SE531394C2 - Anordning och metod för bestrykning - Google Patents

Description

25 30 35 531 39111 Stavens hårda yta innebär dock att kvaliteten på det bestrukna skiktet inte blir optimal i vissa användningsområden för tekniken. Dessa kvalitetsdefekter orsakas av att den löpande banan, som oftast utgöres av papper eller kartong, inte har en helt slät yta. När sedan staven med sin hårda och oefiergivliga yta docerar ut bestrykningsmedlet uppstår en ”spacklande” effekt som förorsakar flammighet i bestrykningsskiktet genom bestrylaiingsskilctets lokala tj ockleksvariationer.

KORT BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning har till huvudändamål att åstadkomma doseringsorgan, rullstav respektive metod enligt patentkraven, som ger kvalitetsmässiga fördelar med avseende på det påförda skiktet med bibehållen, eller förbättrad livslängd på den roterande staven.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att, genom stavens nya egenskaper, utöka dess användningsområden i fonn av nya bestrylmingskoncept. För dessa och andra ändamål, som kommer att fiamgâ av följ ande beskrivning åstadkommes genom föreliggande uppfinning en roterande bestrylcningsstav för att på en löpande bana pâföra bestryk- ningsmedel, vatten eller annat medel för förändring av den löpande banans ytegenskaper.

Utförda försök, under användning av tekniken enligt den föreliggande uppfinningen, har givit vid handen att -j ämfört med konventionell teknik- överraskande förbättringar uppnås med avseende på beläggningens kvalitet och körbarhet (dvs. lägre banbrotts- frekvens) med bibehållen eller förbättrad livslängd på den roterande staven.

Den-roterande stavens mjuka beläggning ger bättre följsamhet mot, den mer eller mindre ojämna pappersytan och ger därför en mindre ”spacklingseffekt” och därmed en bättre fibertäckning.

Förklaringen till den förbättrade körbarheten beror sannolikt på att staven med sin mjuka yta lättare släpper igenom partiklar som kan finnas i pappers-, eller kartong- banan, eller i beläggningsmedlet genom att stavens mjuka material deformeras av partiklarna. Direkt efter en partikels passage återgår sedan beläggningsmaterialet till utgångsläget.

Uppfinningen beskrivs fortsättningsvis i anslutning till löpande banor av exempelvis papper eller kartong men är inte begränsad till detta utan kan gälla alla typer av löpande banor. 10 15 20 25 30 35 531 394 Bestrylmingsstaven enligt uppfinningen innefattar lämpligen en kärna av formstabilt material, exempelvis stål. Stavens kärna, som kan vara homogen eller rörforrnad, är beklädd med ett mjukt nötningsbeständi gt material.

Stavens ytterdiarneter kan vara 6 - 100 mm. I en föredragen utföringsforrn av uppfinningen är stavens diameter 8 - 50 mm.

Det mjuka beklädnadsmaterialets tjocklek kan vara 0,5 - 10 mm, men äri ett föredraget tjockleksormåde 2 - 5 mm.

Beläggningens hårdhet definieras i Shore A och kan ligga inom området 10 - 100. I en töredragen utföringsform av uppfinningen ligger beläggningens hårdhet inom området 30 - 80 Shore A, speciellt inom området 40 - 70. Speciellt föredraget är en hårdhet som ligger inom området 50 - 60 Shore A.

I speciella utíörandeforrner av uppfinningen är stavens beläggning mönstrad på ytan.

Mönstringen kan exempelvis vara parallella radiella spår, lilmande skmvgänga, eller ha punktvisa fördjupningar liknande ytan på djuptrycksplåtar.

De rön som ligger till grund för föreliggande uppfinningen, nämligen att fördelar kan erhållas genom att använda en relativt mjuk stavbeklädnad, och samtidigt uppnå acceptabel livslängd innebär den ytterligare fördelen att beläggningsmaterialet kan utgöras av en organisk polymer. Exempel på användbara polymerer är polyuretaner, styren-butadienpolynierer, dvs. polymerer av gurnmityp, och polyolefiner.

En speciellt föredragen polymer är polyuretaner, vars byggstenar på konventionellt sätt utgöres av polyoler och diisocyanater. Vanliga diisocyanater för polyuretansystem är toluendiisocyanat, difenylrnetandiisocyanat och naflalen diisocyanat. Även mindre vanli ga diisocyanater förekommer såsom hexametyldiisocyanat och isoforondiiso- cyanat. Polyuretaner förekommer exempelvis som esteruretaner, eteruretaner samt uretaner baserade på hydroxylterrninerade polybutadiener. Vilken typ av polyuretan som används i den föreliggande uppfinningen är ej avgörande för det praktiska resultatet, vilket istället i mycket större grad avgörs av dess hårdhet.

Liknande fördelar med det som ovan beskrivits gäller även vid bladbestrykriing med blad som har en mjuk beläggning på spetsen, vilket förfarande beskrivs i SE 507926. 10 15 20 25 30 35 531 394 Nackdelen med detta förfarande är att den mjuka beläggningen är känslig för torr friktion, dvs. att bladet (avsiktligt eller oavsiktligt) skrapar mot en torr pappersyta (innan bestrykningsmedel påförs) av banan. Den mjuka beläggningen skadas då snabbt av fiiktionsvärmen, vilket ofiast leder till kassation.

Vid tillämpning av den föreliggande uppfinningen blir dessa problem mindre, eller rent av elimineras, genom att staven roterar varvid dess yta smörjs och kyls i de smörj- kanaler som finns i stavbädden. Smöijmedlet är vanligtvis vatten men förbättrad smörj och kyleffekt kan uppnås genom att tillsätta smörj och kylningsförbättrande komponenter i vattnet.

Den föreliggande uppfinningen leder också till att nya bestrykningskoncept, vilka framgår av följande beskrivning, gjorts möjliga.

KORT FIGURBESKRIVNING I det följ ande kommer uppfinning att exemplifieras med icke inskränkande exempel med hänvisning till bifogade figurer i vilka; Fig. 1 visar en bestrykningsanordning för ensidig bestrykriing där en mjuk roterande stav roterande stav, enligt uppfinningen, används som doseringsorgan, i kombination med en mottrycksvals med hård yta.

Fig. 2 visar en förstoring av doseiingsorganet i Fig. l F i g. 3 och 3A visar ett tvärsnitt av två alternativa roterande stavar enligt föredragna utföranden enligt uppfinningen, beklädda med mjukt material.

Fig. 4 visar ett alternativt forfarande enligt uppfirmingen där den mjuka staven enligt uppfinningen används i kombination med en mottrycksvals med hård yta. visar ett förfarande enligt uppfinningen där den mjuka staven används för dubbelsidig bestryknírig, där banans rörelseriktning är huvudsakligen vertikalt uppåt, Fig. 6 visar samma principiella förfarande som i Fig. 5, men där banans rörelserikuiing är huvudsakligen vertikalt nedåt.

Fig. 7 visar ett förfarande enligt uppfinningen där banan, som pâtöits ett överskott av bestrykningsvätska, matas fram mellan doseringsorgan, som på båda sidorna utgöres av mjuka roterande stavar.

Fig. 8 visar ett förfarande enligt uppfinningen där den mjuka staven enligt uppfinningen används som doseringsorgan till s.k. transferbestryknings- maskiner. Baniöringen är i detta utförande uppåtgående.

Fig. 5 10 15 20 25 30 35 534 394 Fig. 9 visar samma principiella förfarande som i Fig. 8 men bantöringen är i detta utförande vertikalt nedåt.

DETALJERAD BESKRIVNING I Fig. 1 visas en roterande stav 8 med mottrycksvals 2 som har en hård yta 3. Banan 1 påtöres med traditionell metod bestrykningsmedel 6 i överskott. Figuren visar ett exempel på påtöringsmetod där en påiöringsvals 4 är nedsänkt i ett tråg 5 med bestrykningsmedel 6. Vid valsens 4 rotation matas bestrykningsmedlet 6 fram till den spalt som bildas mellan mottrycksvalsen 2 och påföringsvalsen 4. I detta nyp sker en överskottsdosering.

Det tördoserade bestrykningsskiktet 7 ges sedan den slutliga doseringen med den mjuka staven 8. Stavenheten är anbringad på en bärarbalk 9. Överskottet av bestrykningsmedel 6 leds via ett uppsarnlingstråg 10 till ett traditionellt cirkulationssystem. Mottrycks- valsens 2 yta kan på ett enkelt sätt hållas ren genom användning av en traditionell rengöringsschaber 30, tex motställd som schematiskt visas i Fi g. 1.

Vid traditionell användning av roterande stav ligger den hårda staven i anliggning mot pappersytan. Som mothåll till pappersbanan används då en vals med ett gummibelag.

Vid användning av staven enligt uppfinningen har det visat sig möjligt - tack vare att stavens yta är efiergivli g - att använda en mothållsvals med hård yta. Genom detta kan stora besparingar göras genom eliminering av höga kostnader för gummibeläggníngar, omslipningar, regummeringar och mindre kostnader för valsbyten. Valsytan kan också på ett enklare sätt hållas ren genom användning av en traditionell rengöringsschaber.

I Fi g. 2 visas en förstoring av stavenheteni figl innefattande den roterande mjuka staven 8 som med hela sin längd är lagrad i en stavbädd 12, som kan vara av traditionell sort, med pneumatiskt anpressningsorgan 13, som emellertid också kan vara av hydraulisk eller mekanisk typ. I Fig. 2 visas ett ex på pneumatisk typ där trycket alstras av en trycksatt slang 13, med vilken stavens 8 anpressningstryck mot valsen 2 kan regleras så att önskad dosering av bestrykningsmedlet 6 erhålles. Stavbädden 12 är fastklämd i bärarbalken 9 med klärnbacken 14.

Fig. 3 visar ett tvärsnitt av en stav 8 med en homogen stavkärna 11 utanpå vilken det ett mjuka belaget 15 finns anbringat enligt den föreliggande uppfinningen. I Fig. 3A visas att denna stavkärna 11 också kan utgöras av hâlprofil, dvs. en rörformi g kärna ll med 10 15 20 25 30 35 531 394 ett genomgående hål 29. Kärnans yttre diameter d ligger lämpligen i intervallet 4 - 95 mm.

Kärnan 11 utgörs företrädesvis av ett formstabilt material, exempelvis stål, aluminium eller lämplig komposit. Stavens ytterdiarneter D kan vara 6 - 100 mm. I en töredragen uttöringsform av uppfinningen är stavens diameter 8 - 50 mm.

Beklädnaden 15 är ett mjukt nötningsbeständigt material, vars yttre yta företrädesvis är slät, men som i vissa applikationer kan vara mönstrad. Det mjuka beklädnadsmaterialets 15 tjocklek t kan vara 0,5 - 20 mm, men är i ett föredraget tjockleksornråde 2 - 5 mm.

Beläggningens hårdhet är i en föredragen utföringsfonn inom området 30 - 80 Shore A, speciellt inom området 40 - 70. Vid en föredragen fonn av uppfinningen är belägg- níngsmaterialet 15 gjort av en organisk polymer. En speciellt föredragen polymer är polyuretaner, vars byggstenar på konventionellt sätt utgöres av polyoler och diisocyanater.

Fig. 4 illustrerar en alternativ metod att använda den roterande mjuka staven 8, enligt uppfinningen, i kombination med hård mottrycksvals 2, d.v.s. mottrycksvals med hård yttre yta 3, t ex. av stål. Fördoselingen av bestrykningsmedel 6 på banan 1 sker här med en s.k. jet-fontänapplikatorer 16 där bestrykningsmedlet 6 sprutas på banan 1 från en längsgående dysa, på i sig känt vis, varefter slutdosering åstadkommes i enlighet med vad som beskrivs ovan, medelst den mjuka staven 8.

Fig.5 visar en metod, enligt uppfmningen, för dubbelsidig bestrykning av en bana 1, där ena sidans doseringsorgan utgöres av bestrykningsblad 17 av traditionell typ, Lex. av homogent stål eller stålblad med slitytor belagda med hårda eller mjuka material. Den andra sidans doseringsorgan utgöres av en roterande stav 8 med mjukt belag 15, enligt uppfinningen. Bestrykningsmedlet 6 som i figurens exempel påföres med s.k. fontän- applikatorer 16 transporteras med den löpande banan 1. Banan 1, som påförts ett över- skott av bestrylcriingsmedel 6, matas fram mellan de motställda doseringsorganen 8, 17.

Banans l rörelseriktiiing är i detta fall huvudsakligen vertikalt uppåt. Bestrylmings- medlet 6 kan vara av samma sammansättning på de båda sidorna eller vara av olika sammansättning och kan självfallet varieras inom vida ramar beroende på syftet med bestrykningen. I vissa fall kan bestrykningsmedlet 6 utgöras av bara vatten på ena sidan för att förhindra ”cur ”, dvs. i syfte att det färdiga pappersarket skall vara plant. 10 15 20 25 30 35 531 334 Överskottet 6 av bestrykningsmedel från doseringsorganen leds via ledplåtar 18 till cirkulationssystemet.

Fig. 6 visar en metod för dubbelsidig bestrykning, principiellt lika den som visas i Fig. 5, men med nedåtgående banriktning. Figuren visar hur banan l leds nedåt genom en ansamling bestrykningsmedel 19 som bildas mellan hållarna 21 resp. 12 för bladet 17 resp. roterande staven 8. Tillförsel av bestrykningsmedel 6 sker via tillförselrör 22.

Vid känd, konventionell typ av dubbelsidig bestrykning matas pappersbanan 1 fram genom ett nyp som bildas mellan två motställda blad 17. Ett känt problem med denna metod är svårigheter med att få de båda sidomas bestrykningsblad att mötas exakt spets mot spets. Vid avvikelser från detta läge uppstår variationer i den pålagda mängden bestrykningsmedel, vilket är oönskat. Genom att ersätta ena sidans blad med en roterande stav 8 enligt den föreliggande uppfinningen (se Fig. 5) har det visat sig möjligt att uppnå överraskande höga krav på likhet i beläggningskvalitet på de båda sidorna. Uppfinnin gen eliminerar således tidigare nämnda problem, som varit relaterade till behovet att få de motstående bladen att mötas exakt spets mot spets.

En annan känd, traditionell metod för dubbelsidig bestrykning är att låta pappersbanan l matas genom ett nyp mellan ett blad och en gummibelagd mottrycksvalsvals. Förutom att bestrykningsmedel måste tillsättas på banans ena sida före bladet, måste det då även tillsätts på valssidan, på ett relativt komplicerat vis. Doseringen av valssidans bestrykningsmedel måste nämligen ske mellan den stora mottrycksvalsen yta och pappersytan. Vid neråtgående banor tillsätts då bestrykningsmedlet i den ficka som bildas mellan pappersbanan och valsen. Vid uppåtgående bana måste separata applikator nyttjas. Det inses att detta traditionella förfarande är förenat med flera svårigheter och nackdelar. Genom att ersätta den gurmnibelagda mottrycksvalsen med en roterande stav (se Fig. 6) kan utrymmesmässiga, kostnadsmässiga och kvalitetsmässiga fördelar uppnås.

En annan metod för dubbelsidig bestrykning, enligt uppfinningen, illustreras av Fig. 7.

Enligt denna metod sker dosering i ett nyp bildat mellan två motställda stavar 8 med mjuka belag 15. I figuren visas en uppåtgående bana 1 där fördoseringen av bestryk- ningsmedel 6 sker med fontänapplikatorer 16. Metoden kan självfallet, inom uppfinningens ram, också användas för nedåtgående bana. I sistnämnda fall blir påförseln av bestrykningsmedel 6 i enlighet med principen som visas i Fi g. 6. Genom 10 15 20 25 30 35 531 3551 att de roterande stavarna 8, i enlighet med uppfinningen, har mjuka ytor 15 har det visat sig överraskande enkelt att utföra dubbelsidig bestrykning med höga kvalitetskrav.

En ytterligare metod för dubbelsidig bestrylming illustreras av Fig. 8 där bestryknings- medel 6 påföres i ett mönster på en uppåtgående banan l i nypet mellan två gummi- belagda transfervalsar 23. Bestrykningsmedlet 6 tillföres transfervalsarna 23 via gravyr- valsar 24, vars gravyrmönster slutdoseras med bestrylcningsmedel 6 medelst roterande stavar 8 med mjuk beläggning, enligt uppfinningen. Fördoseringen av bestryknings- medel 6 på gravyrvalsama 24, sker med fontänapplikatorer 16, som lämpligen anordnas kort före positionen för resp. rullstav 8.

Traditionellt används som slutdoseringselement vid en gravyrvals, mjukt eller hårt blad.

Genom att i stället använda den mjuka staven enligt uppfinningen minskas och/eller elimineras risken för skador resp. slitage, eftersom såsom redan nämnts det mjuka bladet är mycket känsligt för oavsiktlig torrfriktion resp. det hårda bladet ger upphov till slitage på gravyrvalsen.

Banbestrykning enligt ovanstående princip vid nedåtgående bana 1 visas i Fig. 9. I detta fall sker tillförseln av bestrykriingsmedel 6 genom att det via tillförselrör 22 tillsätts i den ficka 25 som bildas mellan gravyrvalsama 24 och hållama 26 för de roterande stavarna 8.

Den kanske viktigaste fördelen som uppnås vid användning av mjuk stav (t.ex. i jämförelse med hård stav) är de tidigare nänmda kvalitetsmässiga fördelarna med mindre flammighet och bättre fibertäclming.

Detta har verifierats genom omfattande pilotförsök varav 2 försök redovisas nedan.

Följ ande kördata gällde under de båda försöken.

Maskinhastighet: 600 m/min Påläggsmängd: 14 g/mz Bestrykriingsmedlets torrhalt: 62 % Bestrykningsmedlets viskositet. 650 cp I försök 1 (se Fig. l0 och ll) gjordes en direkt jämförelse mellan användning av uppñnningsenlig stav resp. traditionell stav för bestrykning av kartong, här baskartong 10 15 20 25 30 35 531 394 på 270 g/mz. I Fig. 10 visas resultatet vid bestrykning med mjuk stav och i Fig. ll visar bestrykning med hård stav.

Försök nr 2 är en likadan järnförelse, mellan användning av mjuk respektive hård stav, men vid bestrykning av papper. Figur 12 visar bestrylcning med mjuk stav och Fig. 13 visar bestrykning med hård stav.

Figurerna visar bilder av bestrykningsskiktet fiamkallat genom ett s.k. bränntest.

Bränntestet tillgår så att den bestrulcna ytan fuktas med' en ca 10 % arnmonium- kloridlösning. Denna kemikalie gör att cellulosañbrerna mörknar när papperet värms till ca 300-400 C° med värmepistol eller i ugn. Det vita bestrykningsskiktet framstår då i kontrast mot det mörka underlaget. Denna testmetod visar tydligt hur bestryknings- skiktet är fördelat på pappersytan Resultatet av dessa järntörelser framgår av bildema i Fig. 10-13. Av bildemas flammig- hetsgrad framgår tydligt att en stav med mjuk yta (se Fig. 10 och 12) ger ett väsentligt mera järnntjockt skikt jämfört med hård stav (se fig. ll och 13) av konventionell typ.

Det måste anses att resultatet är överraskande mycket bättre med mjuk stav, i enlighet med uppfinningen.

Uppfinningen är inte begränsad av de ovan beskrivna exemplen utan kan varieras inom ramarna för de efterföljande patentkraven. Således inser fackmannen att rullstaven enligt uppfinningen vid vissa applikationer kan göras i ett homogent material med en ythårdhet enligt uppfinningen. Vidare inser fackmannen att många olika slags kombina- tioner av käma ll och beläggning 15 kan nyttjas, t.ex. för att uppnå olika slags egenskaper. I detta hänseende inses att i vissa fall mer än en beläggning utanpå kärnan kan vara önskvärt, t.ex. en hård kärna med en första mjukare beläggning och en där utanpå hårdare beläggning med hårdhet enligt uppfinningen. Vidare inses att kämans tvärsnittsform och uppbyggnad kan varieras inom vida ramar, t.ex. att vara utförd i kompositmaterial med en komplex hålkonfiguration t.ex. i syfie att skapa extremt god böj styvhet. Därutöver inses att med doseringsorgan skall en vid tolkning av detta begrepp göras, innefattande all slags dosering och/eller bestrylcning av en bana, och att därvid den mjuka rullstaven kan positioneras inom vida ramar, t ex direkt mot en mottrycksvals eller transfervals. På liknande vis inses att begreppet beläggning skall tolkas på ett vitt vis, dvs. innefattande ett utförande gjort i ett enda homogent material.

Claims (2)

10 15 20 25 30 35 55"! 354 [Û PATENTKRAV

1. Doseringsorgan för att på en löpande bana, speciellt pappers eller kartongbana (1) påíöra bestrykningsmedcl (6) , innefattande en roterande stav (8) som över hela sin längd är lagrad i en stavbädd (12) och på stavbädden verkande anpressningsorgan (13) som ger staven ett tryck mot banan (1) och banans mottrycksorgan (2, 17, 15), k ä n n e t e c k n at av att staven (8) är försedd med en nötningsbeständig beläggning (15) som har en hårdhet av ca. 30 till 80 enligt Shore A. Doseringsorgan enligt krav 1, k ä n n e t e c k n at av att beläggningen ( 15) har en hårdhet av ca 40 till ca. 70. Doseringsorgan enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n at av att beläggníngen utgöres av en organisk polymer. Doseringsorgan enligt krav 3, k ä n n e t e c k n at av att den organiska polymeren är utvald bland polyuretaner, styren-butadienpolymerer och polyolefiner. Doseringsorgan enligt krav 4, k ä n n e t e c k n at av att organiska polymeren är en polyuretan. Doseringsorgan enligt något av de föregående patentkraven, k ä n n e t e c k n at av att staven (8) innefattar en stavkärna (l 1) med en yttre diameter (D) som ligger inom området 6 - 100 mm. Varvid företrädesvis nämnda yttre diameter är åtminstone 8 mm om kärnan (1 1) är hålforrnig (29). Doseringsorgan enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a t av att beläggningens (15) tjocklek ligger inom området 0,5-20 mm, mer föredraget 1-10 mm, mest föredraget

2. -5 mm. Metod för bestrykning av en bana, innefattande att åtminstone på en sida, av en upp eller nedåtgående bana (l), påföra bestrykningsmedel (6), varvid nämnda bana (1) påtöres bestrykningsmedel (6) på åtminstone ena sidan medelst en lördoserings- anordning (4; 16), vilken företrädesvis är anordnad med církulationssystem för recirkulering av överskott av bestrykningsmedel (6), och slutdoseras i ett nyp som bildas mellan ett slutdoseringsorgan (8) och ett mottrycksorgan (2, 17, 15, 24), k ä n n e t e c k n a d av att nämnda slutdoseringsorgan (8) utgörs av en roterande stav (8) med en ytbeläggning (15) vars hårdhet är ca. 30 till 80, enligt Shore A. 10 15 20 10. 11. 12. 13 14. 531 354 ll Metod enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda mottrycksorgan (2, 17, 15) utgörs av en mottrycksvals (2) vars yta (3) har en hårdhet understigande 100 Shore A eller lägre, företrädesvis motsvarande stål, eller hårdare. Metod enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att en schaber (30) finns anordnad vid mottrycksvalsen (2). Metod for bestrykning av en bana enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda mottrycksorgan (2, 17, 15) utgörs av ett bestrykningsblad (17). Metod for bestrykning av en bana enligt patentkrav 11, k ä n n e t e c k n a d av att båda sidorna på nämnda bana (1) påföres bestrykningsmedel (6). . Metod enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda mottrycksorgan (2, 17, 15) utgörs av en roterande stav (8). Metod enligt krav 13, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda roterande stav (8) har en ytbeläggning (15) med en hårdhet överstigande 10 och understigande 100 Shore A, varvid företrädesvis båda sidorna på nämnda bana (1) påfores bestrykningsmedel (6)-