DE3417487A1 - Vorrichtung zum auftragen einer fluessigkeit auf eine laufende bahn - Google Patents

Description

U 4097 J.M. Voith GmbH

Kennwort: "üosierleimpresse" Heidenheim

Vorrichtung zum Auftragen einer Flüssigkeit auf eine laufende Bahn

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen einer Flüssigkeit auf eine laufende Bahn, vorzugsweise Papierbahn, im einzelnen mit den Merkmalen, die im Oberbegriff des Anspruches 1 angegeben sind.

Vorrichtungen dieser Art können innerhalb oder außerhalb einer Papier-Herstellungsmaschine angeordnet sein. Bei der aufzutragenden Flüssigkeit kann es sich beispielsweise um eine Leimsuspension handeln, mit der die Papierbahn imprägniert wird; d.h. die Leimsuspension penetriert mehr oder weniger vollkommen in das Innere der Papierbahn. Die Flüssigkeit kann aber auch eine Streichmasse sein; gemeint sind damit Pigment-Aufschwemmungen verschiedenster Art, aus denen auf der Papierbahn eine Deckschicht gebildet wird. In beiden Fällen kann die Flüssigkeit auf nur eine Seite der Papierbahn aufgetragen werden oder auf beide Seiten der Papierbahn.

Druckschriften zum Stand der Technik

1. US-PS 2,729,192

2. US-PS 2,946,307

3. US-PS 3,084,663

4. Wochenblatt für Papierfabrikation 1973, Seiten 164 bis

5. Wochenblatt für Papierfabrikation 1978, Seiten 773 bis

Die Erfindung geht aus von der in Figur 1 der Druckschrift 2 dargestellten Vorrichtung, die zum beidseitigen Beschichten einer Papierbahn dient. Die Papierbahn läuft zunächst über eine Auftragswalze, die einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser hat. Dort wird Flüssigkeit auf die Unterseite der Papierbahn aufgetragen. Danach durchläuft die Papierbahn einen Spalt, der zwischen einer großen Walze und einer Rollrakel gebildet ist. Diese Rollrakel besteht aus einer dünnen, drehbaren Rakelstange, die am äußersten Ende eines elastischen Halters gelagert und an den Walzenmantel andrückbar ist. Im oberen, von der Papierbahn freien Teil des Umfanges der großen Walze ist eine weitere Einrichtung zum Zuführen einer Flüssigkeit vorgesehen. Diese Einrichtung bildet zwischen dem Walzenmantel und einer weiteren Rollrakel einen Flüssigkeitssumpf. Durch diese Einrichtung wird auf dem nach unten laufenden Teil des Walzenmantels eine dünne Flüssigkeitsschicht gebildet, die in dem genannten Spalt auf die Papierbahn übertragen wird. Ein Nachteil dieser bekannten Konstruktion ist darin zu sehen, daß mit der oberen Zuführeinrichtung nur eine extrem dünne Flüssigkeitsschicht auf die Walzenoberfläche und damit auf die Oberseite der Papierbahn aufgetragen werden kann. Dies wird dadurch verursacht, daß die glatte Rakelstange unmittelbar auf der glatten Oberfläche der Walze läuft, und daß die Rakelstange mit verhältnismäßig großer Kraft an den Walzenmantel angedrückt werden muß, um quer zur Bahnlaufrichtung eine gleichmäßige Dicke des Flüssigkeitsfilmes zu erzielen. Es wird nämlich immer wieder

beobachtet, daß bei einer Verringerung des Anpreßdruckes (der Rakelstange an den Walzenmantel) die Gleichmäßigkeit der Filmdicke und somit die Gleichmäßigkeit der (mit der Flüssigkeit beschichteten oder imprägnierten) Papierbahn, quer zur Bahnlaufrichtung gemessen, zu wünschen übrig läßt. Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß der von der Papierbahn durchlaufene Spalt (zwischen der unteren Rakelstange und der Walze) in Bahnlaufrichtung nur extrem kurz ist, wegen des extrem kleinen Durchmessers der Rakelstange. Infolge dessen ist diese bekannte Vorrichtung für das Leimen (Imprägnieren) einer Papierbahn ungeeignet; denn die in dem Spalt auf die Papierbahn ausgeübte Anpresskraft wirkt (auf einen bestimmten Punkt der Papierbahn) nur extrem kurzzeitig. Die Leimsuspension wird somit nicht ausreichend in die Papierbahn hineingepreßt. Deshalb werden für das Leimen (Imprägnieren) einer Papierbahn in den meisten Fällen sogenannte Leimpressen verwendet, in denen die Papierbahn zwischen zwei etwa gleich großen Walzen hindurchläuft (siehe Druckschrift 5, Abbildung 9). Hierbei wird nicht nur erreicht, daß die Anpreßkraft im Preßspalt wesentlich höher gewählt werden kann als im Falle der Druckschrift 2, sondern es bildet sich auch eine in Bahnlaufrichtung wesentlich längere Preßzone.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Auftragvorrichtung mit den Merkmalen a, b und c des Anspruches 1 dahingehend weiterzuentwickeln, daß zum Auftragen einer beliebig dosierbaren Flüssigkeitsmenge auf die Papierbahn zunächst auf dem Walzenmantel ein Flüssigkeitsfilm von beliebig einstellbarer Dicke - und dennoch von möglichst hoher Gleichmäßigkeit quer zur Bahnlaufrichtung - erzeugt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung in überraschender Weise durch eine ganz einfache und an sich schon bekannte Maßnahme, nämlich dadurch, daß der Umfang der Rakelstange Umfangsrillen aufweist.

Aus der Druckschrift 3 ist eine Rakelstange mit einer Vielzahl rillenförmiger Umfangsrillen bekannt. Diese bekannte Rakelstange dient jedoch einem anderen Zweck als die Rakelstange der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In der Druckschrift 3 ist nämlich - unter Hinweis auf die Druckschrift 1 - angegeben, die Rakelstange diene zum Abstreifen überschüssiger Streichmasse von der laufenden Papierbahn.

In den Abbildungen 2 und 3 der Druckschrift 4 ist eine Rakelstange beschrieben, die aus einem Rundstab besteht, der mit einem Draht umwickelt ist. Auch diese Rakelstange hat somit Umfangsrillen, jedoch in Form eines Gewindes. Auch in der Druckschrift 4 ist als Verwendungszweck der Rakelstange nur das Abstreifen überschüssiger Streichmasse von einer laufenden Papierbahn angegeben.

Abweichend von der bekannten Anwendung gerillter Rakelstangen wird gemäß der Erfindung eine solche gerillte Rakelstange zum Erzeugen eines Flüssigkeitsfilmes unmittelbar auf dem Umfang einer drehbaren Walze benutzt. Es wurde nämlich erkannt, daß man mit einer solchen gerillten Rakelstange auf dem glatten Mantel der Walze Flussigkeitsfilme von recht unterschiedlicher Dicke erzeugen kann, wobei in allen Fällen die Dicke quer zur Umlaufrichtung des Walzenmantels außerordentlich gleichmäßig ist. Dies gelingt dadurch, daß man die Anpreßkraft, mit der die Rakelstange an den Walzenmantel angedrückt wird, in allen Betriebszuständen sehr hoch einstellen kann. Mit anderen Worten: Das Variieren des Anpreßdruckes - zwecks Veränderung der Filmdicke - erfolgt auf einem sehr hohen Niveau. Im übrigen kann die Filmdicke (und somit die Auftragsmenge) durch Verwendung von Rakelstangen mit unterschiedlichen Rillentiefen variiert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann - bei Vorhandensein nur einer einzigen Walze - zum Auftragen von Flüssigkeit auf nur eine Seite der Warenbahn dienen. Eine derartige Vorrichtung kann aber auch - gemäß Anspruch 2 - mit einer zusätzlichen Auftragsvorrichtung kombiniert werden, um auch die andere Bahnseite zu imprägnieren oder zu beschichten.

Bevorzugt wird die Erfindung jedoch, gemäß Anspruch 3, in Zwei-Walzen-Leimpressen angewendet. In bekannten Leimpressen dieser Art (Druckschrift 5, Abbildung 9) wird auf einer Seite der Papierbahn oder auf beiden Seiten der Papierbahn unmittelbar am Umfang einer der Preßwalzen bzw. am Umfang beider Preßwalzen ein Flüssigkeitssumpf gebildet. In Papiermaschinen, die mit verhältnismäßig geringer Arbeitsgeschwindigkeit laufen, haben sich Leimpressen dieser Art bewährt. Dagegen treten in schnellaufenden Papiermaschinen Probleme auf, die man schon seit Jahren zu beseitigen versucht. Eine der Schwierigkeiten besteht darin, daß der Sumpf um so unruhiger wird je höher die Arbeitsgeschwindigkeit ist und je höher der Feststoffgehalt der Leimsuspension ist. Die Unruhe in dem Sumpf kann so groß werden, daß die Leimsuspension umherspritzt und die Maschinenteile verschmutzt. Man wird hierdurch gezwungen, den Feststoffgehalt der Leimsuspension auf etwa 5 bis 6 % zu begrenzen und/oder die Arbeitsgeschwindigkeit der Papiermaschine zu reduzieren. Ein anderer Nachteil der bekannten Leimpresse ist, daß man die Auftragsmenge (je Flächeneinheit der Papierbahn) nicht in dem gewünschten Maße steuern kann. Man muß dabei berücksichtigen, daß wegen der bekannten Verformung der Walzen unter der Anpreßkraft eine gleichmäßige Verteilung der Anpreßkraft über die Papierbahnbreite nur bei einer bestimmten Höhe der gesamten Anpreßkraft gewährleistet ist. Mit anderen Worten: Würde man die gesamte Anpreßkraft - zwecks Veränderung der Leimauftragsmenge variieren, so würde darunter die Gleichmäßigkeit der Preßkraft-Verteilung und somit die Gleichmäßigkeit des Leimauftrages quer zur Laufrichtung der Papierbahn leiden.

Erschwerend kommt noch hinzu, daß die Papierbahn, wenn diese mit ungleichmäßigem Feuchtigkeitsgehalt durch die Leimpresse läuft, unterschiedliche Mengen an Leimsuspension aufnimmt. So ist z.B. bekannt, daß die Papierbahn an denjenigen Stellen, wo sie relativ feucht ist, mehr Leimsuspension aufnimmt als an relativ trockenen Stellen. Dies alles hängt damit zusammen, daß die Papierbahn in den bekannten Leimpressen den Leimsuspensionssumpf durchlaufen muß.

Gemäß der Erfindung gelingt es nunmehr, die Leimpresse ohne einen Sumpf dieser Art zu betreiben. Dies gelingt, wie oben schon erläutert, dadurch, daß auf dem von der Papierbahn freien Teil des Umfanges einer der Walzen oder beider Walzen ein in weiten Grenzen genau dosierbarer Flüssigkeitsfilm gebildet wird, der dann im Preßspalt in die Papierbahn hineingepreßt wird. Zahlreiche Vorteile werden hierdurch gewonnen:

1. Man kann nunmehr Leimsuspensionen oder gegebenenfalls Streichmassen mit wesentlich höherem Feststoffgehalt als bisher verwenden. Denn der Flüssigkeitssumpf wird nicht von der Papierbahn durchlaufen; vielmehr ist er getrennt von der Papierbahn angeordnet, so daß die Ursache für das Umherspritzen der Flüssigkeit beseitigt ist. Aus dem gleichen Grunde kann auch mit wesentlich höheren Maschinengeschwindigkeiten gearbeitet werden.

2. Da der auf der Walze bzw. auf den Walzen erzeugte Flüssigkeitsfilm außerordentlich gleichmäßig quer zur Bahnlaufrichtung gebildet werden kann, ist auch die auf der Papierbahn aufgetragene Flüssigkeitsmenge sehr gleichmäßig. Dabei ist wesentlich, daß diese Gleichmäßigkeit auch dann erhalten bleibt, wenn die Papierbahn (unbeabsichtigt) mit einem ungleichmäßigen Feuchte-Querprofil der Leimpresse zugeführt wird. Auch eine

möglicherweise ungleichmäßige Verteilung der Anpreßkraft quer zur Bahnlaufrichtung hat keine negativen Auswirkungen mehr auf die Gleichmäßigkeit des Flüssigkeitsauftrages. All dies erklärt sich dadurch, daß die Papierbahn den gesamten, von der Walze (bzw. von den beiden Walzen) herangeführten Flüssigkeitsfilm aufnimmt.

3. Die Menge des Flüssigkeitsauftrages kann in weiten Grenzen, unabhängig von der Geschwindigkeit und dem Flächengewicht der Bahn, dadurch bestimmt werden, daß eine Rakelstange (bzw. Rakelstangen) mit bestimmter Rillentiefe eingesetzt wird (bzw. werden).

Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben."

Die Figur 1 zeigt eine Zwei-Walzen-Leimpresse, schematisch in Seitenansicht, mit Flüssigkeitszuführung im oberen absteigenden Quadranten der Preßwalze.

Die Figur 2 zeigt eine Zwei-Walzen-Leimpresse, bei der die Flüssigkeitszuführung seitlich im aufsteigenden Bereich des Walzenmantels-Umfanges angeordnet ist.

Die Figur 3 zeigt eine Ein-Walzen-Auftragsvorrichtung.

Die Figur 4 zeigt einen Teil einer Rakelstange in einem gegenüber den Fig. 1-3 vergrößerten Maßstab.

In der Figur 1 erkennt man zwei rotierende Preßwalzen 10, 20, die horizontal nebeneinander angeordnet sind, üie Warenbahn durchläuft den von den beiden Walzen gebildeten Preßspalt von oben nach unten. Oberhalb des oberen absteigenden Quadranten

-fo- 8-

jeder Preßwalze 10, 20 ist eine Zuführeinrichtung 11, 21 für eine Flüssigkeit (Leimsuspension oder Streichmasse) vorgesehen. Jede Zuführeinrichtung umfaßt einen schwenkbar gelagerten Rakeltragbalken 12, 22, der sich parallel zur Preßwalze über deren gesamten Länge erstreckt. Am unterem Ende des Rakeltragbalkens 12, 22 ist ein elastischer Halter 13, 23 für eine drehbare Rakelstange 8 vorgesehen, die sich ebenfalls über die gesamte Walzenlänge erstreckt. Die Rakelstange 8 kann durch Verschwenken des Rakeltragbalkens 12, 22 mehr oder weniger stark an die Preßwalze 10, 20 angedrückt werden. Die Rakeltragbalken 12, 22 sind über Schwenklager 14, 24 an Trägern 15, 25 aufgehängt, die nur schematisch dargestellt sind. Im unteren Bereich jedes Rakeltragbalkens befinden sich Zapfen 7, an denen Zugspindeln 16, 26 angreifen. Die letzteren sind nur schematisch in Form eines Pfeiles angedeutet.

Es wird grundsätzlich eine Rakelstange mit Umfangsrillen benutzt; siehe Fig. 4. Die Umfangsrillen können ringförmig oder gewindeartig sein. Die Fig. 4 zeigt gewindeartige Umfangsrillen. Diese entstehen dadurch, daß ein Rundstab 8a mit einem Draht 8b umwickelt wird. Der Durchmesser des verwendeten Drahtes 8b bestimmt die Querschnittsfläche der Umfangsrillen und somit die zwischen der Rakelstange 8 und der Walze 10 bzw. 20 hindurchtretende Flüssigkeitsmenge.

Jede Rakelstange 8 hat in bekannter Weise eine Antriebsvorrichtung (in der Zeichnung nicht dargestellt). Genauso hat jede Preßwalze 10, 20 eine (in der Zeichnung ebenfalls weggelassene) Antriebsvorrichtung. Die Drehrichtung der Preßwalzen ist durch Pfeile P gekennzeichnet. Jede Rakelstange 8 wird vorzugsweise mit der gleichen Drehrichtung wie die dazugehörende Preßwalze 10 bzw. 20 angetrieben, so daß an der Berührungslinie der Umfang der Rakelstange dem Umfang der Preßwalze entgegenläuft.

Die Zugabe der Flüssigkeit in den Raum zwischen dem Rakeltragbalken 12, 22 und der Preßwalze 10, 20 kann entweder durch das Innere des Rakeltragbalkens erfolgen (in der Zeichnung nicht dargestellt) oder mit Hilfe eines bekannten Rohrleitungssystems 17, 27, wie aus Fig. 1 ersichtlich. Es bildet sich zwischen dem Halter 13, 23 der Rakelstange 8 und dem Mantel der Preßwalze 10, 20 ein Flüssigkeitssumpf, der jedoch durch den Rakeltragbalken - und bei Bedarf durch eine flexible Schürze 18, 28 abgedeckt wird. An den beiden Stirnseiten jeder Preßwalze befindet sich je ein seitlicher Überlauf 19, 29 zum Abführen überschüssiger Flüssigkeit.

Die in der Figur 2 gezeigte Ausführungsform, die wiederum zwei horizontal nebeneinander liegende Preßwalzen 10, 20 aufweist, unterscheidet sich von derjenigen gemäß Figur 1 im wesentlichen nur dadurch, daß die Flüssigkeitszuführeinrichtungen 31, 41 nicht in dem von oben nach unten laufenden Teil des Walzenumfanges, sondern in dem von unten nach oben laufenden Teil des Walzenumfanges angeordnet sind. Dementsprechend sind die Rakeltragbalken 32, 42 als Düsenkammern ausgebildet. Der elastische Halter 13, 23 für die Rakelstange ist jeweils an der äußeren Begrenzungswand der Düsenkammer 32, 42 befestigt. Jede der Düsenkammern hat einen gegen den Walzenmantel gerichteten Flüssigkeits-Austrittsspalt. Überschüssige Flüssigkeit strömt entgegen der Walzendrehrichtung in eine Auffangrinne 39, 49.

Abweichend von Fig. 1 und 2 können die Preßwalzen-Achsen bei Bedarf in der Höhe etwas versetzt zueinander liegen, so daß die Bahn 9 nicht genau vertikal, sondern schräg von oben in den Preßspalt einläuft. Die Rakeltragbalken liegen in diesem Fall ebenfalls in der Höhe zueinander versetzt.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen läuft die Bahn stets von oben her in den Preßspalt ein. Bei Bedarf kann auch die umgekehrte Laufrichtung (bei umgekehrter Drehrichtung der

PrekJwalzen) gewählt werden. In diesem halle sind ule keits-Zuführeinrichtungen abweichend von den Fig. 1 und 2 entsprechend der geänderten Walzendrehrichtung anzuordnen.

Bei der Ausführungsform der Erfindung gemäß Figur 3 ist nur eine Walze 20' mit einer erfindungsgemäöen Flüssigkeits-Zuführeinrichtung 21· vorhanden, die wie in Figur 1 im oberen absteigenden Quadranten der Walze angeordnet ist. Sie dient wiederum zum Bilden eines Flussigkeitsfilmes (z.B. Leim) auf dem Walzenmantel, der den Film auf die Oberseite einer Papierbahn 9 überträgt. Diese umschlingt einen verhältnismäßig großen Teil der unteren Hälfte des Walzenmantels 20'. Hierdurch kann bei Bedarf an der Unterseite der Walze 20' noch ein Düsenauftragswerk 50 herkömmlicher Bauart angeordnet werden, um auch auf die Unterseite der Papierbahn 9 eine Flüssigkeit, beispielsweise Streichmasse, aufzutragen.

Heidenheim, 08.05.1984
O197k/Sh/Srö

- Leerseite -

Claims (6)

1. U 4097 J.M. Voith GmbH

   Kennwort: "Dosierleimpresse¹¹ Heidenheim

   Patentansprüche

   Vorrichtung zum Auftragen einer Flüssigkeit auf eine laufende Bahn (9), vorzugsweise Papierbahn, mit den folgenden Merkmalen:

   a) ein Teil des Umfanges einer drehbaren Walze (20; 20') berührt die laufende Bahn (9);

   b) in dem von der Bahn (9) freien Teil des Umfanges der Walze (20; 20') ist eine Einrichtung (21; 21·) zum Zuführen der Flüssigkeit auf den Walzenmantel vorgesehen;

   c) zwecks Dosierung der mit dem Walzenmantel zur Bahn laufenden Flüssigkeitsschicht ist an der Zuführeinrichtung (21; 21') eine Rollrakel vorgesehen, mit einer drehbaren Rakelstange (8), die mittels eines elastischen Halters (23) an den Mantel der Walze (20; 20') andrückbar ist;

   d) dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Rakelstange (8), wie bei Auftragsvorrichtungen anderer Art bekannt, Umfangsrillen aufweist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die laufende Bahn (9), wie an sich bekannt, die Walze (20¹) in einem gewissen Bereich des Umfanges umschlingt und daß in dem UmschlingungsDereich eine zusätzliche Vorrichtung (50) zum Auftragen einer Flüssigkeit auf die von der Walze abgewandte Seite der Bahn angeordnet ist.

   ~~ JL "
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wie bei Leimpressen an sich bekannt - eine zweite drehbare Walze (10) vorgesehen ist, die mit der schon genannten Walze (20) einen von der Bahn (9) wenigstens angenähert vertikal durchlaufenen Preßspalt bildet.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem von der Bahn (9) freien Teil des Umfanges der zweiten
   Walze (10) ebenfalls eine die Merkmale des Anspruchs 1 aufweisende Flüssigkeitszuführeinrichtung (11) vorgesehen ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung(en) (11; 21) im
   nach unten laufenden Teil des Umfanges der Walze(n)

   (10; 20) angeordnet ist (bzw. sind).
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung(en) (31; 41) im
   nach oben laufenden Teil des Umfanges der Walze(n) (10; 20) angeordnet ist (bzw. sind).

   Heidenheim, 08.05.84
   O197k/Sh/Srö