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Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von einzelnen Kartonzuschnitten mit einem glatten, glänzenden Überzug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von ein- zelnen Kartonzuschnitten, die einen glatten, glänzenden Überzug aus einer thermoplastischen Substanz, z. B. Wachs, besitzen.
Ziel der Erfindung ist die Herstellung von Hochglanzkartons mit hohen Produktionsgeschwindigkeiten mit Hilfe der nachstehend beschriebenen Massnahmen, die bezwecken, dass der auf den Kartonzuschnitten abgelagerten, aus einem Schmelzbad aufgetragenen thermoplastischen Substanz rasch Wärme entzogen wird, zu ermöglichen.
Durch das Wachsen von Einzelkartonzuschnitten soll das Abscheuern der gewachsen Flächen vermieden werden, das auftritt, wenn eine kontinuierliche Papierbahn zunächst gewachst und dann in Einzelzuschnitte zerschnitten wird. Ausserdem wird dadurch, dass nicht eine kontinuierliche Bahn, sondern die einzelnen Rohlinge gewachst werden, eine Vergeudung von gewachstem Material verringert, das ausgeschieden werden muss, weil es abgescheuert worden ist oder aus andern Gründen. Gewachste Abfälle können zum Unterschied von ungewachsten Abfällen im wesentlichen nicht wiederverwertet werden.
Das Aufbringen von Überzügen wie Appreturen, auf eine bewegte Papierbahn, die gegen eine ebenfalls bewegte Appretierwalze gepresst wird, ist bereits bekannt. Es wird hiebei das Überzugsmittel am Be- rührungspunkt zwischen Bahn und Walze im Überschuss aufgebracht und die Bahn so lange in Kontakt mit der Appretierwalze gehalten, bis die dazwischen ausgebildete Überzugsschicht genügend erhärtet ist, um sich von der Oberfläche der Appretierwalze abzulösen.
Weiters ist es bekannt, eine wässerige, Mineralbestandteile enthaltende Überzugsmischung auf eine fortlaufende Papierbahn aufzubringen. Die Bahn wird in Berührung mit einer Heizwalze gebracht, um das Wasser aus dem Überzug zu verdampfen.
Es wurde weiters auch eine Vorrichtung zum Überziehen von Papier und Pappe mit Paraffin vorgeschlagen, welche zwei Druckwalzen vorsieht, von denen eine aus dem Paraffinbad herausragt und die andere sich nahezu vollständig im Paraffinbad befindet. Um das Anhaften des Überzuges am Papier usw. zu sichern, ist bei dieser Vorrichtung ein Kühlbad vorgesehen.
Es ist mit den vorerwähnten bekannten Massnahmen wohl die Ausbildung gut haftender Überzüge möglich, diese Überzüge haben jedoch ein stumpfes, mattes Aussehen, welches vielen Anforderungen nicht genist.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von einzelnen Kartonzuschnitten mit einem glatten glänzenden Überzug bestehend aus einer thermoplastischen Substanz, bei dem auf einer Seite jedes Zuschnittes der einzelnen Kartonzuschnitte die Überzugsmasse im geschmolzenen Zustand aufgetragen wird und die überzogenen Kartonzuschnitte sodann gekühlt werden.
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Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zuschnitt mit einer z. B. walzenförmigen Kühl- fläche in Berührung gebracht wird, die glatt und hochglänzend ausgebildet ist, so dass die überzogene
Seite jedes Zuschnittes gegen die Kühlfläche anliegt und an ihr anhaftet, wobei die Kühlfläche in eine
Stellung gedreht wird, in welcher der darauf befindliche Zuschnitt mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, deren Temperatur wesentlich unter der Verfestigungstemperatur der thermoplastischen Substanz liegt, in Berührung kommt, und dass der gekühlte überzogene Zuschnitt von der Kühlfläche abgeschält wird.
DieVorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist eine Auftragseinrichtung zum Auftragen eines Überzuges aus einer geschmolzenen thermoplastischen Substanz auf einer Seite jedes Zuschnittes auf und ist durch eine drehbare, z. B. walzenförmige Kühlfläche zur Aufnahme der Zuschnitte, wobei die Ober- fläche der Kühlfläche glatt und hochglänzend ausgebildet ist, eine Andrückwalze, die mit der Kühlfläche einen Klemmspalt bildet, um die Überzugssubstanz einheitlich über die anhaftende Seite des Zuschnittes zu verteilen, ein Bad, in das ein Teil der drehbaren Kühlfläche eintaucht, eine an sich bekannte Ab- schäleinrichtung zum Abschälen des anhaftenden Zuschnittes von der Kühlfläche und eine mit der Ab- ! schäleinrichtung zusammenwirkende Einrichtung zur Aufnahme des abgelösten Zuschnittes gekennzeich- net.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 schematisch eine Vor- richtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, Fig. 2 ebenfalls schematisch eine abgeän- derte Ausführungsform der Vorrichtung, die Fig. 3 und 4 schematische Darstellungen zur Erläuterung wei- terer abgeänderter Ausführungsformen der Vorrichtung und Fig. 5 schematisch eine weitere abgeänderte
Ausführungsform der Vorrichtung.
Fig. 1 zeigt einen Zuschnitt 10, der von einer geeigneten, nicht gezeigten Quelle an ein laufen- des Förderband 11 abgegeben wird, das ihn in eine Auftragzone 12 einführt, in der er durch mehre- re Auftragswalzenpaare hindurchgeht. Dies wird durch die Stellungen der vorhergehenden Zuschnitte 13 und 14 der in Behandlung befindlichen Reihe dargestellt. Es versteht sich, dass die Zuschnitte in Seiten- randansichten dargestellt sind. Die Auftragswalzen sind in Form von oberen und unteren Walzen 15 und 16,17 und 18 und 19 und 20 angeordnet. Die unteren Walzen sind teilweise in einSchmelzbad 21 aus einer thermoplastischen Substanz eingetaucht, das sich in dem Behälter 22 befindet, der zweck- mässig durch nicht gezeigte Mittel geheizt wird.
DerZuschnitt 14 mit dem auf einer Seite befindlichen Überzug der im plastischen Zustand befind- lichen thermoplastischen Substanz wird dann allgemein abwärts einer Kühlwalze 23 zugeführt, so dass die überzogene Seite des Zuschnittes mit der Oberfläche der Kühlwalze in Berührung kommt und an ihr anhaftet. Durch die Drehung der Kühlwalze wird der Zuschnitt in den Klemmspalt zwischen einer aus
Weichgummi bestehenden Andrückwalze 24 und der Kühlwalze 23 eingeführt. Die Walze 23 hat eine glatte, hochglänzende Oberfläche. Die Andrückwalze 24 bringt jeden Zuschnitt in innige Berüh- rung mit der Oberfläche der Walze 23, damit die thermoplastische Substanz zwischen der überzoge- nen Seite des Zuschnittes und der Oberfläche der Kühlwalze einheitlichverteilt wird.
Durch Umwälzung einer Salzlösung mit Hilfe von nicht gezeigten Mitteln wird die Kühlwalze im
Inneren so gekühlt, dass die Oberfläche der Walze auf einer Temperatur gekühlt wird, die wesentlich unter der Verfestigungstemperatur der thermoplastischen Substanz liegt. Nachdem der Zuschnitt an die Kühlwalze gebracht worden ist und diese sich weiterdreht, wird jeder an der Kühlwalze anhaftende
Zuschnitt abwärts in die Bahn eines kühlenden Stromes oder Sprühnebels 25, vorzugsweise eines kal- ten Wasserstromes bewegt, der von einer geeigneten Einrichtung, beispielsweise der Düse 26 gegen die nicht überzogene Aussenseite des Zuschnittes gerichtet wird.
Dann werden die Zuschnitte zur weiteren Abkühlung des Überzuges in das in demBehälter 28 be- findliche kalte Wasserbad 27 gebracht. Eine Prallplatte 29 ist dabei behilflich, den Strom 25 ge- gen den Zuschnitt 30 zu richten und verhindert, dass Wasser auf die Andrückwalze 24 oder die be- nachbarten Flächen der Walze 23 auftrifft.
Jeder Zuschnitt wird solange in dem kalten Wasserbad 27 gehalten, dass dieErstarrung des Über- zuges gewährleistet ist (Zuschnitte 31 und 32). Es versteht sich, dass während der Durchführung aller vorstehend erwähnten Kühlmassnahmen die Zuschnitte sich relativ zu der Kühlwalzenfläche nicht be- wegen.
Durch die Kombination der innengekühlten Walze 23, des kalten Wasserstrahles 25 und des kalten Wasserbades 27 wird dem heissen Überzug aus der auf die Kartonzuschnitteaufgebrachtenthermoplastischen Substanz rasch Wärme entzogen, so dass die Zuschnitte mit hoher Produktionsgeschwindigkeit verarbeitet werden können.
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Die Zuschnitte verlassen das kalte Wasserbad 27 und gelangen aufwärts in den Klemmspalt zwi- schen der Walze 23 und einer aus weichgummi bestehenden Wringwalze 33, die das überschüssige
Wasser von der nicht überzogenen Seite des Zuschnittes entfernt. Dann wird jeder Zuschnitt mit Hilfe des Messers 34 von der Walze 23 abgeschält. Nach diesem Abschälen fällt der abgeschälte Zu- schnitt von der Walze 23 weg seitwärts auf ein laufendes Förderband (s. die Zuschnitte 36, 37 und 38), welches die Zuschnitte weiterbefördert.
Die Kühlwalze kann verschieden tief in das kalte Wasserbad eingetaucht werden. Das Wasser darf aber auf keinen Fall die Walze 33 berühren. Infolge der niedrigen Anordnung der Walze 33 gegenüber der Drehachse der Walze 23 können die abgeschälten Kartons wenigstens zum Teil unter Schwerkraft- wirkung auf das Förderband 35 fallen.
Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Vorrichtung, in der keine Wasserströme oder Sprühnebel aus Wasser verwendet werden. Anstatt dessen wird der Wasserspiegel des Bades höher gehalten, d. h., dass die Kühl- walze zwecks stärkerer Kühlung tiefer eingetaucht wird. Im übrigen entspricht die Vorrichtung nach Fig. 2 der in Fig. 1 erläuterten, wobei gleiche Teile mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind, denen je- doch in Fig. 2 je ein Buchstabe hinzugefügt ist.
Gemäss Fig. l gestattet die Tatsache, dass die Walze 33 weiter unten angeordnet ist, die Anord- nung des Förderbandes 35 näher bei dem Wasserbad. Die Auftragsvorrichtung ist bei 12a nur zum
Teil gezeigt und das Förderband 11 der Fig. 1 ist zwecks grösserer Übersichtlichkeit weggelassen wor- den.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, in der an Stelle des Messers 34 oder 34a eine Luftdüse 40 zum Abschälen der einzelnen Zuschnitte von der Kühlwalze 23b verwendet wird. Der aus der Düse austretende Luftstrom dient nicht nur zum Abschälen des Zuschnittes, sondern unterstützt auch seine Überführung auf das Ausbringförderband. Ausserdem kann der Luftstrom zur Entfernung von etwa auf die
Kühlfläche gelangten Wassertröpfchen dienen.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, in der sowohl das Messer 34c als auch die Luftdüse 40c zum Abschälen des Zuschnittes 36c von der Walze 23c verwendet wird. Die gemeinsame Verwen- dung des Messers und der Luftdüse in der Vorrichtung nach Fig. l stellt eine bevorzugte Ausführungsform dar. Das Messer ist eine einfache mechanische Vorrichtung zum sauberen Abtrennen der Zuschnitte, und die Luftdüse unterstützt die Abtrennung und bietet ausserdem die vorstehend erwähnten Vorteile. Es versteht sich, dass das Messer und die Luftdüse in der Vorrichtung nach Fig. 2 ebenso kombiniert werden können wie in der nach Fig. 1.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, in der die Zuschnitte von der Kühlwalze 23d unterhalb des Wasserspiegels in dem Behälter 28d abgeschält werden. Eine Messerklinge 41 ist in geeigneter Weise unterhalb des Wasserspiegels angeordnet und schält den Zuschnitt 32d ab, der dann auf das ebenfalls unterhalb des Wasserspiegels angeordnete laufende Förderband 42 fällt. Die Zuschnitte werden durch das Zusammenwirken zwischen einem oberen Förderband 43 und dem unteren Förderband 42 aus dem Bad entfernt und dann einem Wringwalzenpaar 44 und 45 zugeführt, das oberhalb des Wasserspiegels angeordnet ist und überschüssiges Wasser von den einzelnen Zuschnitten entfernt (s. die Zuschnitte 37d und 38d).
Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform ermöglicht eine leichtere und zuverlässigere Überführung der abgeschälten Zuschnitte auf die Förderbänder. Da jeder Zuschnitt von der unteren Hälfte der Kühlwalze abgeschält wird, ermöglicht es die Bewegung der Walze, dass der Zuschnitt zu dem Förderband 42 hin nach vorn fällt, so dass er sozusagen einen besseren Start hat. Ferner unterstützt das an oder unterhalb der Abschälstelle des Zuschnittes angeordnete Band 42 die Einleitung der Bewegung des Zuschnittes zwischen den Walzen 44 und 45 hindurch zu einer Ausbringzone. Gegebenenfalls kann zusammen mit der Walze 23d eine Luftdüse wie 40 oder 40c verwendet werden, um etwaiges Wasser von der Kühlfläche zu entfernen.
Wie in Fig. 2 und aus demselben Grunde ist in Fig. 5 nur ein Teil der Auftragsvorrichtung bei 12d angedeutet und der Förderer 11 der Fig. l nicht dargestellt.
Das Verpackungsmaterial, aus dem die Zuschnitte hergestellt werden, kann bedruckte oder unbedruckte Pappe, oder ein verleimter Schichtkörper bestehend aus mit Leim auf Pappe aufkaschiertem Papier oder irgend ein anderes geeignetes Material sein, das durch einen Hochglanzüberzug veredelt werden kann. Wenn die Schichten miteinander verleimt sind und die Überzugssubstanz von den Verschlussklappen des Kartonzuschnittes entfernt werden muss, um den Auftrag des Leims zu gestatten, kann dies durch eine übliche Dampfbehandlung bewirkt werden. Wenn die einzelnen Zuschnitte dagegen von einer endlosen, geschichteten Bahn abgeschnitten werden sollen, die mit einer wachsartigen Substanz
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überzogen ist, könnte die Dampfbehandlung dieser Bahn zu ihrer Aufspaltung führen.
Es können Papiere, zweckmässig bedruckbare Papiere, mit einem Gewicht von 13 bis 147 g/m2 ver- wendet werden, beispielsweise aus Zellstoff hergestellte Papiere wie Sulfatpapiere, Sulfitpapiere, S. 11- fat-Sulfit-Papiere und Natronzellstoff. Diese Papiere können überzugsfrei sein oder auf einer oder beiden . Seiten mit einem Überzug aus Ton, Titanoxyd oder Bindemittel versehen sein. Ferner sind überzogene oder nicht überzogene, kalandrierte bzw. glanzkalandrierte Papiere aus Kombinationen von Zellstoff und
Holzschliff geeignet.
Zu diesen gehören Druckpapiere, Pergamin, glanzkalandrierte Sulfitpapiere, maschinenglatte und maschinengeglänzte Sulfit-Sulfat-Papiere. Zu den geeigneten Materialien gehören auch Zellulosefolien wie Cellophan und Celluloseacetat sowie Aluminium- oder Zinnfolien.
Der Ausdruck "Papierbahn" umfasst Bahnen aus Papieren der angegebenen Art, Kunststoffolien, Me- tallfolien, Pappe u. dgl.
Die Pappe kann aus reinem Zellstoff, beispielsweise aus gebleichtem oder ungebleichtem Kraftzellstoff, aus Natron-und Sulfitpappe, aus. teilweise aus Zellstoff bestehender Pappe, beispielsweise aus dem
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oder aus Pappen aus Abfällen wie Pappe aus Altpapier und Jutepappe, Pappe aus Kombinationen von Abfällen, Holzschliff und Zellstoff, wie z. B. kaschierte Pappe aus Rotationsdruckpapierabfällen, mit Manilapapier kaschierte Pappe aus Rotationsdruckpapierabfällen, eine Pappe mit Holzschliffkern und einer Pappe. mit Holzschliffkern mit einer Auflage aus zwei Papplagen aus gebleichtem Abfallstoff. Derartige Pappen werden normalerweise durch ihr Gewicht, pro m2 und ihre Stärke in mm bezeichnet.
Jede der vorgenannten Pappesorten mit einem Gewicht von 98 bis 784 g/m2 und einer Stärke von 0, 13 bis 1 mm kann zur Verwendung geeignet sein.
Die thermoplastische Substanz kann Paraffinwachs, mikrokristallines Wachs oder Polyäthylen von niedrigem Molekulargewicht, beispielsweise mit einem Molekulargewicht von etwa 2000 bis21000 sein.
Man kann auch andere thermoplastische Harze als Polyäthylen verwenden, beispielsweise Polypropylen mit niedrigem Molekulargewicht. Zwei oder mehrere der vorgenannten Substanzen können im Gemisch verwendet werden, beispielsweise eine Kombination von Paraffinwachs und mikrokristallines Wachs oder Polyäthylen.
Die Substanz soll natürlich imstande sein, bei Ablagerung auf dem Zuschnitt einen Glanz zu erzeugen, und ihr Schmelzpunkt soll nicht so hoch sein, dass der Zuschnitt beschädigt wird. Im allgemeinen ist die zu verwendende Masse von dem gewünschten Produkt abhängig. Beispielsweise kann man für ein Produkt von hohem Glanz, mässiger Dampfdichte und guter Scheuerfestigkeit Polyäthylen mit einem Molekulargewicht von 6000 bis 14000 verwenden. Zur Erzielung eines hohen Glanzes, guter Dampfdichte und guter Scheuerfestigkeit ist Paraffinwachs oder eine Kombination von Paraffinwachs, mikrokristallinem Wachs und Polyäthylen geeignet.
Die thermoplastische Substanz wird gewöhnlich in einer Menge verwendet, die zum Überziehen jedes Zuschnittes in einer Stärke von etwa 0, 0025 bis 0, 64 mmgenügt. Bei einer Masse aus 50 Gew. - Tei-
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Die Kühlwalze 23 wird mittels einer darin umgewälzten Salzlösung gekühlt : Die Umwälzeinrichtung ist von üblicher Art und daher nicht dargestellt. Die Temperatur der gekühlten Walze ist von der thermoplastischen Überzugssubstanz abhängig und liegt in jedem Fall unterhalb der Verfestigungstemperatur der thermoplastischen Substanz. Insbesondere kann die Temperatur zwischen knapp über OC und etwa 210C liegen. Die untere Grenztemperatur dieses Bereiches soll so gewählt sein, dass die Eisbildung auf der Kühlwalzenoberfläche vermieden wird. Die obere Grenztemperatur beträgt vorzugsweise 400C. Die Abkühlung des Überzuges auf den Zuschnitt erfolgt nach Herstellung der Berührung mit der kalten Walze rasch. Diese Kühlung kann infolge ihrer hohen Geschwindigkeit als Abschreckung bezeichnet werden.
DieKühlwalze 23, die mit der zur Erzielung des hohen Glanzes erforderlichen glatten Fläche versehen ist, hat auf dieser Fläche vorzugsweise einen Überzug aus einer kontinuierlichen, halten glänzenden und äusserst glatten Folie aus einem Material wie Vinylacetat. Diese Folie hat gute Ablöseeigenschaften, d. h., sie gestattet ohne weiteres das Abschälen des überzogenen Zuschnittes. Mit & 1dern Wor- ten haftet der Überzug des Zuschnittes zwar gut an der Giesswalze an, doch ist die Kohäsion dieses Überzuges in sich und an dem Zuschnitt grösser als die Adhäsion des Überzuges an der Giesswalze.
Die auf der Kühlwalze vorgesehene Folie ist so glatt, dass sie die Bildung einer kontinuierlichen Oberfläche auf dem auf den Zuschnitt gegossenen Film oder Überzug gewährleistet. AnStellevonVinyl-
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