AT500687B1 - Verfahren und vorrichtung zum beschichten von pappe - Google Patents

Description

2 AT 500 687 B1

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von Pappe, wobei eine Lage einer Beschichtungsmischung auf die Oberfläche einer zu beschichtenden Bahn in einer Dicke, die größer ist als die finale Beschichtungsdicke, aufgebracht wird, die Bahn mit der darauf aufgebrachten Beschichtung zu einem Abstreifmesser geführt wird, das in der Bewegungsrichtung 5 der Bahn stromabwärts in einem Abstand vom Ort der Aufbringung angeordnet ist, und die Beschichtungslage mit Hilfe des Abstreifmessers auf ihre finale Dicke glatt gestrichen wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Beschichten von Pappe, mit einem Applikator zum Aufbringen einer Beschichtungsmischung auf eine zu beschichtende Pappebahn, einem Abstreifmesser zum Glätten und Ausgleichen der aufgebrachten Beschichtungsmischung auf io ihre finale Stärke und wenigstens eine Gegenwalze zum Abstützen der Bahn während des Aufbringens der Beschichtungsmischung und während des Abstreifens.

Herkömmlicherweise wird Pappe durch Verwendung eines Auftragwalzen- oder Filmtransferwalzenbeschichters in Kombination mit einem Luftmesserstreichverfahren beschichtet. Die 15 Grundpappe hat oft eine raue Oberfläche als auch eine schlechte und ungleichmäßige Helligkeit aufgrund der geringeren Bleichung des Pappegrundmaterials verglichen mit dem Bleichen von Druckpapier. Ebenso wird als Grundkarton oft braune Pappe verwendet. Die mittels des Luftstreichbeschichters aufgebrachte Beschichtungslage folgt genau dem Oberflächenprofil des Grundblattes und hat eine homogene Dicke, was eine hohe Deckkraft der Beschichtungslage 20 sicherstellt. Aufgrund einer derartigen konstanten dicken Beschichtungslage wird die dunkel gefärbte oder ungleichmäßige Oberfläche des Pappegrundmaterials effizient beschichtet, jedoch erreicht die Oberfläche der aufgebrachten Beschichtung nicht die Glätte eines Kartons, der mit einem Abstreifmesser oder einem Abstreifstabbeschichter beschichtet ist. Weiterhin setzt die Verwendung einer Luftmesserstreichmaschine strenge Grenzen an die maximale 25 Bahngeschwindigkeit aufgrund des schwachen Abstreifeffekts des Luftmessers. Der Feststoffgehalt der Beschichtungsmischung muss gering gehalten werden, um ein vorzeitiges Trocknen der Beschichtungsmischung zu verhindern, bevor es das Luftabstreifmesser erreicht. Nachdem die Beschichtung auf die Bahn aufgebracht worden ist, beginnt die Feuchtigkeit in der Beschichtungsmischung in den Grundkarton absorbiert zu werden, wobei der Feststoffgehalt an der 30 Bahnoberfläche anzusteigen beginnt. Als Resultat vollzieht sich in der aufgebrachten Beschichtung die Bildung zweier Unterschichten: Einer trockenen unteren Schicht mit hohem Feststoffgehalt auf der Oberfläche des Basiskartons und über dieser Schicht eine obere Schicht mit einem Feststoffgehalt, der ungefähr dem der auf den Karton aufgebrachten ursprünglichen Beschichtungsmischung entspricht. Die untere Unterschicht, die auf dem Basiskarton liegt, wird 35 Absetzbeschichtungslage genannt. In der Praxis ist das Luftmesserabstreifverfahren nur in der Lage, überschüssige Beschichtung nach unten zur Grenzfläche zwischen der oberen und der abgesetzten Unterschicht abzustreifen, wobei die finale Beschichtungsdicke in einer Luftmesserstreichmaschine durch Einstellung der Verweilzeit zwischen der Beschichtungsdosierung und dem Abstreifschritt eingestellt wird. 40

Wenn die Beschichtung durch ein Luftmesser abgestrichen wird, darf der maximale Feststoffgehalt der aufzubringenden Beschichtungsmischung 45 bis 53% nicht überschreiten, weil bei höheren Feststoffgehalten das Luftmesser beim Entfernen der überflüssigen Beschichtung von der Kartonoberfläche uneffizient wird. Weil die Bildung einer Absetzbeschichtungslage eine 45 ausreichend lange Verweilzeit zwischen der Beschichtungszudosierung und dem Abstreifschritt erfordert, müssen bei Luftmesserstreichmaschinen der Beschichtungsapplikator und das Luftmesser derart angeordnet sein, dass sie gegen separate Gegenwalzen arbeiten. Ein anderer Grund für die Notwendigkeit separater Gegenwalzen resultiert aus der Tatsache, dass die Auftragswalze und die Beschichtungsnebelsammelkammer des Luftmessers physikalisch nicht so um eine einzige Gegenrolle angeordnet werden können. Üblicherweise beträgt der Abstand zwischen der Auftragswalze und dem Luftmesser etwa ein bis drei Meter, wobei die Verweiloder Absetzzeit ungefähr 120 bis 3600 ms bei Bahngeschwindigkeiten im Bereich von 50 bis 500 m/min liegt. Je länger die Verweilzeit eingestellt wird, desto geringer muss der Feststoffgehalt der aufgebrachten Beschichtungsmischung sein, um eine vorgeschriebene gleichmäßige 55 Beschichtungsdicke zu erzielen. 3 AT 500 687 B1

Daneben wird in Luftmesserapplikatoren Pappe in Messerstreichstationen beschichtet, bei denen die Auftragswalze geeignet ist, gegen dieselbe Gegenwalze zu arbeiten wie das Abstreifmesser. Eine Beschichtung, die mittels eines Abstreifmessers geglättet wurde, hat eine glatte bzw. gleichmäßige Oberfläche, aber die Dicke der aufgebrachten Beschichtungslage wird 5 bestimmt durch die Abweichungen in der Oberflächenrauigkeit des Pappebasiskartons. Wenn der Basisrohstoff ausgesprochen rau ist, entsteht das Risiko, dass das Abstreifmesser gestützt von den Oberflächenspitzen des rauen Profils zu laufen beginnt, wobei diese Oberflächenspitzen eine unzureichende Beschichtungsmenge mit sich bringen. Als weiteres Resultat einer derartigen Beschichtung mit einer ungleichmäßigen Beschichtungsdicke variiert die Deckkraft io der Beschichtung über dem Karton, was ein marmoriertes Durchschlagen der Grundkartonfarbe mit sich bringt. In der Praxis ist dieses Problem nur für unzureichend gebleichte Pappegrundmassen relevant.

Die maximale Bahngeschwindigkeit von Messerstreichmaschinen ist üblicherweise höher als 15 die von Luftmesserstreichmaschinen und die Geschwindigkeit ist hauptsächlich begrenzt durch die maximale steuerbare Laufgeschwindigkeit der Auftragswalze. Die Laufgeschwindigkeit der Auftragswalze liegt maximal bei 1500 m/min und für Pappe liegt die in der Praxis angewandte Laufgeschwindigkeit im Bereich von 300 bis 800 m/min, was in einer üblichen Beschichtungsmaschine mit einer einzelnen Gegenrolle, konzipiert für eine Verweillänge von 300 bis 600 mm 20 eine Verweilzeit im Bereich von 22,5 bis 21 ms ergibt. Verglichen mit einer Luftmesserbeschichtung ermöglichen Messerstreichverfahren einen höheren Feststoffgehalt der Beschichtungsmischung, wobei üblicherweise 55 bis 70% Feststoffgehalt verwendet werden. Wenn eine Auftragswalze zum Aufstreichen der Beschichtungslage verwendet wird, wird die Beschichtungsmischung in dem Spalt der Auftragswalze und der Gegenwalze in die Pappe gepresst, wobei das 25 Wasser in der Grundkartonbahn gefiltert wird, und der Karton aufgrund des Quellens der Kartonfasern aufraut. Auch die Pigmentpartikel der Beschichtungsmischung können tief in die Poren der Grundbahn gepresst werden. Aufgrund der Voraufrauung der Grundbahn und dem Einpressen der Pigmentpartikel in die Bahn kann die Beschichtungsmischung nicht dazu gebracht werden, sich gleichmäßig auf der Grundbahn abzusetzen, sondern die Beschichtungsla-30 ge gleicht die Unebenheiten der Oberfläche des Basiskartons aus, während die Dicke der Beschichtungslage selbst ungleichmäßig ist. Üblicherweise wurde davon ausgegangen, dass erhöhte Verweilzeiten überhaupt nicht zu einer Verbesserung der Qualität des Messerstreichbeschichtens führen. 35 Beispielsweise ist in der US 5 112 653 A eine Beschichtung von Papierbahnen geoffenbart, bei der eine Stützwalze für eine Papierbahn vorgesehen ist, der eine Aufbringvorrichtung mit einer Eintauchrolle, ein Abstreifmesser sowie eine Beschichtungsvorrichtung mit Abstreifmessern zugeordnet ist. Die Aufbringvorrichtung sowie das Abstreifmesser sind lediglich vorgesehen, um mögliche Unebenheiten in der Bahn auszugleichen, während mit der Beschichtungsvorrichtung 40 und den Abstreifmessern die eigentliche Beschichtung der Papierbahn erfolgt. Hierbei wird jedoch ein SDTA-Applikator verwendet, der auf eine besonders kurze Verweilzeit der auf der Papierbahn aufgebrachten Beschichtung abzielt.

In der GB 2 272 850 A ist eine vergleichbare Vorrichtung zur Beschichtung einer Papierbahn 45 gezeigt, bei welcher über eine einer Stützrolle zugeordnete Aufbringvorrichtung eine Beschichtung auf die Papierbahn aufgebracht wird, die danach mit einer, einer zweiten Stützrolle zugeordneten Abstreifvorrichtung abgestrichen wird. Über die spezifische Zusammensetzung der Beschichtungsmischung bzw. die Verweilzeit zwischen Aufbringen und Abstreifen der Beschichtung um eine qualitativ hochwertige Pappe zu erzeugen, sind hier jedoch keine Angaben enthal-50 ten.

Vergleichbare Papierbeschichtungseinrichtungen bzw. -Verfahren mit einer Aufbring- und einer Abstreifvorrichtung sind weiters aus der US 5 674 551 A sowie der US 5 104 697 A bekannt, wobei auch hier keine speziellen Angaben zur Zusammensetzung der Beschichtungsmischung 55 bzw. zur Verweilzeit enthalten sind. 4 AT 500 687 B1

Es ist somit Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die in der Lage sind, die Qualität beschichteter Pappe verglichen mit bislang bekannten Techniken beträchtlich zu verbessern. 5 Dies wird bei dem Verfahren der eingangs angeführten Art dadurch erreicht, dass eine Beschichtungsmischung mit einer Zusammensetzung mit einem Feststoffgehalt von wenigstens 55% verwendet wird und die Verweilzeit vom Zeitpunkt des Aufbringens der Beschichtungsmischung bis zum Abstreifen wenigstens 130 ms beträgt. io Ebenso wird dieses Ziel mit einer Vorrichtung der eingangs angeführten Art erlangt, bei der das Abstreifmesser stromabwärts in Bewegungsrichtung der Bahn in einem Abstand vom Applikator angeordnet ist, so dass die Verweilzeit vom Aufbringen der Beschichtungsmischung bis zum Abstreifen bei einer Bahngeschwindigkeit von 300 bis 800 m/min wenigstens 130 ms beträgt, so dass Feuchtigkeit von der Beschichtungsmischung von der Bahn absorbiert wird, wobei der 15 Feststoffgehalt der Beschichtungsmischung wenigstens 55% beträgt.

Wenn für die Aufbringung der Beschichtungsmischung ein Sprüh- oder Abstreifmesserverfahren verwendet wird, wird die Mischung nicht so stark in die Grundbahn gepresst wie in einem Wal-zenaufbringverfahren. Wegen des geringeren Auftragsdruckimpulses ist die Filtrationsrate der 20 Beschichtungsmischung geringer und das Wasser der Mischung bewirkt keine Voraufrauung der Grundbahn wie in einer Walzenaufbringung. Die Pigmentpartikel werden auch nicht so tief in die Grundbahn hineingepresst wie in eine Walzenaufbringung. Wenn Sprüh- oder Abstreifmesser- bzw. Streichmesseraufbringung verwendet wird, speziell in Kombination mit einem hohen Feststoffgehalt der Beschichtungsmischung und einer langen Verweilzeit, verbleibt die 25 Beschichtungsmischung mit ihren Pigmentpartikeln auf der unaufgerauten Grundbahn, d.h. die Aufbringung der Beschichtungsmischung erhöht die anfängliche Rauigkeit der Grundbahn nicht wesentlich, was zu einem glatteren Endprodukt führt.

Weil die Struktur der Grundbahn porös ist, wird das Wasser der Beschichtungsmischung auf-30 grund der Kapillarkräfte in die Bahn gesaugt. Wenn das Wasser von der Beschichtungsmischung entfernt wird, beginnt sich eine Absetzlage auf der Grenzschicht zwischen dem Pappkarton und der Beschichtungsmischung zu bilden. Die Dicke der Absetzschicht wächst in gleicher Weise wie die Verweilzeit ansteigt. Wenn die Verweilzeit kurz ist, wird keine Absetzschicht gebildet. Wenn die zu einem Abstreifmesser kommende Absetzschicht nicht ausreichend dick 35 ist, ist der in die Beschichtungslage gerichtete Druckimpuls nicht ausreichend stark, um die Absetzschicht aufzubrechen und die Beschichtungsmischung in die Poren der Grundbahn zu pressen, und die Beschichtung bleibt klar auf der Grundbahn bestehen. Entsprechend der Kompressibilität der Basispappebahn werden unterschiedliche Arten von Beschichtungsergebnissen erzielt. Wenn die Grundbahn komprimierbar ist, wird eine Beschichtungslage mit einer 40 gleichmäßigen Dicke erzielt, und wenn die Grundbahn sich nicht zusammendrückt, ist die Oberfläche der Beschichtungslage glatter.

Die Bildung einer Absetzschicht wird durch eine gute Wasserabsorptionsfähigkeit der Grundbahn und eine geringe Wasserzurückhaltefähigkeit der Grundbahn verbessert. Selbstverständ-45 lieh können eine zu gute Wasserabsorption und eine zu geringe Wasserretention zu einer Voroder Nachaufrauung der Bahn führen. Ebenso macht es eine große Rauheit der Grundbahn schwierig, die Vorteile der Erfindung wahrzunehmen, da eine sehr raue Grundpappe schwierig gleichmäßig zu beschichten ist. 50 Messerstreichverfahren können bei wesentlich höheren Bahngeschwindigkeiten betrieben werden als Luftstreichverfahren, und aufgrund des geringeren Risikos von Bahnrissen bei der Pappbeschichtung verglichen mit der Papierbeschichtung kann eine höhere Bahngeschwindigkeit des Messerstreichverfahrens die Profitabilität beträchtlich verbessern. Die Bahngeschwindigkeit kann weiterhin verbessert werden durch Verwendung eines Strahldüsenapplikators als 55 Beschichter, wobei die maximale Bahngeschwindigkeit nicht länger durch die Geschwindig- 5 AT 500 687 B1 keitsbeschränkung der Auftragswalze begrenzt ist. Jedoch ist die maximale Geschwindigkeit in dieser Anordnung begrenzt durch die Trocknungskapazität der Beschichtungsstation, weil das Trocknen beschichteter Pappe eine beträchtliche Menge an Energie benötigt, und bei höheren Bahngeschwindigkeiten steigt die Anzahl der benötigten Trocknereinheiten an, was wiederum 5 zu längeren und kostenaufwendigeren Konstruktionen in der Beschichtungsstation führt. Weil es nunmehr möglich ist, die Bahngeschwindigkeit gleichzeitig mit einer Verbesserung der Beschichtungsqualität zu erhöhen, ergeben sich weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung.

Wenn die Beschichtungslage unter Verwendung eines Strahl- oder Sprühdüsenapplikators, der io ein Vordosiermesser enthält, aufgebracht wird, richten sich die flachen Beschichtungspigmentpartikel selbsttätig parallel zur Oberfläche der Pappe aus, und somit werden die vorteilhaften Auswirkungen des während der langen Verweilzeit ermöglichten Absetzens der Beschichtung verstärkt. Für eine zuverlässige, vollständige Beschichtung der Pappe ist es günstig, wenn die Beschichtungslage unter Verwendung eines Strahl- oder Sprühdüsenapplikators aufgebracht 15 wird, bei dem der Beschichtungsmischungsstrahl zumindest teilweise entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Bahn ausgerichtet wird, um einen Rückfluss zu erzeugen. Um die Menge an aufgebrachter Beschichtung gering zu halten, ist es von Vorteil, wenn die Beschichtungslage unter Verwendung eines Strahl- oder Sprühdüsenapplikators aufgebracht wird, bei dem der Beschichtungsmischungsstrahl stromabwärts in der Bewegungsrichtung der Bahn 20 ausgerichtet wird, und die Menge der aufgebrachten Beschichtungsmischung auf einen Wert gesteuert wird, bei welchem die gesamte Menge der aufgebrachten Beschichtungsmischung an der Bahn anhaftet.

Ein besonders einfaches Verfahren zum Aufbringen und Abstreifen der Beschichtungslage 25 ergibt sich, wenn die Beschichtungslage auf eine Bahn aufgebracht wird, die über eine erste Gegenwalze läuft, und das Abstreifen gegen eine zweite Gegenwalze durchgeführt wird, über die die Bahn danach geführt wird.

Tests haben gezeigt, dass qualitativ besonders hochwertige Pappe hergestellt wird, wenn eine 30 Beschichtungsmischung mit einem Feststoffgehalt zwischen 55 und 70% verwendet wird und die Bahngeschwindigkeit zwischen 300 und 800 m/min beträgt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Ansprüchen 9 bis 12, wobei sich deren Vorteile sinngemäß entsprechend den vorstehend genann-35 ten Effekten in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ergeben.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung macht es einfach, die Auftragswalze und den Applikator bzw. die Aufbringungsvorrichtung und die Abstreifeinheiten von Luftmesserstreichmaschinen in bestehenden Systemen im Rahmen einer Überholung zu ersetzen und somit die Qualität der 40 Beschichtung zu erhöhen.

Nachfolgend wird die Erfindung detaillierter anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen: Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 2 eine detaillierte 45 Ansicht einer Aufbringvorrichtung mit einem Zudosiermesser; Fig. 3 eine detaillierte Ansicht eines Strahldüsenapplikators mit einer Rückflussanordnung; Fig. 4 eine detaillierte Ansicht eines einen Strahldüsenapplikators ohne Rückfluss; Fig. 5 eine Grafik, die den Effekt der Lange des Aufbringimpulses auf die Dicke der Beschichtungslage beschreibt; Fig. 6 eine Tabelle der Auswirkungen bestimmter Eigenschaften der Grundbahn und der Beschichtungsmischung auf so den Beschichtungsprozess und das Resultat; und die Figuren 7a bis 7c, 8a bis 8c, 9a bis 9c und 10a bis 10b Tabellen mit den Resultaten von Versuchsläufen.

In Fig. 5 ist eine schematische Grafik dargestellt, die zeigt, dass die Dicke der Absetzschicht abnimmt, wenn die Länge des Aufbringimpulses ansteigt. In der Praxis bedeutet dies, dass die 55 dünnste Absetzschicht erzielt wird, wenn eine Walzenaufbringvorrichtung verwendet wird, und 6 AT 500 687 B1 wenn Düsen- oder Streichmesser- oder Zudosierungsmesserapplikatoren verwendet werden, ist die Dicke der Absetzschicht größer. Normalenweise wird der kürzeste Aufbringdruckimpuls durch einen Sprühapplikator erzielt. s Die Beschichtungsvorrichtung gemäß Fig. 1 enthält eine Applikatoreinheit 1 mit einer ersten Gegenwalze 3 und eine Rakel- oder Abstreifeinheit 8 mit einer zweiten Gegenwalze 4. Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung ist als Applikator- oder Aufbringvorrichtung 5 der Applikatoreinheit 1 ein Strahldüsenapplikator mit einem Zudosiermesser gemäß Fig. 2 vorgesehen; selbstverständlich kann diese Art von Applikatoreinheit jedoch durch die Vorrichtungen gemäß den io Figuren 3 und 4 ersetzt werden. Die zu beschichtende Bahn wird über eine Führungswalze 7 zu der ersten Gegenwalze 3 geführt, wobei die Beschichtung mit der unter der Walze 3 angeordneten Aufbringvorrichtung 5 auf die Bahn aufgetragen wird. Von der ersten Gegenwalze 3 und der Applikatoreinheit 5 wird die Bahn zu der zweiten Gegenwalze 4 geführt, über welche die Bahn nach oben geführt wird. Nahe der zweiten Gegenwalze 4 ist eine Rakel- oder Abstreifein-15 heit 8 angeordnet, die dazu vorgesehen ist, gegen den Quadranten der Walze zu arbeiten, der zwischen dem untersten Punkt der Walze 4 und dem am weitest entfernten tangentialen Ableitpunkt der Bahn 6 auf der Walze verbleibt. Diese Position der Abstreifeinheit 8 ist notwendig, um das Aufsammeln überschüssiger Beschichtung zu gestatten, die von der Bahn 6 durch das Abstreifmesser 9 in einen Beschichtungssammelbehälter 10 unterhalb des Abstreifmessers 9 20 abgestreift wird. Der Anpressdruck und der Winkel des Abstreifmessers 9 werden durch eine Vorspanneinrichtung 11, die vorgesehen ist, um das Messer 9 anzudrücken, und durch Drehen einer Tragstrebe 14 für das Abstreifmesser 9 mit Hilfe eines Schwenkarmes 13 und eines Zylinders 12 um den Schwenkpunkt 15 der Strebe 14 eingestellt. Da die Funktion derartiger Rakel-, Streich- oder Abstreifmessereinrichtungen im Stand der Technik bekannt sind, wird hier auf eine 25 detaillierte Diskussion ihrer Struktur verzichtet. Der Abstand zwischen der Aufbringeinheit 1 und der Abstreifeinheit 2 ist vorzugsweise einstellbar, um die Steuerung der Verweilzeit entsprechend der Bahngeschwindigkeit und anderen Bedingungen des Beschichtungsprozesses zu erleichtern. 30 Die Fig. 2 zeigt einen Strahldüsenapplikator, der mit einem Dosiermesser 16 ausgestattet ist. Ein derartiger Applikator enthält eine untere Lippe 17 und eine obere Lippe 18, die eine sich über die gesamte Breite der zu beschichtenden Bahn erstreckende schmale schlitzförmige Öffnung 23 bilden. Die Länge der schlitzförmigen Öffnung 23 quer zur Verarbeitungsrichtung der Bahn ist durch Enddichtungen 24 begrenzt, die an den Enden der schlitzförmigen Öffnung 35 vorgesehen sind. Die Beschichtungsmischung wird der schlitzförmigen Öffnung 23 von einer Aufbringkammer 22 über einen in der Stützstrebe 25 gebildeten Zuführkanal 19 zugeführt. In Strahldüsenapplikatoren, die ein Dosiermesser 16 haben, hat die Schlitzöffnung 23 üblicherweise einen festgelegten Spalt ohne jede Einstellmöglichkeit für deren Öffnung oder Profile. Somit wird die Beschichtungsdicke gesteuert über die Änderung der Vorspannung des Messers 16 40 und/oder der Pumprate der Beschichtungsmischung. Das Abstreifmesser 16 ist ein flexibler Stahlstreifen, dessen eine Kante erhalten wird, indem sie an der oberen Lippe 18 über einen Messerhalter 21 und flexible Kraftbeaufschlagungszylinder 20 gehalten wird, um so eine Erweiterung der oberen Lippe zu bilden. Einer der Beaufschlagungszylinder 20 drückt das Messer 16 gegen die obere Lippe 18 und der andere gegen die Gegenwalze 3. Durch Erhöhung der Kraft-45 beaufschlagung des Abstreifmessers 16 ist es möglich, die Menge an Beschichtungsmischung zu reduzieren, die durch die schlitzförmige Öffnung 23 zur Bahn läuft, wobei ein größerer Anteil der Beschichtungsmischung entgegen der Zulaufrichtung der Bahn über die untere Lippe 17 zurückfließt. Neben der Einstellfunktion der aufgebrachten Beschichtungsmenge besteht eine andere wichtige Funktion des Dosiermessers in der Vergleichmäßigung bzw. Einebnung der so Beschichtung, wobei die flachen Beschichtungspigmentpartikel sich selbsttätig parallel zur Oberfläche des Basiskartons ausrichten. Somit werden die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens durch einen Applikator bzw. eine Auftrageinrichtung, die mit einem Dosiermesser versehen ist, beträchtlich unterstrichen, weil der Pigmentausrichtungseffekt des Dosiermessers die vorteilhaften Auswirkungen des während der langen Verweilzeit ermöglichten Absetzens der 55 Beschichtung verstärkt. 7 AT 500 687 B1

In Fig. 3 ist ein Strahl- oder Sprühdüsenapplikator mit einer Rückflussanordnung dargestellt. Der Applikator beinhaltet eine in der Tragstrebe 25 gebildete Aufbringkammer 22 und einen Strahldüsenzuführkanal 19, welcher in die schlitzförmige Öffnung 23 endet. Die Aufbringkammer 22 ist mit einem Sieb- oder Filtereinsatz 26 versehen, um zu verhindern, dass irgendwelche 5 verklumpten Verunreinigungen in der Beschichtungsmischung die schlitzförmige Öffnung 23 erreichen. Bei Strahldüsenapplikatoren, die auf dem Aufbringen der Beschichtung auf die Bahn durch einen frei austretenden ungeführten Strahl basieren, muss die Reinheit und Homogenität der Beschichtungsmischung mit besonderer Sorgfalt gesteuert bzw. kontrolliert werden, weil der Spalt der schlitzförmigen Öffnung 23 extrem schmal ist und jede Verunreinigung die Öffnung io leicht blockiert. Die Steuerung der aufgebrachten Beschichtungsmenge wird in Strahldüsenapplikatoren, die auf einem ungeführten Strahl basieren, durch Einstellung des Spalts der schlitzförmigen Öffnung 23 oder durch Verändern der Position und der Höhe der oberen Lippe 18 eingestellt. Die Änderung des Spaltes der schlitzförmigen Öffnung 23 verändert die aufgebrachte Beschichtungsmenge, und die Positionseinstellung der gebogenen oberen Lippe steu-15 ert die Menge an Beschichtung, die hinter der unteren Lippe 17 entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Bahn austritt. Der Fluss 29 an Beschichtungsmischung, der über die untere Lippe läuft, wird Rückfluss genannt, und der an der Bahn anhaftende Fluss 28 bildet die aufgebrachte Beschichtung. In dem Applikator bzw. der Aufbring Vorrichtung wird der Fluss der Beschichtungsmischung leicht entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Bahn gerichtet, um 20 den Rückfluss der Beschichtungsmischung zu arrangieren.

In dem Strahl- oder Sprühdüsenapplikator gemäß Fig. 4 ist die schlitzförmige Öffnung 23 flussabwärts zur Bewegungsrichtung der Bahn ausgerichtet, und die Einstellbarkeit des Spaltes der schlitzförmigen Öffnung ist durch eine Feineinstellvorrichtung 30 verbessert. Die aktuelle Steue-25 rung des Schlitzes wird mittels einer Grobeinstelleinrichtung 27 durchgeführt, während die Feineinstelleinrichtung 30 dazu dient, die aufgebrachte Beschichtungsmenge genau zu steuern und das Beschichtungsprofil über die gesamte Breite der Bahn quer zur Verarbeitungsrichtung auf korrekte Werte einzustellen. Hier ist die schlitzförmige Öffnung 23 beträchtlich schmaler als in den alternativen Ausführungsbeispielen, die oben beschrieben wurden. So kann die Menge 30 an aufgebrachter Beschichtung so gering gehalten werden, dass kein Rückfluss der Beschichtungsmischung benötigt wird, weil die aufgebrachte Beschichtung optimiert eng an dem Zielwert des Beschichtungsgewichtes liegt. Der Strahl- oder Sprühdüsenzuführkanal 19 ist ebenfalls wesentlich länger und schmaler als in den oben beschriebenen Beispielen, um somit eine Ausrichtung der Beschichtungspartikel zu bewirken. · - - 35

Die vorliegende Erfindung basiert auf einer langen Verweilzeit und der Verwendung einer Beschichtungsmischung mit einem hohen Feststoffgehalt. Die Erfindung zeigt die beste Wirkung, wenn eine Düsen- oder Abstreifmesseraufbringung verwendet wird. Jedoch können in einigen Fällen auch Vorteile erhalten werden, wenn die Beschichtungslage mit einer Applikatorwalze 40 aufgebracht wird. Dem hohen Feststoffgehalt ist es bereits zu Eigen, dass er zu einer höheren Dichte der aufgebrachten Beschichtung beiträgt, und die verwendete lange Verweilzeit bewirkt eine Feuchtigkeitsabsorption in dem Grundkarton und ein Absetzen der Beschichtungslage auf der Bahn, wobei auf der Oberfläche des Grundkartons eine Absetzlage gebildet wird, die unterschiedliche Eigenschaften bezüglich der Lage mit einem höheren Feuchtigkeitsgehalt hat, die 45 die obere Lage der aufgebrachten Beschichtung bildet. In der auf der Oberfläche der Grundkartonbahn gebildeten Lage können sich die Beschichtungspartikel selbsttätig parallel zum Grundkarton ausrichten, wobei ihre zusammengesetzte Flache sehr effektiv die darunterliegende Oberfläche des Grundkartons abdeckt, und die reflektierende Oberfläche der Beschichtungspartikel ist an der Außenseite der Bahnoberfläche ausgerichtet. 50

Gemäß der Erfindung wird eine Beschichtungsmischung verwendet, in welcher der Feststoffgehalt wenigstens 55% des gesamten Beschichtungsgewichtes beträgt, und die Verweilzeit zwischen der Aufbringung der Beschichtung und dem Abstreifschritt beträgt wenigstens 130 ms wenn die Geschwindigkeit der beschichteten Bahn im Bereich von 300 bis 800 m/min liegt. In 55 Beschichtungsvorrichtungen, die mit geringeren Bahngeschwindigkeiten betrieben werden, 8 AT 500 687 B1 kann die Verweilzeit kürzer gehalten werden. Jedoch sind Beschichtungsvorrichtungen, die bei Bahngeschwindigkeiten unterhalb von 300 m/min arbeiten, praktisch sehr selten. Z.B. kann in Beschichtungsvorrichtungen, die bei Bahngeschwindigkeiten von 200 m/min betrieben werden, eine kurze Verweilzeit von nur 72 ms verwendet werden. Weil die Bahngeschwindigkeitsberei-5 che, auf die hier Bezug genommen wird, in erster Linie für die Definition der Verweilzeit genannt werden, müssen diese nicht als Begrenzung für einen zulässigen Arbeitsbereich des vorliegenden Verfahrens betrachtet werden, weil moderne Beschichtungsvorrichtungen auch bei höheren Bahngeschwindigkeiten betrieben werden können. io Die Figuren 7 und 8 zeigen Testergebnisse, in denen durch das erfindungsgemäße Verfahren beschichtete Pappe mit einer Vergleichspappe verglichen wird, die in einem Standardmühlenverfahren beschichtet worden ist. Die Vergleichspappe (Ref) wurde in einem Auftragswalzenbeschichter in zwei Schritten beschichtet, wobei das Gewicht der Vorbeschichtung 10 g/m2 und das Gewicht der Deckbeschichtung 10 g/m2 betrug, wobei das gesamte Beschichtungsgewicht 15 20 g/m2 betrug. Die Beschichtungsmischung hatte einen Feststoffgehalt von 69%. Das Pigment der Beschichtungsmischung war 100% Kalziumkarbonat. Diese Formel der Beschichtungsmischung entspricht der Beschichtungsmischung Nr. 2 (Color 2), die in der Versuchsanlage verwendet wurde. 20 Der Test wurde unter Verwendung einer Pappe durchgeführt, die ähnlich der Vergleichspappe war, jedoch ohne die Deckbeschichtung. Daraufhin wurde eine 7 g/m2, 10 g/m2 und 14 g/m2 Deckschicht in der Testanlage auf die 10 g/m2 Vorbeschichtung aufgebracht, welche vorher unter den Standardbedingungen des Mühlenverfahrens aufgebracht worden war. Als die Grundmasse in der Testanlage mit der Beschichtungsmischung Nr. 2 unter Verwendung eines 25 ähnlichen Beschichters wie der der Mühle beschichtet wurde, erzielte das Testmuster AB2 den gleichen Glattheitsgrad wie das Vergleichsbeispiel, das in dem Mühlenprozess beschichtet wurde. Der AB-Beschichter war ein Auftragswalzenbeschichter, in welchem die Beschichtung durch ein Abstreifmesser geglättet wurde. Als die Beschichtungsmischung Nr. 2 in einem in Figur 1 gezeigten Opticoat-Duo-Beschichter (OC Duo 2) aufgebracht wurde, wurde eine sehr 30 stark verbesserte Glätte relativ zur Vergleichspappe erzielt. Die Verweilstrecke in dem Opticoat-Duo-Beschichter betrug 1600 mm.

In dem zweiten Vergleichstest unter Verwendung der Beschichtungsmischung Nr. 1 {Color 1), bestand die Formulierung aus einer Mischung von Kalziumkarbonat und Kaolin. In der Be-35 Schichtungsformel wurden 30% des Kalziumkarbonats mit 70% Kaolin gemischt. Der Feststoffgehalt der Beschichtungsmischung betrug 63%. Dieser Test, der unter Verwendung eines Opticoat.-Jet-Applikators des in Fig. 4 gezeigten Typs und unter Verwendung eines Verweilabstandes von 400 mm durchgeführt wurde, ergab eine Glätte, die im Wesentlichen 4er Glätte entsprach, wie sie durch eine Auftragswalze (AB) erzielt wurde. Die Testläufe wurden ebenso 40 unter Verwendung einer Opticoat-Duo-Vorrichtung mit einer Aufbringeinheit mit einem Vordosiermesser und einem Abstreifmesser durchgeführt, das gegen eine separate Gegenwalze arbeitete. Mit der Opticoat-Duo-Vorrichtung wurde bei allen Beschichtungsgewichten eine bessere Glätte erzielt als mit der Walzenaufbringeinheit und in den meisten Fällen erzielte die Opticoat-Duo-Vorrichtung eine bessere Glätte als der Opticoat-Jet-Applikator. Der Opticoat-Jet-45 Applikator war am besten bei den geringsten Beschichtungsgewichten, was möglicherweise das Ergebnis der relativ kurzen Verweilzeit der Vorrichtung war, die gegen eine einzige Gegenwalze arbeitete. Aus den Figuren 8a bis 8c ist ersichtlich, dass mit der langen Verweilzeit und unter Verwendung einer Aufbringvorrichtung mit einem Vorstreichmesser (UCDU02) ebenfalls ein besserer Glanz erzielt wurde als mit einem Walzenauftragsbeschichter (AB, ref). Die Vorteile so einer langen Verweilzeit wurden klar gezeigt unter Verwendung der Opticoat-Duo-Aufbringung, eingestellt auf einen Verweilabstand von 1600 mm. Hier wurde ein Glättegrad erzielt, der zweifellos besser war als der von allen anderen Beschichtern.

Zusätzlich zu den oben genannten Testläufen wurde ein Testlauf entsprechend den oben 55 genannten unter Verwendung von Color 2 durchgeführt, wobei die Auswirkungen der Variation

Claims (11)

1. 9 AT 500 687 B1 der Verweilzeit auf die Testergebnisse unter Verwendung des Düsenapplikators aus Fig. 4 verglichen wurden. Es wurden Anordnungen mit einer und zwei Gegenwalzen verwendet. In den Figuren 9 und 10 sind die Ergebnisse der Einheit mit nur einer Gegenwalze mit OCJ1 bezeichnet, und die der Einheit mit zwei Walzen mit OCDJ1. In diesem Vergleich zeigten sich 5 keine signifikanten Unterschiede in der Glätte und im Glanz des Endproduktes. Jedoch sind in den Figuren 9 und 10 die Eigenschaften dargestellt, auf die die Verweilzeit Auswirkungen hatte. In den Figuren 9a bis 9c wird gezeigt, dass eine erhöhte Verweilzeit einen deutlichen Effekt auf die Gleichmäßigkeit der Beschichtungslage hat, da bei der langen Verweilzeit (OJDC1) die Änderung des Beschichtungsgewichts geringer war als bei der kürzeren Verweilzeit (OCJ1). io Dies zeigt, dass sich bei der längeren Verweilzeit die Beschichtungsmischung besser als eine gleichmäßige Schicht auf der Bahn abgesetzt hatte. Die gleichen Schlüsse können gezogen werden auf Basis der Resultate in den Figuren 10a bis 10c. Auf der Basis dieser Resultate kann festgestellt werden, dass das Absetzen der Druckfarbe besser wird, wenn sich die Beschichtungsfarbe in der langen Verweilzeit gleichmäßig auf der Grundpappe abgesetzt hat. Wenn sich 15 die Beschichtungsfarbe ungleichmäßig absetzt und die Grundpappe teilweise unter der Beschichtung auf der Druckfläche zu sehen ist, verursacht der Unterschied der Porosität der Beschichtung und der Grundpappe ein ungleichmäßiges Absetzen und Eindringen der Druckfarbe. In den oben beschriebenen Vergleichen wurde eine bessere Glätte oder eine gleichmäßigere Dicke der Beschichtungslage erzielt durch Verwendung eines Düsenapplikators oder eines 20 Applikators mit einem Vorstreichmesser, einer langen Verweilzeit und einem Abstreifmesser als wenn ein Walzenapplikator verwendet wurde. Es ist schwierig, beide der oben genannten Eigenschaften gleichzeitig zu verbessern, aber beide Faktoren können erzielt werden durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Auf der Oberfläche der Grundbahn verbleibt mehr Beschichtungsmischung, als wenn ein Walzenaufbringungsverfahren verwendet wird. Es 25 hängt von den Filtrationseigenschaften der Beschichtungsmischung ab, von der Absorptionsfähigkeit der Grundkartonbahn, von Änderungen der Rauigkeit, die durch das Eindringen von Wasser verursacht wird, und von der Kompressibilität der Bahn, ob die Oberfläche des Endproduktes glatt ist oder ob die Dicke der Beschichtungslage gleichmäßig ist (vgl. Fig. 6). In diesem Sinne ist die Gleichmäßigkeit der Beschichtungslage in Richtungen quer zur Verarbeitungsrich-30 tung und in Verarbeitungsrichtung nicht betrachtet worden, sondern die Gleichmäßigkeit der Dicke der Beschichtungslage über der Oberflächenstruktur des Grundkartons. In Fig. 11 sind Versuchsläufe beschrieben, bei denen die Grundbahn mit drei oder zwei Beschichtungslagen beschichtet wurde, und die zweite Lage mit einer Opticoat-Duo-Vorrichtung 35 aufgebracht wurde. Eine Vergleichsbeschichtung wurde mit einer Walzenaufbringungsvorrichtung hergestellt. Die Fig. 11 zeigt die geänderten und verbesserten Eigenschaften der Glätte und des Glanzes und der Variation der Beschichtungsfarbendicke fallweise. Somit ist offensichtlich, dass die Erfindung exzellente Möglichkeiten bereitstellt, um eine Ver-40 besserung unterschiedlicher Faktoren der Beschichtungsqualität zu erzielen. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Beschichten von Pappe, wobei eine Lage einer Beschichtungsmischung auf die Oberfläche einer zu beschichtenden Bahn (6) in einer Dicke, die größer ist als die finale Beschichtungsdicke, aufgebracht wird, die Bahn mit der darauf aufgebrachten Beschichtung zu einem Abstreifmesser (9) geführt wird, das in der Bewegungsrichtung der Bahn (6) stromabwärts in einem Abstand vom Ort der Aufbringung angeordnet ist, und die Beschich-50 tungslage mit Hilfe des Abstreifmessers (9), auf ihre finale Dicke glatt gestrichen wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beschichtungsmischung mit einer Zusammensetzung mit einem Feststoffgehalt von wenigstens 55% verwendet wird und die Verweilzeit vom Zeitpunkt des Aufbringens der Beschichtungsmischung bis zum Abstreifen wenigstens 130 ms beträgt. 55 10 AT 500 687 B1
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungslage unter Verwendung eines Strahl- oder Sprühdüsenapplikators (1), der ein Vordosiermesser (16) enthält, aufgebracht wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungslage unter Verwendung eines Strahl- oder Sprühdüsenapplikators (1) aufgebracht wird, bei dem der Beschichtungsmischungsstrahl zumindest teilweise entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Bahn (6) ausgerichtet wird, um einen Rückfluss zu erzeugen. io 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungslage unter Verwendung eines Strahl- oder Sprühdüsenapplikators (1) aufgebracht wird, bei dem der Beschichtungsmischungsstrahl stromabwärts in der Bewegungsrichtung der Bahn iß) ausgerichtet wird, und die Menge der aufgebrachten Beschichtungsmischung auf einen Wert gesteuert wird, bei welchem die gesamte Menge der aufgebrachten Beschichtungsmi- 15 schung an der Bahn (6) anhaftet.
4. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungslage auf eine Bahn (6) aufgebracht wird, die über eine erste <3egenwalze (3) läuft, und das Abstreifen gegen eine zweite-Gegenwalze (4) durchgeführt wird, über die die Bahn 20 (6) danach geführt wird.
5. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit zwischen dem Aufbringen und dem Abstreifen auf der Basis wenigstens einer Variablen des Beschichtungsverfahrens ausgewählt wird, nämlich der Bahngeschwindigkeit, der 25 gewünschten Beschichtungsqualität oder eines anderen Faktors, der den Beschichtungs prozess beeinflusst.
6. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beschichtungsmischung mit einem Feststoffgehalt zwischen 55 und 70% verwendet wird und die Bahngeschwindig- 30 keit zwischen 300 und 800 m/min beträgt.
7. 8. Vorrichtung zum Beschichten von Pappe, mit einem Applikator (1) zum Aufbringen einer Beschichtungsmischung auf eine zu beschichtende Pappebahn (6), einem Abstreifmesser (9) zum Glätten und Ausgleichen der aufgebrachten Beschichtungsmischung auf ihre finale 35 Stärke und wenigstens eine Gegenwalze (3, 4) zum Abstützen der Bahn (6) während des Aufbringens der Beschichtungsmischung und während des Abstreifens, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstreifmesser (9) stromabwärts in Bewegungsrichtung der Bahn <6) in einem Abstand vom Applikator (1) angeordnet ist, so dass die Verweilzeit vom Aufbringen der Beschichtungsmischung bis zum Abstreifen bei einer Bahngeschwindigkeit von 300 bis 40 800 m/min wenigstens 130 ms beträgt, so dass Feuchtigkeit von der Beschichtungsmi schung von der Bahn (6) absorbiert wird, wobei der Feststoffgehalt der Beschichtungsmischung wenigstens 55% beträgt.
8. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Applikator (1) ein Strahl- 45 oder Sprühdüsenapplikator mit einem Vordosiermesser (16) ist.
9. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Applikator (1) ein Strahloder Sprühdüsenapplikator ist, bei dem der Beschichtungsmischungsstrahl zumindest teilweise entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Bahn (6) gerichtet ist, um einen Rück- 50 fluss zu erzeugen.
10. 11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Applikator (1)ein Strahloder Sprühdüsenapplikator ist, bei dem der Beschichtungsmischungsstrahl stromabwärts in der Bewegungsrichtung der Bahn (6) gerichtet und die Menge der aufgebrachten Be- 55 Schichtung auf einen Wert gesteuert ist, bei dem die gesamte aufgebrachte Beschichtung 1 1 AT 500 687 B1 an der Bahn (6) anhaftet.
11. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch zwei Gegenwalzen (3, 4), wobei die Beschichtung auf eine Bahn (6) aufgebracht wird, die über die eine Ge-5 genwalze (3) läuft und das Abstreifen gegen die andere Gegenwalze (4) durchgeführt wird, über die die Bahn (6) anschließend läuft. Hiezu 11 Blatt Zeichnungen 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55