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Title:
PAPER COATING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1995/030795
Kind Code:
A1
Abstract:
The proposed paper coating device comprises a device for applying a liquid coating medium to a moving paper sheet, and a drying device with at least one sheet deflector device which guides the sheet with the aid of an air cushion and without coming into physical contact with it. The sheet deflector device is a deflection roller (8) which rotates in the direction of movement of the sheet. Means are provided for shaping the air cushion in such a way that the air flows between the sheet (1) and the deflector roller (8) in the direction of movement of the sheet. In the vicinity of the deflection roller (8) at least one non-contact drying device (9) is arranged in the path of the sheet.

Inventors:
REICH STEFAN (DE)
Application Number:
PCT/DE1995/000544
Publication Date:
November 16, 1995
Filing Date:
April 21, 1995
Export Citation:
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Assignee:
VOITH SULZER PAPIERMASCH GMBH (DE)
REICH STEFAN (DE)
International Classes:
B05C3/18; B05C9/14; B65H20/14; B65H23/24; B65H23/32; D21F5/00; D21F5/04; D21H23/00; D21H23/56; D21H23/70; D21H25/06; F26B13/20; (IPC1-7): D21H25/06; D21H23/70; D21F5/00
Foreign References:
DE4302435A11993-08-12
DE4302437A11993-08-12
EP0507218A11992-10-07
DE4008804A11990-09-27
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Claims:
Patentansprüche
1. PapierStreichvorrichtung, umfassend eine Einrichtung zum Auftragen eines flüssigen Streichme¬ diums auf eine laufende Papierbahn und eine Trock¬ nungseinrichtung mit wenigstens einer BahnUmlenkein¬ richtung, welche die Bahn berührungslos mittels eines Luftpolsters führt, dadurch gekennzeichnet, daß a) die BahnUmlenkeinrichtung eine mit der Bahnlaufrich¬ tung rotierende UmlenkWalze (8) ist, daß b) Mittel vorgesehen sind, um das Luftpolster derart aus¬ zubilden, daß es zwischen der Bahn (1) und der Umlenk Walze (8) in der Bahnlaufrichtung strömt, und daß c) wenigstens eine kontaktlose Trocknungseinrichtung (9) im Bereich der Umlenkwalze (8) am Bahnlaufweg angeord¬ net ist.
2. PapierStreichvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das genannte Mittel darin besteht, das Luft¬ polster derart auszubilden, daß es zwischen der Bahn (1) und der Umlenkwalze (8) wenigstens angenähert mit der Bahn¬ geschwindigkeit strömt.
3. PapierStreichvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Mittel darin be¬ steht, die Bahngeschwindigkeit auf mindestens 1000 m/min, vorzugsweise auf 1500 2000 m/min einzustellen, so daß die von der Bahn (1) mitgeführte Luftgrenzschicht das genannte Luftpolster (10) erzeugt.
4. PapierStreichvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umfangsgeschwindigkeit der Umlenkwalze (8) auf einen Wert einstellt, der gleich groß wie oder größer als die Bahngeschwindigkeit ist.
5. PapierStreichvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Umlenkwalze (8) mindestens 1 m, vorzugsweise 1,2 1,8 m beträgt.
6. PapierStreichvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Mittel darin be¬ steht, an der BahnZulaufseite der Umlenkwalze (8) eine Luftdüse (11) anzuordnen, die zwischen Bahn (1) und Umlenk¬ walze (8) das mit der Bahn strömende Luftpolster (10) er¬ zeugt.
7. PapierStreichvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Mittel darin be¬ steht, daß die Umlenkwalze (8) als eine Luftblaswalze der¬ art ausgebildet ist, indem sie einen perforierten Walzen¬ mantel (12) und vorzugsweise einen stationären, zur Um¬ schlingungszone (U) hin offenen, eine Blaszone (B) bilden¬ den Blaskasten (14) aufweist.
8. PapierStreichvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blaszone (B) , im Quer¬ schnitt durch die Umlenkwalze (8) gesehen, bezüglich der Bahnlaufrichtung vor dem Anfang der Umschlingungszone U be¬ ginnt und vor dem Ende der Umschlingungszone endet.
9. PapierStreichvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bahnlaufweg von der Auf¬ tragEinrichtung (4) zur Umlenkwalze (8) gerade ist.
10. PapierStreichvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Bahnlaufweg von der Auf¬ tragEinrichtung (4) zur Umlenkwalze (8) wenigstens eine zusätzliche kontaktlose Trocknungseinrichtung (9) vorgese¬ hen ist.
11. PapierStreichvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die AuftragEinrichtung ein Preßwalzenpaar (6) und eine (oder zwei) StreichmediumZu¬ führung(en) (7) hat, für indirekten Auftrag des Streichme¬ diums (5) auf die Bahn (1) .
Description:
Papier-Streichvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Papier-Streichvorrichtung mit den im Oberbegriff 1 angegebenen Merkmalen.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 4302 435 AI bekannt. Allerdings sind mit dieser Vorrichtung nicht so hohe Bahnge¬ schwindigkeiten, wie mit der vorliegenden Erfindung möglich. Insbesondere betrifft die Erfindung aber eine Papierstreichvor¬ richtung in On-1ine-Anordnungen, bekannt aus Voith-Druck p2771, mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Danach ist bei einer bekannten Streichvorrichtung eine Einrich¬ tung zum Auftragen eines flüssigen Streichmediums auf eine lau¬ fende Papierbahn innerhalb der Trockenpartie einer Papierher¬ stellungsmaschine angeordnet. In der Regel befindet sich diese Einrichtung zwischen zwei Trockengruppen, von denen jede mehrere Trockenzylinder mit der üblichen Trockensieb- (oder Trocken¬ filz)Bespannung und einen herkömmlichen Antrieb aufweist. Die bekannte wie auch die hier vorliegende erfindungsgemäße Streich¬ vorrichtung kann ein Walzenpaar für einseitigen oder beidseiti- gen indirekten Auftrag eines flüssigen Streich-Mediums aufweisen oder eine einzelne Walze für direkten Auftrag des Streichme¬ diums. Das Trocknen der bestrichenen Papierbahn erfolgt beim Stand der Technik entweder allein durch Kontakt-Trocknung mit¬ tels der nachfolgenden Trockenzylinder oder durch eine Kombina¬ tion aus kontaktlosen (z.B. Infrarot- )Trocknern und Kontakt- Trockenzylindern.

Nachteile der bekannten Anordnungen:

Der in Abbildung 2 des o.g. Voith-Druckes dargestellte soge¬ nannte "Speedsizer" ist nur zum Auftrag von pigmentfreien (leimartigen) Streichmedien geeignet, weil allein Kontakt-Trock¬ nung vorgesehen ist.

Bei den Abbildungen 3 bis 5 des o.g. Voith-Druckes ist zwar das Auftragen von pigmenthaltigen Streichmedien (gleichzeitig auf beide Bahnseiten) möglich, weil vor den Kontakt-Trocknern zusätzliche kontaktlose Trockner (z.B. Infrarot-Trockner) vorge¬ sehen sind. Jedoch ist von der Auftrag-Einrichtung bis zum

ersten Kontakt-Trockner eine sehr lange Bahnlaufstrecke mit scharfen Umlenkungen vorgesehen. Eine derartige Bahnführung ist für die heute geforderten sehr hohen Bahngeschwindigkeiten unge¬ eignet, wegen der damit verbundenen Gefahr von Bahnabrissen.

Allen bekannten Anordnungen ist also gemeinsam, daß die maximal mögliche Arbeitsgeschwindigkeit eng begrenzt ist. So auch bei der in Abbildung 5 des besagten Voith-Druckes sowie der in DE 4302435 AI beschriebenen Streichvorrichtung wegen der dort not¬ wendigen berührungslosen stationären "Air turn"-Bahn-Umlenkein¬ richtungen. Die berührungslosen stationären "Airturn"-Bahn- Umlenkeinrichtungen arbeiten bekanntlich mit Prall-Luftströmung, welche die (in der Auftrag-Einrichtung befeuchtete) Bahn hoch beansprucht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs erörterte bekannte Papier-Streichvorrichtung derart zu verbessern, daß sie für sehr hohe Arbeitsgeschwindigkeiten und insbesondere für das Auftragen von pigmenthal igen Streichmedien, bei vorzugsweise gleichzeitigem beidseitigen Auftrag geeignet ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merk¬ male des Hauptanspruches gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Untersprüchen.

Auf die Auftrag-Einrichtung folgt, in der Regel unmittelbar, wenigstens eine von der Bahn umschlungene rotierende Umlenk¬ walze, wobei jedoch die Anordnung derart getroffen ist, daß die Bahn am Umfang der Umlenkwalze auf einem mit der Bahn strömenden Luftpolster schwimmt, also den Walzenmantel nicht berührt.

Bei dieser Erfindung wird also die mit der Bahn einströmende Luft bewußt zur Erzeugung dieses Luftpolsters ausgenutzt. Dagegen soll bei einem in der US-PS 4,369,584 beschriebenen Apparat zum Streichen oder Drucken von Papier, die mit der Bahn eingeschleppte Luft strikt vermieden werden.

Gleichzeitig wird erfindungsge äß die Bahn mittels wenigstens

einer kontaktlosen Trocknungseinrichtung (z.B. IR-Trockner) so weit getrocknet, daß sie danach alsbald durch herkömmliche Kontakttrocknung fertig getrocknet werden kann.

Die erfindungsgemäße Umlenkwalze mit der an ihrem Umfang ange¬ ordneten kontaktlosen Trocknungseinrichtung könnte man kurz ein "rotierendes Airturn-Bahn-Leit- und Trocknungssystem" nennen, im Gegensatz zu der bekannten stationären Airturn-Bahnleitvor- richtung.

Die Erfindung ermöglicht es, eine Papierbahn (innerhalb der Papierherstellungsmaschine oder in einer separaten Streichan¬ lage) bei beliebigen, auch bei sehr hohen Bahngeschwindigkeiten einseitig oder beidseitig mit beliebigen (auch mit pigmenthalti- gen und/oder hochkonsistenten) Medien zu beschichten und unmit¬ telbar danach zu trocknen.

Der Erfolg beruht hauptsächlich darauf, daß dank dem mit der Bahn strömenden Luftpolster (Vermeiden einer Prallstrδmung) am Umfang der Umlenkwalze eine außerordentlich ruhige und stabile Bahnführung erzielt wird. Diese ermöglicht es, daß kontaktlose (z.B. Infrarot-) Trockner gerade dort am Umfang der Umlenkwalze angeordnet werden können. Dadurch kann in vorteilhafter Weise der Bahnlaufweg von der Auftrageinrichtung bis zu der genannten Umlenkwalze relativ kurz und gerade ausgeführt werden, was eben¬ falls zu einem stabilen Bahnlauf ohne Abriß-Gefahr beiträgt. Gleichzeitig wirkt die vorzugsweise glatte und hochglänzende Mantelfläche der Umlenkwalze als Reflektor für den bzw. die Infrarot-Trockner.

Die Erfindung ist realisierbar mit beliebigen Auftrageinrichtun¬ gen, d.h., sowohl mit solchen für direkten Auftrag als auch mit solchen für indirekten Auftrag des Streichmediums auf die Bahn. Die letztere Ausführung wird jedoch bevorzugt (Anspruch 10) , weil sie ebenfalls zu einer stabilen, abrißarmen Bahnführung beiträgt. Mit anderen Worten: Der Laufwirkungsgrad (die "runabi- lity") wird noch weiter erhöht.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung Schema-

tisch dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1: einen Ausschnitt einer Papiermaschine mit der erfin¬ dungsgemäßen Papier-Streichvorrichtung, die zwischen zwei Trockengruppen innerhalb der Trockenpartie ange¬ ordnet ist, in der Seitenansicht

Fig. 2: den Ausschnitt einer Papiermaschine gemäß Fig. 1, aber mit veränderter Papierbahnführung

Fig. 3: zwei erfindungsgemäße Umlenkwalzen mit einer Luftdüse in der Seitenansicht

Fig. 4: die erfindungsgemäße Umlenkwalze, die als Luftblas¬ walze gestaltet ist im Querschnitt.

In den Fig. 1 und 2 ist erkennbar, daß eine Papierbahn 1 zunächst durch eine Vortrockenpartie läuft, wobei noch zwei Trockenzylinder 2 im Ausschnitt dargestellt sind. Die Papierbahn 1 wird dabei mittels endloser Anpreßbänder, die über Band-Leit¬ walzen 3 laufen, an die Trockenzylinder angedrückt.

Danach passiert die Papierbahn 1 (in Fig. 1 von oben nach unten, in Fig. 2 von unten nach oben laufend dargestellt) einige Papierleitwalzen 3 und eine Auftrag-Einrichtung 4 zum Auftragen eines flüssigen Streichmediums 5 auf die laufende Papierbahn 1 (welches in Fig. 3 gestrichelt gekennzeichnet ist) zur Verbes¬ serung der Oberfläche des herzustellenden Papiers, wie z.B. durch Farbe oder Glanz.

Die Auftrag-Einrichtung 4 besteht aus einem Preßwalzenpaar 6, wobei die Preßwalzen mit einem eigenen Antrieb versehen sind und wie in den Fig. 1 und 2 zu sehen, aus zwei Zuführungen 7 für das indirekte Auftragen des gewünschten Streichmediums 5. Das Streichmedium 5 kann dabei mittels einem Düsenauftragswerk auf das Walzenpaar 6 aufgetragen werden. Das Streichmedium 5 kann aber auch mittels Dosierwalzen, die den Walzen oder auch nur einer Walze des Walzenpaares 6 vorgeschaltet sind, aufgetragen

werden .

Der Auftrag kann allerdings auch direkt erfolgen. Dann braucht nur eine einzelne Walze 6 vorhanden sein, die in diesem Fall eine Stützwalze ist. Dabei ist es möglich, das Streichmedium auf eine Seite der Bahn in direkter Weise und auf die andere Bahn¬ seite in indirekter Weise aufzutragen.

Auf die Auftrag-Einrichtung 4 folgen mindestens eine Umlenkwalze 8. Bei der in Fig. 1 dargestellten Variante sind drei Umlenkwal¬ zen 8 mit einem eigenen Antrieb vorgesehen. Dagegen sind es bei der Variante gem. Fig. 2 und 3 nur zwei Umlenkwalzen 8.

Die Umfangsgeschwindigkeit einer Umlenkwalze 8 ist so einge¬ stellt, daß sie gleich groß oder größer als die Bahngeschwindig¬ keit ist.

Der Durchmesser der Umlenkwalze 8 beträgt mindestens 1 m. Als besonders vorteilhaft haben sich Durchmesser von 1,2 bis 1,8 m in Abhängigkeit von der zu erreichenden Umfangsgeschwindigkeit herausgestellt.

Sowohl auf dem geraden Laufweg der Papierbahn 1, im Bereich von der Auftrag-Einrichtung 4 bis hin zur ersten Umlenkwalze 8, als auch auf die, sich um die Umlenkwalze 8 schlingende Papierbahn 1, strahlen von außen angeordnete kontaktlose Trocknungseinrich¬ tungen 9.

Als Trocknungseinrichtungen wurden Infrarot-Trockner gewählt. Es wäre aber auch möglich, Gas- oder Elektrotrockner zu instal¬ lieren.

Die Papierbahn 1 läuft mit einer Bahngeschwindigkeit von minde¬ stens 1000 m/min um beide Umlenkwalzen 8, so daß an deren Umfang, also zwischen Papierbahn 1 und Umlenkwalzen 8 auf Grund der von der Bahn mitgerissenen Luftgrenzschicht ein Luftpolster 10 entsteht, welches die Papierbahn 1 mit dem Streichmedium 5 in diesem Bereich trägt.

Eine besonders intensive Herausbildung des Luftpolsters 10 hat sich bei Bahngeschwindigkeiten von ca. 1500 - 2000 m/min erwiesen.

Die Schaffung des sich mit der Umlenkwalze 8 bewegenden Luftpol¬ sters 10 hat neben den bereits vorstehend beschriebenen Vortei¬ len noch den, daß ein "Belegen" der Walzen durch diesen soge¬ nannten "Aufschwimmeffekt" verhindert wird.

Die Bildung des Luftpolsters 10 kann, wie in Fig. 3 dargestellt, durch eine Luftdύse 11 unterstützt werden. Das ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Bahngeschwindigkeit geringer als vor¬ stehend angegeben ist, die Papiermaschine also langsamer läuft. Die Luftdüse 11 ermöglicht die Einblasung von Luft in den gewünschten Bereich zwischen Papierbahn 1 und Umlenkwalze 8 in einfacher Weise.

Eine weitere Variante zur Bildung des Luftpolsters 10 zeigt Fig. 4.

Hierbei ist die Umlenkwalze 8 als eine Luftblaswalze ausgebil¬ det.

Sie weist einen perforierten Walzenmantel 12 sowie einen statio¬ nären, zur Umschlingungszone U hin mit Öffnungen 13 versehenen Blaskasten 14 auf.

Aus Fig. 4 ist außerdem ersichtlich, daß bei im Querschnitt gesehener Walze 8 bei der in Pfeilrichtung angegebenen Bahnlauf¬ richtung die Blaszone B vor der Umschlingungszone U beginnt und noch vor dieser endet. Damit wird verhindert, daß Leckluft nicht ungenutzt nach außen abströmt.

Bei allen drei beschriebenen Varianten der Erzeugung des Luft¬ polsters (also hohe Bahngeschwindigkeit, Luftdüse und Luftblas- walze) wird eine rotationsartige Luftströmung und keine radialen - sogenannten Prall-Strömungen wie bei bekannten "Airturn"-Ein¬ richtungen erzeugt, wodurch die Papierbahn 1 im höchsten Maße geschont wird. Diese Eigenschaft ist besonders vorteilhaft bei

der Behandlung der Papierbahn 1 mit einem pigmenthaltigen Streichmedium 5. Dadurch wird auch ermöglicht, daß gleichzeitig ein beidseitiger Auftrag erfolgen kann.

Im Anschluß an die kontaktlose Trocknung, die man auch als "Hochgeschwindigkeitstrocknung" bezeichnen kann, läuft die Papierbahn 1 in üblicher Weise in eine weitere Trocknungsein- richtung mit bekannten Kontakttrocknern 15, wobei die Papierbahn 1 auch hierbei wieder durch je ein oberes und unteres Anpreßband (geführt über Bandleitwalzen 3) an die Zylinder angedrückt wird.