DE1281258C2

DE1281258C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung hochglaenzender Streichpapiere

Info

Publication number: DE1281258C2
Application number: DE1965L0050371
Authority: DE
Inventors: John C Rice
Original assignee: Lowe Paper Co
Current assignee: Lowe Paper Co
Priority date: 1964-10-12
Filing date: 1965-04-02
Publication date: 1973-08-09
Also published as: NL6513110A; DE1281258B; SE322411B; NL132988C; AT279336B; US3415671A; FI46423C; CH438006A; FI46423B; GB1082898A; FR1450095A

Description

Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält eine erste Beschichtungseinrichtung mit einem Walzenpaar 12,12 und eine zweite Beschichtungseinrichtung mit einem Walzenpaar 14, 14; zwischen den beiden zusammenarbeitenden Walzenpaaren wird von einem nicht dargestellten Vorrat her eine Papierbahn 10 kontinuierlich hindurchgeführt, wobei sie mit einer Beschichtung versehen wird. Die Bahn läuft dann

worfen wird, über die Rolle 32 erreicht nun die Papierbahn die Glanzpresse, die aus der Trommel 30 und einer Andrückwalze 34 besteht. Die Trommel 30 weist eine spiegelglatte Oberfläche auf, deren Temperatur genau gesteuert ist; die Andrückwalze 34 ist mit einem elastischen Belag versehen.

Nach dem Durchgang zwischen diesen beiden Walzen nimmt die Rolle 36 die Bahn auf und leitet sie über zwei Umlenkrollen 38 zu einem Zugwalzenpaar 40, von dem aus sie zur üblichen Weiterverarbeitung weitergeleitet wird.

Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens müssen gewisse Bedingungen genau eingehalten werden, vor allem die Temperatur und der Feuchtigkeitsgehalt der beschichteten Fläche am Spalt zwischen den Kalanderwalzen 30 und 34. Da das Pressen erfolgen muß, bevor die gesamte Feuchtigkeit von der Beschichtung in die Unterlage hineingewandert ist, ist es besonders zweckmäßig, die Überzugsschicht zu trocknen, indem man auf die zugeführte Papierbahn die Wärme von rückwärts einwirken läßt, so daß die Feuchtigkeit nicht in die Unterlage eintritt, sondern im wesentlichen in der Schicht zurückgehalten wird. Dies wird erreicht durch eine entsprechende Anordnung der Heizelemente 28 vor der Walze 32; die Heizelemente können Brenner oder andere Einrichtungen, wie dampfbeheizte Rollen sein, oder das Erhitzen erfolgt durch Infrarotbestrahlung. Wichtig ist in jedem Fall, daß die Wärmezufuhr von der Papierseite, nicht von der Schichtseite her erfolgt.

Der Gesamtfeuchtigkeitsgehalt der Unterlage und der Schicht liegt an der Stelle, wo das beschichtete Papier die Bürsten oder Polierscheiben 22 erreicht, bei mindestens 8°/o, praktisch meist zwischen 9 und 11 Gewichtsprozent. Diese Feuchtigkeit wird zum größten Teil in der Schicht und nur zum kleineren Teil in der Papierunterlage festgehalten, was zweckmäßigerweise auch nicht geändert werden soll. Erwärmt man nun die Papierbahn mit Hilfe der Heizelemente, z. B. mit zwei Gasbrennern, kräftig von rückwärts, so daß die Temperatur an der Schichtfläche erst ansteigt, kurz bevcr die Bahn die Walzenspalte erreicht, so wird die Feuchtigkeit in Richtung der Schicht vorgetrieben. Auf diese Weise kann der Preßvorgang schneller verlaufen als üblich, wodurch sich die Gefahr, daß die Bahn an der Preßfläche klebenbleibt, wesentlich vermindert.

Bei dem bisherigen Verfahren, bei dem in getrennten Arbeitsgängen gearbeitet wurde, stellte sich zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt des Papiers und des Überzuges während der Beschichtungs- und Glättunpsvorgänge ein Gleichgewicht ein. Wenn während des Glanzpressens ein hoher Feuchtigkeitsgehalt (z. B. 12 ⁰Zo) vorhanden war, mußte daher wesentlich langsamer gearbeitet werden., damit die Schicht nicht hängenblieb. Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dagegen so eingerichtet, daß in der Überzugsschicht der richtige Feuchtigkeitsgehalt zurückgehalten wird, während gleichzeitig der Feuchtigkeitsgehalt der Unterlage verhältnismäßig gering bleibt. Dies wird dadurch erreicht, daß man sofort nach dem Beschichten preßt, also bevor die Feuchtigkeit aus der Schicht vollkommen in die Unterlage eingedrungen ist, und daß man die beschichtete Bahn von rückwärts trocknet, wobei die Vorheizeinrichtung an der Rückseite der Bahn, unmittelbar vor dem Preßkalander angeordnet ist.

Unter diesen Bedingungen betragt feuchtigkeitsgehalt der Unterlage und der =»' beispielsweise 8Vo, wobei jedoch der Fev™n gehalt der Überzugsschicht allein schat _

, 12Vo beträgt. Auf. diese Weise wird die geringe der Beschichtung vorhandene Wassermenge ras verdampft und dringt in die Unterlage ein, was mn leichten Ablösen von der Kalandertrommel beitragt Die Ablösung erfolgt ohne Festkleben auch b«

größeren Geschwindigkeiten und gegebenen^Is ohne zusätzlichen Zug unter dem Eigengewicht der Bahn. Der bevorzugte Temperaturbereich fur die De schichtete Hache, kurz vor dem Durchgang zwischen den Preßwalzen, liegt bei 68,5 bis 74 C. Diese

der Temperatur vorgesehen sind.
Der Druckbereich (LH⁰*"¹¹

_ao Kalander eingerichtet ist, _u.^— — _

Der Liniendruck beim normalen Arbeiten beträgt 179 bis 214 kg/cm.

Die Oberflächentemperatur an der Kalandertrommel liegt vorzugsweise zwischen 102 und 107⁰C.

a₅ Zur Konstanthaltung dieser Temperatur sind die notwendigen Einrichtungen vorgesehen. Die Trommel kann entweder von innen her durch überhitztem Dampf beheizt werden, oder es können Einrichtungen zum Beheizen mit Gas oder

ungear χ- ^ —. Liniendruck von etwa i,v bis 214 kg/cm und einer Geschwindigkeit von rund 60 m/min hat der Glanz des Papiers eine Wertziffer von 50 bis 55, gemessen auf einem »Gardner-

^U'-vjiuss-mcici«.

Vorzugsweise benutzt man eine Stahltrommel mit einer Wanddicke von 50 mm und einem Durchmesser von 114 cm. Es zeigte sich, daß mit den obigen Werten eine gute Wärmeübertragungsgeschwindigkeit erreicht werden kann, die berechnet werden kann durch folgende Formel:

5485 ( + lOo/o) kcal/m-h-⁰C. Der Trommeldurchmesser ist selbstverständlich ₄₅ nicht auf 114 cm beschränkt. Wenn das Verpressen mit höherer Geschwindigkeit erfolgen soll, verwendet man eine Trommel von größerem Durchmesser. Die Arbeitsgeschwindigkeit drückt sich aus in der Berührungsdauer zwischen Papier und Trommcl-₅o oberfläche. Mit anderen Worten, eine Kalandertrommel mit dem doppelten Durchmesser kann, falls man die gleiche Anzahl Windungen voraussetzt, den gleichen Glanz mit der doppelten Geschwindigkeit erzeugen.

55 Wie bereits erwähnt, wird der Glanz des Papiers außerdem beeinflußt durch die Härte der Andrückwalze 34, welche im Zusammenwirken mit der Preßtrommel die Walzenspalte bildet, durch die die Bahn hindurchgeführt wird. Die Andrückwalze ist eine

60 Stahlrolle mit einem Belag aus Gummi oder einem anderen elastischen Material. Die Dicke des Belages liegt zwischen 9,5 und 25 mm, vorzugsweise bei etwa 16 mm. Die Härte des Belages (gemessen durch ein P & J-Plastometer) liegt zwischen 4 und 12, vorzugs-

6₅ weise zwischen 4 und 8, bei welchen Werten man den besten Glanz und die glatteste Oberfläche erhält. Wie bereits bemerkt, enthalten die erfindungsgemäß herzustellenden Glanzpapiere einen großen

1 28

Anteil an Pigmenten, die mindestens 7O«/o der Beschichtungsmasse darstellen. Bevorzugt als Pigmente sind Tone des Kaolinittyps, bei denen mindestens 85 »/ο der Teilchen kleiner als 2 μ sind, jedoch können auch andere Pigmente, wie Titandioxyd, Zinksulfid, Calciumcarbonat usw., zugesetzt werden, wenn es sich darum handelt, den Glanz, die Deckkraft oder die Aufnahmefähigkeit der Beschichtungen für Tinte und Druckfarben zu verbessern. Die Schichtmassen enthalten vorzugsweise einen nicht themoplastischen Klebstoff, wie Protein, Casein, Polyvinylalkohol usw., der die Haftung an der Unterlage verbessert. Der bevorzugte Mengenbereich für den Klebstoffzusatz liegt bei 1 bis 5°/o des Gewichtes an Ton plus Pigment.

Thermoplastische Polymere, wie Acrylsäureharze, Vinylcopolymerisate und synthetischer Kautschuk stellen einen wesentlichen Teil der Beschichtungsmasse dar. Bevorzugt ist ein Gehalt an 10 bis 15°/« thermoplastischem Polymerisat, berechnet auf das Gewicht an Ton plus Pigment. Der Gesamtanteil der Massen an thermoplastischen Polymeren und Klebstoff beträgt demnach 11 bis 2O°/o des Gewichtes an Ton plus Pigment.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung näher.

Zunächst sei die Zusammensetzung einiger besonders gut geeigneter Beschichtungsmassen wiedergegeben:

Masse 1:

Kaolinton 80,0

Rutil TiO₂ 20,0

Acrylsäurelatex 12,6

Casein 2,3

Mikrokristallines Wachs 3,2

Calciumstcarat 1,0

Wasser 110,0

Beschichtungsgewicht: 1,95 bis 2,44 kg Pigment je 100 m².

Masse 2:

Kaolinton 90

Rutil TiO₂ 5

Calciumcarbonat 5

Vinylaryl-Copolymer-Latex 12

Protein 14

Paraffinwachs 2,5

Calciumstcarat 2,5

Wasser 120

1 258

Beschichtungsgewicht:
je 100 m*.

3,4

bis 3,9 kg Pigment

Masse 3:

Kaolinton 75

Talk 5

Anatas TiO₅, 20

Styrol-Butadien 10

Polyvinylacetat 5

Casein 2

Mikrokristallines Wachs 1,5

Calciumstearat 1,3

Wasser 135

Beschichtungsgewicht: 1,7 bis 2,2 kg je 100 m*.

Gewicht der Papiergrundlage,

kg/100 m* rund 44 24 34

Geschwindigkeit,

m/min rund 61 122 107

Kalandertrommel aus Stahl

Trommeldurchmesser 114 cm

Wanddicke 25 cm

Temperatur an der

Trommeloberfläche 102 bis 107° C

Druck 179 bis 214 kg

je laufenden Zentimeter

Gesamtfeuchtigkeit

beim Bürsten 10%

beim Pressen 8%

Temperatur der beschichteten
Oberfläche kurz vor dem
Walzenspalt 68,5 bis 74° C *

Anzahl der vor dem Pressen
an der Rückseite angeordneten Gasbrenner I: 2; II: 1; III: 2

* Diese Temperatur wird erreicht, wenn man an der Rück-

seile der Bahn angeordnete Gasbrenner benutzt, die stündlich etwa 1700 kcal je laufenden Zentimeter Bahnbreite liefern.

Wie bereits bemerkt, haben die erfindungsgemäß hergestellten Papierprodukte einen besonders guten Glanz, der, gemessen auf einem j»Gardner-2G°-Gloss-Meter« einen Wert im Bereich (von 45 bis 60 ergibt Zu den nachfolgenden Patentansprüchen sei bemerkt, daß die Vomchtungsanisprüche nur in Verbindung mit dem Hauptanspnich zum Gegenstand der Erfindung zn rechnen sind. ,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 281 250,

P atentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung hochglänzender

eine Aufschlämmung der Streichmasse in Wasser, die man nach gründlichem Homogenisieren auf bekannte Weise, z. B. durch Aufsoreichen oder Aufsprühen, auf das Papier aufbringt Das beschichtete

Streichpapiere, wobei die mit der Streichmasse 5 Papier wird nun teilweise getrocknet und einer

,,-,._.. τ,.,. ^- «*,.,.._ ..·, · Polierbehandlung, z.B. durch Bearbeitung mit

Bürsten, unterworfen und dann zur Glanzverpressung mit HiUe einer elastischen Andrückwalze gegen eine polierte Metallfläche gepreßt

Bei der Weiterentwicklung dieses Verfahrens wurde nun gefunden, daß man besonders gute Resultate erhält, wenn man den Feuchtigkeitsgehalt der beschichteten Bahn vor dem Glanzverpressen auf bestimmte Art einstellt und die Glanzverpressung

beschichtete Bahn vor dem Glätten teilweise getrocknet wird und die anschließende Glanzverpressung an einer polierten Metallfläche erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt der beschichteten Bahn vor ία dem Einzug in die Glanzverpressungsanlage mittels auf die nicht bestrichene Seite der Bahn einwirkenden Heizelementen eingestellt und hiervon abhängig die Glanzverpressung in an sich

bekannter Weise gesteuert wird. 15 entsprechend steuert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- D₃₈ erfindungigemkße Verfahren zur Herstellung kennzeichnet, daß die Trocknung vor der Glanz- hochglänzender Streichpapiere, wobei die mit der erzeugungsanlage bei einer Temperatur von 68,5 Streichmasse beschichte Bahn vor dem Glätten teilbis * 74° C so durchgeführt wird, daß eine _wei_se getrocknet wird und die anschließende Glanz-Feuchtigkeit von 8°/o des beschichteten Papiers ₂₀ verpressung an einer polierten Metallfläche erfolgt, noui vorhanden ist, und die darauffolgende j_st daher dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtig-Glanzverpressung bei einer Trommeloberflächen- keitsgehait der beschichteten Bahn vor dem Einzug temperatur von 102 bis 107° C, einem Linien- _m die Glanzverpressungsanlage mittels auf die nicht druck von 179 bis 214 kg/cm und einer Ma- bestrichene Seite der Bahn einwirkenden Heizschinengeschwindigkeit von etwa 60 m/min 25 elementen eingestellt und hiervon abhängig die durchgeführt wird. - Glanzverpressung in an sich bekannter Weise ge-

3. Vorrichtung zur Durchführung des Ver- steuert wird.

fahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet Ej_ne besonders erfolgreiche Durchführungsart des

durch Mittel (12 bis 18) zum Aufbringen und erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß Trocknen der Überzugsmasse auf der Papier-30 die Trocknung vor der Glanzerzeugungsanlage bei unterlage (10), Mittel (22) zum Polieren der be- einer Temperatur von 68,5 bis 74° C so durchgeführt schichteten Fläche, Mittel (28) zum Vorheizen _wi_rd, daß eine Feuchtigkeit von 8«/o des beschichdes beschichteten Papiers von der nicht beschich- teten Papiers noch vorhanden ist, und die daraufteten Seite her, eine mit einer Andrückrolle (34) folgende Glanzverpressung bei einer Trommeloberzusammenarbeitende polierte Metalltrommel (30) 35 flächentemperatur von 102 bis 107° C, einem Linienzum Pressen des beschichteten Papierproduktes druck von 179 bis 214 kg/cm bei einer Maschinensowie durch Mittel (40) zur kontinuierlichen Zu- geschwindigkeit von etwa 60 m/min durchgeführt und Abführung des Papiers. wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- Selbstverständlich wird der Glanz des Fertigkennzeichnet, daß die Andrückrolle (34) versehen 40 produktes auch durch die Härte der elastischen ist mit einem elastischen Belag, der eine Härte Andrückwalze beeinflußt.

Als besonders zweckmäßig erwies es sich, wenn sämtliche Vorgänge, d. h. das Beschichten, das Polieren bzw. Glattbürsten und das Pressen, in einem einzigen, kontinuierlichen Arbeitsgang durchgeführt werden.

Zur erfolgreichen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde die in der Zeichnung schematisch dargestellte Vorrichtung geschaffen. Im

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her- ⁵⁰ folgenden seien Verfahren und Vorrichtung an Hand stellung von hochglänzenden Streichpapieren und der Zeichnung näher erläutert,
eine speziell auf die Durchführung dieses Verfahrens
eingestellte Vorrichtung.

Es wurde bereits früher gefunden, daß man Papierprodukte mit einer einen verhältnismäßig großen Anteil an Pigment enthaltenden Beschichtung herstellen kann, wobei diese Schicht einen außerordentlich hohen Glanz und eine glatte Oberfläche

aufweist und sehr biegsam und gut bedruckbar ist, ...__o

wenn man in die Beschichtungsmasse neben anderen ^6o über eine Umlenkrolle 16 in eine Einrichtung 18 zum Bestandteilen ein thermoplastisches Harz und einen Trocknen der Beschichtung. Beim Austritt aus dem nicht thermoplastischen Klebstoff einarbeitet. Nach Trockner wird die Bahn nach Passieren einer Umdem Aufbringen dieser Beschichtungsmasse wird das lenkrolle 20 an einer Reihe von Bürsten oder Polier-Papier einer Anzahl von Arbeitsgängen unter be- scheiben 22 vorbeigeführt. Zwei weitere Umlenkstimmten Temperatur- und Druckbedingungen unter- ^6s rollen 24 und 26 führen die Bahn im Zusammenworfen. wirken mit der Rolle 32 an mehreren Heizelementen

Gemäß diesem früheren Vorschlag bildet man (z. B. Gasbrennern) 28 vorbei, wo die beschichtete zwecks Herstellung der Beschichtungsmasse zunächst Bahn vorgewärmt wird, bevor sie dem Pressen unter-

von 4 bis 12, bestimmt auf einem »P & J-Plastometer«, aufweist.