DE10144600A1

DE10144600A1 - Applicator station, to coat the surface of a moving paper/cardboard web with a liquid/paste coating medium, has a large gap between the applicator and the doctor station with two spaced doctor rod units

Info

Publication number: DE10144600A1
Application number: DE2001144600
Authority: DE
Inventors: Dennis Partheymueller
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2001-09-11
Filing date: 2001-09-11
Publication date: 2003-03-27

Abstract

The applicator station (1), to coat a moving paper/cardboard web surface with a liquid or paste medium (M), has a large gap of 400-800 mm between the applicator (2) and the following doctor station (5) in the direction of travel. The doctor assembly (6) has a leading doctor rod unit (7) followed by a final doctor rod unit (9), with a gap of 50-150 mm between them. Pressure (8,10) is applied to both doctor units, to bear against the coating on the moving web. The pressure (Pv) applied to the leading doctor unit is greater than the pressure (Pn) applied to the trailing doctor unit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen eines flüssigen bis pastösen Auftragsmediums auf eine laufende Oberfläche, wobei die Oberfläche bei direktem Auftrag eine Faserstoffbahn, insbesondere aus Papier oder Karton ist, oder bei indirektem Auftrag ein Übertragselement, beispielsweise eine Auftragswalze ist, welche das Auftragsmedium dann an die Faserstoffbahn überträgt. Die Vorrichtung umfasst eine Auftragseinrichtung, der in größerem Abstand in Laufrichtung der Oberfläche eine Rakeleinrichtung nachgeordnet ist. The invention relates to a device for applying a liquid to pasty Application medium on a running surface, the surface with direct Order is a fibrous web, in particular made of paper or cardboard, or at indirect order is a transfer element, for example an application roller, which then transfers the application medium to the fibrous web. The device comprises an application device which is at a greater distance in the direction of the Surface of a doctor blade device is arranged.

Eine derartige Vorrichtung ist bereits bekannt aus der DE 197 22 159 A1, der DE 198 64 448 A1 sowie der DE 199 37 536 A1. Such a device is already known from DE 197 22 159 A1, DE 198 64 448 A1 and DE 199 37 536 A1.

Als Rakelelement für die Enddosierung wurde bei diesen Lösungen jeweils eine Rollrakel verwendet. In these solutions, one was used as a doctor element for the final metering Squeegee used.

In der Praxis arbeiten diese Einrichtungen schon recht zuverlässig. Müssen aber für bestimmte Faserbahnsorten Auftragsmedien mit hohen Feststoffgehalten und/oder hohen Viskositäten verwendet werden und werden darüber hinaus hohe Betriebsgeschwindigkeiten gefordert, die heutzutage meist über 1800 m/min betragen, kommt es zu Ungleichmäßigkeiten der aufgetragenen Schicht (auch als "Strich" bezeichnet). In practice, these facilities work quite reliably. However, for certain types of fiber webs, application media with high Solids contents and / or high viscosities are and will be used In addition, high operating speeds are required, which today mostly exceed 1800 m / min, the applied layer will be uneven (also called "dash").

Man hat deshalb versucht, durch ein speziell gestaltetes Rakelbett eine Staukammer zu schaffen für das abzurakalnde Medium, wodurch eine Strichvergleichmässigung herbeigeführt werden soll. An attempt was therefore made to create a storage chamber using a specially designed doctor blade bed to create for the medium to be scraped off, which makes a line uniform should be brought about.

Dazu hat man das Rakelbett bzw. die Staukammerwandung an der Zulaufseite zur Staukammer, also in Laufrichtung der Oberfläche vor dem Rakelelement, gegen die zu beschichtende Oberfläche angestellt. In diesem Zusammenhang wird auf die DE 197 23 458 A1 und die oben genannte DE 198 54 448 A1 verwiesen. For this you have the doctor bed or the stowage chamber wall on the inlet side Storage chamber, i.e. in the direction of the surface in front of the doctor element, against the surface to be coated. In this context, the DE 197 23 458 A1 and the above-mentioned DE 198 54 448 A1.

Nachteilig dabei ist, dass Kippeffekte erzeugt werden können, die das Rakelbett samt Rollrakel von der laufenden abzurakelnden Fläche wegdrücken, wodurch sich das Auftragsergebnis drastisch verschlechtern kann. Dadurch wird auch eine Strichgewichtsregulierung erschwert. The disadvantage here is that tilting effects can be generated which include the doctor bed Push the squeegee away from the running surface to be squeegee, which causes the Order result can deteriorate drastically. This also makes one Line weight regulation difficult.

Der Vollständigkeit halber soll noch auf die DE 39 02 599 C2 verwiesen werden. Bei dieser Auftragsvorrichtung zum Direktstreichen handelt es sich allerdings um eine Kurzverweil-Streichvorrichtung (sog. SDTA - Short Dwell Time Applicator), bei der die Rakeleinrichtung unmittelbar an der Auftragseinheit angeordnet ist bzw. mit dieser in einer Einheit zusammenwirkt. Das im Überschuss aufgetragene Medium wird bei diesem Typ Vorrichtung sofort auf das gewünschte Strichgewicht abgerakelt. Diese Vorrichtung arbeitet mit zwei Rakelmessern (Klingen). For the sake of completeness, reference should also be made to DE 39 02 599 C2. This application device for direct coating is, however, a Short dwell coating device (so-called SDTA - Short Dwell Time Applicator), in which the Doctor device is arranged directly on the application unit or with this in one unit works together. The medium applied in excess is at this type of device immediately scraped to the desired coat weight. This device works with two doctor blades (blades).

Vor dem eigentlichen Rakelmesser, welches das überschüssige Streichmedium abschabt, ist ein separates Vorrakelmesser vorhanden, wobei das Vorrakelmesser mit einem geringeren Druck als das eigentliche Rakelmesser gegen die Papierbahn angepresst wird und eine Vergleichmässigung des Mediums schaffen soll. In front of the actual doctor blade, which is the excess coating medium scrapes, there is a separate doctor blade, the doctor blade with less pressure than the actual doctor blade against the paper web is pressed and should create a uniformity of the medium.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Auftragsvorrichtung mit langer Einwirkzeit (LDTA - Long Dwell Time Applicator) zu schaffen, mit der ein über die Breite der Faserstoffbahn gleichmässiges Auftragsergebnis, vor allem bei hoher Betriebsgeschwindigkeit und hoher Viskosität und/oder hohem Feststoffgehalt des Auftragsmediums erzielbar ist. The invention has for its object an application device with a long To create exposure time (LDTA - Long Dwell Time Applicator) with which one over the Width of the fibrous web uniform application result, especially with high Operating speed and high viscosity and / or high solids content of the Order medium is achievable.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Rakeleinrichtung eines LDTA aus einem Vorrakelelement und einem von diesem beabstandet angeordneten Nachrakelelement besteht, wobei beide Rakelelemente jeweils getrennt voneinander mit einer Andrückeinrichtung auf das zuvor mit der Auftragseinrichtung aufgetragene Auftragsmedium einwirken und dabei am Vorrakelelement die aufzubringende Kraft P_V größer ist als jene am Nachrakelelement P_N. According to the invention, the object is achieved in that the doctor device of an LDTA consists of a pre-doctor element and a post-doctor element arranged spaced apart therefrom, both doctor elements separately acting on the application medium previously applied with the application device, and the force P to be applied on the pre-doctor element _{V is} greater than that on the post doctor element P _N.

Der Erfinder hat erkannt, daß durch den höheren Anpressdruck des Vorrakelelementes zusätzlich Scherkräfte auf das hochviskose oder feststoffreiche Auftragsmedium erzeugt werden können. The inventor has recognized that the higher contact pressure of the Squeegee element additionally shear forces on the highly viscous or high solids Order medium can be generated.

Diese zusätzliche Krafteinwirkung (Druckkraft) am Vorrakelelement bewirkt, dass sowohl überschüssiges Auftragsmedium abgerakelt aber vor allem, dass das auf der laufenden Oberfläche verbleibende hochviskose und/oder feststoffreiche, aufgetragene Medium auch bei hohen Betriebsgeschwindigkeiten vorvergleichmässigt wird. This additional force (pressure force) on the pre-doctor element causes both excess application medium scraped off but above all that on the remaining highly viscous and / or high solids, applied medium even at high operating speeds is pre-equalized.

Das Nachrakelelement führt dann nur noch die Egalisierung bzw. Endvergleichmässigung durch. The post-doctor element then only performs leveling or Final equalization through.

Besonders vorteilhaft dabei ist es, wenn beide Rakelelemente angetrieben sind. Das kann gemeinsam oder getrennt durch jeweils einzelne Antriebe erfolgen. It is particularly advantageous if both doctor elements are driven. The can be done together or separately by individual drives.

Weiterhin ist es sehr zweckmässig, wenn für beide Rakelelemente Rollrakeln verwendet werden, weil dadurch bessere Aufschwimmeffekte und dadurch bessere Strichergebnisse ermöglicht werden. Zylindrische Rollrakeln sind darüber hinaus verschleißfester als Klingen. Es ist aber durchaus möglich, für das Vorrakelelement auch eine Klinge zu verwenden, aber wenigstens das Nachrakelelement sollte im Hinblick auf die Strichegalisierung als Rollrakelelement ausgebildet sein. Furthermore, it is very useful if roll doctor blades for both doctor elements can be used because it creates better floating effects and therefore better ones Stroke results are made possible. Cylindrical roller blades are also beyond more wear-resistant than blades. But it is quite possible for the pre-doctor element to use a blade, but at least the post doctor element should be in With regard to the line leveling be designed as a doctor blade element.

Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß selbst dann, wenn nur geringste Mengen, beispielsweise nur die Menge, die auch auf der Bahn verbleiben soll (d. h. Auftrag ohne Überschuss, im sogenannten 1 : 1-Auftrag) ein einwandfreies Strichergebnis liefert. The particular advantage of the present invention is that even then, if only the smallest quantities, for example only the quantity that is also on the train should remain (i.e. order without excess, in the so-called 1: 1 order) provides a perfect stroke result.

Dieselbe Vorrichtung lässt sich für einen größeren Arbeitsbereich als bisher einsetzen. The same device can be used for a larger work area than before deploy.

Bei hoher Betriebsgeschwindigkeit wird das Strichergebnis umso besser, wenn das Nachrakelelement mit glatter Oberfläche ausgebildet ist und bei Ausbildung als Rollrakel dieses einen grösseren Durchmesser als das Rollrakel-Vorrakelelement aufweist. Dadurch wird ein noch besserer Aufschwimmeffekt des Nachrakelelementes und damit die gewünschte Oberflächenvergleichmässigung erreicht. At high operating speeds, the stroke result is all the better if that Nachrakelelement is formed with a smooth surface and in training as The doctor blade has a larger diameter than the doctor blade pre-doctor element having. This results in an even better floating effect of the post doctor element and thus achieves the desired surface uniformity.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen. Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Further advantageous configurations result from the remaining subclaims. The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment become.

Es zeigt die Figur die erfindungsgemässe Auftragsvorrichtung in einer geschnitten dargestellten, schematischen Seitenansicht. The figure shows the application device according to the invention in one section illustrated schematic side view.

In der Figur ist eine erfindungsgemässe Auftragsvorrichtung allgemein mit 1 bezeichnet. In the figure, an application device according to the invention is generally indicated at 1 designated.

Bei der Auftragsvorrichtung 1 handelt es sich um ein sogenanntes Long Dwell Time Auftragswerk, wobei das aufgetragene Medium längere Zeit hat, um bei direktem Auftrag auf eine Papier- oder Kartonbahn in diese einzudringen oder bei indirektem Auftrag sich auf der Auftragswalze zu strecken. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Auftragseinrichtung 2 zum Aufbringen eines hochviskosen, feststoffreichen Auftragsmediums M mit einem Feststoffgehalt von → 65% auf eine sich in Richtung des Pfeiles L bewegende Oberfläche. Die bewegte Oberfläche ist im Beispiel eine Auftragswalze 3, die in einem nicht dargestellten Schritt danach das Auftragsmedium an eine Papier- oder Kartonkahn abgibt (indirekter Auftrag). The applicator 1 is a so-called long dwell time applicator, the medium applied having a longer time to penetrate a paper or cardboard web when directly applied or to stretch on the applicator roller when indirectly applied. The device 1 comprises an application device 2 for applying a highly viscous, solids-rich application medium M with a solids content of → 65% to a surface moving in the direction of the arrow L. In the example, the moving surface is an application roller 3 , which then delivers the application medium to a paper or cardboard barge in an unillustrated step (indirect application).

Bei einem direkten Auftrag wäre die Walze 3 dann eine die Bahn stützende Gegenwalze. In the case of a direct order, the roller 3 would then be a counter-roller supporting the web.

Als Auftragseinrichtung 2 ist im Beispiel eine Düsenauftragsvorrichtung gewählt, bei der eine Vielzahl von nicht in der Zeichnung dargestellte Einzelauftragsdüsen einen dichten Vorhang erzeugen. Eine solche Auftragsvorrichtung ist aus der DE 197 22 159 A1 zu entnehmen. Die mit den Einzelauftragsdüsen erzeugten Strahlen schlagen sich als einheitliche Schicht auf der Auftragswalze 3 nieder und werden danach an die Faserstoffbahn, wie bereits oben beschrieben, übertragen. In the example, a nozzle application device is selected as the application device 2 , in which a large number of individual application nozzles (not shown in the drawing) produce a tight curtain. Such an application device can be found in DE 197 22 159 A1. The jets generated with the individual application nozzles are deposited as a uniform layer on the application roller 3 and are then transferred to the fibrous web, as already described above.

Eine solche Einrichtung wird von der Unternehmerin, der Anmelderin, als "SpeedFlow" vertrieben. Aber ebenso könnte ein sogenanntes Freistrahldüsenauftragswerk, der sogenannte vertriebene "JetFlowF" mit durchgehendem Auftragsspalt, ein ähnliches Freistrahlaggregat oder eine herkömmliche, ebenfalls nicht dargestellte, Schöpfwalze Verwendung finden. Die Schöpfwalze würde dann verwendet, wenn hohe Auftragsgewichte aufzubringen sind. Such a facility is described by the entrepreneur, the applicant, as "SpeedFlow" distributed. But a so-called Free jet nozzle applicator, the so-called "JetFlowF" with continuous order gap, a similar free jet unit or a conventional scoop roller, also not shown, can be used. The Bucket roller would be used when high application weights have to be applied.

Die Auftragsvorrichtung 1 umfaßt auch eine getrennt oder am gleichen Tragbalken 4 in einem größeren Abstand, nämlich ca. 400 bis 800 mm von der Auftragseinrichtung 2 entfernt angeordnete Rakeleinrichtung 5. The application device 1 also includes an isolated or on the same supporting bar 4 at a greater distance, namely about 400 to 800 mm from the application device 2 remote doctor device. 5

Die Rakeleinrichtung 5 wiederum besteht aus einem Rakelbett 6, welches aus einem verschleissfesten Kunststoff, wie Polyäthylen besteht. The doctor device 5 in turn consists of a doctor bed 6 , which consists of a wear-resistant plastic, such as polyethylene.

Das Rakelbett weist ein angeformtes Fussteil 6a auf, mit dem es im Tragbalken 4 lösbar befestigt ist. The doctor bed has an integrally formed foot part 6 a, with which it is detachably fastened in the supporting beam 4 .

Das Rakelbett 6 weist ausserdem ein bezogen auf die Laufrichtung L der Auftragswalze 3 ein- bzw. zulaufseitiges Ende 6b und ein auslaufseitiges Ende 6c auf. The doctor bed 6 also has an end 6 b on the inlet or inlet side with respect to the running direction L of the application roller 3 and an end 6 c on the outlet side.

Das Rakelbett - Teil 6b nimmt ein Vorrakelelement in Form einer gerillten Rollrakel 7 auf. Die vorzugsweise angetriebene Rollrakel 7 dient sowohl einer volumetrischen Dosierung bei einer grösseren Menge an aufgetragenem Medium, als auch der Scherung des feststoffreichen und/oder hochviskosen Auftragsmediums sowie der Vorvergleichmässigung. The doctor bed - part 6 b receives a pre-doctor element in the form of a grooved doctor blade 7 . The preferably driven roller doctor blade 7 is used both for volumetric metering with a larger amount of applied medium, and for shearing the solid and / or highly viscous application medium and for pre-equalization.

Der Durchmesser beträgt zwischen 10 und 18 mm. Eine Anpresseinrichtung 8 drückt diese Rollrakel 7 gegen die Auftragswalze 3. Der Anpressdruck P_V sollte hierbei 0,5 bis 3,0 bar betragen. The diameter is between 10 and 18 mm. A pressing device 8 presses this doctor blade 7 against the application roller 3 . The contact pressure P _V should be 0.5 to 3.0 bar.

Dieser Anpressdruck bewirkt auch gleichzeitig, dass eine mit dem Auftragsmedium bzw. der Auftragswalze eingeschleppte Luftgrenzschicht abgequetscht wird. Das Rakelbettteil 6c ist voluminöser als das Teil 6b ausgebildet, so daß es eine grössere Rollrakel 9, das Nachrakelelement, aufnehmen kann. This contact pressure also has the effect that an air boundary layer carried in with the application medium or the application roller is squeezed off. The doctor bed part 6 c is more voluminous than part 6 b, so that it can accommodate a larger roller doctor 9 , the post doctor element.

Diese Rollrakel weist vorzugsweise eine glatte Oberfläche auf und ist daher besonders zur Egalisierung und Vergleichmässigung des zuvor mit der Auftragseinrichtung 2 (auch bei sehr geringen Auftragsmengen) geeignet. Ihr Durchmesser ist größer als jener des Elementes 7 und beträgt zwischen 20 und 38 mm. Eine Anpresseinrichtung 10 drückt diese Rollrakel 9 ebenfalls gegen die Auftragswalze 3. Der Anpressdruck P_N ist hierbei geringer als der Druck P_V. This roller doctor blade preferably has a smooth surface and is therefore particularly suitable for leveling and evening out what was previously with the application device 2 (even with very small application quantities). Their diameter is larger than that of element 7 and is between 20 and 38 mm. A pressing device 10 also presses this doctor blade 9 against the application roller 3 . The contact pressure P _N is lower than the pressure P _V.

Beide Rakelbettteile 6b und 13c sind über einen Steg 6d miteinander verbunden, können aber bei einer denkbaren getrennten Rakelbett-Ausführung auch an dieser Stelle zweigeteilt sein. Both doctor bed parts 6 b and 13 c are connected to one another via a web 6 d, but can also be divided into two at this point in a conceivable separate doctor bed design.

Sollte bei höheren Auftragsmengen ein Druckausgleich notwendig sein, sorgen im Steg 6d Durchgangslöcher 11 für Entlastung von überschüssigem Auftragsmedium. Should pressure equalization be necessary for larger application quantities, through holes 11 in the web 6 relieve excess application medium.

Wie bereits erwähnt, könnte eine Variante der Gestaltung des Rakelbettes darin bestehen, daß das Rakelbett 6 geteilt ausgebildet ist, wobei jedes Teil eine der Rollrakelelemente 7 oder 9 aufnimmt. Hierbei wäre dann noch die Möglichkeit der Befestigung des zweiten Teiles am Tragbalken 4 vorzusehen. As already mentioned, a variant of the design of the doctor bed could be that the doctor bed 6 is of split design, with each part receiving one of the roller doctor elements 7 or 9 . The possibility of attaching the second part to the supporting beam 4 would then also have to be provided.

Die geteilte Anordnung ist besonders dann anzuwenden, wenn eine bereits bestehende Auftragsvorrichtung 1 mit einer Vorrakel oder Nachrakel nachgerüstet werden soll. The split arrangement is particularly to be used when an existing application device 1 is to be retrofitted with a pre-doctor or post-doctor.

Nachzutragen ist, dass das Vorrakelelement 7 vom Nachrakelelement 9 in einem Abstand a, der zwischen 50 mm und 150 mm beträgt, voneinander entfernt angeordnet ist. It is to be added that the pre-doctor element 7 is arranged at a distance a from the post-doctor element 9 , which is between 50 mm and 150 mm, from one another.

Es soll noch erwähnt sein, dass die Auftragsvorrichtung 1 anstelle der Rollrakeln mit Klingen oder einer Kombination aus beiden Elementen versehen sein kann. It should also be mentioned that the application device 1 can be provided with blades or a combination of both elements instead of the doctor blades.

Insgesamt gewährleistet die erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung mit nur einer gewählten Rakelstabgröße je Rakelelement (Vor- oder Nachrakelelement) einen größeren Arbeitsbereich als bisher. Es ist kein Rakelstabwechsel notwendig wenn niedrigviskose, hochviskose, feststoffarme oder feststoffreiche Auftragsmedien bei hoher Betriebsgeschwindigkeiten aufgetragen werden sollen. Dadurch ist auch die Lagerhaltung und Wartung der Rakeleinrichtung einfacher. Overall, the application device according to the invention ensures with only one selected doctor rod size for each doctor element (pre or post doctor element) one larger work area than before. There is no need to change the doctor rod if low-viscosity, high-viscosity, low-solids or high-solids application media high operating speeds are to be applied. This is also the Storage and maintenance of the doctor blade device easier.

Claims

1.Application for applying a liquid to pasty application medium to a running surface, the surface being a fibrous web ( 3 ), in particular made of paper or cardboard when directly applied, or a transfer element, for example an application roller, which is the application medium when indirectly applied ( M) then transfers to the fibrous web ( 3 ), with an application device ( 2 ), which is seen at a greater distance in the direction of travel of the surface, a doctor device ( 5 ), characterized in that
the doctor device ( 5 ) consists of a pre-doctor element ( 7 ) and a post-doctor element ( 9 ) spaced apart therefrom,
Both doctor elements ( 7 , 9 ) each act separately from one another via a pressure device ( 8 , 10 ) on the application medium (M) previously applied with the application device ( 2 ) with a force (P _V , P _N ) and
the force to be applied (P _V ) on the pre-doctor element ( 7 ) is greater than that force (P _N ) on the post-doctor element.

2. Device according to claim 1, characterized in that the distance (a) between pre-doctor element ( 7 ) and post-doctor element ( 9 ) is between 50 and 150 mm.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that both the pre-doctor element ( 7 ) and the post-doctor element ( 9 ) is designed as a rotating, cylindrical doctor rod (roller doctor).

4. The device according to claim 3, characterized in that the post-doctor element ( 9 ) has a larger diameter than the pre-doctor element ( 7 ), the diameter of the post-doctor element ( 9 ) being 20 to 38 mm and that of the pre-doctor element 10 to 18 mm.

5. The device according to claim 3 and 4, characterized in that the post-doctor element ( 9 ) has a smooth surface and the pre-doctor element ( 7 ) has a grooved surface.

6. The device according to claim 1 to 5, characterized in that the pre-doctor element and the post-doctor element are accommodated in a doctor bed ( 6 ), the pre-doctor element ( 7 ) in the doctor bed part ( 6 b) and the post doctor element ( 9 ) in the doctor bed part ( 6 c ) sits and the complete doctor bed ( 6 ) with its doctor bed part ( 6 a) in a support beam ( 4 ) is attached.

7. The device according to claim 6, characterized in that the doctor bed ( 6 ) is made from a single part or is formed in two parts with separation in a doctor bed part ( 6 d), each doctor bed part ( 6 b, 6 c) each the doctor element ( 7 , 9 ).

8. The device according to claim 1 to 7, characterized in that the contact pressure (P _V ) is between 0.5 and 3.0 bar.

9. The device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the application device ( 2 ) as a free jet nozzle device with a continuous, to the width of the running surface ( 3 ) adapted application gap or with individual application nozzles distributed over the width of the surface ( 3 ) or is designed as a roller applicator known per se.

10. The device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the distance between the application device ( 2 ) and the doctor device ( 6 ) is between 400 mm and 800 mm.

11. The device according to one or more of the preceding claims, characterized in that such as the application medium (M) Can be used, which has a high viscosity and / or a high Solids content of at least 65%.