DE10393787T5

DE10393787T5 - Kartonerzeugnis und Verfahren zum Herstellen desselben

Info

Publication number: DE10393787T5
Application number: DE10393787T
Authority: DE
Inventors: Matti Lares
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2003-11-14
Publication date: 2005-10-06
Also published as: JP2006508268A; FI114163B; FI20025050A; WO2004048688A1; AU2003284856A1; FI20025050A0; US20060102303A1

Abstract

Beschichtetes Kartonerzeugnis, das zwei oder mehrere Faserlagen hat und wobei Außenlagen aus gebleichtem chemischem Halbstoff bestehen und mittlere Lagen aus mechanischem Halbstoff und/oder Fertigungsabfall oder recycelter Faser bestehen, wobei der Karton eine Oberflächendichte von 150 bis 500 g/cm² hat, wobei der Karton eine obere Seite und eine Stützseite hat, wobei die Herstellung von dem Erzeugnis vor einem Beschichten die Anwendung von einer oder mehreren Oberflächenkonditioniervorrichtung(en) mit sich bringt, die als ein Kalander funktionieren und Folgendes aufweisen:
ein feststehendes Stützelement (14),
einen flexiblen Mantel (12), der um das feststehende Stützelement (14) derart sitzt, dass eine Kartonbahn (80) zwischen dem Mantel (12) und einer Gegenwalze (22) läuft,
ein Belastungselement (18, 20), das in Verbindung mit dem Stützelement (14) derart vorgesehen ist, dass der flexible Mantel (12) durch das Belastungselement (18, 20) gegen die erwärmbare Gegenwalze (22) gebracht wird, wobei die Kartonbahn (80), die zwischen dem Mantel (12) und der...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein beschichtetes Kartonerzeugnis und seine Herstellung.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Qualität von Kartonerzeugnissen, insbesondere SBS-Karton, und die Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung desselben zu verbessern.
Bei Karton ist es erforderlich, dass er eine bestimmte Oberflächenqualität hat, um einen erwünschten Glanz und eine erwünschte Druckqualität, eine Steifigkeit und Reißfestigkeit zum Sichern der Funktionalität einer Verpackung sicherzustellen. Da Karton in großen Mengen in einer Kartonfabrik hergestellt wird, ist die effiziente Anwendung von Rohmaterial ebenfalls von Bedeutung. Diese Anforderungen stehen zueinander etwas im Widerspruch. Karton kann mit einem ausreichenden Glanz versehen werden, indem der Karton kalandriert wird, indem er in einem Spalt, häufig befeuchtet und erwärmt, in einer bestimmten Weise komprimiert wird. Die Oberflächenfasern und die Beschichtung des Kartons werden vorzugsweise durch diese Komprimierung glatt gepresst, jedoch ohne dass die mittlere Lage des Kartons kompakt gestaltet wird. Die kompakte Gestaltung einer mittleren Lage untergräbt die Steifigkeit des Kartons und verringert die Reißfestigkeit. Diese kompakte Gestaltung einer mittleren Lage wird häufig als ein Verlust an spezifischem Volumen bezeichnet. In diesem Fall ist mit spezifischem Volumen der umgekehrte Wert gegenüber der Dichte gemeint, und ein Verlust von diesem ist häufig gleich einer verdichteten kompakten Gestaltung von Papier oder Karton.
Da der Prozess zum Herstellen von Papier und Karton außerordentlich intensiv an Rohmaterial ist, bewirkt sogar eine geringfügige Einsparung an Rohmaterial einen großen Vorteil gegenüber Wettbewerbern. In dieser Hinsicht kann einer Einsparung von lediglich 1% als ein Hauptwettbewerbsvorteil erachtet werden, und die Amortisationszeit der Investitionskosten ist kurz. Ein Einsparen von Rohmaterial ist auch aus Umweltschutzgründen erwünscht. Aufgrund des Aufbaus mit einem geringeren Gewicht decken die vielfachen Effekte des Kartons dieser Erfindung die gesamte Lebensdauer des Erzeugnisses ab, wobei der geringere Verbrauch an Rohmaterial zu einer leichteren Verpackung führt, die schließlich Einsparungen auch beim Versand und bei einer Möglichkeit einer verringerten Abfallmenge bewirkt.
Verpackungskartons sind häufig beschichtet und haben einen Mehrlagenaufbau. Beschichten und Leimen werden angewendet, um erwünschte Eigenschaften vorzusehen. Ein typischer Oberflächendichtebereich für Faltkartonagenkartons ist 180–350 g/cm². Die erforderliche Oberflächendichte hängt von der erforderlichen Steifigkeit der Verpackung ab, wobei ein leichterer Karton für kleine Schachteln ausreichend ist. Eine ausreichende Konservierung des spezifischen Volumens des Kartons bei der Oberflächenbehandlung, um dadurch Karton mit einer höheren Steifigkeit herzustellen, führt zu Einsparungen an Rohmaterial und Energie, indem die Anwendung von Karton mit einer geringeren Oberflächendichte ermöglicht wird. Typische Anwendungen für Karton umfassen Zigarettenverpackungen, pharmazeutische Verpackungen, Kartoncover für Bücher, verschiedene Nahrungsmittelverpackungen.
Faltkartonagenkartons werden häufig vor dem Beschichten mit einem Glättzylinder geglättet, was ein gutes spezifisches Volumen und eine gute Steifigkeit ermöglicht, wobei die Oberflächeneigenschaften ebenfalls gut sind, das Trocknungsschrumpfen entlang der Ränder vergleichsweise gering ist, wobei jedoch die Anwendung des Glättzylinders aufgrund der Geschwindigkeitseinschränkung, des Raumbedarfs für die Anlage und der enormen Größe eines Glättzylinders bei einer Hochgeschwindigkeitsmaschine begrenzt ist. Ein anderes typisches Behandlungsverfahren bringt einen Nassstapelkalander mit sich, dessen Nachteile Probleme im Hinblick auf das Laufverhalten und eine gesteuerte Anwendung von Wasser umfassen, und außerdem ergeben sich zusätzliche Kosten durch die Notwendigkeit des Trocknens des Kartons vor und nach einem Kalandrierprozess.
Ein Maschinenkalander wird häufig zusammen mit anderen Kalandern verwendet, wobei der Maschinenkalander sich auf einen harten Kalander ohne Elastizität bei seinen Walzen bezieht. Die Anwendung eines Maschinenkalanders als das einzige Oberflächenbehandlungsverfahren ist nicht ratsam. Ein weicher Kalander bezieht sich auf einen Weichspaltkalander, wobei die Kalanderwalze eine Oberfläche hat, die elastisch ist, wobei die Oberfläche möglicherweise eine Härte in der gleichen Größenordnung wie die Oberflächenhärte von Holz hat, jedoch elastisch ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine glatte Druckoberfläche, einen hohen Glanz und eine hohe Steifigkeit bei Kartonagenkarton bei einem Verbrauch an Material, der geringer als zuvor ist, vorzusehen, und Engpässe zu vermeiden und die Lauffähigkeit, d.h. das Laufverhalten, mit einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zu verbessern. Diese Aufgabe ist durch einen Verpackungskarton gemäß Anspruch 1 gelöst. Der beschichtete Verpackungskarton der vorliegenden Erfindung hat zwei oder mehr Faserlagen, wobei die Außenlagen aus gebleichtem chemischem Halbstoff und die mittleren Lagen aus mechanischem Halbstoff oder chemithermisch-mechanischem Halbstoff, recyceltem Papierhalbstoff, recyceltem Kartonhalbstoff oder Fertigungsabfall bestehen. Der Körper besteht typischerweise aus recyceltem gemischtem Halbstoff, wobei der Körper und die obere Fläche zwischen ihnen eine Schutzlage haben, die typischerweise aus deinktem Halbstoff (DIP), white ledger, chemithermisch-mechanischem Halbstoff (CTMP) oder mechanischem Halbstoff (GW) besteht. Die mittlere Lage kann einen Kern haben, der beispielsweise aus altem Wellkarton (OCC), gemischtem Abfallpapierhalbstoff (MW), altem Zeitungspapier (ONP), Holzschliff (SGW, PGW) oder Fertigungsabfall besteht. Die Stützlage oder Stützseite weist beispielsweise gebleichten chemischen Halbstoff oder chemithermisch-mechanischen Halbstoff auf. In jedem Fall ist es der Sinn der Mehrlagenstruktur, eine Oberfläche mit günstigen Druckeigenschaften zu erzeugen, wobei ein dunkles recyceltes Material für die mittlere Lage ausreichend gut ist. Ein typischer Oberflächendichtebereich beträgt 200–400 g/cm². Die Struktur eines typischen Kartonagenkartons ist in 4 dargestellt.
Im Allgemeinen wird die Vorbehandlung von einer Kartonagenkartonoberfläche vor einem Beschichtungsprozess mit einem Maschinenkalander und/einem Glättzylinder ausgeführt. Die Funktion eines Maschinenkalanders ist es, bei der Bahn ein gleichförmiges Dickenprofil vorzusehen. Das Glätten der Oberfläche wird mit einem Glättzylinder ausgeführt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird Kartonagenkarton mit einem Langspaltkalander vor dem Beschichten behandelt, um die Kartoneigenschaften gegenüber denjenigen, die bislang bekannt waren, zu verbessern, und außerdem wird das Produktionslaufverhalten verbessert, und das Produktionsverfahren ist nicht einer Geschwindigkeitsbeschränkung in der gleichen Weise wie bei einem Glättzylinder ausgesetzt. Ein Langspaltkalander, der dazu geeignet ist, einen Karton der vorliegenden Erfindung herzustellen, ist beispielsweise in dem früheren Patent US 6 164 198 der Anmelderin der vorliegenden Anmeldung beschrieben.
Der Betrieb eines Langspaltkalanders, der für ein Kalandrieren eines Kartons der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
1 zeigt einen Schnittansicht von einem Langspaltkalander, der mit einem Langspalt zwischen einem umschlossenen Schuhkalander und einer Gegenwalze versehen ist.
1A zeigt eine ausschnittartige Vergrößerung von 1.
2A zeigt eine Teilschnitt von der in 1 gezeigten Vorrichtung entlang der Walzenachse, wobei ein Antriebsmechanismus abgebildet ist.
2B zeigt den Betrieb der Schuhpresse im Längsschnitt.
3 zeigt Messergebnisse für Testpakete in einer grafischen Darstellung.
4 zeigt die Struktur eines typischen Kartonagenkartons in einer schematischen Ansicht.
Ein Kalander, der für die Oberflächenbehandlung eines Kartons der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist in den 1 und 2 gezeigt, wobei er ein feststehendes Stützelement 14 hat, um das herum sich ein röhrenartiger Mantel 12 befindet. Ein erwärmtes Gegenelement 22 ist an der anderen Seite des röhrenartigen Mantels 12 von dem Stützelement derart angeordnet, dass eine Bahn zwischen dem Gegenelement und dem röhrenartigen Mantel hindurchtritt. Das feststehende Stützelement ist mit Belastungselementen 18 und 20 versehen, die den Mantel 12 gegen das erwärmte Gegenelement 22 richten und dadurch einen Kalandrierprozess zwischen dem Mantel und dem Gegenelement ermöglichen. Die entgegengesetzten Enden des Mantels sind an Endwänden 24 und 26 gesichert, die drehbar in Bezug auf das Stützelement montiert sind, wobei die Drehbewegung der Endwände durch einen separaten Antriebsmotor geliefert wird, die unabhängig von einer Bewegung der Faserbahn ist, um ein Überhitzen des Mantels zu vermeiden. Der Antriebsmotor ist in der Zeichnung durch gestrichelte Linien dargestellt.
Ein Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Konditionieren der Oberfläche von beschichtetem oder nicht beschichtetem Karton mit einer Oberflächenkonditioniervorrichtung ist wiederum dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein Zuführen einer Faserbahn durch einen Langspalt aufweist, der durch eine Walze und eine Gegenwalze ausgebildet ist, wobei erstgenannte in der Form eines röhrenartig geformten flexiblen Mantels ist. Über die Erstreckung des Spaltes biegt sich der Mantel, und dadurch wird er in einen Kontakt mit der Gegenwalze über eine lange Erstreckung gepresst. Der mit diesem Verfahren behandelte Karton ist leichter als gegenwärtig erhältliche Kartonarten, wobei die Steifigkeit und die Oberflächeneigenschaften gleich jenen der gegenwärtig erhältlichen Kartonarten sind.
Die vorstehend beschriebene Lösung ermöglicht eine Laufgeschwindigkeit, die wesentlich höher als die Laufgeschwindigkeit ist, die durch eine mit einem Glättzylinder ausgestattete Kartonmaschine verwirklicht wird. Außerdem ist das Laufverhalten besser, wobei dies auch zu einer verbesserten Qualität und zu einer Verringerung von Abfall beiträgt.
Eine Bahngeschwindigkeit bei dem Kalander kann höher als 600 m/min sein, vorzugsweise höher als 800 m/min, wobei 1000 m/min noch eher bevorzugt wird, und sogar so hoch wie ungefähr 4000 m/min. Somit schränkt der Kalander nicht die Geschwindigkeit einer Kartonmaschine ein. Die vorstehend erwähnte erwärmte Walze hat eine Temperatur von 150 bis 350°C, vorzugsweise mehr als 170°C, wobei am ehesten 200 bis 250°C bevorzugt werden. Der lineare Druck in dem Spalt ist innerhalb des Bereiches von 100 bis 500 kN/m, vorzugsweise geringer als 400 kN/m, wobei 50 bis 300 kN/m am ehesten bevorzugt werden. Der maximale Druck in dem Spalt beträgt 3 bis 15 MPa, vorzugsweise weniger als 13 MPa, wobei 0,5 bis 8 MPa am ehesten bevorzugt werden.
In 1 läuft eine Kartonbahn 80 durch einen erwärmten Langspalt 1. Der Spalt 1 ist aufgrund einer umschlossenen Schuhwalze 10, die unterhalb der Bahn 80 vorhanden ist, ausgebildet. Oberhalb der Bahn 80 befindet sich eine erwärmbare Gegenwalze 22. Die umschlossene Schuhwalze 10 hat einen flexiblen Mantel 12, der gegenüber Flüssigkeit undurchlässig ist. Der Mantel besteht beispielsweise aus faserverstärktem Polyurethan. Ein ortsfestes fixiertes Stützelement 14 trägt zumindest einen Belastungsschuh 18. Zwischen dem Belastungsschuh 18 und dem Stützelement befindet sich ein Aktuator 20, wie beispielsweise ein hydraulischer Zylinder, um den konkaven Belastungsschuh 18 und dadurch ebenfalls den flexiblen Mantel 12 gegen die Gegenwalze 22 zu drängen. Somit wird der Mantel 12 aus seiner normalen unbelasteten Position 11 in einer Richtung, die von der Mitte der umschlossenen Schuhwalze weg weist, herausgedrängt. Der Mantel 12 ist an seinen beiden Enden an Endwänden 24, 26 befestigt, womit ein abgedichteter Raum 13 (siehe 2) erzeugt wird. Wie dies auch in 1 gezeigt ist, ist zumindest eine Erfassungseinrichtung 99 in Kommunikation mit der Bahn 80 montiert, um ein Bahnreißen zu erfassen. Die Erfassungsvorrichtung 99 ist mit einer Steuervorrichtung 98 verbunden, um den Betrieb eines Kalandrierprozesses in Abhängigkeit davon zu steuern, ob die Bahn gerissen ist oder nicht.
Wie dies in 1 gezeigt ist, weist die erwärmbare Gegenwalze 22 außerdem einen Mechanismus zum Außer-Eingriff-Bringen auf, der einen Hebel 95 aufweist, der mittels einer Hydraulikzylinderbaugruppe 94 drehbar ist und mit einem Drehpunkt 96 an ihm versehen ist, an dem der Hebel dreht. Der Mechanismus zum Außer-Eingriff-Bringen drückt die Gegenwalze 22 hin zu einem Eingriff mit dem Spalt 1 und lässt sie von dem Spalt 1 außer Eingriff gelangen.
Zwischen dem Belastungsschuh 18 und dem Mantel 12 wird ein mit Druck beaufschlagtes Öl geliefert, das einen hydrostatischen Druck über den gesamten Spalt entwickelt und den Mantel zu einem Eingriff mit der Gegenwalze 22 über die gesamte Erstreckung des Spaltes 1 drückt. Gleichzeitig schützt außerdem das Öl den Mantel vor einer Beschädigung, die durch Klumpen erfolgen könnte, und vor einem Temperaturanstieg.
In 2A ist dargestellt, dass die Endwände 24, 26 an Flanschwellen 16, 17 des Stützelementes 14 drehbar montiert sind. (Die Endwände sind vorzugsweise nicht einstückig, sondern in einen statischen Teil und einen sich drehenden Teil geteilt, wie dies in 2B gezeigt ist). An einem Ende von der Flanschwelle ist eine zylindrische Welle 32 drehbar über Lager 34 angeordnet. Eine Stützsäule 36 ist an der zylindrischen Welle über selbstausrichtende Lager 38 angeordnet, die eine sphärische Bewegung ermöglichen, um eine Verformung/ein Biegen des Stützelementes 14 zu ermöglichen, wenn dieses schwer belastet wird. Eine der Endwände 24 ist an der zylindrischen Welle fest angebracht. Eine Antriebsübertragungseinrichtung 40 ist an der zylindrischen Welle außerhalb von der Endwand feststehend angebracht, bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Zahnrad. Das Zahnrad ist mit einer Kraftübertragung 42 und wiederum einem Antrieb 44 verbunden. Ein Zahnrad 46 ist an der zylindrischen Welle innerhalb von der Endwand feststehend angebracht. Eine Antriebswelle 48 ist im Inneren von dem Mantel und parallel zu dem Stützelement 14 angebracht. Die Antriebswelle 48 wird durch Lager 50 gestützt, die in den Lagergehäusen 52 angeordnet sind, die an dem Stützelement angebracht sind. An jedem Ende von der Antriebswelle sind Zahnräder 54 angeordnet. Vorzugsweise haben diese Zahnräder einen verlängerten Verzahnungsabschnitt, um eine axiale Bewegung des in Zahneingriff befindlichen Zahnrades zu ermöglichen, das an der Endwand angeordnet ist. Ein weiteres Zahnrad 56 ist an der zweiten Endwand 26 im Inneren des Mantels feststehend angeordnet. Beide im Inneren des Mantels befindlichen Zahnräder stehen mit dem entsprechenden Zahnrad an der Antriebswelle in Zahneingriff. Die zweite Endwand 26 ist an der zweiten Flanschwelle 17 drehbar angeordnet. Die zweite Flanschwelle ist wiederum an einer zweiten Stützsäule 58 feststehend angebracht.
Der Betrieb geschieht wie folgt. Während eines normalen Betriebs steht die angetriebene erwärmte Walze 22 in einer Wechselwirkung mit der Faserbahn und dem flexiblen Mantel 12 aufgrund eines erwünschten Drucks, der durch den Belastungsschuh 18 ausgeübt wird, wodurch eine Reibung auf der Grundlage des Antreibens von sowohl der Faserbahn als auch dem flexiblen Mantel bewirkt wird. Demgemäß sehen während des normalen Betriebs die Kräfte, die in dem Spalt ausgeübt werden, eine Drehung der umschlossenen Schuhwalze vor.
Lediglich in speziellen Fällen ist es normalerweise erwünscht, den unabhängigen Antrieb der umschlossenen Schuhwalze 10 in Betrieb zu setzen, beispielsweise beim Starten des Kalanders. Wenn der Kalander gestartet werden soll, ohne zunächst den flexiblen Mantel 12 zu starten, würde dies zwangsweise eine Beschädigung des flexiblen Mantels aufgrund einer Überhitzung verursachen. Darüber hinaus würde dies auch die Faserbahn verschlechtern, da im Augenblick des Startens dies Ausnahmespannungskräfte in der Faserbahn entwickelt werden würde. Demgemäß soll der Aufbau des unabhängigen Antriebs von der umschlossenen Schuhwalze beispielsweise beim Starten der Kalandrierfläche verwendet werden. Beim Start ist der Spaltzwischenraum nicht geschlossen, sondern die Walze 22 ist aus dem Kontakt mit dem Spalt 1 heraus bewegt worden. Vor dem Bewegen der erwärmten Gegenwalze 22 in den Spalt wird die Antriebsanordnung 44 von der umschlossenen Schuhwalze 10 aktiviert, um die erste Endwand 24 über Übertragungseinrichtungen zu beschleunigen. Die Drehung der Endwand bewirkt eine Drehung des inneren ersten Zahnrades 46 und folglich der Antriebswelle 48. Die Antriebswelle überträgt die Drehung zu der zweiten Endwand 26 über das zweite innere Zahnrad 56. Die beiden Endwände werden somit beschleunigt und drehen sich bei der gleichen Drehzahl, bis eine erwünschte Umfangsgeschwindigkeit erzielt wird, die normalerweise gleich der Geschwindigkeit der Faserbahn ist. Der Spalt wird geschlossen durch ein Aktivieren des hydraulischen Kolbens 94, um den Hebel 95 zu drehen und dadurch die Gegenwalze 22 in den Spalt zu bewegen, und anschließend wird der Belastungsschuh 18 gegen die erwärmte Walze 22 durch seine Aktuatoren 20 gedrängt. Wenn der Kalander einmal in der erwünschten Art und Weise funktioniert, kann der Antriebsaufbau der umschlossenen Schuhwalze deaktiviert werden, und die Pressenwalze kann in einer herkömmlichen Weise aufgrund der Reibung innerhalb des Spaltes 1 angetrieben werden.
In 2B ist ein alternatives Ausführungsbeispiel von dem Antriebsaufbau für eine umschlossene Schuhwalze dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel wendet eine Reibung für die Übertragung der Drehkräfte an.
2B zeigt außerdem eine noch eher zu bevorzugende Gestaltung zum Anordnen des Stützelementes und der Endwände. Die Endwände sind in einen Innenteil 24A; 26A, der mit dem Stützelement 14 in nicht drehbarer Weise verbunden ist, einen Drehteil 24B; 26B und eine Lagerbaugruppe 24C; 26C zwischen ihnen geteilt. Das Stützelement 14 ist an seinem Ende mit selbstausrichtenden Lagern 23, 25 eingerichtet, die eine Neigung des Stützelementes 14 ermöglichen.
In der Zeichnung ist ein Antrieb 44 mit einer Welle 19B gezeigt. An der Welle 19B ist eine Scheibe 19 montiert, die eine Gummilage an ihrem Umfangsende 19A hat. Die Außenenden von dem flexiblen Mantel 12 sind zwischen einem ringförmigen Ring 15, der als eine austauschbare Kraftübertragungsvorrichtung wirkt, und dem Umfang von jeder Endwand feststehend angebracht. Der Ring 15 ist an der Endwand feststehend angebracht. An der Innenseite von dem Drehteil 24B; 26B von jeder Endwand ist ein Zahnrad 46, 56 feststehend angebracht. Der Antriebsaufbau 44, 19 ist zu einem Kontakt mit der Kraftübertragungsvorrichtung 15 und von einem Kontakt mit dieser weg beweglich. Wenn es erwünscht ist, die umschlossene Schuhwalze 10 zu beschleunigen, wird der Antriebsaufbau derart bewegt, dass die Gummilage 19A in einen Reibungseingriff mit der Kraftübertragungsvorrichtung 15 gelangt. Das Zahnrad 46 und die Antriebswelle 48 übertragen die Drehung der Endwand 24 zu der anderen Endwand 26 aufgrund der Zahnräder 54, 55 und 56, die gleichzeitig als eine Synchronisiervorrichtung wirken. Folglich werden beide Endwände 24 und 26 so in Gang gesetzt, wie dies unter Bezugnahme auf 2A beschrieben ist. 2B zeigt des Weiteren eine schematische Ansicht von einem bevorzugten Funktionsausführungsbeispiel von dem Belastungsschuh 18. In der Regel ist der Belastungsschuh 18 nicht diametrisch in Bezug auf die Antriebswelle, sondern senkrecht wie bei 2A angeordnet.
Versuche haben aufgezeigt, dass bei Versuchschargen, die mittels eines Langspaltschuhkalanders, wie er vorstehend beschrieben ist, hergestellt worden sind, der Karton mit einem Verhältnis eines spezifischen Volumens und einer Glätte vorgesehen werden kann, das besser als bei gegenwärtig zur Verfügung stehenden Kartonarten ist. Somit ist gemäß den Messergebnissen die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gut gelöst.
Schuhkalander können bei außerordentlich hohen Geschwindigkeiten angetrieben werden und darüber hinaus durch die Anwendung einer erhöhten Temperatur, beispielsweise ungefähr 250°C, und unter Berücksichtung einer langen Verweilzeit in der Kalandrierzone wird das sich ergebende Glätteergebnis gleich dem Glätteergebnis, das bei einer langsameren Lösung erzielt wird, bei der ein Glättzylinder angewendet wird. Außerdem ist der Karton mit einem verbesserten spezifischen Volumen versehen. Zusätzlich zu den Aspekten, die direkt zu der Kartonqualität beitragen, umfassen die Ergebnisse einer Einsparung an Produktionsraum bei einer Papierfabrik die Beseitigung des die Produktion begrenzenden Glättzylinders und das Vorsehen eines besser handhabbaren einfacheren Steuersystems.
Im Hinblick auf die Herstellung von Karton gemäß der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass die Oberfläche vor dem Kalandrieren befeuchtet wird. Jedoch kann der Karton gemäß der vorliegenden Erfindung auch ohne eine Oberflächenbefeuchtung hergestellt werden.
Pilotversuche wurden durchgeführt, um einen bei einem normalen Glättzylinder hergestellten Karton mit einem Karton zu vergleichen, der mit der gleichen Maschine hergestellt worden ist und nicht mittels eines Glättzylinders geglättet worden ist sondern unter Pilotbedingungen durch einen Schuhkalander, wie er vorstehend beschrieben ist, kalandriert worden ist. Als eine Referenz wurde der gleiche Karton ebenfalls mit einem Weichkalander kalandriert.
In der beigefügten 3 ist das Verhältnis der Rauhigkeit nach Bendtsen gegenüber dem erhaltenen spezifischen Volumen dargestellt. Die mittels eines Schuhkalanders behandelten Sorten sind mit dem Begriff Schuh bezeichnet, und jene Sorten, die mittels eines Weichspaltkalanders hergestellt worden sind, sind mit dem Begriff weich bezeichnet. Die Gradangaben beziehen sich auf eine Kalandriertemperatur, und das Symbol "Referenz" ist als eine Referenz für eine Sorte eines Kartons verwendet worden, der mit einem Glättzylinder hergestellt worden ist. Ein deutlicher Trend wird beobachtet, gemäß dem der größte Teil der an einem Schuhkalander gemessenen Ergebnisse innerhalb eines Bereichs mit einem hohen spezifischen Volumen und einer hohen Glätte liegt, wobei die Rauhigkeit nach Bendtsen ungefähr 500 ml/min oder weniger beträgt, während das spezifische Volumen größer als 1,40 ist. Der mit einem Glättzylinder geglättete Karton ist glatt im Hinblick auf die Rauhigkeit, ungefähr 300 ml/min, jedoch ist sein spezifisches Volumen lediglich in der Größenordnung von 1,29. Es sollte berücksichtigt werden, dass es sich hierbei um unter Pilotbedingungen erhaltene Ergebnisse handelt, wobei die Erfahrung zeigt, dass sich die Ergebnisse unter Produktionsbedingungen verbessern.
Die Messungen beziehen sich auf Vorkalandrierergebnisse vor einem Beschichten. Nach einem Beschichtungsprozess ist das Verfahren dazu in der Lage, Karton herzustellen, das eine Oberflächendichte von 150–500 g/cm², eine Rauhigkeit nach PPS-s10 (ISO 8791-4) 0,8–3,0 μm, einen Glanz nach Hunter (ISO/DIS 8254) von 30–80% und eine Dichte (SCALA-P7: 75) von 500–1000 kg/m³ hat.
Im Vergleich zu früheren bekannten Sorten hat der erhaltene Karton ein höheres spezifisches Volumen und eine höhere Glätte, und außerdem ist das Herstellverfahren nicht im Hinblick auf die Geschwindigkeit in der gleichen Weise wie ein Glättzylinder eingeschränkt. Das Verfahren sieht eine Einsparung bei der Kartonherstellung vor und verbessert die Wirtschaftlichkeit. Insbesondere ist die Zunahme der Kapazität mit der gleichen Kartonmaschine bei einem in der Fertigungslinie stattfindenden Kalandrieren möglich. In dem Fall einer neuen Papierfabrik wird Raum im Vergleich zu einem Glättzylinder ebenfalls eingespart. Das Vorsehen des höheren spezifischen Volumens repräsentiert eine direkte Einsparung im Hinblick auf die Materialmenge und die Energie, die für die Herstellung benötigt werden, wobei leichterer Verpackungskarton in gleicher Weise Energie über seine Lebensdauer einspart und schließlich weniger Abfall erzeugt.
Zusammenfassung
Ein beschichtetes Kartonerzeugnis hat Außenlagen aus gebleichtem chemischem Halbstoff und mittlere Lagen aus mechanischem Halbstoff und/oder Fertigungsabfall oder recycelter Faser, wobei der Karton eine Oberflächendichte von 150 bis 500 g/cm² hat, wobei die Herstellung von dem Erzeugnis vor dem Beschichten die Anwendung einer/mehrerer Oberflächenkonditioniervorrichtungen mit sich bringt, die als ein Kalander funktionieren und Folgendes aufweisen: einen flexiblen Mantel, der um ein feststehendes Stützelement so sitzt, dass eine Kartonbahn zwischen dem Mantel und einer Gegenwalze läuft; ein Belastungselement, das in Verbindung mit dem Stützelement so vorgesehen ist, dass der flexible Mantel durch das Belastungselement gegen die erwärmbare Gegenwalze gebracht wird, wobei das beschichtete Erzeugnis Oberflächeneigenschaften an der oberen Seite des Kartons wie folgt hat: Rauhigkeit PPS-s10 (ISO 8791-4) von 0,8–3,0 μm; Glanz nach Hunter (ISO-DIS 8254) von 30% bis 80%, und wobei das Erzeugnis eine Dichte (SCAN-P7: 75) innerhalb des Bereichs von 50–1000 kg/m³ hat.
2A

Claims

Beschichtetes Kartonerzeugnis, das zwei oder mehrere Faserlagen hat und wobei Außenlagen aus gebleichtem chemischem Halbstoff bestehen und mittlere Lagen aus mechanischem Halbstoff und/oder Fertigungsabfall oder recycelter Faser bestehen, wobei der Karton eine Oberflächendichte von 150 bis 500 g/cm² hat, wobei der Karton eine obere Seite und eine Stützseite hat, wobei die Herstellung von dem Erzeugnis vor einem Beschichten die Anwendung von einer oder mehreren Oberflächenkonditioniervorrichtung(en) mit sich bringt, die als ein Kalander funktionieren und Folgendes aufweisen: ein feststehendes Stützelement (14), einen flexiblen Mantel (12), der um das feststehende Stützelement (14) derart sitzt, dass eine Kartonbahn (80) zwischen dem Mantel (12) und einer Gegenwalze (22) läuft, ein Belastungselement (18, 20), das in Verbindung mit dem Stützelement (14) derart vorgesehen ist, dass der flexible Mantel (12) durch das Belastungselement (18, 20) gegen die erwärmbare Gegenwalze (22) gebracht wird, wobei die Kartonbahn (80), die zwischen dem Mantel (12) und der Gegenwalze (22) vorhanden ist, kalandriert wird, und zumindest eine Endwand (24, 26), die an dem Ende des flexiblen Mantels in einer derartigen Weise montiert ist, dass der flexible Mantel an einer Endwand (24, 26) angebracht ist und der Mantel sich zusammen mit der Endwand mittels eines Antriebsmechanismus dreht, dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Erzeugnis Oberflächeneigenschaften an der oberen Seite des Kartons wie folgt hat: Rauhigkeit PPS-s10 (ISO 8791-4) von 0,8–3,0 μm; Glanz nach Hunter (ISO-DIS 8254) von 30% bis 80%; und das Erzeugnis eine Dichte (SCAN-P7: 75) innerhalb des Bereichs von 50–1000 kg/m³ hat.
Erzeugnis gemäß Anspruch 1, wobei das Mittellagenmaterial aus einem oder mehreren Materialien der folgenden Gruppe besteht: Holzschliff (GW), Druckholzschliff (PGW), chemithermisch-mechanischer Halbstoff (CTMP), recyceltem Halbstoff und Fertigungsabfall.
Erzeugnis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Seite einfach oder mehrfach beschichtet ist.
Erzeugnis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützseite unbeschichtet ist.
Erzeugnis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützseite zumindest einmal beschichtet ist.
Erzeugnis gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächendichte innerhalb eines Bereiches von 180–400 g/m² ist.
Erzeugnis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächendichte innerhalb eines Bereiches von 180–350 g/m² ist.
Erzeugnis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Seite eine Rauhigkeit nach Bendtsen (SCAN-P21: 67) innerhalb des Bereiches von 0 bis 500 ml/min hat.
Erzeugnis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Seite eine Rauhigkeit nach Bendtsen (SCAN-P21: 67) innerhalb des Bereiches von 0 bis 150 ml/min hat.
Erzeugnis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Seite eine Rauhigkeit PPS-s10 (ISO 87911-4) innerhalb des Bereiches von 1,0 bis 2,5 μm hat.
Erzeugnis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Seite einen Glanz nach Hunter (ISO/DIS 8254) innerhalb des Bereiches von 35 bis 65% hat.
Erzeugnis gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Dichte (SCAN/P7: 75) innerhalb des Bereiches von 600 bis 850 kg/m³ hat.
Erzeugnis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugniskalandrieren auch die Anwendung einer Einzel- oder Mehrspaltmaschine und/oder eines Weichkalanders mit sich bringt.
Erzeugnis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sein Vorkalandrieren die Anwendung eines Kartonoberflächenbefeuchtens mit sich bringt.
Erzeugnis gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sein Vorkalandrieren nicht die Anwendung eines Kartonoberflächenbefeuchtens mit sich bringt.
Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Kartonerzeugnisses, wobei das Kartonerzeugnis zwei oder mehr Faserlagen hat, und seine Außenlagen aus gebleichtem chemischem Halbstoff bestehen und seine mittleren Lagen aus mechanischem Halbstoff und/oder Fertigungsabfall oder recycelter Faser bestehen, wobei der Karton eine Oberflächendichte von 150 bis 500 g/m² hat, wobei bei dem Verfahren eine zu beschichtende Bahn vor einem Beschichten in eine Oberflächenkonditioniervorrichtung eingeleitet wird, die Folgendes aufweist: ein feststehendes Stützelement (14), einen flexiblen Mantel (12), der um das feststehende Stützelement (14) derart sitzt, dass eine Kartonbahn (80) zwischen dem Mantel (12) und einer Gegenwalze (22) läuft, ein Belastungselement (18, 20), das in Verbindung mit dem Stützelement (14) derart vorgesehen ist, dass der flexible Mantel (12) durch das Belastungselement (18, 20) gegen die erwärmbare Gegenwalze (22) gebracht wird, wobei die Kartonbahn (80), die zwischen dem Mantel (12) und der Gegenwalze (22) vorhanden ist, kalandriert wird, und wobei zumindest eine Endwand von der Kalandriervorrichtung an dem Ende des flexiblen Mantels in einer derartigen Weise montiert ist, dass der flexible Mantel (12) an einer Endwand (24, 26) angebracht ist und der Mantel sich zusammen mit der Endwand (24, 26) mittels eines Antriebsmechanismus dreht, und die Bahn mit der Oberflächenkonditioniervorrichtung vorkalandriert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Erzeugnis Oberflächeneigenschaften an der oberen Seite des Kartons wie folgt hat: Rauhigkeit PPS-s10 (ISO 8791-4) von 0,8–3,0 μm; Glanz nach Hunter (ISO-DIS 8254) von 30% bis 80%; und das Erzeugnis eine Dichte (SCAN-P7: 75) innerhalb des Bereichs von 50–1000 kg/m³ hat.
Verfahren gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorkalandrieren die Anwendung eines Oberflächenbefeuchtens mit sich bringt.