EP1736321A1 - Verfahren zum Herstellen von thermosensitivem Papier - Google Patents

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EP1736321A1
EP1736321A1 EP06111373A EP06111373A EP1736321A1 EP 1736321 A1 EP1736321 A1 EP 1736321A1 EP 06111373 A EP06111373 A EP 06111373A EP 06111373 A EP06111373 A EP 06111373A EP 1736321 A1 EP1736321 A1 EP 1736321A1
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EP
European Patent Office
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nip
paper web
temperature
paper
length
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06111373A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg Dr. Rheims
Rüdiger Dr. Kurtz
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/26—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used
    • B41M5/30—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used using chemical colour formers

Definitions

  • the invention relates to a method for producing thermosensitive paper, wherein a temperature-sensitive coating is applied to a paper web and the paper web provided with the coating is smoothed.
  • thermo-sensitive coating often contains, besides a binder and some secondary components, two dye precursors which, when reacted with each other by melt, produce a mostly black color.
  • the main fields of application of such a thermosensitive paper are fax papers, printer, plotter and label papers.
  • thermosensitive paper is usually smoothed with a soft calender.
  • the coated paper passes through one or more nips, each formed between a hard roll having an unyielding surface and a soft roll having an elastic surface. Since the line would discolor at higher temperatures, supporting the smoothing by higher temperatures is not possible. As a result, the smoothing can be done only by using pressure.
  • a smooth surface is desired. This is possible by increasing the pressure. On the other hand, a greater pressure increase leads to compressive stresses, which can be observed by a reaction of the line, a graying of the surface. With a soft calender it is often not possible to achieve the desired surface quality. Using a soft-soft nip, a nip formed by two soft rollers, improves the situation. The result is still not convincing.
  • the object of the invention is to set the surface quality to desired values.
  • This object is achieved in a method of the type mentioned above in that it uses a flat nip for smoothing, which is formed between a circumferential jacket and a counter-pressure element with circumferential surface, being produced in the nip a mean compressive stress of at least 3.5 MPa.
  • the coated paper web is smoothed out with a relatively low compressive stress compared to the previously used methods, but this is maintained over a longer period of time.
  • the mean compressive stress results from the quotient of line load and length of the wide nip.
  • the exact definition of the length of the wide nip is difficult because there is an inlet area and an outlet area. With “length” is therefore the length of the Concave area meant.
  • the jacket can be formed by the shell of a shoe roll, while the counter-pressure element is formed by a hard roller on which the coated side of the paper web preferably rests.
  • the jacket can also be formed by a circulating belt, which bears against a hard roller.
  • nip with a length in the range of 30 to 150 mm is used.
  • a long nip with a length in the range of 30 to 100 mm.
  • the temperature in the nip is limited to a maximum of 80 ° C. At this temperature limit, no thermally induced discoloration of the coating results. On the other hand, the temperature is already high enough to contribute to the smoothing of the paper web, in particular the coated page.
  • a line load of at least 250 N / mm is selected. This can be easily produce the desired minimum compressive stress.
  • no moisture is applied to the paper web between application of the stroke and smoothing in the nip. So you do not use a moistening device to improve the smoothing result in front of the wide-nip calender. This avoids that both sides of the paper web become too smooth, which could cause problems at the reeling by lateral shifting of the layers ("telescoping effect").
  • the bar is applied without contact.
  • This is a particularly economical measure. It is possible to set the layer thickness of the temperature-sensitive line to a minimum. The forming layer then follows the contour of the surface of the paper web, i. it is not necessary to compensate for the roughness of the web and to fill in "valleys". So you need less material for the stroke. After the application of the line, all areas of the paper web are sufficiently uniformly covered with the temperature-sensitive line.
  • a curtain coater is offered for example by Voith Paper GmbH, 89522 Heidenheim, Germany. With a curtain coater, the line can be applied without contact and with a relatively small thickness.
  • the drawing shows a device 1 for treating a paper web 2.
  • the paper web 2 may have a weight per unit area in the range from 30 to 300 g / m 2 , ie it may also already have a carton-like design.
  • the paper web 2 comes from a paper or board machine 3 shown only schematically. Instead, it can also be unwound from a roll, for example a jumbo roll.
  • the paper web 2 passes in the web running direction 19, a coating device 4, in which a temperature-sensitive bar 5 is applied to the upper surface.
  • the coater 4 is here designed as a "curtain coater", which allows the coating color 6 in the form of a curtain, which is symbolized here by an arrow, to run on the paper web 2.
  • the bar 5 contains, for example, besides a binder and some minor components, two dye precursors which are reacted by melt and which then produce a color.
  • the color is usually black, while the paper web 2 or the unreacted line 5 is white.
  • the main areas of application are fax papers, print, plotter and label papers.
  • the temperature-sensitive bar 5 can be supported by a heat-insulating primer, not shown, which can also be applied with a curtain coater.
  • the coating device 4 has an output device 7, which applies the line 5 to the paper web 2, and a collecting trough 8, in which laterally excess coating color 6 can be accommodated. In a manner not shown, the coating color 6 from the drip tray 8 back to the output device 7 can be performed.
  • a shoe calender 9 is arranged, which has a shoe roll 10 with a circumferential jacket 11 and a support shoe 12.
  • the support shoe 12 has a pressure surface 13, which is provided with non-illustrated means for introducing lubricants, such as hydraulic oil.
  • a counter-roller 14 cooperates, which has a plurality of peripheral holes 15 in order to adjust the temperature at the surface of the counter-roller 14 can.
  • the counter-roller 14 relative to the shoe roll 10 is displaced.
  • the support shoe 12 of the shoe roll 10 is stationary.
  • the counter-roller 14 is thus immersed in the shell 11 of the shoe roll 10. This has the advantage that the jacket 11 does not have to be stretched at its axial ends. There it is usually provided with end discs which rotate about an axis 17.
  • the shoe roll 10 forms with the counter-roller 14 together a broad nip 18, in which the paper web 2 is calendered with the applied temperature-sensitive bar 5.
  • the length of the broad nip 18 in the running direction of the paper web 2 is at least 30 and at most 150 mm, preferably in the range from 30 to 100 mm. "Length” is understood here as the area in which the jacket 11 is concavely pressed.
  • the line load is at least 250 N / mm.
  • the line load is the force with which the jacket 11 of the shoe roll 10 and the counter roll 14 are pressed against each other, based on the axial length of the counter roll.
  • a mean compressive stress of at least 3.5 MPa is set.
  • the mean compressive stress is calculated from the line load divided by the length of the wide nip 18 in the direction of travel.
  • the temperature in the extended nip 18 is not above 80 ° C. This can be achieved, for example, by heating the surface of the counter-roller 14 to a maximum temperature of 80 ° C.
  • the line 5, which rests against the counter-roller 14 and is smoothed by the hard and smooth surface of the counter-roller 14, is thus passed through the thermal impact not discolored.
  • a shoe roll 9 can also use a circumferential elastic band, which is guided by a roller assembly, not shown. Also, you can use a rotating steel strip instead of a counter roll, in which case two support shoes are provided to produce the necessary compressive stress in the extended nip 18.

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Abstract

Es wird ein Verfahren angegeben zum Herstellen von thermosensitivem Papier, bei dem man einen temperaturempfindlichen Strich auf eine Papierbahn aufträgt und die mit dem Strich versehene Papierbahn glättet.
Man möchte die Oberflächenqualität auf gewünschte Werte einstellen können.
Hierzu ist vorgesehen, daß man zum Glätten einen Breitnip verwendet, der zwischen einem umlaufenden Mantel und einem Gegendruckelement mit umlaufender Oberfläche gebildet ist, wobei man im Breitnip eine mittlere Druckspannung von mindestens 3,5 MPa erzeugt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von thermosensitivem Papier, bei dem man einen temperaturempfindlichen Strich auf eine Papierbahn aufträgt und die mit dem Strich versehene Papierbahn glättet.
  • Ein thermosensitiver Strich enthält vielfach außer einem Bindemittel und einigen Nebenbestandteilen zwei Farbstoffvorläufer, die durch Schmelze miteinander in Reaktion gebracht eine meist schwarze Farbe erzeugen. Die wesentlichen Anwendungsgebiete eines derartigen thermosensitiven Papiers sind Telefaxpapiere, Printer-, Plotter- und Etikettenpapiere.
  • Ein derartiges thermosensitives Papier wird üblicherweise mit einem Softkalander geglättet. Hierbei durchläuft das gestrichene Papier einen oder mehrere Nips, die jeweils zwischen einer harten Walze mit einer unnachgiebigen Oberfläche und einer weichen Walze mit einer elastischen Oberfläche gebildet sind. Da der Strich sich bei höheren Temperaturen verfärben würde, ist ein Unterstützen der Glättung durch höhere Temperaturen nicht möglich. Demzufolge kann das Glätten nur durch Einsatz von Druck erfolgen.
  • Für ein gutes Druckbild wird einerseits eine glatte Oberfläche angestrebt. Dies ist durch das Erhöhen des Drucks möglich. Andererseits führt eine stärkere Druckerhöhung zu Druckspannungen, bei denen man durch eine Reaktion des Strichs ein Vergrauen der Oberfläche beobachten kann. Mit einem Softkalander läßt sich also vielfach nicht die gewünschte Oberflächenqualität erreichen. Das Verwenden eines Soft-Soft-Nips, also eines Nips, der durch zwei weiche Walzen gebildet ist, verbessert die Situation zwar. Das Ergebnis ist aber immer noch nicht überzeugend.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Oberflächenqualität auf gewünschte Werte einzustellen.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß man zum Glätten einen Breitnip verwendet, der zwischen einem umlaufenden Mantel und einem Gegendruckelement mit umlaufender Oberfläche gebildet ist, wobei man im Breitnip eine mittlere Druckspannung von mindestens 3,5 MPa erzeugt.
  • Mit dieser Ausgestaltung glättet man die gestrichene Papierbahn mit einer im Vergleich zu den bisher eingesetzten Methoden relativ niedrigen Druckspannung, die aber über einen längeren Zeitraum aufrecht erhalten wird. Die mittlere Druckspannung ergibt sich durch den Quotienten von Streckenlast und Länge des Breitnips. Die exakte Definition der Länge des Breitnips ist schwierig, weil es einen Einlaufbereich und einen Auslaufbereich gibt. Mit "Länge" ist daher die Länge des konkaven Bereichs gemeint. Der Mantel kann dabei durch den Mantel einer Schuhwalze gebildet sein, während das Gegendruckelement durch eine harte Walze gebildet ist, an der die gestrichene Seite der Papierbahn vorzugsweise anliegt. Der Mantel kann auch durch ein umlaufendes Band gebildet sein, das an einer harten Walze anliegt. Man kann auch zwei gegeneinander wirkende umlaufende Bänder verwenden, wobei ein Band als elastisches Band und ein Band als Band mit harter Oberfläche, beispielsweise als Stahlband, ausgebildet sein kann. Wichtig ist lediglich, daß man die Druckspannung von mindestens 3,5 MPa über einen vergleichsweise langen Zeitraum aufrecherhält.
  • Vorzugsweise verwendet man einen Breitnip mit einer Länge im Bereich von 30 bis 150 mm. In Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, mit der die Papierbahn durch den Breitnip geführt wird, ergeben sich hierdurch ausreichend lange Behandlungszeiten.
  • Hierbei ist besonders bevorzugt, daß man einen Breitnip mit einer Länge im Bereich von 30 bis 100 mm verwendet.
  • Auch ist von Vorteil, wenn man die Temperatur im Breitnip auf maximal 80°C begrenzt. Bei dieser Temperaturgrenze ergeben sich noch keine thermisch bedingten Verfärbungen des Strichs. Andererseits ist die Temperatur schon hoch genug, um zur Glättung der Papierbahn, insbesondere der gestrichenen Seite, beizutragen.
  • Vorzugsweise wählt man eine Streckenlast von mindestens 250 N/mm. Damit läßt sich auf einfache Weise die gewünschte minimale Druckspannung erzeugen.
  • Bevorzugterweise trägt man zwischen dem Auftragen des Strichs und dem Glätten im Breitnip keine Feuchtigkeit auf die Papierbahn auf. Man verwendet also keine Befeuchtungseinrichtung zur Verbesserung des Glättergebnisses vor dem Breitnip-Kalander. Damit vermeidet man, daß beide Seiten der Papierbahn zu glatt werden, was an der Aufrollung Probleme durch seitliches Verrutschen der Lagen verursachen könnte ("Teleskopiereffekt").
  • Bevorzugterweise trägt man den Strich berührungslos auf. Dies ist eine besonders wirtschaftliche Maßnahme. Man kann nämlich die Schichtdicke des temperaturempfindlichen Strichs auf ein Minimum einstellen. Die sich ausbildende Schicht folgt dann der Kontur der Oberfläche der Papierbahn, d.h. es ist nicht notwendig, die Rauhigkeit der Bahn auszugleichen und "Täler" auszufüllen. Man benötigt also weniger Material für den Strich. Nach dem Auftragen des Strichs sind alle Bereiche der Papierbahn in ausreichendem Maß gleichmäßig mit dem temperaturempfindlichen Strich bedeckt.
  • Hierbei ist bevorzugt, daß man zum Auftragen des Strichs einen Curtain Coater verwendet. Ein Curtain Coater wird beispielsweise von Voith Paper GmbH, 89522 Heidenheim, Deutschland, angeboten. Mit einem Curtain Coater läßt sich der Strich berührungslos und mit einer relativ geringen Dicke auftragen.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigt:
    • die einzige Figur
    eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Verfahrens.
  • Die Zeichnung zeigt eine Vorrichtung 1 zum Behandeln einer Papierbahn 2. Die Papierbahn 2 kann ein Flächengewicht im Bereich von 30 bis 300 g/m2 aufweisen, d.h. sie kann auch schon kartonähnlich ausgebildet sein. Die Papierbahn 2 kommt aus einer nur schematisch dargestellten Papier- oder Kartonmaschine 3. Sie kann statt dessen aber auch von einer Rolle, beispielsweise einer Jumborolle, abgewickelt werden.
  • Die Papierbahn 2 durchläuft in Bahnlaufrichtung 19 eine Streicheinrichtung 4, in der ein temperaturempfindlicher Strich 5 auf die obere Oberfläche aufgetragen wird. Die Streicheinrichtung 4 ist hier als "Curtain Coater" ausgebildet, der die Streichfarbe 6 in Form eines Vorhanges, der hier durch einen Pfeil symbolisiert ist, auf die Papierbahn 2 laufen läßt. Durch eine Abstimmung der ausgegebenen Menge der Streichfarbe 6 auf die Geschwindigkeit der Papierbahn 2 läßt sich ein außerordentlich dünner Strich auf der Oberfläche der Papierbahn 2 erzeugen. Aus Gründen der Darstellbarkeit ist der Strich 5 in der Zeichnung übertrieben dick dargestellt.
  • Der Strich 5 enthält beispielsweise außer einem Bindemittel und einigen Nebenbestandteilen zwei Farbstoffvorläufer, die durch Schmelze miteinander in Reaktion gebracht werden und die dann eine Farbe erzeugen. Die Farbe ist in der Regel schwarz, während die Papierbahn 2 bzw. der noch nicht reagierte Strich 5 weiß ist. Die wesentlichen Anwendungsgebiete sind Telefaxpapiere, Print-, Plotter- und Etikettenpapiere. Der temperaturempfindliche Strich 5 kann durch einen nicht näher dargestellten wärmeisolierenden Vorstrich unterstützt werden, der ebenfalls mit einem Curtain Coater aufgebracht werden kann.
  • Die Streicheinrichtung 4 weist eine Ausgabeeinrichtung 7 auf, die den Strich 5 auf die Papierbahn 2 aufträgt, und eine Auffangwanne 8, in der seitlich überschießende Streichfarbe 6 aufgenommen kann. In nicht näher dargestellter Weise kann die Streichfarbe 6 aus der Auffangwanne 8 wieder zur Ausgabeeinrichtung 7 zurück geführt werden.
  • Online zur Streicheinrichtung 4 ist ein Schuhkalander 9 angeordnet, der eine Schuhwalze 10 mit einem umlaufenden Mantel 11 und einem Stützschuh 12 aufweist. Der Stützschuh 12 weist eine Andruckfläche 13 auf, die mit nicht näher dargestellten Einrichtungen zum Einbringen von Schmiermitteln versehen ist, beispielsweise Hydrauliköl. Mit dem Mantel 11 der Schuhwalze 10 wirkt eine Gegenwalze 14 zusammen, die eine Vielzahl von peripheren Bohrungen 15 aufweist, um die Temperatur an der Oberfläche der Gegenwalze 14 einstellen zu können. Wie durch einen Doppelpfeil 16 angedeutet, ist die Gegenwalze 14 gegenüber der Schuhwalze 10 verlagerbar. Der Stützschuh 12 der Schuhwalze 10 ist stationär angeordnet. Die Gegenwalze 14 wird also in den Mantel 11 der Schuhwalze 10 eingetaucht. Dies hat den Vorteil, daß der Mantel 11 an seinen axialen Enden nicht gedehnt werden muß. Dort ist er üblicherweise mit Stirnscheiben versehen, die um eine Achse 17 rotieren.
  • Die Schuhwalze 10 bildet mit der Gegenwalze 14 zusammen einen Breitnip 18, in dem die Papierbahn 2 mit dem aufgetragenen temperaturempfindlichen Strich 5 satiniert wird.
  • Die Länge des Breitnips 18 beträgt in Laufrichtung der Papierbahn 2 mindestens 30 und höchstens 150 mm, vorzugsweise liegt sie im Bereich von 30 bis 100 mm. Unter "Länge" wird hier der Bereich verstanden, in dem der Mantel 11 konkav eingedrückt ist.
  • Die Streckenlast beträgt mindestens 250 N/mm. Bei der Streckenlast handelt es sich um die Kraft, mit der der Mantel 11 der Schuhwalze 10 und die Gegenwalze 14 gegeneinander gedrückt werden, bezogen auf die axiale Länge der Gegenwalze. Mit dieser Streckenlast von mindestens 250 N/mm stellt man eine mittlere Druckspannung von mindestens 3,5 MPa ein. Die mittlere Druckspannung errechnet sich aus der Streckenlast dividiert durch die Länge des Breitnips 18 in Laufrichtung.
  • Die Temperatur im Breitnip 18 liegt nicht über 80°C. Dies läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß man die Oberfläche der Gegenwalze 14 auf eine Temperatur von maximal 80°C aufheizt Der Strich 5, der an der Gegenwalze 14 anliegt und durch die harte und glatte Oberfläche der Gegenwalze 14 geglättet wird, wird also durch die thermische Beaufschlagung nicht verfärbt.
  • Man verzichtet zwischen der Streicheinrichtung 4 und dem Schuhkalander 9 auf eine Befeuchtungseinrichtung zur Verbesserung des Glättergebnisses. Vielmehr wird die Papierbahn 2, die nur durch die Streichfarbe angefeuchtet ist, geglättet.
  • Anstelle einer Schuhwalze 9 kann man auch ein umlaufendes elastisches Band verwenden, das durch eine nicht näher dargestellte Rollenanordnung geführt wird. Auch kann man anstelle einer Gegenwalze ein umlaufendes Stahlband verwenden, wobei in diesem Fall zwei Stützschuhe vorgesehen sind, um die notwendige Druckspannung im Breitnip 18 zu erzeugen.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Herstellen von thermosensitivem Papier, bei dem man einen temperaturempfindlichen Strich (5) auf eine Papierbahn (2) aufträgt und die mit dem Strich (5) versehene Papierbahn (2) glättet, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Glätten einen Breitnip (18) verwendet, der zwischen einem umlaufenden Mantel (11) und einem Gegendruckelement (14) mit umlaufender Oberfläche gebildet ist, wobei man im Breitnip (18) eine mittlere Druckspannung von mindestens 3,5 MPa erzeugt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Breitnip (18) mit einer Länge im Bereich von 30 bis 150 mm verwendet.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Breitnip (18) mit einer Länge im Bereich von 30 bis 100 mm verwendet.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur im Breitnip (18) auf maximal 80°C begrenzt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Streckenlast von mindestens 250 N/mm wählt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man zwischen dem Auftragen des Strichs (5) und dem Glätten im Breitnip (18) keine Feuchtigkeit auf die Papierbahn (2) aufträgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den Strich (5) berührungslos aufträgt.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Auftragen des Strichs (5) einen Curtain Coater verwendet.
EP06111373A 2005-06-22 2006-03-20 Verfahren zum Herstellen von thermosensitivem Papier Withdrawn EP1736321A1 (de)

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