DE10343021A1

DE10343021A1 - Auftragsverfahren

Info

Publication number: DE10343021A1
Application number: DE2003143021
Authority: DE
Inventors: Christoph Henninger; Martin Dr. Tietz; Volker Fäthke; Stefan Reich; Uwe Fröhlich
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2003-09-16
Publication date: 2005-04-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Papierbahn hoher Opazität, insbesondere einer Dekorpapierbahn, bei dem zur Erhöhung der Opazität Pigmente und Füllstoffe, insbesondere Titandioxid, verwendet werden. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird zumindest ein Teil der im Wesentlichen die Opazität erhöhenden Pigmente und Füllstoffe erst auf die hergestellte und weitgehend getrocknete Papierbahn (1) innerhalb einer Papier- und/oder Veredelungsmaschine (P) aufgestrichen, anstelle diese der Papiermasse als Füllung während der Stoffaufbereitung beizumischen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Papierbahn hoher Opazität mit beispielsweise guter Bedruckbarkeit in einer Maschine zur Papierherstellung und/oder -Veredelung, bei dem zur Erhöhung der Opazität Pigmente, insbesondere aus Titandioxid verwendet werden.
An bestimmte Papiersorten, z.B. Dekorpapiere, werden hohe Anforderungen an die Opazität gestellt. Unter Opazität wird die Lichtundurchlässigkeit des Papieres verstanden. Je höher also die Opazität ist, desto undurchsichtiger ist das Papier. Die Opazität zählt zu den wichtigsten Eigenschaften von Dekorpapieren.
Zur Erreichung der besagten Opazität wird in der Regel bei der Papierherstellung ein hoher Füllstoffanteil in Form von Pigmenten der Papiermasse zugegeben, bevor diese auf Sieben formiert, gepresst und getrocknet wird. Als Pigment wird dafür neben anderen Pigmentgemischen vor allem Titandioxid verwendet, weil dies eine sehr gute Helligkeit und Weiße des Papieres ergibt. Ein solchermaßen hergestelltes Papier, d.h. ein Dekorpapier ist in der DE 101 15 570 A1 beschrieben.
Diese Pigmente und auch Füllstoffe, wie z.B. Kaolin, Calciumcarbonat, Bariumsulfat verbessern, wie gesagt die Opazität, verschlechtern aber die Festigkeitseigenschaften und damit die Laufeigenschaften des Papieres in der Papier- und/oder Veredelungsmaschine.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein besser beherrschbares Verfahren anzugeben, mit dem ein Papier von hoher Opazität, hohem Weißgrad und hoher Festigkeit herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zumindest ein Teil der insbesondere opazitätserhöhenden Pigmente und Füllstoffe nicht bereits bei der Stoffaufbereitung der Papiermasse (vor dem eigentlichen Herstellungsprozess der Papierbahn) als Füllung beigemischt werden, sondern erst nachträglich auf die weitgehend getrocknete Papierbahn aufgestrichen werden.
Dieses Verfahren ist sehr bedeutend, zumal diese Pigmente und Füllstoffe, insbesondere eben Titanoxid, als sehr abrasiv wirkend gelten und daher die zur Beschichtung eingesetzten Streichaggregate extrem schnell verschleißen und auch die Bahnbeanspruchung zu groß wird, so dass die Fachwelt eher davon abgehalten ist, ein solches Verfahren anzuwenden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht dennoch das nachträgliche Beschichten mit opazitätsfördernden Pigmenten und Füllstoffen, die in normalen Pigmentstreichfarben nicht enthalten sind.
Das Verfahren lässt sich besonders vorteilhaft anwenden, wenn die Pigmente mit Hilfe eines an sich bekannten kontaktlos arbeitenden Auftragswerkes aufgebracht werden. Da die Pigmente hierbei ohne Kontakt des Streichaggregates zur Papierbahn aufgebracht werden, werden die Laufeigenschaften trotz der abrasiv wirkenden Pigmente nicht beeinträchtigt.
Das Verfahren lässt sich mit einem druckbeaufschlagten Freistrahldüsen-Auftragswerk, wie es beispielsweise in der EP 0 675 984 B1 (PU5210) offenbart ist, betreiben. Es ist aber wegen des Auftragens im Überschuß und nachfolgender Rakeleinrichtung weniger geeignet als ein Sprühauftragswerk, wie es beispielsweise in der EP 0 881 330 B1 (PU10532) beschrieben ist. Das Sprühauftragswerk wirkt dagegen kontaktlos. Bevorzugt lässt sich das Verfahren aber mit einem sogenannten Vorhang- Auftragswerk, welches z.B. in der DE 197 16 647.4 A1 (PU 08022) beschrieben ist, bewerkstelligen.
Das Auftragswerk, d.h. die zur Aufbringung der Pigmente vorgesehene Düse ist bei allen drei genannten Arten des Auftragswerkes in gewissem Abstand zur Papierbahn angeordnet, so dass bei direktem Auftrag die Pigmente frei und ungestützt unmittelbar auf der Papierbahn auftreffen können.
Besonders vorteilhaft ist, wie gesagt, der Einsatz des Vorhang-Auftragswerkes, welches vorzugsweise oberhalb der Bahn angeordnet ist und das Beschichtungsmedium, also die opazitätsfördernden Pigmente und Füllstoffe nur im Wesentlichen unter Einfluss der Schwerkraft (oder auch unter Einfluss von beispielsweise elektrostatischen Kräften) auf das Papier aufgebracht werden. Dabei formiert sich das Beschichtungsmedium zunächst als Schleier oder Vorhang (auch als Curtain Coating bezeichnet), der sich danach als Konturstrich auf die Oberfläche der Papierbahn ablegt und das Rohpapier mit einer nahezu konstanten Strichdicke besonders gut abdeckt.
Da beim Vorhangstreichen nur soviel Auftragsmedium aufgetragen wird, wie auch auf dem Papier verbleiben soll (sogenannter 1:1-Auftrag), brauchen nicht zwangsläufig nachfolgende Rakelelemente, wie Rakelklingen oder Rakelstäbe, die ja stark dem Verschleiß unterliegen, eingesetzt werden.
Dadurch lassen sich Kosten sparen und auch die Laufeigenschaften der Herstellungs- und/oder Veredelungsmaschine verbessert sich.
Ein weiterer Vorteil ist, dass sich dadurch auch der Anteil der gewünschten Pigmente und Füllstoffe, insbesondere des an sich teuren Titandioxides, verringern lässt und der Kostenaufwand dafür niedrig gehalten werden kann.
Auf Grund der guten Laufeigenschaften ist das Verfahren bei relativ hohen Maschinen- bzw. Bahngeschwindigkeiten betreibbar. Die Papierbahn kann die Herstellungs- bzw. Veredelungsmaschine mit mehr als 400 m/min, insbesondere mehr als 600 m/min durchlaufen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, wenn die Papierbahn dann beschichtet wird, wenn sie bereits einen Trockengehalt von ca. 65 %, insbesondere mehr als 75 % und vorzugsweise mehr als 95 % aufweist.
Schließlich betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung einer Papierbahn hoher Opazität, insbesondere einer Dekorpapierbahn.
Bei dieser Vorrichtung ist ein an sich bekanntes Vorhang-Auftragswerk vorgesehen, welches die Opazität erhöhenden Pigmente und Füllstoffe, insbesondere Titandioxid, auf die bereits hergestellte und weitgehend getrocknete Papierbahn innerhalb einer Papier- und/oder Veredelungsmaschine als konstante Schicht aufbringt.
Die besonderen Vorteile eines solchen Auftragswerkes bestehen darin, dass keine berührenden Teile des Auftragswerkes die laufende, insbesondere schnell laufende Papierbahn berühren. Dadurch werden die Laufeigenschaften der Maschine und der Papierbahn nicht negativ beeinträchtigt, wie das die abrasiv wirkenden aufgestrichenen Pigmente und Füllstoffe, insbesondere das Titandioxid erwarten lassen.
Dadurch ist es sogar möglich, eine hohe Strichmenge, die eine noch bessere Abdeckung der Papierbahn ergibt, auf eine oder auch auf beide Bahnseiten, mit oder ohne Zwischentrocknung, aufzubringen.
Die aufgebrachte Schicht kann deshalb eine Strichmenge von 12 g/m² pro Bahnseite aufweisen.
Das insbesondere mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung realisierte erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass höhere Festigkeiten des Rohpapieres und dadurch bessere Laufeigenschaften erreicht werden. Das im Endeffekt hergestellte Dekorpapier ist von hoher Opazität gekennzeichnet und lässt sich entsprechend weiter verarbeiten (z.B. Bedrucken, auf Trägermaterialien aufbringen usw.).
Das folgende Ausführungsbeispiel soll der weiteren Erläuterung der Erfindung dienen.
Es zeigt:
1: eine Prizipdarstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit erfindungsgemäßer Vorrichtung, mit innerhalb einer Papiermaschine eine Dekorpapierbahn hergestellt werden soll.
Die zur Herstellung einer holzfreien Roh- Papierbahn 1 in einer Stoffbütte B mit Wasser vermischte Papiermasse, weist beispielsweise aus 25% bis 50% Langfasern und dementsprechend 75% bis 50% Kurzfasern auf. Diesem Fasergemisch wurden in der außerhalb der Papiermaschine bestehenden Stoffbütte B noch keine sogenannten Weißmacher und opazitätsfördernden Stoffe zugesetzt. Das Stoffgemisch wird also quasi in einfacher Form der Papiermaschine P zugeführt, wobei es zunächst in einem Stoffauflauf 2 gelangt und danach auf Sieben 3 als Bahn formiert wird. Danach erfolgt das Entwässern innerhalb der Pressenpartie 4, an die sich die aus einreireihigen Trockenzylindern bestehende Trockenpartie 5a anschließt. Nach Erreichung eines Trockengehaltes von mindestens 65% wird die Papierbahn 1 gestrichen. Damit sich diese Papierbahn als Dekorpapierbahn eignet und demzufolge nicht durchscheinend sein soll, werden nun opazitätsfördernde und weißmachende Pigmente und Füllstoffe auf die Papierbahn 1 aufgebracht. Dies erfolgt derart, dass zu einer „normalen" aus Kaolin, Calciumcarbonat, Binder und weiteren Stoffen bestehende Streichfarbe diese opazitätsfördernde Pigmente zugegeben werden. Dafür wird vor allem Titandioxid verwendet, welches im Beispiel insbesondere in einer Menge von 25 Volumen% beigemischt wird. Da diese Zusätze äußerst abrasiv wirken, wird als Auftragswerk ein kontaktlos arbeitendes Vorhang-Auftragswerk 7 in die Papiermaschine integriert. (Auch als offline- Streichmaschine möglich).
Mit Hilfe des Vorhang- Auftragswerkes 7 werden ca. 12 g/m² pro Auftragsschicht auf eine Bahnseite direkt auf die Papierbahn 1 aufgebracht.
Mit diesem Auftragswerk 7 ist es möglich, dass diese vom Vorhang 7a erzeugte Strichmenge in der angegebenen Größe auch auf dem Papier verbleiben kann, ohne dass eine Abrakelung erfolgen muss.
Der Auftrag, welcher als 1:1-Auftrag bezeichnet wird, erfolgt dabei ohne Pressimpulse und ohne Saugwirkung auf die Papierbahn 1 aufgebracht. Dadurch legt sich der Strichfilm auf die Papieroberfläche auf, ohne in die Papierbahn einzudringen und den weiteren Laufweg innerhalb der Papiermaschine P zu beeinträchtigen. Die im Auftragsmedium enthaltenen Binder sorgen für die gute Verankerung an der Papierbahn.
Im Anschluß darin wird die beschichtete Papierbahn 1 kontaktlos getrocknet und/oder über kontaklos wirkenden Bahnführungselemente, wie z.B. einem sogenannte Air turn 8 geführt, mit Schwebetrocknern 9 weiter getrocknet und zu nachfolgenden (hier doppelreihigen) Trockenzylindern geleitet, wo in der Nachtockenpartie 5b die Fertigtrocknung der Papierbahn 1 erfolgt. Schließlich wird die Papierbahn in einer Wickelmaschine 10 aufgerollt und steht für eine Weiterverarbeitung zur Verfügung. Alternativ ist es möglich, die Papierbahn vor ihrer Aufwickelung mit Kalandern 11 zu glätten.
Die so hergestellte Dekorpapierbahn zeichnet sich durch hohe Festigkeit, eine konstante und homogene Beschichtung aus und ist nahezu Licht undurchlässig.
Es soll noch erwähnt werden, dass beide Bahnseiten einfach oder mehrfach mit den angegebenen Parametern gestrichen werden kann. Das hängt vom jeweils gewünschten Einsatzzweck des Dekorpapieres ab.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Papierbahn hoher Opazität, insbesondere einer Dekorpapierbahn, bei dem zur Erhöhung der Opazität Pigmente und Füllstoffe, insbesondere Titandioxid, verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der im Wesentlichen die Opazität erhöhenden Pigmente und Füllstoffe erst auf die hergestellte und weitgehend getrocknete Papierbahn (1) innerhalb einer Papier- und/oder Veredelungsmaschine (P) aufgestrichen werden, anstelle diese der Papiermasse als Füllung in einer Stoffbütte (B) während der Stoffaufbereitung beizumischen.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmente und Füllstoffe direkt auf die Papierbahn (1 ), insbesondere mit Hilfe eines kontaktlos arbeitenden Auftragswerkes (7), im 1:1-Auftrag, aufgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass dabei die Papierbahn (1) die Herstellungs- bzw. Veredelungsmaschine (P) mit mehr als 400 m/min, insbesondere mehr als 600 m/min durchläuft.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierbahn (1) beschichtet wird, wenn sie bereits einen Trockengehalt von mindestens 65%, insbesondere 75%, vorzugsweise 95% aufweist.
Vorrichtung zur Herstellung einer Papierbahn hoher Opazität, insbesondere einer Dekorpapierbahn, dadurch gekennzeichnet, dass ein kontaktlos arbeitendes Auftragswerk (7) vorgesehen ist, welches die Opazität erhöhende Pigmente und Füllstoffe, insbesondere Titandioxid, auf die bereits hergestellte und weitgehend getrocknete Papierbahn (1) innerhalb einer Papier- und/oder Veredelungsmaschine (P) als konstante Schicht aufbringt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgebrachte Schicht eine Strichmenge von 12 g/m² auf einer Bahnseite aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht sowohl ein- oder beidseitig aufbringbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5–7, dadurch gekennzeichnet, dass das kontaktlos arbeitende Auftragswerk (7) ein Vorhang-Auftragswerk oder ein Sprühauftragswerk ist.