[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Bestreichen einer
Papierbahn. Auf die Oberbegriffe des Verfahrensanspruches bzw. des Vorrichtungsanspruches
wird verwiesen.
[0002] Der Stand der Technik ist aus den folgenden Druckschriften bekannt:
(1) DE-GM 8 414 413
(2) US-PS 2 729 192
(3) US-PS 2 946 307
(4) US-PS 3 084 663
(5) Wochenblatt für Papierfabrikation 1973,
Seiten 164 bis 169
(6) Wochenblatt für Papierfabrikation 1978,
Seiten 773 bis 778
(7) US-PS 5 112 653
[0003] Die Erfindung geht von Druckschrift (1) aus, insbesondere von deren Figur 2. Dabei
sind zwei Auftragswalzen vorgesehen, die einen Spalt miteinander bilden, durch den
eine Papierbahn hindurchläuft. Beiden Auftragswalzen ist je ein Düsenauftragswerk
zugeordnet, das jeweils einen Streichfarbenfilm auf die Mantelfläche der betreffenden
Walze aufbringt. Das Düsenauftragswerk hat eine Düse mit zwei Düsenlippen, von denen
die eine an ihrem freien Ende eine Rollrakel tragt. Dies ist ein Stab mit einer gerillten
Mantelfläche. Damit ist ein dosiertes Auftragen von Streichfarbe auf die Mantelflache
der betreffenden Walze möglich. Es handelt sich hierbei demgemaß um ein indirektes
Auftragsverfahren, da der Strich zunächst auf die Mantelfläche der Walze aufgetragen
und von dort auf die Papierbahn übertragen wird.
[0004] Bei der Papier- und Kartonherstellung wird schon seit vielen Jahren Altpapier eingesetzt,
insbesondere bei Hygienepapieren und bei Zeitungsdruckpapieren. Bei Schreib- und Druckpapieren
hingegen ist der Einsatz von Altpapier bisher noch gering.
[0005] Der Einsatz von Altpapier ist sehr wünschenswert, da Altpapier in reichem Maße vorhandener
Halbstoff ist, der verhältnismäßig billig ist. Andererseits bringt das Altpapier technische
Probleme mit sich. Zum einen ist die Festigkeit von Papieren mit hohem Altpapiereintrag
relativ gering, zum anderen enthält Altpapier naturgemäß Schmutzstoffe in Gesalt von
Staub, was vor allem in Offset-Druckmaschinen problematisch ist. Die geringe Festigkeit
von altpapierhaltigem Streichrohpapier macht sich beim Streichprozeß selbst unangenehm
bemerkbar. Die Streichfarbe enthält nämlich einen hohen Wasseransteil in der Größenordnung
von 50 % der Gesamtstreichfarbe. Beim Streichen penetriert ein wesentlicher Teil dieses
Wassers in das Papier, wobei dessen Festigkeit naturgemäß dramatisch abfällt. Damit
erhöht sich die Abrißgefahr entsprechend stark. Bei relativ geringen Streichfarbenmengen,
ausgedrückt in g/m
2 penetriert relativ wenig Wasser in das Papier hinein, so daß die Festigkeitsverringerung
noch tolerabel ist. Bei höheren StreichfarbenAuftragsgewichten, etwa ab 5g/m
2, steigert sich jedoch die Abrißgefahr ganz erheblich.
[0006] Die genannte Staubungsneigung von altpapierhaltigem Streichrohrpapier als zweitem
Problemfaktor macht eine sorgfältige Auswahl des Streichverfahrens aus der Vielzahl
von möglichen Streichverfahren notwendig.
[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung anzugeben,
um eine Papierbahn geringer Festigkeit, insbesondere auf Altpapierbasis, bei hohen
Streichfarben-Auftragsgewichten streichen zu können, ohne daß die Gefahr eines Abrisses
besteht.
[0008] Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Verfahrensanspruches
sowie des ersten Vorrichtungsanspruches gelöst.
[0009] Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen näher erläutert. Die beiden Figuren zeigen
in schematischer Darstellung zwei sogenannte On-Machine-Coater. Die Erfindung ist
natürlich auch bei Off-Line-Coatern anwendbar.
[0010] In Fig. 1 erkennt man einen Endbereich einer Trockenpartiel mit einer Vielzahl von
Trockenzylindern, um welche eine Papierbahn 2 mäanderförmig herumgeführt ist. Die
Trockenpartie ist zweireihig, d.h. sie weist eine Vielzahl von oberen und von unteren
Trockenzylindern auf, die jeweils in zwei horizontalen Reihen angeordnet sind. Beim
Umlauf um die einzelnen Trockenzylinder ist die Papierbahn zwischen der Mantelfläche
des betreffenden Trockenzylinders und einem Trockensieb sandwichartig eingehüllt.
[0011] Bei der dargestellten Anlage folgt ein Glättwerk, das als sogenannter Soft-Nip-Calender
ausgeführt ist.
[0012] Wie man sodann erkennt, wird die Papierbahn an einer Umlenkwalze 4 vertikal nach
unten umgelenkt. Es folgt eine Anzahl weiterer Umlenkwalzen 4.1, 4.2., 4.3, 4.4. Hieran
schließt sich eine Streichstation 5 an. Die Streichstation 5 umfaßt zwei Walzen 5.1
und 5.2. Diese sind parallel zueinander angeordnet und bilden miteinander einen Walzenspalt,
durch welchen die Papierbahn 2 hindurchgeführt wird. Die beiden Walzen sind derart
angeordnet, daß sich die Walze 5.2 senkrecht über der Walze 5.1 befindet. Der Walze
5.1 ist ein Düsenauftragswerk 5.3 zugeordnet - siehe DE-GM 8 414 413. Dieses Düsenauftragswerk
5.3 weist zwei hier nicht näher dargestellte maschinenbreite Düsenlippen auf. Die
in Umlaufrichtung von Walze 5.1 gesehen zweite Düsenlippe trägt eine Rollrakel mit
gerillter Mantelfläche. Diese Rollrakel dosiert die Streichfarbenmenge exakt auf die
Mantelfläche der Walze 5.1. Genau diese Streichfarbenmenge wird im Walzenspalt auf
die ankommende Papierbahn 2 übertragen, und zwar naturgemäß nur auf deren eine Seite.
Der Walze 5.2 ist ein Schaber 5.4 zugeordnet. Die somit einseitig bestrichene Papierbahn
2 durchläuft den Walzenspalt, gelangt um Umlenkwalzen 4.5, 4.6, 4.7 und 4.8, wobei
sie u.a. eine Trockenstation 6 durchläuft. Von weiteren Umlenkwalzen abgesehen folgt
sodann eine Mini-Trockenpartie 7, wiederum mit Trockenzylindern. Es schließt sich
eine zweite Streichstation 8 an. Diese weist wiederum zwei Walzen 8.1 und 8.2 auf.
Der Walze 8.1 ist wiederum ein Düsenauftragswerk 8.3 zugeordnet, das analog dem Düsenauftragswerk
5.3 aufgebaut ist. Hiermit wird die andere Seite der Papierbahn mit einem Strich versehen.
[0013] Es schließen sich eine weitere Mini-Trockengruppe 9 sowie eine Aufrolleinrichtung
10 an.
[0014] Bei dieser Anlage wird in erfindungsgemäßer Weise das Streichen ratenweise vorgenommen.
Es wird nämlich in der ersten Streichstation 5 zunächst die eine Seite der Papierbahn
vollständig gestrichen, und sodann in der zweiten Streichstation 8 die andere Seite
der Papierbahn. Es wird somit jeweils dasjenige Streichfarben-Auftragsgewicht in der
betreffenden Streichstation aufgebracht, das auch das endgültige Streichfarben-Auftragsgewicht
der betreffenden Seite ist. Durch dieses Unterteilen des Streichvorganges ist sichergestellt,
daß bei den einzelnen Streichvorgängen verhältnismäßig wenig Wasser in das Papier
gelangt, und daß deshalb auch die Herabsetzung der Festigkeit des Papieres verhältnismäßig
minimal ist. Die Festigkeit wird dadurch sofort wieder angehoben, daß sich an den
Streichvorgang ein Trockenvorgang anschließt. Die zweite Streichstation befindet sich
an einer solchen Stelle, an welcher die Papierbahn aufgrund der vorausgegangenen Trocknung
eine genügend hohe Festigkeit hat, um einen neuen Streichvorgang mit der entsprechenden
Wasserpenetration abrißfrei zu überstehen.
[0015] Auf diese Weise lassen sich Streichrohpapiere mit relativ hohem Altpapiereinsatz
und demgemäß verhältnismäßig geringer Ausgangsfestigkeit fahren. Dabei liegen die
Streichfarben-Auftragsmengen bei bis zu 8 g/m
2.
[0016] Entscheidend ist ferner, daß gemäß der Erfindung die hier definierten Streichstationen
eingesetzt werden, bei welchen die Papierbahn mit einem indirekten Auftrag versehen
wird, indem der Strich von der Mantelfläche der Walze auf die Papierbahn übertragen
wird. Hierbei ist ganz entscheidend, daß kein Rakelelement an die Papierbahn angesetzt
werden muß, da nämlich der Strich bereits auf der Mantelfläche der Walze seine endgültige
Stärke und Dosierung bereits erlangt hat. Die gewählte Streichstation mit ihrem indirekten
Auftragsverfahren stellt sicher, daß die bestrichene Seite der Papierbahn vollständig
mit Streichfarbe versiegelt wird, so daß Staub und sonstige Partikel, welche bei Papieren
auf Altpapierbasis an der Oberfläche haften, in perfekter Weise eingehüllt werden.
[0017] Die Figuren 1a, 1b und 1c sind alternative Ausführungsformen der Anlage gemäß Fig.
1. Hierbei ist jeweils ein Verreiberelement 20.1, 20.2, 20.3 vorgesehen. Dies kann
ein Rundstab von größerem oder kleinerem Durchmesser sein (Fig. 1a bzw. Fig. 1b),
oder ein stabförmiger Körper mit unrundem Querschnitt (Fig. 1c). Das Verreiberelement
kann in seiner eigenen Längsrichtung oszillieren, oder in Laufrichtung der Papierbahn,
oder bei runden Verreiberorganen um die eigene Achse umlaufen. Auch ein rotierendes
Oszillieren ist möglich. Die Oberfläche kann höchst unterschiedlich sein, z. B. völlig
glatt, poliert, gerillt, aus umlaufenden Drähten erzeugt.
[0018] Die in Fig. 2 dargestellte Anlage ist ähnlich wie die Anlage gemäß Fig. 1 aufgebaut.
Man erkennt auch hier wieder das Ende einer zweireihigen Zylindertrockenpartie 1,
ferner ein Glättwerk 3, eine erste Streichstation 5, einen dieser nachgeschalteten
Trockner 6, eine Trockenpartie 7 mit Trockenzylindern, eine zweite Streichstation
8, einen weiteren Trockner 9, eine Trockenpartie 9.1 mit Trockenzylindern sowie eine
Aufrollstation 10.
[0019] Im Gegensatz zur Anlage gemäß Fig. 1 weisen die beiden Streichstationen 5 bzw. 8
jeweils zwei Düsenauftragswerke 5.1, 5.2 bzw. 8.1 und 8.2 auf. Dies bedeutet, daß
die Papierbahn 2 in jener Streichstation zweiseitig gestrichen werden kann. Die Trockner
6 und 9 sind Lufttrockner, die die Bahn frei tragen und auf einen solchen Trockengehalt
bringen (nach Möglichkeit wenigstens 70 % atro), bis der Strich in den anschließenden
Zylindertrockenpartien 7 bzw. 9.1 berührungsfähig ist.
[0020] Fig. 2a zeigt eine abgewandelte Ausführungsform von Fig. 2. Hierbei ist zunächst
ein Infrarot-Trockner 30 vorgesehen, gefolgt von einem Schwebetrockner (Lufttrockner)
6.9.
[0021] Die Anlage gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der Anlage gemaß Fig. 2 wie folgt:
Streichstation 5 weist nur eine einzige Auftragsstation 5.1 auf, die der einen der
beiden Walzen der Streichstation 5 zugeordnet ist. Auch hier ist der Streichstation
5 ein Verreiberorgan 20.5 nachgeschaltet. Streichstation 8 weist ebenfalls nur eine
einzige Auftragsstation 8.1 auf. Ein Verreiberorgan 20.6 ist nachgeschaltet. Der Auftrag
ist somit an jeder Streichstation 5 bzw. 8 nur ein einseitiger.
[0022] Der Grundgedanke des erfindungsgemäßen Streichens auf Raten mit nachfolgendem Trocknen
auf Raten läßt sich auf unterschiedliche Weise durchführen:
So kann beispielsweise zunächst nur die eine Seite der Papierbahn gestrichen und anschließend
getrocknet werden, und dann die andere Seite der Papierbahn gestrichen und getrocknet
werden.
[0023] Es können aber auch beide Seiten der Papierbahn gleichzeitig gestrichen werden, jedoch
nur mit einer Teilmenge des Gesamtstriches.
[0024] Ferner ist es möglich, die beiden Seiten gleichzeitig zu streichen, jedoch nur die
eine Seite mit einer ganz minimalen Streichfarben-Auftragsmenge, und die andere Seite
mit einer verhältnismäßig hohen Streichfarben-Auftragsmenge, jedoch immer noch nicht
der vollen Streichfarben-Auftragsmenge, die dieser Seite insgesamt zukommen soll.
[0025] Auch sind Kombinationen denkbar, beispielsweise aus einem gleichzeitigen Zwei-Seiten-Auftrag
mit Teilgewicht pro Seite, gefolgt von einem weiteren einseitigen Auftrag in einer
zweiten Streichstation, wobei dieser weitere Auftrag den Strich auf der einen Seite
vervollständigt, und schließlich gefolgt von einer dritten Streichstation, wobei der
Strich der zweiten Seite vervollständigt wird. Es versteht sich, daß jeweils nach
jedem Streichvorgang entsprechende Trockeneinrichtungen vorzusehen sind. Die Auswahl
des Trocknungsverfahrens und der entsprechenden Trocknungseinrichtung bleibt dem Fachmann
überlassen. Er kann beispielsweise Infrarottrockner, luftgeführte Trockner oder Zylindertrockner
verwenden. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind beispielsweise die Trockner 6
und 9 mit einer derart hohen Trockenkapazität ausgestattet, daß es keiner weiteren
Trocknungsaggregate zwischen Streichstation und Zylindertrocknungseinrichtung bedarf.
[0026] Die Figuren 4 bis 11 zeigen schematisch denkbare Konfigurationen unter Anwendung
der Erfindung. Allen diesen Konfigurationen sind zwei Streichstationen gemeinsam.
Zur besseren Übersichtlichkeit sind nur die wesentlichen Komponenten der einzelnen
Konfigurationen näher bezeichnet.
[0027] Bei der Anlage gemäß Fig. 4 wird die Papierbahn in Pfeilrichtung von unten her einer
ersten Streichstation 1 zugeführt, sodann einer zweiten Streichstation 2, einer ersten
Infrarotstrecke 3, einer zweiten Infrarotstrecke 4, einem Schwebebahntrockner 5 sowie
schließlich einer Trockenpartie 6. Dabei dient die erste Streichstation 1 dem Leimen
oder dem Pigmentieren bzw. Vorstreichen. Hierbei handelt es sich um ein indirektes
Streichverfahren, da ein Düsenauftragswerk 1.1 zunächst den Strich auf eine Auftragswalze
1.2 aufträgt, die den Strich sodann an die Papierbahn abgibt.
[0028] Bei der zweiten Streichstation 2 wird zunächst Streichfarbe in einem ersten Düsenauftragswerk
2.1 direkt auf die Papierbahn aufgetragen, sodann folgt ein zweiten Düsenauftragswerk
für besonders kurze Verweilzeit (sogenanntes SDTA-Prinzip) mit integriertem Rakelbalken
[0029] Die Konstruktion ist derart gestaltet, daß sowohl das erste Düsenauftragswerk 2.1
als auch das zweite Düsenauftragswerk 2.2 mit Rakelbalken 2.3 bei Bedarf abgeschwenkt
werden kann, so daß an Streichstation 2 überhaupt nichts aufgetragen wird. Die Verhältnisse
sind ähnlich bei der Anlage gemäß Fig. 5. Hierbei sind zwischen der ersten Streichstation
1 und der zweiten Streichstation 2 eine Infrarot-Trocknungs-Einheit 6 und eine Heißluft-Trocknungs-Einheit
7 zwischengeschaltet.
[0030] Die Figuren 4a und 4b stellen interessante Varianten dar.
[0031] Das Düsenauftragswerk 2.1 kann ein sogenannter SDTA sein, beispielsweise wie in VOITH-Sonderdruck
p 2865 11/92 in Abbildung 20 dargestellt. Dieses Auftragswerk kann eine stabförmige
Rakel mit glatter oder profilierter Mantelfläche aufweisen, aber auch eine Klinge.
Dabei kommt eine sogenannte "stiff blade" oder eine "bent blade" in Betracht.
[0032] Auftragswerk 2.1 kann aber auch ein Düsenauftragswerk ohne Rakelelement sein, zum
Auftragen der Streichfarbe im freien Strahl als "Vorhang" auf die Papierbahn (sogenanntes
"Fountain-Coating"). Ein solches Auftragswerk ist in Abbildung 19 der genannten VOITH-Veröffentlichung
gezeigt.
[0033] Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4b sind vor und nach Streichstation 1 Leitwalzen
1.5 und 1.6 zwecks genauer Einstellung des Umschlingungswinkels vorgesehen.
[0034] Bei Streichstation 1 ist sowohl bei Ausführungsform gemaß Fig. 4a als auch Fig. 4b
die Gegenwalze abfahrbar.
[0035] Die in den Figuren 4a und 4b gezeigten Besonderheiten - insbesondere bezüglich der
Düsenausbildung, bezüglich der Walzenabhebung sowie bezüglich der vor- und nachgeschalteten
Leitwalzen - können alternativ auch bei sämtlichen Ausführungsformen gemäß der Figuren
5 bis 11 vorhanden sein.
[0036] Bei Station 2 kann statt des Düsenauftragswerks 2.1 auch ein Walzenauftragswerk vorgesehen
werden.
[0037] Bei Streichstation 1 kann jedenfalls in Fig. 4a ein sogenannter Schleifauftrag an
Walze 1.2 vorgesehen werden, wobei eine Differenzgeschwindigkeit zwischen der Bahngeschwindigkeit
und der Umfangsgeschwindigkeit von Walze 1.2 herrscht. Die Differenzgeschwindigkeit
kann das 0,1-fache der Bahngeschwindigkeit betragen, und zwar nach beiden Richtungen.
Der Umschlingungswinkel der Walze 1.2 durch die Bahn wird im allgemeinen zwischen
5 und 25 ° liegen.
[0038] Bei der Anlage gemäß Fig. 6 sind weitere Bauteile vorgesehen. Streichstation 1 weist
ein zweites Düsenauftragswerk auf, und zwar das Düsenauftragswerk 1.3, das einer Walze
1.4 zugeordnet ist. Außerdem ist auf der den Trocknungseinrichtungen 6 und 7 gegenüberliegenden
Seite eine Infrarot-Trocknungs-Einrichtung 8 vorgesehen.
[0039] Die Anlage gemäß Fig. 7 entspricht im wesentlichen jener gemäß Fig. 5. Jedoch sind
hierbei zwischen den beiden Streichstationen 1 und 2 auf beiden Seiten der Papierbahn
je eine Infrarot-Trocknungs-Einrichtung und eine Heißluft-Trocknungs-Einrichtung 6.1,
6.2 und 7.1, 7.2 zwischengeschaltet.
[0040] Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 läuft die Papierbahn in einer im wesentlichen
horizontalen Richtung direkt durch die beiden Streichstationen 1 und 2 hindurch. Streichstation
1 weist wiederum ein Auftragswerk 1.1 mit Auftragswalze 1.2 auf. Streichstation 2
ist ein erstes Düsenauftragswerk 2.1 und ein zweites Düsenauftragswerk 2.2 mit integriertem
Rakelbalken 2.3 zugeordnet. Es folgt ein Schwebebahntrockner 5 sowie schließlich eine
Trockengruppe 6.
[0041] Die Anlage gemäß Fig. 9 ist jener gemäß Fig. 8 weitgehend gleich. Jedoch sind hierbei
auf der einen Seite der Papierbahn zwischen den beiden Streichstationen 1 und 2 eine
Infrarot-Trocknungs-Einrichtung 6 und eine Heißluft-Trocknungs-Einrichtung 7 zwischengeschaltet.
[0042] Die Anlage gemäß Fig. 10 unterscheidet sich von jener gemäß Fig. 9 durch eine symmetrische
Anordnung der Infrarot-Trocknungs-Einrichtung und der Heißluft-Trocknungs-Einrichtung.
Man erkennt jeweils Einrichtungen 6.1, 6.2 und 7.1, 7.2 beidseits der Papierbahn.
[0043] Die Anlage gemäß Fig. 11 ist gleich jener gemäß Fig. 10 bis auf Streichstation 1.
Diese weist nämlich zwei Düsenauftragswerke 1.1, 1.3 auf, die den betreffenden Walzen
1.2, 1.4 zugeordnet sind.
[0044] Die verschiedenen, hier dargestellten und beschriebenen Konfigurationen lassen die
unterschiedlichsten Arbeitsweisen zu. So kann beispielsweise bei der Anlage gemäß
Fig. 4 die vorgesehene Streichfarbenmenge mit Streichstation 1 aufgetragen werden,
wobei Streichstation 2 mit Düsenauftragswerk und Rakelbalken abgeschwenkt ist. Bei
der Anlage gemäß Fig. 8 kann die vorgesehene Streichfarbenmenge allein mit dem Düsenauftragswerk
2.1 von Streichstation 2 aufgetragen werden.
[0045] Ferner ist es möglich, bei der Anlage gemäß Fig. 4 eine Leimsuspension in der Größenordnung
von 0,5 bis 2,0 g/m
2 oder Pigmentsuspension in der Größenordnung von zwischen 2 bis 8 g/m
2 mittels des Düsenauftragswerkes von Streichstation 1 aufzutragen, gefolgt von einem
zweiten Auftrag an Streichstation 2 in der Größenordnung von 4 bis 12 g/m
2. Die Egalisierung erfolgt sodann mit einer Strichklinge oder einem glatten Stab am
nachgeschalteten Rakelbalken.
[0046] Eine weitere Variante ist das Auftragen einer Leim- bzw. Pigmentsuspension mit dem
Düsenauftragswerk von Streichstation 1. Bei der zweiten Streichstation 2 trägt sodann
das SDTA-Düsenauftragswerk eine Sekundärstrichschicht mit einem Strichgewicht von
4 bis 6 g/m
2 auf, bei gleichzeitiger Egalisierung mit der Klinge bzw. mit dem Stab; das zweite
Düsenauftragswerk 2.1 ist hierbei abgefahren.
[0047] Die Anlage gemäß Fig. 4 arbeitet nach dem sogenannten Naß-in-Naß-Prinzip.
[0048] Das Zwischentrocknen des mit der Streichstation 1 aufgebrachten Striches kann sinnvoll
sein. Hierzu dienen die verschiedenen Infrarot-Trocknungs-Einrichtungen bzw. Lufttrocknungs-Einrichtungen.
[0049] Bei der Anlage gemäß Fig. 6 beinhaltet Streichstation 1, wie erwähnt, zwei Düsenauftragswerke
1.1 und 1.3. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, eine Infrarot-Trocknung und eine
Lufttrocknung unmittelbar nachzuschalten. Mit diesem Auftragskonzept ist es möglich,
in Streichstation 1 simultan beide Papierseiten mit einer Leim- oder Pigmentsuspension
zu behandeln, und derart weit auszutrocknen, daß der Strich in Streichstation 2 durch
die Gegenwalze berührfähig ist.
[0050] In Streichstation 2 kann sodann der Deckstrich für die Papierunterseite entweder
mit dem ersten Düsenauftragswerk 2.1 oder mit dem nachgeschalteten SDTA-Düsenauftragswerk
2.2 aufgetragen werden. Die Egalisierung wird mittels einer Klinge oder eines Stabes
vorgenommen. Mit dieser Variante, d.h. Anlage 6, werden zwei Bauprinzipien derart
vereint, daß sich deren Vorteile kombinieren, jedoch die Nachteile nicht in Erscheinung
treten. Im einzelnen handelt es sich um folgendes:
Das Auftragen mit Düsenauftragswerk auf indirekte Weise - d.h. zunächst auf die Mantelfläche
einer Walze, und sodann auf die Papierbahn - hat den Vorteil des einwandfreien Auftragens
von Streichfarbe ohne die gefürchteten Rakelstreifen. Beim Einsatz von Altpapier ist
jedoch die Streichklinge einer solchen Einrichtung als Egalisierelement problematisch.
[0051] Die Gestaltung von Streichstation 2 mit Düsenauftragswerk und Streichklinge oder
einem Stab als Egalisierelement hinterläßt keinerlei Rakelspuren und ist hervorragend
geeignet zum Beseitigen des sogenannten Filmsplitting-Phänomens.
[0052] Bei einer solchen kombinierten Fahrweise kann man somit vor allem altpapierhaltiges
Papier mit dem gewünschten Endstrichgewicht erzeugen. In der ersten Streichstation
wird mit dem Düsenauftragswerk altpapierhaltiges Rohpapier problemlos vorbehandelt,
während die zweite Streichstation mit ihrem Düsenauftragswerk und einer Streichklinge
die gewünschte Strichqualität in Bezug auf Glätte, Opazität und Oberflächengeschlossenheit
sichergestellt.
[0053] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es
zweckmäßig sein, zur Vermeidung des unerwünschten Orangenschaleneffektes des Flüssigkeitsfilmes
auf der Papierbahn Maßnahmen zur Vergleichmäßigung des Filmes nach dem Strich zu ergreifen.
[0054] Die Lösung dieser Teilaufgabe besteht darin, daß den Aufbringeinrichtungen unmittelbar
nach dem Walzenspalt im freien Zug der papierbahn Verreibeorgane nachgeordnet sind.
Diese Verreibeorgane bewirken durch eine Relativgeschwindigkeit zwischen der Papierbahn
einerseits und der Angriffsfläche des Verreibeorgans andererseits, ein Verreiben der
Streichmasse im noch fließfähigen Zustand derart, daß eine in sich geschlossene und
weitgehend gleichmäßig beschichtete Papierbahnoberfläche erreicht wird. Insbesondere
wird dies durch eine rotierende Bewegung des Verreibeorgans und/oder dessen oszillierende
Bewegung um die Längsachse und/oder dessen oszillierende Bewegungen quer oder längs
zur Papierbahn erreicht.
[0055] Die Figur 12 zeigt eine Zwei-Walzen-Presse. Eine Walze 1 und eine Walze 2, die achsparallel
zueinander angeordnet und drehbar gelagert sind, bilden miteinander einen Walzenspalt
3 zum Hindurchführen einer Papierbahn 4. Die beiden Walzen sind gegenläufig zueinander
angetrieben. Seitlich neben dem von unten nach oben laufenden Teil des Walzenumfanges
jeder Walze 1, 2 ist eine Auftragseinheit 5, 6 für ein fließfähiges Medium angeordnet.
Die Auftragseinrichtung 5 bringt dabei Streichfarbe und die Auftragseinrichtung 6
Leim auf die Walze auf. Die Papierbahn 4 wird von oben nach unten durch den Walzenspalt
3 geführt. Dabei wird in den Bereichen 7, 8, die der Walzenspalt mit der Papierbahn
bildet, ein Film eines fließfähigen Mediums über die Walzenoberfläche auf die Papierbahn
aufgebracht. Durch das Fuhren der Papierbahn von oben nach unten durch den Walzenspalt
wird die Streichmasse bzw. der Leim in der gewünschten Dicke auf die Papierbahn aufgetragen.
Im anschließenden freien Zug 9 der Papierbahn ist auf der Seite der Streichmasse ein
Verreibeorgan 10 angeordnet. Dieses Verreibeorgan ist im dargestellten Fall ein als
Walze ausgeführter rotationssymmetrischer Körper 10a, der mit einem bestimmten Druck
an die mit Streichmasse beschichtete Papierbahn angepreßt wird. Diese Walze ist drehbar
gelagert und wird angetrieben. Sie rotiert um ihre eigene Achse in Papierbahnlaufrichtung
oder gegenläufig und führt aufgrund eines weiteren Antriebes, der hier nicht im einzelnen
dargestellt ist, quer zur Papierbahn oszillierende Bewegungen aus.
Die Papierbahn wird dann über ein Umlenkorgan, hier als Umlenkwalze 11a dargestellt,
weiteren Arbeitseinrichtungen zugeführt.
[0056] Insgesamt können mit dieser Ausführung 11 Antriebsmöglichkeiten entsprochen werden.
Dabei sind die Hauptunterscheidungsmerkmale die Rotationsrichtung in Bezug auf die
Laufrichtung der Papierbahn und die Relativgeschwindigkeit zwischen Walzenumlauf und
Papierbahngeschwindigkeit.
[0057] Rotiert die Walze in Bahnlaufrichtung und die Relativgeschwindigkeit zwischen Walzenumlauf
und Papierbahn ist gleich null, kann ein Verreibeeffekt nur gewährleistet werden,
wenn die Walze
1) oszillierende Bewegungen längs zur Papierbahn,
2) oszillierende Bewegungen quer zur Papierbahn ,
3) eine Kombination aus Quer- und Längsbewegung gegenüber der Papierbahn ausführt.
[0058] Ist die Umlaufgeschwindigkeit der Walze ungleich der Papierbahngeschwindigkeit, d.h.
die Relativgeschwindigkeit zwischen Walzenumlauf und Papierbahn ist ungleich null,
wird der entsprechende Verreibeeffekt schon durch die Rotationsbewegung der Walze
erreicht. Durch die zusätzliche Oszillation wird er verstärkt. Eine Überlagerung von
Walzenrotation und zusätzlicher oszillierender Bewegung zur Papierbahn ermöglicht
ein Verreiben in Lauf- und quer zur Laufrichtung der Papierbahn, während die alleinige
Rotation der Walze vordergründig ein Verreiben in Laufrichtung der Papierbahn begünstigen
wird. Zusammengefaßt ergeben sich folgende Möglichkeiten bei Rotation einer Walze
in Papierbahnlaufrichtung und Vorhandensein einer Relativgeschwindigkeit zwischen
Walzenumlauf und Papiergeschwindigkeit;
1) die Walze führt nur eine reine Rotationsbewegung aus,
2) die Walze führt zusätzlich oszillierende Bewegungen quer zur Papierbahn aus,
3) die Walze führt zusätzlich eine oszillierende Bewegung in Papierbahnlaufrichtung
aus,
4) die Walze führt eine Kombination von Längs- und Querbewegung in Bezug auf die Papierbahn
aus.
[0059] Rotiert die Walze gegenläufig zur Laufrichtung der Papierbahn, kann ein Verreibeeffekt
allein durch die Walzenrotation erreicht werden, allerdings nur längs zur Papierbahnlaufrichtung.
Die zusätzliche Oszillation der Walze quer zur Papierbahnlaufrichtung begünstigt den
Verreibeeffekt. Oszillierende Bewegungen längs zur Papierbahnlaufrichtung und eine
Kombination aus Längs- und Querbewegung gegenüber der Papierbahn sind möglich.
[0060] Im Normalfall wird die Walze angetrieben, und zwar in Bezug auf die Papierbahn entweder
gleichläufig oder gegenläufig. Die hierbei notwendige Relativgeschwindigkeit wird
auf einen optimalen Wert eingestellt.
[0061] Ist die Walze drehbar gelagert und wird nicht angetrieben, kann sie von der Papierbahn
durch deren Geschwindigkeit mitgenommen werden. Es ist dann zur Erzielung des Verreibeeffektes
eine Einrichtung notwendig, die die Walze abbremst. Zusätzlich ist es auch hier zweckmäßig,
die Walze oszillierende Bewegungen quer zur Papierbahnlaufrichtung ausführen zu lassen,
um einen guten Verreibeeffekt über die gesamte Papierbahnebene zu gewährleisten.
[0062] Die Oberfläche der Walze kann glatt oder als Profil ausgeführt sein. Eine weitere
Möglichkeit ist eine drahtumwickelte Walze. Glatte Walzen sind vorzugsweise mit einem
Cr-Bezug oder Streichfarbe abweisenden und verschleißfesten Beschichtungen versehen,
wie z. B. Teflon, Gummi, Polyurethan oder Keramik. Der Walzendurchmesser beträgt vorzugsweise
100 bis 400 mm.
[0063] Die Figur 13 zeigt analog zu Figur 1 eine Zwei-Walzen-Presse. Eine Walze 1 und eine
Walze 2, die achsparallel zueinander angeordnet und drehbar gelagert sind und miteinander
einen Walzenspalt 3 zum Hindurchführen einer Papierbahn 4 bilden. Die beiden Walzen
sind gegenläufig zueinander angetrieben. Seitlich neben dem von unten nach oben laufenden
Teil des Walzenumfanges jeder Walze 1, 2 ist eine Auftragseinheit 5, 6 für ein fließfähiges
Medium angeordnet. Die Papierbahn 4 wird von oben nach unten durch den Walzenspalt
3 geführt. Dabei wird in den Bereichen 7, 8 die der Walzenspalt mit der Papierbahn
bildet, ein Film fließfähigen Mediums auf die Papierbahn aufgebracht. Beide Auftragseinrichtungen
bringen Streichfarbe auf die Oberfläche der Walze auf. Durch das Führen der Papierbahn
von oben nach unten durch den Walzenspalt wird die Streichmasse in der gewünschten
Dicke auf die Papierbahn aufgetragen. Im anschließenden freien Zug 9 der Papierbahn
sind auf beiden Seiten zum Verreiben der Streichmasse je ein Verreibeorgan angeordnet.
Diese Verreibeorgane, im dargestellten Fall rotationssymmetrische Körper 10a, sind
in der Figur ein Stab. Die Oberfläche des Stabes kann dabei glatt sein, der Durchmesser
beträgt vorzugsweise 10 - 30 mm. Es besteht auch die Möglichkeit, den Stab mit Draht
zu umwickeln oder seiner Oberfläche ein Profil zu geben.
[0064] Der Stab selbst rotiert nur sehr langsam zum Zwecke der Selbstreinigung und zur Vermeidung
von lokalem Verschleiß. Um einen guten Verreibeeffekt zu erzielen, sind zusätzliche
Antriebsmöglichkeiten, die in der Figur nicht dargestellt sind, zur Realisierung oszillierender
Bewegungen um die Stabachse sowie längs in oder quer zur Papierbahnlaufrichtung oder
einer Kombination aus Längs- und Querbewegung relativ zur Papierbahn, vorzusehen.
[0065] Möglich ist in diesem Ausführungsbeispiel auch der Einsatz von Walzen beidseitig
der Papierbahn. Die Ausführung und Gestaltung der Antriebsmöglichkeiten erfolgt wie
in Figur 1 beschrieben.
[0066] Vorzugsweise werden die Verreibeorgane beidseitig der Papierbahn so angeordnet, daß
sie in Laufrichtung gegeneinander versetzt sind.
[0067] Die Papierbahn 4 wird nach den Verreibeorganen über eine Umlenkeinrichtung, hier
eine Umlenkwalze 11a, weitergeleitet. Es besteht dabei auch die Möglichkeit, um den
Kontakt einer noch nassen bzw. feuchten, gestrichenen Papierbahn mit der Umlenkwalze
11a zu vermeiden, einen Trocknungsvorgang zwischen Umlenkwalze und Verreibeorgan vorzusehen.
[0068] Figur 14 gibt die bereits in Figur 2 beschriebene 2-Walzen-Pressen-Anordnung in abgewandelter
Form wieder. Über zwei achsparallele, drehbar gelagerte Walzen 1 und 2, die gegenläufig
zueinander angetrieben sind und miteinander einen Walzenspalt 3 bilden, wird Streichfarbe
durch zwei Zuführeinrichtungen 5 und 6, wobei je eine einer Walze zugeordnet ist,
auf die Oberfläche der Walzen aufgetragen und beim Durchführen der Papierbahn 4 durch
den Walzenspalt 3 auf die Papierbahn aufgebracht. Im offenen Zug sind auch hier beidseitig
Verreibeorgane 10a angeordnet. Diese können wie in Figur 2 oder in Figur 1 beschrieben
ausgeführt sein. Analog dazu sind auch die Antriebsmöglichkeiten wie in den bereits
beschriebenen Figuren realisierbar.
[0069] Die Umlenkung der Papierbahn erfolgt hier kontaktlos über eine Luftkissenumlenkeinrichtung
11b. Das hat den Vorteil, daß auch noch von der Streichfarbe feuchte Papierbahnen
einer Umlenkung ohne direkte Berührung der noch von Streichfarbe feuchten Papierbahnseite
mit einem Umlenkorgan erfahren kann und eine vorhergehende Zwischentrocknung nicht
erforderlich ist. Die Papierbahn wird anschließend mittels einer Infrarot-Einrichtung
12a getrocknet. Eine weitere Möglichkeit der nachfolgenden Trocknung ist in Figur
14b dargestellt und besteht darin, die Papierbahn nach der Infrarot-Trocknung 12a
noch einer Schwebetrocknung 12b zu unterziehen.
[0070] Die in Figur 15 dargestellte 2-Walzen-Pressen-Anordnung entspricht im Aufbau und
der Funktion im wesentlichen der in Figur 2 beschriebenen Anordnung. Die Bezugszeichen
sind entsprechend zugeordnet. Als Verreibeorgane werden Stäbe mit in ihrer Seitenansicht
konvexer Arbeitsfläche 10b, hier als Hydrobarschuhe ausgeführt, eingesetzt.
[0071] Der Krümmungsradius der Arbeitsfläche des Stabes 10b wird vorzugsweise größer gewählt
als der Radius dafür eingesetzter Walzen, so daß die wirksame Arbeitsfläche des Verreibeorganes
sich größer gestaltet.
[0072] Die Hydrobarschuhe können stationär oder mit einem zusätzlichen Antrieb zur Realisierung
von oszillierenden Bewegungen quer zur Papierbahn, der in der Figur nicht dargestellt
ist, ausgestattet sein.
[0073] Die Oberfläche des Hydrobarschuhs kann glatt sein oder mit einem Profil versehen
werden, wie in den Figuren 16 und 17 verdeutlicht. Vorzugsweise wird das Profil sich
nicht über die gesamte Oberfläche des Hydrobarschuhs erstrecken, sondern nur über
den ersten ansteigenden Krümmungsteil in Laufrichtung der Papierbahn. Der folgende
absteigende Teil wird glatt ausgeführt. Damit wird erreicht, daß die Deckschicht aus
Streichmasse mit ihren Unebenheiten aufgerauht und anschließend gleichmäßig verrieben
wird. Die Papierbahn wird dann über ein Umlenkorgan 11 z. B. nachfolgenden Trocknungseinrichtungen
zugeführt.
[0074] In den Figuren 16a, 16b und 16c sind Möglichkeiten für die Profilgestaltung dargestellt.
Das in Fig. 16a dargestellte Profil der Arbeitsfläche ist wellig. Die Figuren 16b
und 16c verdeutlichen die Möglichkeit der Verwendund eines Zahn- und eines Zahnstangenprofils.
[0075] Die Figuren 17a, 17b und 17c geben einen Überblick über mögliche Profilkonturen in
der Draufsicht. Dabei sind parallele Profilkonturen, Profilkonturen mit einer Steigung
und Profilkonturen mit wechselnder Steigung denkbar.
[0076] Die Auswahl der einzusetzenden Verreibeorgane, deren Anzahl, d.h. die Möglichkeit
eines Hintereinanderschaltens von Verreibeorganen auf der gleichen Papierbahnseite
und der Antriebsmöglichkeiten erfolgt für einen konkreten Einsatzfall und den zu erzielenden
Effekt.
1. Verfahren zum Streichen einer Papierbahn geringer Festigkeit (Altpapierbasis), mit
den folgenden Merkmalen:
1.1 das Papier wird auf beiden Seiten gestrichen;
1.2 die Papierbahn wird nach dem Streichen getrocknet; gekennzeichnet durch die folgenden
Merkmale:
1.3 der Strich wird mittels zweier oder mehrerer Streichstationen aufgebracht;
1.4 mit den einzelnen Streichstationen wird nur ein Teil der Gesamtstreichmenge aufgebracht,
wobei sich die Teile der Einzelstrichmengen am Ende des gesamten Streichvorganges
zur Gesamtstrichmenge addieren;
1.5 nach jedem Aufbringen einer Teilstrichmenge wird die Papierbahn getrocknet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
2.1 es wird zuerst auf die eine Seite der Papierbahn die für diese Seite vorgesehene
Gesamtstrichmenge aufgebracht;
2.2 sodann wird die Papierbahn getrocknet;
2.3 sodann wird auf die andere Seite der Papierbahn die hierfür vorgesehene Gesamt-Strichmenge
aufgebracht;
2.4 sodann wird die Papierbahn wieder getrocknet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
3.1 mit wenigstens einer Streichstation wird auf die eine Seite der Papierbahn nur
eine Teilmenge der für diese Seite vorgesehene Gesamtstrichmenge aufgebracht;
3.2 sodann wird die Papierbahn getrocknet;
3.3 in einer nachfolgenden Streichstation bzw. in mehreren nachfolgenden Streichstationen
wird die fehlende Teilmenge der für diese Seite vorgesehenen Gesamtstrichmenge aufgebracht;
3.4 sodann wird die Papierbahn wieder getrocknet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strichmenge
pro Seite 0,5 und 12 g/m2 ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierbahn
zu keinem Zeitpunk des gesamten Streichprozesses einen Trockengehalt von etwa 70%
unterschreitet, bezogen auf das gemeinsame Gewicht von Papierbahn und Strich.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Streichen
in wenigstens einer Streichstation indirekt erfolgt, indem auf die Mantelfläche einer
Walze eine dosierte Schicht aufgebracht und die Schicht sodann vom Walzenmantel auf
die Papierbahn übertragen wird.
7. Vorrichtung zum Durchführen eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
mit den folgenden Merkmalen:
7.1 mit einer Streichstation zum indirekten Streichen;
7.2 die Streichstation umfaßt zwei Walzen, die parallel zueinander angeordnet sind
und einen Walzenspalt zum Hindurchführen der Papierbahn aufweisen, ferner wenigstens
eine Auftragsdüse zum dosierten Aufbringen einer Streichfarbenschicht auf die Mantelfläche
der einen Walze zwecks Übertragens dieser Schicht vom Walzenmantel auf die Papierbahn
im Walzenspalt;
7.3 mit einer Trocknungseinrichtung;
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
7.4 es ist eine Mehrzahl von Streichstationen vorgesehen;
7.5 die einzelne Streichstation ist derart gestaltet und ausgebildet, daß nur eine
Teilmenge der Gesamtstrichmenge aufgetragen wird;
7.6 jeder Streichstation ist eine Trocknungseinrichtung nachgeschaltet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Streichstation eine
Doppel-Streichstation ist, bei welcher jeder Walze je eine Auftragsdüse zugeordnet
ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß weingstens eine Streichstation
eine Doppelstreichstation, und wenigstens eine Streichstation eine Einfachstreichstation
ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf wenigstens
einer Seite der Papierbahn nach dem Walzenspalt im freien Zug (9) ein Verreibeorgan
(10a, 10b) vorgesehen ist, das sich im wesentlichen über die gesamte Breite der Papierbahn
hinweg ersteckt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die eine
Auftragseinrichtung (5) Streichfarbe und die andere Auftragseinrichtung (6) Leim auf
die Mantelfläche der ihr zugeordneten Walze (1, 2) aufträgt, und daß das Verreibeorgan
auf der mit Streichfarbe beschichteten Seite der Papierbahn angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß beide Auftragseinrichtungen
(5, 6) Streichfarbe auf die Mantelflächen der ihr zugeordneten Walzen auftragen, und
daß auf beiden Seiten der Papierbahn Verreibeorgane (10a, 10b) angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verreibeorgane
(10a, 10b) beidseitig auf einer gemeinsamen Senkrechten an die Tangente an die Papierbahn
(4) angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Verreibeorgane
(10a, 10b) beidseitig der Papierbahn in Laufrichtung gegeneinander versetzt angeordnet
sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verreibeorgan
als rotationssymmetrischer Körper (10a) ausgeführt ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der rotationssymmetrische
Körper (10a) drehbar gelagert ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der rotationssymmetrische
Körper (10a) antreibbar ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufgeschwindigkeit
des rotaitonssymmetrischen Körpers ungleich der Papiergeschwindigkeit ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der rotationssymmetrische
Körper (10a) entgegengesetzt zur Laufrichtung der Papierbahn rotiert.
20. Vorrichtung zum Beschichten fließfähiger Medien nach einem der Ansprüche 7 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verreibeorgan als Stab mit in der Seitenansicht konvexer
Arbeitsfläche (10b) ausgeführt ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das einzelne
Verreibeorgan um seine eigene Achse oszilliert ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 21, dadurch gekennzeichnet daß das einzelne
Verreibeorgan (10a, 10b) oszillierend quer und/oder längs zur Papierbahn arbeitet.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche
des einzelnen Verreibeorgans (10a, 10b) glatt ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche
des einzelnen Verreibeorgans (10a, 10b) im wesentlichen profiliert ist.