EP0609483B1

EP0609483B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Streichen einer Papierbahn

Info

Publication number: EP0609483B1
Application number: EP93112694A
Authority: EP
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. Beisswanger
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1993-08-07
Publication date: 1997-07-23
Anticipated expiration: 2013-08-07
Also published as: EP0784120A3; FI944496A0; EP0784120A2; WO1994017244A1; ATE155839T1; JPH07505573A; FI99155B; EP0609483A1; DE59306972D1; FI944496A; CA2133311A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Bestreichen einer Papierbahn. Auf die Oberbegriffe des Verfahrensanspruches bzw. des Vorrichtungsanspruches wird verwiesen.
Der Stand der Technik ist aus den folgenden Druckschriften bekannt:

(1) DE-U-8 414 413
(2) US-A-2 729 192
(3) US-A-2 946 307
(4) US-A-3 084 663
(5) Wochenblatt für Papierfabrikation 1973,
Seiten 164 bis 169
(6) Wochenblatt für Papierfabrikation 1978,
Seiten 773 bis 778
(7) US-A-5 12 653
(8) DE-A-21 43 635
(9) US-A-3 952 119

Die Erfindung geht von Druckschrift (8) aus, inbesondere von deren Figur 1. Aus der Druckschrift (8) ist ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem in einem einzigen Durchlauf eine Emulsionsschicht und eine Tonschicht als dünne, feuchte Filme auf die Papierbahn übertragen werden und die Tonschicht im Anschluß an ihre Trocknung mit einem sichtbaren Rotationsaufdruck versehen wird.
Aus der Druckschrift (1) ist eine Vorrichtung bekannt, bei der zwei Auftragswalzen vorgesehen sind, die einen Spalt miteinander bilden, durch den eine Papierbahn hindurchläuft. Beiden Auftragswalzen ist je ein Düsenauftragswerk zugeordnet, das jeweils einen Streichfarbenfilm auf die Mantelfläche der betreffenden Walze aufbringt. Das Düsenauftragswerk hat eine Düse mit zwei Düsenlippen, von denen die eine an ihrem freien Ende eine Rollrakel trägt. Dies ist ein Stab mit einer gerillten Mantelfläche. Damit ist ein dosierter Auftrag von Streichfarbe auf die Mantelfläche der betreffenden Walze möglich. Es handelt sich hierbei demgemäß um ein indirektes Auftragsverfahren, da der Strich zunächst auf die Mantelfläche der Walze aufgetragen und von dort auf die Papierbahn übertragen wird.
Die Druckschrift (9) offenbart ein Verfahren, bei dem ein Papier mit einer rauhen Oberfläche durch ein Magnet-Roll-System und ein Flexodruck-System auf Raten gefärbt wird.
Bei der Papier- und Kartonherstellung wird schon seit vielen Jahren Altpapier eingesetzt, insbesondere bei Hygienepapieren und bei Zeitungsdruckpapieren. Bei Schreib- und Druckpapieren hingegen ist der Einsatz von Altpapier bisher noch gering.
Der Einsatz von Altpapier ist sehr wünschenswert, da Altpapier in reichem Maße vorhandener Halbstoff ist, der verhältnismäßig billig ist. Andererseits bringt das Altpapier technische Probleme mit sich. Zum einen ist die Festigkeit von Papieren mit hohem Altpapiereintrag relativ gering, zum anderen enthält Altpapier naturgemäß Schmutzstoffe in Gestalt von Staub, was vor allem in Offset-Druckmaschinen problematisch ist. Die geringe Festigkeit von altpapierhaltigem Streichrohpapier macht sich beim Streichprozeß selbst unangenehm bemerkbar. Die Streichfarbe enthält nämlich einen hohen Wasseranteil in der Größenordnung von 50 % der Gesamtstreichfarbe. Beim Streichen penetriert ein wesentlicher Teil dieses Wassers in das Papier, wobei dessen Festigkeit naturgemäß dramatisch abfällt. Damit erhöht sich die Abrißgefahr entsprechend stark. Bei relativ geringen Streichfarbenmengen, ausgedrückt in g/m² penetriert relativ wenig Wasser in das Papier hinein, so daß die Festigkeitsverringerung noch tolerabel ist. Bei höheren Streichfarben-Auftragsgewichten, etwa ab 5 g/m², steigert sich jedoch die Abrißgefahr ganz erheblich.
Die genannte Staubungsneigung von altpapierhaltigem Streichrohpapier als zweitem Problemfaktor macht eine sorgfältige Auswahl des Streichverfahrens aus der Vielzahl von möglichen Streichverfahren notwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung anzugeben, um eine Papierbahn geringer Festigkeit, insbesondere auf Altpapierbasis, bei hohen Streichfarben-Auftragsgewichten streichen zu können, ohne daß die Gefahr eines Abrisses besteht.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrensanspruches 1 sowie des Vorrichtungsanspruches 5 gelöst.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert. Die beiden Figuren zeigen in schematischer Darstellung zwei sogenannte On-Machine-Coater. Die Erfindung ist natürlich auch bei Off-Line-Coatem anwendbar.
Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Papiermaschine mit einer Streicheinrichtung. In Figur 1 erkennt man einen Endbereich einer Trockenpartie 1 mit einer Vielzahl von Trockenzylindem, um welche eine Papierbahn 2 mäanderförmig herumgeführt ist. Die Trockenpartie ist zweireihig, d.h. sie weist eine Vielzahl von oberen und von unteren Trockenzylindem auf, die jeweils in zwei horizontalen Reihen angeordnet sind. Beim Umlauf um die einzelnen Trockenzylinder ist die Papierbahn zwischen der Mantelfläche des betreffenden Trockenzylinders und einem Trockensieb sandwichartig eingehüllt.
Bei der dargestellten Anlage folgt ein Glättwerk, das als sogenannter Soft-Nip-Calender ausgeführt ist.
Wie man sodann erkennt, wird die Papierbahn an einer Umlenkwalze 4 vertikal nach unten umgelenkt. Es folgt eine Anzahl weiterer Umlenkwalzen 4.1, 4.2, 4.3, 4.4. Hieran schließt sich eine Streichstation 5 an. Die Streichstation 5 umfaßt im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Verfahren nur zwei Walzen 5.1 und 5.2. Diese sind parallel zueinander angeordnet und bilden miteinander einen Walzenspalt, durch welchen die Papierbahn 2 hindurchgeführt wird. Die beiden Walzen sind derart angeordnet, daß sich die Walze 5.2 senkrecht über der Walze 5.1 befindet. Der Walze 5.1 ist ein Düsenauftragswerk 5.3 zugeordnet - siehe DE-U-8 414 413. Dieses Düsenauftragswerk 5.3 weist zwei hier nicht näher dargestellte maschinenbreite Düsenlippen auf. Die in Umlaufrichtung von Walze 5.1 gesehen zweite Düsenlippe trägt eine Rollrakel mit gerillter Mantelfläche. Diese Rollrakel dosiert die Streichfarbenmenge exakt auf die Mantelfläche der Walze 5.1. Genau diese Streichfarbenmenge wird im Walzenspalt auf die ankommende Papierbahn 2 übertragen, und zwar naturgemäß nur auf deren eine Seite. Der Walze 5.2 ist ein Schaber 5.4 zugeordnet. Die somit einseitig bestrichene Papierbahn 2 durchläuft den Walzenspalt, gelangt um Umlenkwalzen 4.5, 4.6, 4.7 und 4.8, wobei sie u.a. eine Trockenstation 6 durchläuft. Von weiteren Umlenkwalzen abgesehen folgt sodann eine Mini-Trockenpartie 7, wiederum mit Trockenzylindem. Es schließt sich eine zweite Streichstation 8 an. Diese weist wiederum zwei Walzen 8.1 und 8.2 auf. Der Walze 8.1 ist wiederum ein Düsenauftragswerk 8.3 zugeordnet, das analog dem Düsenauftragswerk 5.3 aufgebaut ist. Hiermit wird die andere Seite der Papierbahn mit einem Strich versehen.
Es schließen sich eine weitere Mini-Trockengruppe 9 sowie eine Aufrolleinrichtung 10 an.
Bei dieser Anlage wird entgegen der Erfindung in der ersten Streichstation 5 die eine Seite der Papierbahn vollständig gestrichen und sodann in der zweiten Streichstation 8 die andere Seite der Papierbahn. Es wird somit jeweils dasjenige Streichfarben-Auftragsgewicht in der betreffenden Streichstation aufgebracht, das auch das endgültige Streichfarben-Auftragsgewicht der betreffenden Seite ist. Die zweite Streichstation befindet sich an einer solchen Stelle, an welcher die Papierbahn aufgrund der vorausgegangenen Trocknung eine genügend hohe Festigkeit hat, um einen neuen Streichvorgang mit der entsprechenden Wasserpenetration abrißfrei zu überstehen.
Mit dieser Einrichtung können Streichrohpapiere mit relativ hohem Altpapiereinsatz und verhältnismäßig geringer Ausgangsfestigkeit mit Streichfarben-Auftragsmengen bei bis zu 8 g/m² versehen werden.
Die einzelnen Streichstationen sind solche, bei welchen die Papierbahn mit einem indirekten Auftrag versehen wird, indem der Strich von der Mantelfläche der Walze auf die Papierbahn übertragen wird. Hierbei ist ganz entscheidend, daß kein Rakelelement an die Papierbahn angesetzt werden muß, da nämlich der Strich bereits auf der Mantelfläche der Walze seine endgültige Stärke und Dosierung bereits erlangt hat. Die gewählte Streichstation mit ihrem indirekten Auftragsverfahren stellt sicher, daß die bestrichene Seite der Papierbahn vollständig mit Streichfarbe versiegelt wird, so daß Staub und sonstige Partikel, welche bei Papieren auf Altpapierbasis an der Oberfläche haften, in perfekter Weise eingehüllt werden.
Die Figuren 1a, 1b und 1c zeigen Einzelheiten und unterschiedliche Ausführungsformen der Anlage gemäß Fig. 1. Hierbei ist jeweils ein Verreibeelement 20.1, 20.2, 20.3 vorgesehen. Dies kann ein Rundstab von größerem oder kleinerem Durchmesser sein (Fig. 1a bzw. Fig. 1b), oder ein stabförmiger Körper mit unrundem Querschnitt (Fig. 1c). Das Verreibeelement kann in seiner eigenen Längsrichtung oszillieren oder in Laufrichtung der Papierbahn oder bei runden Verreibeorganen um die eigene Achse umlaufen. Auch ein rotierendes Oszillieren ist möglich. Die Oberfläche kann höchst unterschiedlich sein, z.B. völlig glatt, poliert, gerillt, aus umlaufenden Drähten erzeugt.
Die in Fig. 2 dargestellte Anlage ist ähnlich wie die Anlage gemäß Fig. 1 aufgebaut. Man erkennt auch hier wieder das Ende einer zweireihigen Zylindertrockenpartie 1, ferner ein Glättwerk 3, eine erste Streichstation 5, einen dieser nachgeschalteten Trockner 6, eine Trockenpartie 7 mit Trockenzylindem, eine zweite Streichstation 8, einen weiteren Trockner 9, eine Trockenpartie 9.1 mit Trockenzylindern sowie eine Aufrollstation 10.
Im Gegensatz zur Anlage gemäß Fig. 1 weisen die beiden Streichstationen 5 bzw. 8 jeweils zwei Düsenauftragswerke 5.1, 5.2 bzw. 8.1 und 8.2 auf. Dies bedeutet, daß die Papierbahn 2 in jeder Streichstation zweiseitig gestrichen wird. Die Trockner 6 und 9 sind Lufttrockner, die die Bahn frei tragen und auf einen solchen Trockengehalt bringen (nach Möglichkeit wenigstens 70 % atro), bis der Strich in den anschließenden Zylindertrockenpartien 7 bzw. 9.1 berührungsfähig ist.
Fig. 2a zeigt eine abgewandelte Ausführungsform von Fig. 2. Hierbei ist zunächst ein Infrarottrockner 30 vorgesehen, gefolgt von einem Schwebetrockner (Lufttrockner) 6.9.
Die erfindungsgemäße Anlage gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der Anlage gemäß Fig. 2 wie folgt: Streichstation 5 weist nur eine einzige Auftragsstation 5.1 auf, die der einen der beiden Walzen der Streichstation 5 zugeordnet ist. Auch hier ist der Streichstation 5 ein Verreibeorgan 20.5 nachgeschaltet. Streichstation 8 weist ebenfalls nur eine einzige Auftragsstation 8.1 auf. Ein Verreibeorgan 20.6 ist nachgeschaltet. Der Auftrag ist somit an jeder Streichstation 5 bzw. 8 nur ein einseitiger.
Der Grundgedanke des erfindungsgemäßen Streichens auf Raten mit nachfolgendem Trocknen auf Raten läßt sich auf unterschiedliche Weise durchführen:
So kann beispielsweise zunächst nur die eine Seite der Papierbahn gestrichen und anschließend getrocknet werden, und dann die andere Seite der Papierbahn gestrichen und getrocknet werden. Entscheidend ist jedoch immer, daß nur eine Teilmenge des Gesamtstriches aufgetragen wird.
So ist es möglich, die beiden Seiten unterschiedlich stark zu streichen, die eine Seite mit einer ganz minimalen Streichfarben-Auftragsmenge, und die andere Seite mit einer verhältnismäßig hohen Streichfarben-Auftragsmenge, jedoch immer noch nicht der vollen Streichfarben-Auftragsmenge, die dieser Seite insgesamt zukommen soll.
Es versteht sich, daß jeweils nach jedem Streichvorgang entsprechende Trockeneinrichtungen vorzusehen sind. Die Auswahl des Trocknungsverfahrens und der entsprechenden Trocknungseinrichtung bleibt dem Fachmann überlassen. Er kann beispielsweise Infrarottrockner, luftgeführte Trockner oder Zylindertrockner verwenden. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind beispielsweise die Trockner 6 und 9 mit einer derart hohen Trockenkapazität ausgestattet, daß es keiner weiteren Trocknungsaggregate zwischen Streichstation und Zylindertrocknungseinrichtung bedarf.
Die Figuren 4-6 und 7-9 zeigen schematisch denkbare Konfigurationen unter Anwendung der Erfindung. Allen diesen Konfigurationen sind zwei Streichstationen gemeinsam. Zur besseren Übersichtlichkeit sind nur die wesentlichen Komponenten der einzelnen Konfigurationen näher bezeichnet.
Bei der Anlage gemäß Fig.4 wird die Papierbahn in Pfeilrichtung von unten her einer ersten Streichstation 1 zugeführt, sodann einer zweiten Streichstation 2, einer ersten Infrarotstrecke 3, einer zweiten Infrarotstrecke 4, einem Schwebebahntrockner 5 sowie schließlich einer Trockenpartie 6. Dabei dient die erste Streichstation 1 dem Leimen oder dem Pigmentieren bzw. Vorstreichen. Hierbei handelt es sich um ein indirektes Streichverfahren, da ein Düsenauftragswerk 1.1 zunächst den Strich auf eine Auftragswalze 1.2 aufträgt, die den Strich sodann an die Papierbahn abgibt.
Bei der zweiten Streichstation 2 wird zunächst Streichfarbe in einem ersten Düsenauftragswerk 2.1 direkt auf die Papierbahn aufgetragen, sodann folgt ein zweites Düsenauftragswerk für besonders kurze Verweilzeit (sogenanntes SDTA-Prinzip) mit integriertem Rakelbalken.
Die Konstruktion ist derart gestaltet, daß sowohl das erste Düsenauftragswerk 2.1 als auch das zweite Düsenauftragswerk 2.2 mit Rakelbalken 2.3 bei Bedarf abgeschwenkt werden kann, so daß an Streichstation 2 überhaupt nichts aufgetragen wird. Zwischen der ersten Streichstation 1 und der zweiten Streichstation 2 ist eine Infrarottrocknungs-Einheit 6 und eine Heißluft-Trocknungs-Einheit 7 zwischengeschaltet.
Das Düsenauftragswerk 2.1 kann ein sogenannter SDTA sein, beispielsweise wie in VOITH-Sonderdruck p 2865 11/92 in Abb. 18 und 21 dargestellt. Dieses Auftragswerk kann eine stabförmige Rakel mit glatter oder profilierter Mantelfläche aufweisen, aber auch eine Klinge. Dabei kommt eine sogenannte "stiff blade" oder eine "bent blade" in Betracht.
Auftragswerk 2.1 kann aber auch ein Düsenauftragswerk ohne Rakelelement sein, zum Auftragen der Streichfarbe im freien Strahl als "vorhang" auf die Papierbahn (sogenanntes "Fountain-Coating"). Ein solches Auftragswerk ist in Abb. 20 und 21 der genannten VOITH-Veröffentlichung gezeigt.
In einer verbesserten Ausführungsform können vor und nach Streichstation 1 Leitwalzen zwecks genauer Einstellung des Umschlingungswinkels vorgesehen sein.
Des weiteren ist es möglich, bei Streichstation 1 die Gegenwalze abfahrbar auszubilden.
Die beschriebenen Besonderheiten - insbesondere bezüglich der Düsenausbildung, bezüglich der Walzenabhebung sowie bezüglich der vor- und nachgeschalteten Leitwalzen - können alternativ auch bei sämtlichen Ausführungsformen gemäß der Figuren 4 bis 6 und 7 bis 9 vorhanden sein.
Bei Station 2 kann statt des Düsenauftragswerks 2.1 ein Walzenauftragswerk vorgesehen werden.
Bei Streichstation 1 kann ein sogenannter Schleifauftrag an Walze 1.2 vorgesehen werden, wobei eine Differenzgeschwindigkeit zwischen der Bahngeschwindigkeit und der Umfangsgeschwindigkeit von Walze 1.2 herrscht. Die Differenzgeschwindigkeit kann das 0,1-fache der Bahngeschwindigkeit betragen, und zwar nach beiden Richtungen. Der Umschlingungswinkel der Walze 1.2 durch die Bahn wird im allgemeinen zwischen 5 und 25° liegen.
Bei der Anlage gemäß Fig. 4 sind weitere Bauteile vorgesehen. Streichstation 1 weist ein zweites Düsenauftragswerk auf, und zwar das Düsenauftragswerk 1.3, das einer Walze 1.4 zugeordnet ist. Außerdem ist auf der den Trocknungseinrichtungen 6 und 7 gegenüberliegenden Seite eine Infrarottrocknungs-Einrichtung 8 vorgesehen.
Die Anlage gemäß Fig. 6 entspricht im wesentlichen jener gemäß Fig. 4 Jedoch sind hierbei zwischen den beiden Streichstationen 1 und 2 auf beiden Seiten der Papierbahn je eine Infrarottrocknungs-Einrichtung und eine Heißlufttrocknungs-Einrichtung 6.1, 6.2 und 7.1, 7.2 zwischengeschaltet.
Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 7 läuft die Papierbahn in einer im wesentlichen horizontalen Richtung direkt durch die beiden Streichstationen 1 und 2 hindurch. Streichstation 1 weist wiederum ein Auftragswerk 1.1 mit Auftragswalze 1.2 auf. Streichstation 2 ist ein erstes Düsenauftragswerk 2.1 und ein zweites Düsenauftragswerk 2.2 mit integriertem Rakelbalken 2.3 zugeordnet. Es folgt ein Schwebebahntrockner 5 sowie schließlich eine Trockengruppe 6.
Auf der einen Seite der Papierbahn sind zwischen den beiden Streichstationen 1 und 2 eine Infrarottrocknungs-Einrichtung 6 und eine Heißlufttrocknungs-Einrichtung 7 zwischengeschaltet.
Die Anlage gemäß Fig. 4 arbeitet nach dem sogenannten Naß-in-Naß-Prinzip.
Dem Zwischentrocknen des mit der Streichstation 1 aufgebrachten Striches dienen die verschiedenen Infrarottrocknungs-Einrichtungen bzw. Lufttrocknungs-Einrichtungen.
Bei der Anlage gemäß Fig. 5 beinhaltet Streichstation 1, wie erwähnt, zwei Düsenauftragswerke 1.1 und 1.3. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, eine Infrarottrocknung und eine Lufttrocknung unmittelbar nachzuschalten. Mit diesem Auftragskonzept ist es möglich, in Streichstation 1 simultan beide Papierseiten mit einer Leim- oder Pigmentsuspension zu behandeln, und derart weit auszutrocknen, daß der Strich in Streichstation 2 durch die Gegenwalze berührfähig ist.
In Streichstation 2 kann sodann der Deckstrich für die Papierunterseite entweder mit dem ersten Düsenauftragswerk 2.1 oder mit dem nachgeschalteten SDTA-Düsenauftragswerk 2.2 aufgetragen werden. Die Egalisierung wird mittels einer Klinge oder eines Stabes vorgenommen. Mit dieser Variante, d.h. Anlage 6, werden zwei Bauprinzipien derart vereint, daß sich deren Vorteile kombinieren, jedoch die Nachteile nicht in Erscheinung treten. Im einzelnen handelt es sich um folgendes:
Das Auftragen mit Düsenauftragswerk auf indirekte Weise - d.h. zunächst auf die Mantelfläche einer Walze und sodann auf die Papierbahn - hat den Vorteil des einwandfreien Auftragens von Streichfarbe ohne die gefürchteten Rakelstreifen. Beim Einsatz von Altpapier ist jedoch die Streichklinge einer solchen Einrichtung als Egalisierelement problematisch.
Die Gestaltung von Streichstation 2 mit Düsenauftragswerk und Streichklinge oder einem Stab als Egalisierelement hinterläßt keinerlei Rakelspuren und ist hervorragend geeignet zum Beseiten des sogenannten Filmsplitting-Phänomens.
Bei einer solchen kombinierten Fahrweise kann man somit vor allem altpapierhaltiges Papier mit dem gewünschten Endstrichgewicht erzeugen. In der ersten Streichstation wird mit dem Düsenauftragswerk altpapierhaltiges Rohpapier problemlos vorbehandelt, während die zweite Streichstation mit ihrem Düsenauftragswerk und einer Streichklinge die gewünschte Strichqualität in bezug auf Glätte, Opazität und Oberflächengeschlossenheit sichergestellt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es zweckmäßig sein, zur Vermeidung des unerwünschten Orangenschaleneffektes des Flüssigkeitsfilmes auf der Papierbahn Maßnahmen zur Vergleichmäßigung des Filmes nach dem Strich zu ergreifen.
Die Lösung dieser Teilaufgabe besteht darin, daß den Aufbringeinrichtungen unmittelbar nach dem Walzenspalt im freien Zug der Papierbahn Verreibeorgane nachgeordnet sind. Diese Verreibeorgane bewirken durch eine Relativgeschwindigkeit zwischen der Papierbahn einerseits und der Angriffsfläche des Verreibeorgans andererseits ein Verreiben der Streichmasse im noch fließfähigen Zustand derart, daß eine in sich geschlossene und weitgehend gleichmäßig beschichtete Papierbahnoberfläche erreicht wird. Insbesondere wird dies durch eine rotierende Bewegung des Verreibeorgans und/oder dessen oszillierende Bewegung um die Längsache und/oder dessen oszillierende Bewegungen quer oder längs zur Papierbahn erreicht.
In Figur 10 ist eine Zwei-Walzen-Presse dargestellt. Eine Walze 1 und eine Walze 2, die achsparallel zueinander angeordnet und drehbar gelagert sind, bilden miteinander einen Walzenspalt 3 zum Hindurchführen einer Papierbahn 4. Die beiden Walzen sind gegenläufig zueinander angetrieben. Die dargestellte Zwei-Walzenpresse umfaßt zwei Auftragseinrichtungen.
Selbstverständlich kann auch nur eine Auftragseinrichtung wie bei den in der Erfindung ausschließlich verwendeten Einfach-Streichstationen vorgesehen sein. Bei derartigen Einrichtungen ist nur einer der Walzen eine Auftragsdüse zugeordnet. In diesem Zusammenhang wird auf die in Fig. 3 dargestellten Verreibeorgane 20.5 und 20.6 verwiesen.
Im folgenden wird die Beschreibung der Funktionsweise des Verreibeorgans nur anhand einer zweiseitigen Auftragseinrichtung beispielhaft beschrieben, ohne daß hierin eine Beschränkung auf diese Art der Auftragung zu sehen wäre.
Seitlich neben dem von unten nach oben laufenden Teil des Walzenumfanges jeder Walze 1, 2 ist eine Auftragseinheit 5, 6 für ein fließfähiges Medium angeordnet. Die Auftragseinrichtung 5 bringt dabei Streichfarbe und die Auftragseinrichtung 6 Leim auf die Walze auf. Die Papierbahn 4 wird von oben nach unten durch den Walzenspalt 3 geführt. Dabei wird in den Bereichen 7, 8, die der Walzenspalt mit der Papierbahn bildet, ein Film eines fließfähigen Mediums über die Walzenoberfläche auf die Papierbahn aufgebracht. Durch das Führen der Papierbahn von oben nach unten durch den Walzenspalt wird die Streichmasse bzw. der Leim in der gewünschten Dicke auf die Papierbahn aufgetragen. Im anschließenden freien Zug 9 der Papierbahn ist auf der Seite der Streichmasse ein Verreibeorgan 10 angeordnet. Dieses Verreibeorgan ist im dargestellten Fall ein als Walze ausgeführter rotationssymmetrischer Körper 10a, der mit einem bestimmten Druck an die mit Streichmasse beschichtete Papierbahn angepreßt wird. Diese Walze ist drehbar gelagert und wird angetrieben. Sie rotiert um ihre eigene Achse in Papierbahnlaufrichtung oder gegenläufig und führt aufgrund eines weiteren Antriebes, der hier nicht im einzelnen dargestellt ist, quer zur Papierbahn oszillierende Bewegungen aus.
Die Papierbahn wird dann über ein Umlenkorgan, hier als Umlenkwalze 11a dargestellt, weiteren Arbeitseinrichtungen zugeführt.
Insgesamt können mit dieser Ausführung 11 Antriebsmöglichkeiten entsprochen werden. Dabei sind die Hauptunterscheidungsmerkmale die Rotationsrichtung in Bezug auf die Laufrichtung der Papierbahn und die Relativgeschwindigkeit zwischen Walzenumlauf und Papierbahngeschwindigkeit.
Rotiert die Walze in Bahnlaufrichtung und die Relativgeschwindigkeit zwischen Walzenumlauf und Papierbahn ist gleich null, kann ein Verreibeeffekt nur gewährleistet werden, wenn die Walze

1) oszillierende Bewegungen längs zur Papierbahn,
2) oszillierende Bewegungen quer zur Papierbahn ,
3) eine Kombination aus Quer- und Längsbewegung gegenüber der Papierbahn ausführt.

Ist die Umlaufgeschwindigkeit der Walze ungleich der Papierbahngeschwindigkeit, d.h. die Relativgeschwindigkeit zwischen Walzenumlauf und Papierbahn ist ungleich null, wird der entsprechende Verreibeeffekt schon durch die Rotationsbewegung der Walze erreicht. Durch die zusätzliche Oszillation wird er verstärkt. Eine Überlagerung von Walzenrotation und zusätzlicher oszillierender Bewegung zur Papierbahn ermöglicht ein Verreiben in Lauf- und quer zur Laufrichtung der Papierbahn, während die alleinige Rotation der Walze vordergründig ein Verreiben in Laufrichtung der Papierbahn begünstigen wird. Zusammengefaßt ergeben sich folgende Möglichkeiten bei Rotation einer Walze in Papierbahnlaufrichtung und Vorhandensein einer Relativgeschwindigkeit zwischen Walzenumlauf und Papiergeschwindigkeit:

1) die Walze führt nur eine reine Rotationsbewegung aus,
2) die Walze führt zusätzlich oszillierende Bewegungen quer zur Papierbahn aus,
3) die Walze führt zusätzlich eine oszillierende Bewegung in Papierbahnlaufrichtung aus,
4) die Walze führt eine Kombination von Längs- und Querbewegung in Bezug auf die Papierbahn aus.

Rotiert die Walze gegenläufig zur Laufrichtung der Papierbahn, kann ein Verreibeeffekt allein durch die Walzenrotation erreicht werden, allerdings nur längs zur Papierbahnlaufrichtung. Die zusätzliche Oszillation der Walze quer zur Papierbahnlaufrichtung begünstigt den Verreibeeffekt. Oszillierende Bewegungen längs zur Papierbahnlaufrichtung und eine Kombination aus Längs- und Querbewegung gegenüber der Papierbahn sind möglich.
Im Normalfall wird die Walze angetrieben, und zwar in Bezug auf die Papierbahn entweder gleichläufig oder gegenläufig. Die hierbei notwendige Relativgeschwindigkeit wird auf einen optimalen Wert eingestellt.
Ist die Walze drehbar gelagert und wird nicht angetrieben, kann sie von der Papierbahn durch deren Geschwindigkeit mitgenommen werden. Es ist dann zur Erzielung des Verreibeeffektes eine Einrichtung notwendig, die die Walze abbremst. Zusätzlich ist es auch hier zweckmäßig, die Walze oszillierende Bewegungen quer zur Papierbahnlaufrichtung ausführen zu lassen, um einen guten Verreibeeffekt über die gesamte Papierbahnebene zu gewährleisten.
Die Oberfläche der Walze kann glatt oder als Profil ausgeführt sein. Eine weitere Möglichkeit ist eine drahtumwickelte Walze. Glatte Walzen sind vorzugsweise mit einem Cr-Bezug oder Streichfarbe abweisenden und verschleißfesten Beschichtungen versehen, wie z. B. Teflon, Gummi, Polyurethan oder Keramik. Der Walzendurchmesser beträgt vorzugsweise 100 bis 400 mm.
Die Figur 11 zeigt analog zu Figur 10 eine Zwei-Walzen-Presse. Eine Walze 1 und eine Walze 2, die achsparallel zueinander angeordnet und drehbar gelagert sind und miteinander einen Walzenspalt 3 zum Hindurchführen einer Papierbahn 4 bilden. Die beiden Walzen sind gegenläufig zueinander angetrieben. Seitlich neben dem von unten nach oben laufenden Teil des Walzenumfanges jeder Walze 1, 2 ist eine Auftragseinheit 5, 6 für ein fließfähiges Medium angeordnet. Die Papierbahn 4 wird von oben nach unten durch den Walzenspalt 3 geführt. Dabei wird in den Bereichen 7, 8 die der Walzenspalt mit der Papierbahn bildet, ein Film fließfähigen Mediums auf die Papierbahn aufgebracht. Beide Auftragseinrichtungen bringen Streichfarbe auf die Oberfläche der Walze auf. Durch das Führen der Papierbahn von oben nach unten durch den Walzenspalt wird die Streichmasse in der gewünschten Dicke auf die Papierbahn aufgetragen. Im anschließenden freien Zug 9 der Papierbahn sind auf beiden Seiten zum Verreiben der Streichmasse je ein Verreibeorgan angeordnet. Diese Verreibeorgane, im dargestellten Fall rotationssymmetrische Körper 10a, sind in der Figur ein Stab. Die Oberfläche des Stabes kann dabei glatt sein, der Durchmesser beträgt vorzugsweise 10 - 30 mm. Es besteht auch die Möglichkeit, den Stab mit Draht zu umwickeln oder seiner Oberfläche ein Profil zu geben.
Der Stab selbst rotiert nur sehr langsam zum Zwecke der Selbstreinigung und zur Vermeidung von lokalem Verschleiß. Um einen guten Verreibeeffekt zu erzielen, sind zusätzliche Antriebsmöglichkeiten, die in der Figur nicht dargestellt sind, zur Realisierung oszillierender Bewegungen um die Stabachse sowie längs in oder quer zur Papierbahnlaufrichtung oder einer Kombination aus Längs- und Querbewegung relativ zur Papierbahn, vorzusehen.
Möglich ist in diesem Ausführungsbeispiel auch der Einsatz von Walzen beidseitig der Papierbahn. Die Ausführung und Gestaltung der Antriebsmöglichkeiten erfolgt wie in Figur 1 beschrieben.
Vorzugsweise werden die Verreibeorgane beidseitig der Papierbahn so angeordnet, daß sie in Laufrichtung gegeneinander versetzt sind.
Die Papierbahn 4 wird nach den Verreibeorganen über eine Umlenkeinrichtung, hier eine Umlenkwalze 11a, weitergeleitet. Es besteht dabei auch die Möglichkeit, um den Kontakt einer noch nassen bzw. feuchten, gestrichenen Papierbahn mit der Umlenkwalze 11a zu vermeiden, einen Trocknungsvorgang zwischen Umlenkwalze und Verreibeorgan vorzusehen.
Figur 12 gibt die bereits in Figur 10 beschriebene 2-Walzen-Pressen-Anordnung in abgewandelter Form wieder. Uber zwei achsparallele, drehbar gelagerte Walzen 1 und 2, die gegenläufig zueinander angetrieben sind und miteinander einen Walzenspalt 3 bilden, wird Streichfarbe durch zwei Zuführeinrichtungen 5 und 6, wobei je eine einer Walze zugeordnet ist, auf die Oberfläche der Walzen aufgetragen und beim Durchführen der Papierbahn 4 durch den Walzenspalt 3 auf die Papierbahn aufgebracht. Im offenen Zug sind auch hier beidseitig Verreibeorgane 10a angeordnet. Diese können wie in Figur 10 oder in Figur 11 beschrieben ausgeführt sein. Analog dazu sind auch die Antriebsmöglichkeiten wie in den bereits beschriebenen Figuren realisierbar.
Die Umlenkung der Papierbahn erfolgt hier kontaktlos über eine Luftkissenumlenkeinrichtung llb. Das hat den Vorteil, daß auch noch von der Streichfarbe feuchte Papierbahnen einer Umlenkung ohne direkte Berührung der noch von Streichfarbe feuchten Papierbahnseite mit einem Umlenkorgan erfahren kann und eine vorhergehende Zwischentrocknung nicht erforderlich ist. Die Papierbahn wird anschließend mittels einer Infrarot-Einrichtung 12a getrocknet. Eine weitere Möglichkeit der nachfolgenden Trocknung ist in Figur 12b dargestellt und besteht darin, die Papierbahn nach der Infrarot-Trocknung 12a noch einer Schwebetrocknung 12b zu unterziehen.
Die in Figur 13 dargestellte 2-Walzen-Pressen-Anordnung entspricht im Aufbau und der Funktion im wesentlichen der in Figur 10 beschriebenen Anordnung. Die Bezugszeichen sind entsprechend zugeordnet. Als Verreibeorgane werden Stäbe mit in ihrer Seitenansicht konvexer Arbeitsfläche 10b, hier als Hydrobarschuhe ausgeführt, eingesetzt.
Der Krümmungsradius der Arbeitsfläche des Stabes 10b wird vorzugsweise größer gewählt als der Radius dafür eingesetzter Walzen, so daß die wirksame Arbeitsfläche des Verreibeorganes sich größer gestaltet.
Die Hydrobarschuhe können stationär oder mit einem zusätzlichen Antrieb zur Realisierung von oszillierenden Bewegungen quer zur Papierbahn, der in der Figur nicht dargestellt ist, ausgestattet sein.
Die Oberfläche des Hydrobarschuhs kann glatt sein oder mit einem Profil versehen werden, wie in den Figuren 14 und 15 verdeutlicht. Vorzugsweise wird das Profil sich nicht über die gesamte Oberfläche des Hydrobarschuhs erstrecken, sondern nur über den ersten ansteigenden Krümmungsteil in Laufrichtung der Papierbahn. Der folgende absteigende Teil wird glatt ausgeführt. Damit wird erreicht, daß die Deckschicht aus Streichmasse mit ihren Unebenheiten aufgerauht und anschließend gleichmäßig verrieben wird. Die Papierbahn wird dann über ein Umlenkorgan 11 z. B. nachfolgenden Trocknungseinrichtungen zugeführt.
In den Figuren 14a, 14b und 14c sind Möglichkeiten für die Profilgestaltung dargestellt. Das in Fig. 14a dargestellte Profil der Arbeitsfläche ist wellig. Die Figuren 14b und 14c verdeutlichen die Möglichkeit der Verwendund eines Zahn- und eines Zahnstangenprofils.
Die Figuren 15a, 15b und 15c geben einen Überblick über mögliche Profilkonturen in der Draufsicht. Dabei sind parallele Profilkonturen, Profilkonturen mit einer Steigung und Profilkonturen mit wechselnder Steigung denkbar.
Die Auswahl der einzusetzenden Verreibeorgane, deren Anzahl, d.h. die Möglichkeit eines Hintereinanderschaltens von Verreibeorganen auf der gleichen Papierbahnseite und der Antriebsmöglichkeiten erfolgt für einen konkreten Einsatzfall und den zu erzielenden Effekt.

Claims

Verfahren zum Streichen einer Papierbahn geringer Festigkeit (Altpapierbasis), mit den folgenden Merkmalen:
1.1 das Papier wird auf beiden Seiten gestrichen;

1.2 die Papierbahn wird nach dem Streichen getrocknet;
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
1.3 der Strich auf jeder der beiden Seiten wird mittels zweier oder mehrerer Einfach-Streichstationen aufgebracht;

1.4 mit den einzelnen Streichstationen wird nur ein Teil der Gesamtstrichmenge aufgebracht, wobei sich die Teile der Einzelstrichmengen am Ende des gesamten Streichvorganges zur Gesamtstrichmenge addieren;

1.5 nach jedem Aufbringen einer Teilstrichmenge wird die Papierbahn getrocknet;

1.6 das Streichen erfolgt in mindestens einer Streichstation indirekt, indem die Streichfarbe zuerst auf die Mantelfläche einer umlaufenden Walze aufgebracht und von dort auf die Papierbahn übertragen wird;

1.7 in allen der einzelnen Streichstationen wird Streichfarbe gleicher Zusammensetzung verwendet.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
2.1 es wird zuerst auf die eine Seite der Papierbahn die für diese Seite vorgesehene Gesamtstrichmenge aufgebracht;

2.2 sodann wird die Papierbahn getrocknet;

2.3 sodann wird auf die andere Seite der Papierbahn die hierfür vorgesehene Gesamt-Strichmenge aufgebracht;

2.4 sodann wird die Papierbahn wieder getrocknet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strichmenge pro Seite 0,5 und 12 g/m² ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierbahn zu keinem Zeitpunkt des gesamten Streichprozesses einen Trockengehalt von etwa 70 % unterschreitet, bezogen auf das gemeinsame Gewicht von Papierbahn und Strich.
Vorrichtung zum Durchführen eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit den folgenden Merkmalen:
5.1 mit mindestens einer Streichstation (1, 2) zum indirekten Streichen;

5.2 wobei mindestens eine Streichstation je zwei Walzen umfaßt, die parallel zueinander angeordnet sind und einen Walzenspalt zum Hindurchführen der Papierbahn aufweisen, ferner mindestens eine Auftragsdüse (1.1, 1.2) zum dosierten Aufbringen einer Streichfarbenschicht auf die Mantelfläche der einen Walze zwecks Übertragens dieser Schicht vom Walzenmantel auf die Papierbahn im Walzenspalt;

5.3 mit mindestens einer Trocknungseinrichtung;
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
5.4 es ist eine Mehrzahl von Streichstationen (1, 2) vorgesehen;

5.5 die einzelne Streichstation (1, 2) ist derart gestaltet und ausgebildet, daß nur eine Teilmenge der Gesamtstreichmenge aufgetragen wird;

5.6 jeder Streichstation (1,2) ist eine Trocknungseinrichtung nachgeschaltet;

5.7 jede Streichstation ist nur eine Einfach-Streichstation, der nur eine Auftragsdüse zugeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens einer Seite der Papierbahn nach dem Walzenspalt im freien Zug (9) ein Verreibeorgan (10a, 10b 20.1, 20.2, 20.3, 20.4, 20.5, 20.6) vorgesehen ist, das sich im wesentlichen über die gesamte Breite der Papierbahn hinweg erstreckt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß beide Streichstationen Streichfarbe auf die Mantelflächen der ihr zugeordneten Walzen auftragen, und daß auf beiden Seiten der Papierbahn Verreibeorgane (10a, 10b) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verreibeorgane (10a, 10b) beidseitig auf einer gemeinsamen Senkrechten an die Tangente an die Papierbahn (4) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verreibeorgane (10a, 10b) beidseitig der Papierbahn in Laufrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verreibeorgan als rotationssymmetrischer Körper (10a) ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der rotationssymmetrische Körper (10a) drehbar gelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der rotationssymmetrische Körper (10a) antreibbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 und/oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufgeschwindigkeit des rotationssymmetrischen Körpers ungleich der Papiergeschwindigkeit ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der rotationssymmetrische Körper (10a) entgegengesetzt zur Laufrichtuntg der Papierbahn rotiert.
Vorrichtung zum Beschichten fließfähiger Medien nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verreibeorgan als Stab mit in der Seitenansicht konvexer Arbeitsfläche (10b) ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das einzelne Verreibeorgan um seine eigene Achse oszilliert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüch 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das einzelne Verreibeorgan (10a, 10b) oszillierend quer und/oder längs zur Papierbahn arbeitet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche des einzelnen Verreibeorgans (10a, 10b) glatt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche des einzelnen Verreibeorgans (10a, 10b) im wesentlichen profiliert ist.