DE4033521C2 - Device for coating a material web on both sides - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum beidseitigen Beschichten einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for bilateral Coating a material web, in particular a paper or Cardboard web, according to the preamble of claim 1.
Zum beidseitigen Auftragen von Leim (Stärke, CMC, synthetischer Leim) oder Pigmentdispersionen auf Papier- oder Kartonbahnen sind Vorrichtungen mit einem Preßwalzenpaar bekannt, wobei die Bahn durch den Preßspalt geführt wird. An jeder der Preßwalzen ist ein Auftrag- und Dosiersystem angeordnet, das zunächst auf jede Preßwalze einen dosierten Film von Beschichtungsmaterial aufträgt, der anschließend in dem Preßspalt an die Bahn übergeben wird.For applying glue on both sides (starch, CMC, synthetic Glue) or pigment dispersions on paper or cardboard webs Devices known with a pair of press rolls, the web is passed through the press nip. There is a on each of the press rolls Ordering and dosing system arranged that initially on each Press roll applies a metered film of coating material, which is then transferred to the web in the press nip.
Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist in dem DE-GM 84 14 413 beschrieben. Als Auftrag- und Dosiersystem wird eine zur Preßwalze hin offene Düsenkammer verwendet, die an ihrem auslaufseitigen Ende von einem gegen die Preßwalze andrückbaren Dosierelement abgeschlossen ist. Als Dosierelement wird eine Rakelstange verwendet, die auf ihrem Umfang Rillen aufweist, die durch Umwicklung mit einem Draht erzeugt wurden. Die auf eine Walze aufgetragene Beschichtungsmaterialmenge läßt sich über den Rillenquerschnitt beeinflussen. Andere bekannte Dosierelemente sind Rakelstangen mit glatter Oberfläche, Schabermesser oder Schaberleisten. Bei diesen Elementen läßt sich das Auftrags gewicht über den Anpreßdruck variieren.A generic device is in DE-GM 84 14 413 described. As the application and metering system, one becomes a press roll open nozzle chamber used on its outlet side End of a dosing element that can be pressed against the press roller is completed. A doctor rod is used as the metering element used, which has grooves on its circumference, which by Wrapping with a wire were generated. The one on a roller applied amount of coating material can be Affect groove cross section. Other known dosing elements are squeegee bars with a smooth surface, doctor blades or Scraper bars. With these elements, the order can be weight vary over the contact pressure.
Es ist bekannt, die auf eine Bahn aufgetragene Menge an Beschichtungsmaterial kontinuierlich direkt an der Bahn zu messen. Dazu werden radioaktiv strahlende Elemente eingesetzt und aus der Absorption der radioaktiven Strahlung kann das Strichgewicht und/oder die Feuchte der Bahn bestimmt werden. Zur Einstellung und/oder der Regelung der Auftragsgewichte getrennt für jede Seite sind die bekannten, direkt an der Bahn messenden Vorrichtungen nur bedingt geeignet, da nur die Gesamtmenge des beidseitig aufgetragenen Beschichtungsmaterials bestimmt werden kann.It is known the amount applied to a web Measure coating material continuously directly on the web. For this, radioactive elements are used and from the Absorption of radioactive radiation can affect the coat weight and / or the moisture of the web can be determined. For setting and / or the regulation of the order weights separately for each side are the known devices measuring directly on the web only limited suitability, since only the total amount of both sides applied coating material can be determined.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung so zu verbessern, daß zur getrennten Einstellung und/oder Regelung der Auftrag- und Dosiersysteme die von jedem System aufgetragene Beschichtungsmaterialmenge bestimmt werden kann.The invention has for its object a generic Improve device so that for separate adjustment and / or regulation of the application and dosing systems by everyone System applied coating material amount can be determined can.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is carried out with the characteristic features of the Claim 1 solved.
Nach der Erfindung wird die von der Bahn aufgenommene Menge an Beschichtungsmaterial nicht direkt an der Bahn, sondern vor Übergabe an die Bahn auf jeder der Preßwalzen bestimmt. Dies ermöglicht die quantitative Bestimmung des von jedem Auftrag- und Dosiersystems an die Bahn abgegebenen Beschichtungsmaterials.According to the invention, the amount taken up by the web is increased Coating material not directly on the web, but in front Transfer to the web determined on each of the press rolls. This enables the quantitative determination of each order and Dosing system of coating material delivered to the web.
Als weiterer Vorteil tritt hinzu, daß bei Verwendung von Dosierelementen, die einem Verschleiß unterliegen - z. B. draht umwickelte Rakelstangen -, eine Überwachung des Verschleißes möglich ist, um frühzeitig verschlissene Dosierelemente austauschen zu können. Aufgrund des Verschleißes ändert sich die an die jeweilige Preßwalze abgegebene Auftragsmenge, beim Erreichen eines bestimmten Grenzwertes kann ein Wechsel der Dosierelemente veranlaßt werden, so daß Beschädigungen der Walzenoberfläche durch Drahtbruch etc. vermieden werden.Another advantage is that when using Dosing elements that are subject to wear - e.g. B. wire wrapped doctor rods -, monitoring of wear it is possible to use dosing elements that are worn out prematurely to be able to exchange. Due to wear, the changes order quantity given to the respective press roll, at A change in the Dosing elements are caused, so that damage to the Roll surface by wire break etc. can be avoided.
Die Unteransprüche enthalten bevorzugte, da besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.The subclaims contain preferred, since particularly advantageous Embodiments of the invention.
Die zweite Meßeinrichtung an jeder Preßwalze nach Anspruch 2 mißt jeweils die nicht von der Materialbahn aufgenommene Menge an Beschichtungsmaterial bevor die Walzen neu beschichtet werden. Dies ermöglicht eine noch exaktere Bestimmung der tatsächlich von der Materialbahn aufgenommenen Beschichtungsmaterialmenge, insbesondere bei Papier- oder Kartonsorten, bei denen sich die Übergabe von einer Preßwalze an die Bahn nicht genau vorherbestimmen läßt.The second measuring device on each press roll according to claim 2 measures each the amount not taken up by the material web Coating material before the rollers are re-coated. This enables an even more precise determination of the actually of the amount of coating material absorbed, especially for types of paper or cardboard where the Transfer from a press roll to the web is not accurate can be predetermined.
Meßeinrichtungen zur Bestimmung der Wassermenge auf den Preßwalzen nach Anspruch 3 sind in vielen Anwendungsfällen ausreichend, um die Beschichtungsvorrichtung exakt einzustellen oder regeln zu können. Der Anteil der auf die Bahn aufgetragenen festen Bestandteile läßt sich mit genügender Genauigkeit aus der Zusammensetzung des Beschichtungsmaterials berechnen.Measuring devices for determining the amount of water on the press rolls according to claim 3 are sufficient in many applications to adjust or regulate the coating device exactly can. The percentage of solid applied to the web Components can be determined with sufficient accuracy from the Calculate the composition of the coating material.
Auf Basis von Infrarot-Absorbtion arbeitende Meßsysteme nach Anspruch 4 haben sich als besonders vorteilhaft gezeigt. Sie nutzen den Effekt, daß Molekularverbindungen, z. B. OH und CH, Lichtenergie bei genau definierten Wellenlängen absorbieren. Dazu wird ein von einer Halogenlampe abgesandter Lichtstrahl auf die zu prüfende Meßfläche (beschichtete Preßwalzenoberfläche) abgesandt. Die reflektierte Strahlung wird gesammelt und ausgewertet. So läßt sich eine auf den Walzenoberflächen befindliche Stoffmenge direkt messen und durch entsprechende Kalibrierung der von der Bahn aufgenommene Anteil, z. B. die Wasser- oder Feststoffmenge, bestimmen. Measuring systems working on the basis of infrared absorption Claim 4 have been shown to be particularly advantageous. they use the effect that molecular compounds, e.g. B. OH and CH, Absorb light energy at precisely defined wavelengths. To a light beam emitted by a halogen lamp is directed towards the testing measuring surface (coated press roll surface) sent. The reflected radiation is collected and evaluated. So lets a quantity of substance on the roller surfaces directly measure and by appropriate calibration of the web recorded share, e.g. B. the amount of water or solids, determine.
Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels.The drawing serves to explain the invention using a embodiment shown in simplified form.
Diese zeigt schematisch eine Beschichtungsvorrichtung nach der Erfindung in Seitenansicht.This shows schematically a coating device the invention in side view.
Die in der Zeichnung dargestellte Beschichtungsvorrichtung ist in eine Papiermaschine integriert. Sie besteht aus zwei gleich aufgebauten Preßwalzen 1, 2, zwischen denen ein Preßspalt 3 ausgebildet ist. Die zu beschichtende Papierbahn 4 wird dem Preßspalt 3 von oben so zugeführt, daß die Preßwalze 1 etwas umschlungen wird. Im Anschluß an die Beschichtungsvorrichtung wird die Bahn 4 von einer Leitwalze 5 zu einer nicht dargestellten Trocknungsvorrichtung umgelenkt.The coating device shown in the drawing is integrated in a paper machine. It consists of two identical press rolls 1 , 2 , between which a press nip 3 is formed. The paper web 4 to be coated is fed to the press nip 3 from above so that the press roll 1 is wrapped around a little. Following the coating device, the web 4 is deflected by a guide roller 5 to a drying device, not shown.
Die Preßwalzen 1, 2 sind an ihrer Oberfläche gummiert. Außerhalb des Bereichs des Preßspalts 3 ist an jeder Preßwalze 1, 2 ein Auftrag- und Dosiersystem 6, 7 angeordnet, das an die jeweilige Preßwalze 1, 2 im nicht von der Bahn 4 umschlungenen Bereich anschwenkbar ist. Jedes der Auftrag- und Dosiersysteme 6, 7 weist eine zur jeweiligen Preßwalze hin offene Auftragkammer 6.1, 6.2 auf, in die das Beschichtungsmaterial unter Druck zugeführt wird. Auslaufseitig wird jede Auftragkammer 6.1, 7.1 von einem Dosierelement 6.2, 7.2 abgeschlossen, das das im Überschuß auf die Preßwalze 1 bzw. 2 aufgetragene Beschichtungsmaterial bis auf die gewünschte Filmdicke abstreift. Als Dosierelement wird bevorzugt eine Rakelstange mit strukturierter, also Erhebungen und Vertiefungen aufweisender Oberfläche eingesetzt, mit der volumetrisch dosiert werden kann. Derartige Rakelstangen sind bekannt. Sie weisen z. B. Umfangsrillen auf, die durch Umwickeln mit einem Draht erzeugt werden. Alternativ können als Dosierelemente auch Rakelstangen mit glatter Oberfläche, Schabermesser oder Schaberleisten eingesetzt werden.The press rolls 1 , 2 are rubberized on their surface. Outside the area of the press nip 3 , an application and metering system 6 , 7 is arranged on each press roll 1 , 2 , which can be pivoted onto the respective press roll 1 , 2 in the area not wrapped by the web 4 . Each of the application and metering systems 6 , 7 has an application chamber 6.1 , 6.2 which is open towards the respective press roll and into which the coating material is fed under pressure. On the outlet side, each application chamber 6.1 , 7.1 is closed off by a metering element 6.2 , 7.2 , which strips off the excess coating material applied to the press roll 1 or 2 to the desired film thickness. A metering rod with a structured surface, that is to say elevations and depressions, with which volumetric metering can be used, is preferably used as the metering element. Such doctor rods are known. You assign z. B. circumferential grooves that are generated by wrapping with a wire. Alternatively, doctor rods with a smooth surface, doctor blades or doctor strips can also be used as dosing elements.
An jeder Preßwalze 1, 2 ist in Drehrichtung hinter dem Auftrag- und Dosiersystem 6 bzw. 7 und vor dem Preßspalt 3 eine Meßeinrichtung 8, 9 zur kontinuierlichen Bestimmung der auf die Preßwalzen 1, 2 aufgetragenen Beschichtungsmaterialmenge angeordnet. Bevorzugt wird ein auf der Absorbtion von Infrarot strahlung basierendes Meßsystem eingesetzt. Bei diesen Meßsystemen wird von einer Halogenlampe Infrarotstrahlung erzeugt, von der mit Filtern ein Spektrum selektiert und auf die zu prüfende Fläche gestrahlt wird. Die reflektierte Strahlung wird von einem konkaven Empfänger gesammelt und ausgewertet. Bevorzugt wird durch Einsatz entsprechender Filter Infrarotstrahlung in einem Spektrum auf die Walzenoberflächen gestrahlt, das Wellenlängen enthält, die von OH-Verbindungen absorbiert werden. Auf diese Weise läßt sich der Wasseranteil des Beschichtungsmaterials quantitativ ermitteln, das sich auf den Walzenoberflächen befindet. Das Beschichtungsmaterial wird im Preßspalt 3 an die Bahn 4 abgegeben. Der Anteil an Feststoffen kann aus der Zusammensetzung des Beschichtungs materials errechnet werden. Um das Übergabeverhalten im Preßspalt an die Bahn 4 bei der Berechnung berücksichtigen zu können, wird die Einrichtung zu Beginn kalibriert. Dazu werden bei gleichem Wasser- bzw. Feststoffgehalt unterschiedliche Mengen auf die Preßwalzen 1, 2 aufgetragen und anschließend die von der Bahn aufgenommenen Mengen gemessen; z. B. durch eine Wägung oder eine Feuchtemessung direkt an der Bahn. Mit der so ermittelten Eichkurve kann während des Betriebs die aufgenommene Menge an Beschichtungsmaterial direkt aus der sich auf den Walzenober flächen befindlichen Menge errechnet werden.A measuring device 8 , 9 for continuously determining the amount of coating material applied to the press rolls 1 , 2 is arranged on each press roll 1 , 2 in the direction of rotation behind the application and metering system 6 or 7 and in front of the press nip 3 . A measuring system based on the absorption of infrared radiation is preferably used. In these measuring systems, infrared radiation is generated by a halogen lamp, a spectrum of which is selected with filters and radiated onto the surface to be tested. The reflected radiation is collected and evaluated by a concave receiver. By using appropriate filters, infrared radiation is preferably radiated onto the roller surfaces in a spectrum that contains wavelengths that are absorbed by OH compounds. In this way, the water content of the coating material that is located on the roller surfaces can be determined quantitatively. The coating material is delivered to the web 4 in the press nip 3 . The proportion of solids can be calculated from the composition of the coating material. In order to be able to take into account the transfer behavior in the press nip to the web 4 in the calculation, the device is calibrated at the beginning. For this purpose, different amounts are applied to the press rolls 1 , 2 with the same water or solids content and the amounts taken up by the web are then measured; e.g. B. by weighing or moisture measurement directly on the web. With the calibration curve determined in this way, the amount of coating material taken up can be calculated directly from the amount located on the roller surfaces during operation.
Um die aufgenommene Menge an Beschichtungsmaterial direkt ermitteln zu können, ist bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung an jeder Preßwalze 1, 2 im Bereich hinter dem Preßspalt 3 und vor dem jeweiligen Auftrag- und Dosiersystem 6, 7 eine weitere Meßeinrichtung angeordnet, mit der die auf den Walzenoberflächen verbliebende Beschichtungsmaterialmenge nach der Übergabe an die Bahn 4 und vor dem Neubeschichten bestimmt wird. Die von der Materialbahn 4 aufgenommene Beschichtungsmaterialmenge läßt sich so als Differenz zwischen den beiden jeweiligen Meßwerten ermitteln. In order to be able to directly determine the amount of coating material taken up, in another embodiment of the invention, a further measuring device is arranged on each press roll 1 , 2 in the area behind the press nip 3 and in front of the respective application and metering system 6 , 7 , with which the the amount of coating material remaining on the roller surfaces after the transfer to the web 4 and before the new coating is determined. The amount of coating material taken up by the material web 4 can thus be determined as the difference between the two respective measured values.
Mittels der Meßeinrichtungen 8, 9 läßt sich die von jedem Auftrag- und Dosiersystem 6, 7 an die Bahn 4 aufgetragene Menge an Beschichtungsmaterial getrennt bestimmen. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Beschichtung an beiden Seiten, insbesondere die gleichmäßige Auftragung von Pigmenten auf jede Bahnseite. Weiterhin bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung die Möglichkeit, den Verschleiß von Dosierelementen zu überwachen. Aufgrund des Verschleißes ändert sich die an die jeweilige Preßwalze abgegebene Auftragsmenge. Bei Dosierelementen mit strukturierter Oberfläche sinkt die Auftragsmenge ab, da sich der Durchtrittsquerschnitt bei Verschleiß verringert. Bei Erreichen eines gewissen Grenzwertes können so die Dosierelemente frühzeitig ausgewechselt werden, um Beschädigungen der Walzenoberfläche durch Drahtbruch etc. zu vermeiden.By means of the measuring devices 8 , 9 , the amount of coating material applied to the web 4 by each application and metering system 6 , 7 can be determined separately. This enables an even coating on both sides, in particular the even application of pigments on each side of the web. Furthermore, the device according to the invention offers the possibility of monitoring the wear of metering elements. Due to the wear, the order quantity given to the respective press roll changes. With metering elements with a structured surface, the application quantity drops because the passage cross-section is reduced when worn. When a certain limit value is reached, the dosing elements can be exchanged early in order to avoid damage to the roller surface due to wire break etc.
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