DE10242012A1

DE10242012A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Auftragen wenigstens eines Vorstrichs und eines Deckstrichs auf eine Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton

Info

Publication number: DE10242012A1
Application number: DE2002142012
Authority: DE
Inventors: Stefan Reich; Christoph Henninger; Richard Dr. Aust; Martin Dr. Tietz
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2002-09-11
Filing date: 2002-09-11
Publication date: 2004-03-25
Also published as: DE20221963U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Auftragsvorrichtung (10), welche auf eine sich in Laufrichtung (L) bewegende Materialbahn (12), insbesondere aus Papier oder Karton, zumindest einen Vorstrich aus flüssigem oder pastösem Auftragsmedium mittels eines Vorhangauftragswerks (14) und wenigstens einen Deckstrich aus flüssigem oder pastösem Auftragsmedium mittels eines Klingenauftragswerks (16) aufbringt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen von wengistens einem Vorstrich und einem Deckstrich aus flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf eine sich in Laufrichtung bewegende Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton.

Derartige Auftragsvorrichtungen sind in zahlreichen Varianten aus dem Stand der Technik bekannt. Wird dabei der wenigstens eine Vorstrich mittels eines Auftragswerks auf die Materialbahn aufgebracht, dem eine Rakelklinge zum Egalisieren oder/und Dosieren der aufgebrachten Schicht von Auftragsmedium nachgeordnet ist (Klingenauftragswerk), so hat dies häufig den Nachteil einer schlechten Abdeckung der Materialbahn. Zudem wird die Materialbahn durch die Rakelklinge in hohem Maße beansprucht, was sich beispielsweise im Herausreißen von Fasern aus der Materialbahn bemerkbar macht. Es ist unnötig zu erwähnen, dass dieses Herausreißen von Fasern die Oberflächeneigenschaften der gestrichenen Materialbahn verschlechtert. Im Extremfall kann es sogar zum Reißen der Materialbahn kommen. Ein weiterer Nachteil des Einsatzes eines Klingenauftragswerks ist die Gefahr von „Mottling" beim Trocknen der gestrichenen Materialbahn. Mit „Mottling" wird in der Fachsprache ein beim Streichen der Materialbahn unerwünschter, die Papierqualität mindernder Effekt bezeichnet, in Folge dessen die Oberfläche des gestrichenen Papiers wolkenförmige Ungleichmäßigkeiten zeigt.

Wird der Vorstrich hingegen mittels eines Filmauftragswerks auf die Materialbahn aufgebracht, d.h. mittels eines Auftragswerks, bei welchem die Materialbahn durch einen zwischen zwei Walzen gebildeten Nip hindurchläuft und in diesem Nip mit einem auf die Oberfläche einer der Walzen aufgebrachten Film von Auftragsmedium in Kontakt gebracht wird, so hat dies zwar verglichen mit einem Klingenauftragswerk eine geringere Beanspruchung der Materialbahn zur Folge, die Bahnbeanspruchung ist jedoch immer noch so groß, dass die Gefahr von Bahnabrissen besteht. Zudem ist bei Filmauftragswerken die auf die Materialbahn in einem einzigen Auftragschritt aufbringbare Menge an Auftragsmedium begrenzt, so dass zur Erzielung von höheren Strichgewichten die Materialbahn mehrfach vorgestrichen werden muss. Insbesondere bei höheren Laufgeschwindigkeiten der Materialbahn besteht zudem die Gefahr der Ausbildung des Orangenhauteffekts auf der gestrichenen Materialbahn, was sich nachteilig auf die Oberflächeneigenschaften der gestrichenen Materialbahn auswirkt, sowie die Gefahr einer Verunreinigung der gesamten Anlage durch einen sich im Auslauf des Nips ausbildenden Sprühnebel von Auftragsmediumtröpfchen.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, bei welcher gewünschtenfalls mit einem einzigen Vorstrich ein gewünschtes Strichgewicht erzielt werden kann und dies bei guter Abdeckung und geringer Beanspruchung der Materialbahn.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Aufbringen von wenigstens zwei Schichten von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf eine sich in Laufrichtung bewegende Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton, welche ein erstes Auftragswerk zum Aufbringen einer ersten Schicht von Auftragsmedium umfasst, sowie ein in Laufrichtung der Materialbahn dem ersten Auftragswerk nachgeordnetes zweites Auftragswerk zum Aufbringen einer zweiten Schicht von Auftragsmedium, wobei das erste Auftragswerk ein kontaktlos wirkendes Auftragswerk und das zweite Auftragswerk ein Auftragswerk mit einer Rakelklinge als Egalisier- oder/und Dosierelement (Klingenauftragswerk) ist. Als kontaktlos wirkendes Auftragswerk kann beispielsweise ein Sprühauftragswerk oder ein Vorhangauftragswerk eingesetzt werden.

Das angesprochene kontaktlos wirkende Auftragswerk trägt das Auftragsmedium im Wesentlichen ohne Überschuss auf die Materialbahn auf („1:1-Auftrag"). Es braucht daher kein Abrakeln überschüssigen Auftragsmediums und somit kein körperlicher Kontakt mit der Materialbahn stattzufinden. In Folge dessen beansprucht das kontaktlos wirkende Auftragswerk die Materialbahn nur in geringem Maße, nämlich nur mittels des Aufweichens der Materialbahn durch die im Auftragsmedium enthaltene Flüssigkeit.

Zudem zeichnet sich das Aufbringen von Auftragsmedium mittels eines kontaktlos wirkenden Auftragswerks, insbesondere eines Vorhangauftragswerks (in der Fachsprache auch "Curtain-Coating" genannt), durch eine ausgezeichnete Abdeckung der Materialbahn aus. Der so aufgebrachte Vorstrich bedeckt die Materialbahn als nahezu idealer Konturstrich, d.h. die gesamte Materialbahn ist mit einer Auftragsmediumschicht nahezu konstanter Dicke bedeckt. Insbesondere deckt der Konturstrich alle aus der Materialbahn hervorstehenden Flocken und Fasern ab. Der Konturstrich und somit die Qualität des kontaktlosen Auftragens hängen demnach stark von der Qualität des Rohpapiers ab.

In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn das Strichgewicht der ersten Schicht höher ist als das Strichgewicht der zweiten Schicht. Beispielsweise kann das Strichgewicht der ersten Schicht mehr als 10 g/m², vorzugsweise zwischen etwa 12 g/m² und etwa 15 g/m² betragen. Hierdurch kann insbesondere eine ausreichende Opazität der Schicht sichergestellt werden.

Schließlich können mittels kontaktlos wirkender Auftragswerke auch sehr hohe Strichgewichte in einem einzigen Auftragsschritt auf die Materialbahn aufgebracht werden. Insbesondere werden durch kontaktlos wirkende Auftragswerke keine Fasern aus der Materialbahn herausgerissen.

Der mittels eines Klingenauftragswerks auf den Vorstrich aufgebrachte Deckstrich zeichnet sich durch hohe Glätte aus, so dass man insgesamt eine Materialbahn mit hervorragenden Oberflächeneigenschaften erhält. Bei der Aufbringung des Deckstrichs besteht auf – Grund des zuvor aufgebrachten Vorstrichs nicht mehr die Gefahr des Herausreißens von Fasern aus der Materialbahn.

Obgleich vorstehend lediglich auf das Aufbringen eines einzigen Vorstrichs und eines Deckstrichs eingegangen wurde, ist von der Erfindung grundsätzlich aber auch die Aufbringung von mehr als zwei Auftragsmedium-Schichten , d.h. mittels mehr als zwei Auftragsvorrichtungen, umfasst. Beispielsweise könnte in Laufrichtung der Materialbahn vor dem Vorhangauftragswerk einweiteres Auftragswerk vorgesehen sein. Dabei kann das weitere Auftragswerk beispielsweise ein Rollenauftragswerk sein, d.h. ein Auftragswerk mit einer Rollrakel als Egalisier- oder/und Dosierelement.

Zusätzlich oder alternativ kann aber auch in Laufrichtung der Materialbahn zwischen dem Vorhangauftragswerk und dem Klingenauftragswerk ein weiteres Auftragswerk vorgesehen sein, wobei das weitere Auftragswerk ein Filmauftragswerk sein kann.

Nach einem weiteren Gesichtspunkt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufbringen von wenigstens zwei Schichten von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf eine sich in Laufrichtung bewegende Materialbahn, insbesondere aus Papier oder Karton. Hinsichtlich der Weiterbildungsmöglichkeiten und der hiermit erzielbaren Vorteile kann auf die vorstehende Diskussion der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwiesen werden.

Die Erfindung wird im Folgenden an einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:
1 eine grobschematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung; und
2 einen an der Stelle P gemäß 1 orthogonal zur Laufrichtung L der Materialbahn genommenen Schnitt durch die gestrichene Materialbahn.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung ganz allgemein mit 10 bezeichnet. Die Vorrichtung 10 dient zum Aufbringen von wenigstens zwei Auftragsschichten 30 und 32f siehe 2) auf eine sich in Laufrichtung L bewegende Materialbahn 12. D.h. der in 2 dargestellte Schnitt wurde beispielsweise an der in 1 mit P bezeichneten Stelle im Wesentlichen orthogonal zur Laufrichtung L genommen.
Zur Aufbringung des Vorstrichs 30 dient erfindungsgemäß ein Vorhangauftragswerk 14, in der Fachsprache auch „curtain coater" genannt, während der Deckstrich 32 mittels eines Klingenauftragswerks 16 auf die Materialbahn 12 aufgebracht wird, d.h. mittels eines Auftragswerks mit einer Rakelklinge als Egalisier- oder/und Dosierelement
Zur Aufbringung einer weiteren Auftragsschicht kann beispielsweise in Laufrichtung L vor dem Vorhangauftragswerk 14 ein Rollrakelauftragswerk 18 vorgesehen sein. Zusätzlich oder alternativ kann zwischen dem Vorhangauftragswerk 14 und dem Klingenauftragswerk 16 ein Filmauftragswerk 20 vorgesehen sein. Der grundsätzliche Aufbau und Ausführungsvarianten von Vorhangauftragswerken, Klingenauftragswerken, Rollrakelauftragswerken und Filmauftragswerken sowie deren jeweilige Funktion sind aus dem Stand der Technik an sich bekannt und sollen daher hier nicht näher erläutert werden.
Der Einsatz eines Vorhangauftragswerk 14 zur Aufbringung des Vorstrichs 30 hat den Vorteil, dass dieses Auftragswerk die Materialbahn 12 auf Grund seiner kontaktlosen Aufbringungsart nur in sehr geringem Maße beansprucht, nämlich nur mittels des Aufweichens der Materialbahn durch die im Auftragsmedium enthaltene Flüssigkeit. Insbesondere besteht bei Einsatz des Vorhangauftragswerks 14 nicht die Gefahr von Herausreißen von Fasern aus der Materialbahn 12. Zudem haben Vorhangauftragswerke den Vorteil, dass der Vorstrich 30 ein nahezu idealer Konturstrich ist, d.h. ein Strich, der die gesamte Oberfläche der Materialbahn 12 mit einer Auftragsmediumschicht im Wesentlichen konstanter Dicke bedeckt. Dieser Konturstrich 30 schützt die Materialbahn bei der anschließenden Aufbringung des Deckstrichs 32 mittels des Klingenauftragswerks 16 vor dem Herausreißen von Fasern aus der Materialbahn 12 durch die als Egalisier- oder/und Dosierelement eingesetzte Rakelklinge dieses Auftragswerks. Gleichzeitig kann das Klingeauftragswerk 16 seinen Hauptvorteil ausspielen, nämlich die hohe Glätte der so gebildeten Deckschicht 32, welche für die Oberflächenqualität der fertig gestrichenen Materialbahn 12 von hoher Bedeutung ist.

Claims

Vorrichtung (10) zum Aufbringen von wenigstens zwei Schichten (30, 32) von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf eine sich in Laufrichtung (L) bewegende Materialbahn (12), insbesondere aus Papier oder Karton, umfassend – ein erstes Auftragswerk (14) zum Aufbringen einer ersten Schicht (30) von Auftragsmedium, und – ein in Laufrichtung (L) der Materialbahn (12) dem ersten Auftragswerk (14) nachgeordnetes zweites Auftragswerk (16) zum Aufbringen einer zweiten Schicht (32) von Auftragsmedium, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Auftragswerk (14) ein kontaktlos wirkendes Auftragswerk und das zweite Auftragswerk (16) ein Auftragswerk mit einer Rakelklinge als Egalisier- oder/und Dosierelement (Klingenauftragswerk) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kontaktlos wirkende Auftragswerk (16) ein Sprühauftragswerk oder ein Vorhangauftragswerk ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass das Strichgewicht der ersten Schicht (30) höher ist als das Strichgewicht der zweiten Schicht (32).
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Strichgewicht der ersten Schicht (30) mehr als 10 g/m² beträgt, vorzugsweise zwischen etwa 12 g/m² und etwa 15 g/m².
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Laufrichtung (L) der Materialbahn (12) vor dem kontaktlos wirkenden Auftragswerk (14) ein weiteres Auftragswerk (18) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Auftragswerk (18) ein Auftragswerk mit einer Rollrakel als Egalisier- oder/und Dosierelement ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Laufrichtung (L) der Materialbahn (12) zwischen dem kontaktlos wirkenden Auftragswerk (14) und dem Klingenauftragswerk (16) ein weiteres Auftragswerk (20) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Auftragswerk (20) ein Filmauftragswerk ist.
Verfahren zum Aufbringen von wenigstens zwei Schichten (30, 32) von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf eine sich in Laufrichtung (L) bewegende Materialbahn (12), insbesondere aus Papier oder Karton, umfassend – einen ersten Auftragsschritt zum Aufbringen einer ersten Schicht (30) von Auftragsmedium, und – einen nachfolgenden zweiten Auftragsschritt zum Aufbringen einer zweiten Schicht (32) von Auftragsmedium, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Auftragsschritt ein kontaktlos wirkendes Auftragswerk (14) und im zweiten Auftragsschritt ein Auftragswerk (16) mit einer Rakelklinge als Egalisier- oder/und Dosierelement (Klingenauftragswerk) eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als kontaktlos wirkendes Auftragswerk (16) ein Sprühauftragswerk oder ein Vorhangauftragswerk eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet dass das Strichgewicht der ersten Schicht (30) höher ist als das Strichgewicht der zweiten Schicht (32).
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Strichgewicht der ersten Schicht (30) mehr als 10 g/m² beträgt, vorzugsweise zwischen etwa 12 g/m² und etwa 15 g/m².
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem ersten Auftragsschritt ein weiterer Auftragsschritt ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Auftragsschritt mittels eines Auftragswerks (18) ausgeführt wird, das eine Rollrakel als Egalisier- oder/und Dosierelement aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Auftragsschritt und dem zweiten Auftragsschritt ein weiterer Auftragsschritt ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Auftragsschritt mittels eines Filmauftragswerks (20) ausgeführt wird.