FI91298B

FI91298B - Method of coating a web of materials

Info

Publication number: FI91298B
Application number: FI921588A
Authority: FI
Inventors: Jukka Koskinen
Original assignee: Valmet Paper Machinery Inc
Priority date: 1992-04-10
Filing date: 1992-04-10
Publication date: 1994-02-28
Also published as: GB2265846B; SE9301183L; DE4303577A1; SE9301183D0; FI91298C; GB9307414D0; SE506119C2; FI921588A0; GB2265846A; FR2691179A1; FI921588A; FR2691179B1; CA2093093A1

Description

9129891298

Menetelmä materiaalirainan päällystämiseksi Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen l johdannon mukainen menetelmä rainan päällystämiseksi pinnoiteaineella sekä pinnoitteen määrän säätämiseksi.The present invention relates to a method for coating a web with a coating material and to adjusting the amount of coating according to the preamble of claim 1.

5 Tämä keksintö liittyy sellaisen applikointi-ja sivelylaitteen säätöön, jossa massa appli-koidaan rainalle pienessä kulmassa rainaan nähden olevan terän ja rainan muodostaman raon kautta ja applikoitu pinnoite tasoitetaan ja ylimäärä poistetaan kaavinterällä.The present invention relates to the adjustment of an application and brushing device in which the mass is applied to the web through a blade formed at a small angle to the web and a gap formed by the web and the applied coating is smoothed and the excess removed with a scraper blade.

10 GB-patenttihakemuksessa 8508431 on kuvattu tällainen menetelmä ja laite paperin päällystämiseen. Julkaisun mukaisessa ratkaisussa pinnoitemassa esilevitetään joustavalla terällä ja lopullinen kaavinta tehdään laahauskaavintaterällä. Päällystyslaite on sijoitettu vastatelan sivulle ja pinnoitemassa on kosketuksessa rainaan pitkällä matkalla. Esitetyssä ratkaisussa ilman poisto pinnoitemassasta on hankalaa ja laahauskaavinterän 15 integrointi päällystinlaitteistoon hankaloittaa huoltotoimenpiteitä. Esitetyssä ratkaisussa pinnoitemassa on tasoitusterää edeltävässä applikointivyöhykkeessä herkkä häiriöille, kuten materiaalimäärän epätasaiselle jakautumiselle. Tästä on tyypillisenä seurauksena rainan päällysteeseen jäävä pituussuuntainen juovaisuus.10 GB patent application 8508431 describes such a method and apparatus for coating paper. In the solution according to the publication, the coating mass is pre-applied with a flexible blade and the final scraping is done with a drag scraper blade. The coating device is placed on the side of the counter roll and the coating mass is in contact with the web over a long distance. In the presented solution, the removal of air from the coating mass is cumbersome and the integration of the drag scraper blade 15 into the coating equipment complicates maintenance procedures. In the solution shown, the coating mass in the application zone preceding the leveling blade is sensitive to disturbances, such as the uneven distribution of the amount of material. This typically results in a longitudinal streak remaining in the web coating.

20 Edellä mainitusta ratkaisusta edelleen kehitetyssä päällystimessä pinnoiteaine syötetään rainalle laminaarivirtauksena kapean raon ja pieneen kulmaan rainaan nähden asetetun terän avulla. Pinnoite tasoitetaan ja pinnoitteen määrä säädetään tavanomaiseen tapaan kaavinterällä. Tällainen laite on kuvattu hakijan aikaisemmassa hakemuksessa FI 890249. Kun pinnoitemassa syötetään rainalle laminaarivirtauksena. päällystetyn 25 paperin raitaisuutta ja ilmakuplien aiheuttamia virheitä voidaan oleellisesti vähentää. Pinnoitepaksuuden säätö kaavinterällä on etenkin suuremmilla pinnoitemäärillä melko hankalaa koska pieni terän kuormituksen muutos aiheuttaa suuren muutoksen pinnoite-paksuudessa. Terän rakenne on suunniteltava tarkasti, jotta siinä ei esiintyisi hystereesiä terän säätöä muutettaessa.In a coater further developed from the above solution, the coating material is fed to the web in a laminar flow by means of a narrow gap and a blade placed at a small angle to the web. The coating is smoothed and the amount of coating is adjusted in the usual way with a scraper blade. Such a device is described in the applicant's previous application FI 890249. When the coating mass is fed to the web as a laminar flow. the streakiness of the coated paper 25 and the errors caused by air bubbles can be substantially reduced. Adjusting the coating thickness with a scraper blade is quite difficult, especially with larger amounts of coating, because a small change in the blade load causes a large change in the coating thickness. The structure of the blade must be carefully designed to avoid hysteresis when changing the blade adjustment.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudenlainen menetelmä paperirainan pinnoittamiseksi hakemuksessa FI 890249 kuvatun kaltaisella laitteella.The object of the present invention is to provide a novel method for coating a paper web with a device such as that described in application FI 890249.

30 230 2

Keksintö perustuu siihen, että rainalle tulevan pinnoitteen määrä säädetään applikointi-laitteella rainalle syötettävän pinnoitteen määrää muuttamalla.The invention is based on the fact that the amount of coating applied to the web is adjusted by changing the amount of coating applied to the web by the application device.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, 5 mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.More specifically, the method according to the invention is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.The invention provides considerable advantages.

Tarkan pinnoitemäärän hallinta on etenkin suurilla pinnoitemäärillä tämän menetelmän 10 avulla helpompaa kuin tavallisessa kaavinteräpäällystyksessä. Kaavinterän kuormitus-muutokset vaikuttavat huomattavasti herkemmin loppupinnoitemäärään kuin applikoita-van pinnoitemäärän muutokset. Applikoidun pinnoitemäärän muutos vaikuttaa pinnoitteen määrään lähinnä muuttamalla kaavinterää rainan pinnasta irti taivuttavaa impulssi-voimaa. Applikointimäärän muutos vaikuttaa siis epäsuorasti varsinaisen kaavinterän 15 kaavausvoimaan, joka poistaa ylimääräisen pinnoitteen paperin pinnalta. Kaapimena käytettävän vakiokulmalaitteen tarkkuusvaatimukset pienenevät, koska laitteen kuormitusta ei tarvitse muuttaa ajon aikana. Siten ei myöskään ole vaaraa säätötarkkuutta vähentävästä kärkikulmahystereesistä. Varsinaisen kaavinterän teräpalkin tarkkuusvaatimukset pienenevät oleellisesti, koska palkkia ei tarvitse kääntää ajon aikana. Tästä 20 syystä palkin koneistusvirheetkin on helpompi kompensoida hienosäätölaitteilla. Koska pinnoitteen määrää ei säädetä kaavinterällä. terägeometria voidaan suunnitella siten, että teräprofiilinsäätö helpottuu tarvitsematta huolehtia hystereesi-ilmiöstä. Tällöin saadaan terän profiilinsäätö stabiilimmaksi. Kaavinterän kestoikä pitenee, koska ajo-olosuhteet terän kärjessä ovat stabiilit. Palkin maksimikulma ei myöskään rajoita 25 kuormitusta.This method 10 makes it easier to control the exact amount of coating, especially with large amounts of coating, than with conventional scraper blade coating. Changes in the load on the scraper blade are much more sensitive to the amount of final coating than changes in the amount of coating to be applied. The change in the amount of coating applied affects the amount of coating mainly by changing the impulse force that bends the scraper blade off the surface of the web. The change in the amount of application thus indirectly affects the shaping force of the actual scraper blade 15, which removes the excess coating from the surface of the paper. The accuracy requirements of a standard angle device used as a scraper are reduced because the load on the device does not have to be changed while driving. Thus, there is also no risk of tip angle hysteresis that reduces the control accuracy. The accuracy requirements of the blade bar of the actual scraper blade are substantially reduced because there is no need to turn the bar while driving. For these 20 reasons, even machining errors in the beam are easier to compensate with fine-tuning devices. Because the amount of coating is not adjusted with a scraper blade. the blade geometry can be designed in such a way that the blade profile adjustment is facilitated without having to worry about the hysteresis phenomenon. This makes the blade profile adjustment more stable. The service life of the scraper blade is extended because the driving conditions at the tip of the blade are stable. The maximum angle of the beam is also not limited to 25 loads.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisen piirustuksen mukaisen suoritusesimerkin avulla.The invention will now be examined in more detail by means of an exemplary embodiment according to the accompanying drawing.

30 Kuvion 1 mukainen päällystin käsittää nuolen H suunnassa pyörivän vastatelan 15, jonka pintaa myötäilee päällystettävä paperirata 1. Vastatelan 15 alapuolelle on sijoitet- 91298 3 tu poikittaissuunnassa rainan 1 yli ulottuva applikointilaite 2, jonka rungon muodostaa poikkileikkaukseltaan likimain kolmiomainen tukipalkki 11. Tukipalkki 11 on laakeroitu laakerointipisteestä 10 päällystimen runkorakenteisiin. Pinnoitemassa syötetään tukipalkin 11 rainan 1 tulosuunnan puolelle sijoitettua, rainan 1 poikkisuuntaista syöt-5 tökanavaa 3 pitkin kammiomaiseen tilaan 16, josta massa paineen vaikutuksesta työntyy kapeaan syöttökanavaan 4. Syöttökanavan 4 massavirtauksen suuntainen halki -leikkaus on kuvion 1 mukaisesti lievästi S-kiijaimen muotoinen. Syöttökanava 4 aukeaa esitasoitusterän 5 tyvelle. Syöttökanava 4 on hyvin kapea perinteisiin syöttökanaviin verrattuna, erityisesti syöttökanavan 4 suuaukon korkeus on tyypillisesti 3-5 mm.coater of January 30 Fig includes an arrow H direction of a rotating counter roll 15, the surface of which follows the coated paper web 1. The underside of the backing roll 15 is disposed 91 298 3 TU in the transverse direction of the web 1 extends over the applicator 2 on top of the cross-section of approximately triangular support beam 11. The support beam 11 is mounted from the bearing point 10 to the frame structures of the paver. The coating mass is fed along the transverse feed channel 3 of the web 1, located on the inlet side of the web 1 of the support beam 11, into a chamber-like space 16, from which the pulp protrudes into the narrow feed channel 4 under pressure. The feed channel 4 opens at the base of the pre-leveling blade 5. The feed channel 4 is very narrow compared to conventional feed channels, in particular the height of the mouth of the feed channel 4 is typically 3-5 mm.

10 Esitasoitusterä 5 on tuettu tyviosastaan terätukien 6 ja 18 väliin. Terä 5 nojaa joustavasti rainaan 1 pienessä kulmassa a. Kulma a on tyypillisesti alle 20°. Terätuet 6 ja 18 on toteutettu siten, että syöttökanavan 4 suuaukon ja terän 5 tyven välille ei muodostu merkittävää kynnystä. Erityisesti syöttökanavan 4 puoleinen terätuki 18 on poikkileikkaukseltaan kiilamainen kaveten terän 5 kärkeä kohti. Esitasoitusterän 5 15 kuormitusta voidaan säätää kuormituksen säätölaitteella 7. Säätölaite 7 on radan 1 poiki ttaissuunnassa jaettu itsenäisiin säätövyöhykkeisiin, jolloin terän 5 kuormitusta voidaan vaihdella radan 1 poikittaissuunnassa ja näin säätää applikoitua pinnoitemäärää halutun poikittaissuuntaisen päällystemääräprofiilin aikaansaamiseksi. Koska pinnoitetta syötetään suurella nopeudella, yli 1 m/s, pastaa leviää myös rainan 1 tulosuuntaan.The pre-leveling blade 5 is supported at its base between the blade supports 6 and 18. The blade 5 rests resiliently on the web 1 at a small angle α. The angle α is typically less than 20 °. The blade supports 6 and 18 are implemented in such a way that no significant threshold is formed between the mouth of the feed channel 4 and the base of the blade 5. In particular, the blade support 18 on the side of the feed channel 4 is wedge-shaped in cross section, tapering towards the tip of the blade 5. The load of the pre-leveling blade 5 15 can be adjusted by a load control device 7. The control device 7 is divided in the transverse direction of the track 1 into independent adjustment zones, whereby the load of the blade 5 can be varied in the transverse direction of the track 1. Since the coating is fed at a high speed, more than 1 m / s, the paste also spreads in the incoming direction of the web 1.

20 Tämä pastaylijäämä kerätään ensimmäiseen pastakouruun 9. Varsinaiselta kaavinterältä kulkeutuva pastaylijäämä puolestaan kerätään toiseen pastakouruun 8.20 This excess pasta is collected in the first pasta trough 9. The excess pasta from the actual scraper blade is collected in the second pasta trough 8.

Pinnoite tasoitetaan rainalle tasoituslaitteella 14, joka käsittää toiseen runkopalkkiin 17 kiinnitetyn varsinaisen kaavinterän 12. Kaavinterän 12 kuormitusta voidaan säätää 25 kuormituksen säätölaitteella 13. Kuten kuviosta 1 käy ilmi, on applikointilaitteen 2 tasoitusterän 5 käijen ja kaavinterän 12 käijen välinen välimatka D tämän esimerkin mukaisessa ratkaisussa varsin suuri, tyypillisesti 0,5 - 0,8 m. Käytännössä tämä välimatka vastaa tyypillisillä rainanopeuksilla n. 30-40 pis:n ajallista viivettä.The coating is smoothed onto the web by a leveling device 14 comprising an actual scraper blade 12 attached to the second frame beam 17. The load of the scraper blade 12 can be adjusted by a load adjusting device 13. As shown in Fig. 1, in the example of the leveling blade 5 large, typically 0.5 to 0.8 m. In practice, this distance corresponds to a time delay of about 30-40 pis at typical web speeds.

30 Keksinnön mukaisen menetelmän mukaan yllä mainitun kaltaista päällystintä käytetään seuraavalla tavalla.According to the method of the invention, a coating such as that mentioned above is used in the following manner.

44

Ajon alkaessa asetetaan tasoituslaitteen 14 teräkuorma karkeasti halutun pinnoitemää-rän mukaiseen arvoon. Tasoituslaitteena käytetään edullisimmin ns. vakioteräkulma-kaavinta. Tasoituslaitteen teräkuorma pidetään pääsäääntöisesti samassa aloitusarvossa koko ajon ajan. Lopullinen pinnoitepaksuus säädetään applikointimäärää muuttamalla.At the start of the run, the blade load of the leveling device 14 is set roughly to the desired amount of coating. As a leveling device, the so-called constant scraping blade angle. The blade load of the leveling device is generally kept at the same starting value throughout the run. The final coating thickness is adjusted by changing the amount of application.

5 Applikointilaitteessa 2 rämälle tulevan pinnoitteen määrää voidaan säätää periaatteessa kolmella tavalla, muuttamalla kanavan 3 kautta syötettävän pinnoitemassan määrää, teräpainetta tai rainan ja applikointilaitteen välisen paluuraon suuruutta. Paras säätötu-los saadaan teräpainetta tai paluurakoa muuttamalla. Applikointiterä 5 on kiinnitetty laitteen rungon muodostavaan tukipalkkiin 11 kuormituksen säätölaitteen 7 välityksel-10 lä. Käyttötilanteessa pienessä kulmassa rainaan 1 nähden oleva applikointiterä 5 kelluu pinnoitteen muodostaman hydrodynaamisen patjan varassa. Osa laminaarivirtauksena rainalle 1 syötettävästä materiaalista kulkeutuu terän 5 ja rainan 1 välisestä raosta ja jää rainalle. Loppu pinnoite työntyy taaksepäin rainan 1 liikesuuntaa H vasten.In the applicator device 2, the amount of coating entering the bog can in principle be adjusted in three ways, by changing the amount of coating mass fed through the channel 3, the blade pressure or the size of the return gap between the web and the applicator device. The best adjustment result is obtained by changing the blade pressure or return gap. The applicator blade 5 is attached to the support beam 11 forming the body of the device by means of a load control device 7. In use, the application blade 5 at a small angle to the web 1 floats on the hydrodynamic mattress formed by the coating. A part of the material fed to the web 1 as a laminar flow passes through the gap between the blade 5 and the web 1 and remains on the web. The rest of the coating protrudes backwards against the direction of movement H of the web 1.

15 Rainalle jäävän pinnoitteen kokonaismäärän hallinta on edullista tehdä paluurakoa muuttamalla. Tällöin rakoa suurennettaessa paluuvirtauksen vastapaine laskee ja rainalle jäävän pinnoitteen määrä vastaavasti pienenee. Kun paluurakoa pienennetään, vasta-paine nousee ja nostaa painetta applikointiterän 5 ja rainan 1 välisessä pinnoitepatjassa. Paineen nousun vaikutuksesta terä 5 nousee hieman ylöspäin rainasta ja enemmän 20 pinnoitetta pääsee virtaamaan liikkuvan rainan 5 mukana.15 It is advantageous to control the total amount of coating remaining on the web by changing the return gap. In this case, when the gap is enlarged, the back pressure of the return flow decreases and the amount of coating remaining on the web correspondingly decreases. When the return gap is reduced, the back pressure rises and increases the pressure in the coating mattress between the applicator blade 5 and the web 1. As a result of the increase in pressure, the blade 5 rises slightly upwards from the web and more coatings 20 can flow with the moving web 5.

Samaan säätötulokseen päästään muuttamalla applikointiterän 5 teräpainetta. Applikointiterän 5 säätölaitetta 7 voidaan kuitenkin käyttää applikoitavan pinnoitemääärän säädön lisäksi pinnoitemäärän poikittaisprofiilin säätöön. Profiilinsäätö voidaan toteut-25 taa kaikilla teränpitimillä, joissa on profiilinsäätömahdollisuus, ja koska säätö vaikuttaa suoraan rainalle tulevan pinnoitteen määrään, profiilinsäätö on tarkempaa ja stabiilimpaa kuin kaavinterällä 12.The same adjustment result is achieved by changing the blade pressure of the applicator blade 5. However, in addition to adjusting the amount of coating to be applied, the adjusting device 7 of the applicator blade 5 can be used to adjust the transverse profile of the amount of coating. Profile adjustment can be performed with all blade holders that have the ability to adjust the profile, and since the adjustment directly affects the amount of coating applied to the web, the profile adjustment is more accurate and stable than with the scraper blade 12.

Suuret ajonaikaiset päällystemäärämuutokset tehdään karkeasti tasoituslaitteen 14 30 teräkuormaa muuttamalla. Siten keksinnön mukaan varsinainen rainalle tuleva pinnoi-teen grammapaino säädetään tasoituslaitteella ja appi i koin ti määrän muutosten avulla 91298 5 huolehditaan siitä, että lopullinen pinnoitemäärä pysyy tarkasti halutuissa rajoissa.Large changes in the amount of coating during driving are made roughly by changing the blade load of the leveling device 14 30. Thus, according to the invention, the actual gram weight of the coating on the web is adjusted by means of a leveling device, and by means of changes in the amount of coating 91298 5, care is taken to ensure that the final amount of coating remains exactly within the desired limits.

Terän 5 kärkikulma a voi olla mahdollisesti jopa alle 15°. Teräkulman ja pinnoitteen määrän optimisäädöllä voidaan parhaassa tapauksessa välttyä varsinaisen kaavinterän 5 12 käytöltä.The tip angle α of the blade 5 may possibly be even less than 15 °. By optimally adjusting the blade angle and the amount of coating, the use of the actual scraper blade 5 12 can be avoided at best.

Sivelylaitteen 2 jälkeen voidaan käyttää myös normaalia lyhytviipymäpäällystintä, jonka avulla pinnoitepaksuutta voidaan lisätä.After the lubricating device 2, a normal short residence coater can also be used, by means of which the coating thickness can be increased.

Claims

6 Paten tti vaati m ukset:6 The patent claims that the Court should:

1. Menetelmä pinnoitteen applikoimiseksi ja tasoittamiseksi liikkuvalle materiaali-rainalle (1) pyörivää vastatelaa (15) vasten, sovitelmalla, joka käsittää: 5 - applikointilaitteen (2), jossa on materiaalirainan (1) välittömään läheisyyteen sovitettu tasoituselin (5) syötetyn pinnoiteaineen levittämiseksi, joka tasoituselin on joustava terä (5), jonka kärkikulma a on pienempi kuin 20°, ja suuaukoltaan 10 pieni syöttöelin (4), joka avautuu ilman oleellista kynnystä joustavan terän tyveen nopean laminaarisen syöttövirtauksen mahdollistamiseksi, - rainan (1) kulkusuuntaan välimatkan päähän sijoitetun 15 tasoituslaitteen (14), joka käsittää ainakin yhden rainaa (1) vasten painettavissa olevan terän (12), joka menetelmä käsittää ainakin seuraavat toimenpiteet: 20. rainalle (1) syötetään applikointilaitteella (2) pinnoitetta, ja - pinnoiteaine tasoitetaan rainalle (1) tasoituslaitteen terällä (12), tunnettu siitä, että 25 - tasoituslaitteen terän (12) kuormitus asetetaan ajon alkaessa likimain halutun pinnoitepaksuuden mukaiseen arvoon ja pidetään oleellisesti vakiosuuruisena ajon aikana, ja 30. rainalle tulevan pinnoitteen määrä säädetään ajon aikana muuttamalla rainalle applikointilaitteella (2) syötettävän pinnoitteen määrää. 91298 7A method of applying and leveling a coating on a moving web of material (1) against a rotating counter roll (15), comprising: which leveling member is a flexible blade (5) with a tip angle α of less than 20 ° and a small feed member (4) opening without a substantial threshold to allow rapid laminar feed flow to the base of the flexible blade, - a distance 15 a leveling device (14) comprising at least one blade (12) pressable against the web (1), the method comprising at least the following steps: 20. applying a coating to the web (1) by means of an applicator (2), and - smoothing the coating material onto the web (1) with a blade (12), characterized in that the 25 - leveling device the load on the blade (12) is set at approximately the desired coating thickness at the start of the run and kept substantially constant during the run, and 30. the amount of coating applied to the web is adjusted during the run by changing the amount of coating applied to the web by the applicator (2). 91298 7

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että applikointi-laitteella syötettävän pinnoitteen määrää säädetään muuttamalla applikointilaitteen ja rainan (1) välistä etäisyyttä terän rainan tulosuunnan puolella.Method according to Claim 1, characterized in that the amount of coating to be applied by the applicator is adjusted by varying the distance between the applicator and the web (1) on the inlet side of the blade web.

3. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syötettävän pinnoitteen määrää muutetaan rainan poikittaissuunnassa pinnoitepro-fiilin säätämiseksi.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the amount of coating to be applied is changed in the transverse direction of the web in order to adjust the coating profile.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syötettävän 10 pinnoitteen määrää säädetään poikittaissuunnassa muuttamalla applikointilaitteen terän (5) teräprofiilia.A method according to claim 3, characterized in that the amount of coating 10 to be fed is adjusted in the transverse direction by changing the blade profile of the blade (5) of the applicator device.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että syötettävän pinnoitteen määrää säädetään poikittaissuunnassa muuttamalla syöttöelinten kautta 15 syötettävän pinnoitteen määrän profiilia.A method according to claim 3, characterized in that the amount of coating to be fed is adjusted in the transverse direction by changing the profile of the amount of coating to be fed through the feeding means.