DE10228117A1

DE10228117A1 - Maschine zur Behandlung einer Materialbahn vorzugsweise aus Papier und Karton sowie ggf. zur der Behandlung vorausgehenden Herstellung der Materialbahn, mit einer Kontaktlos-Auftragseinrichtung und einer Materialbahnglättungseinrichtung

Info

Publication number: DE10228117A1
Application number: DE2002128117
Authority: DE
Inventors: Richard Dr. Aust; Christoph Henninger; Stefan Reich; Martin Dr. Tietz
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2004-01-22
Also published as: AU2003250237A1; WO2004001132A2; WO2004001132A8; DE20221930U1; CN101824777A; JP2005530607A; WO2004001132A3; CN1662707A; AU2003250237A8; JP4761770B2; EP1518023A2

Abstract

Es wird vorgeschlagen, in einer Maschine zur Herstellung und Behandlung bzw. zur Behandlung einer Materialbahn, vorzugsweise aus Papier oder Karton, wenigstens eine Auftragseinrichtung (20a-1) mit wenigstens einem Kontaktlos-Auftragswerk in Kombination mit wenigstens einer Materialbahnglättungseinrichtung (40a-1) vorzusehen, die einerseits den Auftrag eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf wenigstens eine Seite der laufenden Materialbahn (M) auf kontaktlosem Wege und andererseits eine dem Mediumauftrag vorausgehende oder/und nachfolgende Glättung der laufenden Materialbahn (M) in einem Online-Prozess oder in einem Offline-Prozess ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Herstellung und Behandlung oder zur Behandlung einer Materialbahn vorzugsweise aus Papier oder Karton, wenigstens umfassend: eine Materialbahnabgabeeinrichtung, die dafür ausgebildet ist, kontinuierlich eine Materialbahn abzugeben; wenigstens eine entlang eines Materialbahnwegs nach der Materialbahnabgabeeinrichtung angeordnete Auftragsvorrichtung zum Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf wenigstens eine Seite der laufenden Materialbahn; eine entlang des Materialbahnwegs nach der Auftragsvorrichtung angeordnete Trocknungseinrichtung zur Trocknung der laufenden Materialbahn auf einen Trocknungszustand; eine entlang des Materialbahnwegs nach der Trockungseinrichtung angeordnete Einrichtung zur Verarbeitung oder/und Aufnahme oder/und Abgabe der Materialbahn, vorzugsweise eine Materialbahnaufrollungseinrichtung zum Aufrollen der Materialbahn auf eine jeweilige Materialbahnrolle.
Die Erfindung bezieht sich damit zum einen auf Maschinen, die die Herstellung und Behandlung einschließlich Auftrag eines Auftragsmediums auf wenigstens eine Seite der Materialbahn in einem so genannten Online-Betrieb ermöglichen. In derartigen Maschinen werden herkömmlich als Auftragsvorrichtung nur berührende Auftragsvorrichtungen (Streichaggregate) verwendet.
Die Erfindung betrifft zum anderen Maschinen, die zur Behandlung einschließlich Auftrag eines Auftragsmediums auf wenigstens eine Seite der Materialbahn in einem so genannten Offline-Betrieb dienen. Es handelt sich bei derartigen Maschinen um eine gegenüber einer Maschine zur Herstellung der Materialbahn gesonderte Maschine (Streich- oder Auftragsmaschine), der die zu behandelnde Materialbahn in der Regel in Form von Materialbahnrollen zugeführt wird. Innerhalb derartigen Maschinen werden als Auftragsvorrichtungen sowohl berührende Auftragsvorrichtungen (Streichaggregate) als auch kontaktlose Auftragsvorrichtungen (kontaktlose Streichaggregate) verwendet.
Berührende Auftragsvorrichtungen (Streichaggregate) können insweit problematisch sein, als dass die Performance (Runnability) und mittlere Betriebszeiten zwischen Betriebsunterbrechungen infolge des berührenden Auftragens bzw. Streichens beeinträchtigt sein könnten. So besteht eine erhöhte Gefahr für einen Bahnabriss im Auftragswerk (Streichwerk), mit der Folge, dass die gesamte Produktionslinie zum Stillstand kommt.
Gegenüber einem Online-Betrieb in Bezug auf das Streichen der Materialbahn hat ein Offline-Betrieb einen niedrigeren Mengenwirkungsgrad.
Für viele Anwendungen wird eine Materialqualität mit hoher Glätte und ggf. Glanz gewünscht. Um eine derartige Qualität zu erreichen, kann die Materialbahn online in einem Glättwerk, ggf. Zwei-Walzen-Soft-Kalander, maschinenglatt oder scharf maschinenglatt satiniert werden. Ferner gibt es eine Vielzahl von Materialqualitäten, die herkömmlich nach der Erzeugung der Materialbahn in einer entsprechenden Maschine oder nach dem Streichen auf einer Streichmaschine noch in einem weiteren Arbeitsgang offline satiniert werden müssen. Die Satinage nimmt wesentlichen Einfluss auf die Oberflächenstruktur des Materials, insbesondere Papier oder Karton, und damit sowohl auf den optischen Eindruck als auch auf die Bedruckbarkeit. Vor allem für gestrichene Papiere ist das Satinieren ein sehr wichtiger Vorgang. Es bringt nach dem Streichen Glätte und ggf. Glanz.
Nach dem Streichen alleine wird meist keine ausreichende Glätte bzw. kein ausreichender Glanz erzielt.

Soweit das Streichen im Offline-Betrieb erfolgt, wird herkömmlich die Satinage in einem gesonderten Offline-Prozess mittels einer eigenen, gegenüber der Streichmaschine gesonderten Glättungsmaschine (etwa Super- oder Satinierkalander, oder Soft-Kalander) durchgeführt. Aufgrund zweier nacheinander mittels einer jeweils gesonderten Maschine durchzuführender Offline-Prozesse ergibt sich erst recht ein niedrigerer Mengenwirkungsgrad.

Aufgabe der Erfindung ist, eine Maschine der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine gute Performance bzw. Runnability aufweist und Material mit hoher Glätte und ggf. Glanz bei gutem Mengenwirkungsgrad bereitstellen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass die Auftragseinrichtung wenigstens ein Kontaktlos-Auftragswerk umfasst, welches dafür ausgebildet ist, Auftragsmedium in wenigstens einem freien Auftragsmedium-Strahl oder Auftragsmedium-Vorhang oder Auftragsmedium-Schleier oder in Auftragsmedium-Sprühtropfen abzugeben und auf die Materialbahn aufzutragen auf Grundlage von dem Auftragsmedium erteilten Kräften oder/und Bewegungsimpulsen oder/und auf Grundlage einer schwerkraftbedingten Bewegung des Auftragsmediums, und dass entlang dem Behandlungsweg vor oder/und nach der Auftragseinrichtung eine Materialbahnglättungseinrichtung vorgesehen ist. Neben einem Auftrag auf Grundlage der Schwerkraft kommt beispielsweise ein Auftrag auf Grundlage von elektrostatischen Kräften in Betracht.

Nach dem Erfindungsvorschlag wird ein kontaktloser Auftrag des Auftragsmediums auf wenigstens eine Seite der Materialbahn, insbesondere ein kontaktloses (ein- oder beidseitiges) Streichen der Materialbahn, im Online-Betrieb bzw. im Offline-Betrieb in der Maschine (insbesondere Papiermaschine) ermöglicht. Die in die Maschine integrierte Materialbahnglättungseinrichtung sorgt für eine hohe Glätte und ggf. für Glanz des Materials auf einer Seite oder beiden Seiten der Materialbahn.

Soweit die Maschine nicht auch die Materialbahn herstellt, also im Offline-Betrieb aufgetragen (gestrichen) und geglättet wird, ergibt sich ein deutlich erhöhter Mengenwirkungsgrad daraus, dass die Glättungseinrichtung und die Auftragsvorrichtung in eine Maschine integriert sind, so dass in einem Offline-Prozess sowohl aufgetragen als auch geglättet wird.

Dient die Maschine auch zur Herstellung der zu behandelnden (zu streichenden bzw. zu glättenden) Materialbahn (Online-Prozess), so werden überdies betreffend den Auftrag des Auftragsmediums gewissermaßen die Vorteile des herkömmlichen berührenden Streichens im Online-Betrieb und des herkömmlichen kontaktlosen Streichens im Offline-Betrieb in Kombination erhalten, nämlich einerseits der höhere Mengenwirkungsgrad des Online-Betriebs und die bessere Runnability des kontaktlosen, herkömmlich nur im Offline-Betrieb angewendeten berührungslosen Streichens. Erfindungsgemäß wird mittels der Materialbahnglättungseinrichtung online auch die hohe Glätte und ggf. der Glanz des Materials erzielt.

Bevorzugt weist die Maschine entlang dem Materialbahnweg zumindest vor der Auftragseinrichtung eine Materialbahnglättungseinrichtung auf. Die Vorschaltung einer Materialbahnglättung vor dem Auftrag des Auftragsmediums ist insoweit besonders zweckmäßig und wirkungsvoll, als dass kontaktlose Auftragsverfahren, insbesondere Streichverfahren, die Kontur der Materialbahnoberfläche weitgehend erhalten (man spricht in diesem Zusammenhang von so genannten Konturstreichverfahren). Dies bedeutet, dass eine raue Kontur der Materialbahn nicht oder nur vergleichsweise wenig durch das Auftragsmedium ausgeglichen und damit geglättet wird. Es wird eine umso höhere Produktqualität erreicht, je glatter die Materialbahn vor dem Auftrag des Auftragsmediums war. In diesem Zusammenhang hat sich auch herausgestellt, dass es besser ist, erst zu glätten und dann den Konturstrich anzubringen als eine raue Kontur nach dem Streichen zu glätten.

Es hat sich als günstig herausgestellt, wenn die Materialbahnglättungseinrichtung dafür ausgebildet ist, die Materialbahn zumindest auf einer Seite derart zu glätten, dass eine Materialbahnrauigkeit zwischen 5 μm, vorzugsweise von höchstens 3 μm, verbleibt. Bevorzugt beziehen sich diese Materialbahnrauigkeitswerte auf mittels dem PPS-Verfahren (Parker Print-Surve) ermittelte Werte: Rauigkeit (PPS – 10 s) ≤ 5 μm, besser ≤ 3 μm.

Es wird betreffend die Materialbahnglättungseinrichtung bzw. die von dieser erreichten Materialbahnrauigkeit vor allem daran gedacht, dass diese Rauigkeitswerte auf Grundlage von Normal-Betriebsparametern der Maschine erreicht werden.

Zusätzlich kann entlang dem Materialbahnweg auch noch nach der Auftragsvorrichtung eine Materialbahnglättungseinrichtung vorgesehen sein, etwa um eine besonders hohe Glätte bzw. einen besonders hohen Glanz zu erreichen. Für viele Anforderungen wird aber eine vor der Auftragseinrichtung angeordnete Materialbahnglättungseinrichtung für eine hinreichende Glätte bzw. für einen hinreichenden Glanz sorgen können.

Als Materialbahnglättungseinrichtung kann vorteilhaft ein Glättwerk aus der Gruppe Softnip-Kalander, Breitnip-Kalander, Hartnip-Kalander, Superkalander, Multinip-Glättwerk (z.B. Janus), 1-Nip-, 2-Nip-Kalander aufweisen.

Betreffend den Auftrag des Auftragsmediums kommt bevorzugt ein so genanntes Vorhang-Auftragsverfahren (Curtain Coating) zum Einsatz. Hierzu wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein als Vorhang-Auftragswerk ausgeführtes Kontaktlos-Auftragswerk vorgesehen ist, welches das Auftragsmedium in Form wenigstens eines Vorhangs oder Schleiers an die Materialbahn abgibt, vorzugsweise zumindest überwiegend auf Grundlage einer schwerkraftbedingten Bewegung des Auftragsmediums. Alternativ könnte auch ein so genanntes Sprühauftragsverfahren (Spray Coating) zum Einsatz kommen. Hierzu wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein als Sprühauftragswerk ausgeführtes Kontaktlos-Auftragswerk vorgesehen ist, welches das Auftragsmedium in Form von Auftragsmedium-Sprühtropfen oder Auftragsmedium-Strahlen an die Materialbahn abgibt, vorzugsweise zumindest überwiegend auf Grundlage von dem Auftragsmedium beim Austritt aus einer Düsenanordnung des Auftragswerk erteilten Bewegungsimpulsen.

Das Vorhang-Auftragsverfahren ist gegenüber dem Sprüh-Auftragsverfahren bevorzugt, da auf Grundlage des Vorhang-Auftragsverfahren eine größere Produktqualität erreichbar ist und das Vorhang-Auftragsverfahren in der Regel geringeren Wartungsaufwand mit sich bringt als das Sprühauftragsverfahren.

Die erfindungsgemäße Maschine kann wenigstens eine weitere Materialbahnbehandlungseinrichtung aufweisen. Eine solche Materialbahnbehandlungseinrichtung kann entlang des Materialbahnwegs zwischen der Materialbahnabgabevorrichtung und der Auftragsvorrichtung oder zwischen der Auftragsvorrichtung und der Trockungseinrichtung oder zwischen der Trockungseinrichtung und der Einrichtung zur Verarbeitung oder/und Aufnahme oder/und Abgabe der Materialbahn angeordnet und dabei der erfindungsgemäßen Materialbahnglättungsvorrichtung ggf. vor- oder nachgeschaltet sein oder in die Materialbahnabgabeeinrichtung oder die Auftragsvorrichtung oder die Trockungseinrichtung oder die Einrichtung zur Verarbeitung oder/und Aufnahme oder/und Abgabe der Materialbahn integriert sein.

Wie schon angesprochen, kann die erfindungsgemäße Maschine auch zur Herstellung der Materialbahn dienen. Hierzu wird vorgeschlagen, dass die Materialbahnabgabeeinrichtung eine Materialbahnbildungseinrichtung umfasst, die dafür ausgebildet ist, aus zugeführtem Ausgangsmaterial, vorzugsweise aus einer Fasersuspension, kontinuierlich die Materialbahn zu bilden. In der Regel wird dann entlang des Materialbahnwegs zwischen der Materialbahnbildungseinrichtung und der Auftragsvorrichtung eine Entwässerungs- und Trockenpartie angeordnet sein, die dafür ausgebildet ist, der laufenden Materialbahn zumindest durch thermische oder/und mechanische Einwirkung Wasser zu entziehen und die Materialbahn zumindest bis auf einen Restfeuchtegehalt zu trocknen. Die entlang dem Materialbahnweg vor der Auftragseinrichtung angeordnete Materialbahnglättungseinrichtung ist besonders zweckmäßig zwischen der Entwässerungs- und Trockenpartie und der Auftragseinrichtung angeordnet oder in einen Trockenpartieabschnitt der Entwässerungs- und Trockenpartie integriert. In diesem Zusammenhang ist es durchaus möglich, dass wenigstens eine weitere Materialbahnbehandlungseinriclitung entlang des Materialbahnwegs zwischen der Materialbahnbildungseinrichtung und der Entwässerungs- und Trockenpartie oder zwischen der Entwässerungs- und Trockenpartie und der Auftragsvorrichtung angeordnet und dabei der erfindungsgemäßen Materialbahnglättungseinrichtung ggf. vor- oder nachgeschaltet ist oder in die Materialbahnbildungseinrichtung oder die Entwässerungs- und Trockenpartie integriert ist.

Bei der Maschine kann es sich aber auch um eine Maschine handeln, die in einem Offline-Prozess den Mediumauftrag und die Glättung der Materialbahn durchführt. Hierzu kann die Materialbahnabgabeeinrichtung eine Materialbahnabrollungseinrichtung zum Abrollen der Materialbahn von einer jeweiligen Materialbahnrolle umfassen. Die oben angesprochene, entlang dem Materialbahnweg vor der Auftragseinrichtung angeordnete Materialbahnglättungseinrichtung wird in der Regel zwischen der Materialbahnabrollungseinrichtung und der Auftragsvorrichtung angeordnet sein. Es ist durchaus möglich, dass wenigstens eine weitere Materialbahnbehandlungseinrichtung vorgesehen ist, die entlang des Materialbahnwegs zwischen der Materialbahnabrollungseinrichtung und der Auftragsvorrichtung angeordnet und dabei der erfindungsgemäßen Materialbahnglättungseinrichtung gff. vor- oder nachgeschaltet ist der in die Materialbahnabrollungseinrichtung integriert ist.

Zu erwähnen ist noch, dass der kontaktlose Auftrag mittels einer entsprechenden Auftragseinrichtung insbesondere auch dann von Vorteil ist, wenn Auftragsmedium an mehreren Auftragstellen in der Maschine auf die laufende Materialbahn aufgetragen wird. Die Materialbahn wird durch den kontaktlosen Auftrag des Auftragsmediums weniger beansprucht als durch einen berührenden Auftrag, so dass die Gefahr von Bahnabrissen verringert und dementsprechend die Performance bzw. Runnability verbessert wird.

Nach einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung ferner die Verwendung eines Kontaktlos-Auftragswerks, insbesondere eines Vorhangs-Auftragswerks oder Sprühauftragswerks, zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine laufende Materialbahn vorzugsweise aus Papier oder Karton und die Verwendung einer Materialbahnglättungseinrichtung zum Glätten einer laufenden Materialbahn vorzugsweise aus Papier oder Karton. Erfindungsgemäß werden das Kontaktlos-Auftragswerk und die Materialbahnglättungseinrichtung in einem Online-Prozess innerhalb einer Maschine zur Herstellung und Behandlung der Materialbahn oder in einem Offline-Prozess innerhalb einer Maschine zur Behandlung der Materialbahn in Kombination verwendet, um einerseits ein flüssiges oder pastöses Auftragsmedium auf eine laufende Materialbahn, vorzugsweise aus Papier oder Karton, aufzutragen und andererseits die Materialbahn zu glätten bzw. mit Glanz zu versehen.

Die Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur Behandlung einer Materialbahn vorzugsweise aus Papier oder Karton bereit. Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte umfasst:

– Kontaktloses Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf wenigstens eine Seite der laufenden Materialbahn,
– vor oder/und nach dem kontaktlosen Auftrag: Glätten wenigstens einer Seite der Materialbahn,
– Trocknen der Materialbahn.

Betreffend die Durchführung des Verfahrens wird insbesondere daran gedacht, dass – wenn erforderlich – erst getrocknet, dann geglättet, dann gewünschtenfalls noch einmal getrocknet, dann kontaktlos aufgetragen, dann getrocknet und dann gewünschtenfalls noch einmal geglättet wird.

Die Erfindung schlägt unter anderem vor, in einem einheitlichen Prozess kontaktlos zu streichen und mittels eines geeigneten Glättwerks, insbesondere Kalanders, zu glätten, wobei das Glätten vor oder nach dem Streichen erfolgen kann. Die Glättung mittels eines Kalanders vor dem Streichen ersetzt ein herkömmliches Glättwerk, so dass ein besonders guter Untergrund für das Streichen sowie eine Verbesserung der Endqualität (hohe Glätte bzw. hoher Glanz) in einem einheitlichen Prozess erreicht werden. Durch einen Vorhang-Strichauftrag auf ein sehr glattes Rohmaterial (Rohpapier) wird ein sehr glattes Endprodukt erreicht. Die erfindungsgemäße Glättung vor oder/und nach dem Strichauftrag ist deswegen von besonderer Bedeutung, da die Strichqualität von der Qualität des Rohmaterials (Rohpapiers) abhängt.

Nachgetragen werden soll noch Folgendes. Es wird betreffend den kontaktlosen Auftrag von Auftragsmedium, insbesondere das kontaktlose Streichen, vor allem an einen derartigen Auftrag des Auftragsmediums gedacht, dass einerseits der Auftrag berührungslos erfolgt und andererseits keine Dosierung und vorzugsweise auch keine Egalisierung des auftragenen Auftragsmediums mittels einer Rakeleinrichtung oder dergleichen mehr erforderlich ist. Der Auftrag des Auftragsmediums erfolgt vorzugsweise also von vornherein sowohl in der richtigen Dosierung als auch in hinreichender Gleichmäßigkeit über die Oberfläche der Materialbahn. Dies bedeutet, dass nicht im Überschuss auf die Materialbahn aufgetragen wird (so genannter 1-zu-1-Auftrag).

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
1 zeigt schematisch vier Beispiele für mögliche Konfigurationen einer erfindungsgemäßen Maschine zur Herstellung und Behandlung einer Materialbahn aus Papier oder Karton ( 1a, b, c) bzw. einer erfindungsgemäßen Maschine zur Behandlung einer anderweitig hergestellten Materialbahn aus Papier oder Karton (1d).
2 repräsentiert einen Abschnitt aus einer Maschine entsprechend 1a gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel für die Ausführung einer erfindungsgemäßen Maschine mit einer einen kontaktlosen Auftrag von Auftragsmedium ermöglichenden Auftragvorrichtung, und zwar vorliegend auf eine Oberseite der Materialbahn.
3 repräsentiert einen Abschnitt aus einer Maschine entsprechend 1a gemäß einem einem zweiten Ausführungsbeispiel für die Ausführung einer erfindungsgemäßen Maschine mit einer einen kontaktlosen Auftrag von Auftragsmedium ermöglichenden Auftragvorrichtung, und zwar vorliegend auf eine Unterseite der Materialbahn.
4 repräsentiert einen Abschnitt aus einer Maschine entsprechend 1b gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel für die Ausführung einer erfindungsgemäßen Maschine mit einen kontaktlosen Auftrag von Auftragsmedium ermöglichenden Auftragsvorrichtungen, und zwar vorliegend auf beide Seiten der Materialbahn.
5 repräsentiert einen Abschnitt aus einer Maschine entsprechend 1c gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel für die Ausführung einer erfindungsgemäßen Maschine mit einen kontaktlosen Auftrag von Auftragsmedium ermöglichenden Auftragsvorrichtungen, und zwar vorliegend auf beide Seiten der Materialbahn.
1 zeigt in den Teilfiguren 1a, 1b und 1c jeweils ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Papiermaschine ineinergrobschematischen Darstellung. Es kann sich beispielsweise um eine Langsieb-Papiermaschine oder dergleichen handeln. Die Papiermaschine 10a, 10b bzw. 10c weist eine Siebpartie 12a, 12b bzw. 12c mit zugehörigem Stoffauflauf und zugehörigem Stoffzufuhrsystem auf. Das Stoffzufuhrsystem ist dafür ausgebildet, eine Fasersuspension in einem konstanten Volumenstrom dem Stoffauflauf zuzuführen, und der Stoffauflauf und die Siebpartie dienen zur Bahnbildung durch gleichmäßige Faserverteilung und Entwässerung sowie zur Bahnführung. Entlang eines im Abschnitt 12a, 12b bzw. 12c beginnenden Materialbahnweg folgt auf diesen Abschnitt eine Pressenpartie 14a, 14b bzw. 14c, die insbesondere dazu dient, durch Pressen der Materialbahn für eine mechanische Entwässerung derselben zu sorgen.
Auf die Pressenpartie folgt entlang dem Materialbahnweg eine Trockenpartie 16a, 16b bzw. 16c, in der die Materialbahn auf thermischem Wege getrocknet wird (thermische Entwässerung).
Gemäß den Beispielen der 1 ist nach der Trockenpartie eine Materialbahnglättungseinrichtung 18a, 18b bzw. 18c, beispielsweise ein so genannter Kalander (etwa Softnip-Kalander oder Breitnip-Kalander) oder ein Glättwerk anderen, geeigneten Typs, angeordnet.
Bei allen Ausführungsbeispielen ist entlang dem Materialbahnweg nach dem Glättwerk ein kontaktloses Streichaggregat 20a bzw. 20b bzw. 20c als Auftragsvorrichtung angeordnet, vorzugsweise ein so genanntes Vorhang-Auftragswerk, das auf kontaktlosem Wege Auftragsmedium (insbesondere Streichmedium) auf eine Seite der Materialbahn aufträgt, im Falle des Vorhang-Auftragswerks vorzugsweise zumindest überwiegend auf Grundlage einer schwerkraftbedingten Bewegung des aus einer Spaltdüse oder dergleichen in einem so genannten Vorhang oder Schleier austretenden Auftragsmediums. Der Auftrag erfolgt entweder auf diejenige Seite der Materialbahn, die zumindest über den größten Teil des gesamten Materialbahnwegs als Oberseite zu identifizieren ist, oder auf diejenige Seite der Materialbahn, die zumindest über den größten Teil des gesamten Materialbahnwegs als Unterseite der Materialbahn zu identifizieren ist, im Bereich des Auftragswerks aber ggf. bereichsweise nach oben orientiert ist.
Auf das Auftragswerk bzw. Streichaggregat 20a bzw. 20b folgt eine Endtrockenpartie 22a bzw. eine Zwischentrockenpartie 22b, während auf das Streichaggregat 20c ein weiteres, Medium auf die andere Seite der Materialbahn auftragendes Streichaggregat 24c folgt, das ebenso wie das Streichaggregat 20c auf kontaktlosem Wege Auftragsmedium auf die Materialbahn aufträgt. Gemäß dem Beispiel der 1b ist ein derartiges weiteres Streichaggregat 24b nach der Zwischentrockenpartie 22b angeordnet.
Auf das Streichaggregat 24b bzw. 24c folgt entlang dem Materialbahnweg eine Endtrockenpartie 26b bzw. 26c, und am Ende des Materialbahnwegs befindet sich im Falle aller drei Beispiele eine Materialbahnaufrollungseinrichtung 28a, 28b bzw. 28c, die zum Aufrollen der einseitig bzw. beidseitig gestrichenen Materialbahn auf so genannte Tambouren dient.
In Teilfigur 1d ist eine erfindungsgemäße Streichmaschine in einer grobschematischen Darstellung gezeigt. Die Streichmaschine 10d weist eine Materialbahnabrollungseinrichtung 17d auf, in der die zu behandelnde Materialbahn von Materialbahnrollen auf einem jeweiligen Tambour abgerollt wird. Die abgerollte Materialbahn wird zuerst einer Materialbahnglättungseinrichtung 18d, beispielsweise ein so genannter Kalander (etwa Softnip-Kalander oder Breitnip-Kalander) oder ein Glättwerk anderen, geeigneten Typs, zugeführt, bevor dann die Materialbahn beidseitig mit Auftragsmedium versehen wird mittels der kontaktlosen Streichaggregate 20d, 24d. Die Konfiguration der Maschine 10d entspricht insoweit der Konfiguration der Maschine 10c gemäß 1c, da zwischen dem Mediumauftrag keine Zwischentrocknung vorgesehen ist. Auf das Streichaggregat 24d folgt eine Trockenpartie 26d, und am Ende des Materialbahnwegs befindet sich eine Materialbahnaufrollungseinrichtung 28d.
2 zeigt ein erstes Beispiel für eine mögliche Konkretisierung der Maschine 10a gemäß 1. Zu erkennen ist eine Trocknungseinrichtung 30a-1 der Trockenpartie 16a, die zur thermischen Trocknung der Materialbahn M mittels umlaufender Filzbänder 32a-1 dient, die die Materialbahn M gegen beheizbare Trockenzylinder 34a-1 drückt, an denen die Materialbahn M einer so genannten Kontakttrocknung unterzogen wird. Den Filzbändern 32a-1 ist jeweils ein zur Trocknung des Filzbands dienender Trocknungszylinder 36a-1 zugeordnet.
Die aus der Trocknungseinrichtung 30a-1 austretende Materialbahn M wird über eine Führungsrollenanordnung 38a-1 durch ein Glättwerk 40a-1 der Materialbahnglättungseinrichtung 18a geführt, das durch zwei beidseitig auf die Materialbahn M wirkende Glättwalzen 42a-1 und 44a-1 repräsentiert ist. Es kann sich beispielsweise um ein so genanntes Softnip-Glättwerk oder Breitnip-Glättwerk handeln.
Über eine weitere Führungsrollenanordnung 46a-1 wird die Materialbahn durch eine Auftragsvorrichtung 20a-1 geführt, die ein Vorhang-Auftragswerk aufweist, das durch einen Abgabekopf 52a-1 repräsentiert ist. Der Abgabekopf gibt dosiert Auftragsmedium in Form eines Auftragsmedium-Schleiers oder Auftragsmedium-Vorhangs ab, der – beim gezeigten Ausführungsbeispiel – auf Grundlage der Schwerkraftbewegung auf die obere Seite der Materialbahn M trifft und ohne weitere Dosierung und Egalisierung auf dieser Seite der Materialbahn verbleibt, um den gewünschten Auftrag bzw. Strich vorzusehen. Dem Abgabekopf 52a-1 können vorteilhaft Randführungselemente oder dergleichen für den Vorhang bzw. den Schleier zugeordnet sein, wie an sich aus dem Stand der Technik bekannt (vgl. beispielsweise DE 100 12 256 A1 , DE 197 35 588 A1 und DE 195 13 531 A1 ).
Die mit dem Mediumauftrag versehene bzw. gestrichene Materialbahn M tritt dann in einen Konvektions- oder Heißlufttrockner 60a-1 als Beispiel einer kontaktlosen Trocknungseinrichtung ein, in dem die Materialbahn M bzw. das hierauf aufgetragene Auftragsmedium soweit getrocknet wird, dass nachfolgend mittels einer weiteren Trocknungseinrichtung 70a-1 in der Art der Trocknungseinrichtung 30a-1 ohne Qualitätseinbußen eine Kontakttrocknung der Materialbahn erfolgen kann. Die Trocknungseinrichtung 70a-1 gehört zusammen mit dem Trockner 60a-1 zur Endtrockenpartie 23a.
Wie aus 1a ersichtlich, schließt sich an die Endtrockenpartie 22a die Materialbahnaufrollungseinrichtung 28a an. Es könnten aber durchaus noch weitere Materialbahnbehandlungseinrichtungen der Materialbahnaufrollungseinrichtung vorgeschaltet sein, beispielsweise ein weiteres Glättwerk.
Eine weitere Möglichkeit einer Konkretisierung der Maschine 10a gemäß 1a ist in 3 gezeigt. Zu erkennen ist eine Trocknungseinrichtung 30a-2 in der Art der Trocknungseinrichtung 30a-1 gemäß 2, ein dem Glättwerk 40a-1 gemäß 2 entsprechendes Glättwerk 40a-2 und eine Auftragsvorrichtung 20a-2, dessen Vorhang-Auftragswerk wiederum durch einen Abgabekopf repräsentiert ist, der in 3 mit 52a-2 bezeichnet ist. Über eine Führungsrollenanordnung 46a-2 wird die Materialbahn M derart geführt, dass gegenüber dem Beispiel der 2 die andere Materialbahnseite kontaktlos mit einem Mediumauftrag versehen wird. Dem Abgabekopf 52a-2 können wiederum Randführungselemente und dergleichen für den Vorhang bzw. Schleier aus Auftragsmedium zugeordnet sein.
Über eine kontaktlose Trocknungseinrichtung 60a-2, die neben einer kontaktlosen Trocknungsfunktion auf Grundlage von Heißluft zusätzlich ähnlich wie ein so genannter Airturn eine kontaktlose Führungs- und Umlenkfunktion in Bezug auf die Materialbahn M erfüllt, wird die Materialbahn dann einer weiteren Trocknungseinrichtung 70a-2 in der Art der Trocknungseinrichtung 30a-1 gemäß 2 zugeführt, die zusammen mit der Trocknungseinrichtung 60a-2 der Endtrockenpartie 22a zugerechnet werden kann.
Eine Konfiguration entsprechend 1b kann beispielsweise dadurch erhalten werden, dass ein Maschinenabschnitt entsprechend 2 und ein Maschinenabschnitt entsprechend 3 in einer Maschine hintereinander angeordnet sind. 4 zeigt ein entsprechendes Beispiel. In Materialbahnlaufrichtung sind hintereinander eine Trocknungseinrichtung 30b-1, ein Glättwerk 40b, eine Auftragsvorrichtung 20b mit einem durch einen Abgabekopf 52b-1 repräsentierten Vorhang-Auftragswerk, ein kontaktloser Trockner 60b-1, eine weitere Kontakt-Trocknungseinrichtung 30b-2, eine Auftragsvorrichtung 24b mit einem durch einen Abgabekopf 52b-2 repräsentierten Vorhang-Auftragswerk, eine Kontaktlos-Trocknungs- und Führungs- bzw. Umlenkeinrichtung 60b-2 und eine weitere Kontakt-Trocknungseinrichtung 70b zu erkennen. Der Trockner 60b-1 und die Trocknungseinrichtung 30b-2 bilden die Zwischentrockenpartie 22b gemäß 1b.
Ist ein beidseitiger Auftrag von Auftragsmedium auf die Materialbahn M gewünscht, so kann bei einer entsprechenden Führung der Materialbahn auch zuerst auf beiden Seiten der Materialbahn das Auftragsmedium mittels eines entsprechenden Kontaktlos-Auftragswerks aufgetragen werden, bevor dann eine kontaktlose Trocknung und dann schließlich eine Kontakttrocknung erfolgt. Es ist also nicht unbedingt erforderlich, eine Zwischentrocknung zwischen dem Auftrag des Auftragsmediums auf der einen Materialbahnseite und dem Auftrag des Auftragsmediums auf der anderen Materialbahnseite vorzusehen. 5 zeigt ein entsprechendes Beispiel, dass einer Konkretisierung einer Maschine der Konfiguration gemäß 1c entspricht. Zu erkennen sind eine mit 30c bezeichnete Kontakt-Trocknungseinrichtung entsprechend der Einrichtung 30a-1, ein Glättwerk 40c, ein erster Vorhang-Abgabekopf 52c-1 einer ersten Kontaktlos-Auftragsvorrichtung 20c, ein zweiter Abgabekopf 52c-2 einer zweiten Kontaktlos-Auftragsvorrichtung 24c, ein Kontaktlos-Trockner 60c und eine weitere Kontakt-Trocknungseinrichtung 70c entsprechend der Einrichtung 30a-1 gemäß 2. Die Materialbahn wird vom Glättwerk 40c her über eine Führungsrollenanordnung 46c zuerst unter dem ersten Abgabekopf 52c-1 und dann unter dem zweiten Abgabekopf 52c-2 hindurchgeführt, derart, dass der erste Abgabekopf 52c-1 die eine und der zweite Abgabekopf 60c-2 die andere Seite der Materialbahn M mit Auftragsmedium in Form eines Vorhangs oder Schleiers dosiert und ohne Erfordernis einer nachträglichen Egalisierung beaufschlagt. Nach dem zweiten Abgabekopf 50c-2 ist eine Luftführungseinrichtung 80c vorgesehen, die für eine auf beiden Seiten berührungslose Führung der Materialbahn M in den Trockner 60c und durch diesen hindurch bis zum Einlauf in die Kontakt-Trocknungseinrichtung 70c sorgt.
Eine Konfiguration entsprechend 1d kann ebenfalls anhand von 5 veranschaulicht werden. Man muss sich nur die Trocknungseinrichtung 30c durch eine Materialbahnabrollungseinrichtung ersetzt denken. Die hierin von einer Materialbahnrolle abgerollte Materialbahn wird zuerst dem Glättwerk 40c zugeführt und dann in den Kontaktlos-Auftragsvorrichtungen 20c und 24c beidseitig gestrichen. Im Kontaktlos-Trockner erfolgt dann eine berührungslose Trocknung (insbesondere durch Heißluft oder/und durch Infrarotstrahlung), bevor dann die Materialbahn in der Trocknungseinrichtung 70c beidseitig unter Kontakt auf einen Endtrockenzustand gebracht wird. Hiernach erfolgt dann die Aufrollung der Materialbahn auf so genannte Tambouren in der nicht dargestellten Materialbahnaufrollungseinrichtung, soweit nicht eine weitere Behandlung in einer entsprechenden Behandlungseinrichtung, beispielsweise eine weitere Glättung in einer entsprechenden zusätzlichen Materialbahnglättungseinrichtung, vorgesehen ist.
Es wird unter anderem vorgeschlagen, in einer Maschine zur Herstellung und Behandlung bzw. zur Behandlung einer Materialbahn, vorzugsweise aus Papier oder Karton, wenigstens eine Auftragseinrichtung mit wenigstens einem Kontaktlos-Auftragswerk in Kombination mit wenigstens einer Materialbahnglättungseinrichtung vorzusehen, die einerseits den Auftrag eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf wenigstens eine Seite der laufenden Materialbahn auf kontaktlosem Wege und andererseits eine dem Mediumauftrag vorausgehende oder/und nachfolgende Glättung der laufenden Materialbahn in einem Online-Prozess oder in einem Offline-Prozess ermöglichen.

10a, 10b, 10c: Papiermaschine
12a, 12b, 12c: Siebpartie
14a, 14b, 14c: Pressenpartie
16a, 16b, 16c: Trockenpartie
17d: Materialbahnabrollungseinrichtung
18a, 18b, 18c, 18d: Materialbahnglättungseinrichtung
20a, 20b, 20c, 20a-1, 20a-2, 20d: Auftragsvorrichtung bzw. Streichaggregat
22a: Endtrockenpartie
22b: Zwischentrockenpartie
24b, 24c, 24d: Auftragsvorrichtung bzw. Streichaggregat
26b, 26c, 26d: Endtrockenpartie bzw. Trockenpartie
28a, 28b, 28c, 28d: Materialbahnaufrollungseinrichtung
30a-1, 30a-2, 30b-1, 30b-2, 30c: Trocknungseinrichtung
32a-1: Filzband
34a-1, 36a-1: Trockenzylinder
38a-1: Führungsrollenanordnung
40a-1, 40a-2, 40b, 40c: Glättwerk
42a-1, 44a-1: Glättwalze
46a-1, 46a-2, 46c: Führungsrollenanordnung
52a-1, 52a-2, 52b-1, 52b-2, 52c-1, 52c-2: Vorhang-Abgabekopf
60a-1, 60a-2, 60b-1, 60-b2, 60c: Trocknungseinrichtung (kontaktlos)
70a-1, 70a-2, 70b, 70c: Trocknungseinrichtung
80c: Luftführungseinrichtung
M: Materialbahn

Claims

Maschine zur Herstellung und Behandlung oder zur Behandlung einer Materialbahn (M) vorzugsweise aus Papier oder Karton, wenigstens umfassend: – eine Materialbahnabgabeeinrichtung (12a; 12b; 12c; 12d), die dafür ausgebildet ist, kontinuierlich eine Materialbahn abzugeben; – wenigstens eine entlang eines Materialbahnwegs, nach der Materialbahnabgabeeinrichtung angeordnete Auftragsvorrichtung (20a; 20b, 24b; 20c, 24c; 20d, 24d) zum Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf wenigstens eine Seite der laufenden Materialbahn; – eine entlang des Materialbahnwegs nach der Auftragsvorrichtung angeordnete Trocknungseinrichtung (22a; 26b; 28c; 26d) zur Trocknung der laufenden Materialbahn auf einen Trocknungszustand; – eine entlang des Materialbahnwegs nach der Trockungseinrichtung angeordnete Einrichtung zur Verarbeitung oder/und Aufnahme oder/und Abgabe der Materialbahn, vorzugsweise eine Materialbahnaufrollungseinrichtung (28a; 28b; 28c; 28d) zum Aufrollen der Materialbahn auf eine jeweilige Materialbahnrolle, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragseinrichtung wenigstens ein Kontaktlos-Auftragswerk (52a-1; 52a-2; 52b-1, 52b-2; 52c-1, 52c-2) umfasst, welches dafür ausgebildet ist, Auftragsmedium in wenigstens einem freien Auftragsmedium-Strahl oder Auftragsmedium-Vorhang oder Auftragsmedium-Schleier oder in Auftragsmedium-Sprühtropfen abzugeben und auf die Materialbahn (M) aufzutragen auf Grundlage von dem Auftragsmedium erteilten Kräften oder/und Bewegungsimpulsen oder/und auf Grundlage einer schwerkraftbedingten Bewegung des Auftragsmediums, und dass entlang dem Behandlungsweg vor oder/und nach der Auftragseinrichtung eine Materialbahnglättungseinrichtung (18a; 18b; 18c; 18d) vorgesehen ist.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die entlang dem Materialbahnweg vor der Auftragseinrichtung angeordnete Materialbahnglättungseinrichtung (18a; 18b; 18c; 18d) dafür ausgebildet ist, die Materialbahn zumindest auf einer Seite derart zu glätten, dass eine Materialbahnrauhigkeit von höchstens 5 μm (insbesondere gemessen nach Messmethode PPS - 10s), vorzugsweise von höchstens 3 μm (insbesondere gemessen nach Messmethode PPS - 10s) verbleibt.
Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahnglättungseinrichtung (18a; 18b; 18c; 18d) die Materialbahnrauhigkeit von höchstens 5 μm, vorzugsweise von höchstens 3 μm auf Grundlage von Normal-Betriebsparametern der Maschine erreicht.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahnglättungseinrichtung (18a; 18b; 18c; 18d) wenigstens ein Glättwerk (40a-1; 40a-2; 40b; 40c) aus der Gruppe Softnip-Kalander, Breitnip-Kalander, Hartnip-Kalander, Superkalander, Multinip-Glättwerk, 1-Nip-, 2-2-Nip-Kalander aufweist.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein als Vorhang-Auftragswerk (52a-1; 52a-2; 52b-1, 52b-2; 52c-1, 52c-2) ausgeführtes Kontaktlos-Auftragswerk vorgesehen ist, welches das Auftragsmedium in Form wenigstens eines Vorhangs oder Schleiers an die Materialbahn abgibt, vorzugsweise zumindest überwiegend auf Grundlage einer schwerkraftbedingten Bewegung des Auftragsmediums.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein als Sprühauftragswerk ausgeführtes Kontaktlos-Auftragswerk vorgesehen ist, welches das Auftragsmedium in Form von Auftragsmedium-Sprühtropfen oder Auftragsmedium-Strahlen an die Materialbahn abgibt, vorzugsweise zumindest überwiegend auf Grundlage von dem Auftragsmedium beim Austritt aus einer Düsenanordnung des Auftragswerk erteilten Bewegungsimpulsen.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch wenigstens eine weitere Materialbahnbehandlungseinrichtung, die entlang des Materialbahnwegs zwischen der Materialbahnabgabeeinrichtung und der Auftragsvorrichtung oder zwischen der Auftragsvorrichtung und der Trockungseinrichtung oder zwischen der Trockungseinrichtung und der Einrichtung zur Verarbeitung oder/und Aufnahme oder/und Abgabe der Materialbahn angeordnet oder in die Materialbahnabgabeeinrichtung oder die Auftragsvorrichtung oder die Trockungseinrichtung oder die Einrichtung zur Verarbeitung oder/und Aufnahme oder/und Abgabe der Materialbahn integriert ist.
Maschine nach einem der Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahnabgabeeinrichtung eine Materialbahnbildungseinrichtung (12a; 12b; 12c) umfasst, die dafür ausgebildet ist, aus zugeführtem Ausgangsmaterial, vorzugsweise aus einer Fasersuspension, kontinuierlich die Materialbahn zu bilden.
Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Materialbahnwegs zwischen der Materialbahnbildungseinrichtung und der Auftragsvorrichtung eine Entwässerungs- und Trockenpartie (14a, 16a; 14b, 16b; 14c, 16c) angeordnet ist, die dafür ausgebildet ist, der laufenden Materialbahn (M) zumindest durch thermische oder/und mechanische Einwirkung Wasser zu entziehen und die Materialbahn zumindest bis auf einen Restfeuchtegehalt zu trocknen.
Maschine nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch wenigstens eine weitere Materialbahnbehandlungseinrichtung, die entlang des Materialbahnwegs zwischen der Materialbahnbildungseinrichtung und der Entwässerungs- und Trockenpartie oder zwischen der Entwässerungs- und Trockenpartie und der Auftragsvorrichtung angeordnet ist oder in die Materialbahnbildungseinrichtung oder die Entwässerungs- und Trockenpartie integriert ist.
Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahnabgabeeinrichtung eine Materialbahnabrollungseinrichtung (17d) zum Abrollen der Materialbahn von einer jeweiligen Materialbahnrolle umfasst.
Maschine nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch wenigstens eine weitere Materialbahnbehandlungseinrichtung, die entlang des Materialbahnwegs zwischen der Materialbahnabrollungseinrichtung und der Auftragsvorrichtung angeordnet oder in die Materialbahnabrollungseinrichtung integriert ist.
Verwendung eines Kontaktlos-Auftragswerks, insbesondere eines Vorhang-Auftragswerks (52a-1; 52a-2; 52b-1; 52b-2; 52c-1; 52c-2) oder Sprühauftragswerks, zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine laufende Materialbahn (M) vorzugweise aus Papier oder Karton in Kombination mit einer Materialbahnglättungseinrichtung (18a; 18b; 18c; 18d) in einem Online-Prozess innerhalb einer Maschine (10a; 10b; 10c; 10d) zur Herstellung und Behandlung der Materialbahn oder in einem Offline-Prozess innerhalb einer Maschine zur Behandlung der Materialbahn.
Verfahren zur Behandlung einer Materialbahn, vorzugsweise aus Papier oder Karton, wenigstens umfassend die Schritte: – Kontaktloses Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf wenigstens eine Seite der laufenden Materialbahn, – vor oder/und nach dem kontaktlosen Auftrag: Glätten wenigstens einer Seite der Materialbahn, – Trocknen der Materialbahn.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass – wenn erforderlich – erst getrocknet, dann geglättet, dann gewünschtenfalls noch einmal getrocknet, dann kontaktlos aufgetragen, dann getrocknet und dann gewünschtenfalls noch einmal geglättet wird.