DE102007026617A1

DE102007026617A1 - Verfahren zum Aufbringen einer Doppelschicht

Info

Publication number: DE102007026617A1
Application number: DE102007026617A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr. Tietz
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2007-06-08
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2008-12-11
Also published as: EP2000588B1; ATE541090T1; EP2000588A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Aufbringen einer Doppelschicht, bestehend aus Vorstrich und Deckstrich, mit einem flüssigen bis pastösen Auftragsmedium, insbesondere wässriger Pigmentsuspension, auf wenigstens eine Seite einer laufenden Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn bei deren Herstellung und/oder Veredelung. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Doppelschicht, also Vorstrich (3) und Deckstrich (5) jeweils mit einem Filmauftragswerk (2, 4) aufgebracht werden, wobei für den Vorstrich (3) ein Auftragsmedium (M1) verwendet wird, welches plättchenförmige Pigmente enthält.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Doppelschicht, bestehend aus Vorstrich und Deckstrich, mit einem flüssigen bis pastösen Auftragsmedium, insbesondere wässriger Pigmentsuspension auf wenigstens eine Seite einer laufenden Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn bei deren Herstellung und/oder Veredelung.
Bei der Herstellung bzw. der Veredelung von Papier, die mit einem Doppelstrich, also Vorstrich und Deckstrich zu behandeln waren, wurde zumindest der Deckstrich bisher mit Blade-Coatern (Klingenstreichaggregaten) aufgebracht. Diese Coater arbeiten mit einem Rakelelement (blade bzw. Klinge), mit welchem das im Überschuss aufgebrachte Auftragsmedium auf das gewünschte Strichgewicht gebracht und dabei vergleichmäßigt bzw. eingeebnet wird. Diese Coater haben insbesondere bei höheren Maschinen- und Bahngeschwindigkeiten einen schlechten Laufwirkungsgrad (runnability). Zudem ist für jede Papierseite ein eigenes Auftragsaggregat vorzusehen.
Man versuchte deshalb, auch den Deckstrich mit so genannten Filmauftragswerken aufzubringen, wobei zwei Auftragswalzen miteinander einen Nip (Pressspalt) bilden, den die zu beschichtende Faserstoffbahn durchläuft und wo von wenigstens einer der Auftragswalzen das auf sie aufgebrachte Auftragsmedium im Nip an die Faserstoffbahn übertragen wird. Bei dieser Art des Auftrags ist zwar der Laufwirkungsgrad besser als beim Blade-Streichen, aber die aufzubringenden Strichgewichte in g/m² sind in Ihrer Größenordnung bzw. Menge hierbei stark begrenzt, weil beim Abzug der beschichteten Faserstoffbahn aus dem Nip ein so genanntes, unerwünschtes Misting auftritt. Dieses ist durch Abspritzen von Auftragsmedium in die Umgebung, an Maschinenteile, aber auch an die herzustellende und/oder zu veredelnde Faserstoffbahn gekennzeichnet, wodurch im Endeffekt die Auftragsqualität leidet. Je höher die Strichgewichte sind und je höher die Laufgeschwindigkeit der Faserstoffbahn ist, desto intensiver tritt das Misting auf. Bei doppelt gestrichenen Bahnen ist dieser negative Effekt besonders ausgeprägt.
Misting tritt aber auch bei einem Einfachstrich auf.
Das Auftreten von Misting hängt auch stark von der Aufnahmefähigkeit der Faserstoffbahn ab. Im Falle des Deckstrichs ist diese Aufnahmefähigkeit durch den Vorstrich deutlich herabgesetzt, so dass es hier in besonderem Maße zu Misting kommen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gemäß dem Kennzeichen des Anspruches 1 dadurch gelöst, dass für die auf die Faserstoffbahn aufzubringende Doppelschicht, also Vorstrich und Deckstrich, jeweils ein an sich bekanntes Filmauftragswerk zum Auftragen des Beschichtungsmediums in indirekter Weise verwendet wird, wobei für den Vorstrich ein solches Auftragsmedium verwendet werden soll, das plättchenförmige Pigmente enthält. Das ist beispielsweise bei Kaolin der Fall. Zweckmäßig ist es, wenn das Auftragsmedium für den Vorstrich einen Aspect ratio (d. h. Längen- zu Dickenverhältnis eines Plättchens) von > 5, vorzugsweise > 15 aufweist.
Es ist der Verdienst des Erfinders erkannt zu haben, dass der Vorstrich das Auftreten von Misting im Deckstrich stark begünstigt. Wird nun ein spezielles Auftragsmedium, also das plättchenförmige Pigmente enthaltende Auftragsmedium, für den Vorstrich verwendet, lässt sich Misting im Deckstrich in überraschender Weise verringern oder sogar vollständig eliminieren.
Durch erfindungsgemäßes Zugeben von Kaolin (auch Talkum ist möglich) zum üblicherweise auf Calciumcarbonat basierenden Vorstrich, lässt sich die Struktur des Vorstriches so aufbrechen, dass der Vorstrich offener wird und seine Absorptionsfähigkeit steigt. Dadurch kann der nachfolgende und sich auf den Vorstrich auflegende Deckstrich besser entwässern. So ist es erstmals möglich, hohe Strichgewichte bzw. Auftragsmengen zu verwenden, ohne dass es zum unerwünschten Misting kommt.
Misting entsteht bekanntlich bei hohen Maschinengeschwindigkeiten, wenn im Nip die an die Faserstoffbahn übertragene Streichfarbe, d. h. das Auftragsmedium nicht genügend immobilisiert werden kann.
Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Auftragsmenge hoch ist. Neben den Eigenschaften der Streichfarbe selbst, spielt hierbei das Absorptionsvermögen des Roh-Faserstoffs bzw. Rohpapieres oder wie eben im Fall eines Vor- und Deckstriches, das Absorptionsvermögen des Vorstriches eine entscheidende Rolle.
Der Erfinder hat auch herausgefunden, dass beim Doppelfilmstreichen die vorgestrichene Bahn nur ein geringes Absorptionsvermögen besitzt. Als Ursache wird der relativ dichte, kompakte und undurchlässige Vorstrich, der in Form von zumeist gemahlenem, nicht zu feinen Calciumcarbonat mit natürlicher, breiter Korngrößenverteilung als Pigment, insbesondere zur Erzielung von Opazität und Weiße eingesetzt wird, angesehen. Daher tritt vor allem beim Aufbringen des Deckstriches, selbst bei niedriger Auftragmenge das gefürchtete Misting auf.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nun möglich, sowohl den Vorstrich, als auch den Deckstrich ohne Misting mit je einem Filmauftragswerk aufzubringen, wobei hohe Auftragsmengen bzw. Strichgewichte möglich sind, dergestalt, dass für den Deckstrich mehr als 6 g/m², insbesondere 8 g/m², vorzugsweise mehr als 10 g/m² aufgetragen werden.
Damit verbessert sich die Runnability in der Herstellungs- oder Veredelungsmaschine und auch der Abdeckungsgrad der Faserstoffbahn mit dem Auftragsmedium, was sich auf die spätere Bedruckbarkeit positiv auswirkt.
Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren bei einer hohen Bahngeschwindigkeit während der Herstellung und/oder Veredelung der Faserstoffbahn durchgeführt werden. Diese Bahn- bzw. Maschinengeschwindigkeit kann nun mehr als 1000 m/min, insbesondere mehr als 1200 m/min und vorzugsweise mehr als 1300 m/min betragen, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens bzw. die Bahnproduktion besonders hoch ist.
Es soll erwähnt sein, dass im Anschluss an die erfindungsgemäße Doppelbeschichtung und nachfolgenden Trocknung ein Kalandrieren der Faserstoffbahn und/oder weitere Beschichtungsvorgänge vorgenommen werden können. Das ist abhängig davon, in welchem Zustand bzw. in welcher Qualität die Rohpapierbahn vorliegt. Ziel ist ja eine vollständige und gleichmäßige Abdeckung der oftmals bis über 10 m breiten Bahn.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
Es zeigt die 1 in grobschematischer Darstellung das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In 1 ist gezeigt, dass eine Faserstoffbahn 1, die bereits vorgetrocknet ist mit einer Doppelschicht D versehen wird.
Dazu ist ein erstes Filmauftragswerk 2 zur Erreichung einer ersten Auftragsschicht bzw. eines Vorstriches 3 und ein zweites Filmauftragswerk 4, welches dem Auftragswerk 2 im Laufweg L der Faserstoffbahn 1 nachgeordnet ist und der Erreichung einer zweiten Auftragsschicht bzw. eines Deckstriches 5 dient, vorhanden.
Das erste Filmauftragswerk 2 besteht aus zwei miteinander einen Nip N1 bildenden Auftragswalzen 2.1 und 2.2, denen jeweils ein Auftragsaggregat 2.3 und 2.4 zugeordnet ist. Mit den Auftragsaggregaten 2.3 und 2.4 wird zunächst das Auftragsmediums M1 auf die Oberfläche der beiden Auftragswalzen aufgebracht und danach im Nip N1 zugleich an beide Bahnseiten 1a und 1b (bei simultaner beidseitiger Beschichtung) übertragen. Das auf die Bahnseite 1a und Bahnseite 1b aufgebrachte Auftragsmedium M1 ist mit gestrichelten Linien dargestellt. Das zweite Filmauftragswerk 4 ist identisch mit dem ersten Filmauftragswerk 2, was sehr vorteilhaft hinsichtlich Bahnführung, Ersatzteilhaltung, Platzbedarf, Wartung, Montage usw. ist. Dementsprechend sind die Auftragswalzen mit 4.1 und 4.2 und die zugeordneten Auftragsaggregate mit 4.3 und 4.4, der Nip mit N2 und das Auftragsmedium mit M2 bezeichnet.
Der Deckstrich 5 ist mit gepunkteter Linie eingezeichnet. Dieser wird hier beispielhaft nur einseitig auf die Bahnseite 1a aufgebracht, weshalb das Auftragsaggregat 4.4 von der Auftragswalze 4.1 abgeschwenkt wurde.
Für den Vorstrich 3, der im Beispiel simultan auf beide Bahnseiten 1a und 1b aufgebracht wird (auf Bahnseite 1b bildet dieser zugleich den Fertigstrich), wird im Beispiel folgende Pigmentzusammensetzung gewählt:
90 Teile Hydrocarb 60 (Calciumcarbonat) und 10 Teile Capim NP (Kaolin), wobei das Kaolin ein Aspect ratio (Breite/Dicken – Verhältnis) von 20 aufweist.
Den Rest der Streichfarbe M1 bilden Latex und Verdicker.

1: Faserstoffbahn
1a: Bahnseite
1b: Bahnseite
2: erstes Filmauftragswerk
2.1: Auftragswalze
2.2: Auftragswalze
2.3: Auftragsaggregat
2.4: Auftragsaggregat
3: Vorstrich
4: zweites Filmauftragswerk
4.1: Auftragswalze
4.2: Auftragswalze
4.3: Auftragsaggregat
4.4: Auftragsaggregat
5: Deckstrich
D: Doppelschicht
L: Laufweg
M1: Auftragsmedium
M2: Auftragsmedium
N1: Nip
N2: Nip

Claims

Verfahren zum Aufbringen einer Doppelschicht, bestehend aus Vorstrich und Deckstrich, mit einem flüssigen bis pastösen Auftragsmedium, insbesondere wässriger Pigmentsuspension auf wenigstens eine Seite einer laufenden Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn bei deren Herstellung und/oder Veredelung, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppelschicht, also Vorstrich (3) und Deckstrich (5) jeweils mit einem Filmauftragswerk (2, 4) aufgebracht werden, wobei für den Vorstrich (3) ein Auftragsmedium (M1) verwendet wird, welches plättchenförmige Pigmente enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Auftragsmedium (M1) ein solches verwendet wird, welches ein Aspect ratio (Längen- zu Dickenverhältnis eines Plättchens) von größer als 5, vorzugsweise von größer als 15 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für den Deckstrich (5) gleich oder mehr als 6 g/m², insbesondere > 8 g/m², vorzugsweise > 10 g/m² Auftragsmedium (M2) aufgetragen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (1) beim Auftragen der Doppelschicht (D) mit einer Geschwindigkeit von mehr als 1000 m/min, insbesondere mehr als 1200 m/min, vorzugsweise mehr als 1300 m/min durch eine der Herstellung und/oder Veredelung der Faserstoffbahn dienenden Maschine bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorstrich (3) und der Deckstrich (5) simultan auf beide Bahnseiten (1a, 1b) aufgebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorstrich (3) simultan auf beide Bahnseiten (1a, 1b) und der Deckstrich (5) nur auf eine der beiden Bahnseiten aufgebracht wird.