DE29501918U1 - Device for impregnating webs of porous material - Google Patents
Device for impregnating webs of porous materialInfo
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Description
Krefeld, 06.02.1995Krefeld, 06.02.1995
PAT - PL/wey - P 95/01 GMPAT - PL/wey - P 95/01 GM
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
5The invention relates to a device according to the preamble of patent claim 1.
5
Aus der EP 0 173 519 Bl, von der die Erfindung ausgeht, ist es bekannt, die Imprägnierung unter erhöhtem Druck durchzuführen. Dadurch kann eine erheblich größere Menge an Tränkungsmittel in das Substrat eingebracht werden als bei der drucklosen Imprägnierung. Es wird z.B. möglich, dichtere Papiere mit geringem Saugvermögen zu imprägnieren. Ferner eröffnet sich die Möglichkeit, Tränkungsmittel mit hoher Viskosität, d.h. mit hohem Feststoffgehalt und verringertem Lösemittelanteil, einzusetzen. Die erforderliche Druckerhöhung wird insbesondere dadurch erreicht, daß die Kammer, die das Tränkungsmittel aufnimmt, sich vom Einlaufschlitz in Richtung auf den Auslaufschlitz stetig verengt. Die durchlaufende Bahn treibt die an ihrer Oberfläche anhaftende Grenzschicht des Tränkungsmittels in den verengten Bereich der Kammer. Dadurch nimmt der Druck in der Kammer in Richtung auf den Auslaufschlitz zu. Bei Durchlaufgeschwindigkeiten von etwa bzw. 60 m/s werden nach Angaben der genannten Schrift in der Nähe des AuslaufSchlitzes Drücke erreicht, die deutlich über MPa liegen. Wenn das Tränkungsmittel über eine Druckpumpe zugeführt wird, addiert sich der von der Druckpumpe erzeugte statische Druck zu dem in der Kammer erzeugten dynamischen Druck.From EP 0 173 519 Bl, from which the invention is based, it is known to carry out the impregnation under increased pressure. This allows a considerably larger amount of impregnating agent to be introduced into the substrate than with pressureless impregnation. It is possible, for example, to impregnate denser papers with low absorbency. Furthermore, it opens up the possibility of using impregnating agents with high viscosity, i.e. with a high solids content and a reduced solvent content. The required increase in pressure is achieved in particular by the chamber that holds the impregnating agent narrowing steadily from the inlet slot towards the outlet slot. The web that passes through drives the boundary layer of the impregnating agent adhering to its surface into the narrowed area of the chamber. As a result, the pressure in the chamber increases towards the outlet slot. According to the document mentioned, at throughput speeds of around or 60 m/s, pressures well above MPa are reached near the outlet slot. If the impregnating agent is supplied via a pressure pump, the static pressure generated by the pressure pump is added to the dynamic pressure generated in the chamber.
Bei der bekannten Vorrichtung ist der Walzenmantel auf der gesamten Länge mit gewindeähnlich angeordneten Rillen versehen. Die Rillen sollen flüssiges Tränkungsmittel,In the known device, the roller shell is provided with grooves arranged like threads along its entire length. The grooves are intended to carry liquid impregnating agent,
welches durch die Poren der Warenbahn hindurchgedrückt worden
ist, aufnehmen und in den Trog zurückführen. Durch die Rillen kann auch Luft entweichen, die durch das Tränkungsmittel aus
den Poren verdrängt worden ist.
5which has been pushed through the pores of the web and returned to the trough. Air which has been displaced from the pores by the impregnating agent can also escape through the grooves.
5
Wenn die Breite der zu imprägnierenden Bahn kleiner ist als die Walzenlänge, dann bleiben seitliche Bereiche der Walzen unbedeckt. Die Folge ist, daß an den Abdichtungen am Einlaufschlitz und insbesondere am Auslaufschlitz durch die Rillen Tränkungsmittel ausfließt.If the width of the web to be impregnated is smaller than the length of the roller, then the side areas of the rollers remain uncovered. The result is that impregnating agent flows out of the seals at the inlet slot and especially at the outlet slot through the grooves.
Thema einer Veröffentlichung in DE-Z COATING 9/90, S. 336-341, ist das dosierte Aufbringen fließfähiger Substanzen auf durchlaufende Bahnen mit Hilfe von Rasterwalzen. Es werden verschiedene Rasterformen angegeben, darunter insbesondere solche, bei denen der Walzenmantel mit regelmäßig angeordneten, als "Näpfchen" bezeichneten kleinen Vertiefungen versehen ist, die z.B. die Form von spitzen oder stumpfen Pyramiden haben und voneinander durch schmale Stege getrennt sind. Es werden Auftragvorrichtungen beschrieben, bei denen die Rasterwalze mit einem Teil ihres Umfanges in einen Trog eintaucht, der die aufzutragende Substanz enthält. Dabei werden die Näpfchen gefüllt, und die Substanz wird auf diese Weise von der rotierenden Rasterwalze aufgenommen.The subject of a publication in DE-Z COATING 9/90, pp. 336-341, is the metered application of flowable substances to moving webs using anilox rollers. Various anilox shapes are specified, including in particular those in which the roller shell is provided with regularly arranged small depressions known as "cups", which, for example, have the shape of pointed or blunt pyramids and are separated from one another by narrow webs. Application devices are described in which the anilox roller is immersed with part of its circumference in a trough that contains the substance to be applied. The cups are filled and the substance is thus taken up by the rotating anilox roller.
überschüssige Substanz wird abgerakelt, so daß die Rasterwalze stets die gleiche Menge an Substanz mitführt. Die Substanz wird auf die außerhalb des Troges vorbeigeführte Bahn übertragen. Die Übertragung erfolgt entweder durch direkte Berührung zwischen Rasterwalze und Bahn oder indirekt über 0 eine zwischengeschaltete Auftragwalze.Excess substance is doctored off so that the anilox roller always carries the same amount of substance. The substance is transferred to the web that passes outside the trough. The transfer takes place either through direct contact between the anilox roller and the web or indirectly via an intermediate application roller.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung, die die Merkmale des Oberbegriffs aufweist, zu verbessern, so daß auch Bahnen, deren Breite kleiner ist als die Länge der Walze, behandelt werden können, ohne daß in den seitlichen Bereichen verstärkt Tränkungsmittel ausfließt.The invention is based on the object of improving a device having the features of the generic term, so that webs whose width is smaller than the length of the roller can also be treated without increased impregnation agent flowing out in the lateral areas.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is solved by the characterizing features of claim 1.
Bevorzugte Ausführungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 4.Preferred embodiments and refinements of the invention are the subject of claims 2 to 4.
Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels.The drawing serves to explain the invention using a simplified embodiment.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt.
Figur 2 zeigt einen Längsschnitt.Figure 1 shows a cross section.
Figure 2 shows a longitudinal section.
Figur 3 veranschaulicht ein Drosselorgan.Figure 3 illustrates a throttle organ.
Figur 4 zeigt stark vergrößert einen Ausschnitt aus einer Abwicklung der Mantelfläche der Walze.Figure 4 shows a greatly enlarged section of a development of the outer surface of the roller.
In einen Trog 1, der im wesentlichen aus einem Grundkörper 2 und aus ebenen Stirnwänden 3, 4 besteht, taucht teilweise eine Walze 5 ein, die in einem nicht dargestellten heb- und senkbaren Obergestell drehbar gelagert und mit einem ebenfalls nicht dargestellten Antrieb versehen ist. Der Grundkörper 2 hat einen bogenförmigen Querschnitt und bildet annähernd einen Halbzylinder. Zwischen der konkaven Innenfläche des Grundkörpers 2 und der Mantelfläche der Walze 5 befindet sich eine Kammer 6, deren Weite, in radialer Richtung gemessen, von einem Einlaufschlitz 7 in Richtung auf einen Auslaufschlitz 8 stetig abnimmt, so daß sie am Auslaufschlitz 8 kaum größer ist als die Dicke einer zu beschichtenden Papierbahn. Dies ist in der bereits erwähnten EP 0 173 519 Bl, auf die hiermit Bezug genommen wird, ausführlich beschrieben.A roller 5 is partially immersed in a trough 1, which essentially consists of a base body 2 and flat end walls 3, 4. The roller 5 is rotatably mounted in a lifting and lowering upper frame (not shown) and is provided with a drive (also not shown). The base body 2 has an arcuate cross-section and forms approximately a half-cylinder. Between the concave inner surface of the base body 2 and the outer surface of the roller 5 there is a chamber 6, the width of which, measured in the radial direction, decreases continuously from an inlet slot 7 towards an outlet slot 8, so that at the outlet slot 8 it is hardly larger than the thickness of a paper web to be coated. This is described in detail in the already mentioned EP 0 173 519 Bl, to which reference is hereby made.
·0·0
In die Kammer 6 mündet in der Nähe des Einlaufschlitzes 7 eine Zuleitung 9 für ein Tränkungsmittel ein. Die Zuleitung 9
durchdringt den Grundkörper 2 und ist mit einer nicht dargestellten Druckpumpe verbunden.
5A supply line 9 for an impregnating agent opens into the chamber 6 near the inlet slot 7. The supply line 9 penetrates the base body 2 and is connected to a pressure pump (not shown).
5
Am Einlaufschlitz 7 ist ein Dichtungsblock 10 angeordnet, der sich von der Stirnwand 3 bis zur Stirnwand 4 erstreckt. Auf der Seite, die der Walze 5 zugekehrt ist, sind abwechselnd Leisten 11 und Rillen 12 angeordnet, so daß der in Figur 1 sichtbare Querschnitt etwa einem Kamm gleicht. Die unterbrochene Linie, die im Querschnitt die Außenflächen der Leisten veranschaulicht, ist dem Walzenquerschnitt angepaßt, so daß zwischen den Außenfläche der Leisten 11 und der Mantelfläche der Walze 5 enge Spalte bestehen. Die Weite der Spalte läßt sich durch eine annähernd radiale Feineinstellung, in Figur 1 als Schraube 13 dargestellt, verändern. Jede Rille 12 ist mit mehreren über die Länge verteilten Abflußöffnungen 14 versehen, die den Dichtblock 10 durchdringen und in einen Kanal 15 einmünden, von dem ein Abflußrohr 16 ausgeht. Ein 0 entsprechender Dichtungsblock 17 ist am Auslaufspalt 8 angebracht.A sealing block 10 is arranged on the inlet slot 7, which extends from the end wall 3 to the end wall 4. On the side facing the roller 5, strips 11 and grooves 12 are arranged alternately, so that the cross-section visible in Figure 1 resembles a comb. The broken line, which illustrates the outer surfaces of the strips in cross-section, is adapted to the roller cross-section, so that narrow gaps exist between the outer surface of the strips 11 and the outer surface of the roller 5. The width of the gap can be changed by an almost radial fine adjustment, shown in Figure 1 as a screw 13. Each groove 12 is provided with several drainage openings 14 distributed over the length, which penetrate the sealing block 10 and open into a channel 15 from which a drainage pipe 16 extends. A sealing block 17 corresponding to 0 is attached to the outlet gap 8.
Die Stirnwände 3, 4 sind durch Schrauben 18, 19 mit dem Grundkörper 2 verbunden. Zwischen Stirnwand 3 und Grundkörper 2 ist eine Dichtungsplatte 20 eingespannt, zwischen Stirnwand 4 und Grundkörper 2 eine Dichtungsplatte 21. Die Dichtungsplatten 20, 21 sind aus einem verschleißfesten Kunststoff hergestellt, der gegen Metall einen niedrigen Reibungskoeffizienten hat. Sie sind etwa halbkreisförmig und haben je eine Ausnehmung für den Wellenzapfen 22.The end walls 3, 4 are connected to the base body 2 by screws 18, 19. A sealing plate 20 is clamped between the end wall 3 and the base body 2, and a sealing plate 21 is clamped between the end wall 4 and the base body 2. The sealing plates 20, 21 are made of a wear-resistant plastic that has a low coefficient of friction against metal. They are approximately semicircular and each have a recess for the shaft journal 22.
• ··
Der Mantel der Walze 5 ist mit Ausnahme schmaler Randstreifen 23, 24 mit regelmäßig angeordneten Näpfchen 25 versehen, die etwa die Form eines Pyramidenstumpfes mit quadratischer Grundfläche haben. Die Seitenlänge der Grundfläche liegt vorzugsweise zwischen etwa 0,3 und 1,5 mm, die Tiefe zwischen etwa 0,3 und 1 mm. Die Näpfchen 25 sind durch schmale Stege 26, 27 voneinander getrennt. Die Außenflächen der Stege 26, 27 liegen in der durch die glatte Außenfläche der Randstreifen 23, 24 definierten zylindrischen Hüllfläche. Die Stege 26 verlaufen in Umfangsrichtung, die Stege 27 liegen parallel zur Achse der Walze 5. Es ist aber auch möglich, die Stege 26, 27 diagonal anzuordnen.With the exception of narrow edge strips 23, 24, the casing of the roller 5 is provided with regularly arranged cups 25, which have the shape of a truncated pyramid with a square base. The side length of the base is preferably between about 0.3 and 1.5 mm, the depth between about 0.3 and 1 mm. The cups 25 are separated from one another by narrow webs 26, 27. The outer surfaces of the webs 26, 27 lie in the cylindrical envelope defined by the smooth outer surface of the edge strips 23, 24. The webs 26 run in the circumferential direction, the webs 27 lie parallel to the axis of the roller 5. However, it is also possible to arrange the webs 26, 27 diagonally.
In den beiden den Stirnwänden 3, 4 benachbarten Randzonen sind sowohl am Einlaufschlitz 7 als auch am Auslaufschlitz 8 zusätzliche Drosselorgane 37 vorgesehen. Ein derartiges Drosselorgan liegt, wie aus Figur 1 ersichtlich, in einer Längsnut 38, die in kurzem Abstand unter dem Dichtungsblock 17 in die Innenfläche des Grundkörpers 2 eingefräst ist und sich vom Rand etwa über ein Viertel der Gesamtlänge erstreckt. Es ist aus einem biegesteifen Kunststoffprofil hergestellt und in Längsrichtung in mehrere Abschnitte 39a, 39b usw. unterteilt. Zwischen den einzelnen Abschnitten ist der Querschnitt des Kunststoffprofils geschwächt, so daß die Zwischenabschnitte 40a, 40b usw. biegsam sind und fast wie Gelenke wirken. An jedem Abschnitt 39a, 39b usw. greift eine Kolbenstange 41 an, die den Grundkörper 2 durchdringt. Sie ist mittels eines Hydraulikzylinders 42 in kleinen Schritten in Richtung radial zur Walze 5 verstellbar.In the two edge zones adjacent to the end walls 3, 4, additional throttle elements 37 are provided on both the inlet slot 7 and the outlet slot 8. As can be seen from Figure 1, such a throttle element is located in a longitudinal groove 38, which is milled into the inner surface of the base body 2 at a short distance below the sealing block 17 and extends from the edge over approximately a quarter of the total length. It is made from a rigid plastic profile and is divided longitudinally into several sections 39a, 39b, etc. The cross-section of the plastic profile is weakened between the individual sections, so that the intermediate sections 40a, 40b, etc. are flexible and act almost like joints. A piston rod 41, which penetrates the base body 2, engages each section 39a, 39b, etc. It can be adjusted in small steps in the radial direction to the roller 5 by means of a hydraulic cylinder 42.
Im Betrieb wird eine zu tränkende Papierbahn 43, die die Walze 5 etwa auf der Hälfte des Umfangs umschlingt, durch den Einlaufschlitz 7 der Kammer 6 zugeführt. Die imprägnierte Bahn verläßt die Kammer 6 durch den Auslaufschlitz 8. Über die Zuleitung 9 wird der Kammer 6 Tränkungsmittel zugeführt,During operation, a paper web 43 to be impregnated, which wraps around the roller 5 approximately halfway around, is fed through the inlet slot 7 of the chamber 6. The impregnated web leaves the chamber 6 through the outlet slot 8. Impregnating agent is fed to the chamber 6 via the feed line 9.
vorzugsweise unter erhöhtem Druck von z.B. 0,2 bis 1,0 MPa. Infolge der Verengung bildet sich durch den Schleppeffekt der hindurchbewegten Bahn in der Kammer 6 ein Druckgradient aus, so daß der Druck in der Nähe des Auslaufschlitzes 8 wesentlich höher liegt als der Druck, mit dem das Tränkungsmittel zugeführt wird.preferably under increased pressure of e.g. 0.2 to 1.0 MPa. As a result of the constriction, a pressure gradient is formed in the chamber 6 due to the drag effect of the web moving through, so that the pressure in the vicinity of the outlet slot 8 is significantly higher than the pressure with which the impregnating agent is supplied.
An den Dichtungsblöcken 10, 17 werden zwischen den Außenflächen der Leisten 11 und der auf der Walze 5 aufliegenden Papierbahn 43 mit den Schrauben 13 enge Spalte eingestellt, so daß die Leisten 11 die zu imprägnierende Bahn 43 und die Walze 5 nicht berühren. Durch die Spalte derjenigen Leisten 11, die dem Einlaufschlitz 7 bzw. dem Auslaufschlitz unmittelbar benachbart sind, tritt kontinuierlich ein geringer Strom des Tränkungsmittels aus der Kammer 6 aus, gelangt in die benachbarte Rille 12 und fließt nahezu drucklos über die Bohrungen 14 zu dem Sammelkanal 15 und von dort über das Abflußrohr 16 zu einem nicht dargestellten Sammelbehälter, z.B. zur Vorlage der Pumpe, die das Tränkungsmittel in die Zuleitung 9 hineindrückt. Die Spalte der weiteren Leisten 11 werden höchstens von sehr geringen Mengen des Tränkungsmittels durchsetzt, die gegebenenfalls durch die entsprechenden Rillen 12 abfließen. Die an dem auslaufseitigen Dichtungsblock 17 austretende Menge kann ein wenig größer sein als an der Einlaufseite. Das ist einerseits durch den erhöhten Druck am Auslaufschlitz 8 bedingt, andererseits dadurch, daß die von der rotierenden Walze 5 auf die austretende Flüssigkeit ausgeübte Schleppkraft am Einlaufschlitz 7 in die Kammer 6 hineingerichtet ist, am Auslaufschlitz 8 jedoch nach außen.On the sealing blocks 10, 17, narrow gaps are set between the outer surfaces of the strips 11 and the paper web 43 resting on the roller 5 using the screws 13, so that the strips 11 do not touch the web 43 to be impregnated and the roller 5. A small stream of the impregnating agent continuously emerges from the chamber 6 through the gaps of the strips 11 that are immediately adjacent to the inlet slot 7 or the outlet slot, reaches the adjacent groove 12 and flows almost pressurelessly via the holes 14 to the collecting channel 15 and from there via the drain pipe 16 to a collecting container (not shown), e.g. to supply the pump that pushes the impregnating agent into the supply line 9. The gaps of the other strips 11 are penetrated at most by very small amounts of the impregnating agent, which may flow out through the corresponding grooves 12. The quantity escaping from the outlet-side sealing block 17 can be slightly larger than from the inlet side. This is due on the one hand to the increased pressure at the outlet slot 8, and on the other hand to the fact that the drag force exerted by the rotating roller 5 on the escaping liquid is directed into the chamber 6 at the inlet slot 7, but outwards at the outlet slot 8.
Wie in Figur 2 angedeutet, ist die Breite der durchlaufenden Papierbahn 43 geringer als die Länge der Walze 5. Nur in dem Bereich, über den sich die Papierbahn 43 erstreckt, sind die Näpfchen 25 abgedeckt. Das Tränkungsmittel wird unter Druck in die Papierbahn 43 hineingedrückt. Die Luft wird aus den PorenAs indicated in Figure 2, the width of the continuous paper web 43 is less than the length of the roller 5. The cups 25 are only covered in the area over which the paper web 43 extends. The impregnating agent is pressed into the paper web 43 under pressure. The air is forced out of the pores
verdrängt und entweicht in die Näpfchen 25. Etwaiges durch die Papierbahn 43 hindurchgedrücktes Tränkungsmittel gelangt ebenfalls in die Näpfchen 25. In den seitlichen Bereichen 28, 29, die von der Papierbahn 43 unbedeckt gelassen werden, sind die Näpfchen 25 mit Tränkungsmittel gefüllt. Die zur Achse der Walze 5 parallelen Stege 27 bilden in diesen Bereichen ein System von Sperren, die - im Vergleich zu dem eingangs geschilderten Stand der Technik - den Austritt von Tränkungsmittel erheblich behindern. Zusammen mit den in Umfangsrichtung verlaufenden Stegen 26 bilden sie ein stützendes Netzwerk für die Papierbahn 43.displaced and escapes into the cups 25. Any impregnating agent pressed through the paper web 43 also reaches the cups 25. In the lateral areas 28, 29, which are left uncovered by the paper web 43, the cups 25 are filled with impregnating agent. The webs 27 parallel to the axis of the roller 5 form a system of barriers in these areas, which - in comparison to the state of the art described at the beginning - significantly prevent the escape of impregnating agent. Together with the webs 26 running in the circumferential direction, they form a supporting network for the paper web 43.
Die Dichtwirkung wird verstärkt durch die Drosselorgane 37, die in Figur 3 dargestellt sind. Bei dem in Figur 3 veranschaulichten Beispiel entspricht der unbedeckte Randbereich etwa der Zone, in der die Abschnitte 39c bis 39e des Drosselorgans 37 angeordnet sind. Um zu verhindern, daß durch den relativ weiten Spalt zwischen dem unbedeckten Mantel der Walze 5 und den Außenflächen der Leisten 11 ein unerwünscht starker Leckstrom des Tränkungsmittels austritt, werden die Abschnitte 39c bis 39e des Drosselorgans 37 mit Hilfe der zugeordneten Hydraulikzylinder 42 in Richtung auf die Walze 5 vorgeschoben. Der Vorschub entspricht etwa der Dicke der Papierbahn 43. Die Abschnitte 39a, 39b bleiben inaktiv in ihrer Grundstellung, in der ihre der Walze 5 zugekehrte Fläche etwa bündig mit der Innenfläche des Grundkörpers 2 liegt. Der im Kantenbereich der Papierbahn liegende Zwischenabschnitt 40b ermöglicht die erforderliche Deformation des Drosselorgans 37, die in Figur 5 durch gestrichelte Linien angedeutet ist.The sealing effect is enhanced by the throttling elements 37, which are shown in Figure 3. In the example shown in Figure 3, the uncovered edge area corresponds approximately to the zone in which the sections 39c to 39e of the throttling element 37 are arranged. In order to prevent an undesirably strong leakage of the impregnating agent from escaping through the relatively wide gap between the uncovered casing of the roller 5 and the outer surfaces of the strips 11, the sections 39c to 39e of the throttling element 37 are advanced in the direction of the roller 5 with the aid of the associated hydraulic cylinders 42. The advance corresponds approximately to the thickness of the paper web 43. The sections 39a, 39b remain inactive in their basic position, in which their surface facing the roller 5 is approximately flush with the inner surface of the base body 2. The intermediate section 40b located in the edge area of the paper web enables the required deformation of the throttle element 37, which is indicated in Figure 5 by dashed lines.
Claims (2)
25and with seals at the inlet slot and the outlet slot,
25
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Publications (1)
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