartigen Erweiterung der Auslässe (3) am Zuführrohr (2) ein über die gesamte Breite der Papier- oder Kartonbahn reichender Diffusorblock (6) mit einer Vielzahl von einzelnen Diffusoren vorgesehen ist, die im Austrittsbereich einen rechteckigen Querschnitt haben und vom benachbarten Auslass (3) durch spitz auslaufende, nicht bis an die Bahnführungs- oder Übertragungswalze (9) reichende Stege (4) getrennt sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die diffusorartig erweiterten Auslässe (3) so zur Bahnführungs- oder Übertragungswalze (9) ausgerichtet sind, dass deren verlängerte Mittelachsen den Umfang der Bahnführungs- oder Übertragungswalze unmittelbar vor dem Berührungspunkt des Rakels mit der Bahnführungs- oder Übertragungswalze (9) schneiden.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rakel ein Rollrakel (11) ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollrakel (11) an seiner Umfangsoberfläche eine in Achsrichtung ausgerichtete Riffelung aufweist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anpressdruck des Rollrakels (11), mittels eines zwischen Rakelbett (10) und Schlauchhalter (13) angeordnetem Anpressschlauch (12) steuerbar ist.
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