DE102006051024A1

DE102006051024A1 - Verfahren zur Herstellung einer beschichteten Faserstoffbahn, insbesondere zur Herstellung von Kopierpapier

Info

Publication number: DE102006051024A1
Application number: DE200610051024
Authority: DE
Inventors: Michael Kramer
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2006-10-26
Filing date: 2006-10-26
Publication date: 2008-04-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer beschichteten Faserstoffbahn, insbesondere zur Herstellung von Kopierpapier oder Karton, aufweisend mindestens folgende Schritte: Bahnbildung aus einem Faserstoffgemisch, mit einem Stoffauflauf (2) und einem Siebformer (3), anschließende Entwässerung in einer Pressenpartie (4), danach Trocknung in einer Trockenpartie (5), um die gebildete Faserstoffbahn (w) zumindest bis auf einen Restfeuchtegehalt zu trocknen, Aufbringen eines Beschichtungsmittels auf wenigstens eine Bahnseite (w1; w2) mit wenigstens einem Auftragsaggregat (6.1), Nachtrocknung (8) und anschließende Aufrollung der Bahn (w) mit einer Aufrolleinrichtung (10). Erfindungsgemäß wird die Oberfläche der wenigstens einen Bahnseite (w1; w2) der >= 50% Trockengehalt aufweisenden Bahn (w) mit einem Beschichtungsmittel behandelt, wobei das Beschichtungsmittel Anteile von feinen Teilchen aus organischem Material enthält. Die Erfindung betrifft noch ein zweites Verfahren, bei dem erfindungsgemäß dem Faserstoffgemisch zur Erhöhung des Volumens der herzustellenden Bahn mindestens ein Teil gebleichten und chemisch aufgeschlossenen Holzstoffes (BCTMP) zugegeben wird und die Bahn mit einem Beschichtungsmittel gestrichen wird, welches Anteile von feinen Teilchen aus organischem Material enthält.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung einer beschichteten Faserstoffbahn, insbesondere zur Herstellung von Kopierpapier oder Karton, aufweisend mindestens folgende Schritte:
Bahnbildung aus einem Faserstoffgemisch, mit einem Stoffauflauf und einem Siebformer, anschließende Entwässerung in einer Pressenpartie, danach Trocknung in einer Trockenpartie, um die gebildete Faserstoffbahn zumindest bis auf einen Restfeuchtegehalt zu trocknen, Aufbringen eines Beschichtungsmittels auf wenigstens eine Bahnseite, Nachtrocknung und anschließende Aufrollung der Bahn.
Derartige Verfahren sind aus der Praxis bereits bekannt. Problematisch beim Verfahren ist die Erreichung einer hohen Qualität der Oberfläche der Faserstoffbahn zum Zwecke einer späteren Bedruckbarkeit.
Zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften, insbesondere zur Verbesserung der Bedruckbarkeit, wurden bereits verschieden Lösungen vorgeschlagen.
So beschreibt die DE-A1-197 03 466 , dass ein Altpapier-haltiger Faserstoff, also eher minderwertigerer Stoff, aus einem Mehrschichtstoffauflauf mit Streichfarbe, d.h. mit einem weißen oder farbigen Deckstrich zu versehen ist, weil dadurch der eigentliche Zusatz von teuren, gebleichten Fasern für die Bahnbildung eingespart werden soll.
In der DE-A1 103 43 021 ist eine Lösung zur Erhöhung der Opazität für eine Dekorpapierbahn beschrieben. Die Opazitäts-erhöhenden Pigmente und Füllstoffe werden gemäß dieser Erfindung nicht nur der Papiermasse zugemischt, sondern auch auf die gebildete und weitgehend getrocknete Bahn aufgestrichen.
In der EP-B1-0 932 722 ist ein Faserbreizuführungssystem für einen Mehrschichtstoffauflaufkasten beschrieben. Bei der Verfahrensführung ist dabei vorgesehen, dass eine Fraktionierung von Faserstoff zum Mehrschichtstoffauflauf vorgesehen ist, wobei Kurzfasern dann die Außenlagen und die Langfasern die innere Lage der hergestellten Bahn bilden.
Dieses letztgenannte Verfahren weist den Nachteil auf, dass sehr viel Entwässerungsenergie für die mehrschichtige Faserstoffbahn notwendig und das Verfahren dadurch kostenintensiv ist.
Sollen Papiere mit hohem Volumen (hochvoluminöses Papier) hergestellt werden, geht das auf Grund der Faserstoffe zu Lasten der Oberflächenqualität. Dieses Problem konnte bisher noch nicht gelöst werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein kostengünstiges Verfahren anzugeben, welches die genannten Nachteile nicht aufweist.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem ersten Verfahren gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1 und einem zweiten Verfahren gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 2 gelöst.
Beim ersten erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die Oberfläche der wenigstens eine Bahnseite der => (d.h. mehr als) 50%, insbesondere mehr als 60%, oder mehr als 70% oder mehr als 80% Trockengehalt aufweisenden Bahn mit einem Beschichtungsmittel behandelt wird, wobei das Beschichtungsmittel Anteile von feinen Teilchen aus organischem Material enthält.
Damit lassen sich auf einfache Weise Unebenheiten in der Bahn auffüllen. Man erzielt also dabei quasi eine Mehrlagenblattbildung, die es ermöglicht den noch rauhen Faserstoff in der "Einlage", d.h. in der Mitte der Bahn zu halten. Bevorzugt ist deshalb an eine simultane, beidseitige Beschichtung mit den feinen Teilchen aus organischem Material gedacht.
Beim zweiten erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass dem Faserstoffgemisch zur Erhöhung des Volumens der herzustellenden Bahn mindestens ein Teil gebleichter und chemisch aufgeschlossener Holzstoff (BCTMP) zugegeben wird und die Bahn mit einem Beschichtungsmittel gestrichen wird, welches Anteile von feinen Teilchen aus organischem Material enthält.
Dadurch erreicht man sowohl hochvoluminöses Papier bzw. hochwertigen Karton und erzielt dennoch eine qualitativ hochwertige Oberfläche.
Nachzutragen ist, dass beim Begriff BCTMP B= gebleicht, C= chemisch vorbehandelt, TMP = Thermo Mechanical Pulp laut Papiermacher-Taschenbuch 8. Auflage, 2003, bedeutet.
Ein solcher Stoff enthält kaum Splitter, weist bessere Festigkeiten als anderer Holzstoff auf. Der Vorteil der Erfindung liegt also auch darin, dass ein kostengünstiger Rohstoff für die Bahnherstellung verwendbar ist.
In Ausgestaltung der beiden erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass das der Beschichtung dienende organische Material aus Feinstoffen, so genannten Fines besteht.
Alternativ kann das organische Material auch aus Kurzfasern bestehen. Eine weitere Alternative kann auch darin bestehen, dass das Beschichtungsmittel auch bekannte Füllstoffe und Stärke enthält.
Hinsichtlich der zu erreichenden Oberflächenqualität ist es zweckmäßig, wenn die Feinstoffe in einem Längenbereich von kleiner 100·μm, vorzugsweise kleiner als 50 μm und die Kurzfasern in einem Längenbereich von kleiner 200 μm liegen, weil man damit solche Oberflächeneigenschaften erreichen kann, die für hochvoluminöse graphische Papiere und insbesondere für Kopierpapier gefordert werden.
Die Füllstoffe weisen ein für das Streichen von Papieroberflächen übliches Korngrößenverhältnis auf.
Vorteilhaft ist es, wenn die Feinstoffe und/oder Kurzfasern aus dem Hauptstrom, der dem Stoffauflauf zugeführt wird, abgetrennt werden, resultieren. Dadurch braucht kein zusätzlicher Stoffbehälter installiert zu werden. Das Abtrennen kann durch Wäsche oder Fraktionierung erfolgen. Bei dieser Maßnahme ist der Mahlgrad zwar reduziert, hat aber den Vorteil einer besseren Entwässerung.
Eine Alternative dazu wäre, dass die Feinstoffe und/oder Kurzfasern über einen zusätzlichen Strang zu Verfügung gestellt werden. Für die Feinstoffe und/oder Kurzfasern wird dabei ein hoher Mahlgrad, beispielsweise > 85SR (nach Schopper Riegler) aus einer extensiven Mahlung gewählt. Das kann mit mehreren Mahldurchgängen im Refiner erfolgen. Anschließend erfolgt eine Wäsche, Filtrateindickung und Nachsortierung.
Dieser Verfahrensschritt kann bei Bedarf kombiniert werden mit einer folgenden Abtrennung der Feinstoffe aus dem Vollstrom.
Das Auftragen des Beschichtungsmittels, also des organische, feine Teilchen, bzw. Kurzfasern und Fines enthaltenen Mediums erfolgt erfindungsgemäß vorzugsweise mit einem an sich bekannten Filmauftragswerk.
Ein solches Auftragswerk, welches auch als Filmcoater bezeichnet wird, wird vom Unternehmen der Anmelderin unter dem Namen "Speedsizer" (hierbei wird die zu beschichtende Bahn von oben nach unten durch den Nip des Fimcoaters geführt) oder unter dem Namen "Speedsizer" (mit von unten nach oben erfolgender Bahnführung) vertrieben. Diese beiden Arten des Filmauftragswerkes bestehen jeweils aus zwei Auftragswalzen, die gegen die zu beschichtende Bahn angestellt sind und miteinander einen Nip bilden. Auf den Außenumfang der Auftragswalzen wird das Beschichtungsmittel mit je einem Auftragsaggregat aufgetragen. Im Nip zwischen den Auftragswalzen, den die Bahn wie vorstehend beschrieben durchläuft, wird das Beschichtungsmittel auf die beiden Bahnseiten übertragen. Wenn nur ein einseitiger Auftrag stattfinden soll, wird eine der Auftragswalzen abgeschwenkt und nur die andere Auftragswalze und das zugehörige Auftragsaggregat benutzt.
Da bei den meisten vorhandenen Papierherstellungsmaschinen ein solches Filmauftragswerk oder eine Leimpresse bereits installiert ist, ist die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens relativ einfach anwendbar bzw. die entsprechenden Vorrichtungsteile einfach nachrüstbar.
Das erfindungsgemäße Beschichten der Bahn kann auch mit einem an sich bekannten 1:1-Auftragswerk, wie einem Vorhang-Auftragswerk oder einem Freistrahldüsen-Auftragswerk (hier wird nur die Menge aufgetragen, die auf der Bahn auch verbleiben soll) erfolgen. Möglich ist auch die Anwendung eines so genannten Bladecoaters. Bei diesem Auftragswerk erfolgt ein Dosieren des auf die Bahn im Überschuss aufgebrachten Beschichtungsmittels mit einem nachfolgenden Rakelelement, wie Blade bzw. Rakelklinge oder Rollrakelstab. Dabei wird eine besonders glatte Oberfläche erreicht.
Aufgrund der Verwendung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel umgeht man das Problem der sonst erforderlichen verstärkten Kalandrierung (Glättung) zur Erreichung der Oberflächenqualität. Nachteil aber wäre nämlich, dass das einmal erreichte Volumen der Bahn dabei beeinträchtigt wird. Das wird bei der Erfindung vermieden.
Deshalb ist es sehr vorteilhaft bei der Erfindung, dass die beschichtete Faserstoffbahn abschließend mit einer nur sanften Glättung auskommt. Erfindungsgemäß wird entweder jede Bahnseite einzeln und nacheinander mit einem Ein-Nip-Soft-Kalander oder beide Bahnseiten mit einem Zwei-Nip-Soft-Kalander oder mit wenigstens einem Schuhkalander geglättet.
Durch diese Art der Glättung erreicht man die gleiche Endglätte, benötigt aber weniger Nipkraft und unter Umständen weniger Wärme beim Glättvorgang. Außerdem erfährt die Bahn damit, wie schon beschrieben, eine weit schonendere Behandlung und kann ihr Volumen weitgehend beibehalten. Dies ist insbesondere bei hochvoluminösen Papieren wichtig.
Aus diesem Grund ist das erfindungsgemäße Verfahren auch für hochwertigen Karton geeignet.
Die erfindungsgemäße Lösung lässt sich vor allem kostengünstig durchführen. Ein solchermaßen hergestelltes Papier weist eine bessere Bedruckbarkeit und eine geringere Rupfneigung als bisher auf.
Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt:
1: in schematischer Darstellung eine Gesamtmaschine zur Herstellung einer beschichteten Faserstoff- d.h. Papierbahn in der das erfindungsgemäße Verfahren stattfindet.
In der 1 sind innerhalb der Faserstoffbahn-Herstellungsmaschine 1 die Verfahrensschritte bzw. Maschinenkonfigurationen nur grobschematisch dargestellt und bedeuten:
Bahnbildung aus einem Faserstoffgemisch, enthaltend den Stoff BCTMP, mit einem Verdünnungswasser-Stoffauflauf 2 und einer Siebpartie bestehend aus einem Doppelsiebformer 3 für möglichst gleichseitige Erwärmung, wobei damit ein gleichseitiges Papier entsteht. Anschließend erfolgt eine Entwässerung in einer Pressenpartie 4 mit einer Tandem NipcoFlex- Presse mit zwei Schuhpressen. Optional kann auch eine Schuhpresse vorgesehen sein, oder die Entwässerung erfolgt mit einem ersten Walzennip mit Saugpresse und einem zweiten Schuhpressennip. In beiden Fällen kann ein Transferband vorgesehen sein, welches insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten von v > 1400m/min, vorzugsweise v > 1700m/min zum Einsatz kommen.
Die nachfolgende Trocknung der gebildeten Bahn w erfolgt in einer einreihigen Trockenpartie mit Trockenzylindern 5.1, um die gebildete Faserstoffbahn w zumindest bis auf einen Trockengehalt von mehr als 50% zu trocknen.
Danach erfolgt im Beispiel das Aufbringen eines simultanen Striches auf die Oberfläche beider Bahnseiten w1 und w2. Zur Beschichtung der Oberfläche der beiden Bahnseiten w1 und w2 wird ein Filmauftragswerk 6 bzw. ein so genannter Speedsizer verwendet. Er besteht aus zwei miteinander einen Nip bildenden Auftragswalzen 6.1, den die Bahn w durchläuft und dabei das Beschichtungsmittel empfängt. Der Auftrag auf die beiden Auftragswalzen erfolgt mit je einem Auftragsaggregat 6.2, wobei die Dosierung mit einem Rakelelement (Rakelklinge oder einem Rollrakelstab) vorgenommen wird.
Durch diese Beschichtung werden die Unebenheiten der rohen Oberfläche der Bahn w ausgefüllt und damit ausgeglichen.
Im Beispiel wurden dazu organische Feinstoffe in einem Längenbereich von kleiner 100μm und die Kurzfasern in einem Längenbereich von kleiner 200·μm gewählt. Außerdem resultieren die Feinstoffe bzw. Kurzfasern aus dem Hauptstrom, der dem Stoffauflauf 2 zugeführt wurde. Durch Fraktionierung in Lang- und Kurzfasern, wurden die letzteren abfraktioniert und für das Beschichtungsmittel verwendet.
Alternativ wäre es auch möglich, Feinstoffe und Kurzfasern über einen zusätzlichen Strang zu Verfügung zu stellen. Die Feinstoffe und/oder Kurzfasern weisen dabei einen hohen Mahlgrad auf. Dieser kann mehr als 85SR aufweisen.
Im Anschluss an die Beschichtung mit dem besagten Filmauftragswerk 6 wird die Bahn bzw. die aufgebrachte Schicht bzw. der so genannte Strich mittels kontaktlos wirkender Umlenk- und Trockeneinrichtungen 7, die mit Luft- und/oder Infrarotstrahlung arbeiten, soweit getrocknet, dass ohne die Auftragsschicht zu beschädigen, eine Nachtrocknung in der anschließenden Nachtrockenpartie 8 erfolgen kann. In der Nachtrockenpartie 8 ist auch noch ein nicht dargestelltes Aggregat zur Beeinflussung der Planlage und der Rollneigung der Bahn vorhanden. Das erfolgt hier in einer zweireihigen Trockenpartie mit steuerbarer Trockenleistung für jede Papierseite w1 und w2. Zusätzlich oder alternierend könnte auch eine nicht mit dargestellte Befeuchtungseinrichtung mit Sprühdüsen oder dergleichen oder wenigstens eine zusätzliche Trocknungseinrichtung in Form von Infrarottrocknern zur Vermeidung der Rollneigung der Bahn vorgesehen sein.
Im Anschluss an die Nachtrocknung erfolgt ein sanftes Glätten 9 der Bahn w, wobei im Beispiel jede Bahnseite einzeln und nacheinander einem Ein-Nip-Soft-Kalander 9.1 zugeordnet ist.
Abschließen wird die fertige Bahn w mit einer Aufwickeleinrichtung 10 (z.B. ein von der Anmelderin bezeichneter Sirius), der eine Linienkraftsteuerung und -Regelung enthält, aufgewickelt und steht für den bestimmungsgemäßen Einsatz zur Verfügung.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer beschichteten Faserstoffbahn, insbesondere zur Herstellung von Kopierpapier oder Karton, aufweisend mindestens folgende Schritte: Bahnbildung aus einem Faserstoffgemisch, mit einem Stoffauflauf (2) und einem Siebformer (3), anschließende Entwässerung in einer Pressenpartie (4), danach Trocknung in einer Trockenpartie (5), um die gebildete Faserstoffbahn (w) zumindest bis auf einen Restfeuchtegehalt zu trocknen, Aufbringen eines Beschichtungsmittels auf wenigstens eine Bahnseite (w1; w2) mit wenigstens einem Auftragsaggregat (6.1), Nachtrocknung (8) und anschließende Aufrollung der Bahn (w) mit einer Aufrolleinrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der wenigstens eine Bahnseite (w1; w2) der => 50% Trockengehalt aufweisenden Bahn (w) mit einem Beschichtungsmittel behandelt wird, wobei das Beschichtungsmittel Anteile von feinen Teilchen aus organischem Material enthält.
Verfahren zur Herstellung einer beschichteten Faserstoffbahn, insbesondere zur Herstellung von Kopierpapier oder Karton, aufweisend mindestens folgende Schritte: Bahnbildung aus einem Faserstoffgemisch, mit einem Stoffauflauf (2) und einem Siebformer (3), anschließende Entwässerung in einer Pressenpartie (4), danach Trocknung in einer Trockenpartie (5), um die gebildete Faserstoffbahn (w) zumindest bis auf einen Restfeuchtegehalt zu trocknen, Aufbringen eines Beschichtungsmittels auf wenigstens eine Bahnseite (w1; w2) mit wenigstens einem Auftragsaggregat (6.1), Nachtrocknung (8) und anschließende Aufrollung der Bahn (w) mit einer Aufrolleinrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, dass dem Faserstoffgemisch zur Erhöhung des Volumens der herzustellenden Bahn mindestens ein Teil gebleichten und chemisch aufgeschlossenen Holzstoff (BCTMP) zugegeben wird und die Bahn mit einem Beschichtungsmittel gestrichen wird, welches Anteile von feinen Teilchen aus organischem Material enthält.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Material aus Feinstoffen besteht.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Material aus Kurzfasern besteht.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmittel auch Füllstoffe und Stärke enthält.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinstoffe in einem Längenbereich von kleiner 100 μm, vorzugsweise kleiner als 50 μm und die Kurzfasern in einem Längenbereich von kleiner 200 μm liegen.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinstoffe und/oder Kurzfasern aus dem Hauptstrom, der dem Stoffauflauf (2) zugeführt wird, abgetrennt werden, resultieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Feinstoffe und/oder Kurzfasern über einen zusätzlichen Strang (F) zu Verfügung gestellt werden, wobei die Feinstoffe und/oder Kurzfasern einen hohen Mahlgrad, beispielsweise > 85SR, aus einer extensiven Mahlung aufweisen oder bei Bedarf kombiniert werden mit einer folgenden Abtrennung der Feinstoffe aus dem Vollstrom.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragen des Beschichtungsmittels mit einem an sich bekannten Filmauftragswerk (6) oder einem an sich bekannten 1:1-Auftragswerk, oder einem an sich bekannten Auftragswerk, bei dem ein Dosieren des auf die Bahn aufgebrachten Beschichtungsmittel mit einem Rakelelement vorgenommen wird, auf wenigstens eine Bahnseite erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Faserstoffbahn (w) abschließend nur sanft geglättet wird, dergestalt, dass entweder jede Bahnseite (w1; w2) einzeln und nacheinander mit einem Ein-Nip-Soft-Kalander (9.1) oder wenigstens einem Schuhkalander oder beide Bahnseiten (w1; w2) mit einem Zwei-Nip-Soft-Kalander geglättet werden.