Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung (1) einer aus mehreren Komponenten zusammengesetzten Streichfarbe, zumindest bestehend aus einer ersten Mischstufe (2) und einer Entgasungsvorrichtung (3), wobei als erste Mischstufe zumindest ein kontinuierliches Mischaggregat (21) zur Mischung der Streichfarbenkomponenten vor der Entgasungsvorrichtung (3) angeordnet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Streichfarbe mit einer ersten Mischstufe, einer Entgasungsvorrichtung, zumindest einer zweiten Mischstufe, wobei die Streichfarbe Pigmente in wässriger Dispersion, Bindemittel und zumindest einen Verdicker und weitere Additive enthält, und wobei

• unter Verwendung zumindest eines kontinuierlichen Mischaggregats (21) als erste Mischstufe (2) eine wässrige PigmentDispersion mit Bindemittel und weiteren Additiven hergestellt wird, und
• darauf folgend die Dispersion einer Entgasung unterzogen wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung einer aus mehreren Komponenten zusammengesetzten Streichfarbe gemäß Anspruch 1, bestehend aus einer ersten Mischstufe, einer Entgasungsvorrichtung und zumindest einer zweiten Mischstufe. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Streichfarbe gemäß Anspruch 7, wobei die Streichfarbe Pigmente in wässriger Dispersion, Bindemittel und zumindest einen Verdicker und weitere Additive enthält sowie einem Verfahren zur Herstellung von gestrichenem Papier oder Karton gemäß Anspruch 12.

[0002] Zur Verbesserung der Oberflächenqualität werden Naturpapiere bekannterweise mit Pigmentstreichfarben beschichtet. Die Streichfarben enthalten in Wasser dispergierte, meist anorganische Pigmente. Der Farbe wird Bindemittel zugesetzt, um die Pigmente zuverlässig und dauerhaft auf dem Papier aufzubringen. Als weiteren Bestandteil enthalten die Streichfarben Verdicker und diverse Hilfsstoffe als Additive, um die für das jeweilige Beschichtungsverfahren erforderlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften einzustellen.

[0003] Trend der Streichfarbenaufbereitung ist, flexible Prozesse zur Verfügung zu stellen und dabei in Dispersionsfarben höhere Feststoffgehalte einzubringen. Ein höherer Feststoffgehalt fordert, dass bei der Dimensionierung des Mischers das Dispergier- und Mischverhalten der einzelnen Farbkomponenten besondere Beachtung findet. Durch die Flexibilisierung der gesamten Prozessfolge sollen schnellere Sortenwechsel und kleiner Abwassermengen erzielt werden.

[0004] In der Veröffentlichung Puijola, Metso Paper Finishing Days, Okt. 2002, Straßburg sind die modulare und die kontinuierliche Farbaufbereitung als zwei für die Praxis wesentlichen Aufbereitungstechniken beschrieben. Die weit verbreitete modulare Aufbereitung beruht auf einem Prozess, bei dem die Farbe chargenweise verarbeitet wird und sich dabei der Gesamtprozess aus unterschiedlichen Teilprozessen zusammensetzt. Bei jedem Teilprozess wird die Dosierreihenfolge der Chemikalien so ausgewählt, dass die Chemikalien, die nicht miteinander reagieren, gleichzeitig dosiert werden.

[0005] Bei chargenweise betriebener Farbaufbereitung wird vergleichsweise viel Luft in die Farbe eingetragen. Diese ist besonders beim Curtain-Streichen besonders ungünstig. Außerdem erfordert eine diskontinuierliche Aufbereitung Zwischenbehälter, in denen erneut Luftansammlungen oder Streichfarbenablagerungen entstehen können, die für die nachfolgenden Streichprozesse nachteilig sind. Bei der kontinuierlichen Streichfarbenaufbereitung steuert eine komplexe Systemsteuerung das Misch- und Dosiersystem für die einzelnen Chemikalien, die im gemischten Zustand direkt in den Maschinenbehälter einer Streichvorrichtung eingebracht oder in gewissen Fällen in Vorratsbehältern gelagert werden.

[0006] Des Weiteren sind Streichfarben und deren Verarbeitung aus der Druckschrift WO 02/066739 A1 bekannt. Auch ist aus der Druckschrift ein Verfahren zur Herstellung von gestrichenem Papier oder Karton zu entnehmen, bei dem eine Streichfarbe mit einem so genannten Curtain-Coater in einem frei fallenden Vorhang auf eine laufende Papier- oder Kartonbahn aufgetragen wird. Vor dem Auftrag wird die fertige Streichfarbe über mehrere Mischungsstufen aus ihren Komponenten gemischt. Da beim Aufbringen die Streichfarbe keine Luft oder andere Gase enthalten darf, wird sie in einem zwischengeschalteten Verfahrensschritt entgast.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Farbaufbereitung durch eine geeignete Koordination von Einzelprozessabläufen zu flexibilisieren und dabei die Gesamtprozessfolge bezüglich ihrer Wirtschaftlichkeit und Qualität zu verbessern.

[0008] Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung nach Anspruch 1 und einem Verfahren zur Herstellung von Streichfarbe nach Anspruch 7 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung von gestrichenem Papier oder Karton nach Anspruch 12 gelöst.

[0009] Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung einer aus mehreren Komponenten zusammengesetzten Streichfarbe vorgesehen, zumindest bestehend aus einer ersten Mischstufe und einer Entgasungsvorrichtung, wobei als erste Mischstufe zumindest ein kontinuierliches Mischaggregat zur Mischung der Streichfarbenkomponenten vor der Entgasungsvorrichtung angeordnet ist.

[0010] Die Erfindung schlägt vor, durch kontinuierliche Mischaggregate dem Farbgemisch geringere Gasanteile einzubringen als bei herkömmlichen Methoden. Dabei wird in Abhängigkeit von der Viskosität der Farbe und der Auslegung der Mischvorrichtung eine vollständige Homogenisierung der Streichfarbe erzielt, wobei durch eine geringe Vorratsmenge an Farbe im Mischsystem die Streichfarbenverluste gering gehalten werden und ein schneller Farbwechsel ermöglicht wird. Die Farbe durchläuft die Aufbereitungsvorrichtung und gelangt ohne Bevorratung direkt in den Maschinenbehälter der Streichvorrichtung. Eine Mess- und Steuereinheit sorgt für die notwendige Abstimmung der Einzelprozesse untereinander, um den Farbfluss zu koordinieren, und gewährleistet eine wirtschaftlich vorteilhafte, hohe Systemintegration und Produktionsleistung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Farbaufbereitung erfordert nur eine geringe Lagerhaltung an Streichfarbe bzw. deren Komponenten.

[0011] Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein weiteres kontinuierliches Mischaggregat nach der Entgasungsvorrichtung zur Zumischung weiterer Farbkomponenten angeordnet ist. Hierdurch wird die getrennte Zumischung verschiedener Komponenten und deren Dosierreihenfolge auf die jeweiligen Chemikalien angepasst, wobei bevorzugt diejenigen Komponenten gleichzeitig dosiert werden, die nicht miteinander reagieren.

[0012] Vorteilhafterweise ist die Entgasungsvorrichtung ein Vakuumentlüfter, der die immer in gewisser Menge in der Streichfarbe vorhandene Luft entfernt.

[0013] Vorteilhafterweise ist zumindest nach einem Mischaggregat eine Mischturbine angeordnet, um die Durchmischung der aus mehreren Komponenten zusammengesetzten Farbe zu verbessern. Wahlweise folgt nachgeordnet eine Kühlvorrichtung. Hierdurch wird die durch den Mischvorgang in einer Mischturbine erwärmte Farbe gekühlt, um eine effiziente Entlüftung oder Weiterverarbeitung zu gewährleisten bzw. auch um das Kochen im Vakuumentlüfter zu vermeiden.

[0014] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest ein Filter, bevorzugt am ausgangsseitigen Ende, in die Vorrichtung eingebunden. Hierdurch werden zumindest unmittelbar vor dem Auftragen der Farbe die in ihr befindlichen Verunreinigungen, beispielsweise Partikel und Ablagerungen der Streichfarbe, entfernt.

[0015] In bevorzugter Ausführungsform ist der Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung ein Curtain-Coater nachgeordnet, wahlweise mit einem Pulsationsdämpfer. Der Pulsationsdämpfer reduziert die Druckstöße im Mischsystem und sorgt für einen gleichmäßigen Farbenstrom im Coater.

[0016] Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Streichfarbe mit einer ersten Mischstufe, einer Entgasungsvorrichtung, zumindest einer zweiten Mischstufe angegeben, wobei die Streichfarbe Pigmente in wässriger Dispersion, Bindemittel und zumindest einen Verdicker und weitere Additive enthält, wobei unter Verwendung zumindest eines kontinuierliches Mischaggregats als erste Mischstufe eine wässrige Pigment-Dispersion mit Bindemittel und weiteren Additiven hergestellt wird, und darauf folgend die Dispersion einer Entgasung unterzogen wird. Vorteilhafterweise wird die Entgasung unter Vakuum vorgenommen.

[0017] Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass unter Verwendung zumindest eines kontinuierlichen Mischaggregats als zweite Mischstufe Verdicker und weitere Additive unter Luftabschluss der Pigment-Dispersion zugemischt werden. Vorteilhafterweise werden als weitere Additive Tenside verwendet.

[0018] Gemäß einer besonders vorteilhaften und daher bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass vor dem Auftragen die Farbe zumindest einmal gefiltert wird.

[0019] Des Weiteren sieht die Erfindung vor, dass zur Herstellung von gestrichenem Papier oder Karton die Farbe unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung mittels eines Curtain-Coaters in einem frei fallenden Vorhang auf eine laufende Papier- oder Kartonbahn aufgetragen wird.

[0020] Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen oder deren Unterkombinationen.

[0021] Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Im Einzelnen zeigt die schematische Darstellung in:

Fig. 1

eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung mit einem Coater, bei der eine Mischturbine vor der Entgasungsvorrichtung eingebunden ist.

Fig. 2

eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung mit einem Coater mit jeweils einer Mischstufe vor und nach der Entgasungsvorrichtung.

Fig. 3

eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung mit einem Coater, bei der eine Mischturbine mit einem nachfolgenden Zwischenbehälter vor der Entgasungsvorrichtung eingebunden ist.

Fig. 4

eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung mit einem Coater mit einem Zwischenbehälter vor und einer Mischstufe nach der Entgasungsvorrichtung.

Fig. 5

eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung mit einem Coater mit jeweils einer kontinuierlichen Mischstufe mit zusätzlicher Mischturbine vor und nach der Entgasungsvorrichtung.

[0022] Die in der Figur gleichen Bezugsziffern bezeichnen gleiche oder gleich wirkende Elemente.

[0023] Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung 1. In einer ersten Mischstufe 2 werden über Zulaufleitungen Pigmente 22, Wasser 23 und Bindemittel 24 sowie als weitere Komponenten Verdicker 42 und weitere Additive 43 hinzugefügt. Über ein kontinuierliches Mischaggregat 21 werden die Komponenten vermengt. Nach dem Mischvorgang durchläuft die Dispersion eine zusätzliche Mischturbine mit einer Kühlvorrichtung 25, um die Farbe zu homogenisieren und die durch den Mischvorgang ansteigende Temperatur zu verringern.

[0024] Die abgekühlte Dispersion wird mittels einer Pumpe 8 einer Entgasungsvorrichtung 3 zugeführt, in der sie bei Unterdruck versprüht wird. Dabei werden die aus der Farbmischung austretenden Gase, insbesondere handelt es sich um Luft, aus dem Behälter abgeführt.
Nach der Entgasung wird die fertig gemischte Farbe mit einer Pumpe 8 weiterbefördert und über einen Filter 5 und einen Pulsationsdämpfer 6 einem Curtain-Coater 9 zugeführt, über den die Streichfarbe auf Papier oder Karton aufgetragen wird.

[0025] Fig.2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung mit einem Coater mit jeweils einer Mischstufe vor und nach der Entgasungsvorrichtung 3. In der ersten Mischstufe 2 wird unter Verwendung eines kontinuierliches Mischaggregats 21 eine wässrige Pigment-Dispersion mit Bindemittel und weiteren Additiven hergestellt. Darauf folgend wird die Dispersion einer Entgasung in Vorrichtung 3 unterzogen. In einer zweiten Mischstufe 4 wird anschließend Verdicker und weitere Additive hinzugefügt und wiederum über Filter 5 und einem Pulsationsdämpfer 6 einem Curtain-Coater 9 zugeführt. In einem zweistufigen Mischprozess werden zunächst die Komponenten gemischt, die sich auf Grund einer geringen Viskosität gut entlüften lassen. Stoffe die die Viskosität erhöhen oder zum schäumen neigen, werden erst in einem weiteren Prozessstadium beigefügt.

[0026] Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung analog zur Fig. 1 mit einem Coater, bei der eine Mischturbine 25 mit einem nachfolgenden Zwischenbehälter 7 vor der Entgasungsvorrichtung 3 eingebunden ist.

[0027] Auch kann, wie in Fig. 4 dargestellt, der Zwischenbehälter unmittelbar nach dem kontinuierlichen Mischaggregat 21 angeordnet sein und nach der Entgasungsvorrichtung 3 eine zweite Mischstufe 4 folgen.

[0028] Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung mit einem Coater mit jeweils einer kontinuierlichen Mischstufe 21 und 41 mit zusätzlicher Mischturbine 25 und 44 sowohl vor als auch nach der Entgasungsvorrichtung 3. Dadurch wird eine besonders homogene Durchmischung der Farbe bewirkt.

[0029] Insbesondere die Zugabe von Verdicker und Tensiden als weitere Additive kann eine beträchtliche Zunahme der Viskosität der Farbmischung bewirken, die wiederum zu einer beträchtlichen Temperaturerhöhung in der jeweiligen Mischstufe führen kann. Durch eine Kombination einer Mischturbine mit einer weiteren Kühlvorrichtung wird wiederum die Temperatur der fertig gemischten Farbe reduziert, um eine optimale Weiterverarbeitung sicher zu stellen. Auch in dieser Stufe kann trotz einer erhöhten Viskosität noch eine zusätzliche Entgasung stattfinden.

[0030] Im weiteren Verlauf ist ein Partikelfilter 5 angeordnet, der störende Partikel aus der Farbe entfernt, bevor diese kontinuierlich einem Curtain-Coater 9 zugeführt wird.

[0031] Nicht in der Figur dargestellte Mess- und Steuereinheiten sorgen für einen regulären Ablauf der Prozessfolge. Auf Bedarf können auch weitere kontinuierliche Mischaggregate zur getrennten Zumischung weiterer Komponenten und insbesondere die kontinuierliche Zumischung in der zweiten Mischstufe in die Vorrichtung eingebunden werden.

Bezugszeichenliste

[0032] 

1

Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung

2

erste Mischstufe

21

kontinuierliches Mischaggregat

22

Zulaufleitung Pigmente

23

Zulaufleitung Wasser

24

Zulaufleitung Bindemittel

25

Mischturbine (mit Kühlvorrichtung)

3

Entgasungsvorrichtung

4

zweite Mischstufe

41

kontinuierliches Mischaggregat

42

Zulaufleitung Verdicker

43

Zulaufleitung weitere Hilfsstoffe

44

Mischturbine (mit Kühlvorrichtung)

5

Filter

6

Pulsationsdämpfer

7

Zwischenbehälter

8

Pumpe

9

Curtain-Coater

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung (1) einer aus mehreren Komponenten zusammengesetzten Streichfarbe, zumindest bestehend aus einer ersten Mischstufe (2) und einer Entgasungsvorrichtung (3),
dadurch gekennzeichnet,
dass als erste Mischstufe zumindest ein kontinuierliches Mischaggregat (21) zur Mischung der Streichfarbenkomponenten vor der Entgasungsvorrichtung (3) angeordnet ist.

2. Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein weiteres kontinuierliches Mischaggregat (41) nach der Entgasungsvorrichtung zur Zumischung weiterer Farbkomponenten angeordnet ist.

3. Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet,
dass die Entgasungsvorrichtung (3) ein Vakuumentlüfter ist.

4. Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest nach einem Mischaggregat (21, 41) eine Mischturbine (25, 44), wahlweise mit einer nachgeordneten Kühlvorrichtung angeordnet ist.

5. Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest ein Filter (5), bevorzugt am ausgangsseitigen Ende, in der Vorrichtung eingebunden ist.

6. Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5
dadurch gekennzeichnet,
dass der Vorrichtung (1) ein Curtain-Coater (9), wahlweise mit einem Pulsationsdämpfer (6), nachgeschaltet ist.

7. Verfahren zur Herstellung von Streichfarbe, mit einer ersten Mischstufe, einer Entgasungsvorrichtung, zumindest einer zweiten Mischstufe, wobei die Streichfarbe Pigmente in wässriger Dispersion, Bindemittel und zumindest einen Verdicker und weitere Additive enthält,
gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

- unter Verwendung zumindest eines kontinuierlichen Mischaggregats (21) als erste Mischstufe (2) wird eine wässrige Pigment-Dispersion mit Bindemittel und weiteren Additiven hergestellt, und

- darauf folgend wird die Dispersion einer Entgasung unterzogen.

8. Verfahren zur Herstellung von Streichfarbe nach Anspruch 7
dadurch gekennzeichnet,
dass unter Verwendung zumindest eines kontinuierlichen Mischaggregats als zweite Mischstufe Verdicker und weitere Additive unter Luftabschluss der Pigment-Dispersion zugemischt werden.

9. Verfahren zur Herstellung von Streichfarbe nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass als weitere Additive Tenside verwendet werden.

10. Verfahren zur Herstellung von Streichfarbe nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass vor dem Auftragen die Farbe zumindest einmal gefiltert wird.

11. Verfahren zur Herstellung von Streichfarbe nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Entgasung unter Vakuum vorgenommen wird.

12. Verfahren zur Herstellung von gestrichenem Papier oder Karton nach einem der Ansprüche 7 bis 11 unter Verwendung einer Vorrichtung zur Streichfarbenaufbereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass mittels eines Curtain-Coaters (9) in einem frei fallenden Vorhang die Farbe auf eine laufende Papier- oder Kartonbahn aufgetragen wird.

Zeichnung