DE2952388C2

DE2952388C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln der Oberfläche einer gestrichenen Papierbahn

Info

Publication number: DE2952388C2
Application number: DE2952388A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Tokyo Ashie; Itsuji Koyama; You Kusama; Hideiku Nakajima
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 1978-12-27
Filing date: 1979-12-24
Publication date: 1984-07-26
Also published as: US4277524A; JPS5754182B2; DE2952388A1; JPS5588878A

Description

la) In einer ersten Dchandlungsslufc die Oberfläche der Beschichtung auf der gestrichenen Papierbahn auf ίο eine Temperatur oberhalb der GlasObcrgangstcmpcratur der Emulsion bringt, indem man die gestrichene

Papierbahn Ober eine Glan/.wal/c passieren läßt, wahrend die Oberfläche der Beschichtung in Druckkontakt mit einer spiegelblanken Metalloberfläche der Glanzwalze, die auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangslcmpcratur der Emulsion erhitzt worden ist, in Druckkontakt gebracht wird, und

(b) in einer zweiten ßchandlungsslufc die gestrichene Papierbahn über die vorerwähnte Glanzwalze oder is eine andere Glanzwalzc mit einer spiegelglatten Metalloberfläche, die auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstcmperaiur der Emulsion erhitzt wurde, leitet und die Oberfläche der Beschichtung dabei in Druckkontakt mit der spiegelglatten Oberfläche der Glanzwalze bringt,

dadurcj·» gekennzeichnet, daß man
:o

(c) eine Kühlstufc zwischen der ersten und der zweiten Behandlungsstufe vorsieht und dabei die Temperatur der Oberfläche der Beschichtung auf ein Niveau, das die Glasübergangstemperatur der Emulsion um 30° C nicht übersteigt, herabkühlt.

:s 2. Vorrichtung zur OberßJchenbehandlung einer gestrichenen Papierbahn gemäß Anspruch 1 mit einer

oder mehreren Glanzwalzen (102, 2, la. Ib) mit einer spiegelglatten Oberfläche, die auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur der thermoplastischen synthetischen Harzemulsion erhitzt wird, mit wenigstens zwei Andruckwalzen (103a. 103fc. 3a, 3b, 3c), die an der Umfangsoberfläche der Glanzwalze auf Abstand voneinander verteilt sind, wobei jede der Andruckwalzen an vier Glanzwalze anliegt und dadurch Spalte bildec, durch welche eine gestrichene Papierbahn durchgeleitet wird, mit Führungswalzen ',105a, "056, 105c, 105a", 5a, Sb, da, 6b, 5), durch welche die gestrichene Papierbahn nacheinander durch die durch die Glanzwalzen und Andruckwalzen gebildeten Spalte läuft, gekennzeichnet durch Kühlvorrichtungen (7, 6a, 6L·' die am Pfad der gestrichenen Papierbahn zwischen zwei durch Glanzwalzen und Andruckwalzen gebildeten Spalten vorgesehen sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von gestrichenen Papierbahnen zur Ausbildung von glatten, hochglänzenden gestrichenen Papieren.

Zum Glätten von mit thermoplastischen Bindemitteln gestrichenen Papierbahnen ist es bekannt, die Papierbahn zwischen die Spalten, die in einem Kalander mittels einer geheizten Glanzwalze und einer nachgiebigen

p Andruckwalze gebildet werden, unter PlastIfIzierung des thermoplastischen Bindemittels hindurchlaufen zu

li lassen. Dabei hat man auch schon eine erste Behandlungsstufe vorgenommen, bei welcher die gestrichene

j| 45 Papierbahn über eine erste und dann über eine zweite Glanzwalze geschickt wurde, während man die Oberfläche

Jj der Beschichtung In Preßkontakt mit den spiegelglatten Metalloberflächen der Walzen auf eine Temperatur

■i} oberhalb der GlasObergangstemperatur der Emulsion erhitzte. Solche Glaazkalandrlermethoden haben den

Wj Vorteil, daß man Streichpapiere mit hohem Glanz oder Glätte herstellen kann, und daß solche Vorrichtungen

f| mit hoher Geschwindigkeit betrieben werden können. Es war bisher jedoch nicht mügllch, mittels dieses

C; 5o bekannten Verfahrens Streichpapiere mit superhohem Glanz zu erhalten.

Jjj Aufgabe der Erfindung Ist es, ein Verfahren ium Endbehandeln von gestrichenen Papierbahnen zu zeigen,

K mit dem man gestrichenem Papier superhohen Glanz verleihen kann, ohne daß die Vorteile der Glanzkalan-

.'*■ drlermethode dadurch fortfallen. Verbunden mit dieser Aufgabe ist es auch, eine Vorrichtung zur Durchführung

W des Verfahrens zu zeigen.

;*j 55 Zur Lösung dieser Aufgabe dient das Verfahren und die Vorrichtung gemäß den Patentansprüchen 1 und 2.

% Erfindungsgemäß ist deshalb bei dem Verfahren gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 eine

i. Kühlstufe (c) zwischen der ersten und der zweiten Behandlungsstufe vorgesehen und dabei wird die Temperatur

;'' der Oberfläche der Beschichtung auf ein Niveau, das die Glasübergangstemperatur der aufgestrichenen Emulsion um 30° C nicht übersteigt, herabkühlt.
mi Die Erfindung wird in der Beschreibung näher erläutert, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Glanzkalanders, der bei der Glanzkalandrlerung gemäß dem Stand der Technik angewendet wird;

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig. 3 bis 6 sind schematische Ansichten von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß weiteren Ausführungsformen; und

Fig. 7 lsi ein Diagramm, welches die vorteilhaften Wirkungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt. Bezugnehmend auf Flg. 1 besteht eine Glanzkalandervorrichtung des Standes der Technik zum Glanzkalandrieren aus einer Glanzwalze 102 und einem Paar nachgebenden Anpreßwalzen 103a und 103ö. Bei dem bekannten

Glanzkalandrierungsverfahren wird eine gestrichene Papierbahn 101, die durch Auftragen einer wäßrigen Streichmasse, enthaltend eine thermoplastische, synthetische Harzemulsicn, auf die Oberfläche wenigstens einer Seite einer Papierbahn unter Ausbildung einer Beschichtung und anschließendem Trocknen der Schicht auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur der thermoplastischen synthetischen Harzemulsion erhalten worden ist, in einen ersten Spalt eingeführt, der durch die Glanzwalze 102 und eine der Andruckwalzen 103 so s gebildet wird, daß die beschichtete Oberfläche in Preßkontakt mit der Oberfläche der Glanzwalze 102 kommt. Die Oberfläche der Glanzwalze 102 ist eine spiegelglatte Metalloberfläche, die auf eine Temperatur erhitzt wird, die wesentlich höher als die Giasübergangstemperatur der thermoplastischen synthetischen Harzemulsion ist, so daß die Beschichtung auf der Oberfläche der Papierbahn bis zum inneren Teil, der an der Papierbahnoberfiäche anliegt, erweicht, während die Oberfläche der Beschichtung In Preßkontakt mit der Glanzwalze 102 gebracht wird. Die gestrichene Papierbahn 101 durchläuft dann einen zweiten Spalt zwischen der Glanzwalze 102 und der anderen Andruckwalze 1036, nachdem sie durch den ersten Spalt in der vorerwähnten Weise hindurchgelaufen Ist. Die Zahlen 105a bis 1056 In Fi g. 1 stellen Führungswalzen dar.

Bei der vorerwähnten Glanzkalandrierung macht der Glanzzahlzuwachs, den man erhält, indem man die gestrichene Papierbahn durch den zweiten Kalanderspalt führt, nur 2 bis 5% der Glanzzahl aus, die man erhält, nachdem man diese durch den ersten Kalanderspalt geführt hat. Es ist sehr schwer, einen Hochglanz zu erzielen, unabhängig davon durch wieviele Kalanderspalte die beschichtete Papierbahn geführt wird. Zum Beispiel wird die Ganzzahl einer gestrichenen Papierbahn nach vier bis sechs Durchgängen durch den Kalanderspalt nur um etwa \Q% erhöht im Vergleich zu einer gestrichenen Papierbahn, die nur durch den ersten der vier bis sechs Kalanderspalte gelaufen ist.

Be' der üblichen Glanzkalandrierurig fällt die Temperatur der Oberfläche der Beschichtung um weniger als 2° C von der Zeit, an welcher die Papierbahn άί_:\ ersten Kalanderspalt verläßt bis zu der Zeit, in welcher sie in den zweiten Kalanderspalt eingeführt wird. Erfindungsgemäß wird es nun möglich, ein wesentlich höheres Glanzniveau zu erreichen, indem man die Temperatur der Oberfläche der Beschichtung auf eine Temperatur herabkühlt, die die Tg um nicht mehr als 30° C übersteigt, wobei Tg. die Glasübergangstemperatur der Harzemulsion ist. Vorzugswelse wird die Temperatur der Oberfläche der Beschichtung auf eine Temperatur unterhalb Tg plus 20° C erniedrigt und insbesondere auf eine Temperatur unterhalb Tg plus 10° C.

Obwohl noch nicht ganz klar Ist, warum die Glanzzahl der Beschichtung durch die Kühlung der Beschichtungsschicht in der vorerwähnten Weise merklich erhöht werden kann, kann man doch annehmen, daß bei der üblichen Glanzkalandrierung eine Erhöhung des Glanzes nicht möglich Ist, weil es sehr schwierig ist, die hohe Friktionskraft an der Oberfläche der Beschichtung aufrechtzuerhalten, während die beschichtete Papierbahn durch den zweiten Kalanderspalt geführt wird. Die Beschichtung wird bis zum Inneren erweicht, wenn sie durch den ersten Kalanderspalt in der vorerwähnten Welse geführt wird und die so erweichte Beschichtung wird dann durch den zweiten Kalanderspalt geleitet, während die Beschichtung weiterhin im plastischen Zustand ist. Deshalb können die hohen Reibungskräfte nicht in der vorerwähnten Art auf die Oberfläche der Beschichtungsschicht einwirken. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Beschichtung während des Durchlaufens durch den ersten Kalanderspalt bis zum Innersten erweicht und anschließend gekühlt, so daß die Beschichtung im Ganzen oder wenigstens am Oberflächenteil erhärtet und die gestrichene Papierbahn mit der so erhärteten Beschichtung wird dann zu und durch einen zweiten Kalanderspalt unter Bedingungen geleitet, bei welchen der harte Zustand jer Beschichtung aufrechterhalten wird. Infolgedessen wirken hohe Friktionskräfte auf die Oberfläche der Beschichtung, während die Papierbahn durch den zweit .η Kalanderspalt läuft, ein, und dadurch wird das Glanzniveau des gestrichenen Papiers erheblich erhöht.

Es wurde festgestellt, daß bei der Durchführung der erfindungsgemäßen Kühlung der Beschichtung eine Erhöhung der Glanzzahl um 20 bis 30% beim Durchgang der Beschichtung durch den zweiten Kalanderspalt erzielt wird Im Vergleich zu dem Glanzwert, der beim Durchgang durch den ersten Kalanderspalt erzieh wird.

Fig. 2 bis *i zeigen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform, die ähnlich Ist der Glanzkalandervorrichtung gemäß Fig. 1, mit einer Glanzwalze 2, einem Paar nachgebenden Andruckwalzen 3a und 3b, die sich an der linken und rechten Seite der Glanzwake befinden und an deren Urnfangsoberfläche anliegen, wobei die Anpreßwalzen 3a und 3b diametral gegeneinander ausgerichtet sind und mit der Glanzwalze 2 so zusammenarbeiten, daß ein erster und ein zweiter Kalanderspalt gebildet wird, durch den die gestrichene Papierbahn geführt wird. Die Glanzkalandriervorrichtung umfaßt auch die Walzen Sa, Sb, 6a und 6b zur Führung der beschichteten Papierbahn 1 und um diese nacheinander In den ersten und In den zweiten Kalanderspalt während der Bewegung !n Richtung des Pfeils A zu leiten.

Die Walzen 6a und 6b die auf dem Weg der beschichteten Papierbahn 1 vom ersten Kalanderspalt zum zweiten Kalanderspalt liegen, dienen auch zum Kühlen bzw. als Kühlwalzen. Die "Yalzen 5o und Sb haben die Funktion der vorerwähnten Führungswalzen. Die Walzen 5a und Sb können In gleicher Weise gebaut sein wie die Walzen 6a und 6b.

Die in die in der Fig. 2 gezeigten Vorrichtung eingeführte Papierbahn 1 wurde erhalten. Indem man eine wäßrige Streichmasse auf die Oberfläche wenigstens einer Seite der Papierbahn unter Bildung einer Beschichtung oder eines Films auftrug und die beschichtete Oberfläche bei einer Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur der thermoplastischen synthetischen Harzemulsion in der Streichmasse trocknete. Die Papierbahn besteht hauptsächlich aus Pulpe und Ist als Substrat für eine für Druckzwecke beschichtete Papierbahn geeignet. Die wäßrige Streichmasse enthält wenigstens ein Beschichtungsplgment wie Kaolin, Aluminiumhydroxid, Titanoxid, Kaliumcarbonat, Satinweiß und plastische Pigmente, und einen Binder aus einer thermoplastischen synthetischen HY.rzemulsion. Erforderlichenfalls kann die Streichmasse außerdem ein natürliches wasserlösliches Hochpolymer wie Kasein, Gelatine, Stärke und denaturislerte Produkte der vorerwähnten Substanzen oder ein synthetischen wasserlösliches Hochpolymer, wie Polyvinylalkohol, und dessen denaturlslerle Produkte enthalten. Sie kann weiterhin ein wärmehärtbares Harz, wie ein Melamln-Formaldehvdharz oder ein

Harnstoff-Formaldehydharz und außerdem auch ein Dispergiermittel, Entschäumungsmlttel, Schmiermittel oder ein Freimachungsmittel enthalten. Es Ist wesentlich, daß die Streichmasse eine thermoplastische synthetische Harzemulsion enthält, weil die auf die Papierbahn aufgebrachte Beschichtung bei dem Preßkontakt zwischen der Glanzwalze nach dem Trocknen weichgemacht werden muß. Die Menge an thermoplastischer synthetischer Harzemulsion In der Streichmasse beträgt vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile der Beschichtungsplgmente.

Die synthetische Harzemulsion kann jeder Art angehören, solange sie thermoplastische Eigenschaften hat. Beispiele für solche synthetische Harzemulsionen sind Emulsionen von Vlnylpolymeren, wie Vinylacetat, Äthylen-Vlnylacetat-Copoiymere, Polymere auf Acrylsäurebasis, wie Acrylsäureester, Polymere oder Copolymere von

ίο Methacrylsäureester oder auch von Dienpolymeren, wie Methylmethacrylat-Butadlen-Copolymere.

Vorzugswelse hat die synthetische Harzemulsion eine Glasübergangstemperatur von nicht weniger als 25° C und Insbesondere nicht weniger als 35° C. Hat die Emulsion eine niedrigere GlasUbergangstemperatur, so werden Schwierigkeiten beim Kühlen und damit beim Erhärten zumindestens des Oberflächenanteils der Beschichtung eintreten, nachdem die Beschichtung auf eine Temperatur oberhalb der GlasUbergangstemperatur

is der Emulsion beim Durchgang durch den ersten Kalanderspalt erhitzt worden Ist.

Die Glanzwalze 2 hat eine spiegelglatte Metalloberfläche, die durch Polieren oder Plattleren erhalten wurde oder durch Polleren und Glanzpolieren nach dem Plattleren. Außerdem Ist die Glanzwalze 2 so gebaut, daß die Metalloberfläche auf eine Temperatur oberhalb der Giasubergangsienifjcratur der angewendeter; Emulsion erhitzt werden kann. Die Temperatur, auf welche die Metalloberfläche der Glanzwalze erhitzt wird, kann je nach der Glasübergangstemperatur der verwendeten synthetischen Harzemulsion variiert werden. Diese Temperatur kann im Bereich zwischen 50 bis 200° C und vorzugsweise im Bereich zwischen 100 bis 180° C liegen.

Die Beschichtung der gestrichenen Papierbahn 1 wird durch den Druckkontakt mit der Glanzwalze 2 beim Durchlaufen durch den ersten Kalanderspalt erhitzt und dann In Berührung mit den Kühlwalzen 6a und 66 gebracht. Dabei wird die Beschichtung abgekühlt. Die Kühlung wird so durchgeführt, daß die Temperatur der Oberfläche der Beschichtung, die über die Kühlwalzen 6a und 66 läuft, auf eine Temperatur unterhalb Tg plus 30° C und vorzugsweise unterhalb Tg plus 20° C, Insbesondere unterhalb Tg plus 10° C gekühlt wird, bevor das Papierband In den zweiten Kalanderspalt eingeführt wird.Die KVhlwalzen 6« und 6b sind so gebaut, daß z. B. Kühlwasser In das Innere der Walzen zürn Kühlen der Oberfläche der Beschichtung eingeführt wird. Die Führungswalzen und Kühlwalzen als solche sind üblicher Bauart und die gewünschte Ausführung dieser

M Walzen Ist dem Fachmann geläufig.

Im Betrieb wird die Papierbahn 1 mit der Beschichtung darauf In Pfeilrichtung A geführt und passiert den ersten Kalanderspalt zwischen der Glanzwalze 2 und der Andruckwalze 3a. Zu dieser Zeit wird das Papierband durch die Andruckwalze 3a gegen die Glanzwalze 2 in einem solchen Masse gedrückt, daß die Beschlchtungsoberfläche In Preßkontakt mit der erhitzten Metalloberfläche der Glanzwalze 2 kommt. Dabei wird die Beschlchtung auf dem beschichteten Papierband 1 erhitzt und erweicht. Anschließend wird die Beschichtung In Kontakt mit den Kühiwaizen 6a und 6b gebracht und kühlt dabei ab, so daß wenigstens der Qberfl8ehenteil der Beschichtung erhärtet. Das Papierband wird abschließend In den zweiten Kalanderspalt zwischen der Glanzwalze 2 und der Andruckwalze 36 gebracht, wo die Beschichtung durch die Andruckwalze 3b gegen die Glanzwalze 2 gedrückt wird. Die Temperaturen, auf welche das beschichtete Papierband erhitzt und gekühlt wird beim Durchgang durch den ersten und zweiten Kalanderspalt und den Kühiwaizen, sind so wie zuvor beschrieben.

In den Fig. 3 bis 5 werden zweite, dritte und vierte Ausführungsformen gezeigt, wobei gleiche Teile, wie bei der In Fig. 2 gezeigten Ausführungsform, durch die gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet sind.

Die zweite Ausführungsform gemäß F i g. 3 besteht aus einer zusätzlichen Kühlwalze 6c, zusammen mit einem Paar Kühlwalzen 6a und 6b, die links und rechts davon angebracht sind, wobei die Kühlwalzen 6a und 66 im wesentlichen Identisch sind mit den Kühlwalzen 6a und 66 bei der ersten Ausführungsform. Dadurch daß eine zusätzliche Kühlwalze 6c vorhanden ist, kann man den Kühleffekt verstärken. Bei der dritten Ausführungsform in Flg. 4 ist eine Blasvorrichtung 7 In Richtung zwischen den Kühlwalzen 6o und 66 und anliegend an den Pfad des beschichteten Papiergewebes 1 vorgesehen. Die Blasvorrichtung 7 ist so angeordnet, daß ein Kühlmittel, wie Kühlluft, auf beide Seiten der gestrichenen Papierbahn geblasen wird, so daß die Papierbahn 1

so von beiden Selten gekühlt werden kann, d. h. von der einen Seite, auf welcher die Beschichtung aufgebracnt ist, als auch von der anderen Seite, auf welcher sich keine Beschichtung befindet. Es liegt auf der Hand, daß durch die Blasvorrichtung 7 die Kühlwirkung vorteilhaft erhöht wird. Die anderen Merkmale der zweiten und dritten Ausführungsform sind im wesentlichen identisch mit dem Aufbau bei der In Fig. 2 gezeigten ersten Ausführungsform. Bei der dritten Ausführungsform gemäß Fig. 4 können die Kühlwalzen 6a und 66 durch Führungswalzen ersetzt werden, die so gebaut sind, daß sie die Bewegung und den Weg der beschichteten Papierbahn 1 leiten, weil die dritte Ausführungsform eine Blasvorrichtung 7 zum wirkungsvollen Kühlen der Beschlchtungsschicht vorsteht. Aus dem gleichen Grund kann man die Kühlwalzen 6a und 66 bei der zweiten Ausführungsform, die In Fig. 3 gezeigt wird, durch solche Leitwalzen ersetzen. Bei der zweiten Ausführungsform wird es jedoch bevorzugt, daß wenigstens eine der Walzen 6a und 66 als Kühlwalze ausgebildet ist, um eine zuverlässige Kühlung zu bewirken. Ähnlich zu der ersten in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform läuft die gestrichene Papierbahn über die Walzen 6a und 66, wobei die Oberfläche der Beschichtung in Kontakt mit der Oberfläche der Walzen 6a und 66 ist. Andererseits kann die zusätzliche Kühlwalze 6c so angeordnet sein, daß sie mit der Rückseite der gestrichenen Papierbahn in Berührung kommt, d. h. mit der Seite der Papierbahn, auf welcher sich keine Beschichtung befindet. Werden beide Waizen 6a und 66 durch Führungswalzen ersetzt, so ward die Kühlung der gestrichenen Schicht nur von der Rückseite der Papierbahn durch die zusätzliche Kühlwalze 6c bewirkt. In diesem Fall kann eine ausreichende Kühlung der beschichteten Schicht nicht nur durch eine zusätzliche Kühlwalze 6c bewirkt werden.
Bei der vierten Ausführungsform, die in Fig. 5 gezeigt wird, sind zwei Glanzwalzen 2 und 2e vorgesehen und

Anpreßwalzen 3α und 36 belinden sich In anliegender Position mil jeweils einer der Glanzwalzen 2 und la. Eine Kühlwalze 6, die mit der nachgebenden Andruckwalze 8 zusammenarbeitet, Ist zwischen den Glanzwalzen 2 und la angeordnet. Die gestrichene Papierbahn läuft durch den ersten Kalanderspalt zwischen der Glanzwalze 2 und der Anpreßwalze 3a, wobei die Beschichtung die Glanzwalze 2 berührt, wird dann von der Kühlwalze 6 gekühlt und anschließend durch den zweiten Kalanderspalt zwischen der Glanzwalze 2a und der Andruckwalze 36 geleitet, wobei die Beschichtung die Glanzwalze 2o berührt. Die gestrichene Papierbahn läuft zwischen der Kühlwp!,e 6 und der Andruckwalze 8 so hindurch, daß die Beschichtung die Kühlwalze 6 berührt, so daß die gestrichene Papierbahn 1 von der Seite, aufweicher sich die Beschichtung befindet, gekühlt wird.

Die erste bis vierte Ausführungsform wurde hler so gezeigt und beschrieben, daß die gestrichene Papierbahn 1 nur durch einen ersten und zweiten Kalanriorspalt hindurchgeleitet wurde. Es Ist aber selbstverständlich, daß man eine geeignete Anzahl Glanzwalzen und Andruckwalzen vorsehen kann und es Ist somit auch möglich, daß man die gestrichene Papierbahn durch eine Mehrzahl von Kalanderspalten hindurchleitet, bevor sie In den ersten Kalanderspalt und/oder durch den zweiten Kalanderspalt gelaufen Ist.

Flg. 6 zeigt die fünfte Ausführungsform für eine Behandlungsvorrichtung gemäß der Erfindung, In welcher drei Aiidruckwalzen 3a, 3b und 3c entlang des Umfangs einer Glanzwalze Ib mit einem großen Durchmesser und über den Umfang verteilt angeordnet sind. Die Andruckwalzen 3a. 3b und 3c sind, aus der Laufrichtung der gestrichenen Papierbahn 1 gesehen, aufstromseltlg, mittstromseltig und abstromseltlg angebracht und der erste bis dritte Kaisnderspalt befinden sich zwischen der Glanzwabp. lh und den Andruckwalzen 3α. 3ή bzw. 3c·. Kühlwalzen 6a und 66 sind zwischen den Andruckwalzen 3a und 36 und zwischen den Andruckwalzen 36 und 3c so angeordnet, daß die Kühlwalzen 6a und 66 auf Abstand von der Umfangsoberfläche der Glanzwalze 26 stehen. Die gestrichene Papierbahn 1 bewegt sich In einem Zickzackweg derartig welter, daß sie mehrfach mit der Glanzwalze 26 in Berührung und wieder außer Berührung kommt. Die gestrichene Papierbahn 1 kommt zur Kühlung mit der Kühlwalze 6a in Berührung, nachdem sie durch den ersten Kalanderspalt gelaufen 1st und läuft dann durch den zweiten Kalanderspalt zwischen der Glanzwalze 26 und der Andruckwalze 36, kommt nach dem Verlassen des zweiten Kalanderspaltes mit der Kühlwalze 66 In Berührung und wird dort gekühlt und läuft schließlich durch den dritten Kalanderspalt zwischen der Glanzwalze 26 und der Andruckwalze 3c. In Fig. 5 bedeutet die Ziffer 5 eine Führungswalze.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann selbstverständlich noch bekannte Befeuchtungsvorrichtungen haben, wie sie mit der Ziffer 4 In den Flg. 2 bis 6 angegeben sind. Die Befeuchtungsvorrichtungen 4 sind an einer Stelle '.»ngs des Weges der gestrichenen Papierbahn 1 und aufstromseltig von den jeweiligen Kalanderspalten angeordnet, so daß sie die Beschichtung der Papierbahn 1 befeuchten, bevor die gestrichene Papierbahn 1 in den jeweiligen Kalanderspalt eingeführt wird. In den Fig. 2 bis 4 sind die Befeuchtungsmittel 4 aufstromseltig zum ersten Kalanderspalt oder In einer Position zwischen der Führungswalze 5a und dem ersten Kalanderspalt angebracht und aufstromseltig zu dem zweiten K.alanderspa!t oder In einer Position zwischen der Kühlwalze 66 und dem zweiten Kalanderspalt. In Flg. S sind die Befeuchtungsvorrichtungen aufstromseltig zu dem ersten Kalanderspalt und zwischen der Kühlwalze 6 und dem zweiten Kalanderspalt angebracht und In Flg. 6 sind die Kühlvorrichtungen 4 aufstromseltlg zu dem ersten Kalanderspalt zwischen der Kühlwalze 6a und der Andruckwalze 36 und zwischen der Kühlwalze 66 und der Andruckwalze 3c angebracht.

Bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind die Kühlwalzen 6, 6a und 66 so angeordnet, daß die. Oberfläche der Beschichtung in direkten Kontakt damit kommt. Die Erfindung ist aber auf diese spezielle Anordnung nicht beschrankt und man kann die Kühlwalzen auch so anordnen, daß sie in Berührung mit der Oberfläche der beschichteten Papierbahn 1, die der Beschlchtungsselte gegenüberliegt, kommen, so daß sie die Beschichtung durch das Substrat der gestrichenen Papierbahn 1 kühlen und härten. Es 1st offensichtlich, daß in diesem Falle die Härtung der Beschichtung an einem Teil beginnt, der dem Substrat der beschichteten Papierbahn 1 am nächsten liegt. Aus der vorhergehenden Beschreibung wird somit ersichtlich, daß vorzugsweise die Kühlung von der Seite der gestrichenen Papierbahn 1 erfolgt, auf welcher sich die Beschichtung befindet, oder von beiden Seiten der gestrichenen Papierbahn 1.

Beispiel 1

Um die Vorteile der Erfindung zu zeigen, wurde eine Reihe von Beispielen durchgeführt. Bei diesen Versuchen wurde eine Papierbahn auf einer Seite mit einer Vorbeschlchtung aus 100 Gew.-Tellen Kaolin und 20 Gew.-Teilen oxidierter Stärke in einer Menge von 5 g/m² (Trockengewicht) versehen. Nach dem Trocknen wurde eine weitere Beschichtung auf die Oberfläche der Vorbeschichtung aufgestrichen in einer Menge von 15 g/m² (Trockengewicht) und die gestrichene Papierbahn wurde unter solchen Bedingungen getrocknet, daß die Temperatur der Beschichtung bei etwa 35° C gehalten wurde, bis der Feuchtigkeitsgehalt 6% betrug. Die Zusammensetzung der wäßrigen Streichmasse war die folgende:

Gew.-Teile

Kaolin 100

Tetranatrlumpyrrophosphat 0,15

(Dispergiermittel)
Polyvlnylacetat-Emulsion 20

(Glasübergangstemperatur: 49° C)

Die Endbehandlung der gestrichenen Papierbahn wurde mit der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung vorgenommen sowie nach den Verfahren gemäß den Flg. 2 und 5. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt. Bei der Durchführung der Glanzbehandlung wurden die Glanzwalzen 102. 2 bzw. la In den Fig. 1, 2 und 5, so erwärmt,

daß die Oberflächentemperatur bei 13O⁰C lag und der Spaltdruck zwischen der oder den Glanzwalzen und den Andruckwalzen, die mit diesen in Verbindung standen, wurde auf 120 kc/cm eingestellt. Die Proben 1 bis 4 die In der Tabelle 1 gezeigt werden, waren die folgenden:

(a) Probe 1:

Um cl.ese Probe zu erhalten, wurde eine Vorrichtung gemäß Flg. 2 verwendet und die Glanzbehandlung wurde so durchgeführt, daß die Oberfläche der Beschichtung auf die gestrichene Papierbahn, welche durch ; den ersten Kalanderspalt gelaufen war, durch die Kühlwalzen 6a und 66 auf 69° C abgekühlt wird, bevor

ν-' die Papierbahn in den zweiten Kalanderspalt eingeführt wird.

; ίο (b) Probe 2:

Bei dieser Probe wurde die Vorrichtung gemäß Flg. 5 verwendet und die Temperatur der Oberfläche der Beschichtung wurde mittels der Kühlwalze 6 auf 49° C gesenkt,
(c) Probe 3:

Bei dieser Probe wurde die Vorrichtung gemäß Flg. 5 verwendet, wobei die Temperatur der Oberfläche der : 15 Beschichtung mittels der Kühlwalze 6 auf 69° C verringert wurde.

',k (d) Probe 4:

'$ (Vergleich) Be! dieser Probe vurde- <1ie Glanzausrüstur.g vorgenommen unter Verwendung einer Vorrlch-

V tung gemäß dem Stand der Technik gemäß Fig. 1.

'; 20 Tabelle 1

φι Probe 12 3 4

Glanz bei 75° C 63 73 68 45

²⁵ Glanz bei 60° C 34 45 42 21

% Glätte (mmHg) 16 7 12 25

Die Ablesungen, die In der Tabelle gezeigt werden, wurden nach folgenden Testmethoden bestimmt:

30

Glanz bei 75°: TAPPI-T-480
Glanz bei 60°: JIS Z-8741

Glätte: Modell SM-6 A von »Smoothter« Testvorrichtung, hergestellt von Toei Denshl Kogyo

K. K., Japan, wurde verwendet.

35

Tabelle 1 zeigt, daß die Proben 1 bis 3, die nach dem erfindungsgemaßen Verfahren behandelt wurden, hinsichtlich der Ablesungen für den Glanz und der Glätte der Probe 4, die nach dem Stand der Technik bereitet worden war, überlegen sind, wobei insbesondere Probe 2 ausgezeichnete Ergebnisse zeigt.

Beispiel 2

In diesem Beispiel wird eine Vorrichtung gemäß Fig. 4 verwendet und die Kühlung der Beschichtung der Oberfläche der gestrichenen Papierbahn wurde mittels der Kühlwalzen 6a und 66 und der Blaseinrichtung 7 vorgenommen, nachdem die Bahn den ersten Kalanderspalt verlassen hatte und bevor sie in den zweiten Kaianderspalt eingeführt wurde. Die Kühlbedingungen wurden verändert durch Einstellen der Kühlwalzen 6a und 66 und der Blasvorrichtung 7, wobei man unterschiedliche Kühlwirkungen und -grade erzielte. Die Ergebnisse dieses Beispiels werden In Tabelle 2 gezeigt. Die gestrichene Papierbahn in diesem Betspiel wurde in gleicher Weise hergestellt wie die gestrichene Papierbahn In Beispiel 1. Die Temperatur der Oberfläche der Glanzwalze 1 wurde auf 130° C eingestellt und der Spaltdruck zwischen der Glanzwalze 2 und den Andruckwalzen 3a und 36 wurde auf 120 kg/cm eingestellt, wie auch in Beispiel 1. Es wurden dann auch die Ablesungen für den Glanz bei 75° und 60° und die Glätte nach dem Smoothter-Test In gleicher Weise wie in Beispiel 1 gemessen.

Tabelle 2

55

60

65

Probe	T₁	Ti-Tg	T₂-T₁	Glanz	Gianz	Glätte
	(⁰C)	("C)	(⁰C)	bei 75°	bei 60°	(mm/Hg)
1	39	-10	91	73		_
2	49	0	81	73	45	7
3	59	+ 10	71	72	-	-
4	69	+20	61	63	34	16
5	74	+2,5	56	52	-	-
6	79	+30	51	48	-	-
7	89	+40	41	47		-
8	129	+80	1	45	21	25

In Tabelle 2 bedeuten 7Ί, T_g und T₂ die Temperatur der Oberfläche der Beschichtung, die man nach der Kühlung mittels der Kühlwalzen 6a und 6b und der Blstselnilchtung 7 und vor dem Einführen in den zweiten Kalanderspalt i.V.ßt, die Glasübergangstemperatur (d. h. 49° C) von Polyvlnylacetat-Emulslon und die Tempera-K..- (d. h. 130⁰C) der Oberfläche der Glanzwalze 2. Probe 8 wurde mit einer Vorrichtung gemäß Flg. 1 nach dem Stand der Technik behandelt.

FI g. 7 zeigt Im Diagramm Glanzablesungen bei 75° C als Funktion der Temperaturdifferenz Ti-T_x (° C), wobei Probe 1 auf den Daten der Tabelle 2 beruht. Probe 1 zeigt einen ausgeprägten oder merklichen Anstieg bei den 75°-Glanzablesungen, wenn T_x-T^ (° C) um etwa 30° C vermindert wird, d. h. wenn die Temperatur der Oberfläche der Beschichtung (7Ί) auf ein Temperaturniveau unterhalb T_x plus 30° C als Ergebnis der Kühlung durch die Kühlwalzen 6a, 6b und der Kühlvorrichtung 7 fällt. Es ist auch festzustellen, daß die 75° Glanzablesungen einen starken Anstieg zeigen, wenn Ti-T_x Im wesentlichen auf einen Bereich von 25° C bis 20° C gebracht wird, und daß der Anstieg bei der 75° Glanzablesung nur gering und graduell Ist, wenn T₁-T_x auf weniger als 20° C eingestellt wird.

Dies zeigt, daß bei einer Kühlung der Beschichtung mittels rter Kühlwalzen 6a und 6b und der Blasvorrichtung 7 derart, daß T₁-T₁, 20° C oder weniger beträgt, es möglich Ist, das Glanzniveau des beschichteten Papiers erheblich zu erhöhen. Wird Tt-T₁₁ etwa 10° C, dann erreicht die Glanzablesung nahezu die obere Grenze und flacht ab, wenn Ti-T_x auf 10° C erniedrigt wird. Wenn Ti-T_x 0°C erreicht, erreicht die Glanzablesung nahezu ein Maximum und eine weitere Verminderung von Ti-T_x verursacht Im wesentlichen keine weitere Veränderung des Glanzes. Auf diese Weise ist festgestellt worden, daß besonders vorteilhafte Ergebnisse erzielt werden können, wenn man die Beschichtung derart kühlt, daß Tt-T_x weniger als 10° C beträgt.

In Beispiel 2 .*urde keine genaue Untersuchung der Glanzablesungen bei 60° und der Glätte vorgenommen. Man kann aber annehmen, daß die Glanzablesungen bei 60° eine ähnliche Tendenz zeigen wie die Glanzablesungen bei 75°. Bezüglich der Glätte Ist es nicht vollständig klar, ob die charakteristische Kurve in ähnlicher Welse wie Kurve 1 in Flg. 7 eine vorbestimmte Tendenz zeigt. Aus Tabelle 2 wird jedoch ersichtlich, daß die Glätte erheblich verbessert wird, wenn Tt-T_x 20° C betrug und daß eine weitere Verbesserung vorlag, wenn T₁-T_x 0° C betrug.

Beispiel 3

In diesem Beispiel wurde die nachfolgende wäßrige Zusammensetzung zur Herstellung einer gestrichenen Papierbahn In gleicher Welse wie in Beispiel 1 beschrieben, verwendet:

Gew.-Teile

Kaolin 100

Tetranatriumpyrrophosphat 0,15

(Dispergiermittel)
Acrylpolymer-Emulslon (Γ, 103⁰C) 20

Die gestrichene Papierbahn wurde mittels der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung behandelt. Die Kllhlbedingungen wurden verändert durch Einstellen der Kühlwälzen 6ü und €b und der Blasvorrichtung 7, so daß man unterschiedliche Kühlwirkungen und -nlveaus erzielte. Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt. Zur Bewirkung des Glanzüberzugs wurde die Temperatur der Oberfläche der Glanzwalze 2 auf 180° C eingestellt und der Spaltdruck zwischen der Glanzwalze 2 und den Andruckwalzen 3a und 36 wurde auf 120 kg/cm eingestellt.

Tabelle 3

Probe Ti Ti-Tg T2-T1 Glanz von weißem Papier

(⁰C) (⁰C) (⁰C) bei 75°

1	93	- 10	87	82
2	103	± 0	77	82
3	113	+ 10	67	81
4	123	+20	57	74
5	133	+30	47	62
6 Vergleich	143	+40	37	6G
7 Vergleich	179	+76	1	60

In Tabelle 3 haben Γι und T₂ die gleiche Bedeutung wie in Tabelle 2 und T_x ist die Glasübergangstemperatur (103° C) der Acrylpoiymeremulslon. Das Glanzniveau bei 75° wurde nach dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 2 bestimmt. Probe 7 in Tabelle 3 wurde nach dem Verfahren des Standes der Technik gemäß F i g. 1 hergestellt.

Kurve II in Fig. 7 beruht auf den Daten, die in Tabelle 3 erhalten wurden. Diese Kurve II zeigt die gleichen charakteristischen Eigenschaften wie Kurve I. Es ist ersichtlich, daß in dem Fall, daß T₁-T₁₁ in der Nähe von 30° C ist, das Glanzniveau einen merklichen Anstieg zeigt und daß das Glanzniveau erheblich ansteigt, wenn Ti-T_x in der Nähe von 20° C ist und daß die Glanzablesung dann nahezu am höchsten ist, wenn Ti-T_x etwa 10° C beträgt. .

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Verfahren /um Hchanilcln der Obcrflfichc einer gestrichenen I'aplerbahn, die durch Auftragen einer wHlirlgen. eine Ihermoplasdsche synthetische Ilar/cmulsion enthaltende -Streichmassenzusammensetzung auf ν die Oberfläche wenigstens einer Seile einer Papierbahn und durch Trocknen der Beschichtung bei einer Temperatur unterhalb der Glasübergang-slcmpcralur der thermoplastischen synthetischen llarzemulsion erhalten wurde, bei dem man