DE102022105500A1 - Commissioned work and procedures - Google Patents
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Abstract
Auftragswerk und Verfahren zum Beschichten einer laufenden Faserstoffbahn mit einem flüssigen oder pastösen Auftragsmedium, umfassend eine Dosiervorrichtung zum Aufbringen des Auftragsmediums auf eine Auftragsfläche an einer Dosierstelle sowie einen Behandlungsnip zum Übertragen des Auftragsmediums von der Auftragsfläche auf die Faserstoffbahn, das Auftragswerk eine Konditioniereinrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, das Auftragsmedium auf der Auftragsfläche zwischen der Dosierstelle und dem Behandlungsnip zu konditionieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Konditioniereinrichtung eine Heizvorrichtung sowie ein umlaufendes permeables Band umfasst, wobei die Heizvorrichtung bevorzugt unterhalb der Auftragsfläche angeordnet ist, während das umlaufende permeable Band oberhalb der Auftragsfläche angeordnet ist, und wobei im Bereich der Heizvorrichtung eine Kontaktzone vorgesehen ist, in der das umlaufende permeable Band mit dem aufgebrachten Auftragsmedium in Kontakt steht oder in Kontakt bringbar ist.Applicator and method for coating a running fibrous web with a liquid or pasty application medium, comprising a metering device for applying the application medium to an application surface at a metering point and a treatment nip for transferring the application medium from the application surface to the fibrous web, the applicator comprises a conditioning device which is used for this purpose is set up to condition the application medium on the application surface between the dosing point and the treatment nip, characterized in that the conditioning device comprises a heating device and a revolving permeable belt, the heating device preferably being arranged below the application area, while the revolving permeable belt is above the application area is arranged, and wherein a contact zone is provided in the area of the heating device, in which the circumferential permeable band is in contact or can be brought into contact with the applied application medium.
Description
Die Erfindung betrifft ein Auftragswerk zum Beschichten einer laufenden Faserstoffbahn mit einem flüssigen oder pastösen Auftragsmedium gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Beschichtungsverfahren unter Verwendung eines solchen Auftragswerks.The invention relates to an applicator for coating a running fibrous web with a liquid or pasty application medium according to the preamble of
Abhängig von der gewünschten Anwendung, werden Faserstoffbahnen, insbesondere Papier- und Kartonbahnen, mit einer Vielzahl an verschiedenen Substanzen beschichtet. Darunter fällt beispielsweise ein Stärkeauftrag zur Erhöhung der Festigkeit, oder ein Polymer- bzw. Pigmentauftrag zur Verbesserung oder Modifizierung der Oberflächeneigenschaften oder ein Polymerauftrag zur Erzielung einer Barriere. Immer mehr Bedeutung nimmt speziell im Bereich der Verpackungspapiere und Spezialpapiere auch der Auftrag von Hochleistungsbarrierebeschichtungen ein, um der Faserstoffbahn beispielsweise eine gewisse Gas-, Wasser- und Dampfdichtheit zu verleihen. Dies ist sehr anspruchsvoll.Depending on the desired application, fibrous webs, especially paper and cardboard webs, are coated with a variety of different substances. This includes, for example, an application of starch to increase strength, or an application of polymer or pigment to improve or modify the surface properties, or an application of polymer to create a barrier. The application of high-performance barrier coatings is becoming increasingly important, especially in the area of packaging papers and special papers, in order to give the fibrous web a certain level of gas, water and vapor tightness. This is very demanding.
Der Auftrag kann dabei direkt oder indirekt erfolgen.The order can be done directly or indirectly.
Beim direkten Auftrag, der beispielsweis in der
Eine Alternative ist der indirekte Auftrag. Dabei kann, wie in der vor einiger Zeit veröffentlichten Schrift
Die neueren Entwicklungen, insbesondere beim Auftrag von Barrierebeschichtungen bedingen jedoch das Auftragen von Auftragsmedien, die einen sehr geringen Feststoffgehalt aufweisen, und damit einen hohen Anteil an Wasser. Dabei erweisen sich die bekannten Auftragswerke als nachteilig, da mit ihnen nahezu das gesamte Wasser an die Papierbahn übertragen wird, was zu einem erheblichen Trocknungsbedarf der Bahn führt. Zudem kann die sehr nasse Papierbahn auch leicht reißen, was zu Produktionsausfällen durch Bahnabrisse oder durch die Reduktion der Produktionsgeschwindigkeit zur Vermeidung dieser Abrisse führt.However, recent developments, particularly in the application of barrier coatings, require the application of application media that have a very low solids content and therefore a high proportion of water. The known applicators prove to be disadvantageous because they transfer almost all of the water to the paper web, which leads to a considerable drying requirement for the web. In addition, the very wet paper web can also tear easily, which leads to production losses due to web breaks or by reducing the production speed to avoid these breaks.
Zum verbesserten Auftrag derartiger Barrierebeschichtungen schlägt daher die
Versuche der Anmelderin haben jedoch ergeben, dass bei der Anwendung dieses Verfahren die Konditionierung, insbesondere die Trocknung in manchen Fällen zu Defekten an der Barrierebeschichtung in Form von Falten, Rissen, Blasenbildung („Blistering“) und ähnlichem führen kann. Solche Defekte können schädlich sein, wenn sie nämlich die Integrität des Barrierefilms, und damit die Barrierewirkung zerstören.However, the applicant's experiments have shown that when using this process, the conditioning, in particular the drying, can in some cases lead to defects in the barrier coating in the form of wrinkles, cracks, blistering and the like. Such defects can be harmful if they destroy the integrity of the barrier film and thus the barrier effect.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Probleme des Standes der Technik zu überwinden. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Auftragswerk sowie ein Verfahren zur Beschichtung vorzuschlagen, mit dem auch der Auftrag von Barrieremedien stabil und zuverlässig möglich ist.It is therefore the object of the present invention to overcome the problems of the prior art. In particular, it is the object of the invention to propose an applicator and a method for coating with which the application of barrier media is also possible in a stable and reliable manner.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung entsprechend dem unabhängigen Anspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.The object is achieved according to the invention by an embodiment according to the independent claim. Further advantageous embodiments of the present invention can be found in the subclaims.
Hinsichtlich des Auftragswerks wird die Aufgabe gelöst durch ein Auftragswerk zum Beschichten einer laufenden Faserstoffbahn mit einem flüssigen oder pastösen Auftragsmedium, umfassend eine Dosiervorrichtung zum Aufbringen des Auftragsmediums auf eine Auftragsfläche an einer Dosierstelle sowie einen Behandlungsnip zum Übertragen des Auftragsmediums von der Auftragsfläche auf die Faserstoffbahn, das Auftragswerk eine Konditioniereinrichtung umfasst, die dazu eingerichtet ist, das Auftragsmedium auf der Auftragsfläche zwischen der Dosierstelle und dem Behandlungsnip zu konditionieren.With regard to the applicator, the task is solved by an applicator for coating a running fibrous web with a liquid or pasty application medium, comprising a metering device for applying the application medium to an application surface at a metering point and a treatment nip for transferring the application medium from the application surface to the fibrous web Applicator comprises a conditioning device which is designed to condition the application medium on the application surface between the dosing point and the treatment nip.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Konditioniereinrichtung eine Heizvorrichtung sowie ein umlaufendes permeables Band umfasst, wobei die Heizvorrichtung vorteilhafterweise unterhalb der Auftragsfläche angeordnet ist, während das umlaufende permeable Band oberhalb der Auftragsfläche angeordnet ist, und wobei im Bereich der Heizvorrichtung eine Kontaktzone vorgesehen ist, in der das umlaufende permeable Band mit dem aufgebrachten Auftragsmedium in Kontakt steht oder in Kontakt bringbar ist.According to the invention it is provided that the conditioning device comprises a heating device and a revolving permeable belt, wherein the heating device is advantageously arranged below the application surface, while the revolving permeable belt is arranged above the application surface, and a contact zone is provided in the area of the heating device in which the surrounding permeable band with the given The correct application medium is in contact or can be brought into contact.
Die Erfinder haben erkannt, dass -besonders bei dünnen Filmen, beispielsweise dünnen Filmen aus MFC und/oder NFC oder Schichten aus hoch ausgemahlenem Zellstoff - eine Konvektionstrocknung oder auch eine Strahlungstrocknung zu Defekten an der Beschichtung führen kann, beispielsweise in Form von Falten, Rissen, Blasenbildung („Blistering“) und ähnlichem. Solche Defekte sind insbesondere bei dem Auftrag von Barriereschichten sehr schädlich, da sie die Integrität des Barrierefilms, und damit die Barrierewirkung zerstören.The inventors have recognized that - especially with thin films, for example thin films made of MFC and / or NFC or layers of highly ground pulp - convection drying or radiation drying can lead to defects in the coating, for example in the form of wrinkles, cracks, Bubble formation (“blistering”) and the like. Such defects are particularly damaging when applying barrier layers, as they destroy the integrity of the barrier film and thus the barrier effect.
Es gibt eine Vielzahl von Micro- bzw. Nanomaterialien auf Basis von Zellulose. Nanocellulose kann in Cellulose-Nanokristalle (CNC), nanokristalline Cellulose (NCC), Cellulose-Nanofasern (CNF oder NFC) und bakterielle Nanocellulose (BNC) unterschieden werden.There are a variety of micro- and nanomaterials based on cellulose. Nanocellulose can be differentiated into cellulose nanocrystals (CNC), nanocrystalline cellulose (NCC), cellulose nanofibers (CNF or NFC) and bacterial nanocellulose (BNC).
Mikrofibrillierte Cellulose (MFC) - auch bekannt als „netzartige“ Cellulose, „superfeine“ Cellulose oder „Cellulose-Nanofibrillen“-, mikrokristalline Cellulose (MCC), Cellulose-Nanowhisker (CNW).
Alle diese Materialien können als Bestandteil von Auftragsmedien, insbesondere Barrieremedien zum Einsatz kommen. Häufig kommen hier Auftragsmedien mit mehreren Komponenten zum Einsatz.
Beispielsweise können MFC-Materialien für die Verwendung als Auftragsmedium: (a) Nanofibrillen und/oder (b) fibrillären Feinstoffen und/oder (c) Faserfragmente und/oder (d) Fasern umfassen, wobei vorteilhafterweise die Nanostrukturen den Hauptbestandteil bilden.Microfibrillated cellulose (MFC) - also known as “reticulated” cellulose, “superfine” cellulose or “cellulose nanofibrils”, microcrystalline cellulose (MCC), cellulose nanowhiskers (CNW).
All of these materials can be used as part of application media, especially barrier media. Application media with several components are often used here.
For example, MFC materials for use as an application medium may comprise: (a) nanofibrils and/or (b) fibrillar fines and/or (c) fiber fragments and/or (d) fibers, advantageously the nanostructures forming the main component.
In Auftragswerken gemäß der vorliegenden Erfindung kommt daher ein zusätzliches permeables Band zum Einsatz, das in zumindest einer Kontaktzone von oben mit dem Auftragsmedium auf der Auftragsfläche in Kontakt bringbar ist. Eine Heizvorrichtung ist im Bereich der Kontaktzone vorteilhafterweise unterhalb der Auftragsfläche vorgesehen. Die Konditionierung, insbesondere die Trocknung des Auftragsmediums findet hier im Sandwich zwischen der Auftragsfläche und dem umlaufenden permeablen Band statt. Durch das umlaufende permeable Band wird die Dimensionsstabilität des Auftragsmediums, bzw. des Barrierefilms deutlich verbessert und die während der Trocknung entstehenden Spannungen abgebaut, ohne, dass es zu den oben erwähnten Defekten wir Blistering, Rissen etc. kommt.
Das umlaufende Band ist permeabel ausgeführt, damit der bei der Trocknung entstehende Wasserdampf an die Umgebung abgegeben werden kann, und keine Blasen oder ähnliche Störungen durch diesen Dampf entstehen können.In application works according to the present invention, an additional permeable tape is therefore used, which can be brought into contact with the application medium on the application surface from above in at least one contact zone. A heating device is advantageously provided below the application surface in the area of the contact zone. The conditioning, in particular the drying, of the application medium takes place here in the sandwich between the application surface and the surrounding permeable belt. The surrounding permeable band significantly improves the dimensional stability of the application medium or barrier film and reduces the tensions that arise during drying without the above-mentioned defects such as blisters, cracks, etc. occurring.
The surrounding belt is designed to be permeable so that the water vapor created during drying can be released into the environment and no bubbles or similar problems can arise from this vapor.
Das Anordnen der Heizvorrichtung unterhalb der Auftragsfläche ist vorteilhaft, da die Heizvorrichtung dabei einfach als Kontaktheizung ausgeführt sein kann, beispielsweise in Form einen beheizten Zylinders oder einer beheizten Platte. Die Trocknung des Auftragsmediums erfolgt auf diese Weise ,von unten nach oben , was zur Vermeidung von Defekten der Beschichtung vorteilhaft ist.
Generell ist aber auch eine Anordnung der zumindest einen Heizvorrichtung oberhalb der Auftragsfläche möglich. Bei der Verwendung von Konvektions- oder Strahlungsheizungen (z.B.) IR Strahlern, können diese Heizvorrichtungen sowohl unterhalb als auch oberhalb der Auftragsfläche angeordnet sein.
Es kann auch vorgesehen sein, dass sowohl unterhalb als auch oberhalb der Auftragsfläche Heizvorrichtungen vorgesehen sind.Arranging the heating device below the application surface is advantageous because the heating device can simply be designed as a contact heater, for example in the form of a heated cylinder or a heated plate. In this way, the application medium is dried from bottom to top, which is advantageous in order to avoid defects in the coating.
In general, however, it is also possible to arrange the at least one heating device above the application surface. When using convection or radiation heaters (e.g. IR emitters), these heating devices can be arranged both below and above the application surface.
It can also be provided that heating devices are provided both below and above the application surface.
Die verwendete Heizvorrichtung sollte dabei insbesondere in der Lage sein, eine Temperatur von mindestens 60°C, bevorzugt eine Temperatur im Bereich zwischen 70°C und 150°C, besonders bevorzugt eine Temperatur im Bereich zwischen 80°C und 100°C zu erzeugen.The heating device used should in particular be able to generate a temperature of at least 60°C, preferably a temperature in the range between 70°C and 150°C, particularly preferably a temperature in the range between 80°C and 100°C.
Die Kontaktzone sollte sich zumindest über die gesamte Länge der Heizvorrichtung (in Maschinenlaufrichtung) erstrecken, um während der akuten Heiz- bzw. Trocknungsfase das Entstehen von Filmdefekten zu verhindern.
Üblicherweise wird es jedoch vorteilhaft sein, wenn die Kontaktzone vor der Heizvorrichtung beginnt und/oder sich auch bis über die Heizvorrichtung hinaus reicht. Die Länge der Kontaktzone 300 kann dabei mehr als 50cm betragen, beispielsweise 100cm, 150cm oder mehr.The contact zone should extend at least over the entire length of the heating device (in the machine direction) in order to prevent the formation of film defects during the acute heating or drying phase.
However, it will usually be advantageous if the contact zone begins in front of the heating device and/or extends beyond the heating device. The length of the
In vorteilhaften Ausführungen kann die Auftragsfläche durch Oberfläche eines Auftragsbands bereitgestellt wird.
Dabei kann insbesondere die Oberfläche des Auftragsbands (bzw. das gesamte Auftragsband) durch ein Metallband oder ein geschlossenes Polymerband bereitgestellt werden.
Bei Verwendung eines geschlossenen Polymerbands wird häufig wird die Auftragsfläche aus einem Gummi, einem Polyurethan oder einem Silikon gebildet sein. Die Polymerschicht des endlosen Bandes kann beispielsweise eine Härte zwischen 50 und 97 Shore A aufweisen. Insbesondere kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass das Auftragsband zusammen mit der Faserstoffbahn durch den Behandlungsnip geführt ist.
Je nach Anwendung kann die Auftragsfläche glatt, aufgeraut oder strukturiert ausgeführt sein. Auch eine Matrixoberfläche, wie z.B. Fasern oder mineralische Pigmente, die in einem Polymereingebettet sind, kann vorteilhaft sein.In advantageous embodiments, the application surface can be provided by the surface of an application belt.
In particular, the surface of the application belt (or the entire application belt) can be provided by a metal belt or a closed polymer belt.
When using a closed polymer belt, the application surface will often be made of a rubber, a polyurethane or a silicone. The polymer layer of the endless belt can, for example, have a hardness between 50 and 97 Shore A. In particular, it can advantageously be provided that the application belt is guided through the treatment nip together with the fibrous web.
Depending on the application, the application surface can be smooth, roughened or structured. A matrix surface, such as fibers or mineral pigments embedded in a polymer, can also be advantageous.
In bevorzugten Ausführungen können Lastmittel vorgesehen sein, um das umlaufende permeable Band unter Druck mit dem aufgebrachten Auftragsmedium in Kontakt zu bringen. Das Aufbringen eines gewissen Drucks unterstützt die Wirkung des umlaufenden permeablen Bandes bezüglich der Dimensionsstabiliät und den Spannungen.
In vorteilhaften Ausführungen können hierbei Lasten zwischen 0.5 kN/m und 4 kN/m, insbesondere zwischen 1.5 kN/m und 2.5kN/m verwendet werden.In preferred embodiments, load means can be provided to bring the circulating permeable belt into contact with the applied application medium under pressure. The application of a certain pressure supports the effect of the surrounding permeable band in terms of dimensional stability and stresses.
In advantageous embodiments, loads between 0.5 kN/m and 4 kN/m, in particular between 1.5 kN/m and 2.5 kN/m, can be used.
Das umlaufende permeable Band kann auf verschiedene Arten realisiert werden.
So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das umlaufende permeable Band aus einem Gewebe besteht oder dieses umfasst. Die Verwendung eines Gewebes hat den großen Vorteil, dass dieses von Natur aus bereits permeabel ist. Es hat sich gezeigt, dass beispielsweise die Strukturen bekannter Formiersiebe zur Verwendung als umlaufendes permeables Band geeignet sind.The circumferential permeable band can be realized in various ways.
For example, it can be provided that the circumferential permeable band consists of or includes a fabric. Using a fabric has the great advantage that it is naturally permeable. It has been shown that, for example, the structures of known forming fabrics are suitable for use as a rotating permeable belt.
Die MD und/oder CD-Fäden eines solchen Geweben können jeweils Durchmesser im Bereich von 0.1mm bis 0.5mm aufweisen. Zur Vermeidung der Beschädigung des Films aus Auftragsmedium hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Fadendurchmesser kleiner als 0.4mm, insbesondere 0.3mm oder kleiner sind.The MD and/or CD threads of such a fabric can each have diameters in the range from 0.1mm to 0.5mm. To avoid damage to the film of application medium, it has proven to be advantageous if the thread diameters are smaller than 0.4mm, in particular 0.3mm or smaller.
Als Materialien für das umlaufende permeable Band sind unter anderem die üblichen Kunststoffe wie PET, PA6, PA6.10, PET+PBT, PA6.12+PA6.6. PBT, PEN-PET Mischungen, PET-PU Mischungen etc. geeignet.Materials for the surrounding permeable belt include the usual plastics such as PET, PA6, PA6.10, PET+PBT, PA6.12+PA6.6. PBT, PEN-PET mixtures, PET-PU mixtures etc. suitable.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das umlaufende permeable Band aus einer Membran oder einer perforierten Folie besteht, bzw. diese umfasst. Die Folie kann beispielsweise aus PET und/oder einem Polyurethan (PU) oder einem Laminat z.B. aus PET und PA bestehen.
Folien oder Membranen haben den Vorteil, dass sie per se sehr glatt sind, und daher wenig Gefahr besteht, dass durch die Struktur des permeablen Bandes der Film aus Auftragsmedium beschädigt wird. Die gewünschte Permeabilität kann durch eine Performation, beispielsweise mittel Laserperforation oder über eine klassische Nadelperforation erhalten werden.Alternatively or additionally, it can be provided that the circumferential permeable band consists of or comprises a membrane or a perforated film. The film can consist, for example, of PET and/or a polyurethane (PU) or a laminate, for example of PET and PA.
Films or membranes have the advantage that they are very smooth per se and therefore there is little risk that the structure of the permeable tape will damage the film of application medium. The desired permeability can be achieved through a performance, for example using laser perforation or classic needle perforation.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn das umlaufende permeable Band eine Permeabilität für Luft von 250 cfm - 800 cfm, insbesondere 450 cmf- 600 cfm aufweist.It has proven to be advantageous if the circumferential permeable band has a permeability to air of 250 cfm - 800 cfm, in particular 450 cmf - 600 cfm.
Die Permeabilität bzw. Luftdurchlässigkeit ist dabei definiert als der Luftdurchsatz pro Flächeneinheit bei einem bestimmten Differenzdruck und wird im Bereich der Papierindustrie üblicherweise angegeben als cfm/ft2 („cubic feet per minute/ square feet) bei 0,5 Zoll Wassersäule. ASTM D737-04 ist die Standardtestmethode für die Luftdurchlässigkeit insbesondere von Textilgeweben.The permeability or air permeability is defined as the air throughput per unit area at a certain differential pressure and is usually given in the paper industry as cfm/ft2 (“cubic feet per minute/square feet) at 0.5 inch water column. ASTM D737-04 is the standard test method for air permeability, particularly of textile fabrics.
Je nach Anwendungsfall kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Konditioniereinrichtung zudem eine weitere Heizvorrichtung sowie ein weiteres umlaufendes permeables Band umfasst, wobei die weitere Heizvorrichtung bevorzugt unterhalb der Auftragsfläche angeordnet ist, während das weitere umlaufende permeable Band oberhalb der Auftragsfläche angeordnet ist, und wobei im Bereich der weiteren Heizvorrichtung zumindest eine weitere Kontaktzone vorgesehen ist, in der das weitere umlaufende permeable Band mit dem aufgebrachten Auftragsmedium in Kontakt steht oder in Kontakt bringbar ist.
Alles, was bisher über das umlaufende permeable Band, die Heizvorrichtung und die Kontaktzone gesagt wurde gilt, mutatis mutandis, auch für das weitere umlaufende permeable Band, die weitere Heizvorrichtung und die weitere Kontaktzone.
Durch das Vorsehen mehrerer Heizvorrichtungen und permeablen Bändern kann der Trocknungsprozess des Beschichtungsmediums noch besser gesteuert werden.
So kann z.B. für das anfangs noch sehr flüssige Auftragsmedium ein sehr feines umlaufendes permeables Band verwendet werden, während nach der initialen Trocknung als weiteres umlaufende permeables Band ein gröberes Gewebe oder ein Band mit größerer oder kleinerer Permeabilität verwendet werden kann.
Auch kann für die weitere Heizvorrichtung eine andere Art von Heizung verwendet werden z.B. Strahlungstrocknung als in der ersten Heizvorrichtung, die beispielsweise als Kontaktheizung ausgeführt sein kann.Depending on the application, it can also be advantageous if the conditioning device also comprises a further heating device and a further revolving permeable belt, the further heating device preferably being arranged below the application surface, while the further revolving permeable belt is arranged above the application surface, and wherein in In the area of the further heating device, at least one further contact zone is provided, in which the further circumferential permeable band is in contact or can be brought into contact with the applied application medium.
Everything that has been said so far about the circulating permeable band, the heating device and the contact zone also applies, mutatis mutandis, to the further circulating permeable band, the further heating device and the further contact zone.
By providing multiple heating devices and permeable belts, the drying process of the coating medium can be controlled even better.
For example, a very fine circumferential permeable belt can be used for the initially very liquid application medium, while after the initial drying a further circumferential permeable belt can be used as a coarser fabric or a belt with greater or smaller permeability.
A different type of heating can also be used for the further heating device, for example radiation drying, than in the first heating device, which can be designed, for example, as contact heating.
Auch die Verwendung einer dritten, vierten etc. Heizvorrichtung bzw. eines dritten, vierten etc. umlaufenden permeablen Bandes ist möglich.The use of a third, fourth, etc. heating device or a third, fourth, etc. circulating permeable belt is also possible.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Beschichten einer laufenden Faserstoffbahn mit einem flüssigen oder pastösen Auftragsmedium, wobei zur Beschichtung zumindest ein Auftragswerk gemäß einem Aspekt der Erfindung verwendet wird.With regard to the method, the object is achieved by a method for coating a running fibrous web with a liquid or pasty application medium, at least one applicator according to one aspect of the invention being used for the coating.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Auftragsmedium ein Barrieremedium verwendet wird, insbesondere eine wässrige Suspension mit Mikrofibrillierter Zellulose (MFC) und/oder Nanofibrillierter Zellulose (NFC). Bei diesen Barrierebeschichtungen ist die Vermeidung von Defekten in der Beschichtung wie z.B. Blistering besonders entscheidend.It is particularly advantageous if a barrier medium is used as the application medium, in particular an aqueous suspension with microfibrillated cellulose (MFC) and/or nanofibrillated cellulose (NFC). With these barrier coatings, the avoidance of defects in the coating such as blistering is particularly crucial.
In bevorzugten Ausführungen des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Auftragsmedium zu Beginn der Kontaktzone einen Trockengehalt von mindestens 1 gew.%, insbesondere zwischen 1,5 gew.% und 5 gew% aufweist.
Gerade Barrieremedien müssen häufig in einer sehr starken Verdünnung, also mit einem sehr geringen Trockengehalt gefördert und auch auf die Auftragsfläche aufgebracht.
Um eine zu starke Reduzierung Festigkeit der Faserstoffbahn durch Befeuchtung zu vermeiden, wird die Feuchtigkeit durch die Konditionierung, insbesondere die Trocknung vor dem Behandlungsnip reduziert. Es hat sich gezeigt, dass bei einem Trockengehalt ab 3gew%, insbesondere zwischen 3gew% und 5 gew% auch anspruchsvolle Beschichtungsmedien von MFC oder NFC noch ausreichend gut gefördert und aufgetragen werden können, und trotzdem über die Konditionierung ausreichend Feuchtigkeit entfernt werden kann, ohne dass diese Konditionierung übermäßig groß dimensioniert sein muss.In preferred embodiments of the method it can be provided that the application medium has a dry content of at least 1% by weight, in particular between 1.5% by weight and 5% by weight, at the beginning of the contact zone.
Barrier media in particular often have to be conveyed in a very high dilution, i.e. with a very low dry content, and also applied to the application surface.
In order to avoid an excessive reduction in the strength of the fibrous web due to moistening, the moisture is reduced by conditioning, in particular drying, before the treatment nip. It has been shown that with a dry content of 3% by weight, in particular between 3% by weight and 5% by weight, even demanding coating media of MFC or NFC can still be conveyed and applied sufficiently well, and sufficient moisture can still be removed via the conditioning without this conditioning must be excessively large.
In häufigen Ausführungen werden zwischen 4 g/m2 und 40 g/m2, insbesondere zwischen 8 g/m2 und 25 g/m2 Trockenmasse an Auftragsmedium auf die Auftragsfläche aufgebracht. Bei geringeren Auftragsmengen kann, insbesondere bei Barrierebeschichtungen eine geschlossene Beschichtung nur schwer realisiert werden. Bei größeren Auftragsmengen wird bei den verwendeten niedrigen Trockengehalten sehr viel Wasser aufgetragen, was nur noch schwer zu entfernen ist.In frequent versions, between 4 g/m 2 and 40 g/m 2 , in particular between 8 g/m 2 and 25 g/m 2 dry matter of application medium are applied to the application surface. With smaller application quantities, a closed coating can be difficult to achieve, especially with barrier coatings. With larger application quantities, a lot of water is applied at the low dry contents used, which is difficult to remove.
In bevorzugten Ausführungen kann vorgesehen sein, dass das Auftragsmediums an der Dosierstelle in geringerer Breite auf die Auftragsfläche aufgebracht wird als die zu beschichtende Faserstoffbahn.
Durch das Aufbringen eines Drucks auf das Auftragsmedium durch das umlaufende permeable Band, kann nicht nur Bildung von Defekten reduziert werden. Es kann auch zu einem Zusammendrücken des -zumindest am Anfang der Kontaktzone - noch sehr flüssigen Auftragsmediums kommen. Dadurch kann sich das Medium verteilen, was zu einer Verbreiterung der aufgetragenen Schicht aus Auftragsmedium kommen.In preferred embodiments, it can be provided that the application medium is applied to the application surface at the metering point in a smaller width than the fibrous web to be coated.
By applying pressure to the application medium through the rotating permeable belt, not only the formation of defects can be reduced. The still very liquid application medium can also compress - at least at the beginning of the contact zone. This allows the medium to spread, which leads to a widening of the applied layer of application medium.
Aus demselben Grund ist es vorteilhaft, wenn das umlaufende, permeable Band auch breiter, insbesondere 10% oder 20% breiter ist als das auf die Auftragsfläche aufgetragenen Auftragsmedium an der Dosierstelle.For the same reason, it is advantageous if the circulating, permeable band is also wider, in particular 10% or 20% wider, than the application medium applied to the application surface at the dosing point.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Die Erfindung ist dabei nicht auf die hier gezeigten Ausführungen beschränkt.The invention is explained below with reference to figures. The invention is explained below with reference to figures. The invention is not limited to the embodiments shown here.
Die Figuren zeigen im Einzelnen:
-
1 zeigt ein Auftragswerk, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. -
2 zeigt ein Auftragswerk gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung -
3a zeigt schematisch den Trocknungsprozess gemäß dem Stand der Technik -
3b zeigt den Trocknungsprozess des Auftragsmediums in einem Auftragswerk gemäß Ausführungen der vorliegenden Erfindung.
-
1 shows a commissioned work as is known from the prior art. -
2 shows a commissioned work according to an aspect of the present invention -
3a shows schematically the drying process according to the state of the art -
3b shows the drying process of the application medium in an application work according to embodiments of the present invention.
Die in
Alternativ kann beispielsweise auch ein Sprühauftrag vorgesehen sein. Auch ein Dosieren mittels einer Düse, wie sie von den sogenannten Curtain-Coatern bekannt ist möglich. Dazu muss aber der Bahnlauf des endlosen Auftragsbandes 6a entsprechen geändert werden, der in
Das Auftragsmedium wird auf der Auftragsfläche 6 von der Dosierstelle 20 bis zum Behandlungsnip 3 transportiert, und in diesem Behandlungsnip 3 auf die Faserstoffbahn 4 übertragen. Bei der Ausführung in
Nach dem Passieren des Behandlungsnips 3 werden die Faserstoffbahn 4 und das endlose Auftragsband 6a getrennt. Um Verschmutzung zu vermeiden bzw. um eine genaue Dosierung durch die Dosiervorrichtung 2 zu gewährleisten, können zwischen dem Auslauf aus dem Behandlungsnip 3 und der Dosierstelle 20 noch Vorrichtungen zur Reinigung des Bandes 6a bzw. der Auftragsfläche 6 vorgesehen sein - beispielsweise in Form von Reinigungsschabern und/ oder Reinigungsdüsen. Zwischen der Dosierstelle 20 und dem Behandlungsgnip 3 ist ein gewisser Abstand vorgesehen, der vorteilhafterweise mehr als 1m, insbesondere mehr als 2m betragen kann. Entlang dieser Strecke ist eine Konditioniereinrichtung 1 angeordnet, um das Auftragsmedium auf der Auftragsfläche 6 zu konditionieren. Die in
Zudem umfasst die Konditioniereinrichtung 1 gemäß
Die
Wenn nun die Trocknung weiter fortgeführt wird, kann in der flüssigen Fase 7 entstehender Wasserdampf nur dadurch entweichen, dass er durch den bereits gebildeten geschlossenen Film 8 durchtritt und damit den Film 8 wieder aufbricht. Auf diese Weise können Fehler wir z.B. Blistering entstehen.
Zudem ist in
Da das Band 200 zudem noch permeabel ist, kann der entstehende Wasserdampf auch durch das permeable Band 200 entweichen, ohne dass es zu den unter
If the drying continues, the water vapor that forms in the liquid phase 7 can only escape by passing through the
In addition, it is in
Since the
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- KonditioniereinrichtungConditioning device
- 33
- BehandlungsnipTreatment nip
- 66
- AuftragsflächeApplication area
- 77
- flüssige Faseliquid bevel
- 88th
- verfestigter Filmsolidified film
- 2020
- DosierstelleDosing point
- 100100
- HeizvorrichtungHeating device
- 200200
- umlaufendes permeables Bandcircumferential permeable band
- 300300
- KontaktzoneContact zone
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0791687 [0004]EP 0791687 [0004]
- GB 108340 A [0005]GB 108340 A [0005]
- DE 102006057870 [0005]DE 102006057870 [0005]
- DE 102019133942 A1 [0007]DE 102019133942 A1 [0007]
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-
2022
- 2022-03-09 DE DE102022105500.0A patent/DE102022105500A1/en active Pending
-
2023
- 2023-02-08 WO PCT/EP2023/053086 patent/WO2023169763A1/en unknown
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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WO2023169763A1 (en) | 2023-09-14 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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