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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer gestrichenen Faserstoffbahn, insbesondere einer gestrichenen Papier- oder Kartonbahn, wobei die Faserstoffbahn zumindest auf einer Seite mit einem Vorhangstreichaggregat gestrichen wird.
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Ein solches Verfahren, bei dem ein frei fallender Vorhang aus Farbe auf eine Papierbahn als Beschichtung aufgetragen wird, ist beispielsweise aus
DE 10 2008 041 418 A1 bekannt. Weiterhin ist auch die Herstellung mehrfach gestrichener Papiere, die mit Vorhangstreichaggregat und mit Klingenstreichaggregat gestrichen werden, bekannt. Eine mögliche Ausführung ist in
DE 10 2007 033 937 A1 beschrieben. Bei Vorhangsstreichaggregaten kennt man Schlitzdüsen (engl.: slot die) oder Gleitschichtdüsen (engl.: slide die) zur Erzeugung des Farbvorhangs, wobei der Vorhang bei beiden Bauarten aus einer einfachen, einer doppelten oder aus mehreren Lagen bestehen kann. Solche Düsen sind aus
DE 10 2006 052 687 A1 bekannt.
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Bislang ist das Vorhangstreichen weitgehend beschränkt auf Spezialpapiere, bei denen sehr teure Streichfarbe verwendet wird, da hier der Vorteil des geringen Farbüberschusses besonders wichtig ist. Bei anderen normalen gestrichenen Papieren mit hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität kommt es dagegen nicht zum Einsatz, da Glanz und Glätte dafür nicht gut genug sind. Auch die an sich bekannte Verwendung von Vorkalandern reicht dafür nicht aus und hat den Nachteil, dass dadurch die Dicke und das Volumen der Faserstoffbahn in unerwünschter Weise reduziert wird.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zu schaffen, bei dem eine höhere Oberflächenqualität der gestrichenen Faserstoffbahn bei geringen Investitionskosten und Betriebskosten erreicht wird.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Faserstoffbahn oder eine Decklage der Faserstoffbahn aus einem Faserstoff hergestellt wird, der mindestens 50% Akazien-Zellstoff enthält oder dass die Faserstoffbahn oder eine Decklage der Faserstoffbahn aus einem Faserstoff hergestellt wird, der einen Kurzfaser-Zellstoff mit einer mittleren anzahlgewichteten Faserlänge gemessen nach ISO 16065 von höchstens 0,70 mm, bevorzugt von höchstens 0,68 mm, zu einem Anteil von mindestens 50% enthält.
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Grundsätzlich hat das Vorhangstreichen den Vorteil, dass die Streichfarbe vollständig auf die Faserstoffbahn übertragen wird, was eine sehr gute Ausnutzung der Streichfarbe ergibt, und dass das Übertragen kontaktlos erfolgt und damit die Faserstoffbahn nicht belastet und zu weniger Abrissen führt. Allerdings gibt es dadurch nach dem Übertragen auch kein Egalisieren der Strichschicht. Die Strichschicht bildet die Oberfläche der ungestrichenen Faserstoffbahn ab. Um eine sehr gut bedruckbare Oberfläche der gestrichenen Faserstoffbahn zum Beispiel für hochwertige Papiersorten zu erreichen, muss die ungestrichene Faserstoffbahn schon sehr glatt sein. Versuche haben gezeigt, dass die ungestrichene Faserstoffbahn eine sehr glatte und mit Vorhangstreichaggregaten gut streichbare Oberfläche bekommt, wenn Akazien-Zellstoff oder der oben spezifizierte Kurzfaser-Zellstoff zu mindestens 50% im Faserstoff enthalten ist. Das liegt daran, dass die kurzen Fasern und der hohe Feinstoffanteil eine sehr gleichmäßige und wenig strukturierte Oberfläche bilden. Auf einen Vorkalander kann je nach Anforderung verzichtet werden oder die Nipkraft des Vorkalanders kann zumindest geringer eingestellt werden, was beides vorteilhaft für die Dicke der Faserstoffbahn ist.
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Weiterhin ergibt sich durch einen solchen Faserstoff eine Oberfläche, die eine sehr gleichmäßige Saugfähigkeit aufweist, und damit einen sehr gleichmäßigen Aufbau der Strichschicht auch ohne Egalisieren bewirkt. Ein solcher Faserstoff lässt sich auch mit geringerer Mahlenergie auf den gewünschten Mahlgrad bringen, so dass niedrigere Betriebskosten anfallen.
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Die Faserstoffbahn wird aus Faserstoff und gegebenenfalls noch mit Füllstoff und Hilfsstoffen gebildet. Mehrlagige Faserstoffbahnen bestehen zumindest aus einer Decklage und einer Rückenlage, eventuell auch noch aus einer oder mehreren Mittellagen, wobei die einzelnen Lagen aus verschiedenen Faserstoffen gebildet werden. Entscheidend für die Oberflächenqualität ist dabei nur die Decklage, da diese mehrlagigen Faserstoffbahnen nur einseitig bedruckt werden.
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Vorteilhaft kann es sein, den Anteil an Akazien bzw. an dem spezifizierten Kurzfaser-Zellstoff auf maximal 85% zu begrenzen. Dadurch kann ein ausreichender Anteil an Langfaser-Zellstoff zur Erhöhung der Festigkeit und/oder ein ausreichender Anteil an anderem Kurzfaser-Zellstoff oder BCTMP (Bleached chemical Thermo-Mechanical Pulp) zur Volumensteigerung eingesetzt werden. BCTMP ist ein gebleichter und zur teilweisen Lignin-Herauslösung chemisch behandelter TMP-Holzstoff. Mit BCTMP sind alle Halbzellstoffe gemeint, die auch manchmal as APMP (Alkaline Peroxide Mechanical Pulp) oder ähnlich bezeichnet werden.
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Zur Festigkeitssteigerung der Faserstoffbahn kann ein Anteil von 5–20%, bevorzugt von 10–15% an Langfaser-Zellstoff, z.B. nordischem Nadelholz-Zellstoff, im Faserstoff enthalten sein. Und zur Erzielung eines ausreichenden Volumens kann im Faserstoff ein Anteil von 5–30%, bevorzugt von 5–25% an BCTMP enthalten sein. Ein zu hoher Langfaser-Zellstoff macht den Faserstoff u.a. zu teuer und ein zu hoher BCTMP-Anteil macht die Oberfläche zu ungleichmäßig. Ein bevorzugter Faserstoff besteht beispielsweise aus 65% Akazien-Zellstoff oder vorgenannt spezifiziertem Kurzfaser-Zellstoff, 20% BCTMP und 15% Langfaser-Zellstoff.
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Erfindungsgemäß können beide Seiten der Faserstoffbahn jeweils mit einem Vorhangstreichaggregat gestrichen werden. Je nach Anforderung kann es auch ausreichend sein, wenn die Faserstoffbahn nur mit einem oder zwei Vorhangstreichaggregaten gestrichen wird.
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Zusätzlich können aber auch eine oder beide Seiten noch mit einem Klingenstreichaggregat gestrichen werden, um eine besonders gute Qualität zu erreichen. Als Klingenelement zum Egalisieren der aufgetragenen Streichfarbe kann ein Rakelstab oder ein Blade benutzt werden. Das Klingenstreichaggregat kann vor oder auch nach dem Vorhangstreichaggregat angeordnet sein, je nachdem welcher Aufbau und welche speziellen Eigenschaften der gesamten Strichschicht gewünscht sind. Nach den einzelnen Streichvorgängen wird die jeweilige Strichschicht getrocknet, bevor eine weitere Strichschicht aufgetragen wird.
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Besonders bevorzugt vor allem bei gestrichenen Druckpapieren werden erst beide Seiten mit einem Vorhangstreichaggregat und dann beide Seiten mit einem Klingenstreichaggregat oder erst beide Seiten mit einem Klingenstreichaggregat und dann beide Seiten mit einem Vorhangstreichaggregat gestrichen. Dadurch wird auf beiden Seiten die gleiche Qualität erzielt.
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Vor dem Strichauftrag mit Vorhangstreichaggregat oder Klingenstreichaggregat kann die Faserstoffbahn in einem Filmauftragsaggregat auf beiden Seiten mit Stärke geleimt oder mit Pigmenten vorgestrichen werden. Dadurch kann das Penetrationsverhalten beeinflusst werden und es ergibt sich ein noch besserer Strichaufbau.
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Die Faserstoffbahn kann vor dem Streichen oder auch zwischen dem Leimen oder Vorstrich und dem Streichen vorgeglättet werden, insbesondere mit einem Hartnip- oder einem Softnip-Kalander.
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Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn mit dem Vorhangstreichaggregat ein Strichgewicht bezogen auf den Feststoffanteil von 8–30 g/m2, bevorzugt von 10–25 g/m2 und besonders bevorzugt von 12–20 g/m2 aufgetragen wird. Wenn beide Seiten mit Vorhangstreichaggregaten gestrichen werden, gelten die angegebenen Werte für das Strichgewicht je Seite.
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Um die Eigenschaften der Strichschicht noch besser einstellen zu können, kann statt einem einlagigen auch simultan ein zweilagiger oder ein mehrlagiger Strich mit dem Vorhangstreichaggregat aufgetragen werden.
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Um eine weiter verbesserte Oberfläche zu bekommen, ist es ausreichend mit dem Klingenstreichaggregat ein Strichgewicht bezogen auf den Feststoffanteil von 5–20 g/m2, bevorzugt von 8–16 g/m2 aufzutragen. Werden beide Seiten gestrichen, gilt das ebenfalls je Seite.
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Um das Verfahren möglichst effizient einzusetzen, wird bevorzugt mit dem Vorhangstreichaggregat mehr Strichgewicht aufgetragen, als mit dem Klingenstreichaggregat.
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Weiterhin ist es vorteilhaft die Faserstoffbahn nach dem Streichen zu Kalandrieren. Dazu können beispielsweise ein Multinip-Kalander oder ein oder zwei Softnip-Kalander verwendet werden. Besonders geeignet ist das Verfahren für hochwertige Papiersorten. Dabei kann die Faserstoffbahn volumenschonend auf eine Rauhigkeit von höchstens 1,2 μm, bevorzugt von höchstens 0,9 μm kalandriert werden. Die Rauhigkeitswerte werden nach dem Parker Print Surf(PPS)-Messverfahren mit einem Anpressdruck von 1,0 MPa gemessen.
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Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Sie zeigen
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in 1 eine mögliche Maschine für ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Verfahren
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in 2 eine Streichmaschine nach dem Stand der Technik zur Herstellung hochwertigen, gestrichenen Papiers
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Nachfolgend werden die Figuren detaillierter beschrieben.
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In 1 ist ein Ausschnitt einer Papier- und/oder Streichmaschine dargestellt. Im nicht dargestellten Teil der Maschine wurde die in diesem Fall ungestrichene Faserstoffbahn 10 hergestellt. Alternativ könnte die Faserstoffbahn auch schon geleimt oder vorgestrichen sein. Mit Hilfe der Vorhangstreichaggregate 1 und 2 wird zunächst die Oberseite der Faserstoffbahn 10 und dann die Unterseite gestrichen. Dabei fällt kein Streichfarbenüberschuss an und aufgrund des kontaktlosen Streichens treten wenige Abrisse auf. Aufgrund der erfindungsgemäßen Faserstoff-Zusammensetzung wird trotz der fehlenden Egalisierung bereits eine sehr gute, glatte und gleichmäßige Oberfläche erzielt. Danach wird wieder erst die Oberseite und dann die Unterseite mit jeweils einem Klingenstreichaggregat 3 und 4 gestrichen, um eine hervorragende abschließende Oberfläche zu erzeugen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann das auch insgesamt mit Klingenstreichaggregat aufgetragene Strichgewicht deutlich geringer als normalerweise ausfallen, was die Rückfeuchtung der Faserstoffbahn und die Abrisshäufigkeit noch zusätzlich reduziert. Insgesamt wird damit die Effizienz der Maschine wesentlich erhöht. Durch das Vorhangstreichen auf einer bereits vor dem Streichen sehr glatten und gleichmäßigen Faserstoffbahn ergibt sich auch eine sehr gleichmäßige Strichdicke, was zusammen die Druckqualität deutlich verbessert.
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Durch die kontaktlose Bahnumlenkung 12 und 13 wird die Bahn zu den entsprechenden Trocknungsvorrichtungen geführt, die im Bahnlauf zwischen den einzelnen Streichaggregaten angeordnet sind. Dargestellt sind zwei IR-Trockner 5 und 6 zur schnellen Immobilisierung der Strichschicht, gefolgt von zwei Lufttrocknern 7 und 8, die als Schwebetrockner ausgeführt sind. Je nach Qualitätsanforderungen und Strichgewicht, sowie Wassergehalt im Strich kann das Trocknungskonzept verschieden aussehen. Nach den Trocknern folgt eine Zugvorrichtung 9 zur kontrollierten Einstellung der Bahnspannung der Faserstoffbahn. Die weiteren gleichartigen Trockner und Zugvorrichtungen sind nicht extra mit Bezugszeichen gekennzeichnet. Nicht dargestellt ist ein folgender Kalander.
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Soll das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt werden, dass die Faserstoffbahn erst mit Klingenstreichaggregaten und dann mit Vorhangstreichaggregaten gestrichen wird, müssen in der Maschine nur die beiden Teilbereiche entsprechend vertauscht angeordnet werden.
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2 zeigt eine Maschine, wie sie im Stand der Technik zur Herstellung hochwertiger gestrichener Papiere verwendet wird. Dabei werden beide Seiten der Faserstoffbahn 10a jeweils zweimal mit Klingenstreichaggregaten 3a, 3b und 4a, 4b gestrichen. Das bedeuted aber auch eine hohe Gefahr von Abrissen. Durch das Egalisieren der Strichschicht werden Ungleichmäßigkeiten in der Faserstoffbahn ausgeglichen. Das führt allerdings zu lokal unterschiedlichen Strichdicken, was sich bei der Druckqualität negativ auswirken kann. Dem wird oft versucht mit Vorkalandern entgegen zu wirken, was nur teilweise erfolgreich ist und außerdem zusätzlichen Aufwand bedeutet.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1a
- Vorhangstreichaggregat für die erste Seite
- 2, 2a
- Vorhangstreichaggregat für die zweite Seite
- 3, 3a, 3b
- Klingenstreichaggregat für die erste Seite
- 4, 4a, 4b
- Klingenstreichaggregat für die zweite Seite
- 5, 5a, 6, 6a
- IR-Trockner
- 7, 7a, 8, 8a
- Lufttrockner
- 9, 9a
- Zugvorrichtung
- 10, 10a
- ungestrichene Faserstoffbahn
- 11, 11a
- gestrichene Faserstoffbahn
- 12, 13
- kontaktlose Bahnumlenkung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008041418 A1 [0002]
- DE 102007033937 A1 [0002]
- DE 102006052687 A1 [0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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