DE102005021983A1

DE102005021983A1 - Verfahren zum Beschichten einer laufenden Kartonbahn

Info

Publication number: DE102005021983A1
Application number: DE200510021983
Authority: DE
Inventors: Benjamin Méndez-Gallon
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2006-11-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten einer laufenden Kartonbahn (1) bei deren Herstellung oder/und Veredelung, wobei ein flüssiges bis pastöses Auftragsmedium (2) mehrschichtig auf wenigstens eine Bahnseite (1a) aufgetragen wird. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kartonbahn eine flächenbezogene Masse von ca. 100 bis 600 g/m·2· aufweist und das Auftragsmedium in nur zwei Schichten (3; 7) in Form eines Vorstriches (3) und eines Deckstriches (7) aufgebracht werden, wobei das Strichgewicht des Vorstriches (3) ca. 10 bis 100 g/m und das Strichgewicht des Deckstriches (7) ca. 3 bis 20 g/m und der Feststoffgehalt des verwendeten Auftragsmediums des Vorstriches (3) zwischen 45% und 75% beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten einer laufenden Kartonbahn bei deren Herstellung oder/und Veredelung, wobei ein flüssiges bis pastöses Auftragsmedium mehrschichtig auf wenigstens eine Bahnseite aufgetragen wird.

Kartonbahnen werden heute aus Wirtschaftlichkeitsgründen vorwiegend in großen Breiten von über 5 m hergestellt und auch veredelt.

Zwecks Erreichung einer guten Bedruckbarkeit werden diese Bahnen in offline oder online betriebenen Verfahren beschichtet. Bisher erfolgte das Beschichten des Kartons derart, dass drei Schichten, nämlich Vorstrich, Zwischenstrich und Deck- bzw. Topstrich auf eine Bahnseite aufgebracht wurden. Das erforderte pro Bahnseite auch drei einzelne Auftragswerke. Der apparative Aufwand war entsprechend hoch. Dabei wurden die einzelnen Schichten bzw. Striche bevorzugt mit Filmpressen und/oder mit Bladecoatern aufgebracht. Das war notwendig, weil bei den genannten Auftragswerken dem Auftragsmedium von seiner Rheologie und seinem Feststoffgehalt her Grenzen gesetzt waren. Außerdem war die Kartonbahn während des Aufbringens der drei Schichten ständig einem erhöhten Druck ausgesetzt, der zum einen resultierte aus dem Liniendruck innerhalb der Filmpresse (beim Durchleiten der Kartonbahn zwischen zwei miteinander einen Pressspalt bildenden Auftragswalzen) und zum anderen resultierte aus dem Anpressdruck des Rakelelementes beim Bladecoater. In beiden Fällen konnte dabei das spezifische Volumen des Kartons nicht beibehalten werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein geeignetes Verfahren zur Beschichtung einer laufenden Kartonbahn zu schaffen, mit dem sich der technische Aufwand beim Beschichten verringern lässt, das spezifische Volumen der Kartonbahn weitestgehend beibehalten werden kann und darüber hinaus eine gleichmäßige Beschichtung möglich ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Demgemäß werden nur maximal zwei Schichten an Auftragsmedium auf eine Bahnseite aufgetragen, wobei das Auftragsmedium in Form eines Vorstriches und eines Deckstriches auf die Kartonbahn aufgebracht werden. Bei einer Kartonbahn mit einer flächenbezogenen Masse von 100 bis 800 g/m² wird als Strichgewicht des Vorstriches ca. 10 bis 100 g/m, bevorzugt zwischen 10 und 50 g/m², insbesondere 16 bis 25 g/m² und als Strichgewicht des Deckstriches ca. 3 bis 20 g/m² , bevorzugt 2 bis 12, insbesondere 4 bis 6 g/m² vorgeschlagen. Eine gute Abdeckung der Kartonoberfläche wird mit einem Auftragsmedium erreicht, wenn es einen Feststoffgehalt zwischen 45% und 75% beim Vorstrich aufweist.

Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Vorstrich mit einem an sich bekannten Vorhang-Auftragswerk (siehe beispielsweise DE-A1-198 29 449) und den Deckstrich mit einem an sich bekannten Blade-Coater (siehe beispielsweise DE-A1 39 42 590) aufzutragen.

Dadurch lässt sich die Anzahl an notwendigen Auftragswerken von bisher insgesamt 6 Stück (drei Stück pro Bahnseite) auf nunmehr insgesamt 4 Stück (zwei Stück pro Bahnseite) und damit der apparatetechnische und verfahrenstechnische Aufwand einschließlich einfacherer Bahnführung reduzieren.

Mit dem Vorhang-Auftragswerk wird ein im Wesentlichen der Schwerkraft unterliegender Mediumsvorhang erzeugt, der auch unter Einfluss von bestimmten Kräften, beispielsweise elektrostatischen Kräften, auf die laufende Kartonbahn fällt. Dort angekommen, legt er sich als Konturstrich ab und immobilisiert sich nach einem gewissen Zeitpunkt als Film.

Dabei ist es möglich, den Vorstrich mit einem einzigen Vorhang-Auftragswerk in mehreren Filmen bzw. Lagen aufzubringen. Dafür eignet sich ein so genannter Mehr-Lagen-Coater. Ein solcher ist in der DE-A1-10320146 beschrieben.

Mit dem Einsatz des Vorhang-Auftragswerkes ergeben sich mehrere Vorteile.

1. Das Auftragsverfahren erfolgt kontaktlos (also ohne die Bahn berührende Vorrichtungsteile), wobei sich das aufgebrachte Medium, wie gesagt, als Konturschicht auf der Faserstoffbahn ablegt und vor allem ohne dass das spezifische Volumen des Kartons verändert wird.
2. Das Auftragsmedium deckt vollständig die Kartonbahnoberfläche im Rahmen seiner gewählten Beschichtungsbreite ab.
3. Es sind sowohl hohe, als auch sehr niedrige Strichgewichte (in g/m²) sowie Auftragsmedien, d.h. Streichfarben mit hohem Feststoffgehalt sehr gleichmäßig und vor allem bei höheren Geschwindigkeiten als bisher auftragbar.
4. Dadurch, dass hohe Strichgewichte bis zu 100 g/m² als Vorstrich aufbringbar sind, kann die Menge an Auftragsmedium beim Deckstrich wesentlich niedriger sein, nämlich nur bis zu 20 g/m, wodurch insgesamt Kosten eingespart werden.
5. Außerdem lässt sich eine große Menge an apparatetechnischem und verfahrenstechnischem Aufwand einsparen, weil nur soviel an Medium aufgebracht wird, wie auf der Kartonbahn verbleiben soll. Dies wird als 1:1-Auftrag bezeichnet Dies erfolgt im Gegensatz zum bisherigen ausschließlich angewendeten Überschuss-Auftragsverfahren mit der Filmpresse, oder einem Walzenauftragswerk oder dem Bladecoater, bei dem ca. die 8 bis 10-fache Menge an Auftragsmedium aufzubringen ist. Diese Überschussmenge musste bisher nach dem Auftragen wieder mit Rakelelementen auf das gewünschte Strichgewicht abgerakelt, rückgeführt, sowie für weitere Auftragsverfahren wieder aufbereitet werden.

Mit der Verwendung eines Bladecoaters nur für das Aufbringen der Deckschicht und der Egalisierung des zuvor mit dem Vorhang-Auftragswerk aufgebrachten Konturstriches wird die Kartonbahn insgesamt weit weniger als bisher beansprucht.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich ausgestalten, indem die zuerst aufgebrachte Schicht, d.h der Vorstrich vor dem Auftrag der zweiten Schicht bzw. dem Deckstrich getrocknet wird. Das erfolgt mit kontaktlosen wirkenden Luft- und/oder Infrarottrocknern.

Je nach verwendeter Art des Auftragsmediums oder je nach dem Penetrationsverhalten der Kartonbahn kann es aber auch zweckmäßig sein, wenn die der Deckstrich ohne Zwischentrocknung, d.h. nass in nass, auf den Vorstrich bzw. Konturstrich aufgebracht wird.

Es soll noch erwähnt sein, dass mit den angegebenen Werfen für den Feststoffgehalt des Auftragsmediums, des aufzubringenden Strichgewichtes und der Bahngeschwindigkeit folgende mathematische Beziehungen erfüllt werden bzw. sich die Dicke h des aufgebrachten Vorstriches, Strichgewicht und Durchflussmenge Q am Vorhang- Auftragswerk bestimmen lassen, wie folgt: Strichgewicht in g/m2 = 10–2 × h × k × ρ,wobei h, wie gesagt die Filmdicke bzw. Dicke des Vorstriches ist, mit:
h = 10³ × Q/v (in ml/m² bzw. μm) und
Q = Durchflussmenge am Vorhang in l/min·m,
v = Geschwindigkeit der Kartonbahn in m/min
k = Feststoffgehalt des Streichmediums in
ρ = Dichte des Streichmediums in g/cm³.

Als Durchflussmenge des Vorhang-Auftragswerkes sind damit für den Vorstrich ca. 6 bis 100 l/min pro Meter Arbeitsbreite (entspricht der Beschichtungsbreite des Vorhanges) einzustellen.

Weitere vorteilhaften Ausgestaltungen ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen.

Da die Glätte oder Rauhigkeit des gestrichenen Kartons von seiner Grundrauhigkeit bzw. Glätte des Rohkartons abhängt, ist es je nach gewünschter Endqualität zusätzlich möglich, anschließend die mit Vor- und Deckschicht beschichtete Kartonbahn noch in einem Glättwerk zu glätten.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
Es zeigt
1: in schematischer Darstellung einen Verfahrensablauf, bei dem eine Kartonbahn mit einer Doppelbeschichtung versehen wird.
Die 1 zeigt eine aus einer Vortrockenpartie VTP einer Herstellungsmaschine in Laufrichtung L laufenden Kartonbahn 1. Diese Kartonbahn 1 hat im Beispiel eine flächenbezogenene Masse (FbM) von 500 g/m², auf die zu Veredelungszwecken mehrschichtig Auftragsmedium 2 aufgebracht werden soll. Das Auftragen erfolgt in direkter Weise zunächst in einer Menge von ca. 50 g/m² in Form eines Vorstriches 3. Diese erste Auftragsschicht legt sich dabei als Konturstrich 3a auf die obere Bahnseite 1a der Kartonbahn 1 ab. Unter Konturstrich 3a soll eine relativ gleichmäßig dicke Schicht 3 verstanden werden, die der Profilkontur bzw. der geometrischen Form der Kartonbahnoberseite 1a folgt. Die Dicke des Vorstriches 3 ist verhältnismäßig konstant.
Man erkennt, dass das Auftragsmedium 2 mit einem oberhalb der Bahnseite 1a angeordneten und kontaktlos wirkenden Vorhang-Auftragswerk 4 aufgetragen bzw. in Form eines senkrecht auf die Kartonbahn 1 fallenden flüssigen Vorhanges 4.1 abgegeben wird.
Das Auftragsmedium 2 ist im Beispiel eine pigmenthaltige Streichfarbe, die aus einer Mischung von mineralischen Pigmenten, natürlichen oder synthetischen Bindemitteln und chemischen Hilfsmitteln besteht und einen hohen Feststoffgehalt von ca. 60% aufweist.
Die Kartonbahn 1 läuft dafür zunächst über eine erste Stützwalze 5 und danach über eine zweite Stützwalze 6. Im Bereich zwischen beiden Stützwalzen 5 und 6 befindet sich das besagte Vorhang- Auftragswerk 4.
Da die Glätte oder die Rauhigkeit des Konturstriches 3a von der Grundrauhigkeit der Kartonbahn 1 abhängt und diese Kartonbahn eine vollständige und glatte Deckschicht aufweisen soll, erfolgt in einem zweiten Schritt das Auftragen eines Deckstriches 7 mit ca. 12 g/m². Dies erfolgt mit einem Bladecoater 8, bestehend aus einer Auftragseinheit 8.1 und einer Dosiereinheit 8.3, die auch als Egalisier-, Rakel-, oder Glätteinheit bezeichnet werden kann. Als Dosier- bzw. Egalisier- oder Glättelement 8.3 ist im Beispiel eine Rakelklinge (Blade) gewählt, welche eine sehr glatte und verdichtete Strichoberfläche erzeugt, wobei aber das spezifische Volumen der Kartonbahn 1 im Wesentlichen beibehalten wird. Als Element 8.3 wäre auch ein glatter oder profilierter Rakelstab oder eine glatte Walze einsetzbar.
Während des Auftragens des Deckstriches 7 läuft die Kartonbahn 1 über eine Stützwalze 9 einer Endtrocknung zu.
Gestrichelt dargestellt sind die wählbaren Möglichkeiten einer Zwischentrocknung mittels kontaktlosen Luft und/oder Infrarottrocknern 10 zwischen Vorstrich 3 und Deckstrich 7.
Eingezeichnet in 1 ist außerdem ein so genannter Aircut 11, mit welchem sich die mit der schnell- laufenden Kartonbahn 1 mitströmende Luftgrenzschicht LG unmittelbar vor dem Vorhang-Auftragswerk 4 abstreifen und/oder nach außen ableiten oder auch absaugen lässt, sowie ein so genannter Airturn 12, mit dem sich die frisch beschichtete Kartonbahn berührungslos weiterführen und auch umlenken lässt.
Bei beidseitiger Beschichtung (nicht dargestellt) sind die auf der ersten Bahnseite 1a vorhandenen Vorrichtungen im Wesentlichen adäquat auch der anderen Bahnseite zugeordnet.

Claims

Verfahren zum Beschichten einer laufenden Kartonbahn (1) bei deren Herstellung oder/und Veredelung, wobei ein flüssiges bis pastöses Auftragsmedium (2) mehrschichtig auf wenigstens eine Bahnseite (1a) aufgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das die Kartonbahn eine flächenbezogene Masse von ca. 100 bis 800 g/m² aufweist und das Auftragsmedium in nur zwei Schichten (3; 7) in Form eines Vorstriches (3) und eines Deckstriches (7) aufgebracht werden, wobei das Strichgewicht des Vorstriches (3) ca. 10 bis 100 g/m und das Strichgewicht des Deckstriches (7) ca. 3 bis 20 g/m und der Feststoffgehalt des verwendeten Auftragsmediums des Vorstriches (3) zwischen 45% und 75% beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strichgewicht des Vorstriches (3) ca. 10 bis 50 g/m², insbesondere ca. 16 bis 25 g/m² und das Strichgewicht des Deckstriches (7) ca. 2 bis 12 g/m², insbesondere 4 bis 6 g/m² beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorstrich (3) mit einem an sich bekannten Vorhang-Auftragswerk (4) und der Deckstrich (7) mit einem an sich bekannten Blade-Coater (8) aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorstrich (3) und der Deckstrich (7) simultan mit einem an sich bekannten Mehr-Lagen-Vorhang-Auftragswerk aufgetragen werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorstrich (3) getrocknet wird, bevor der Auftrag des Deckstriches (7) erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckstrich (7) ohne Zwischentrocknung (nass in nass) auf den Vorstrich (3) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit der Kartonbahn im Bereich zwischen 100 und 1000 m/min liegt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussmenge (Q) des Vorhang-Auftragswerkes (4) für den Vorstrich (3) 6 bis 100 l/min und pro Meter Arbeitsbreite beträgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorstrich (3) in einer einzigen oder in mehreren aufeinander liegenden Lagen aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass maximal drei aufgebrachte Lagen die erste Schicht bzw. den Vorstrich (3) bilden.