DE1239931B - Walzenbeschichter zum Beschichten einer laufenden Papierbahn - Google Patents

Description

DEUTSCHES 4WTWt PATENTAMT DeutscheKl.: 55 f-15/20

AUSLEGESCHRIFT — ™

Aktenzeichen: C 27826 VI b/55 f 1239931 Anmeldetag: 31. August 1962

Auslegetag: 3. Mai 1967

Die Erfindung betrifft Walzenbeschichter zum Beschichten laufender Papierbahnen und insbesondere Walzenbeschichter zum Aufgeben einer Beschichtungsmasse auf eine oder beide Seiten der Papierbahn an den Trockenenden von kontinuierlich arbeitenden Papiermaschinen.

Papierbahnen werden oft mit Suspensionen von Stärke, Kasein oder anderen Leimen, Tonen, Pigmenten, Mineralien oder Zusatzmitteln beschichtet, und zwar mit einer Menge von etwa 18 bis 113 g/m². Die Beschichtung erfolgt während des Durchlaufens der Papierbahri mit der üblichen Geschwindigkeit von etwa 122 bis 690 m/Min. Zur Beschichtung kommen Dünndruckpapiere mit einem Gewicht von weniger als 423 g/m² und Reklamepapiere mit einem Gewicht von etwa 329 bis 470 g/m² in Frage. Die Beschichtung wird im allgemeinen am sogenannten Trockenende in Richtung der Papierbewegung hinter der Lufttrockenanlage der Papiermaschine nach dem ersten Feuchtglättwerk vorgenommen, in welchem die Papierbahn auf einen Trocknungsgrad von 92% gebracht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Walzenbeschichter zu schaffen, der auf eine laufende Papierbahn, insbesondere auf Dünndruckpapier, eine bestimmte Menge an Beschichtungsmasse wirtschaftlich und zuverlässig aufbringt, ein geringes Maß an Bedienung und Wartung erfordert und mit einem Minimum an Installationskosten in eine schon vorhandene Papiermaschine oder Beschichtungsvorrichtung eingebaut werden kann. Eine besondere Aufgabe der Erfindung ist in der Schaffung eines Walzenbeschichters zu sehen, der

1. mit einem Minimum an Kraft arbeitet und gegen Abnutzung widerstandsfähig ist, um so eine gleichmäßige Oberfläche über die ganze Breite der Walzen zu sichern,

2. glättend und ausstreichend wirkt und alle Unebenheiten in der Papierbahn ausgleicht,

3. einen geringen Druck aufwendet, um die Fasern der Papierbahn so wenig als möglich zu beeinträchtigen,

4. für den kontinuierlichen Lauf der Papierbahn keine Gefahr hervorruft,

5. wirtschaftlich in der Montage und in der Wartung ist.

Die Erfindung geht von einem Walzenbeschichter zum Beschichten einer laufenden Papierbahn aus, der mindestens eine Beschichtungsvorrichtung aufweist, die eine die laufende Papierbahn führende, vorzugsweise mit einem Gummiüberzug versehene Stützwalze und eine Kleinwalze hat, die während Walzenbeschichter zum Beschichten einer
laufenden Papierbahn

Anmelder:

Combined Locks Paper Co.,
Combined Locks, Wis. (V. St. A.)

Vertreter;
Dr.-Ing. W. Höger

und Dipl.-Ing. W. Stellrecht M.Sc., Patentanwälte, Stuttgart 1, Uhlandstr. 16

Als Erfinder benannt:
Gerald Dean Muggleton₅
Appleton, Wis. (V. St A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. September 1961
(141740)

der Führung durch die Stützwalze die Papierbahn berührt. Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination verschiedener Merkmale gelöst, und zwar dadurch, daß die Kleinwalze unabhängig von der Stützwalze in der gleichen Umfangsriehtung wie die Stützwalze mit verschiedenen Geschwindigkeiten antreibbar ist und daß eine an sich bekannte Vorrichtung zum Aufrechterhalten eines Vorrats an Beschichtungsmasse zwischen der Kleinwalze und der Papierbahn vorgesehen ist.

Zur Lösung der genannten Aufgabe gehören also bei dem erfindungsgemäßen Walzenbeschichter eine große gummiüberzogene Stützwalze, eine Kleinwalze mit einstellbarer, veränderlicher Geschwindigkeit, die in bezug auf die Stützwalze in Art eines Abstreifers angeordnet ist und die einen relativ zur Stützwalze veränderlichen Druck aufweist, und ferner Mittel für die kontinuierliche Zuführung von Beschichtungsmaterial zwischen die Kleinwalze und die Papierbahn, wenn diese durch die Anpreßstelle hindurchtritt.

Die Stützwalze hat eine Umlaufgeschwindigkeit, die der Geschwindigkeit der laufenden Papierbahn durch die Papiermaschine entspricht. Die Kleinwalze wird zsi Beginn mit der gleichen Umlaufgeschwindigkeit und in der gleichen Richtung wie die Papierbahn angetrieben. Fast gleichzeitig mit der Zugabe der

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Beschichtungsmasse über die ganze Länge der Kleinwalze wird die Anfangsgeschwindigkeit derselben reduziert und eine Walzengeschwindigkeit eingestellt, die durch die Eigenschaften der Papierbahn und der verwendeten Beschichtungsmasse vorherbestimmt wird. Diese Art des Anlassens setzt die Möglichkeit des Zerreißens der Papierbahn oder eine unzulässige Benetzung derselben herab.

Der Anpreßdruck der Kleinwalze kann in bezug auf die Stützwalze variieren, wie weiter unten noch erläutert wird. Es ist jedoch vorteilhaft, mit einem möglichst geringen Anpreßdruck zu arbeiten, um die Berührungszone einem Minimum an Reibung auszusetzen und somit den Kraftverlust herunterzusetzen. Durch die Reduzierung der Geschwindigkeit der Kleinwalze wird eine Tupfenbildung in dem Spalt zwischen den Walzen und der Papierbahn verhindert. Gleichzeitig werden durch das Gleiten der Kleinwalze unter Druck relativ zu der Papierbahn die ungleichmäßigen Ablagerungen, die durch das Aufwellen des Papiers hervorgerufen werden und eine unterschiedliche Spannung hervorrufen, geglättet. Des weiteren wird durch die Reduzierung der Umlaufgeschwindigkeit der Kleinwalze in bezug auf die Geschwindigkeit der Papierbahn praktisch ein Verspritzen oder Durchwirbeln der Beschichtungsmasse in dem Behälter zwischen der Papierbahn und den Walzen verhindert.

Der Beschichter für die Siebseite der Papierbahn ist hinter dem ersten Feuchtglättwerk in dem Trocknerteil der Papiermaschine angeordnet. Nach dem Verlassen dieses Beschichters läuft die Papierbahn über mehrere Trockenwalzen in den Trocknerteil. Wenn beide Seiten der Papierbahn beschichtet werden sollen, so kann ein zweiter Beschichter in dem Trocknerteil vorgesehen sein, der eine große gummiüberzogene Stützwalze aufweist, welche die nun beschichtete und getrocknete Siebseite transportiert. Die Kleinwalze mit der einstellbaren veränderlichen Geschwindigkeit bildet dann mit der unbeschichteten Oberseite der Papierbahn einen Abstreifer, so daß eine bestimmte Menge von Beschichtungsmaterial aufgebracht werden kann. Der zweite Beschichter arbeitet in der gleichen Weise, wie dies in bezug auf den ersten Beschichter beschrieben worden ist.

In dem Trocknerteil ist in dem zur Verfügung stehenden Zwischenraum zwischen dem zweiten Beschichter und der nächsten, die Papierbahn führende Walze eine Heißlufttrockenanlage vorgesehen, um die Oberfläche der Papierbahn zu trocknen und so ein Festkleben der Beschiclitungsmasse auf der nächsten Walze zu verhindern.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt eine schematische Darstellung der Trockenanlage einer Fourdrinier-Papiermaschine, in die ein erfindungsgemäßer Gleitwalzenbeschichter eingebaut ist.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Papierbahn 10 kontinuierlich durch eine Standardpapiermaschine hindurchbewegt (in der Zeichnung von links nach rechts). In diesem Teil befindet sich ein erster Gleitwalzenbeschichter, der dazu dient, um die Siebseite der Papierbahn in der sogenannten Trockenanlage der Papiermaschine unmittelbar anschließend an ein erstes Feuchtglättwerk 12 mit einer Schicht zu überziehen. Die Papierbahn 10 ■bewegt sich in diesem Bereich mit einer Geschwindigkeit, die etwa zwischen 122 und 800 m pro Mi-

nute liegt. Ihr Feuchtigkeitsgehalt variiert etwa zwischen 16 und 8%.

Nach dem Austritt der Papierbahn 10 aus dem Feuchtglättwerk bewegt sie sich unter einer Führungswalze 14 hindurch und über drei Führungswalzen 16, 18 und 20 hinweg, die, wie dargestellt, einen bestimmten Abstand voneinander und eine bestimmte Lage zueinander haben. Im Anschluß daran wird die Papierbahn nach unten in einen

ίο ersten, als Ganzes mit 22 bezeichneten Gleitwalzenbeschichter geführt. Der Gleitwalzenbeschichter 22 befindet sich zwischen dem Feuchtglättwerk 12 und dem als Ganzes mit 24 bezeichneten Trockner. Um genügend Zeit für das Erhärten der Schicht, die von dem ersten Gleitwalzenbeschichter aufgebracht wird, zur Verfügung zu haben, ist eine Trockenwalze 26 in geeignetem Abstand von dem Gleitwalzenbeschichter und unterhalb der üblichen Trockenwalzen 28, 30 und 32 angeordnet. Das Erhärten ist

ao notwendig, weil die Siebseite der Papierbahn, auf die die Schicht aufgebracht wird, bei ihrer Weiterführung über die Trockenwalzen 28 und 32 in unmittelbare Berührung mit den Oberflächen dieser Walzen kommt und weil die Schicht genügend trocken sein muß, um ein Festkleben derselben zu verhindern.
Sollten beide Seiten der Papierbahn beschichtet werden, so ist ein zweiter Gleitwalzenbeschichter 34 im Trocknerteil im Anschluß an die Trockenwalze 32 vorgesehen. Zu dieser wird die Papierbahn 10, wie in der Zeichnung dargestellt, in Abwärtsrichtung unter eine Führungswalze 36 und über eine Führungswalze 38 geführt.

Da die Beschichtung mit Hilfe des zweiten Gleitwalzenbeschichters auf der Oberseite der Papierbahn 10 erfolgt und diese Weite zuerst mit der Trockenwalze 40 in Berührung kommt, ist es notwendig, zusätzlich einen Heißlufttrockner 42 anzubringen, um den Belag zu erhärten und ein Festkleben zu verhindern. Von der Trockenwalze 40 aus läuft die Papierbahn 10 ober- und unterhalb von üblichen Trockenwalzen 44, 46, 48, 50 und 52, unter einer Führungswalze 54 hindurch, durch einen Kalander 56 und von dort aus zu einer Aufwickelvorrichtung.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt in der Konstruktion und der Arbeitsweise der jeweils als Ganzes mit 22 und 34 bezeichneten Gleitwalzenbeschichter. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bestehen beide Gleitwalzenbeschichter aus identischen Bauteilen, die mit gleichen Bezugsziffern versehen sind. Die Gleitwalzenbeschichter haben je eine gummibezogene Stützwalze 58, die einen Durchmesser von etwa 43 cm hat, eine Kleinwalze 60 mit einem Durchmesser von etwa 30 cm und Zuführungsmittel 62 für die Beschichtungsmasse. Die Stützwalze 58 ist in üblicher Weise angebracht und wird mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit angetrieben wie die anderen Stütz- und Antriebswalzen der Papiermaschine. Die Kleinwalze ruht in bekannter Weise in verstellbaren Lagern und wird in bezug auf ihre Geschwindigkeit, Drehrichtung und Radialbewegung relativ zur Stützwalze und ihren Druck auf die Papierbahn getrennt gesteuert. Es ist erwünscht, den Durchmesser der Kleinwalze und damit die Berührungsfläche mit der Papierbahn so klein wie mög-

&5 lieh zu halten, jedoch groß genug, um über ihre ganze Länge einen gleichmäßigen Druck auszuüben und zusammen mit der Papierbahn und den nicht dargestellten, an der Stirnseite angebrachten Trog-

Claims (9)

endstücken üblicher Konstruktion genügend Raum für eine ausreichende Beschichtung mit Beschichtungsmasse zu bilden. Die Beschichtungsmasse, deren Eigenschaften oben beschrieben sind, wird dem Trog mit Hilfe der Zuführungsmittel 62 ununterbrochen zugeführt und kann in bezug auf die Papierbahngeschwindigkeit, Papierabsorption und das Eigengewicht reguliert werden, um dauernd eine Beschichtung der in Abwärtsrichtung laufenden Papierbahn 10 zu gewährleisten, wobei letztere auf der Oberfläche der Stützwalze 58 abgestützt wird. Die Kleinwalze 60 ist so angeordnet, daß sie gegen die Stützwalze oberhalb der Horizontalebene anliegt, die durch die Achse der Stützwalze verläuft. Die Anpreßstelle der beiden Walzen befindet sich in einer solchen Lage, die die Raumverhältnisse der Papiermaschine, den Winkel, unter dem sich die Papierbahn auf die Stützwalze zu bewegt, und den Winkel, unter dem die Papierbahn von der Stützwalze ablaufen muß, berücksichtigt. Die Papierbahn muß mit der Walze 58 in tragende Berührung kommen, ehe sie in die Beschichtungsmasse eintritt. Sie sollte von der Stützwalze möglichst bald ablaufen, nachdem sie die Anpreßstelle passiert hat, um zu verhindern, daß die Beschichtungsmasse von der Papierbahn absorbiert wird und sich zum Teil auf der Walze niederschlägt. Außerdem sollte der Trockenvorgang sobald wie möglich beginnen. Wenn die Papierbahn 10 durch die Papiermaschine hindurchgeführt wird, wird die Kleinwalze 60 automatisch mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit und in derselben Drehrichtung rotiert wie die Stützwalze 58 und die anderen Walzen der Maschine. Auf die Papierbahn sollte durch einen etwaigen Schlupf zwischen ihr und der Kleinwalze 60 kein Zug ausgeübt werden, bevor die Bahn nicht mit einer Schicht versehen ist und dadurch eine schlüpfrige Oberfläche sowohl auf der Walze als auch auf der Papierbahn gebildet worden ist. Fast gleichzeitig mit der Bildung einer Schicht über die Länge des gesamten Abstreifers wird die Geschwindigkeit der Kleinwalze 60 automatisch auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit herabgesetzt. Diese verringerte Geschwindigkeit läßt einen Gleitvorgang zwischen der kleinen Walze und der Papierbahn entstehen, wodurch die Menge der Beschichtungsmasse kalibriert wird (etwa so, wie es mittels eines Ausstreich- oder Schleppblattes geschehen würde), um das Aufbringen einer allzu starken Schicht und eine übermäßige Benetzung der Papierbahn zu verhindern. Die Geschwindigkeit der Kleinwalze kann in Abhängigkeit von dem verlangten Beschichtungsgewicht noch weiter herabgesetzt werden, um die Bildung eines unerwünschten Tupfenmusters zu verhindern. Die Endgeschwindigkeit der Kleinwalze wird reguliert und kann in Abhängigkeit von den vorgenannten Umständen und dem Druck, der von der kleinen Walze auf die Papierbahn ausgeübt wird, während sie durch den Abstreicher hindurchgeht, bis auf 10% der Bahngeschwindigkeit herabgesetzt werden. Die Kleinwalze 60 wird mit einem gesteuerten Druck gegen die Stützwalze 58 gedrückt und durch übliche Mittel auf einem vorbestimmten Abstand von der Stützwalze gehalten. Es hat sich herausgestellt, daß Walzendrücke von 0,8 bis 2,4 kg/cm befriedigend sind. Beste Ergebnisse werden jedoch erzielt, wenn der Druck derart reduziert wird, daß ein Minimum an Berührungsfläche zwischen der Kleinwalze und der Papierbahn vorhanden ist. Dies verringert die Reibung und verkleinert Kraftverluste. Der Druck muß jedoch hoch genug sein, um durch die Kleinwalze die Menge der Beschichtungsmasse zu kalibrieren und letztere gleichmäßig selbst auf diejenigen Teile der Papierbahn zu verteilen, die verschiedene Dicke und Faserkompaktheit auf Grund variierender Spannungen haben. Der Gleitwalzenbeschichter kann ohne Schwierigkeit in schon vorhandene Beschichtungsvorrichtungen an Papiermaschinen oder in beliebige Papiermaschinen eingebaut werden. Hat die Papiermaschine keine Beschichtungseinrichtung, dann ist gewöhnlich auf dem Maschinenrahmen genügend Platz vorhanden, um einen solchen Gleitwalzenbeschichter anzubringen. Es kann jedoch notwendig sein, eine der normalen Trockenwalzen zu versetzen, um den erforderlichen Ablaufweg für das Erhärten der Beschichtungsmasse zu gewinnen. Falls die Papiermaschine im Trocknerteil Beschichtungsvorrichtungen mit konventionellen Walzen hat, kann die zweite dazu benutzt werden, die Beschichtung auf die Oberseite der Papierbahn aufzutragen, oder es kann ihre Ober- oder Unterwalze entfernt und eine Kleinwalze in Berührung mit der verbleibenden Walze gebracht werden, so daß ein Gleitwalzenbeschichter gemäß der Erfindung gebildet wird. Dies kann auch so ausgeführt werden, daß die erste Walze der konventionellen Beschichtungsvorrichtungen in eine neue Lage gebracht wird, um ebenfalls einen Gleitwalzenbeschichter gemäß der Erfindung zu bilden. In diesem Fall wird es notwendig sein, eine Schwitzwalze oder eine andere wassergenetzte Walze anschließend an die Unterwalze vorzusehen, um die Papierbahn zu führen, wenn sie aus der oberen Beschichtungswalze und in einem gewissen Abstand von der gesenkten Walze austritt. Ist die Beschichtungsvorrichtung der Papiermaschine abgeschaltet, dann vertritt die Gleitwalze das übliche Schleppblatt. Patentansprüche:

1. Walzenbeschichter zum Beschichten einer laufenden Papierbahn mit mindestens einer Beschichtungsvorrichtung, die eine die laufende Papierbahn führende, vorzugsweise mit einem Gummiüberzug versehene Stützwalze und eine Kleinwalze hat, die während der Führung durch die Stützwalze die Papierbahn berührt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kleinwalze (60) unabhängig von der Stützwalze (58) in der gleichen Umfangsrichtung wie die Stützwalze mit verschiedenen Geschwindigkeiten antreibbar ist und daß eine an sich bekannte Vorrichtung (62) zum Aufrechterhalten eines Vorrats an Beschichtungsmasse zwischen der Kleinwalze und der Papierbahn (10) angeordnet ist.

2. Walzenbeschichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Kleinwalze (60) ungefähr ein Drittel des Durchmessers der Stützwalze (58) ist.

3. Walzenbeschichter nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Anpreßvorrichtung zum Einstellen eines veränderlichen Anpreßdruckes der Kleinwalze (60) gegen die Papierbahn (10).

4. Wabenbeschichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpreßstelle der Kleinwalze (60) gegen die Stützwalze (58) oberhalb der durch die Achse der Stützwalze gehenden horizontalen Ebene ist.

5. Verfahren in Anwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kleinwalze (60) während des Beschichtens mit einer gegenüber der Stützwalze (58) veränderlichen, vorzugsweise einer kleineren Umfangsgeschwindigkeit als die Stützwalze angetrieben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Kleinwalze (60) beim Beschichten im Bereich von 90 bis 10% der Geschwindigkeit der Papierbahn (10) liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Kleinwalze (60) nach Beginn des Beschichtens herabgesetzt wird, und zwar vorzugsweise nicht wesentlich mehr als 10% unter der Geschwindigkeit der Papierbahn (10).

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kleinwalze (60) mit einem Liniendruck von ungefähr 0,8 bis 2,4 kg/cm angepreßt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Beschiehtungsvorrichtungen (22, 34), und zwar eine erste zum Beschichten der Siebseite und eine zweite zum Beschichten der Oberseite der Papierbahn (10), und dazwischen an sich bekannte Troekeneinrichtungen (26, 24) eingesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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