EP2425056B1

EP2425056B1 - Anlage und verfahren zum bearbeiten einer papierbahn, insbesondere einer zigarettenpapierbahn

Info

Publication number: EP2425056B1
Application number: EP10719264.3A
Authority: EP
Inventors: Franz Burger
Original assignee: Delfortgroup AG
Current assignee: Delfortgroup AG
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2010-04-30
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2030-04-30
Also published as: US9333530B2; WO2010124879A1; CN102421963B; CN102421963A; KR20120012976A; KR101738178B1; CA2758463C; BRPI1013913A2; ES2535525T3; MY156489A; US20120111209A1; PL2425056T3; US8863657B2; CA2758463A1; US20150004321A1; BRPI1013913B1; EP2425056A1; DE102009019600A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage bzw. ein Verfahren zum Bearbeiten einer Papierbahn mit einer Flächendichte von höchstens 70 oder 60 g/m², insbesondere von höchstens 50g/m², insbesondere einer Zigarettenpapierbahn. Es kann beispielsweise eine Bahn für Zigarettenpapier mit einer Flächendichte von 20 bis 40g/cm² herangezogen werden. Üblicherweise enthält aus Gründen einer ausreichenden Opazität das Zigarettenpapier einen Füllstoff, insbesondere Kalziumkarbonat.
Es besteht insbesondere im Hinblick auf eine Glimm- und Entzündsicherheit ein Bedürfnis der Zigarettenindustrie, das Zigarettenpapier an dessen Oberflächen zu veredeln. Bei einem sogenannten Low Ignition Propensity-(LIP)-Zigarettenpapier sollen klar abgegrenzte Zonen auf dem Zigarettenpapier realisiert werden, um die Luftdurchlässigkeit in diesen Zonen auf ein Maß zu reduzieren, dass eine Zigarette alsbald erlöscht, sobald die Zigarette auf einem festen Untergrund gelegt ist und die Glut eine solche Zone erreicht. Diese Art Glimmschutz wird beispielsweise dadurch realisiert, dass eine Stärkelösung üblicherweise in zur Förderrichtung senkrechten Streifen auf eine Innenseite der Zigarettenpapierbahn aufgebracht wird, nämlich auf der Zigarettenpapierseite, die dem Tabak zugewandt ist. Die Erfinder des Anmeldungsgegenstands haben erkannt, dass Eigenspannungen und Änderungen in der Dehnungsfähigkeit des Papiers im Verlauf der Papierbahn zwischen bedruckten und unbedruckten Bereichen, also zwischen Bereichen mit Stärkelösungsstreifen und stärkelösungsfreien Bereichen, auftreten, welche Spannungen sogar Falten in das Zigarettenpapier schlagen. Die Faltenbildung des Zigarettenpapiers stellt zum einen ein Problem bei der Weiterverarbeitung der Zigarettenpapiere dar, zum anderen geht damit ein optisches Defizit einher, das die Akzeptanz des aus diesem Papier gefertigten Rauchartikels beim Konsumenten beeinträchtigen und damit von wirtschaftlichem Nachteil sein kann. Das bedruckte Zigarettenpapier wird nach dessen Stärkelösungsbehandlung üblicherweise in einer Schneidstation zugeschnitten. Insbesondere aufgrund der wegen der Stärkelösungsstreifen geänderten mechanischen Eigenschaften des Zigarettenpapiers ist die maximale Durchsatzmenge des Zigarettenpapierfertigungsverfahfertigungsverfahrens gerade durch die Schneidstation begrenzt, wobei nur sehr geringe Fördergeschwindigkeiten von nur höchstens etwa 50 m/min gefahren werden dürfen.
DE 10 2006 028 420 A1 und JP 07-229095 A betreffen die Herstellung von einseitig beschichteten Papierbahnen.
Vorrichtungen und Verfahren zum Herstellen von Zigarettenpapier mit darauf aufgebrachten Streifen sind von WO 2008/146158 A2 , WO 2004/047572 A1 und EP 0 486 213 A1 bekannt.
JP 05-272087 A betrifft eine Beschichtungsregelung zum Regeln der Position einer Losrolle.
WO 2007/046124 A1 betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Seidenpapier. US 2002/0129824 A1 offenbart eine Anlage bzw. ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 15.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, insbesondere eine Anlage sowie ein Verfahren zum Bearbeiten einer Papierbahn mit einer Flächendichte von höchstens 60 oder 70g/m², insbesondere von höchstens 50 g/m² zu schaffen, mit welcher Papier in großen Mengen bearbeitbar ist, wobei eine Behandlung des Papiers beispielsweise im Hinblick auf den Glimmschutz zu keiner optischen Verschlechterung des Zigarettenpapiers führt und die mechanischen Eigenschaften eines behandelten Zigarettenpapiers für eine höhere Fertigungsgeschwindigkeit verbessert werden sollen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 15 gelöst.
Danach ist eine Anlage zum Bearbeiten einer Zigarettenpapierbahn mit einer Flächendichte von höchstens 60 oder 70g/m², insbesondere von höchstens 50g/m², vorgesehen, welche Anlage eine Eingangsseite aufweist, über welche die Papierbahn der Anlage zuführbar ist. Des Weiteren hat die Anlage eine Ausgangsseite, über welche die Papierbahn die Anlage verlässt, wobei die Papierbahn die Anlage von der Eingangsseite zur Ausgangsseite in einer Förderrichtung insbesondere kontinuierlich mit vorzugsweise im Wesentlichen konstanter Fördergeschwindigkeit durchläuft. Erfindungsgemäß ist der Eingangsseite eine Einrichtung, insbesondere ein Druckwerk, vorzugsweise ein Tiefdruckwerk, nachgeordnet, das ein flüssiges Druckmedium, wie eine Stärkelösung insbesondere zur Bildung eines Glimmschutzes, auf die Papierbahn, nämlich nur auf eine Seite der Papierbahn, aufbringen soll. An das Druckwerk schließt in Förderrichtung eine erste Trocknungsstation, insbesondere eine Heißlufttrocknung, an, welche das auf die Papierbahn aufgebrachte Druckmedium trocknen soll. Würde an dieser Stelle die Bearbeitung des Papiers durch die Anlage oder des erfindungsgemäßen Verfahrens enden, würden aufgrund von strukturellen Veränderungen und Verwerfungen des Papiers und damit einhergehender Änderungen der mechanischen Eigenschaften, wie Dehnbarkeit, des Papiers insbesondere im Übergangsbereich von druckmediumfreien und Druckmedium enthaltenden Papierabschnitten die Papierbahn geschwächt, was sich durch Faltenbildung am Übergangsbereich des Papiers optisch bemerkbar macht.
Insofern schlägt die Erfindung im Anschluss an die erste Trocknung eine Einrichtung zum Befeuchten der Papierbahn vor, die nun das getrocknete Druckmedium enthält, wobei der Befeuchtungseinrichtung außerdem in Förderrichtung eine zweite Trocknungsstation nachgeschaltet ist, durch welche die befeuchtete Papierbahn erneut getrocknet werden soll.
Die Aufbringeinrichtung kann eine Drucktechnik, wie die Tiefdrucktechnik, aufweisen. Auch eine alternative Aufbringtechnik, wie eine Filmpresstechnik, ist denkbar.
Erfindungsgemäß soll also das bedruckte Zigarettenpapier, das üblicherweise an einer Faltenbildung leidet, durch vollständige Befeuchtung und eine daran anschließende Trocknung geglättet werden. Unerwarteterweise zeigte es sich, dass durch das Befeuchten und anschließende Trocknen die Qualität der Papierbahn keine Verschlechterung erfährt, vielmehr können gefaltete Bereiche zwischen Druckmedium enthaltenden Papierabschnitten geglättet werden, ohne Verwerfungen und Spannungen an der Papierbahn zu verursachen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung können auch komplexere Bild-Strukturen, wie Bildmarken, etc., auf Papier gedruckt werden, ohne dass sich unerwünschte Falten bilden.
Bei der Erfindung ist die zweite Trocknungsstation durch eine Kontakttrocknung realisiert, bei der die befeuchtete Papierbahn in einen direkten Kontakt mit wenigstens einem erwärmten Trocknungszylinder oder -walze, vorzugsweise drei oder vier Trocknungszylindem, steht. Dabei wird Wärme an die Papierbahn durch Kontakt mit den Trocknungszylindern übertragen, um die Entfeuchtung der Papierbahn und somit die Trocknung der Papierbahn zu erwirken. Gleichzeitig wird die Papierbahn innerhalb der Trocknungsstation derart auf Zug gespannt, dass die Papierbahn eng an den Trocknungszylindern aufliegt, wodurch ein gleichzeitiges Trocknen und Glätten erzielt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Druckwerk dazu ausgelegt, ein Druckmuster mit abwechselnden druckmediumfreien und Druckmedium enthaltenden Bereichen auf die Papierbahn zu drucken. Dabei kann insbesondere ein Streifenmuster vorgesehen sein.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist das Druckmedium eine wässrige Lösung, vorzugsweise eine Stärkelösung, eine Emulsion oder eine Suspension.
Vorzugsweise ist das Druckwerk als Tiefdruckwerk ausgeführt und hat einen Presseur und einen mit dem Presseur druckgemäß kooperierenden Druckzylinder. Der Druckzylinder kann einer das Druckmedium aufnehmenden Wanne derart zugeordnet sein, dass beim Drehen der Druckzylinder mit dem flüssigen Druckmedium benetzt wird, um das Druckmedium beim Durchlaufen der Papierbahn durch eine Druckkontaktstelle zwischen dem Druckzylinder und dem Presseur hindurch auf die Papierbahn aufzubringen. Dabei kann die Wanne aus zwei Wannenabschnitten bestehen, nämlich einer Innenwanne und einer Außenwanne. Je nach Durchmesser des Druckzylinders wird mit der Innenwanne oder ohne die Innenwanne gearbeitet. Die Innenwanne weist im Vergleich zur Außenwanne ein geringeres Volumen oder geringere Ausmaße auf. Bei Verwendung von Druckzylindern mit kleinem Durchmesser ist es von Vorteil, die kleinere Innenwanne zu verwenden. Dadurch wird ein besseres Schöpfverhalten des Zylinders erreicht. Für Zylinder ab einem Umfang von etwa 750mm ist die Innenwanne zu klein.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung hat der Druckzylinder einen Außenumfang von 400 bis 1200 mm.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Heißlufttrocknung hinsichtlich einer bedruckten Seite der Papierbahn kontaktlos. Dies kann bedeuten, dass die Heißlufttrocknung Förderrollen aufweist, die auch in einem direkten Kontakt mit der Papierbahn stehen, wobei allerdings die Förderrollen keine Trocknungsfunktion erfüllen sollen, sondern lediglich eine Förderfunktion ausführen und nur mit der unbedruckten Seite der Papierbahn in Kontakt stehen. Der Transport des Papiers durch die Heißlufttrocknung kann auch über ein Stützsieb erfolgen. Dieses Sieb wird über Förderrollen angetrieben. Das Sieb ist in direktem Kontakt mit dem Papier, jedoch niemals in Kontakt mit der bedruckten Seite des Papiers.
Die Heißlufttrocknung kann durch eine die Papierbahn umströmende Strömung gebildet sein, wobei die Umluftströmung eine Temperatur von nicht mehr als 240°C aufweisen soll.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die Befeuchtungseinrichtung dazu ausgelegt, die gesamte Papierbahn bei deren Durchlauf durch die Befeuchtungseinrichtung hindurch zu befeuchten. Dies kann bedeuten, dass die Befeuchtungseinrichtung eine Bewässerung oder Benetzung der Papierbahn längs deren vollständigen Breite beim Durchlaufen der Befeuchtungseinrichtung realisiert, wobei bei der Förderung der Papierbahn in deren Längsrichtung sämtliche Abschnitte der Papierbahn entsprechend befeuchtet werden, insbesondere ein- oder beidseitig.
Vorzugsweise befeuchtet die Befeuchtungseinrichtung die Papierbahn mit einer Imprägnierflüssigkeit, die eine Temperatur von 15° bis 75° C aufweisen kann.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung bildet die Befeuchtungseinrichtung einen Sumpf aus Imprägnierflüssigkeit, durch welchen Sumpf hindurch die Papierbahn zu deren Befeuchtung hindurch geführt oder gezogen ist.
Vorzugsweise hat die Befeuchtungseinrichtung zwei Walzen, die derart drehbar gelagert sind, dass sie aneinander gepresst werden können. Dabei kann insbesondere ein Sumpf aus der Imprägnierflüssigkeit an dem Presskontaktbereich der beiden Walzen gebildet werden. Vorzugsweise sollen die Walzen mit einem Druck von höchstens 3,5 bar aneinander gepresst sein.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung hat die Befeuchtigungseinrichtung zur Bildung des Sumpfes aus der Imprägnierflüssigkeit eine Pumpe, welche die Imprägnierflüssigkeit in den Presskontaktbereich der beiden Walzen fördern kann. Dabei kann an die Pumpe eine Schlauchleitung angeschlossen sein, welche die gepumpte Imprägnierflüssigkeit hin zu dem Presskontaktbereich der beiden Walzen führt.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist ein Umfang der wenigstens einen Walze mit einem Beschichtungsmaterial, wie Keramik oder Polytetrafluorethylen, versehen. Andere Beschichtungsmaterialien können eingesetzt werden, welche insbesondere einen geringen Reibungswiderstand, eine homogene Oberflächenstruktur, eine extreme Temperaturbeständigkeit und eine gute chemische Beständigkeit aufweisen und nicht haftend sind.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung besteht die Befeuchtungseinrichtung aus einer Sprühvorrichtung zum Besprühen der Papierbahn mit der Imprägnierflüssigkeit. Das Befeuchten kann also realisiert werden, indem die Imprägnierflüssigkeit durch Düsen zerstäubt wird und nur auf diese Weise auf die Papierbahn gelangt. Auch zusätzlich zur oben genannten Sumpfanordnung, bei der die Papierbahn dem flüssigen Imprägniermittel ausgesetzt wird, kann die Sprühvorrichtung vorgesehen sein. Die Sumpfbefeuchtung und die Sprühvorrichtung können unabhängig voneinander oder gleichzeitig betrieben werden.
Vorzugsweise ist die Sprühvorrichtung den Walzen in Förderrichtung nachgeordnet, so dass, sollte ein Sumpfbereich an dem Presskontaktbereich der Walzen vorgesehen sein, die bereits durch den Sumpf vorbefeuchtete Papierbahn noch zusätzlich durch die Sprühvorrichtung insbesondere von beiden Seiten mit Flüssigkeit benetzt werden kann. Dabei kann die Sprühvorrichtung durch ein mit Düsen ausgebildetes Rohr gebildet sein, die derart sich in Breitenrichtung der Papierbahn erstreckend angeordnet sind, dass die Papierbahn vollständig befeuchtet ist, wenn sie die Befeuchtungseinrichtung durchlaufen hat.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung in der Anlage vorgesehen, die insbesondere den Sprühdruck und/oder eine Sprühmenge der Befeuchtungseinrichtung einstellen kann. Dabei kann die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung auf die Düsen des Rohres steuernd zugreifen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Befeuchtungseinrichtung als Tiefdruckwerk ausgeführt sein, das die Papierbahn vollständig befeuchtet.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Imprägnierflüssigkeit Wasser, eine wässrige Lösung, eine Emulsion oder eine Suspension von wasserlöslichen oder wasserunlöslichen anorganischen oder organischen Verbindungen. Die wässrige Lösung kann Salze, insbesondere Zitrate, zur Einstellung der Glimmgeschwindigkeit aufweisen.
Als eine weitere alternative Möglichkeit, eine Gesamtbefeuchtung der Papierbahn vorzusehen, kann dadurch realisiert werden, dass ein Tiefdruckwert oder eine sogenannte Leimpresse eingesetzt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie bei dem erfindungsgemäßen ist es vorzugsweise sicherzustellen, dass die aufgetragene Menge an Wasser mindestens 10% der trockenen Papiermasse beträgt. Vorzugsweise liegt der aufgetragene Mengenteil zwischen 25% und 50%. Es ist auch möglich, eine Wassermenge von 100% aufzutragen. Als Grundregel beider Einstellung der Menge der aufzubringenden Imprägnierflüssigkeit kann angegeben werden, dass je größer die Menge des in der ersten Station aufgebrachten Druckmediums desto stärker ist die Papierbahn mit der Imprägnierflüssigkeit zu befeuchten. Vorzugsweise ist als Imprägnierflüssigkeit oder Befeuchtungsflüssigkeit Wasser zu verwenden, das eine Temperatur zwischen 10° und 80° aufweisen kann. Vorzugsweise liegt die Temperatur für das Wasser bei etwa 25°C bis 40°C. In einem derartigen Temperaturbereich wird die anschließende Trocknung erleichtert, wobei zusätzlich überraschenderweise festgestellt wurde, dass ein wärmeres Wasser bei mindestens 40°C für die Befeuchtung die Penetration des im Druckbereich aufgetragenen Druckmediums in die Papierstruktur sogar verbessert und damit weniger Wasser für die Befeuchtung eingesetzt werden muss.
Vorzugsweise ist an wenigstens einem Trockenzylinder, insbesondere an dem in Förderrichtung ersten Trockenzylinder, eine Heißlufttrockenhaube vorgesehen, die den Trockenzylinder derart zumindest teilweise umgibt, dass die Papierbahn auf den Trockenzylinder einem Heißlufttrockenstrom, geführt von der Innenseite der Haube, ausgesetzt ist.
Dabei kann eine Umfangswand des Trocknungszylinders, auf der die Papierbahn aufliegt, eine Temperatur von mindestens etwa 60°C und höchstens etwa 180°C aufweisen.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die wenigstens eine Trocknungswalze zylindrisch und hat insbesondere eine zylindrische Kontaktaußenfläche. Um die zylindrische Kontaktaußenfläche findet die Trocknung der befeuchteten Papierbahn statt, indem diese in einem Umfangsbereich auf der zylindrischen Kontaktaußenfläche berührend anliegt. Der Umfangsbereich, der von der Papierbahn belegt ist, ist vorzugsweise größer als 90°, 100°, 110° oder 120°, insbesondere zumindest bei einer Trocknungswalze größer als 180°. Vorzugsweise ist die zylindrische Kontaktaußenfläche glatt und erhebungsfrei. Auf diese Weise ist ein Bügeleffekt der befeuchteten Papierbahn erreicht. Dabei ist gewährleistet, dass ein vollflächiges Aufliegen der Papierbahn längs der gesamten Breite innerhalb des so genannten Umfangbereichs realisiert ist. Die Kontaktaußenfläche ist folglich profilfrei.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind wenigstens drei Trocknungswalzen vorgesehen, die in einer vertikalen Höhenrichtung versetzt angeordnet sind. Dabei kann beispielsweise die erste und letzte Trocknungswalze auf derselben horizontalen Höhe liegen. Die in horizontaler Richtung benachbarten Trocknungswalzen können sich in Höhenrichtung gesehen teilweise überschneiden, so dass die Papierbahn in Förderrichtung nach Abgabe einer ersten Trocknungswalze auf die zweite Trocknungswalze und von der zweiten Trocknungswalze auf die dritte Trocknungswalze entgegengesetzt der Förderrichtung zurückläuft.
Vorzugsweise hat eine wenigstens zylindrische Trocknungswalze einen Durchmesser von wenigstens 80 cm, vorzugsweise kleiner als 2,5 m, wobei eine bevorzugte Durchmessergröße 1,8 m ist. Die wenigstens eine Trocknungswalze umfasst einen insbesondere geschlossenen Innenhohlraum, der zum Erwärmen der Trocknungswalze mit Wasserdampf oder Heißluft befüllbar ist. Alternativ kann die Trocknungswalze durch Infrarot-Strahlung erwärmt werden.
Ein besonderer erfindungsgemäßer Aspekt besteht darin, einen vorbestimmten Temperaturverlauf an den wenigstens zwei Trocknungswalzen bereitzustellen.
Üblicherweise wäre zu erwarten, dass die Temperatur der Trocknungswalze in Transportrichtung der Papierbahn von Trocknungswalze zu Trocknungswalze zunimmt. Erfindungsgemäß ist der Temperaturverlauf von Trocknungswalze zu Trocknungswalze in Transportrichtung derart einzustellen, dass die Temperatur zumindest von der ersten, eingangsseitigen Trocknungswalze zur zweiten Trocknungswalze zumindest gleich bleibt oder abnimmt. Dabei kann zunächst die unbedruckte Seite der Papierbahn mit der ersten, eingangsseitigen Trocknungswalze in Kontakt kommen und getrocknet werden. Auf der darauffolgenden zweiten Trocknungswalze liegt dann die bedruckte Seite der Papierbahn auf. Würde nun an der zweiten Trocknungswalze eine erhöhte Temperatur vorliegen, so könnte unter Umständen dazu kommen, dass das Druckmedium an den aufgedruckten Stellen der Papierbahn mit der Trocknungswalze verkleben. Aufgrund der reduzierten Temperatur an der zweiten Trocknungswalze wird eine derartiges Verkleben oder thermische Reagieren des aufgedruckten Mediums vermieden. Die Temperatur der dritten Trocknungswalze wird anschließend höher als die der zweiten Trocknungswalze eingestellt, um die Trocknungseffektivität zu verbessern, weil wieder die unbedruckte Seite der Papierbahn in Kontakt mit der Trocknungsoberfläche der dritten Trocknungswalze kommt. Sollte eine vierte Trocknungswalze in der Trocknungsstation vorgesehen sein, ist die Temperatur derart einzustellen, dass diese wieder deutlich reduziert ist, um die oben genannten thermische Reaktion des Druckmediums zu vermeiden. Beispielsweise kann der Temperaturverlauf zwischen drei Trocknungswalzen wie folgt ausgestaltet sein:

erste Trocknungswalze: 100°C;
zweite Trocknungswalze: 95°C;
dritte Trocknungswalze: 120°C.

Sollte der Feststoffgehalt des Druckmediums höher sein, beispielsweise größer als 25 % Feststoffgehalt (Lösungsmittel kleiner als 75%), kann folgender Temperaturverlauf in Transportrichtung für die Trocknungszylinder vorgesehen werden:

erster Trocknungszylinder: 95°C;
zweiter Trocknungszylinder: 95°C;
dritter Trocknungszylinder: 110°C.

Bei dieser Ausführung ist also möglich, die erste Trocknungszylindertemperatur und die zweite Trocknungszylindertemperatur zumindest gleichzusetzen, wobei die dritte Trocknungszylindertemperatur, bei der die unbedruckte Seite der Papierbahn in Kontakt mit dem Trocknungszylinder gerät, deutlich erhöht ist.
Allgemein sei festzustellen, dass die Temperaturen an der Außenseite der Trocknungszylinder nicht 150° übersteigen sollen, wobei es sonst zu einer Verfärbung der Papierbahn kommen kann. Allerdings um einen ausreichenden Trocknungseffekt zu erzielen, sollte eine Mindesttemperatur von 60°C eingestellt sein.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist an der Ausgangsseite eine Aufrollwalze vorgesehen, die derart drehangetrieben ist, dass die Papierbahn zumindest bei deren Beförderung durch die zweite Trocknungsstation hindurch vorgespannt ist. Außerdem kann an der Eingangsseite eine Abrollwalze mit einer aufgewickelten Papierbahn angeordnet sein, bei der Spannungen und/oder Unregelmäßigkeiten an der abgewickelten Abrollwalze durch ein federgespanntes Pendelsystem ausgeglichen werden können. Das Pendelsystem kann auch vorzugsweise per Druckluft vorgespannt und für eine entsprechende Pendelbewegung geregelt sein.
Wie oben angemerkt, betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Bearbeiten einer Zigarettenpapierbahn mit einer Flächendichte von 60 oder 70 g/m², insbesondere von höchstens 50g/m², wobei insbesondere an einem Druckwerk, insbesondere Tiefdruckwerk, ein flüssiges Medium, wie ein Druckmedium, auf der Papierbahn aufgebracht wird. Anschließend wird das auf die Papierbahn aufgebrachte Druckmedium an einer ersten Trocknungsstation, insbesondere an einer Heißlufttrocknung, getrocknet. Anschließend wird die Papierbahn mit einem flüssigen Imprägniermedium befeuchtet und die befeuchtete Papierbahn wird an einer zweiten Trocknungsstation getrocknet.
Es sei klar, dass das erfindungsgemäße Verfahren gemäß der Funktionsweise der oben genannten erfindungsgemäßen Anlage verfahren kann.
Weitere Eigenschaften, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:

Fig. 1: eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anlage;
Fig. 2: eine schematische Detailseitenansicht eines Druckwerks der erfindungsgemäßen Anlage; und
Fig. 3: eine schematische Detailseitenansicht einer Befeuchtungseinrichtung der erfindungsgemäßen Anlage.

In Figur 1 ist die erfindungsgemäße Anlage zum Bearbeiten einer Zigarettenpapierbahn 2 mit einer Flächendichte von 24g/m² bis 32g/m² im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 1 versehen. Die Papierbearbeitungsanlage 1 umfasst folgende, wesentliche notwendige Hauptstationen: eine Abrollstation 3, ein Tiefdruckwerk 5, einen Heißlufttrockner 7, eine Befeuchtungseinrichtung 9, einen Kontakttrockner 11 sowie eine Aufrollstation 13.
Die Abrollstation 3 umfasst eine Hülse (nicht näher dargestellt) mit einem Innendurchmesser von etwa 76 mm, von der die Papierbahn 2 abgerollt wird. Auch andere Innendurchmesser für die Hülse, beispielsweise von etwa 120 mm, können eingesetzt werden. Die Hülse ist drehbar gelagert oder kann auf einer entsprechend gedrehten Welle befestigt sein. Alternativ kann die Papierrolle auf einem Stahlkern aufgewickelt sein, der in einer Abrollvorrichtung der Abrollstation eingehängt ist.
Um Spannungen an der Papierbahn 2 oder Unregelmäßigkeiten des Materials der Papierbahn 2 auszugleichen, kann unmittelbar an die Abrollstation 3 ein Pendelsystem 17 vorgesehen sein, welches mit Druckluft vorgespannt ist, um entsprechende Zugvorspannungen der Papierbahn 2 mitzuteilen. Wie in Figur 2 dargestellt ist, ist das Pendelsystem 17 Teil des Tiefdruckwerks 5.
An dem Tiefdruckwerk 5 wird die Papierbahn 2 auf einer Seite mit einer gewünschten Stärkelösung streifenweise benetzt, indem eine Stärkelösung mit Hilfe des Tiefdruckverfahrens auf eine Papierbahnseite gedruckt wird. Die Funktionsweise des Tiefdruckwerks 5 wird anhand von Figur 2 später erläutert.
An das Tiefdruckwerk 5 schließt der Heißlufttrockner 7 an, der eine Trocknungslänge von etwa 3,25 m aufweist. Der Heißlufttrockner 7 ist dazu ausgelegt, eine erwärmte Umluftströmung mit einer Volumenstromgeschwindigkeit von 17000 m³/h bei einer Temperatur von maximal 240°C zu erzeugen. Der Heißlufttrockner 7 dient dazu, eventuell mit dem Druckmedium in dem Tiefdruckwerk 5 eingebrachte Lösungsmittel zu entfernen. Zum Schonen der Papierbahn 2 wird letztere über einen Filz durch den Heißlufttrockner 7 hindurch transportiert. Die Auflage des Papiers erfolgt dabei auch auf der nicht bedruckten Seite des Papiers, wobei die bedruckte Seite bei dem Trocknungsvorgang nicht in Kontakt mit Komponenten des Heißlufttrockners 7 steht. Der Transport der Papierbahn 2 erfolgt über ein Transportband, das beispielsweise aus Filz gebildet ist, welches über Breitrollen 21 angetrieben wird.
An den Heißlufttrockner 7 schließt eine Befeuchtungseinrichtung 9 an, die im Detail in Figur 3 dargestellt ist und später näher erläutert wird. Die Befeuchtungseinrichtung 9 hat die Aufgabe, die Papierbahn 2 über deren gesamten Breite und Länge mit einem flüssigen Imprägniermedium zu befeuchten. Als Imprägniermedium können Wasser, eine wässrige Lösung, Emulsion oder Suspension bei einer Temperatur von 15 bis 75°C herangezogen werden. Die Befeuchtungseinrichtung 9 kann einen Sumpf bilden, der beispielsweise im Kontaktbereich zwischen zwei gegeneinander gepresste Walzen gebildet sein soll, von denen eine oder beide Walzen dem Imprägniermedium ausgesetzt werden. Über den Sumpf wird die Papierbahn 2 der Imprägnierflüssigkeit ausgesetzt, wenn die Papierbahn 2 durch den Kontaktbereich hindurch befördert wird.
Anschließend wird die befeuchtete Papierbahn 2 einem Kontakttrockner 11 zugeführt, der, wie in Figur 1 ersichtlich ist, im Wesentlichen aus drei Trocknungszylindem oder -walzen 23, 25 und 27 besteht, die einen gleichen Durchmesser aufweisen. Die Trocknungszylinder 23, 25, 27 werden mit Dampf, insbesondere Wasserdampf, beaufschlagt und können bis zu einer Temperatur von maximal 120°C aufgeheizt werden. Der Kontakttrockner 11 hat die Aufgabe, den an der Befeuchtungseinrichtung 9 zugeführte Flüssigkeitsanteil des Imprägniermediums von der Papierbahn 2 zu entfernen. Dabei soll die Papierbahn 2 in direktem Kontakt mit dem Trocknungszylinder 23, 25, 27 sein, um damit einen gewünschten Glättungseffekt zu erreichen, damit eine vollständig faltenfreie Papierbahn 2 realisiert ist.
Dabei ist eine Bahnführung der Kontakttrocknung 11 vorzugsweise so ausgelegt, dass die bedruckte Seite des Papiers erst am zweiten Trocknungszylinder 25 in Kontakt mit dem letzteren tritt. Der erste Trocknungszylinder 23 ist somit nicht in Kontakt mit der bedruckten Seite der Papierbahn 2 sondern mit der gegenüberliegenden. Diese Ausführung ist insofern vorteilhaft, als es nicht zu einer Verklebung der aufgedruckten Substanzen mit der Oberfläche des Trocknungszylinders 23 kommt. Zur Erhöhung der Trocknerleistung am ersten Trocknungszylinder 23 ist letzterer zusätzlich mit einer Heißlufthaube 61 (T(max.)=250°C; V(Luft max.)=12.000m³/h) ausgestattet. Somit wird das Papier einmal über den Kontakt mit dem Trocknungszylinder getrocknet sowie geglättet, und zusätzlich wird insbesondere das aufgedruckte Material über die Heißluft der Trockenhaube getrocknet.
Die Trocknungszylinder 23 bis 27 haben jeweils eine zylindrische Kontaktaußenfläche, die von der befeuchteten Papierbahn 2 zum großen Teil kontaktbelegt ist. Vorzugsweise ist der belegte Umfangsbereich der Trocknungszylinder 23 bis 27 größer als 90°, 100° oder 120°. Bei dem zweiten Trocknungszylinder 25 ist die Umfangsbelegung größer als 180°.
Wie in Figur 1 ersichtlich ist, sind drei Trocknungszylinder 23 bis 27 vorgesehen, die in Höhenrichtung zueinander versetzt sind. Dabei ist ein horizontaler Abstand des ersten 23 und dritten Trockenzylinders 27 derart eingestellt, dass er kleiner als der Durchmesser des (Zwischen-) Trocknungszylinders 25 ist. Somit kommt es zu einer in Höhenrichtung gesehenen bereichsweisen Überschneidung der Trocknungszylinder 23 bis 25, so dass es bei Abgabe Papierbahn 2 von dem ersten Trocknungszylinder 23 zum zweiten Trocknungszylinder 25 und vom zweiten Trocknungszylinder 25 auf den dritten Trocknungszylinder 27 zu einer Zurückführung der Papierbahn 2 der Förderrichtung entgegengesetzt kommt.
Die Papierbahn 2 ist innerhalb der Trocknungsstation 11 auf Zug vorgespannt, um sich plan um die Kontaktaußenfläche der Trockenzylinder 23 bis 27 anzulegen.
Dem Kontakttrockner 11 schließt eine Aufrollstation 13 an, die einen Tragzylinder 31 und eine Aufrollwalze 33 aufweist. Die Funktion des Tragzylinders 31 besteht darin, die notwendige Spannung der Papierbahn 2 aufzuerlegen, damit eine einwandfreie Aufwicklung der Papierbahn 2 an der Aufrollwalze 33 gewährleistet ist.
Im Folgenden wird detailliert auf das Tiefdruckwerk 5 gemäß Figur 2 eingegangen.
Nachdem die Papierbahn 2 von dem Pendelsystem 17 unter eine Zugspannung gesetzt ist, wird die Papierbahn 2 einer Anordnung aus Presseur 41 und Druckzylinder 43 zugeführt, der mit einem flüssigen Druckmedium (nicht näher dargestellt) benetzt wird. Die Benetzung des Druckzylinders 43 wird dadurch erreicht, dass der Druckzylinder 43 bei dessen Drehvorgang um seine eigene Achse eine Wanne durchläuft, welche die Druckflüssigkeit enthält. Die Wanne kann durch zwei Wannenabschnitte gebildet sein, nämlich einer Außenwanne 45 und einer Innenwanne 47, die im Vergleich zur Außenwanne ein geringeres Volumen aufweist. Bei der Verwendung von Druckzylindern 43 mit einem kleinen Durchmesser ist es von Vorteil, die Innenwanne 47 zu verwenden, um ein besseres Schöpfverhalten der Druckzylinder 43 zu erreichen. Der Presseur 41 baut den notwendigen mechanischen Druck auf, um das Druckmedium von dem Druckzylinder 43 auf die Papierbahn 2 übergehen zu lassen. Zudem sorgt der Presseur 41 für den Transport der Papierbahn 2 durch das Tiefdruckwerk 5 hindurch. Eine Rakel 59 ist in der Nähe des Druckzylinders 43 vorgesehen, um überschüssiges Druckmedium von dem Druckzylinder 43 abzustreifen. Die Papierbahn 2 verlässt das Tiefdruckwerk 5 hin zum Heißlufttrockner 7.
In Figur 3 ist die Befeuchtungseinrichtung 11 im Detail dargestellt, die im Wesentlichen aus zwei Walzen 51, 53 besteht, die einen Kontaktpressbereich 55 definieren, durch den die Papierbahn 2 hindurchgezwängt wird. Über eine nicht näher dargestellte Pumpe wird im Kontaktpressbereich 55 ein Sumpf aus Imprägnierflüssigkeit gebildet, um die gesamte Papierbahn 2 mit der Imprägnierflüssigkeit zu benetzen.
Alternativ oder optional kann zusätzlich zur Sumpfbildung am Kontaktpressbereich 55 anschließend ein Sprührohr 57 vorgesehen sein, welches entweder auf einer Seite der Papierbahn 2 oder auf beiden Seiten (nicht dargestellt) angeordnet sein kann. Das Sprührohr 57 hat mehrere Düsen, aus denen die Imprägnierflüssigkeit auf die Papierbahn 2 aufgesprüht wird, um ein vollständiges Benetzen der Papierbahn 2 mit Imprägnierflüssigkeit zu realisieren.
Anschließend verlässt die befeuchtete Papierbahn 2 die Befeuchtungseinrichtung 11 für deren Trocknungs- und Glättungsbehandlung in dem Kontakttrockner 11.
Nach der Kontakttrocknung zeigte sich, dass das Papier überraschenderweise keine Falten aufweist und die mechanischen Eigenschaften, wie die Dehnbarkeit, der Papierbahn 2 deutlich verbessert wurden, so dass in den nachfolgenden Schneidanlagen wesentlich höhere Fördergeschwindigkeiten von bis zu 600m/min erreicht werden können. Durch die Imprägnierung in der Befeuchtungseinrichtung und der Kontakttrocknung in dem Kontakttrockner, lässt sich das im Tiefdruckverfahren bedruckte Papier so weiterverarbeiten, als wäre es unbedruckt.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Bezugszeichenliste

1: Papierbearbeitungsanlage
2: Papierbahn
3: Abrollstation
5: Tiefdruckwerk
7: Heißlufttrockner
9: Befeuchtungseinrichtung
13: Aufrollstation
11: Kontakttrockner
17: Pendelsystem
21: Leitrollen
23, 25, 27: Trocknungszylinder
31: Tragzylinder
33: Aufrollwalze
41: Presseur
43: Druckzylinder
45: Außenwanne
47: Innenwanne
51, 53: Walzen
55: Kontaktpressbereich
57: Sprührohr
59: Rakel
61: Heißlufthaube

Claims

Anlage zum Bearbeiten einer Zigarettenpapierbahn (2) mit einer Flächendichte von höchstens 70g/m² umfassend: eine Eingangsseite, über welche die Papierbahn (2) der Anlage zugeführt wird, eine Ausgangsseite, über welche die Papierbahn (2) die Anlage verlässt, wobei die Papierbahn (2) die Anlage von der Eingangsseite zur Ausgangsseite in einer Förderrichtung durchläuft, ein der Eingangsseite nachgeordnetes Druckwerk, vorzugsweise Tiefdruckwerk (5), zum Aufbringen eines flüssigen Druckmediums auf die Papierbahn (2), wobei das Druckwerk dazu ausgelegt ist, ein Druckmuster mit abwechselnden druckmediumfreien und Druckmedium enthaltenden Bereichen auf die Papierbahn (2) zu drucken, eine an das Druckwerk in Förderrichtung anschließende, erste Trocknungsstation, insbesondere eine Heißlufttrocknung, zum Trocknen des auf die Papierbahn (2) aufgebrachten Druckmediums, eine an die erste Trocknungsstation in Förderrichtung anschließende Einrichtung zum Befeuchten der Papierbahn (2) und eine an die Befeuchtungseinrichtung in Förderrichtung anschließende, zweite Trocknungsstation, durch welche die befeuchtete Papierbahn (2) getrocknet wird, wobei die zweite Trocknungsstation durch eine Kontakttrocknung realisiert ist, bei der die befeuchtete Papierbahn (2) in einem direkten Kontakt mit wenigstens einer erwärmten Trocknungswalze (23, 25, 27), vorzugsweise drei oder vier Trocknungswalzen (23, 25, 27), steht, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Trocknungswalze (23) nicht in Kontakt mit der bedruckten Seite der Papierbahn (2) steht.
Anlage nach Anspruch 1, bei der das Druckwerk ein Druckmuster mit abwechselnden druckmediumfreien und mit Druckmedium belegten Bereichen auf die Papierbahn (2) aufdruckt, wobei insbesondere ein Streifenmuster aufgedruckt ist und/oder bei der das Druckmedium eine wässrige Lösung, vorzugsweise eine Stärkelösung, eine Emulsion und/oder eine Suspension ist.
Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Druckwerk einen Presseur (41) und einen mit dem Presseur (41) druckgemäß kooperierenden Druckzylinder (43) aufweist, wobei insbesondere der Druckzylinder (43) und/oder der Presseur (41) einer das Druckmedium aufnehmende Wanne derart zugeordnet ist, dass beim Drehen der Druckzylinder (43) mit dem flüssigen Druckmedium benetzt wird, um das Druckmedium beim Durchlaufen der Papierbahn (2) durch eine Druckkontaktstelle des Druckzylinders (43) und des Presseurs (41) aufzudrucken, wobei insbesondere der Druckzylinder (43) einen Außenumfang von 400 mm bis 1200 mm aufweist.
Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die erste Trocknungsstation, insbesondere die Heißlufttrocknung, hinsichtlich einer bedruckten Seite der Papierbahn (2) kontaktlos erfolgt und/oder bei der die erste Trocknungsstation, insbesondere die Heißlufttrocknung, ein Förderband, wie ein Sieb, welches über Förderrollen angetrieben ist, aufweist, welches Förderband insbesondere nur mit einer unbedruckten Seite der Papierbahn (2) in Kontakt steht und die Papierbahn (2) durch die erste Trocknungsstation hindurch befördert, und/oder bei der die erste Trocknungsstation, insbesondere die Heißlufttrocknung, eine die Papierbahn (2) umströmende Umluftströmung erzeugt, die eine Temperatur von höchstens 240° aufweist.
Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Befeuchtungseinrichtung die gesamte Papierbahn (2) bei deren Durchlauf durch die Befeuchtungseinrichtung hindurch befeuchtet und/oder bei der die Befeuchtungseinrichtung die Papierbahn (2) mit einer Imprägnierflüssigkeit befeuchtet, die eine Temperatur von 15°C bis 75°C aufweist, und/oder bei der die Befeuchtungseinrichtung einen Sumpf aus einer Imprägnierflüssigkeit bildet, durch den die Papierbahn (2) zu deren Befeuchtung hindurch geführt ist.
Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Befeuchtungseinrichtung zwei Walzen (51, 53) aufweist, die derart drehbar gelagert sind, dass sie aneinander gepresst werden, wobei ein Sumpf aus einer Imprägnierflüssigkeit an einem Presskontaktbereich der Walzen (51, 53) gebildet ist, wobei insbesondere die Walzen (51, 53) mit einem Druck von höchstens 3,5 bar aneinander pressbar sind.
Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Befeuchtungseinrichtung zur Bildung eines Sumpfes aus einer Imprägnierflüssigkeit eine Pumpe aufweist, die die Imprägnierflüssigkeit in den Presskontaktbereich fördert.
Anlage nach einem der Ansprüche 6 oder 8, bei der ein Umfang wenigstens einer Walze mit einem Beschichtungsmaterial, wie Keramik oder Polytetrafluorethylen, versehen ist.
Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Befeuchtungseinrichtung eine Sprühvorrichtung zum Besprühen der Papierbahn (2) mit einer Imprägnierflüssigkeit aufweist, wobei insbesondere die Sprühvorrichtung den Walzen (51, 53) in Förderrichtung nachgeordnet ist und/oder wobei die Sprühvorrichtung durch ein mit Düsen versehenes Rohr gebildet ist, das derart sich in Breitenrichtung der Papierbahn (2) erstreckend angeordnet ist, dass die Papierbahn (2) vollständig befeuchtet wird.
Anlage nach Anspruch 9, bei der ein Sprühdruck und/oder eine Sprühmenge durch eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung einstellbar ist und/oder bei der die Imprägnierflüssigkeit Wasser, eine wässrige Lösung, eine Emulsion oder eine Suspension ist.
Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der eine Umfangswand der Trocknungswalze (23), auf der die Papierbahn (2) aufliegt, auf eine Temperatur von höchstens 180°C erwärmt ist und/oder wobei wenigstens eine der Trocknungswalzen von einer Haube zumindest teilweise radial umgeben ist, welche einen Heißluftstrom zumindest teilweise um die wenigstens eine Trocknungswalze (23, 25, 27) leitet, wobei insbesondere nur diejenige Trocknungswalze mit einer Haube versehen ist, welche einem Eingang einer zweiten Trocknungsstation unmittelbar folgt.
Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die wenigstens eine Trocknungswalze zylindrisch ist und insbesondere ein zylindrische Kontaktaußenfläche aufweist, um die die befeuchtete Papierbahn (2) in einem Umfangsbereich anliegt, der vorzugsweise größer als 90°, 100°, 110° oder 120°, insbesondere zumindest bei einer der Trocknungswalzen größer als 180°, ist, wobei insbesondere die zylindrische Kontaktaußenfläche glatt ist, so dass insbesondere ein vollflächiges Aufliegen der Papierbahn längs deren gesamten Breite innerhalb des Umfangsbereichs realisiert ist.
Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der wenigstens drei Trocknungswalzen vorgesehen sind, die in einer vertikalen Höhenrichtung versetzt angeordnet sind, wobei die in Horizontalrichtung benachbarten Trocknungswalzen in Höhenrichtung gesehen sich teilweise überschneiden.
Anlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der an der Ausgangsseite eine Aufrollwalze (33) vorgesehen ist, die derart drehangetrieben ist, dass die Papierbahn (2) zumindest bei deren Beförderung durch die zweite Trocknungsstation hindurch vorgespannt ist, und/oder bei der an der Eingangsseite eine Abrollwalze mit einer aufgewickelten Papierbahn (2) angeordnet ist, wobei Form-Unregelmäßigkeiten der Papierbahn an der abgewickelten Abrollwalze durch ein durch Druckluft gespanntes Pendelsystem (17) ausgeglichen sind.
Verfahren zum Bearbeiten einer Zigarettenpapierbahn (2) mit einer Flächendichte von höchstens 70g/m², wobei an einem Druckwerk, insbesondere Tiefdruckwerk (5), ein flüssiges Druckmedium auf die Papierbahn (2) aufgebracht wird, wobei ein Druckmuster mit abwechselnden druckmediumfreien und Druckmedium enthaltenden Bereichen auf die Papierbahn (2) gedruckt wird, das auf die Papierbahn (2) aufgebrachte Druckmedium an einer ersten Trocknungsstation, insbesondere an einer Heißlufttrocknung, getrocknet wird, anschließend die Papierbahn (2) mit einem flüssigen Imprägniermedium befeuchtet wird und die befeuchtete Papierbahn (2) an einer zweiten Trocknungsstation durch Kontakttrocknung getrocknet wird, wobei die befeuchtete Papierbahn (2) in einen direkten Kontakt mit wenigstens einer erwärmten Trocknungswalze (23, 25, 27) gebracht wird, dadurch gekennzeichnet , dass die erste Trocknungswalze (23) nicht in Kontakt mit der bedruckten Seite der Papierbahn (2) gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 15, das gemäß der Funktionsweise der nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgebildeten Anlage verfährt.