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Der
Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft eine in eine Papier-/Kartonmaschine
integrierte Streich-/Kalandrierungsanlage zur Herstellung gestrichener
Faserbahnen, welcher Anlage mindestens eine Streichstation und davor
ein Vorkalander sowie ein der Streichstation folgender Endkalander
zugeordnet sind.
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Bei
der Verbreitung der gestrichenen Papier- und Kartonsorten und der
Streichung werden an die Streichungsprozesse und -anlagen immer
mehr neue Anforderungen gestellt. Bei der Streichung, genauer gesagt
bei der Pigmentstreichung, wird an der Oberfläche des Papiers
in der Streichstation eine Streichfarben schicht gebildet, wonach
die Trocknung von überflüssigem Wasser erfolgt.
Heute werden Papiermaschinenkonzepte eingesetzt, bei denen die Streich-
und Kalandrierungsfunktionen direkt in der Papiermaschine (all-an-line)
angeordnet sind, was verursacht, dass der Raumbedarf und die Investitionskosten
sinken. Diese Konzepte sind aber heute noch mit einigen Fahrbarkeitsproblemen
verbunden.
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Die
Bildung einer Streichfarbenschicht kann in das Einführen
der Streichfarbe auf die Oberfläche des Papiers also in
Applikation sowie in das Regeln der endgültigen Menge der
Streichfarbe aufgeteilt werden. Das wichtigste Pigmentstreichverfahren
ist das sogenannte Rakelstreichverfahren, wobei die Streichfarbenmenge
mit Hilfe eines sogenannte Rakelmessers geregelt wird. Die häufigsten
Rakelstreichstationtypen sind eine mit einer Auftragswalze ausgestattete
Rakelstreichvorrichtung und eine mit einer Düsenapplikation
ausgestattete Rakelstreichvorrichtung. Es ist bekannt, dass Streifen
und Spuren, welche mehr Streichfarbe und Streichflecken (z. B. Aushöhlungen
im Rohpapier, die mit der Streichfarbe gefüllt worden sind)
aufweisen, durch das Rakelstreichverfahren hervorgerufen werden.
Diese können die On-line-Kalandrierung stören
(z. B. indem sie an der Oberfläche des Walzenmantels abgelagert werden
oder den Walzenbelag beschädigen). Das Rakelstreichverfahren
ruft auch relativ leicht Bahnabrisse hervor, was auf die Löcher
zurück zu führen ist, welche von dem Rohpapier
oder von der Oberflächenleimungsstation herrühren.
Bei der Streichung werden auch Filmübertragungsstreichvorrichtungen eingesetzt,
welche sich in der letzten Zeit durchgesetzt haben.
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Als
eine neue Technik setzen sich immer mehr die Florstreichvorrichtungen
durch, welche in Slot-Fed (Zuführung durch die Öffnung)
und Slide-Fed(Zuführung von der Ebene aus)-Streichvorrichtungen
aufgeteilt werden können. Bei der Florstreichvorrichtung
des Typs Slide-Fed wird die Streichfarbe mit Hilfe einer Düseneinheit
einer geneigten Ebene zugeführt, entlang welcher die Streichfarbe
zum die Zuführungslippe bildenden Rand der Ebene fließt,
wobei sich der Florstreich beim Tropfen der Streichfarbe von der
Zuführungslippe gebildet wird. Bei den Slot-Fed-Applikationsbalken
wird die Streichfarbe über die Verteilkammer in eine enge
vertikale Öffnung gepumpt, an deren Lippe der Florstreich
gebildet wird und auf die Bahn fällt. Die Streichfarbe
kann in einer oder mehreren Schichten aufgetragen werden.
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Es
gibt viele verschiedene Papier- und Kartonsorten und diese können
je nach dem Flächengewicht in zwei Klassen aufgeteilt werden:
in Papiere, welche eine Schicht aufweisen und deren Flächengewicht
25–300 g/m2 beträgt, und
in Kartons, die mit Hilfe der Mehrschichtentechnik hergestellt werden und
deren Flächengewicht 100–600 g/m2 beträgt. Wie
ersichtlich, ist die Grenze zwischen dem Papier und dem Karton fließend,
da die von ihrem Flächengewicht her leichteren Kartons
leichter sind als die schwersten Papiere. Normalerweise wird das
Papier zum Drucken und der Karton zum Verpacken verwendet. Die Papiere
und die Kartons können gestrichen oder ungestrichen sein.
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Die
folgenden dargestellten Beschreibungen sind Beispiele von den heute
verwendeten Werten der zu streichenden Faserbahnen und diese können erhebliche
Abweichungen von den angegebenen Werten aufweisen. Die Beschreibungen
beruhen hauptsächlich auf der Quelle Papermaking
Science and Technology, Teil Papermaking Part 3, Finishing, Red.
Jokio, M., hrsg. von Fapet Oy, Jyväskylä 1999, 361
S.
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Gestrichenes
Zeitschriftenpapier (LWC = Light weight coated) enthält
40–60% mechanische Masse, 25–40% geblichenes Nadelbaumzellstoff
und 20–35% Füll- und Streichstoffe. Als allgemeine
Werte für LWC-Papier können folgende angesehen
werden: Flächengewicht 40–70 g/m2,
Hunter-Glanz 50–65%, PPS S10-Rauheit 0.8–1.5 μm
(offset) und 0.6–1.0 μm (roto), Dichte 1100–1250
kg/m3, Helligkeit 70–75% und Opazität
89–94%.
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Als
allgemeine Werte für MFC-Papier (machine finished coated)
können folgende Werte angesehen werden: Flächengewicht
50–70 g/m2, Hunter-Glanz 25–70%,
PPS S10- Rauheit 2.2–2.8 μm, Dichte 900–950
kg/m3, Helligkeit 70–75% und Opazität
91–95%.
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Als
allgemeine Werte für FCO-Papier (film coated Offset) können
folgende Werte angesehen werden: Flächengewicht 40–70
g/m2, Hunter-Glanz 45–55%, PPS
S10-Rauheit 1,5–2,0 μm, Dichte 1000–1050
kg/m3, Helligkeit 70–75% und Opazität 91–95%.
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Als
allgemeine Werte für MWC-Papier (medium weight coated)
können folgende Werte angesehen werden: Flächengewicht
70–90 g/m2, Hunter-Glanz 65–75%,
PPS S10-Rauheit 0,6–1,0 μm, Dichte 1150–1250
kg/m3, Helligkeit 70–75% und Opazität
89–94%.
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HWC
(heavy weight coated) weist ein Flächengewicht von 100–135
g/m2 auf und es kann sogar öfter
als zwei Mal gestrichen werden.
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Bei
den gestrichenen, holzfreien Druckpapieren auf Zellstoffbasis also
bei den Feinpapieren (WFC) variieren die Streichfarbenmengen sehr
je nach den Anforderungen und dem Verwendungszweck. Im Folgenden
werden typische Werte für das ein- und zweimal gestrichene
Druckpapier auf Zellstoffbasis dargestellt: Einmal gestrichen Flächengewicht
90 g/m2, Hunter-Glanz 65–80%, PPS
S10-Rauheit 0.75–2.2 μm, Helligkeit 80–88%
und Opazität 91–94% und zweimal gestrichen Flächengewicht
130 g/m2, Hunter-Glanz 70–80%,
PPS S10-Rauheit 0.65–0.95 μm, Helligkeit 83–90%
und Opazität 95–97%.
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Die
Kartons bilden eine sehr heterogene Gruppe, die von ihrem Flächengewicht
her hohe Sorten, deren Flächengewicht sogar 600 g/m2 betragen kann, und von ihrem Flächengewicht
her niedrige Sorten enthalten, deren Flächengewicht zirka
100 g/m2 beträgt. Die Sorten können
von primärfaserhaltig bis sogar 100 recyclingfaserhaltig
und von ungestrichen bis zum mehrfach gestrichen sein. Gestrichene
Kartons sind folgende: – primärfaserhaltig (Faltschachtelkarton
(FBB = folding boxboard), geblichener Zellstoffkarton (SBS = solid
bleached board), Flüssigkeitsverpackungskarton (LPB = liquid
packaging board), gestrichene Oberflächenschicht mit weißer
Oberfläche (coated White top liner, carrier board)
recyclingfaserhaltig
(Graupappe mit weißer Oberfläche (WLC = White
lined chipboard), gestrichener Recyclingskarton).
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Die
Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ist eine effektive und möglichst
kompakte in die Papier-/Kartonmaschine integrierte Streich- und
Kalandrierungsanlage herzustellen, womit die Nachteile des bekannten
Standes der Technik vermieden werden. Um diese Zielsetzung zu erreichen,
ist es für die erfindungsgemäße Anlage,
welcher mindestens eine Streich station und ein davor stehender Vorkalander sowie
ein der Streichstation folgender Endkalander zugeordnet sind, kennzeichnend,
dass der Anlage zusätzlich eine Streichvorbehandlungsvorrichtung zugeordnet
ist und dass als Vorkalander für mindestens eine erwähnte
Streichstation ein Metallbandkalander vorgesehen ist und als erwähnte
mindestens eine Streichstation eine Florstreichvorrichtung vorgesehen
ist.
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Die
Florstreichvorrichtung ist im Prinzip für die Herstellung
aller vorher erwähnten zu streichenden Sorten geeignet.
Mit der Florstreichung wird nicht die gleiche Glätte wie
mit der Rakelstreichung erzielt, aber die damit erzielte Deckfähigkeit
ist besser als bei der Rakelstreichung. Zusätzlich entstehen
bei der Florstreichung seltener Bahnabrisse aufgrund der Verminderung
der auf die Bahn gerichteten mechanischen Belastung beim Streichvorgang.
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Das
Ziel bei der Vorkalandrierung ist es, die Rauheit und die Porosität
auf das geforderte Niveau vor der Streichung zu verringern. Üblicherweise
wird für die Vorkalandrierung ein Maschinenkalander eingesetzt,
aber auch z. B. der Soft-, Mehrwalzen- oder WetStack-Kalander können
als Vorkalander verwendet werden.
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Wenn
die Vorkalandrierung eines gestrichenen Papiers mit dem Metallbandkalander
durchgeführt wird, werden wesentlich bessere Ergebnisse
als die heutigen Vorka landrierungsverfahren erzielt. Zum Beispiel
ist die Verteilung der Streichfarbenmenge gleichmäßiger
als bei der heutigen durch die Maschinenkalandrierung ausgeführten
Vorkalandrierungsbehandlung und so ist die Ungleichmäßigkeit
(mottling) der Druckfarbe niedrig. Mit dem Metallbandvorkalander
wird zusätzlich der Glanz höher und die Rauheit
niedriger bei einem gestrichenen und endkalandrierten Produkt. Zusätzlich
ermöglicht der Metallbandkalander die Behandlung der beiden
Seiten der Bahn bei einem Durchlauf und eine bessere Fahrbarkeit
als die heutigen Lösungen durch die gestützte Bahnführung.
Zusätzlich kann die Zweiseitigkeit durch Einsatz von Temperatur
oder Befeuchtung eingestellt werden.
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Die
Bendtsen-Rauheit des Papiers nach der Vorkalandrierung ist bevorzugt
im Bereich 0–200 ml/min und noch bevorzugter im Bereich
0–100 ml/min.
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Mit
der Streichvorbehandlungsvorrichtung wird die Oberflächenleimung,
die Pigmentierung und/oder die Vorstreichung durchgeführt.
Als Streichvorbehandlungsvorrichtung ist bevorzugt eine Florstreichvorrichtung
vorgesehen, aber diese kann alternativ auch eine Filmübertragungsstreichvorrichtung
sein.
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In
der einzigen Figur der beigelegten Zeichnung ist schematisch eine
Ausführungsart gemäß der vorliegenden
Erfindung zur Herstellung einer gestrichenen Faserbahn dargestellt
worden. In dieser Anordnung ist der in die Papiermaschine integrierten Streich-
und Kalandrierungsanlage eine Streichvorbehandlungsvorrichtrung
I zugeordnet, welche in der dargestellten Ausführungsform
schematisch als eine Filmübertragungsstreichvorrichtung
dargestellt worden ist. Von der Filmübertragungsstreichvorrichtung wird
die vorbehandelte Faserbahn über die Trockenpartie II zum
Metallbandvorkalander III geführt, wonach die Faserbahn
zur Florstreichstation IV zwecks Streichung der einer Seite der
Faserbahn und weiter über die Trockenpartie V zur anderen
Florstreichstation VI zwecks Streichung der gegenseitigen Seite der
Faserbahn und über die Trockenpartie VII zur Endkalandrierungsstation
VIII, welche bevorzugt ein Metallbandkalander ist, geführt
wird. Die Vorbehandlungsvorrichtung I kann bevorzugt eine Florstreichvorrichtung
statt einer Filmübertragungsstreichvorrichtung sein. Als
Endkalander kann statt einem Metallbandkalander ein Soft-Kalander
oder ein Mehrwalzenkalander vorgesehen sein. Vor der Streichvorbehandlungsvorrichtung
kann sich zum Beispiel ein als Maschinenkalander, Soft-Kalander
oder Metallbandkalander vorgesehener, zusätzlicher Vorkalander
befinden.
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Die
Trockenpartien II, V und VII können zum Beispiel als Schwebetrockner,
Infrarottrockner und/oder Trockenzylinder ausgebildet sein. Der
Einsatz vom Metallbandkalander ergibt eine sehr heiße Oberfläche
der Bahn, wobei die Streichfarbe schnell steif wird und so der Bedarf
an Trocknung vermindert wird, wobei zur Trocknung mindestens in
einem Teil der Trocknungsphasen bevorzugt Trockenzylinder anstelle
der teureren Schwebetrockner und Infrarottrockner eingesetzt werden
können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Quelle Papermaking
Science and Technology, Teil Papermaking Part 3, Finishing, Red.
Jokio, M., hrsg. von Fapet Oy, Jyväskylä 1999,
361 S [0006]