WO2005071158A1 - Verfahren und anordnung zur herstellung einer holzfreien gestrichenen, matten oder halbmatten papierbahn - Google Patents

Verfahren und anordnung zur herstellung einer holzfreien gestrichenen, matten oder halbmatten papierbahn Download PDF

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WO2005071158A1
WO2005071158A1 PCT/EP2004/053630 EP2004053630W WO2005071158A1 WO 2005071158 A1 WO2005071158 A1 WO 2005071158A1 EP 2004053630 W EP2004053630 W EP 2004053630W WO 2005071158 A1 WO2005071158 A1 WO 2005071158A1
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paper web
arrangement
calendering
applying liquid
matt
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PCT/EP2004/053630
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Reinhard Leigraf
Susanne Berger
Bernd Gueldenberg
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Voith Paper Patent Gmbh
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    • D21F5/18—Drying webs by hot air
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    • D21H23/46—Pouring or allowing the fluid to flow in a continuous stream on to the surface, the entire stream being carried away by the paper
    • D21H23/48—Curtain coaters

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for producing a wood-free coated, matt or semi-matt paper web.
  • WFC papers wood-free coated
  • WFC papers wood-free coated
  • this object is achieved in that the paper web is pre-calendered by means of at least one device for pre-calendering, then by means of at least one device for applying liquid or pasty application medium is coated at least on one side and then dried by means of at least one device for drying, in order thereby to produce a wood-free coated, matt or semi-matt paper web with a roughness in the range from 0.8 to 3.9 ⁇ m [PPS] and a gloss in the range from To produce 3 to 35% [TAPPI 75 °].
  • This combination according to the invention permits the advance into new quality ranges for WFC types, in particular for matt and semi-matt WFC types.
  • the coated paper can be produced in a way that conserves volume and the required calendering work can be significantly reduced.
  • the roughness of the paper web after pre-calendering is ⁇ 6 ⁇ m, in particular ⁇ 5 ⁇ m, in particular in the case of single-coated paper webs, that is to say in the case of non-pre-coated paper webs, ⁇ 1.4 times the final roughness of the finished paper web. This creates the possibility of producing a paper web with a very low roughness with a low gloss.
  • pre-calendering immediately before the last job it is necessary to produce the desired smoothness here so that the desired finish is achieved after the subsequent job, in particular by means of contactless curtain coating.
  • the pre-calendering is also very advantageous for the application, in particular by means of contactless curtain coating, since this means that the requirements for the Viscoelasticity of the application medium can be reduced and a good application quality is ensured.
  • the overall process for the production of wood-free coated, matt or semi-matt paper webs is simplified, since the previous finishing satin is eliminated and the overall process can preferably be designed as an online process.
  • the paper web is coated before it is pre-calibrated by means of at least one device for applying liquid or pasty application medium.
  • the deletion is preferably carried out on a first side simply by means of a film or curtain application device, on both sides simply by means of a film application device or on both sides simply by means of a curtain application device.
  • the compositions of the coating colors, the respective coat weights and the like can vary.
  • the paper web is dried in a known manner.
  • the paper web is passed through at least one film press before the first application of liquid or pasty application medium. This ensures a possible first thickness calibration of the paper web in an effective and simple manner.
  • the paper web is pre-calendered by means of a smoothing unit, by means of a shoe calender having at least one wide nip and a smoothing unit, by means of a soft calender having at least one nip or by means of a supercalender having at least one nip.
  • These precalibration devices are outstandingly suitable for this and are distinguished by the process reliability at low operating costs that is necessary for the manufacturing process according to the invention.
  • the paper web is then simply coated on a first side by means of a device for applying liquid or pasty application medium, in particular a curtain application device. Additionally or alternatively, the paper web is also simply or simply coated on a second side by means of a further device for applying liquid or pasty application medium, in particular a curtain application device.
  • the composition of the at least one coating color, the coat weight and the like can vary.
  • the paper web is dried for the first time or again in a known manner.
  • the paper web is passed through at least one film press before it is pre-calendered, provided that the paper web is simply simply coated. This ensures a possible first thickness calibration of the paper web in an effective and simple manner.
  • the object of the invention is achieved with an arrangement according to the invention in that it has at least one device for pre-calendering the paper web, at least one device for applying liquid or pasty application medium to the paper web and at least one device for drying the paper web in the running direction of the paper web.
  • the device for pre-calendering the paper web is preceded by at least one further device for applying liquid or pasty application medium to the paper web and another device for drying the paper web in the running direction of the paper web.
  • the device for pre-calendering the paper web preferably comprises at least one smoothing unit, a soft calender having at least one nip, a super calender having at least one nip or a shoe calender having at least one wide nip.
  • the smoothing unit can have two hard cast rollers, the soft calender a hard cast roller and a roller provided with a plastic cover, and the super calender a hard cast roller and a paper roller, the roller pairs mentioned forming a nip with one another.
  • the device for applying liquid or pasty application medium is a contactless device or a device contacting the paper web.
  • the contactless device can have a curtain coating device or a spray coating device and the device contacting the paper web can have a coating device (JetFlow) or a film coating device.
  • the device for drying the paper web has an impingement flow dryer and / or an IR drying unit. These drying devices are outstandingly suitable for this and are distinguished by the process reliability required for the manufacturing process according to the invention with low operating costs.
  • At least one film press can be arranged upstream of the device for pre-calendering the paper web or the device for applying liquid or pasty application medium to the paper web in the running direction of the paper web. This ensures a possible first thickness calibration of the paper web in an effective and simple manner.
  • the arrangement according to the invention it is also possible for the arrangement according to the invention to form a unit with a paper machine. This means that the wood-free coated, matt or semi-matt paper web can be produced online and process steps previously required, such as winding and unwinding the paper web in the manufacturing process, are no longer required.
  • Figure 1 is a schematic representation of an arrangement according to the invention
  • Figures 2a and 2b further schematic representations of two arrangements according to the invention
  • FIG. 3 another schematic representation of an arrangement according to the invention.
  • Figure 4 an inventive roughness-gloss diagram.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an arrangement 10 according to the invention for producing a wood-free coated, matt or semi-matt paper web 1.
  • the paper machine 5 for producing the paper web 1 comprises, in a known manner, the sections headbox, wire section, press section, dryer section and winding machine, which are not explicitly shown.
  • the general structure of a paper machine and its sections is described in a large number of publications and is well known to the person skilled in the art.
  • the arrangement 10 has in the running direction L (arrow) of the paper web 1 at least one device 11 for pre-calendering the paper web 1, at least one device 12 for applying liquid or pasty application medium to the paper web 1 and at least one device 13 for drying the paper web 1.
  • the device 11 for pre-calendering the paper web 1 comprises at least one smoothing unit, a soft calender having at least one nip, a super calender having at least one nip or a shoe calender having at least one wide nip.
  • the smoothing unit can have two hard cast rollers, the soft calender a hard cast roller and a roller provided with a plastic cover, and the super calender a hard cast roller and a paper roller, the roller pairs mentioned forming a nip with one another.
  • a soft calender with several rollers is known, for example, from European patent EP 0 732 446 B.
  • the device 12 for applying liquid or pasty application medium is a contactless device or a device contacting the paper web 1.
  • the contactless device can have a curtain coating device or a spray coating device and the device contacting the paper web can have a coating device (JetFlow) or a film coating device.
  • a curtain application process including application device is, for example, from the German published application DE 100 12 344 A1 and the VOITH publication "The DF Coater - a coating technology of the new generation", twogether special edition “Systems for Finishing", Hirofumi Morita, p3326 d 03.03, known.
  • the device 13 for drying the paper web 1 has an impingement flow dryer and / or an IR drying unit. However, other drying systems and principles can of course also be used.
  • the devices 11, 12 and 13 are shown in bold outline in the schematic illustration in order to express their importance.
  • This arrangement 10 thus enables the method according to the invention to be carried out.
  • the paper web 1 is pre-calendered by means of at least one device 11 for pre-calendering, then coated on at least one side by means of at least one device 12 for applying liquid or pasty application medium and then dried by means of at least one device 13 for drying, in order to do so to produce a wood-free coated, matt or semi-matt paper web 1 with a roughness in the range from 0.8 to 3.9 ⁇ m [PPS] and a gloss in the range from 3 to 35% [TAPPI 75 °].
  • FIG. 1 It can be clearly seen in FIG. 1 that the devices 11, 12 and 13 form part of the arrangement 10 with the paper machine 5.
  • the method steps according to the invention thus take place online in the production of the wood-free coated, matt or semi-matt paper web 1.
  • FIGS. 2a and 2b show further schematic representations of two configurations according to the invention.
  • the device 11 for pre-calendering the paper web 1 is preceded by at least one further device 14 for applying liquid or pasty application medium to the paper web 1 and another device 15 for drying the paper web 1 in the running direction L (arrow) of the paper web 1.
  • the further device 14 for applying liquid or pasty application medium to the paper web 1 is again a contactless device or a device contacting the paper web 1 (cf. FIG. 1). It is preferably designed as a film or curtain application device and simply coats the paper web 1 on a first side S1 or simply on both sides S2.
  • the one-sided deletion of the paper web 1 can take place on the upper or lower side and the two-sided deletion of the paper web 1 can take place simultaneously (cf. FIG. 2a), overlapping in time or offset in time (cf. FIG. 2b).
  • the further device 15 for drying the paper web 1 has an impingement flow dryer and / or an IR drying unit (cf. FIG. 1).
  • an impingement flow dryer and / or an IR drying unit cf. FIG. 1.
  • other drying systems and principles can of course also be used.
  • the further device 14 for applying liquid or pasty application medium to the paper web 1 is preceded in the running direction L (arrow) of the paper web 1 by at least one film press 16 of known design and mode of operation (double-dashed representation) for possible first thickness calibration of the still uncoated paper web 1. Between the film press 16 and the device 14 it is of course also possible to arrange further units and devices of known type (dashed line) serving the manufacturing process of the wood-free coated, matt or semi-matt paper web 1.
  • FIG. 3 shows a further schematic illustration of an embodiment according to the invention.
  • This arrangement 10 is fundamentally similar to the arrangement 10 in FIG. 1, reference being made to it.
  • the device 11 for applying liquid or pasty application medium to the paper web 1 in the running direction L (arrow) of the paper at least one film press 17 (double-coated representation) of known design and mode of operation for possible first thickness calibration of the still uncoated paper web 1.
  • film press 17 double-coated representation
  • further units and devices of known type serving for the production process of the wood-free coated, matt or semi-matt paper web 1 can be arranged.
  • FIG. 4 shows a roughness-gloss diagram according to the invention.
  • the method according to the invention allows small gloss values to be set with low roughness. This is because the roughness is determined by the pre-calendering and is no longer worsened in combination with the contactless coating. A contour stroke is applied for contactless painting.
  • the advantage here is that the coating medium is not pressed into the paper web during spreading, which would lead to a certain moistening of the paper web and thus to an increase in the roughness of the paper web.
  • the gloss of the paper web is now set independently of the calendering work by the parameters of the application medium. These parameters are, for example, the consistency, the recipe, the particle size and shape of the pigments and the like.
  • the pre-calendering creates much better conditions for the contactless application process. Among other things, this leads to better ones Deletion results due to lower requirements for the viscoelasticity of the application medium.
  • a wood-free coated, matt or semi-matt paper web can thus be produced in new quality ranges.
  • the new quality ranges lie within a triangular, preferably elliptical contour, which extends in the roughness range from 0.8 to 3.9 ⁇ m [PPS] and in the gloss range from 3 to 35% [TAPPI 75 °] and is fully dashed or dashed in FIG is shown fully lined.
  • FIG. 4 also shows the quality ranges of wood-free coated paper webs which were produced in accordance with the previously known production processes. These are also within a preferably elliptical contour, which, however, has less favorable quality values and is shown in dashed lines.
  • the invention creates a method and an arrangement for producing a wood-free coated, matt or semi-matt paper web, which allow the production of paper webs in new quality ranges, in particular for matt and semi-matt WFC types.

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  • Paper (AREA)
  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer holzfrei gestrichenen, matten oder halbmatten Papierbahn (1), wobei die Papierbahn (1) mittels min­destens einer Einrichtung (11) zur Vorkalandrierung vorkalandriert, danach mittels mindestens einer Einrichtung (12) zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium mindestens einseitig gestrichen und anschliessend mittels mindes­tens einer Einrichtung (13) zur Trocknung getrocknet wird, um dadurch eine holz­frei gestrichene, matte oder halbmatte Papierbahn (1) mit einer Rauhigkeit im Be­reich von 0,8 bis 3,9 μm [PPS ] und einem Glanz im Bereich von 3 bis 35 % [TAPPI 75°] zu erzeugen. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung (10) zur Durchführung des erfin­dungsgemässen Verfahrens.

Description

Verfahren und Anordnung zur Herstellung einer holzfreien gestrichenen, matten oder halbmatten Papierbahn
Die Erfindung betrifft eine Verfahren und eine Anordnung zur Herstellung einer holzfreien gestrichenen, matten oder halbmatten Papierbahn.
Heutzutage werden holzfrei e gestrichene Papiere, so genannte WFC-Papiere (wood-free coated), ein- oder mehrfach gestrichen und anschließend leicht oder gar nicht kalandriert. Dabei besteht eine feste Abhängigkeit beziehungsweise Relation zwischen dem Glanz und der Rauhigkeit des Papiers, die lediglich durch einen Eingriff in die Strichrezeptur in gewissen, jedoch stark limitierten Grenzen verändert werden kann. Das Finish des Papiers wird überdies in sehr starkem Maße durch den möglichen Kalandrierprozess bestimmt.
Durch die genannte Abhängigkeit ist lediglich die Herstellung einer holzfrei gestrichenen Papierbahn mit begrenzten Qualitäten möglich.
Es ist also Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung zur Herstellung einer holzfreien gestrichenen Papierbahn darzustellen, welche die Herstellung von Papierbahnen in neuen Qualitätsbereichen, insbesondere für matte und halbmatte WFC-Sorten, erlauben.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Papierbahn mittels mindestens einer Einrichtung zur Vorkalandrierung vorka- landriert, danach mittels mindestens einer Einrichtung zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium mindestens einseitig gestrichen und anschließend mittels mindestens einer Einrichtung zur Trocknung getrocknet wird, um dadurch eine holzfrei gestrichene, matte oder halbmatte Papierbahn mit einer Rauhigkeit im Bereich von 0,8 bis 3,9 μm [PPS] und einem Glanz im Bereich von 3 bis 35 % [TAPPI 75°] zu erzeugen.
Diese erfindungsgemäße Kombination erlaubt den Vorstoß in neue Qualitätsbereiche für WFC-Sorten, insbesondere für matte und halbmatte WFC-Sorten. Durch das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich das gestrichene Papier volu- menschonend herstellen und die benötigte Kalandrierarbeit kann deutlich reduziert werden. Die Rauhigkeit der Papierbahn nach dem Vorkalandrieren ist mit < 6 μm, insbesondere < 5 μm, insbesondere bei einfach gestrichenen Papierbahnen, das heißt bei nicht vorgestrichenen Papierbahnen, ≥ dem 1 ,4-fachen der Endrauhigkeit der fertigen Papierbahn. Es wird also die Möglichkeit geschaffen, eine Papierbahn mit einer sehr niedrigen Rauhigkeit bei einem niedrigen Glanz herzustellen.
-.. Es wird also die allseits bekannte Abhängigkeit zwischen r Rauhigkeit und dem Glanz mit dem neuen Prozess deutlich reduziert, wodurch die Erzeugung neuer Papierqualitäten möglich wird.
Eine besondere Aufmerksamkeit wird dabei dem Vorkalandrieren unmittelbar vor dem letzten Auftrag geschenkt: Es ist erforderlich, bereits hier die gewünschte Glätte herzustellen, damit nach dem noch folgenden Auftrag, insbesondere mittels kontaktlosem Curtain Coating, bereits das gewünschte Finish erreicht wird. Durch den Verzicht auf das bisherige Kalandrieren nach dem letzten Auftrag ist es möglich, alleine durch die Zusammensetzung des Auftragsmediums den geforderten Glanz einzustellen. Das Vorkalandrieren ist überdies sehr vorteilhaft für den Auftrag, insbesondere mittels kontaktlosem Curtain Coating, da dadurch die Anforderungen an die Viskoelastizität des Auftragsmediums verringert werden und eine gute Auftragsqualität sichergestellt wird.
Des Weiteren vereinfacht sich der Gesamtprozess für die Herstellung von holzfrei gestrichenen, matten oder halbmatten Papierbahnen, da die bisherige Fertigsati- nage entfällt und der Gesamtprozess bevorzugt als Online-Prozess gestaltet werden kann.
Die Papierbahn wird in erster bevorzugter Ausgestaltung vor ihrer Vorkalan- drierung mittels mindestens einer Einrichtung zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium gestrichen. Die Streichung erfolgt vorzugsweise auf einer ersten Seite einfach mittels einer Film- oder einer Vorhang-Auftragsvorrichtung, auf beiden Seiten einfach mittels einer Film-Auftragsvorrichtung oder auf beiden Seiten einfach mittels einer Vorhang-Auftragsvorrichtung. Die Zusammen- Setzungen der Streichfarben, die jeweiligen Strichgewichte und dergleichen können dabei variieren.
Nach dieser Streichung wird die Papierbahn in bekannter Weise getrocknet.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Papierbahn vor dem ersten Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium durch mindestens eine Filmpresse hindurchgeführt wird. Dadurch wird eine mögliche erste Dickenkalibrierung der Papierbahn auf wirksame und einfache Weise sichergestellt.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung wird die Papierbahn mittels eines Glättwerks, mittels eines mindestens einen Breitnip aufweisenden Schuhkalanders und eines Glättwerks, mittels eines mindestens einen Nip aufweisenden Softkalanders oder mittels eines mindestens einen Nip aufweisenden Superkalanders vorka - landriert. Diese Einrichtungen zur Vorkalibrierung eignen sich hierfür in hervor- ragender Weise und zeichnen sich durch eine für den erfindungsgemäßen Her- stellungsprozess notwendige Prozesssicherheit bei günstigen Betriebskosten aus. Danach wird die Papierbahn mittels einer Einrichtung zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium, insbesondere einer Vorhang -Auftragsvorrichtung, auf einer ersten Seite einfach gestrichen. Ergänzend oder alternativ wird die Papierbahn mittels einer weiteren Einrichtung zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium, insbesondere einer Vorhang-Auftragsvorrichtung, auch oder nur auf einer zweiten Seite einfach gestrichen. Die Zusammensetzung der mindestens einen Streichfarbe, das Strichgewicht und dergleichen können dabei variieren.
Nach dieser Streichung wird die Papierbahn in bekannter Weise erstmalig oder erneut getrocknet.
Wiederum kann vorgesehen sein, dass die Papierbahn vor ihrer Vorkalandrierung durch mindestens eine Filmpresse hindurchgefuhrt wird, sofern die Papierbahn lediglich einfach gestrichen wird. Dadurch wird eine mögliche erste Dickenkalibrierung der Papierbahn auf wirksame und einfache Weise sichergestellt.
Die Aufgabe der Erfindung wird bei einer Anordnung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sie in Laufrichtung der Papierbahn mindestens eine Einrichtung zur Vorkalandrierung der Papierbahn, mindestens eine Einrichtung zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf die Papierbahn und mindestens eine Einrichtung zur Trocknung der Papierbahn aufweist.
Der Einrichtung zur Vorkalandrierung der Papierbahn ist in erster bevorzugter Ausgestaltung mindestens eine weitere Einrichtung zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf die Papierbahn und eine weitere Einrichtung zur Trocknung der Papierbahn in Laufrichtung der Papierbahn vorgeordnet. Die Einrichtung zur Vorkalandrierung der Papierbahn umfasst vorzugsweise mindestens ein Glättwerk, einen mindestens einen Nip aufweisenden Softkalander, einen mindestens einen Nip aufweisenden Superkalander oder einen mindestens einen Breitnip aufweisenden Schuhkalander.
Dabei kann das Glättwerk zwei Hartgusswalzen, der Softkalander eine Hartgusswalze und eine mit einem Kunststoffbezug versehene Walze und der Superkalander eine Hartgusswalze und eine Papierwalze aufweisen, wobei die genannten Walzenpaare miteinander einen Nip bilden.
Ferner ist die Einrichtung zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium eine kontaktlos wirkende oder eine die Papierbahn kontaktierende Einrichtung.
Dabei kann die kontaktlos wirkende Einrichtung eine Vorhang-Auftragsvorrichtung (Curtain Coating) oder eine Sprüh-Auftragsvorrichtung (Spray Coating) und die die Papierbahn kontaktierende Einrichtung eine Strich-Auftragsvorrichtung (JetFlow) oder eine Film-Auftragsvorrichtung (Film Coating) aufweisen.
Die Einrichtung zur Trocknung der Papierbahn weist einen Prallströmungstrockner und/oder eine IR-Trockeneinheit auf. Diese Trocknungseinrichtungen eignen sich hierfür in hervorragender Weise und zeichnen sich durch eine für den erfindungsgemäßen Herstellungsprozess notwendige Prozesssicherheit bei günstigen Betriebskosten aus.
In ergänzender Ausgestaltung kann der Einrichtung zur Vorkalandrierung der Papierbahn beziehungsweise der Einrichtung zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf die Papierbahn in Laufrichtung der Papierbahn mindestens eine Filmpresse vorgeordnet sein. Dadurch wird eine mögliche erste Dickenkalibrierung der Papierbahn auf wirksame und einfache Weise sichergestellt. In einer besonderen Ausführungsform ist es auch möglich, dass die erfindungsgemäße Anordnung eine Einheit mit einer Papiermaschine bildet. Damit kann die holzfrei gestrichene, matte oder halbmatte Papierbahn online hergestellt werden und es entfallen dabei bisher notwendige Prozessschritte, wie beispielsweise das Auf- und Abwickeln der sich im Herstellungsprozess befindlichen Papierbahn.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiel e unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigen
Figur 1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung; Figuren 2a und 2b: weitere schematische Darstellungen zweier erfindungsgemäßer Anordnungen;
Figur 3: eine weitere schematische Darstellung einer erfindungs-gemäßen Anordnung; und
Figur 4: ein erfindungsgemäßes Rauhigkeit-Glanz-Diagramm.
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung 10 zur Herstellung einer holzfrei gestrichenen, matten oder halbmatten Papierbahn 1.
Die Papiermaschine 5 zur Herstellung der Papierbahn 1 umfasst in bekannter Weise die nicht explizit dargestellten Sektionen Stoffauflauf, Siebpartie, Pressenpartie, Trockenpartie und Wickelmaschine. Der generelle Aufbau einer Papiermaschine und derer Sektionen ist in einer Vielzahl von Druckschriften beschrieben und dem entsprechenden Fachmann bestens bekannt. Die Anordnung 10 weist in Laufrichtung L (Pfeil) der Papierbahn 1 mindestens eine Einrichtung 11 zur Vorkalandrierung der Papierbahn 1 , mindestens eine Einrichtung 12 zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf die Papierbahn 1 und mindestens eine Einrichtung 13 zur Trocknung der Papierbahn 1 auf.
Die Einrichtung 11 zur Vorkalandrierung der Papierbahn 1 umfasst mindestens ein Glättwerk, einen mindestens einen Nip aufweisenden Softkalander, einen mindestens einen Nip aufweisenden Superkalander oder einen mindestens einen Breitnip aufweisenden Schuhkalander.
Dabei kann das Glättwerk zwei Hartgusswalzen, der Softkalander eine Hartgusswalze und eine mit einem Kunststoffbezug versehene Walze und der Superkalander eine Hartgusswalze und eine Papierwalze aufweisen, wobei die genannten Walzenpaare miteinander einen Nip bilden. Ein Softkalander mit mehreren Walzen ist beispielsweise aus der europäischen Patentschrift EP 0 732 446 B bekannt.
Ferner ist die Einrichtung 12 zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftrags- medium eine kontaktlos wirkende oder eine die Papierbahn 1 kontaktierende Einrichtung.
Dabei kann die kontaktlos wirkende Einrichtung eine Vorhang-Auftragsvorrichtung (Curtain Coating) oder eine Sprüh-Auftragsvorrichtung (Spray Coating) und die die Papierbahn kontaktierende Einrichtung eine Strich-Auftragsvorrichtung (JetFlow) oder eine Film-Auftragsvorrichtung (Film Coating) aufweisen. Ein Vorhang-Auftragsverfahren samt Auftragsvorrichtung ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 12 344 A1 und der VOITH-Druckschrift „Der DF-Coater - eine Streichtechnik der neuen Generation", twogether Sonderausgabe „Systems for Finishing", Hirofumi Morita, p3326 d 03.03, bekannt. Die Einrichtung 13 zur Trocknung der Papierbahn 1 weist einen Prallströmungstrockner und/oder eine IR-Trockeneinheit auf. Jedoch können selbstverständlich auch noch weitere Trocknungssysteme und -prinzipien ihre Verwendung finden.
Die Einrichtungen 11, 12 und 13 sind in der schematischen Darstellung fett umrandet dargestellt, um damit ihrer Wichtigkeit Ausdruck zu verleihen.
Durch diese Anordnung 10 wird also die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass die Papierbahn 1 mittels mindestens einer Einrichtung 11 zur Vorkalandrierung vorkalandriert, danach mittels mindestens einer Einrichtung 12 zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium mindestens einseitig gestrichen und anschließend mittels mindestens einer Einrichtung 13 zur Trocknung getrocknet wird, um da- durch eine holzfrei gestrichene, matte oder halbmatte Papierbahn 1 mit einer Rauhigkeit im Bereich von 0,8 bis 3,9 μm [PPS] und einem Glanz im Bereich von 3 bis 35 % [TAPPI 75°] zu erzeugen.
In der Figur 1 ist deutlich erkennbar, dass die Einrichtungen 11, 12 und 13 als Teil der Anordnung 10 eine Einheit mit der Papiermaschine 5 bilden. Die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte erfolgen also online in der Herstellung der holzfrei gestrichenen, matten oder halbmatten Papierbahn 1.
Die Figuren 2a und 2b zeigen weitere schematische Darstellungen zweier erfin- dungsgemäßer Ausgestaltungen.
Dabei ist der Einrichtung 11 zur Vorkalandrierung der Papierbahn 1 mindestens eine weitere Einrichtung 14 zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf die Papierbahn 1 und eine weitere Einrichtung 15 zur Trocknung der Papierbahn 1 in Laufrichtung L (Pfeil) der Papierbahn 1 vorgeordnet. Die weitere Einrichtung 14 zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf die Papierbahn 1 ist wiederum eine kontaktlos wirkende oder eine die Papierbahn 1 kontaktierende Einrichtung (vgl. Figur 1). Sie ist bevorzugt als eine Film- oder eine Vorhang-Auftragsvorrichtung ausgeführt und streicht die Papier- bahn 1 auf einer ersten Seite S1 einfach oder auf beiden Seiten S2 einfach. Die einseitige Streichung der Papierbahn 1 kann ober- oder unterseitig erfolgen und die beidseitige Streichung der Papierbahn 1 kann gleichzeitig (vgl. Figur 2a), zeitlich überlappend oder zeitlich versetzt (vgl. Figur 2b) erfolgen.
Ferner weist die weitere Einrichtung 15 zur Trocknung der Papierbahn 1 einen Prallströmungstrockner und/oder eine IR-Trockeneinheit auf (vgl. Figur 1). Jedoch können selbstverständlich auch noch weitere Trocknungssysteme und -prinzipien ihre Verwendung finden.
Der weiteren Einrichtung 14 zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf die Papierbahn 1 ist in Laufrichtung L (Pfeil) der Papierbahn 1 mindestens eine Filmpresse 16 bekannter Bauart und Funktionsweise (doppelt gestrichene Darstellung) zur möglichen ersten Dickenkalibrierung der noch ungestrichenen Papierbahn 1 vorgeordnet. Zwischen der Filmpresse 16 und der Ein- richtung 14 können selbstverständlich noch weitere, dem Herstellungsprozess der holzfrei gestrichenen, matten oder halbmatten Papierbahn 1 dienende Aggregate und Einrichtungen bekannter Art (gestrichelte Darstellung) angeordnet sein.
Die Figur 3 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung.
Diese Anordnung 10 ähnelt prinzipiell der Anordnung 10 der Figur 1, wobei hiermit auf diese verwiesen wird.
Dabei ist vorgesehen, dass der Einrichtung 11 zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf die Papierbahn 1 in Laufrichtung L (Pfeil) der Pa- pierbahn 1 mindestens eine Filmpresse 17 (doppelt gestrichene Darstellung) bekannter Bauart und Funktionsweise zur möglichen ersten Dickenkalibrierung der noch ungestrichenen Papierbahn 1 vorgeordnet ist. Zwischen der Filmpresse 17 und der Einrichtung 11 können selbstverständlich noch weitere, dem Herstellungsprozess der holzfrei gestrichenen, matten oder halbmatten Papierbahn 1 dienende Aggregate und Einrichtungen bekannter Art (gestrichelte Darstellung) angeordnet sein.
Die Figur 4 zeigt ein erfindungsgemäßes Rauhigkeit-Glanz-Diagramm.
Es ist deutlich erkennbar, dass beim bekannten Stand der Technik eine deutliche Abhängigkeit zwischen der Rauhigkeit und dem Glanz einer Papierbahn (gestrichelter Bereich) besteht. Dies liegt daran, dass beide Qualitätseigenschaften nur durch einen Schritt (Nachkalandrieren) eingestellt werden. Kleine Glanzwerte bei geringen Rauhigkeiten sind nicht möglich, was bei matten Papiersorten wiederum von Nachteil ist.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich dagegen kleine Glanzwerte bei geringen Rauhigkeiten einstellen. Dies liegt daran, dass die Rauhigkeit durch das Vorkalandrieren bestimmt wird und in Kombination mit dem kontaktlosen Streichen nicht mehr verschlechtert wird. Beim kontaktlosen Streichen wird ein Konturstrich aufgetragen. Der Vorteil liegt dabei darin, dass beim Streichen das Auftragsmedium nicht in die Papierbahn gedrückt wird, was zu einer gewissen Befeuchtung der Papierbahn und somit zu einer Erhöhung der Rauhigkeit der Pa- pierbahn führen würde. Der Glanz der Papierbahn wird nun unabhängig von der Kalandrierarbeit durch die Parameter des Auftragsmediums eingestellt. Diese Parameter sind beispielsweise die Konsistenz, die Rezeptur, die Partikelgröße- und -form der Pigmente und dergleichen.
Durch das Vorkalandrieren werden wesentliche bessere Bedingungen für das kontaktlose Auftragsverfahren geschaffen. Dies führt unter anderem zu besseren Streichergebnissen infolge geringerer Anforderungen an die Viskoelastizität des Auftragsmediums.
Bei der Anwendung der erfindungemäßen Verfahrensschritte kann also eine holzfrei gestrichene, matte oder halbmatte Papierbahn in neuen Qualitätsbereichen hergestellt werden. Die neuen Qualitätsbereiche liegen innerhalb einer dreieckigen, vorzugsweise elliptischen Kontur, die sich im Rauhigkeitsbereich von 0,8 bis 3,9 μm [PPS] und im Glanzbereich von 3 bis 35 % [TAPPI 75°] erstreckt und in der Figur 4 voll gestrichelt bzw. voll liniert dargestellt ist.
Damit die Bedeutung der Erfindung klar zum Ausdruck kommt, sind in der Figur 4 weiterhin die Qualitätsbereiche von holzfrei gestrichenen Papierbahnen dargestellt, die gemäß den bislang bekannten Herstellungsverfahren hergestellt wurden. Diese liegen ebenfalls innerhalb einer vorzugsweise elliptischen Kontur, die jedoch ungünstigere Qualitätswerte aufweist und gestrichelt dargestellt ist.
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein Verfahren und eine Anordnung zur Herstellung einer holzfrei gestrichenen, matten oder halbmatten Papierbahn geschaffen werden, welche die Herstellung von Papierbahnen in neuen Qualitätsbereichen, insbesondere für matte und halbmatte WFC-Sorten, erlauben.
Bezugszeichenliste
1 Papierbahn 5 Papiermaschine
10 Anordnung
11 Einrichtung (Vorkalandrierung)
12 Einrichtung (Auftrag)
13 Einrichtung (Trocknung)
14 Einrichtung (Auftrag)
15 Einrichtung (Trocknung)
16 Filmpresse
17 Filmpresse
L Laufrichtung (Pfeil) S1 erste Seite (Papierbahn)
S2 zweite Seite (Papierbahn)

Claims

Verfahren und Anordnung zur Herstellung einer holzfreien gestrichenen, matten oder halbmatten Papierbahn10 Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer holzfreien gestrichenen , matten oder halbmatten Papierbahn (1), dadurch gekennzeichnet, 15 dass die Papierbahn (1 ) mittels mindestens einer Einrichtung (11) zur Vorkalandrierung vorkalandriert, danach mittels mindestens einer Einrichtung (12) zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium mindestens einseitig gestrichen und anschließend mittels mindestens einer Einrichtung (13) =jf zur Trocknung getrocknet wird, um dadurch eine holzfreie gestrichene
20 Papierbahn (1) mit einer Rauhigkeit im Bereich von 0,8 bis 3,9 μm [PPS] und einem Glanz im Bereich von 3 bis 35 % [TAPPI 75°] zu erzeugen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
25 dass die Papierbahn (1) vor ihrer Vorkalandrierung mittels einer Einrichtung (14) zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium, insbesondere einer Film- oder einer Vorhang-Auftragsvorrichtung, auf einer ersten Seite (S1) einfach gestrichen wird.
30 3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Papierbahn (1) vor ihrer Vorkalandrierung mittels einer Einrichtung (14) zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium, insbesondere einer Film-Auftragsvorrichtung, auf beiden Seiten (S1, S2) einfach gestrichen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Papierbahn (1) vor ihrer Vorkalandrierung mittels zweier Einrichtungen (14) zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium, insbe- sondere einer Vorhang-Auftragsvorrichtung, auf beiden Seiten (S1 , S2) einfach gestrichen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierbahn (1) in bekannter Weise getrocknet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierbahn (1) vor dem ersten Auftrag von flüssigem oder pas- tösem Auftragsmedium durch mindestens eine Filmpresse (16) hindurchgefuhrt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 ,5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierbahn (1) mittels eines Glättwerks, mittels eines mindestens einen Breitnip aufweisenden Schuhkalanders und eines Glättwerks, mittels eines mindestens einen Nip aufweisenden Softkalanders oder mittels eines mindestens einen Nip aufweisenden Superkalanders vorkalandriert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierbahn (1) mittels einer Einrichtung (12) zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium, insbesondere einer Vorhang-Auftragsvorrichtung, auf einer ersten Seite (S1) einfach gestrichen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierbahn (1) mittels einer weiteren Einrichtung (12) zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium, insbesondere einer Vorhang- Auftragsvorrichtung, auf einer zweiten Seite (S2) einfach gestrichen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierbahn (1) in bekannter Weise getrocknet wird.0
11. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Papierbahn (1) vor ihrer Vorkalandrierung durch mindestens eine Filmpresse (17) hindurchgeführt wird.5
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,* dass die Bahn (1) nach der in Laufrichtung (L) der Papierbahn (1) letzten Auftragseinrichtung (12,14) durch keine weitere Glatt- oder0 Kalandriereinrichtung mehr hindurchgeführt wird.
13. Anordnung (10) zur Herstellung einer holzfreien gestrichenen, matten oder halbmatten Papierbahn (1 ), dadurch gekennzeichnet,5 dass sie in Laufrichtung (L) der Papierbahn (1) mindestens eine Einrichtung (11 ) zur Vorkalandrierung der Papierbahn ( 1 ), mindestens eine Einrichtung (12) zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf die Papierbahn (1) und mindestens eine Einrichtung (13) zur Trocknung der Papierbahn (1 ) aufweist.0
14. Anordnung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Einrichtung (11) zur Vorkalandrierung der Papierbahn (1) mindestens eine weitere Einrichtung (14) zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf die Papierbahn (1) und eine weitere Einrichtung (15) zur Trocknung der Papierbahn (1) in Laufrichtung (L) der Papierbahn (1) vorgeordnet ist.
15. Anordnung (10) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (11) zur Vorkalandrierung der Papierbahn (1) mindestens ein Glättwerk, einen mindestens einen Nip aufweisenden Softkalander, einen mindestens einen Nip aufweisenden Superkalander oder einen mindestens einen Breitnip aufweisenden Schuhkalander umfasst.
16. Anordnung (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Glättwerk zwei Hartgusswalzen aufweist, die miteinander einen Nip bilden.
17. Anordnung (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Softkalander eine Hartgusswalze und eine mit einem Kunststoffbezug versehene Walze aufweist, die miteinander einen Nip bilden.
18. Anordnung (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Superkalander eine Hartgusswalze und eine Papierwalze aufweist, die miteinander einen Nip bilden.
19. Anordnung (10) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (12, 14) zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium eine die Papierbahn (1) kontaktierende oder eine kontaktlos wirkende Einrichtung (12, 14) ist.
20. Anordnung (10) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die die Papierbahn (1) kontaktierende Einrichtung (12, 14) eine Strich- Auftragsvorrichtung (JetFlow) oder eine Film-Auftragsvorrichtung (Film Coating) aufweist.
21. Anordnung (10) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die kontaktlos wirkende Einrichtung (12, 14) eine Vorhang-Auftragsvorrichtung (Curtain Coating) oder eine Sprüh-Auftragsvorrichtung (Spray Coa- ting) aufweist.
22. Anordnung (10) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Trocknung (13, 15) der Papierbahn (1) einen Prall- Strömungstrockner und/oder eine IR-Trockeneinheit aufweist.
23. Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Einrichtung (11) zur Vorkalandrierung der Papierbahn (1) be- ziehungsweise der Einrichtung (14) zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf die Papierbahn (1) in Laufrichtung (L) der Papierbahn (1) mindestens eine Filmpresse (16, 17) vorgeordnet ist.
24. Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einheit mit einer Papiermaschine (5) bildet.
5. Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Einrichtung (11) zur Vorkalandrierung der Papierbahn (1) beziehungsweise der Einrichtung (12,14) zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf die Papierbahn (1) in Laufrichtung (L) der Papierbahn (1) keine weitere Glatt- oder Kalandriereinrichtung mehr nachgeordnet ist.
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