|
(11) | EP 1 496 155 A2 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
| (54) | Vorrichtung zum direkten oder indirekten Auftragen von flüssigen bis pastösen Suspensionen auf Papier- oder Kartonbahnen |
| (57) Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum direkten oder indirekten Auftragen von
flüssigen bis pastösen Suspen-sionen auf Papier- oder Kartonbahnen in mit hohen Geschwindigkeiten
arbeitende Beschichtungsanlagen. Die Vorrichtung soll ohne aufwändige Verstell- und Regeleinrichtungen eine gleichmäßige streifenfreie Beschichtung auch von breiten Papier- oder Kartonbahnen gewährleisten. Vorgeschlagen wird eine Vorrichtung, mit der die aufzutragende Suspension über eine Vielzahl nebeneinander angeordneter diffusorartig erweiterter Auslässe aufgetragen wird, die im Austrittsbereich einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und vom benachbarten Auslass durch spitz auslaufende, nicht bis an die Bahnführungs- oder Übertragungswalze (9) reichende Stege (4) getrennt, einen Diffusorblock (6) bilden. Diesen Auslässen ist ein an die Bahnführungsoder Übertragungswalze (9) anpressbarer Rollrakel (11) nachgeordnet. Erfolgt die Beschichtung indirekt, wird die Leimsuspension auf eine Übertragungswalze (9) und von dieser in einem Pressspalt auf die Papier- oder Kartonbahn übertragen. |
[0001] 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
[0002] Bei derartigen Vorrichtungen wird die auf eine Papieroder Kartonbahn aufzubringende Suspension, die eine Leimoder 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.
[0003] 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 Bahn-breite 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. Eine der vorgenannten Vorrichtung 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.
[0004] 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.
Aufgabe der Erfindung
[0005] 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 strei-fenfreie 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.
[0006] 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
[0008] Die zugehörige Zeichnung zeigt in Fig. 1 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum indirekten Auftragen von dickflüssigem Leim.
[0009] 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.
[0010] 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. 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, 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, und so einen Diffusorblock (6) bilden,
- 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.
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 in der Nähe des Berührungspunktes 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.