DE10126365A1 - Verfahren und Vorrichtung zum beidseitigen Auftragen von Auftragsmedium auf eine Materialbahn - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum beidseitigen Auftragen von Auftragsmedium auf eine MaterialbahnInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum beidseitigen Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf eine laufende Materialbahn (14), insbesondere aus Papier oder Karton, bei welchem in einem ersten Schritt Auftragsmedium im indirekten Auftrag auf eine (14a) der Oberflächen der Materialbahn (14) aufgebracht (22/18a) wird und bis zu einer ersten Penetrationstiefe (T¶1¶) in die Materialbahn (14) eindringt, in einem zweiten Schritt die so behandelte Materialbahn (14) einer Zwischentrocknung (24) unterzogen wird, in einem dritten Schritt Auftragsmedium im indirekten Auftrag auf die jeweils andere Oberfläche (14b) der Materialbahn (14) aufgebracht (30/28a) wird und bis zu einer zweiten Penetrationstiefe in die Materialbahn (14) eindringt, wobei der Wert der ersten Penetrationstiefe (T¶1¶) kleiner ist als der Wert der zweiten Penetrationstiefe (T¶2¶), und in einem vierten Schritt die so behandelte Materialbahn (14) wiederum einer Trocknung (32) unterzogen wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum beidseitigen
Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf eine laufende
Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, und sie betrifft
insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung der
Festigkeit einer derartigen Materialbahn.
Das beidseitige Aufbringen von Auftragsmedium auf zugschwache
Materialbahnen ist äußerst problematisch. So halten vor allem dünne und
stark altpapierhaltige Materialbahnen die Beanspruchung beim Beschichten
häufig nicht aus, da die relativ kurzen Fasern des hohen Altpapieranteils
nur einen begrenzten Zusammenhalt der Materialbahn ermöglichen. Als ein
Beispiel für eine derartige zugschwache Materialbahn sei die innere Lage
von Wellkarton (Wellenrohpapier) genannt, die meistens aus weniger
hochwertigen Rohstoffen hergestellt wird und daher nur über eine geringe
Festigkeit verfügt. Zur Erhöhung ihrer Festigkeit werden zugschwache
Materialbahnen üblicherweise mit Stärke getränkt, wobei der Auftrag
beidseitig und simultan in einer einfachen Leimpresse oder in einem
Auftragsaggregat erfolgt, das vom Konzern der Anmelderin unter der
Bezeichnung "Speedsizer" vertrieben wird.
Die vorstehend angesprochenen, bisher üblichen Verfahren zur Erhöhung
der Festigkeit zugschwacher Materialbahnen haben zum einen den
Nachteil, dass sie nur eine geringe Tränktiefe ermöglichen. Der Grund
hierfür liegt darin, dass für höhere Tränktiefen üblicherweise ein
entsprechend höherer Liniendruck bzw. eine entsprechend höhere
Linienpressung erforderlich ist. Diesen hohen Liniendruck bzw. diese hohe
Linienpressung hält die Materialbahn aber aufgrund ihrer geringen Festigkeit
oft nicht aus, so dass die Gefahr von Abrissen besteht. Ein diese Gefahr
auf ein akzeptables Maß reduzierender Liniendruck zieht aber zwangsläufig
eine geringere Tränktiefe nach sich, was zu einer entsprechend geringeren
Stabilisierung bzw. entsprechend geringeren Erhöhung der Festigkeit der
Materialbahn führt.
Die bekannten Verfahren haben zum anderen aber auch den Nachteil, dass
der im Hinblick auf eine möglichst gute Erhöhung der Festigkeit der
Materialbahn gewählte Liniendruck das Auftragen von Farbe bzw. eine
Pigmentanreicherung in der Stärke nicht bzw. nur in begrenztem Maße
zulässt. Für den Farbauftrag benötigt man nämlich einen deutlich
geringeren Liniendruck als er für die Erhöhung der Festigkeit der
Materialbahn gewünscht ist. Die Folge sind ein ungenügendes
Strichgewicht, eine mangelnde Abdeckung der Materialbahn sowie eine
unerwünschte Entmischung der Bestandteile der Farbe.
Zum Stand der Technik sei auf die WO 95/30049, die DE 44 16 399 A1
und die WO 94/17244 verwiesen. Insbesondere aus der letztgenannten
Druckschrift ist es bekannt, eine Seite der Materialbahn zu streichen und zu
trocknen und dann anschließend die andere Seite der Materialbahn zu
streichen und ebenfalls zu trocknen.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine
Vorrichtung anzugeben, welche eine verbesserte Erhöhung der Festigkeit
der Materialbahn und gewünschtenfalls das Streichen wenigstens einer
Materialbahnoberfläche ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum
beidseitigen Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf
eine laufende Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, bei
welchem
- - in einem ersten Schritt Auftragsmedium im indirekten Auftrag auf eine der Oberflächen der Materialbahn aufgebracht wird und bis zu einer ersten Penetrationstiefe in die Materialbahn eindringt,
- - in einem zweiten Schritt die so behandelte Materialbahn einer Zwischentrocknung unterzogen wird,
- - in einem dritten Schritt Auftragsmedium im indirekten Auftrag auf die jeweils andere Oberfläche der Materialbahn aufgebracht wird und bis zu einer zweiten Penetrationstiefe in die Materialbahn eindringt, wobei der Wert der ersten Penetrationstiefe kleiner ist als der Wert der zweiten Penetrationstiefe, und
- - in einem vierten Schritt die so behandelte Materialbahn wiederum einer Trocknung unterzogen wird.
Durch die im ersten Schritt erzielte kleine Penetrationstiefe wird die
Materialbahn nur in geringem Maße aufgeweicht, so dass ein Reißen der
Materialbahn zuverlässig vermieden wird. Gleichwohl reicht diese niedrige
Penetrations- bzw. Tränktiefe doch aus, um die Festigkeit der Materialbahn
so weit zu erhöhen, dass die Materialbahn im zweiten Auftrag, d. h. im
dritten Schritt, problemlos stärker, d. h. bis zu einer höheren Penetrations
tiefe durchtränkt werden kann. Bemerkenswert ist dabei die Tatsache, dass
die Materialbahn mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gewünschtenfalls
vollständig durchtränkt werden kann, ohne zu irgendeinem Zeitpunkt die
zur Vermeidung eines Abrisses erforderliche Festigkeit zu verlieren.
Dadurch können wesentlich höhere Endfestigkeiten erzielt werden als dies
bislang möglich war.
Darüber hinaus können durch die geringe Linienpressung im ersten Schritt
nun auch Pigmente bzw. Farbe auf die Oberfläche der Materialbahn
aufgebracht werden, wodurch die Materialbahn inbesondere optisch
aufgewertet werden kann. Schließlich können durch das erfindungsgemäße
schonende Verfahren auch Materialbahnen mit Stoffzusammensetzungen
verarbeitet werden, die bislang aufgrund ihrer geringen Festigkeit nicht
verarbeitet werden konnten. Es wird hier beispielsweise an den Einsatz von
bisher nicht mehr verwertbarem Altpapier mit sehr geringer Qualität,
insbesondere sehr geringer Faserlänge, gedacht.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die im ersten
Schritt erzielte Penetrationstiefe höchstens 50%, vorzugsweise zwischen
etwa 20% und 35%, der Gesamtdicke der Materialbahn beträgt, während
die im dritten Schritt erzielte Penetrationstiefe zwischen etwa 55% und
etwa 75% der Gesamtdicke der Materialbahn betragen kann. Somit ist es,
wie vorstehend bereits ausgeführt wurde, durch Überlapp der beiden
Penetrationsbereiche ohne Weiteres möglich, die Materialbahn vollständig
zu durchtränken.
Die gewünschten Penetrationstiefen können beispielsweise dadurch
erhalten werden, dass das Auftragsmedium im dritten Schritt unter
Anwendung einer höheren Linienpressung (P2 < P1) als im ersten Schritt
auf die Materialbahn aufgebracht wird. Dabei kann die im ersten Schritt
angewendete Linienpressung vorteilhafterweise einen Wert von zwischen
etwa 20 kN und etwa 40 kN je Meter Arbeitsbreite der Materialbahn
aufweisen, während sie im dritten Schritt zwischen etwa 60 kN und etwa
100 kN betragen kann.
Zusätzlich oder alternativ kann die im ersten Schritt niedrigere Penetrations
tiefe des Auftragsmediums auch dadurch erzielt werden, dass das
Auftragsmedium im ersten Schritt bei einer niedrigeren Temperatur auf die
Materialbahn aufgebracht wird als im dritten Schritt oder/und dass im
ersten Schritt ein Auftragsmedium auf die Materialbahn aufgebracht wird,
das eine höhere Viskosität oder/und einen höheren Feststoffgehalt aufweist
als das im dritten Schritt auf die Materialbahn aufgebrachte Auftrags
medium.
Sowohl im ersten Schritt als auch im dritten Schritt kann Stärke als
Auftragsmedium auf die Materialbahn aufgebracht werden. Zusätzlich oder
alternativ kann der Stärke im ersten Schritt ein Pigmentanteil beigemengt
sein. Es ist jedoch auch möglich, im ersten Schritt Farbe auf die
Materialbahn aufzubringen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Behandlung
von Rohpapier zur Herstellung von Wellkarton.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch eine Vorrichtung zur Durch
führung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welcher die Walzen der
zur Durchführung des ersten Schritts und des dritten Schritts eingesetzten
Auftragswerke entsprechend der jeweils gewünschten Penetrationstiefe
unterschiedlich angepasst ausgebildet sind. Hierzu können die Walzen des
zur Durchführung des ersten Schritts eingesetzten Auftragswerks in
geringerem Maße bombiert ausgebildet sein oder/und einen kleineren
Durchmesser aufweisen oder/und eine geringere Wandstärke aufweisen als
die Walzen des zur Durchführung des dritten Schritts eingesetzten
Auftragswerks. Dies hat den Vorteil geringerer Anschaffungs- und
Wartungskosten.
Die Erfindung wird im Folgenden an einem Ausführungsbeispiel anhand der
beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
Auftragsvorrichtung; und
Fig. 2 eine schematische Skizze zur Erläuterung der Penetration der
Materialbahn.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung allgemein mit 10
bezeichnet. Sie umfasst eine erste Auftragsstation 12 und eine in
Laufrichtung L der Materialbahn 14 dieser ersten Auftragsstation 12
nachgeordnete zweite Auftragsstation 16. Der Übergang der Materialbahn
14 von der ersten Auftragsstation 12 in die zweite Auftragsstation 16 ist
in Fig. 1 gestrichelt und mit dem Buchstaben "X" angedeutet. Die erste
Auftragsstation 12 dient zur Behandlung einer ersten Oberfläche 14a der
Materialbahn 14, während in der Auftragsstation 16 Auftragsmedium auf
die jeweils andere Oberfläche 14b der Materialbahn 14 aufgebracht wird.
In der Auftragsstation 12 läuft die Materialbahn 14 durch den Press-Nip N1,
der zwischen zwei Walzen 18 und 20 gebildet ist. Diese beiden Walzen 18,
20 rotieren dabei um ihre jeweiligen Drehachsen A und A' derart, dass sie
an der Oberfläche der Materialbahn 14 im Wesentlichen schlupffrei bzw.
mit geringem gegenläufigen Schlupf abrollen. Ein gegenläufiger Schlupf
kann durch ein Verstreichen des Auftragsmediums zu einer Verbesserung
des Auftragsergebnisses beitragen. Zur Aufbringung von Auftragsmedium
auf die Oberfläche 14a der Materialbahn 14 ist ein Auftragswerk 22
vorgesehen. Dieses Auftragswerk 22 bringt das Auftragsmedium auf die
Oberfläche 18a der Walze 18 auf, welche es dann zur Oberfläche 14a der
Materialbahn 14 transportiert. In der Auftragsstation 12 wird das
Auftragsmedium also indirekt auf die Materialbahn 14 aufgebracht.
Die in der Auftragsstation 12 durch die Walzen 18, 20 auf die Materialbahn
14 ausgeübte Linienpressung P1 ist so niedrig gewählt, dass die in dieser
ersten Auftragsstation 12 erzielte Penetration der Materialbahn 14 lediglich
eine Tiefe T1 (siehe Fig. 2) erreicht, die weniger als die Hälfte der
Gesamtdicke D der Materialbahn 14 beträgt. Die Linienpressung P1 bzw.
die aus ihr resultierende Penetrationstiefe T1 sind dabei so gewählt, dass
die mit der Aufbringung des flüssigen oder pastösen Auftragsmediums
zunächst einhergehende Abnahme der Festigkeit der Materialbahn 14 nicht
so groß ist, dass ein Reißen der Materialbahn 14 befürchtet werden
müsste.
In Laufrichtung L der ersten Auftragsstation 12 nachgeordnet durchläuft
die Materialbahn 14 eine Trocknungsstation 24, in der die Materialbahn
zwischengetrocknet wird. In Folge des Durchtränkens eines Teils der
Materialbahn 14 steigt die Festigkeit der Materialbahn 14 während der
Zwischentrocknung in der Trockenstation 24 auf einen Wert an, der höher
liegt als der Wert der Festigkeit der Materialbahn 14 vor der ersten
Auftragsstation 12.
Aufgrund dieser Festigkeitszunahme kann in der zweiten Auftragsstation
16 von den dort den Press-Nip N2 bildenden Walzen 26 und 28 auf die
Materialbahn 14 eine erheblich höhere Linienpressung P2 ausgeübt werden.
Diese hat eine entsprechend größere Penetrationstiefe T2 (siehe Fig. 2) zur
Folge. Insbesondere kann die Penetrationstiefe T2 mehr als 50% der
Gesamtdicke D der Materialbahn 14 betragen.
Nachzutragen ist noch, dass auch die Walzen 26 und 28 um ihre jeweiligen
Achsen B bzw. B' gegenläufig rotieren und an der Materialbahn 14
schlupffrei bzw. mit geringem Gegenschlupf abrollen. Auch in der zweiten
Auftragsstation 16 wird Auftragsmedium indirekt auf die Oberfläche 14b
der Materialbahn 14 aufgebracht, und zwar mittels eines Auftragswerks
30, das Auftragsmedium auf die Oberfläche 28a der Walze 28 aufbringt,
welche es dann in den Press-Nip N2 fördert.
In Laufrichtung L der Materialbahn 14 hinter der zweiten Auftragsstation
16 durchläuft die Materialbahn 14 eine weitere Trocknungsstation 32, in
der die mit Auftragsmedium durchtränkte Materialbahn 14 endverfestigt
wird.
Mit Bezug auf Fig. 2 ist noch nachzutragen, dass die beiden
Penetrationsbereiche T1 und T2 einander überlappen können. Somit ist es
mit Hilfe des erfindungsgemäßen Auftragsverfahrens möglich, die
Materialbahn 14 vollständig mit Auftragsmedium zu durchtränken, was für
die Erzielung einer hohen Endfestigkeit der Materialbahn 14 von Bedeutung
ist. Gleichwohl kann das erfindungsgemäße Verfahren sicherstellen, dass
die Festigkeit der Materialbahn 14 zu keinem Zeitpunkt so stark abnimmt,
dass ein Abriss befürchtet werden müsste. Insbesondere kann mit Hilfe des
erfindungsgemäßen Verfahrens die Linienpressung P1, die in der ersten
Auftragsstation 12 auf die Materialbahn 14 ausgeübt wird, so niedrig
gehalten werden, dass in der ersten Auftragsstation 12 auch
pigmenthaltige Stärke oder Farbe auf die Materialbahn 14 aufgebracht
werden kann. Dies trägt zur optischen Aufwertung der Materialbahn 14
bei.
Wie in Fig. 1 dargestellt, können die Walzen 18, 20 der ersten
Auftragsstation 12 einen kleineren Durchmesser w aufweisen als die
Walzen 26 und 28 der zweiten Auftragsstation 16 (Durchmesser W), und
zwar in Entsprechung zu der geringeren Linienpressung P1 (< P2). Dies
erlaubt es, die Kosten für die erste Auftragsstation 12 und somit die
gesamte Auftragsvorrichtung 10 zu senken. Darüber hinaus können die
Walzen 18, 20 bzw. 26, 28 mit einer der jeweiligen Linienpressung P1 bzw.
P2 entsprechenden Bombierung ausgebildet sein.
In Fig. 1 erkennt man ferner Bahnleitelemente, beispielsweise
Umlenkwalzen 34, 36 bzw. berührungslos arbeitende Umlenkelemente 38,
40, sogenannte "Airturns".
Claims (17)
1. Verfahren zum beidseitigen Auftragen von flüssigem oder pastösem
Auftragsmedium auf eine laufende Materialbahn (14), insbesondere
aus Papier oder Karton, bei welchem
in einem ersten Schritt Auftragsmedium im indirekten Auftrag auf eine (14a) der Oberflächen der Materialbahn (14) aufgebracht (22/18a) wird und bis zu einer ersten Penetrationstiefe (T1) in die Materialbahn (14) eindringt,
in einem zweiten Schritt die so behandelte Materialbahn (14) einer Zwischentrocknung (24) unterzogen wird,
in einem dritten Schritt Auftragsmedium im indirekten Auftrag auf die jeweils andere Oberfläche (14b) der Materialbahn (14) aufgebracht (30/28a) wird und bis zu einer zweiten Penetrationstiefe in die Materialbahn (14) eindringt, wobei der Wert der ersten Penetrationstiefe (T1) kleiner ist als der Wert der zweiten Penetrationstiefe (T2), und
in einem vierten Schritt die so behandelte Materialbahn (14) wiederum einer Trocknung (32) unterzogen wird.
in einem ersten Schritt Auftragsmedium im indirekten Auftrag auf eine (14a) der Oberflächen der Materialbahn (14) aufgebracht (22/18a) wird und bis zu einer ersten Penetrationstiefe (T1) in die Materialbahn (14) eindringt,
in einem zweiten Schritt die so behandelte Materialbahn (14) einer Zwischentrocknung (24) unterzogen wird,
in einem dritten Schritt Auftragsmedium im indirekten Auftrag auf die jeweils andere Oberfläche (14b) der Materialbahn (14) aufgebracht (30/28a) wird und bis zu einer zweiten Penetrationstiefe in die Materialbahn (14) eindringt, wobei der Wert der ersten Penetrationstiefe (T1) kleiner ist als der Wert der zweiten Penetrationstiefe (T2), und
in einem vierten Schritt die so behandelte Materialbahn (14) wiederum einer Trocknung (32) unterzogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die im ersten Schritt erzielte
Penetrationstiefe (T1) des Auftragsmediums in die Materialbahn (14)
höchstens 50%, vorzugsweise zwischen etwa 20% und etwa 35%,
der Gesamtdicke (D) der Materialbahn (14) beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die im dritten Schritt erzielte
Penetrationstiefe (T2) des Auftragsmediums in die Materialbahn (14)
zwischen etwa 55% und etwa 75% der Gesamtdicke (D) der
Materialbahn (14) beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragsmedium im dritten Schritt
unter Anwendung einer höheren Linienpressung (P2 < P1) als im
ersten Schritt auf die Materialbahn (14) aufgebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die im ersten Schritt angewendete
Linienpressung (P1) einen Wert von zwischen etwa 20 kN und etwa
40 kN je Meter Arbeitsbreite der Materialbahn (14) aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die im dritten Schritt angewendete
Linienpressung (P2) einen Wert von zwischen etwa 60 kN und etwa
100 kN je Meter Arbeitsbreite der Materialbahn (14) aufweist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragsmedium im ersten Schritt
bei einer niedrigeren Temperatur auf die Materialbahn (14) aufge
bracht wird als im dritten Schritt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Schritt ein Auftragsmedium
auf die Materialbahn (14) aufgebracht wird, das eine höhere Visko
sität aufweist als das im dritten Schritt auf die Materialbahn (14)
aufgebrachte Auftragsmedium.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Schritt ein Auftragsmedium
auf die Materialbahn (14) aufgebracht wird, das einen höheren
Feststoffgehalt aufweist als das im dritten Schritt auf die
Materialbahn (14) aufgebrachte Auftragsmedium.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass sowohl im ersten Schritt als auch im
dritten Schritt Stärke als Auftragsmedium auf die Materialbahn (14)
aufgebracht wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Schritt Stärke mit einem
Pigmentanteil auf die Materialbahn (14) aufgebracht wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Schritt Farbe auf die
Materialbahn (14) aufgebracht wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn (14) Rohpapier zur
Herstellung von Wellkarton ist.
14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Walzen (18, 20, 26, 28) der zur Durchführung des ersten Schritts
und des dritten Schritts eingesetzten Auftragswerke (12, 16)
entsprechend der jeweils gewünschten Penetrationstiefe (T1, T2)
unterschiedlich angepasst ausgebildet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen (18, 20) des zur
Durchführung des ersten Schritts eingesetzten Auftragswerks (12) in
geringerem Maße bombiert ausgebildet sind als die Walzen (26, 28)
des zur Durchführung des dritten Schritts eingesetzten
Auftragswerks (16).
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen (18, 20) des zur
Durchführung des ersten Schritts eingesetzten Auftragswerks (12)
einen kleineren Durchmesser (w < W) aufweisen als die Walzen
(26, 28) des zur Durchführung des dritten Schritts eingesetzten
Auftragswerks (16).
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen (18, 20) des zur
Durchführung des ersten Schritts eingesetzten Auftragswerks (12)
einen geringere Wandstärke aufweisen als die Walzen (26, 28) des
zur Durchführung des dritten Schritts eingesetzten Auftragswerks
(16).
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