DE102006059544A1

DE102006059544A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung und Glättung

Info

Publication number: DE102006059544A1
Application number: DE200610059544
Authority: DE
Inventors: Joachim Hinz; Jörg Dr. Rheims
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2006-12-16
Filing date: 2006-12-16
Publication date: 2008-06-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur beidseitigen Beschichtung und Glättung einer Papier-, Karton- oder einer anderen Faserstoffbahn (1) in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben. Dabei soll ein möglichst gutes Glättergebnis bei ausreichender Endfeuchte der Faserstoffbahn (1) dadurch erreicht werden, dass zuerst eine Seite der Faserstoffbahn (1) beschichtet und anschließend geglättet und danach die andere Seite der Faserstoffbahn (1) beschichtet und nachfolgend geglättet wird, wobei die zuletzt beschichtete Seite von ihrer Beschichtung befeuchtet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur beidseitigen Beschichtung und Glättung einer Papier-, Karton- oder einer anderen Faserstoffbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur beidseitigen Beschichtung und Glättung einer Papier-, Karton- oder einer anderen Faserstoffbahn in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben mit zumindest zwei Beschichtungsvorrichtungen zur einseitigen Beschichtung der Faserstoffbahn und wenigstens zwei Glättvorrichtungen.
Im Allgemeinen werden gestrichene Papierbahnen zur Glättung meist durch mehrere Pressspalte eines Kalander geführt. Dabei kommt es wegen der hohen Presskräfte allerdings zu einer unerwünscht starken Minderung des Volumens.
Beim Einsatz von verlängerten Pressspalten zur Glättung kann zwar das Volumen geschont werden, jedoch sind dabei sehr hohe Temperaturen im verlängerten Pressspalt erforderlich, was den Trockengehalt auf ein Maß vermindert, das die Bedruckbarkeit der Bahn beeinträchtigt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die Glättung der Faserstoffbahn unter Gewährleistung einer ausreichenden Endfeuchte, vorzugsweise in Höhe von 3-5%, zu verbessern.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens dadurch gelöst, dass zuerst eine Seite der Faserstoffbahn beschichtet und anschließend geglättet und danach die andere Seite der Faserstoffbahn beschichtet und nachfolgend geglättet wird, wobei die zuletzt beschichtete Seite vor ihrer Beschichtung befeuchtet wird.
Hinsichtlich des Verfahrens ist wesentlich, dass sich in Bahnlaufrichtung an eine Beschichtungsvorrichtung eine Glättvorrichtung zur Glättung der beschichteten Seite und danach eine Beschichtungsvorrichtung zur Beschichtung der zweiten Seite der Faserstoffbahn sowie eine Glättvorrichtung zur Glättung der beschichteten, zweiten Seite anschließt und vor der Beschichtungsvorrichtung der zweiten Seite der Faserstoffbahn eine Befeuchtungsvorrichtung zur Befeuchtung der zweiten Seite der Faserstoffbahn angeordnet ist.
Durch die Trennung der Beschichtungsvorgänge beider Seiten und die Befeuchtung der zweiten, zuletzt beschichteten Seite vor ihrer Beschichtung kann der Feuchteverlust der Faserstoffbahn während der Glättung der ersten, zuerst beschichteten Seite ausgeglichen werden. Im Ergebnis hat die Faserstoffbahn nach der Glättung beider Seiten der Faserstoffbahn die notwendige Feuchtigkeit für den Drucker.
Auf diese Weise gelangt auch keine Feuchtigkeit der Befeuchtungsvorrichtung der zweiten Seite in die Beschichtung der ersten Seite der Faserstoffbahn. Ansonsten würde nämlich die Befeuchtung der Beschichtung ein Kleben der Beschichtung an Leit- oder Glättwalzen zur Folge haben.
Sollte dies nicht ausreichen, so kann die Beschichtung auch mit einem höheren Wasseranteil als üblich erfolgen.
In Abhängigkeit von der Einwirkdauer der von der Befeuchtungsvorrichtung aufgetragenen Feuchtigkeit und damit auch der Maschinengeschwindigkeit kann es vorteilhaft sein, wenn die Befeuchtung der zuletzt beschichteten Seite vor der Beschichtung der ersten Seite der Faserstoffbahn und/oder während der Beschichtung der ersten Seite der Faserstoffbahn und/oder nach der Beschichtung der ersten Seite der Faserstoffbahn erfolgt.
Dementsprechend sollte eine Befeuchtungsvorrichtung der zweiten Seite vor der Beschichtungsvorrichtung der ersten Seite der Faserstoffbahn und/oder bezüglich der Faserstoffbahn gegenüber der Beschichtungsvorrichtung der ersten Seite der Faserstoffbahn und/oder nach der Beschichtungsvorrichtung der ersten Seite der Faserstoffbahn angeordnet sein. Die Anordnung der Befeuchtungsvorrichtung kann dabei insbesondere auch von den Raumverhältnissen abhängig sein.
Im Interesse einer möglichst geringen Zweiseitigkeit der Faserstoffbahn kann es auch von Vorteil sein, wenn die beschichtete Seite der Faserstoffbahn vor ihrer Glättung befeuchtet wird. Hierzu sollte zwischen der Beschichtungsvorrichtung einer Seite der Faserstoffbahn und der folgenden Glättvorrichtung eine Zusatz-Befeuchtungsvorrichtung zur Befeuchtung dieser Seite angeordnet sein. Dabei wir im Allgemeinen aber nur eine geringe Menge an Feuchtigkeit aufgetragen, da ansonsten die Beschichtung an nachfolgenden Walzenmänteln zumindest teilweise haften würde.
Je nach der aufzutragenden Feuchtigkeitsmenge und dem Grad der Verteilung erfolgt die Befeuchtung der Faserstoffbahn über die Befeuchtungs- und/oder Zusatz-Befeuchtungsvorrichtungen in Form von Dampf- und/oder Wassersprüheinrichtungen vorzugsweise mit Dampf und/oder Wasser.
Um eine möglichst volumenschonende Glättung zu erreichen, sollte die Faserstoffbahn nach der Beschichtung der ersten Seite in einem, in Bahnlaufrichtung ersten, verlängerten Glättspalt geglättet werden.
Nach der Beschichtung der zweiten Seite der Faserstoffbahn kann die Glättung dieser zweiten Seite volumenschonend ebenfalls in einem verlängerten Glättspalt erfolgen.
Es kann aber auch von Vorteil sein, wenn die Faserstoffbahn nach der Beschichtung der zweiten Seite in einem kurzen Walzenspalt geglättet wird, in dem der Pressdruck vorzugsweise in mehreren Zonen quer zur Bahnlaufrichtung separat einstellbar ist. In diesem kurzen Walzenspalt verliert die Faserstoffbahn keine oder nur wenig Feuchtigkeit.
Hinsichtlich der Vorrichtung bedeutet dies, dass der auf die Beschichtungsvorrichtung der zweiten Seite der Faserstoffbahn folgende Glättspalt verlängert ausgebildet ist oder aber von einem Walzenspalt aus zylindrischen Presswalzen gebildet wird, von denen zumindest eine Presswalze durchbiegungsgesteuert sein sollte.
Die Durchbiegungssteuerung erlaubt es das Glättergebnis über die Variation der Pressdrücke in den verschiedenen Zonen nach Bedarf zu beeinflussen und so die Eigenschaften der zu glättenden Bahn in Querrichtung zu vergleichmäßigen.
Außerdem ist es vorteilhaft, wenn zuerst die Oberseite der Faserstoffbahn beschichtet wird. Dies bedeutet, dass die in Bahnlaufrichtung erste Beschichtungsvorrichtung der Oberseite der Faserstoffbahn zugeordnet ist. Dieser Feuchteauftrag trägt nur unwesentlich zur Gesamtfeuchteerhöhung der Faserstoffbahn bei.
Damit wird verhindert, dass von der Befeuchtungsvorrichtung ausgehende Wassertropfen ungewollt auf die Faserstoffbahn gelangen und so deren Qualität beeinträchtigen.
Um eine ausreichende Penetration der aufgetragenen Feuchtigkeit zu ermöglichen, sollte die Bahnstrecke zwischen der Befeuchtung und der Beschichtung der letzten Seite der Faserstoffbahn, d. h. zwischen der Befeuchtungsvorrichtung und der Beschichtungsvorrichtung der letzten Seite der Faserstoffbahn größer als 1 m, vorzugsweise größer als 3 m sein.
Zur Verbesserung des Glättergebnisses sollte die Faserstoffbahn während der Glättung, vorzugsweise während der Glättung in einem verlängerten, beheizten Glättspalt erwärmt werden. Hierzu sollte zumindest eine Glättfläche eines Glättspaltes, vorzugsweise des verlängerten Glättspaltes beheizt sein.
Dabei ist es von Vorteil, wenn wenigstens eine Glättfläche eines beheizten Glättspaltes, vorzugsweise auf der zuvor beschichteten Seite der Faserstoffbahn, eine Temperatur von über 120°, vorzugsweise über 180° und insbesondere über 220°C hat.
Wegen der hohen Temperaturen und dem damit verbunden Feuchtigkeitsverlust der Faserstoffbahn hat es sich als optimal herausgestellt, wenn der verlängerte Glättspalt in Bahnlaufrichtung mindestens 30 mm und maximal 150 mm, vorzugsweise maximal 100 mm lang ist.
Im Interesse einer volumenschonenden Glättung bei gleichmäßiger Verdichtung sollte die zur Glättung der vorher beschichteten Seite eingesetzte Presswalze eine glatte und vorzugsweise harte Mantelfläche und die gegenüberliegende Presswalze einen elastischen Bezug besitzen, dessen Härte vorzugsweise unter 65 Shore(D), insbesondere unter 95 Shore(A) liegt.
Für die einseitige Beschichtung eignen sich insbesondere Beschichtungsvorrichtungen in Form von einem Blade-Coater oder einem Curtain-Coater.
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt die Figur einen schematischen Querschnitt durch einen Teil einer Papiermaschine, welcher zur beidseitigen Beschichtung und Glättung der Faserstoffbahn 1 dient.
Dabei wird zuerst die Oberseite der Faserstoffbahn 1 von einer Beschichtungsvorrichtung 3 in Form eines Curtain-Coaters oder eines Blade-Coaters beschichtet. Bei diesem auch als Streichen bezeichneten Vorgang werden zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften anorganische Pigmente sowie Hilfsstoffe zur Einstellung von beispielweise Viskosität und/oder Penetrationsverhalten der Streichfarbe aufgetragen.
Anschließend wird die Beschichtung von einer kontaktlosen Trocknungsvorrichtung 6, beispielsweise einem Infrarottrockner getrocknet. Bei Bedarf kann auch die Unterseite der Faserstoffbahn 1 von einer separaten Trocknungsvorrichtung 8 getrocknet werden.
Danach wird die Faserstoffbahn 1 durch einen verlängerten Glättspalt geführt, welcher von einer oberen, zylindrischen und beheizten Presswalze 10 und einer unteren Schuhpresswalze 11 gebildet wird.
Wegen der hohen Temperaturen im Glättspalt kommt es zu einer relativ starken Verminderung des Trockengehaltes der Faserstoffbahn 1 von beispielsweise 3-5%. Daher ist der Unterseite der Faserstoffbahn 1 nach der Glättvorrichtung eine Befeuchtungsvorrichtung 5 zugeordnet. Diese Befeuchtungsvorrichtung 5 besprüht die Unterseite der Faserstoffbahn 1 mit einem Wasser-Dampf-Gemisch und erhöht so den Feuchtegehalt der Faserstoffbahn 1 ohne Beeinträchtigung der Beschichtung.
Damit die Feuchtigkeit ausreichend in die Faserstoffbahn 1 eindringen kann, wird diese danach über mehrere Leitwalzen 14 geführt, so dass sich zwischen der Befeuchtungsvorrichtung 5 und der folgenden Einheit eine Bahnstrecke von mindestens 3 m ergibt.
Die folgende Einheit wird von einer zweiten Beschichtungsvorrichtung 4 in Form eines Blade-Coaters zur Beschichtung der Unterseite der Faserstoffbahn 1 gebildet.
Auch hier erfolgt im Anschluss die Trocknung der beschichteten Unterseite der Faserstoffbahn 1 von einer kontaktlosen Trocknungsvorrichtung 7. Bei Bedarf kann der Oberseite der Faserstoffbahn 1 ebenso eine Trocknungsvorrichtung 9 zugeordnet werden.
Danach wird die Faserstoffbahn 1 wieder durch einen beheizten und verlängerten Glättspalt geführt. Dieser Glättspalt wird von einer unteren, beheizten und zylindrischen Presswalze 12 und einer oberen Schuh-Presswalze 13 gebildet.
Die verlängerten Glättspalte erlauben eine intensive und dennoch volumenschonende Glättung, wobei die zylindrische Presswalze 10, 12 auf Temperaturen von über 220°C aufgeheizt werden.
Die Schuhpresswalzen 11, 13 besitzen einen flexiblen Walzenmantel, der von einem Pressschuh mit konkaver Pressfläche zur jeweils gegenüberliegenden Presswalze 10, 12 gedrückt wird. Der dabei entstehende Glättspalt hat in Bahnlaufrichtung 2 eine Länge zwischen 30 und 100 mm.
Die Härte des flexiblen Walzenmantels an der Außenseite liegt zur gleichmäßigen Verdichtung der Faserstoffbahn 1 unter 95 Shore(A).

Claims

Verfahren zur beidseitigen Beschichtung und Glättung einer Papier-, Karton- oder einer anderen Faserstoffbahn (1) in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst eine Seite der Faserstoffbahn (1) beschichtet und anschließend geglättet und danach die andere Seite der Faserstoffbahn (1) beschichtet und nachfolgend geglättet wird, wobei die zuletzt beschichtete Seite vor ihrer Beschichtung befeuchtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtung der zuletzt beschichteten Seite vor der Beschichtung der ersten Seite der Faserstoffbahn (1) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtung der zuletzt beschichteten Seite während der Beschichtung der ersten Seite der Faserstoffbahn (1) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtung der zuletzt beschichteten Seite nach der Beschichtung der ersten Seite der Faserstoffbahn (1) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichtete Seite der Faserstoffbahn (1) vor ihrer Glättung befeuchtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (1) mit Dampf und/oder Wasser befeuchtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (1) nach der Beschichtung der ersten Seite in einem verlängerten Glättspalt geglättet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (1) nach der Beschichtung der zweiten Seite in einem verlängerten Glättspalt geglättet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (1) nach der Beschichtung der zweiten Seite in einem kurzen Walzenspalt geglättet wird, in dem der Pressdruck vorzugsweise in mehreren Zonen quer zur Bahnlaufrichtung (2) separat einstellbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst die Oberseite der Faserstoffbahn (1) beschichtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnstrecke zwischen der Befeuchtung und der Beschichtung der letzten Seite der Faserstoffbahn (1) größer als 1 m, vorzugsweise größer als 3 m ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (1) während der Glättung, vorzugsweise während der Glättung in einem verlängerten, beheizten Glättspalt erwärmt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Glättfläche eines beheizten Glättspaltes eine Temperatur von über 120°, vorzugsweise über 180° und insbesondere über 220°C hat.
Vorrichtung zur beidseitigen Beschichtung und Glättung einer Papier-, Karton- oder einer anderen Faserstoffbahn (1) in einer Maschine zur Herstellung und/oder Veredlung derselben mit zumindest zwei Beschichtungsvorrichtungen (3, 4) zur einseitigen Beschichtung der Faserstoffbahn (1) und wenigstens zwei Glättvorrichtungen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich in Bahnlaufrichtung (2) an eine Beschichtungsvorrichtung (3) eine Glättvorrichtung zur Glättung der beschichteten Seite und danach eine Beschichtungsvorrichtung (4) zur Beschichtung der zweiten Seite der Faserstoffbahn (4) sowie eine Glättvorrichtung zur Glättung der beschichteten, zweiten Seite anschließt und vor der Beschichtungsvorrichtung (4) der zweiten Seite der Faserstoffbahn (1) eine Befeuchtungsvorrichtung (5) zur Befeuchtung der zweiten Seite der Faserstoffbahn (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtungsvorrichtung (5) der zweiten Seite vor der Beschichtungsvorrichtung (3) der ersten Seite der Faserstoffbahn (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtungsvorrichtung (5) der zweiten Seite bezüglich der Faserstoffbahn (1) gegenüber der Beschichtungsvorrichtung (3) der ersten Seite der Faserstoffbahn (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtungsvorrichtung (5) der zweiten Seite nach der Beschichtungsvorrichtung (3) der ersten Seite der Faserstoffbahn (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Beschichtungsvorrichtung (3, 4) einer Seite der Faserstoffbahn (1) und der folgenden Glättvorrichtung eine Zusatz-Befeuchtungsvorrichtung zur Befeuchtung dieser Seite angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtungs-(5) und/oder die Zusatz-Befeuchtungsvorrichtungen als Dampf und/oder Wasser-Sprüheinrichtungen ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der in Bahnlaufrichtung (2) erste Glättspalt nach der ersten Beschichtungsvorrichtung (3) verlängert ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der auf die Beschichtungsvorrichtung (4) der zweiten Seite der Faserstoffbahn (1) folgende Glättspalt verlängert ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der auf die Beschichtungsvorrichtung (4) der zweiten Seite der Faserstoffbahn (1) folgende Glättspalt von einem Walzespalt aus zylindrischen Presswalzen gebildet wird, von denen zumindest eine Presswalze durchbiegungsgesteuert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die in Bahnlaufrichtung (2) erste Beschichtungsvorrichtung (3) der Oberseite der Faserstoffbahn (1) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnstrecke zwischen der Befeuchtungsvorrichtung (5) und der Beschichtungsvorrichtung (4) der letzten Seite der Faserstoffbahn (1) größer als 1 m, vorzugsweise größer als 3 m ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Glättfläche eines Glättspaltes, vorzugsweise des verlängerten Glättspaltes beheizt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Glättfläche eines beheizten Glättspaltes, vorzugsweise auf der zuvor beschichteten Seite der Faserstoffbahn (1) eine Temperatur von über 120°, vorzugsweise über 180° und insbesondere über 220°C hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der verlängerte Glättspalt in Bahnlaufrichtung (2) mindestens 30 mm und maximal 150 mm, vorzugsweise maximal 100 mm lang ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Glättung der vorher beschichteten Seite eingesetzte Presswalze (10, 12) eine glatte und vorzugsweise harte Mantelfläche und die gegenüberliegende Presswalze (11, 13) einen elastischen Bezug besitzt, dessen Härte vorzugsweise unter 65 Shore(D), insbesondere unter 95 Shore(A) liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsvorrichtung (3, 4) von einem Blade-Coater oder einem Curtain-Coater gebildet wird.