DE2637840A1 - Verfahren und vorrichtung zum bestreichen beider seiten einer sich bewegenden materialbahn, vorzugsweise einer papierbahn - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum bestreichen beider seiten einer sich bewegenden materialbahn, vorzugsweise einer papierbahnInfo
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Description
DR. MASCH 43 ESSEN, THEATERPLATZ
Patentanmeldung 20. August 1976
Inventing S.A. 48 746/R
Ch. du Devin 94, CH-1012 Lausanne
Verfahren und Vorrichtung zum Bestreichen beider Seiten einer sich bewegenden Materialbahn, vorzugsweise
einer Papierbahn
ORIGINAL INSPECTED
70981 1/0951
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestreichen beider Seiten einer sich bewegenden Material-*
bahn, vorzugsweise einer Papierbahn, die sich mit einer Geschwindigkeit von mehr als 300 m/Min, bewegt, wobei eine Streichmasse
gleichzeitig auf beide Seiten der Bahn unmittelbar vor einem Spalt bzw. Griff zur Verteilung und Aufbringung der Streichmasse in
Bewegungsrichtung der Materialbahn gesehen - aufgebracht wird und wobei die Materialbahn zwischen zwei den Spalt bzw. Griff
bildenden Gliedern, wovon eines ein bewegliches Stützglied, wie beispielsweise eine sich drehende Rolle ist und das andere ein
zum Zusammenwirken mit der Materialbahn abgeschrägtes Streichblatt ist, hindurchgeführt wird.
Die Erfindung bezweckt die Verbesserung der in der SW-PS 301 287 beschriebenen Streichtechnik, so daß diese Technik
auch bei relativ hohen Geschwindigkeiten der Materialbahn verwendet
werden kann, d.h. bei Geschwindigkeiten der Materialbahn von mehr als 300 m/Min.
Die SW-PS 301 287 beschreibt ein Verfahren zur gleichzeitigen Beschichtung beider Seiten einer Papierbahn - das sogenannte
BILLBLADE-Verfahren - bei welchem die Papierbahn veranlaßt wird, einen Damm Streichmasse zu passieren, während sie sich
abwärts bewegt, wobei dieser Damm - in der Bewegungsrichtung der Materialbahn gesehen - durch ein Streichblatt begrenzt wird,
welches die Papierbahn gegen ein sich drehendes Stützglied in Form einer Walze drückt, so daß die Streichmasse im Damm mit
beiden Seiten des Papiers in Kontakt kommt.
Beim Beschichten gemäß diesem bekannten Verfahren fand man, daß gewisse Faktoren in bezug auf das Streichblatt und seine
Spannung von entscheidender Bedeutung für das Bestreichungsergebnis sind, insbesondere wenn dieses Verfahren bei' relativ hohen
Materialbahngeschwindigkeiten verwendet werden soll. Diese Faktoren müssen sowohl an die Qualität des Papiers als auch an
die Geschwindigkeit der Papierbahn, Viskosität der Streichmasse etc. angepaßt werden.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die bei Verwendung
dieses Verfahrens mit hohen Materialbahngeschwindigkeiten und dünnen oder schwachen Papiersorten-auftretenden Probleme über
wunden werden können, und bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird
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dies in erster Linie dadurch erreicht, daß dem Streichblatt ein Winkel von nicht mehr als 20° gegeben wird, um den für eine bestimmte
Bahngeschwindigkeit, Streichmassenviskosität und Aufbringungsquantität nötigen Druck beizubehalten, während eine Abschrägungsbreite
- in Bewegungsrichtung der Bahn gemessen - von höchstens 0,15 cm eingehalten wird.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorzugsweise
eine Vorrichtung verwendet, welche einen Spalt bzw. Griff zur Verteilung und Aufbringung der Streichmasse umfaßt,
wobei die Materialbahn zwischen zwei den Spalt bzw. Griff bildenden Gliedern hindurchgeführt wird, wovon eines ein bewegliches
Stützglied, wie beispielsweise eine sich drehende Rolle und das andere ein zum Zusammenwirken mit der Materialbahn abgeschrägtes
Streichblatt ist, wobei die Breite der Streichblattabschragung in Bewegungsrichtung der Materialbahn gemessen - weniger als 0,15
cm beträgt.
Der Streichblattwinkel sollte vorzugsweise weniger als 20 betragen und die Federkraft weniger als 2 kp/cm Breite.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert, worin Fig. 1 eine schematische Ansicht einer bekannten
Vorrichtung - der sogenannten BILLBLADE-Vorrichtung - ist, Fig. 2 ein vergrößerter Teil der Fig. 1 ist und die Fig. 3-8 eine Anzahl
von verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zeigen.
Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte bekannte Vorrichtung funktionier
im Prinzip gemäß der in der SW-PS 301 287 beschriebenen Technik und umfaßt ein Streichblatt 1, eine Papierbahn 2 und eine Stützrolle
3, die sich in Richtung des Pfeiles P dreht. Das Blatt 1 ist in einem Blatthalter 4 befestigt.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, liegt die Kontaktfläche des Streichblattes 1 mit der Papierbahn 2 oder der Stützrolle 3 unter
der horizontalen Linie A-A durch den Mittelpunkt 0 der Rolle 3. Aus verschiedenen Gründen fand man es günstig, daß der Kontakt
unter der horizontalen Linie A-A liegt, doch ist dies an sich nicht unbedingt zur Durchführung des Verfahrens erforderlich.
Der Winkel zwischen der Mittellinie B-B des Blatthalters und einer vertikalen Linie C-C ist mit ß bezeichnet. Dies ist der
sogenannte Blatthalterwinkel.
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Fig. 2 zeigt eine Vergrößerung eines Teiles der Fig. 1. Die Dicke des Streichblattes 1 ist mit t bezeichnet. Wie sowohl
aus Fig. 1 als auch aus Fig. 2 ersi'chtlich ist, besitzt
der Teil des Streichblattes 1, welcher gegen die Papierbahn 2 drückt, eine Abschrägung 5. Diese Abschrägung 5 kann entweder
durch vorhergehendes Schleifen des Streichblattes 1 erzielt werden, oder sie kann durch natürliche Abnützung nach einiger Zeit
der Verwendung gebildet werden. Der Abschrägungswinkel des Streichblattes 1 ist mit©^bezeichnet. Die Abschragungsbreite
auf dem Streichblatt 1 , d. h. der Abstand des Kontaktes zwischen der papierbahn 2 und der Abschrägung 5 des Streichblattes 1, in
Längsrichtung der Papierbahn'gemessen, ist mit b bezeichnet.
Weiters wurde in Fig. 1 der Radius der sich drehenden Stützrolle 3 mit R und der Abstand zwischen der Abschrägung 5
und der horizontalen Linie A-A mit a bezeichnet. Die Länge des freien Abschnittes des Streichblattes 1 , d.h. der aus dem
Streichblatthalter herausragende Abschnitt des Streichblattes, welche die Klemmlänge des Streichblattes darstellt, ist mit 1
bezeichnet.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist das Streichblatt 1 infolge seiner Flexibilität gebogen, und der Winkel pC
ist deshalb spitzer als der Winkel ß.
Die folgende Tabelle gibt Werte an, welche während einer kommerziellen Verwendung des bekannten BILLBLADE-Verfahrens gemessen
wurden. Bei allen diesen Beispielen ist der Radius R = und der Abstand a = annähernd 100 mm.
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1 Visk. ep |
chmasse | TABELLE | 1 | 1 | P | 1 | b | F | kp/cm | |
Bahn- | 300 | Trocken- gehalt |
t | mm | O | cm | kp/cm | 1,5 | ||
digkeit m/Min. |
500 | 45 | mm | 30 | 30° | O | 0,44 | 0,68 | 2,5 | |
100 | 500 | 50 | 0,305 | 27 | Il | 4° | 0,29 | 0,73 | 3,1 | |
1O0 | 1OOO | 60 | 0,305 | 30 | ' Il | 6° · | 0,44 | 1,36 | 5,0 | |
200 | 500 | 55 | O,381 | 27 | It | 5° | 0,27 | 1'5 | 5,5 | |
200 | 1000 | 50 | 0,381 | 30 | Il | 8° | 0,33 | 2,05 | 7,9 | |
300 | 500 | 55 | 0,457 | 27 | Il | 6,5° | 0,29 | 2,3 | 5,8 | |
300 | 1OOO | 50 | 0,457 | 30 | Il | 9,0° | 0,45 | 2,6 | 9,8 | |
400 | 500 | 55 | 0,508 | 27 | Il | 6,5° | 0,32 | 3,17 | 9,8 | |
400 | 2000 | 50 | O,5O8 | 27 | Il | 9,0° | 0,32 | 3,17 | 9,8 | |
500 | 60 | 0,508 | 27 | ti | 9,0° | 0,32 | 3,17 | |||
200 | 0,508 | 10,0° | ||||||||
Bei allen Streichblattbeschichtungsvorgängen wird das Streichblatt
gegen die Papierbahn gedrückt, und zwar sowohl, um den Überschuß abzuwischen, als auch, um die Streichmassenschicht gleichmäßig
mit Hilfe eines gefederten Streichblattes aufzutragen. Dies trifft auch für die Beschichtung mittels des bekannten
BILLBLADE-Verfahrens zu. Im Hinblick auf die hydraulischen Kräfte,
die durch die ziemlich heftige Bewegung der Streichmasse während des Streichvorganges verursacht werden, wird eine Kraft auf das
Streichblatt ausgeübt, die der Federkraft des Streichblattes selbst entgegenwirkt, wenn dieses gegen die Papierbahn gedrückt
wird. Beim BILLBLADE-Verfahren, wie auch bei anderen Blattbestreichungsverfahren
muß deshalb die Federkraft bei höheren Geschwindigkeiten der Materialbahn und/oder bei höheren Viskositäten
der Streichmasse verstärkt werden, um den verstärkten hydraulischen Druck auf das Streichblatt wettzumachen, so daß die gewünschte
Menge der Streichmasse auf das Papier aufgebracht wird. Gemäß dem BILLBLADE-Verfahren wird dieses Problem durch Verwendung
dickerer Streichblätter und/oder kürzerer Klemmlängen für das Streichblatt gelöst. Dies geht auch aus der oben angeführten
Tabelle hervor.
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Aus derselben Tabelle ist ersichtlich, daß der Streichblattwinkel c*. bei den gemäß dem BILLBLADE-Verfahren durchgeführten ·
Beispielen zwischen 4 - 10° liegt. Der Grund dafür ist unter anderen, daß der spitze Winkel einen vorteilhaften Keileffekt erzielt,
so daß Teilchen, Verunreinigungen oder Unregelmäßigkeiten leichter unter dem Streichblatt hindurchgehen können.
Man fand jedoch, daß in der Praxis eine Obergrenze für die Federkraft bei hohen Bahngeschwindigkeiten bei der Beschichtung
mittels des BILLBLADE-Verfahrens gegeben ist. Dies ist deshalb der Fall, da das Risiko eines Bahnrisses zunimmt, wenn ein dickes
Streichblatt, gegebenenfalls zusammen mit einem kürzeren Klemmabstand,
verwendet wird, insbesondere, wenn das Papier dünn oder schwach ist.
Dies ist in erster Linie deshalb, weil die Federkraft des Streichblattes, d.h. die Gesamtkraft des Streichblattes im rechten
Winkel zur Kontaktfläche der Abschrägung zu groß ist. Diese Kraft, d.h. die Federkraft, ist in Fig. 2 mit F bezeichnet. Besonders
bei Beginn, d.h. wenn das Streichblatt 1 gegen die Papierbahn 2 gepreßt wird und die Streichmasse möglicherweise den
dafür vorgesehenen Raum noch nicht völlig ausgefüllt hat, ist das Papier einer beträchtlichen Belastung ausgesetzt, da der erwähnte
hydraulische Druck sich noch nicht voll entwickelt hat und deshalb die Federkraft des Streichblattes nicht völlig aufwiegt.
Wenn die Federkraft in bezug auf die Stärke des Papiers" im Augenblick
des Beginns zu groß ist, können die hohen Belastungen einen Riß verursachen.
Weiters besitzt ein relativ dickes Streichblatt mit einer relativ kurzen Klemmlänge nur geringe Flexibilität. Mit "Flexibilität"
ist die sogenannte Federkonstante oder das Federverhältnis, welches als Verhältnis zwischen einer Laständerung am freien Ende
des Streichblattes und einer dadurch bewirkten Positionsänderung definiert wird, gemeint. Eine gewisse Flexibilität ist bei Streichblattbeschichtungsverfahren
wegen plötzlicher Änderungen erwünscht, welche durch Defekte in der Papierbahn in Form von
Klumpen der Beschichtungsmasse, unregelmäßigkeiten, Falten usw.
verursacht werden können. Eine gute Flexibilität im Streichblatt trägt auch zur Eliminierung von Veränderungen bei den Streichblatthaltergliedern
über die Papierbahn bei. Wie bekannt, hängt
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das Federverhältnis vom Elastizitätsmodul des Materials, der Klemmlänge und der Kiemmethode (beispielsweise gelenkige Stütze
und dauerhafte Klemmung oder nur dauerhafte Klemmung) und der Dicke des Streichblattes ab.
Nach umfangreichen Untersuchungen fand man, daß die Beschichtungsmenge
vom sogenannten spezifischen Druck (Oberflächendruck) bei Beschichtung bzw. beim Bestreichen unter sonst gleichen Bedingungen
extrem abhängig ist. Anderseits hängt die Auftragsmenge weniger von der Federkraft bei demselben Oberflächendruck
ab. Der spezifische Druck wird als Quotient zwischen der Federkraft
und der Breite pro Streichblattbreiteneinheit der Streich-
F
blattabschrägung 5 definiert (τ- pro Streichblattbreiteneinheit) .
blattabschrägung 5 definiert (τ- pro Streichblattbreiteneinheit) .
Mit Hilfe eines speziellen Simulators war es möglich, die
F in Tabelle 1 angegebenen Werte für F und τ- zu messen.
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, müssen relativ dicke Streichblätter (0,5 mm oder mehr) bei hohen Geschwindigkeiten
und/oder hohen Viskositäten verwendet werden, um eine zufriedenstellende
Beschichtung zu erlangen. Man fand jedoch, wie bereits erwähnt, daß dies zu einer ungewöhnlich hohen Häufigkeit von
Bahnrissen führt, hauptsächlich deshalb, weil die Federkraft zu groß wird (d. h. mehr als 2 kp/cm) und auch, weil das Streichblatt
zu unflexibel ist, insbesondere bei kurzer Klemmlänge (27 mm oder weniger).
Man würde daher annehmen, daß sich diese Situation wesentlich verbessern würde, wenn relativ dünne Streichblätter mit einer
geringeren Klemmlänge verwendet werden. Eine solche Lösung ist jedoch tei der bekannten BILLBLADE-Technik nicht durchführbar.
Der Grund dafür ist, daß die Streichmasse 'bei diesem bekannten Verfahren dem Damm auf beiden Seiten der Papierbahn zugeführt
wird. Sie wird in reichem Überschuß durch ein geeignetes Zufuhrungssystem und so zugeführt, daß die Masse über die gesamte
Breite der Bahn verteilt wird. Die überschüssige Streichmasse fließt an beiden Enden des Dammes aus und wird gesammelt, um
dem System zur Rezirkulation wieder zugeführt zu werden. Da die
überschüssige Masse oft 10 bis 15 Mal mehr als die Aufbringungsmenge ist, rinnen große Mengen überschüssiger Streichmasse an
den Seiten bei hohen Bahngeschwindigkeiten ab. Da normalerweise mehr Wasser aus der Streichmasse als trockene Substanz während
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dem Bestreichen aufgenommen wird, wird die überschüssige Masse
dicker werden. Deshalb ist es wichtig, daß die Zufuhr an frischer Masse von oben so gleichmäßig wie möglich über die Papierbahn verteilt
wird, so daß so weit wie möglich ein konstanter Trockengehalt im Fluß der überschüssigen Masse' aufrecht erhalten wird.
Wenn dies nicht der Fall ist, besteht das Risiko einer ungleichmäßigen Bestreichung über die Papierbahn. Dies ist einer der
Gründe, warum große Mengen überschüssiger Streichmasse verwendet werden. Aus ersichtlichen Gründen hängen die Überschüssigen Mengen
auch von der Geschwindigkeit der Bahn ab; deshalb werden größere Mengen überschüssiger Streichmasse für höhere Bahngeschwindigkeiten
verwendet.
Fig. 3 zeigt im Prinzip dieselben Bestandteile wie Fig. 2 mit einer kurzen Klemmlänge. Aus Fig. 3 geht auch hervor, daß,
wenn die freie Klemmlänge 1 kurz gehalten wird, der untere Teil 4 des Streichblatthalters sehr nahe der Papierbahn 2 sein wird
und der Dammraum, der durch die Rollenoberfläche 3, das Streichblatt
1 und den unteren Teil des Streichbl'atthalters 4 begrenzt wird, extrem klein sein wird. Infolge des engen Raumes wird der
Fluß der überschüssigen Streichmasse gedrosselt, wodurch die Streichmasse auf unkontrollierbare Weise dicker wird, und dies
hat unterschiedliche Trockengehalte auf der Papierbahn mit einem unannehmbaren Beschichtungsergebnis als Folge ergeben. In einigen
Fällen kann der Trockengehalt stellenweise so stark ansteigen, daß ein Riß in der Bahn eintritt.
Als Folge haben die Experten daher bisher versucht, das vorliegende
Problem durch Erhöhung der Federkraft zu lösen, d.h. durch Verwendung eines dickeren Streichblättes und/oder kürzerer
Klemmlängen. Solche Lösungen können jedoch nicht·zufriedenstellend
sein, da ein dickeres Streichblatt geringere Flexibilität zusammen mit einem erhöhten Risiko eines Bahnrisses ergibt, und
eine kurze Klemmlänge den notwendigen Dammraum merkbar schmälert, Weiters ist solchen Lösungen in der Praxis auch eine Grenze gesetzt,
da ein hoher Kontaktdruck des Streichblattes, d.h. eine beträchtliche Federkraft, zu einem unmittelbaren Bahnriß führt, insbesondere
beim Inbetriebsetzen der Vorrichtung und bei Verwendung dünner Papierbahnen.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ist in den Fig. 4,
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5,6 und 7 gezeigt.
Bei der Aus führung s form gemäß Fig. 4 wird ein relativ dünnes Streichblatt 1 mit einer relativ "langen Klemmlänge verwendet.
Das Streichblatt 1 ist im Streichblatthalter zwischen einer oberen Klemmbacke 6 und einer unteren Klemmbacke 7 befestigt.
Die untere Klemmbacke 7 besitzt einen vorspringenden Vorderabschnitt 8, dessen vordere Kante mit 9 bezeichnet ist. Wenn das
Streichblatt 1 gegen die Papierbahn 2 und die Stützrolle 3 gedruckt
wird, wird das Streichblatt 1 so gebogen, daß es an der Kante 9 anstößt, wobei diese Kante eine sogenannte gelenkige
Stütze für das Streichblatt bildet. Das Streichblatt 1 ist an seinem oberen Ende zwischen den Klemmbacken 6 und 7 eingeklemmt.
Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform ermöglicht die Verwendung
von relativ dünnen Streichblättern 1, selbst beim Bestreichen
mit hohen Bahngeschwindigkeiten und/oder hohen Viskositäten in der Streichmasse. Dies ist der Fall, weil das Streichblatt 1
relativ dünn ist, so daß ein relativ hoher spezifischer Druck ohne zu große Federkraft erhalten werden kann. Zwei Vorteile
werden so erreicht, wie auch aus den obigen Ausführungen ersichtlich sein sollte. Der hohe spezifische Druck ermöglicht eine Begrenzung
der Aufbringungsmenge bei hohen Bahngeschwindigkeiten, da sie in beträchtlichem Maße von spezifischen Druck abhängig ist.
Anderseits besitzt das relativ dünne Streichblatt eine vergleichsweise geringe Federkraft und gute Flexibilität. Dies schließt dahei
das Risiko eines Bahnrisses im Falle von Defekten in der Papierbahn oder bei Verwendung dünner oder schwacher Papiersorten aus.
Gleichzeitig wurde der Vorteil erzielt,, daß der Raum für den Streichmassedamm noch genügend groß sein kann, d.h. der Abstand
in horizontaler Richtung zwischen der vorderen Kante der Klemmbacke 6 und der Papierbahn 2 und der Abstand von der Papierbahn
und der Rollenoberfläche 3 kann genügend groß gehalten werden.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. In
diesem Fall besteht der Streichblatthalter aus einer oberen Klemmbacke 6 und einer unteren Klemmbacke 7. Zwischen diesen
Backen ist ein relativ dünnes Streichblatt eingeklemmt. Unter dem Streichblatt 1 und zwischen den Backen 6 und 7 befindet sich
ein sogenanntes Stützblatt 10. Dieses Stützblatt, welches zwischen den Backen, aber unter dem Streichblatt 1 angeordnet ist,
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besitzt einen nach vorne herausragenden Teil, dessen vordere Kante
mit 11 bezeichnet ist. Diese Anordnung dient demselben Zweck wie die Ausbildung gemäß Fig. 4, doch ersetzt das entfernbare
Stützblatt 10 den vorspringenden Abschnitt 8 der unteren Klemmbakke 7 in seiner Funktion.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. In
diesem Fall besteht der Streichblatthalter aus zwei Klemmbacken 6 und 7, zwischen welchen ein Streichblatt 1 befestigt ist. Das
eingeklemmte Streichblatt besteht aus zwei Teilen 12 und 13. Der
Teil 12 ist relativ dick und starr und kann vorzugsweise aus einem separaten Blatt bestehen. Der Teil 13 ist relativ dünn
und mehr flexibel und kann aus einem separaten Blatt bestehen, welches auf geeignete Weise, beispielsweise durch Schweißen oder
Kleben, mit dem Blatt 12 verbunden ist. Diese Ausführungsform hat
auch den Vorteil eines hohen spezifischen Druckes, da das Blatt so dünn urid flexibel ist. Gleichzeitig wird, da das dünne Blatt
13 am dickeren, fest eingeklemmten Blatt 12 befestigt ist, genügend
Raum für den Damm erhalten, in welchem die Streichmasse zirkuliert.
Fig. 7 zeigt eine weitere, im Bereich der Erfindung liegende Ausführungsform. Hier ist ein aus einem homogenen Rohling
hergestelltes Blatt zwischen zwei Klemmbacken 6 und 7 eingeklemmt.
Der Kantenabschnitt 13 des Blattes ist relativ dünn, und der Abschnitt 14 gegen den eingeklemmten Teil zu ist dicker als
Abschnitt 13. Die oben erwähnten Vorteile beim Bestreichen mit
hohen Geschwindigkeiten und/oder hohen Trockengehalten und dünnen oder schwachen Papiersorten werden deshalb auch in diesem Fall
erreicht. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 kann das Streichblatt
vorzugsweise aus einem Blatt hergestellt werden, welches die für den Teil 14 erwünschte Dicke besitzt, wobei der dünnere
Abschnitt 13 durch Abschleifen von Material erhalten werden kann.
Alle oben beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen,
d.h. die Ausführungsformen entsprechend der^ Fig. 4 bis 7, sind mit
extrem guten Ergebnissen getestet worden. Mittels besonderer Simulatoren war es möglich, die Federkraft F und die Abschrägungsbreite
b bei den verschiedenen Anwendungen zu messen. Aus diesen Werten war es möglich, den spezifischen Druck F/b zu errechnen.
Es erwies sich daher als möglich, die Federkraft unter
709811/0951 '
2 kp/cm zu halten, selbst beim Bestreichen mit extrem hohen Geschwindigkeiten
und unter Verwendung von Streichmassen mit relativ hohen Trockengehalten und Viskositäten, da der spezifische
Druck gleichzeitig hoch gehalten werden kann. Da das Streichblatt auch extrem flexibel ist, war es auch möglich, dünnes,
relativ schwaches (beispielsweise nicht mit Schlichte versehenes) Papier zu bestreichen und noch immer einen hohen Grad der Verläßlichkeit
beim Betrieb und eine geringe Rißrate beizubehalten. Die Qualität des bestrichenen Papiers war extrem hoch. Selbst bei
extrem hohen Geschwindigkeiten (etwa 1100 m/Min.) konnte die Bildung eines Nebels vermieden werden, welcher sonst bei hohen
Geschwindigkeiten leicht infolge kleiner Streichmassentropfen, die sich zwischen der Rolle und der Papierbahn in dem Augenblick
bilden, in dem die Papierbahn die Rolle verläßt (sogenannter Film-Splitting-Effekt), auftritt.
Die folgenden Tabellen 2 und 3 zeigen einige Beispiele für gemessene und errechnete Werte nach Anwendung der Erfindung
bei den verschiedenen oben angeführten Ausführungsformen (entsprechend
den Fig. 4, 5, 6 und 7). In allen Fällen wurden Stahlblätter verwendet. Etliche verschiedene Papiersorten wurden getestet.
Beispielsweise wurde ein Zeitungspapier ohne jede Schlich-
te mit einer Masse pro Flächeneinheit von 38 g/m mit hoher Geschwindigkeit
bestrichen. Ein derartiges Papier ist relativ schwach und kann kaum bei hohen Geschwindigkeiten in der herkömmlichen
Weise ohne das Risiko, daß die Bahn immer wieder bricht, beschichtet werden. Man fand jedoch, daß selbst derartig schwache
Papiersorten gemäß dem BILLBLADE-Verfahren unter Anwendung der Erfindung bei gleichzeitiger Beibehaltung eines hohen Grades an Betriebssicherheit
sehr gut bestrichen werden können.
ORfGfNAL INSPECTED 7098 11/0951
/it
TABELLE 2
Ausführungsform gemäß Fig.
Ausführungsform gemäß Fig.
Freie Streichblattlänge | mm | TABELLE | • | 10 | 6 | * | 31 | 10 | 7 | 25 | 5 |
Länge der Stützlippe | mm | 17 | 93 | 17 | 33 | 22 | |||||
Streichblattdicke | mm | 0, | 118 | O, | 098 | 0,15 | |||||
Federkraft | F kp/cm | 1, | 3 | 1, | 5 | 1,40 | |||||
Abschrägungsbreite | b cm | 0, | 0, | 0,058 | |||||||
F/b | kp/cm | 16, | 13, | 24 | |||||||
Kantenwinkel | O | 15 | 16 | 17 | |||||||
Aufbringungsmenge g/m | und Seite | 10 | 10 | 10 | |||||||
Geschwindigkeit | m/Min. | 900 | 700 | 800 | |||||||
Trockengehalt der Masse | % | 53 | 53 | 58 | |||||||
Viskosität der Masse Centipoise | 600 | 600 | 1500 | ||||||||
3 | |||||||||||
Ausführungsform gemäß Fig | 7 |
Streichblattlänge
dünner Abschnitt
Streichblattlänge
dicker Abschnitt
Streichblattdicke
dünner Abschnitt
Streichblattdicke
dicker Abschnitt
Federkraft
Abschrägungsbreite F/b
Kantenwinkel
2 Aufbringungsmenge g/m υ Geschwindigkeit der Bahn
Trockengehalt der Masse Viskosität der Masse C
So konnten erfindungsgemäß auch dünne Streichblätter bei Bahnen mit hoher Geschwindigkeit und/oder hochviskosen Streichmassen
verwendet werden, und das Streichblatt bzw. der Streichblatthalter können so eingestellt werden, daß ein stumpferer
Streichblattkantenwinkel verwendet werden kann, als bei herkömmlichen Anordnungen möglich war (z.B. gemäß Tabelle 1). Infolge
709811 /0951
mm | 10 | 8 | ,10 | 6 | 07 |
mm | 20 | 22 | ,45 | 24 | 45 |
mm | 0,15 | 0 | ,0. | 0, | 0 |
mm | 0,45 | 0 | ,045 | o, | 031 |
F kp/cm | 1,0 | 1 | 1, | ||
b cm | 0,08 | 0 | o, | ||
kp/cm | 12,8 | 22 | 32 | ||
O | 13 | 14 | 15 | ||
Seite | 10 | 12 | 13 | ||
m/Min. | 500 | 600 | 900 | ||
% | 53 | 58 | 62 | ||
tipoise | 600 | 1500 | 1700 | ||
der verminderten Federkraft können Unregelmäßigkeiten leichter unter dem Streichblatt hindurch, d.h. es ist nicht nötig, auf einer
besonders guten Keileffekt abzuzielen und sehr spitze Blattwinkel zu verwenden. Es ist daher aus den Beispielen in den Tabellen 2
und 3 ersichtlich, daß die Streichblattwinkel zwischen 13 und 17
liegen.. Es sollte jedoch darauf hingewiesen werden, daß gute Resultate auch mit Winkeln von weniger als 13 erreicht werden.
Etwas stumpfere Winkel, beispielsweise zwischen 13 und 20 , besitzen
anderseits andere Vorteile, wie in der Folge zu sehen sein wird.
Man fand auch, daß die Erfindung eine einfache Regulierung der aufgebrachten Menge während des Bestreichvorganges ermöglicht.
Dies wird durch eine Drehung des Blatthalters bei den verschiedenen Ausführungsformen erreicht, so daß der Winkel ß geändert
wird.
Beispielsweise wird durch eine Vergrößerung des Winkels ß
auch der spezifische Druck verstärkt, was dazu führt, daß weniger Streichmasse aufgebracht wird. Wenn jedoch ein herkömmlicher
Streichblatthalter 4 gemäß Fig. 3 zum Bestreichen für Bahnen bei hoher Geschwindigkeit verwendet werden soll, würde eine Vergrößerung
des Blatthalterwinkels bewirken, daß der horizontale Abstand zwischen Rolle und Streichblatt/Streichblatthalter noch weiter abnehmen
würde, was zu den früher angeführten Nachteilen führen würde. Bei den erfindungsgemäßen Ausführungsformen gemäß Fig. 4, 5,
6 und 7 kann der Streichblatthalter gedreht werden, ohne daß der Raum für den Damm kritisch würde.
Eine Regulierung der Aufbringungsmenge durch Drehung des·
Streichblatthalters hat große Vorteile gegenüber bereits bekannten Anordnungen für diesen Zweck, die mit einer Änderung
des Streichblattdruckes arbeiten. Beim herkömmlichen Bestreichen mit einem Streichblatt werden beispielsweise häufig aufblasbare
Schläuche oder mechanische Mittel verwendet, um das Streichblatt an einem Punkt zwischen dem Befestigungspunkt des Blattes im Halter
und dem freien Ende des Streichblattes zu beeinflussen. Bei den in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen ist die Länge
des herausragenden Teiles 8 bzw. 10 im voraus eingestellt, wobei dem gewünschten Einflußgrad in bezug auf die Menge der Streichmasse
durch Drehen des Blatthalters Rechnung getragen wird. Bei
7098 11/095 1
-V
den in den Fig. 6 und 7 dargestellten Ausführungsformen ist die
Länge des dünnen Abschnittes 13 ähnlich im voraus in bezug auf den dicken Abschnitt 13 bzw. 14 eingestellt, wobei der gewünschten
Einstellbarkeit durch Drehen des Blatthalters Rechnung getragen wird.
Zum Drehen des Streichblatthalters zur Einstellung der Auftragsmenge
während des Streichvorganges können herkömmliche Mittel verwendet werden. Wenn beispielsweise der Blatthalter schwenkbar
um eine Welle gelagert ist, kann er besonders genau mittels eines geeigneten mechanischen. Systems gedreht werden. In diesem
Zusammenhang sollte darauf hingewiesen werden, "daß oft nur eine geringe Änderung des Streichblatthalterwinkels ß notwendig ist,
um das gewünschte Ergebnis zu erhalten. Man kann noch hinzufügen, daß, um ein zufriedenstellendes Ergebnis bei der Regulierung der
Streichmassenmenge durch Änderung des Winkels ß zu erhalten, der
Blattkantenwinkel ος. nicht zu klein sein sollte. Wenn der Winkel
sehr klein ist (beispielsweise weniger als 10 ), wird eine Vergrößerung
des Blatthalterwinkels zwecks Erreichung eines höheren spezifischen Druckes nur sehr wenig Wirkung haben, da bei Vergrößerung
des Winkels ß der Blattkantenwinkel oC gleichzeitig infolge
der Biegung des Blattes abnehmen wird, was die Abschrägungsbreite b vergrößert. So wird insbesondere bei sehr kleinen Streichblattkantenwinkeln
der bezweckten Steigerung des spezifischen Druckes entgegengewirkt, da die Kontaktfläche zwischen Blattabschrägung
und Papierbahn zunimmt.
Man fand jedoch, daß eine besonders zufriedenstellende Regulierung
erreicht werden kann, wenn die Faktoren, die das Bestreichen beeinflussen, so ausgewählt werden, daß der Blattkantenwinkel
vorzugsweise zwischen 20 - 15 beträgt·.
Man fand überraschenderweise, daß erfindungsgemäß bestrichenes
Papier auf beiden Seiten gleich gut bestrichen war, wenn man eine Streichmasse mit hohem Trockengehalt verwendete. Wenn man
früher beispielsweise gemäß dem in der SW-PS 301 287 beschriebenen Verfahren bestrichenes Zeitungspapier unter Verwendung relativ
höher Trockengehalte und/oder Viskositäten der Streichmasse, etwa mit einem Trockengehalt von über 53% und/oder einer Viskosität
von über 600 cp zwecks Erreichung einer relativ großen Auftragsmenge herstellte, wurde manchmal beobachtet, daß ein gewis-
70981 1 /0951
ser Unterschied zwischen den beiden Seiten des Papiers, sowohl in bezug auf die Gleichmäßigkeit der Beschichtungsdicke als auch auf
die Verteilung der Streichmasse bestand. 'Dieses Problem ist besonders auf der der Rolle während des Streichvorganges zugewandten
Papierbahnseite bemerkbar. Beim Bestreichen mit einer Masse mit relativ hoher Viskosität und/oder Trockengehalten zeigt diese Seite
eine Tendenz, die Streichmasse stärker zu absorbieren als die gegenüberliegende Seite der Papierbahn, wie auch eine gewisse
Tendenz zu Unregelmäßigkeiten in der Streichmassenschicht. überraschenderweise
erwies es sich nun als möglich, diese Tendenz in Fällen, in denen der Trockengehalt der Streichmasse über 53%
liegt, zu eliminieren oder wesentlich zu reduzieren. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die Oberfläche der Stützroller mit
einem elastischen Material, wie z. B. Gummi, bedeckt ist, dessen Härte vorzugsweise nicht weniger als 70 P & J und unter keinen Umständen
weniger als 55 P & J ist. Eine weitere Bedingung ist, daß der spezifische Druck hoch genug ist, d. h., daß er vorzugsweise
mehr als 12 kp/cm und keinesfalls weniger als 10 kp/cm beträgt. Diese überraschende Wirkung beruht vermutlich auf der
Tatsache, daß die Gummihülse auf der Stützrolle bis zu einem gewissen Grad niedergedrückt wird, wenn kleine Abschragungsbreiten
und genügend hoher spezifischer Druck, wie er im Bereich der Erfindung definiert ist, verwendet wird, was gemäß den obigen Ausführungen
beim Bestreichen mit Streichmassen mit hohen Trockengehalten notwendig ist. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die
Hülse genügend nachgiebig ist. Infolge dieses Niederdrückens und des Nachgebens des Rollenmaterials wird deshalb das Gummimaterial
entlang einer Linie, die der gespitzten Kante des Blattes folgt, ausbauchen. Der Radius dieser Ausbauchung· ist klein, vielleicht
ein paar Millimeter. Dies ist aus Fig. 8 genauer ersichtlich, wo die Oberflächenbedeckung der weichen Gummirolle mit 15
bezeichnet ist, die Papierbahn mit 16, die Streichblattkante mit
17, die sich entlang der Blattkante erstreckende Ausbauchung mit 18 und der Winkel zwischen der Papierbahn und der Ausbauchung, d.
h. der sogenannte Abzugswinkel, mit if (Gamma). Vermutlich infolge
des bekannten sogenannten Film-Splitting-Effektes trägt der relativ
große Abzugswinkel JCzu einer gleichmäßigen Oberfläche auch auf der Rollenseite bei, wenn man mit hohen Trockengehalten und hohem
7098 11/095 1
spezifischen Druck innerhalb des Erfindungsbereiches bestreicht. In diesem Zusammenhang sollte darauf hingewiesen werden, daß offensichtlich
die Geschwindigkeit der Rollerioberflache an jenem Punkt,
wo die Papierbahn sie verläßt,, verschieden von der Geschwindigkeit
während des früheren Kontaktes mit der Papierbahn und in bezug auf die Oberfläche der Papierbahn ist, was auch den erhaltenen
Effekt erklären mag.
ORIGINAL INSPECTED
7 0 9 8 11/0951
Claims (6)
- Patentansprüche :,1. Verfahren zum Bestreichen beider Seiten einer sich bewegenden Materialbahn, vorzugsweise einer Papierbahn, die sich mit einer Geschwindigkeit von mehr als 300 m/Min, bewegt, wobei eine Streichmasse gleichzeitig auf beide Seiten der Materialbahn unmittelbar vor einem Spalt bzw. Griff zur Verteilung und Aufbringung der Streichmasse - in. Bewegungsrichtung der Materialbahn gesehen - aufgebracht wird und wobei die Materialbahn zwischen zwei den Spalt bzw. Griff bildenden Gliedern, wovon eines ein bewegliches Stützglied wie beispielsweise eine sich drehende Rolle ist und das andere ein zum Zusammenwirken mit der Materialbahn abgeschrägtes Streichblatt ist, hindurchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung eines für eine bestimmte Bahngeschwindigkeit, Streichmittelviskosität und Aufbrxngungsmenge notwendigen spezifischen Druckes dem Streichblatt' ein Winkel von nicht mehr als 20° verliehen wird, während eine Abschrägungsbreite - in Bewegungsrichtung' der Materialbahn gemessen - von höchstens 0,15 cm beibehalten wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Streichblatt so angeordnet wird, daß eine Federkraft von nicht mehr als 2 kp/cm Breite erreicht wird.
- 3. Vorrichtung zum Bestreichen beider Seiten einer sich bewegenden Materialbahn, vorzugsweise einer Papierbahn, die sich mit einer Geschwindigkeit von mehr als 300 m/Min, bewegt, mit einem Spalt bzw. Griff zur Verteilung und Aufbringung der Streichmasse, wobei die Materialbahn zwischen zwei den Spalt bzw. Griff bildenden Gliedern hindurchgeführt wird, wovon eines ein bewegliches Stützglied wie beispielsweise eine sich drehende Roll ist und das andere ein zum Zusammenwirken mit der Materialbahn abgeschrägtes Streichblatt ist, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschrägungsbreite (b) des Streichblattes (1), in Bewegungsrichtung der Materialbahn (2) gemessen, geringer als 0,15 cm ist.0 9 8 71/0951 ORIGINAL INSPECTED
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Streichblattwinkel (c*0 weniger als 20° beträgt.
- 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3-4, gekennzeichnet durch Glieder zur Ausübung von Druck auf' das Streichblatt mit einer Federkraft (F) von weniger als 2 kp/cm Breite.
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das bewegliche Stützglied eine sich drehende Rolle rait einer elastischen Hülle aus beispielsweise Gummi mit einer Härte von zumindest 55 P & J umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschrägungsbreite (b) des Streichblattes, in Bewegungsrichtung der Materialbahn (2) gemessen, 0,08 mm nicht überschreitet und daß das Streichblatt so angeordnet ist, daß es mit einer Federkraft (F) von nicht mehr als 2 kp/cm Breite angedrückt wird.0 9811/0951 - original inspected
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