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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln einer Kartonbahn,
die durch einen Breitnip geführt
und danach mit mindestens einem Strichauftrag versehen wird.
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Ein
Verfahren, bei dem eine Kartonbahn durch einen Breitnip geführt und
danach mit Streichfarbe versehen wird, ist aus WO 02/00998 A2 bekannt.
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Die
Behandlung einer Kartonbahn in einem Breitnip vor dem Auftragen
eines Strichs soll die Bedruckbarkeit der Bahn verbessern. Im Breitnip
wird die Kartonbahn relativ volumenschonend häufig bei hohen Temperaturen
oberhalb des TG (Glasübergangstemperatur) geglättet. Dabei
erfolgt eine Konturglättung,
d.h. es wird bevorzugt die Mikrorauhigkeit verbessert, die in der
Regel mit dem sogenannten PPS-Verfahren gemäß ISO 8791/4 ermittelt wird.
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Man
kann nun beobachten, daß trotz
einer an und für
sich zufriedenstellenden Mikrorauhigkeit beim Drucken einer derart
behandelten Kartonbahn, vor allem beim Offset-Druck, ein Druck-Mottling
auftritt, d.h. die Bahn nimmt die Druckfarbe nicht gleichmäßig genug
an, so daß sich
ein unruhiges Erscheinungsbild ergibt. Man nimmt an, daß bei so
geglätteten
Kartonbahnen ein ungleichmäßiges Rückrauhen der
Oberfläche
nach dem Streichen auftritt und/oder die Penetration der Streichfarbe
nicht gleichmäßig genug
ist.
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Man
hat daher vereinzelt hinter der Strich-Auftragseinrichtung eine
Nachglättung
vorgenommen. Auch diese Vorgehensweise ist jedoch nicht immer befriedigend.
Zum einen muß man
abwarten, bis der Strich getrocknet ist. Zum anderen führt die
Verwendung eines harten Nips zum Nachglätten zu einem Volumenverlust,
was insbesondere bei der Behandlung von Kartonbahnen unerwünscht ist.
Darüber
hinaus führt
die Glättung
im harten Nip zu einem ungleichmäßigen Oberflächenbild,
was möglicherweise
auf eine ungleichförmige
Faserverdichtung zurückzuführen ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bedruckbarkeit einer Kartonbahn
zu verbessern.
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Die
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
daß man
die Decke der Kartonbahn vor dem Breitnip durch Masseleimung im
Kon stantteil der Kartonmaschine so einstellt, daß sie eine Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit
nach Cobb von maximal 35 g Wasser/m2 in
einer Zeit von 60 s auf einer Fläche
von 100 cm2 aufweist, daß man die Bahn im Breitnip
vorkalandriert und man hinter dem Breitnip einen Strich mit einer
erhöhten Leimung
von mindestens 8 %, bezogen auf den Pigmentmasse-Anteil in der Streichfarbendispersion aufträgt.
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Durch
diese Behandlung erhält
man eine Oberflächenqualität der Kartonbahn,
die beim Strichauftrag die Rückrauhigkeit
vergleichmäßigt, so
daß sie
auch bei einem späteren
Druckvorgang die Druckfarbe gleichmäßiger annimmt. Erreicht wird dies
mit einer relativ einfachen Maßnahme,
nämlich durch
eine doppelte Leimung. Zunächst
erfolgt eine Masseleimung im Konstantteil der Kartonmaschine, dann
wird die Bahn vorkalandriert, und zwar im Breitnip. Schließlich erfolgt
ein weiterer Leimauftrag beim Streichen und zwar mit einem relativ
großen
Bindemittelanteil von mindestens 8 %, vorzugsweise sogar 11 %. Damit
erhält
man eine verbesserte Bedruckbarkeit. Die Fläche von 100 cm2 hat
bei der Messung nach Cobb gemäß DIN 20535
in der Regel eine Kreisform. Wenn man die Decke der Kartonbahn so beleimt,
daß sie
die genannte Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit
hat, dann schafft man günstige
Bedingungen bei dem Auftrag des Strichs. Der Strich bleibt an der
Oberfläche
und kann sich dort sehr gleichmäßig ausbilden.
Der erste Anteil des Leimes wird vor dem Stoffauflauf, also relativ
frühzeitig,
als sogenannte Masseleimung im Flüssigzustand der Fasersuspension
zugegeben. Aufgrund der langen Verweilzeit kann der Leim auf das
Fasermaterial aufziehen und sich in der Kartonlage in ausreichendem Maße verteilen.
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Auch
ist bevorzugt, daß die
Kartonbahn zwischen dem Breitnip und dem ersten Strichauftrag in mindestens
einem Nip nachkalandriert wird. Die Bahn wird zwischen dem Breitnip
und der Auftragseinrichtung für
die Streichfarbe sozusagen zwischensatiniert. Man geht davon aus,
daß der
Breitnip hauptsächlich
für die
Mikrorauhigkeit zuständig
ist und diese verbessert, der weitere Nip hinter dem Breitnip aber
für die
Makrorauhigkeit, die in der Regel nach Bendtsen ermittelt wird.
Möglicherweise
ist die Makrorauhigkeit sowohl für
die Aufnahmefähigkeit der
Streichfarbe als auch für
die Aufnahmefähigkeit der
Druckfarbe wichtiger als die Mikrorauhigkeit. Wenn man die Makrorauhigkeit
vor dem Strichauftrag vermindert, erhält man eine bessere Bedruckbarkeit.
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Es
ist von Vorteil, wenn die Kartonbahn im Breitnip auf eine Makrorauhigkeit
von maximal 6 μm (PPS-S10)
vorkalandriert wird. Die niedrige Makrorauhigkeit nach dem Breitnip
verbessert die Bedruckbarkeit.
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Vorzugsweise
wird die Kartonbahn vor dem Breitnip befeuchtet. Damit erhält man im
Breitnip eine bessere Glättebildung,
d.h. eine Verringerung der Rauhigkeit. Die Befeuchtung kann dabei
mit an sich bekannten Mitteln erfolgen, beispielsweise einem Dampffeuchter,
einem Düsenfeuchter
oder ähnlichem.
Die Befeuchtung soll dabei möglichst
dicht am Breitnip erfolgen.
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Bevorzugterweise
wird die Kartonbahn im Breitnip auf eine Temperatur von mindestens
100°C erhitzt.
Dies gilt zumindest für
die Seite, die später bedruckt
werden soll. Diese Seite kann auch stärker erhitzt werden, beispielsweise
auf mindestens 200°C.
Dies hat zwei Vorteile. Zum einen wird die Glätte verbessert, also die Mikrorauhigkeit
vermindert. Zum anderen erhält
man bei einer Temperatur, die mindestens der Verdampfungstemperatur
der Feuchtigkeit entspricht, das vorteilhafte Ergebnis, daß sich die
Feuchtigkeit in Dampfform aufgrund des Breitnips als geschlossenen
Systems in der Bahn gleichmäßig ausbreiten
kann. Der Dampf wird sich gleichmäßig so verteilen, daß überall der
gleiche Druck herrscht. Wenn die Bahn dann den Breitnip verläßt und die
Feuchtigkeit wieder kondensieren kann, ist die Feuchtigkeitsverteilung
vergleichmäßigt worden.
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Bevorzugterweise
trägt man
eine Streichfarbe mit einer Gesamtmasse von mindestens 15 g/m2 auf. Dies verbessert später die Bedruckbarkeit. Bei einem
Mehrfachstrich gilt diese Angabe für die Summe aller Schichten,
also den Gesamtstrich.
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Vorzugsweise
verwendet man eine Streichfarbe mit einem Wasserrückhaltevermögen von
mindestens 50 s, insbesondere im Bereich von 50 bis 80 s. Gemessen
wird dieses Wasserrückhaltevermögen nach
dem Abo-Test-Verfahren, definiert z.B. in Sandas, Salminen, Eklund:
Measurement of water retention coating colours, 1989 TAPPI Coating
Conference, Proceedings 37-41. Eine derartige Streichfarbe enthält Binder
und Pigmente. Sie ist insbesondere für Faltschachtelkarton gut geeignet,
der vollflächig bedruckt
werden soll.
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Vorzugsweise
ist der Nip als weicher Nip zwischen einer harten Walze und einer
einen elastischen Belag aufweisenden weichen Walze ausgebildet.
In diesem Fall wird in dem weichen Nip praktisch nur die Makrorauhigkeit
verbessert. Hier erfolgt zwar nur eine einseitige Glättung. Dies
reicht aber in vielen Fällen
aus, vor allem bei Faltschachtelkarton, der ohnehin nur einseitig
bedruckt werden soll. Die Rückseite
kann relativ rauh bleiben.
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In
einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß der Nip
als harter Nip zwischen zwei harten Walzen ausgebildet ist. In diesem
Fall wird die Glätte
auf beiden Seiten der Bahn verbessert. Der harte Nip kann als Kalibriernip
verwendet werden, so daß die
Bahn über
ihre Breite eine relativ gleichmäßige Dicke
aufweist.
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Auch
ist von Vorteil, wenn das Nachkalandrieren mit einer Streckenlast
im Bereich von 10 bis 30 N/mm vorgenommen wird. Die Streckenlast
ist damit dahingehend optimiert, daß der Volumenverlust klein
bleibt, aber die gewünschte
Glätte
erzielt werden kann.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigt
die
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einzige
Figur eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Behandeln
einer Kartonbahn.
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Die
Figur zeigt eine Vorrichtung 1 zum Behandeln einer Kartonbahn 2,
die im folgenden auch kurz als "Bahn" bezeichnet wird.
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In
einer Kartonmaschine 3 wird eine Decke der Kartonbahn erzeugt
und durch eine Leimdosierstation 4, die im Konstantteil
der Kartonmaschine vor dem Stoffauflauf angeordnet ist, mit Leim
versehen. Die Leimung der Decke, z.B. mit einer Harz-Dispersion,
wird so eingestellt, daß die
Decke eine Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit
hat, die nach Coob ermittelt wird und maximal 50 g Wasser/m2 in einer Zeit von 60 s auf einer kreisförmigen Fläche von
100 cm2 aufweist. Die so behandelte Bahn 2 wird
nach der Vortrocknung durch einen Breitnip 5 geleitet,
der zwischen einer harten Walze 6 mit einer glatten Oberfläche 7 und
einem umlaufenden Mantel 8 einer Schuhwalze 9 gebildet
ist. Der Mantel 8 wird durch einen Stützschuh 10 gegen die
Walze 6 gedrückt.
Der Stützschuh 10 weist
eine Druckfläche 11 auf,
die in nicht näher
dargestellter Weise mit Einrichtungen zum Schmieren der Berührungsfläche zwischen
dem Mantel 8 und dem Stützschuh 10 versehen
sein kann, beispielsweise einer hydrostatischen Schmierung.
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Die
Schuhwalze 9 ist mit einem relativ stabilen Mantel 8 ausgebildet,
der nach Art einer Walze umläuft.
Stützelemente,
die den Mantel 8 beim Umlauf stützen, sind nicht näher dargestellt.
Der Breitnip 5 kann auch auf andere Weise ausgebildet sein.
Anstelle des dargestellten Mantels läßt sich auch einfach ein Band
verwenden, das über
mehrere Umlenkrollen umläuft.
Anstelle der Walze 6 läßt sich
auch ein anderes Gegendruckelement verwenden, beispielsweise ein
weiteres Band, das durch einen Anpreßschuh unterstützt wird.
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Die
Walze 6 kann Heizkanäle 12 aufweisen, durch
die ein Wärmeträgermedium,
beispielsweise Dampf oder heißes Öl, geleitet
werden kann, um die Bahn 2 im Breitnip 5 auf der
später
gestrichenen und zu bedruckenden Seite auf eine Temperatur von mindestens
100°C zu
erwärmen.
Anstelle der Heizkanäle
können
natürlich
auch andere Heizeinrichtungen vorgesehen sein, beispielsweise eine
Heizeinrichtung 13, die induktiv von innen oder von außen auf die
Oberfläche 7 der
Walze 6 wirkt.
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Möglichst
nahe vor dem Breitnip 5 ist eine Befeuchtungseinrichtung 14 angeordnet,
beispielsweise ein Dampffeuchter, ein Düsenfeuchter oder dergleichen.
Hier soll nur eine oberflächennahe Schicht
vom Wasser penetriert werden, um eine volumenschonende Glättung zu
bewirken (moisture gradient calendering).
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Durch
die hohe Temperatur im Breitnip 5 und die Befeuchtung vor
dem Breitnip 5 ist es möglich, zumindest
die Seite der Bahn 2, die im Breitnip an der Oberfläche 7 der
Walze 6 anliegt, mit einer relativ guten Mikroglätte zu versehen,
d.h. einer Rauhigkeit von maximal 6 μm. Diese Mikroglätte wird
ermittelt nach PPS-S10.
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Die
Befeuchtungseinrichtung trägt
eine Auftragsmenge von beispielsweise 1 bis 5 g/m2 auf
die Bahn 2 auf. Die aus der Vortrocknung der Kartonmaschine 3 stammende
Bahn muß noch
nicht allzu trocken sein. Vor dem Feuchtigkeitsauftrag durch die Befeuchtungseinrichtung 14 kann
sie beispielsweise eine Bahnfeuchte von maximal 14 % aufweisen.
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Nach
dem Durchlaufen des Breitnips 5 wird die Bahn 2 durch
einen weiteren Nip 15 geführt, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel
als weicher Nip ausgebildet ist. Der weiche Nip 15 ist
gebildet zwischen einer harten Walze 16 und einer weichen
Walze 17 mit einem elastischen Oberflächenbelag 18.
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Anstelle
des dargestellten weichen Nips kann auch ein harter Nip vorgesehen
sein, bei dem der Nip durch zwei harte Walzen gebildet wird.
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Die
Druckspannungen im Breitnip 5 und im Nip 15 sollten
nach folgenden Gesichtspunkten gewählt werden. Einerseits möchte man
ein volumenschonendes Glätten
erreichen. Andererseits soll die notwendige Verdichtung bewirkt
werden, die eine verbesserte Bedruckbarkeit ergibt. Im Breitnip 5 stellt man
die Druckspannungen auf maximal 3 N/mm2 ein. Im
Nip 15 sollte eine Streckenlast von maximal 60 N/mm, vorzugsweise
sogar nur maximal 20 bis 30 N/mm, herrschen.
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Nach
dem Durchlaufen des Nips 15 wird die Bahn 2 einer
oder mehreren Strich-Auftragseinrichtungen 19 (nur eine
dargestellt) zugeführt,
bei der die Bahn 2 beispielsweise durch einen Auftragsnip 20 zwischen
zwei Auftragswalzen 21, 22 geführt ist. Jede Auftragswalze 21, 22 ist
mit einer Auftragseinrichtung 23, 24 versehen,
die eine Streichfarbe auf die Oberfläche der Auftragswalzen 21, 22 aufträgt. Wenn
dann die Bahn 2 den Auftragsnip 20 durchläuft, wird
diese Streichfarbe auf die Bahn 2 übertragen. Es sind eine oder
mehrere Ober- und/oder
Rückseiten-Strichaufträge möglich.
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Wenn
nur ein einseitiger Strichauftrag erwünscht ist, dann wird man nur
eine Auftragseinrichtung 23, 24 verwenden, vorzugsweise
auf derjenigen Seite der Bahn 2, die im Breitnip 5 an
der glatten Oberfläche 7 der
Walze 6 angelegen hat. Im allgemeinen Fall werden zwei
bis drei Oberseiten-Strichaufträge
und eine Rückseitenbehandlung
durchgeführt.
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Die
Streichfarbe wird mit einer Masse von mindestens 15 g/m2 aufgetragen.
Das Wasserrückhaltevermögen der
Streichfarbe sollte mindestens 75 s betragen. Die Streichfarbe kann
Binder und Pigmente enthalten.
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Eine
derartig behandelte Kartonbahn 2 ist insbesondere für den Offset-Druck
gut geeignet.