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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen von Auftragsmedium, insbesondere Streichfarbe auf die Oberfläche einer laufenden Papier- oder Kartonbahn, um sie beispielsweise für einen Tintenstrahl-Druck oder für flexographischen Druck geeignet zu machen, wobei das Auftragsmedium kationisch oder anionisch eingestellt wird.
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Papiere für einen Tintenstrahl-Druck oder für flexographischen Druck sollen vor allem ein hohes Absorptionsvermögen aufweisen, damit die später aufzubringende Druckfarbe von der Papieroberfläche aufgenommen und festgehalten wird. Deshalb wird die Papierbahn während ihrer Herstellungsprozesses in der Papiermaschine oder in einem nachfolgenden Veredelungsprozess in einer Streichmaschine mit anionisch oder kationisch eingestellten Streichfarben beschichtet. In manchen Fällen werden auch zwei nacheinander folgende Prozessschritte durchgeführt und zwar der erste Schritt anionisch und der zweite Schritt kationisch.
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Nachteilig dabei ist bei einem Auftrag von kationischen Medien, dass diese zwar ein gutes Auftragsergebnis bringen, aber das kationische Medium ist sehr teuer. Hingegen das anionische Medium, welches kostengünstiger ist, erzeugt eine weniger gute Auftragsqualität. Werden die beiden Komponenten – anionisches und kationisches Medium vermischt aufgetragen, führt das zu Verklumpungen und daher zu ungenügenden Auftragsqualitäten.
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Nachteilig ist dabei auch, dass sich die vermischten Komponenten nur vermischt abführen lassen und sich daher nicht für eine Wiederaufbereitung eignen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Auftragen von Auftragsmedium auf die Oberfläche einer laufenden Papier- oder Kartonbahn anzugeben, mit welchem sich vor allem kationisches Auftragsmedium einsparen lässt.
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Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Zweckmäßige Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Basisschicht, bestehend aus einem anionisch eingestellten, d. h. negativ geladenen Auftragsmedium und eine Deckschicht, bestehend aus einem kationisch, d. h. positiv geladenen eingestellten Auftragsmedium, auf die Oberfläche der Papierbahn aufgetragen wird. Dies erfolgt räumlich getrennt voneinander auf dieselbe Bahnseite.
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Das bedeutet, dass beide Medien nicht miteinander vermischt werden, wodurch es nicht mehr zu Verklumpungen kommt, was bisher nicht möglich war. Dadurch steigt die Auftragsqualität, was wiederum später zu besseren Druckergebnissen führt. Vor allem aber hat man die Möglichkeit, jedes Medium einzeln z. B. im Festigkeitsgehalt, in Strichmenge usw. einzustellen. Dadurch, dass beide unterschiedlich geladenen Auftragsmedien separat voneinander aufgetragen werden, wird ein getrenntes Auffangen von überschüssigem Medium ermöglicht. Dies ist sowohl beim Anfahren und Beenden des Streichvorgangs und/oder während des Streichprozesses, wenn das Auftragsmedium bzw. die Streichfarbe über die Breite der Bahn hinaus (overboard) abgegeben wird, der Fall. Damit ist eine getrennte Rückführung bzw. Wiederzuführung in den Streichprozess möglich.
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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich das sehr teure kationische Auftragsmedium einsparen.
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Die in einer online-Papierherstellungsmaschine oder in einer offline-Streichmaschine aufgebrachte anionische Basisschicht sorgt für die nötigen optischen Eigenschaften, wie Opazität (Durchscheinbarkeit), Weiße und Helligkeit, wohingegen die kationische Deckschicht für die schnelle Verankerung bzw. Immobilisierung der später in den Druckmaschinen aufgebrachten Druckfarben sorgt.
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Zur Verbesserung der Auftragsqualität bzw. für eine gute Verankerung der aufgetragenen Deckschicht mit der darunterliegenden Schicht ist es zweckmäßig, wenn zwischen der anionischen Basisschicht und der kationischen Deckschicht eine Zwischenschicht, bestehend aus Gelatine oder Polyvinylalkohol, aufgebracht wird.
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Das Verfahren kann vorteilhaft ausgestaltet werden, wenn die einzelnen Schichten, d. h. sowohl die anionische Basisschicht als auch die kationische Deckschicht, aber auch die Zwischenschicht jeweils mit Hilfe wenigstens eines Vorhangauftragswerks aufgebracht werden. Dabei werden die jeweiligen Auftragsmedien in getrennten einschichtigen oder auch mehrschichtigen Vorhängen, im Wesentlichen der Schwerkraft folgend, an die Papier- oder Kartonbahn abgegeben. Da der Auftrag 1:1 erfolgt, also nur in der Menge aufgetragen wird, die auf der Bahnoberfläche auch verbleiben soll, spart man nochmals teures Auftragsmedium.
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Bevorzugt wird die kationische Deckschicht und/oder die Zwischenschicht bzw. Zwischenschichten nass in nass, d. h. ohne Anwendung einer Zwischentrocknung auf die bereits auf der Papieroberfläche befindliche Basisschicht aufgebracht. Die Basisschicht verankert sich auf der Papieroberfläche und die kationische Deckschicht verankert sich infolge des Nass- in Nass-Auftrags besonders gut mit der Basisschicht oder der Zwischenschicht. Darüber hinaus werden Kosten für die nicht benötigten Trocknungseinrichtungen gespart.
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In einem alternativen Verfahren kann vorgesehen sein, dass auf eine anionische Mehrfachschicht eine kationische Mehrfachschicht aufgebracht wird. Vorzugsweise ist aber jeweils an eine Doppelschicht gedacht. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass auf eine anionische Basisschicht, auf die wiederum eine Zwischenschicht aufgebracht wird, eine einfache kationische Deckschicht darübergelegt wird
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Ebenso ist es möglich, auf eine anionische Basis-Doppelschicht (bzw. Doppellage), aber auch auf eine Basis-Einzelschicht (bzw. Einzellage) eine kationische Doppelschicht (bzw. Doppellage) aufzubringen.
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Es bilden also immer wenigstens zwei Schichten bzw. Lagen die Gesamt-Auftragsschicht.
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In Rahmen der Erfindung ist für das Auftragen der einzelnen Schichten bzw. Lagen sowohl an sich bekannte Vorhangschlitzdüsen bzw. Slot Dies, als auch an sich bekannte ein- oder mehrschichtig auftragende Gleitschicht-Düsenblöcke bzw. Slide Dies gedacht. Diese Auftragsaggregate tragen die Streichfarben sehr gleichmäßig und wie vorstehend schon erläutert, ohne Überschuss auf die Papier- oder Kartonfläche auf.
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Es wurde herausgefunden, dass das Strichgewicht der anionischen Einzel- oder Mehrfach-Basisschicht höher als das Strichgewicht der kationischen Einzel- oder Mehrfach-Deckschicht sein soll. Dafür werden folgende Mengenbereiche vorgeschlagen:
- – die anionische Basisschicht wird in einer Menge bzw. in einem Gesamt-Strichgewicht von 2 bis 20 g/m2, vorzugsweise 2 bis 18 g/m2 und
- – die kationische Deckschicht wird in einer Menge bzw. in einem Gesamt-Strichgewicht von 2 bis 18 g/m2, vorzugsweise 1 bis 10 g/m2 aufgetragen.
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Dabei wird man bei der anionischen Schicht die höheren Werte des Bereichs wählen und bei der kationischen Schicht die niedrigen Werte.
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Damit lässt sich in bedeutendem Maße teures kationisches Auftragsmedium bzw. Streichfarbe einsparen.
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Weitere Kosten spart man, indem der Feststoffgehalt der kationischen Deckschicht niedriger ist als der der anionischen unteren Schicht, also der Basisschicht. In Rahmen der Erfindung ist an einen Feststoffgehalt der kationischen Deckschicht von 25 bis 70%, vorzugsweise 15–35% und einen Feststoffgehalt der anionischen Basisschicht von 30 bis 70%, vorzugsweise 55 bis 65% gedacht.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden folgende Vorteile erreicht:
- – Einsparung von Kosten für teure kationische Chemikalien;
- – die anionischen und kationischen Auftragsmedien lassen sich jeweils separat zurückgewinnen;
- – die mit Auftragsmedium beaufschlagten Elemente, wie Düsen, Auftragskammern und Zuführleitungen lassen sich separat reinigen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
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1: eine erste Variante mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird,
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2: eine zweite Variante mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird,
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3: eine dritte Variante mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird,
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In der
1 ist eine Papier- oder Kartonbahn
1 erkennbar, die in Richtung L über zwei voneinander beabstandete Leitwalzen
2 läuft. Oberhalb der Bahn
1 und beabstandet von ihr sind zwei Vorhangauftragswerke
3 und
4 angeordnet, die als sogenannte Schlitzdüsen ausgeführt sind. Diese Schlitzdüsen, d. h. als ”Slot Dies” in der Fachsprache bezeichnet, sind aus der
DE-A1 10 2007 000 782 bereits bekannt. Die beiden Auftragswerke
3 und
4 weisen gleich aufgebaute Bauteile auf und sind in Laufrichtung der Bahn
1 wie in
1 erkennbar, nacheinander angeordnet, könnten aber – wie hier nicht dargestellt ist – auch zu einer baulichen Einheit zusammengefasst sein. Das Auftragswerk
3 ist zur Abgabe von anionischem Auftragsmedium
5 bzw. Streichfarbe in Form eines einschichtigen Vorhangs
5a bestimmt. Der Vorhang fällt im Wesentlichen schwerkraftbedingt nach unten auf die Bahnoberfläche. Der Einzelvorhang
5a erzeugt danach auf der Oberfläche der Papier- oder Kartonbahn
1 eine Konturschicht, die eine einschichtige Basisschicht
5b bildet.
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Das in einem gewissen Abstand nachgeordnete Auftragswerk 4 ist zur Abgabe von kationischem Auftragsmedium 6 bzw. Streichfarbe ebenfalls hier in Form eines einschichtigen Vorhangs 6a bestimmt. Der Einzelvorhang 6a erzeugt danach auf der Oberfläche der Papier- oder Kartonbahn 1 ebenfalls eine einzelne Schicht, die eine einschichtige Deckschicht 6b bildet.
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Alle Aufträge erfolgen auf dieselbe Bahnseite und in nur einem Durchgang der Bahn 1.
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Da mit der schnelllaufenden Papier- oder Kartonbahn 1 unerwünschte Luftgrenzschichten mitgeführt werden sind vor jedem Auftragswerk 3 und 3 entsprechende Entfernungseinrichtungen Luftgrenzschicht-Bekämpfungseinrichtungen 7 vorhanden. Außerdem sind Auffangeinrichtungen 8, z. B. Auffangwannen oder -Rinnen, für den Vorhang beim Starten und Stoppen des Vorhangs mit eingezeichnet.
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Insgesamt bilden in diesem Beispiel zwei Lagen an Auftragsmedium, also einschichtige Basisschicht 5b und einschichtige Deckschicht 6b eine Gesamtstrichschicht S.
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In 2 ist dargestellt, dass eine doppelschichtige anionische Basisschicht 5c auf die Oberfläche der Papier- oder Kartonbahn 1 aufgebracht wird. Nachfolgend wird wie bei 1 eine einschichtige kationische Deckschicht 6c aufgetragen. Diese 2 gilt auch für den Fall, dass eine einschichtige Basisschicht 5b und darüber eine Zwischenschicht 9, bestehend aus einer Gelatine oder Polyvinylalkohol aufgetragen wird.
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Zur Ausbildung der Basisschicht
5b oder
5c und ggf. der Zwischenschicht
9 wird als Vorhangauftragswerk eine so genannte Gleitschichtdüse
10, die in Fachkreisen als ”Slide Die” bezeichnet wird, verwendet. Ein solches Auftragswerk
10 ist beispielsweise aus der der
EP-A1-1 255 615 bekannt. Mit diesem Vorhang-Auftragswerk, sind mehrere Auftragsmedien bzw. mehrere Schichten des Auftragsmediums, also auch z. B. eine oder mehrere Lagen anionischen Mediums und das Medium für die Zwischenschicht
9 abgebbar. Diese so genannte Gleitschichtdüse enthält dafür mehrere Einzel-Auftragsmediumskammern
10.1 bis
10.n. Aus jeder Auftragskammer zweigt nach oben ein Zufuhrspalt ab, der wiederum nach oben in eine schlitzförmige Austrittsdüse übergeht, die hier aus Übersichtlichkeitsgründen nicht mit bezeichnet wurden. Aus diesen Austrittsdüsen strömt das anionische Auftragsmedium, beispielsweise für eine erste Lage der Basisschicht
5c auf eine äußere Gleitfläche der Gleitschichtdüse. Das aus einer parallel daneben angeordneten weiteren Austrittsdüse austretende Auftragsmedium für eine zweite Lage der Basisschicht
5c, oder der Lage des Mediums für die Zwischenschicht
9, legt sich dabei über die erste Lage und gelangt als mehr- bzw. hier doppelschichtiger Vorhang
5d simultan auf die zu beschichtende Bahnoberfläche.
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Insgesamt bilden in gewählten Beispiel der 2 drei Lagen, also doppelschichtige Basisschicht 5c und einschichtige Deckschicht 6b die Gesamtstrichschicht S.
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Die 3 zeigt eine weitere Verfahrensvariante. Hierbei werden nacheinander jeweils zwei Doppelschichten mit je einem aus 2 entnehmbaren Vorhangauftragswerk in Form je einer Gleitschichtdüse 10 aufgetragen. Das heißt, die anionische Basisschicht 5c wird hier mit Hilfe eines doppelschichtigen Vorhangs 5d, bestehend aus dem anionischem Auftragsmedium 5 gebildet. Die nachfolgende kationische Deckschicht 6c wird hier mit Hilfe eines doppelschichtigen Vorhangs 6d, bestehend aus dem kationischen Auftragsmedium 6 gebildet.
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Insgesamt bilden hierbei vier Lagen an Auftragsmedium die Gesamtstrichschicht S. Anzumerken ist, dass hierbei zwischen Basis- und Deckschicht ebenfalls eine Zwischenschicht 9 aufgebracht werden kann. Das ist aufgrund der Verwendung der beschriebenen Gleitschichtdüsen 10 mit den mehreren Auftragsmediumskammern sehr effizient möglich.
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Nachzutragen ist außerdem, dass alle dargestellten Vorhangauftragswerke 3, 4 und 10 kontaktlos arbeiten. Das heißt, die abgegebenen Auftragsmedien werden ohne bahnberührende Bauteile aufgetragen. Die einzelnen Schichten werden darüber hinaus nass in nass aufgebracht.
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Im Übrigen werden in allen Beispielen die anionische Basisschicht in einem Strichgewicht von 18 g/m2 und der kationische Deckstrich in einem Strichgewicht von ca. 10 g/m2 aufgetragen. Der Feststoffgehalt der kationischen Deckschicht beträgt ca. 35% und der Feststoffgehalt der anionischen Basisschicht ca. 55%.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Papier- oder Kartonbahn
- 2
- Leitwalze
- 3
- Vorhangauftragswerk-Schlitzdüse
- 4
- Vorhangauftragswerk-Schlitzdüse
- 5
- anionisches Auftragsmedium
- 5a
- Einzelvorhang
- 5b
- einschichtige Basisschicht
- 5c
- doppelschichtige Basisschicht
- 5d
- doppelschichtiger Vorhang
- 6
- kationisches Auftragsmedium
- 6a
- Einzelvorhang
- 6b
- einschichtige Basisschicht
- 6c
- doppelschichtige Basisschicht
- 6d
- doppelschichtiger Vorhang
- 7
- Luftgrenzschicht-Bekämpfungseinrichtung
- 8
- Vorhang-Auffangeinrichtung
- 9
- Zwischenschicht
- 10
- Auftragswerk-Gleitschichtdüse
- 10.1-10.n
- Auftragsmediumskammer
- L
- Laufrichtung
- S
- Gesamtstrichschicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007000782 A1 [0027]
- EP 1255615 A1 [0033]
