Kombiniertes Auftrags- und Glättverfahren

Abstract

 Bei einem Verfahren zum Auftragen eines Mediums auf eine laufende Materialbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, und zum Glätten des auf die Materialbahn aufgetragenen Mediums wird das Auftragsmedium auf die Materialbahn übertragen und die mit dem noch feuchten Auftragsmedium versehene Materialbahn durch einen zwischen einer beheizten glatten Presswalze und einer weichen Gegenwalze gebildeten Pressnip geführt, in dem die Materialbahn mit ihrer das Auftragsmedium aufweisenden Seite mit der beheizten glatten Presswalze in Kontakt kommt. Die Materialbahn wird im Anschluss an den Pressnip von der beheizten glatten Presswalze abgezogen und unmittelbar darauf insbesondere einer Einrichtung zur berührungslosen Trocknung zugeführt. Es wird auch eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Auftragen eines Mediums auf eine laufende Materialbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, und zum Glätten des auf die Materialbahn aufgetragenen Mediums.

[0002] Produkte aus dem Herstellungsbereich von K/V (Karton und Verpackungspapiere), graphischen Papieren und Spezialpapieren werden üblicherweise mit einem Leim/Stärke- oder sonstigem Oberflächenauftrag behandelt. Ein solches Vorgehen erfordert bisher zwei voneinander unabhängig arbeitende Verfahren bzw. Einheiten wie insbesondere ein Auftragsaggregat und zumindest ein getrenntes Glättaggregat, um die gewünschte Oberflächenqualität des Endproduktes zu erreichen.

[0003] Aus der WO 2007/100667 sind ein Verfahren sowie eine Vorrichtung bekannt, bei denen eine Polymerschicht auf die Materialbahn aufgebracht und die auf die Materialbahn aufgebrachte Polymerschicht in noch feuchtem Zustand in Kontakt mit einer heißen Oberfläche gebracht wird, um dafür zu sorgen, dass das in ihr enthaltene Wasser zum Sieden kommt und dadurch unterhalb der Oberfläche Hohlräume entstehen, die Außenfläche der Schicht jedoch glatt ist. Dazu wird das Auftragsmedium auf die Materialbahn aufgebracht und die Materialbahn anschließend einem glatten beheizbaren Trockenzylinder zugeführt, wobei die Materialbahn dem Trockenzylinder über eine Presswalze aufgegeben wird.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen die beiden zuvor genannten Funktionalitäten, nämlich die eines Auftragsaggregates und die eines oder mehrerer Glättaggregate auf einfache und effiziente Weise miteinander kombiniert sind. Dabei sollen insbesondere auch eine entsprechende Volumensteigerung, Glättesteigerung und Pigmenteinsparung erreicht werden.

[0005] Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Auftragsmedium auf die Materialbahn übertragen wird, die mit dem noch feuchten Auftragsmedium versehene Materialbahn durch einen zwischen einer beheizten glatten Presswalze und einer weichen Gegenwalze gebildeten Pressnip geführt wird, in dem die Materialbahn mit ihrer das Auftragsmedium aufweisenden Seite mit der beheizten glatten Presswalze in Kontakt kommt, und die Materialbahn im Anschluss an den Pressnip von der beheizten glatten Presswalze abgezogen und unmittelbar darauf insbesondere einer Einrichtung zur berührungslosen Trocknung zugeführt wird.

[0006] Bei günstigen Prozessbedingungen ist auch eine Trocknung mit Kontakttrocknern, z. B. Trockenzylinder möglich.

[0007] Aufgrund dieser Ausgestaltung werden die Funktionalitäten der bisher getrennten Auftrags- und Glättaggregate auf platzsparende und effiziente Weise miteinander kombiniert. Neben den sich ergebenden effizienten Einbaumöglichkeiten beispielsweise im Hinblick auf PM/SM-Umbauten ergibt sich insbesondere auch eine höhere Energieeffizienz. Außer einer Volumen- und Glättesteigerung wird insbesondere auch eine Pigmenteinsparung erreicht. Darüber hinaus wird gegenüber den bekannten Verfahren vor allem auch eine höhere Oberflächenqualität des Endproduktes erzielt. Aufgrund der nunmehr möglichen Kompaktbauweise ergibt sich auch eine bessere Runability der Gesamtanlage.

[0008] Der Abzugswinkel, mit dem die Materialbahn von der beheizten glatten Presswalze abgezogen wird, ist vorzugsweise variabel einstellbar. Damit lässt sich insbesondere auch der Bereich, über den die beheizte glatte Presswalze von der Materialbahn umschlungen ist, variabel einstellen.

[0009] Bevorzugt wird das Auftragsmedium im Bereich der von der Materialbahn umschlungenen weichen Gegenwalze auf die Materialbahn übertragen.

[0010] Dabei kann die Position, an der das betreffende Medium auf die Materialbahn aufgebracht wird, wieder variabel einstellbar sein.

[0011] Das Auftragsmedium kann im Bereich der von der Materialbahn umschlungenen weichen Gegenwalze beispielsweise über eine Auftragswalze oder einen Freistrahl auf die Materialbahn aufgebracht werden.

[0012] Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Auftragsmedium in einem Bereich auf die Materialbahn aufgebracht, in dem diese die weiche Gegenwalze noch nicht berührt. Dabei kann das Auftragsmedium insbesondere über einen Freistrahl und/oder über einen Curtain Coater (Vorhangstreichverfahren) ohne Überschuss auf die Materialbahn aufgebracht werden.

[0013] Die Dosierung des Auftrags des Auftragsmediums erfolgt zweckmäßigerweise über eine Klinge, einen Rakelbalken und/oder dergleichen.

[0014] Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn die beheizte glatte Presswalze zusätzlich über wenigstens eine äußere Zusatzheizung beheizt wird. Normalerweise wird die glatte Presswalze von innen beheizt. Über die wenigstens eine äußere Zusatzheizung wird die Glättwalze noch stärker aufgeheizt.

[0015] Vorteilhafterweise sind die weiche Gegenwalze und die beheizte glatte Presswalze mit variabel einstellbarer Kraft gegeneinander pressbar.

[0016] Die Pressniplänge wird so gewählt, dass die Verweilzeit der Bahn im Pressnip mindestens 0,5 Millisekunden, vorzugsweise mindestens 1 Millisekunde beträgt.
Für eine gute Glättwirkung beträgt die Temperatur der beheizten Presswalze mehr als 200 °C.
Der Auftrag von Auftragsmedium erfolgt vorteilhafterweise in einem Abstand von weniger als 5 Meter, insbesondere weniger als 3 Meter vor dem Nip.

[0017] Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Materialbahn in der Einrichtung zur berührungslosen Trocknung gleichzeitig umgelenkt.

[0018] Dabei ist es von Vorteil, wenn die Materialbahn in der Einrichtung zur berührungslosen Trocknung in eine Richtung umgelenkt wird, die der Richtung, mit der die Materialbahn der weichen Gegenwalze oder einer dieser vorgeschalteten Umlenkwalze zugeführt wird, allgemein entgegengesetzt ist.

[0019] Bezüglich der Vorrichtung wird die oben angegebene Aufgabe erfindungsgemäß entsprechend dadurch gelöst, dass sie ein Auftragswerk zur Übertragung des Auftragsmediums auf die Materialbahn, eine beheizte glatte Presswalze und eine weiche Gegenwalze umfasst, wobei die mit dem noch feuchten Auftragsmedium versehene Materialbahn durch den zwischen der beheizten glatten Presswalze und der weichen Gegenwalze gebildeten Pressnip geführt ist, in dem die Materialbahn mit ihrer das Auftragsmedium aufweisenden Seite mit der beheizten glatten Presswalze in Kontakt kommt, und die im Anschluss an den Pressnip von der beheizten glatten Presswalze abgezogene Materialbahn unmittelbar darauf insbesondere einer Einrichtung zur berührungslosen Trocknung zugeführt ist.

[0020] Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0021] Die Länge des Pressnips beträgt vorzugsweise mehr als 30 mm. Dadurch wird die Glättwirkung verbessert.

[0022] Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung sind in ihrer Funktionalität also insbesondere dafür geeignet, einen Leim/Stärke- oder sonstigen Oberflächenauftrag auf eine Materialbahn mit unmittelbar darauffolgender Glättung durch eine hochbeheizte Glättwalze und spezieller Bahnführung insbesondere bei veränderbarem Abzugswinkel von der beheizten Walze durchzuführen. Gegenüber den herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen ergibt sich unter anderem der Vorteil einer besseren Oberflächenqualität der Endprodukte. Die erfindungsgemäße Kompaktbauweise gewährleistet zudem eine gute Runability der Gesamtanlage.

[0023] Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

[0024] Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung 10 zum Auftragen eines Mediums auf eine laufende Materialbahn 12 und zum Glätten des auf die Materialbahn 12 aufgetragenen Mediums. Bei der Materialbahn 12 kann es sich insbesondere um eine Papier- oder Kartonbahn handeln.

[0025] Die Vorrichtung 10 umfasst ein Auftragswerk 13 zur Übertragung des Auftragsmediums auf die Materialbahn 12, eine beheizte glatte Presswalze 14 und eine weiche Gegenwalze 16, das heißt eine Gegenwalze 16 mit einer im Vergleich zur beheizten Presswalze 14 relativ weicheren Außenumfangsfläche.

[0026] Dabei ist die mit dem noch feuchten Auftragsmedium versehene Materialbahn 12 durch den zwischen der beheizten glatten Presswalze 14 und der weichen Gegenwalze 16 gebildeten Pressnip 18 geführt, in dem die Materialbahn 12 mit ihrer das Auftragsmedium aufweisenden Seite mit der beheizten glatten Presswalze 14 in Kontakt kommt.

[0027] Im Anschluss an den Pressnip 18 wird die Materialbahn 12 von der beheizten glatten Presswalze 14 abgezogen. Unmittelbar im Anschluss an die beheizte glatte Presswalze 14 wird die Materialbahn 12 dann einer Einrichtung 20 zur berührungslosen Trocknung zugeführt.

[0028] Wie in der einzigen Figur angedeutet, ist der Abzugswinkel α, mit dem die Materialbahn 12 von der beheizten glatten Presswalze 14 abgezogen wird, variabel einstellbar.

[0029] Das Auftragswerk 13 kann Mittel wie insbesondere eine Auftragswalze 22 oder dergleichen umfassen, um das Auftragsmedium im Bereich der von der Materialbahn 12 umschlungenen weichen Gegenwalze 16 auf die Materialbahn 12 zu übertragen.

[0030] Dabei kann die Position, an der das betreffende Medium auf die Materialbahn 12 aufgebracht wird, insbesondere variabel einstellbar sein.

[0031] Alternativ kann das Auftragsmedium jedoch beispielsweise auch über einen Freistrahl im Bereich der weichen Gegenwalze 16 auf die Materialbahn 12 aufgebracht werden.

[0032] Die Dosierung des Auftrags des Auftragsmediums kann beispielsweise mittels eines die weiche Gegenwalze 16 beaufschlagenden Dosierelements 24 erfolgen. Dabei kann als solches Dosierelement 24 beispielsweise eine Klinge, ein Rakelbalken und/oder dergleichen vorgesehen sein.

[0033] Der beheizten glatten Presswalze 14 kann wenigstens eine äußere Zusatzheizung 26 zugeordnet sein. Im vorliegenden Fall sind beispielsweise zwei solche äußere Zusatzheizungen 26 vorgesehen. Als beheizte glatte Presswalze 14 kann also insbesondere eine intern beheizte Walze eingesetzt werden. Durch die äußeren Zusatzheizungen 26 wird die Walze 14 dann zusätzlich aufgeheizt.

[0034] Die Kraft, mit der die weiche Gegenwalze 16 und die beheizte glatte Presswalze 14 gegeneinander pressbar sind, ist vorzugsweise variabel einstellbar. Dabei kann die Anpresskraft insbesondere über eine entsprechende ausgeführte Steuer-und/oder Regeleinrichtung variabel einstellbar sein. Wie in der Fig. 1 durch Pfeile angedeutet, ist im vorliegenden Fall beispielsweise die obere Walze 14 gegen die untere Walze 16 pressbar.

[0035] Wie anhand der einzigen Figur zu erkennen ist, kann die Materialbahn 12 in der Einrichtung 20 zur berührungslosen Trocknung gleichzeitig umgelenkt werden. Dabei kann beispielsweise eine Umlenkung um zumindest im Wesentlichen 180° erfolgen.

[0036] Die Materialbahn 12 kann in der Einrichtung 20 insbesondere in eine Richtung umgelenkt werden, die der Richtung, in der die Materialbahn 12 der weichen Gegenwalze 16 oder einer dieser vorgeschalteten Umlenkwalze 28 zugeführt wird, allgemein entgegengesetzt ist.

[0037] Wie in der einzigen Figur gestrichelt dargestellt, können alternativ auch Mittel bzw. ein Auftragswerk 13 vorgesehen sein, um das Auftragsmedium in einem Bereich auf die Materialbahn 12 aufzubringen, in dem diese die weiche Gegenwalze 16 noch nicht berührt. In diesem Fall wird die weiche Gegenwalze 16 nicht von der Materialbahn 12 umschlungen. Die Materialbahn 12 kommt mit dieser weichen Gegenwalze 16 zumindest im Wesentlichen erst im Bereich des Pressnips 18 in Kontakt.

[0038] Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt die beheizte glatte Gegenwalze 14 einen Cr/Teflon-Bezug. Demgegenüber besitzt die Außenumfangsfläche der weichen Gegenwalze 16 beispielsweise eine Shore-A-Härte von 60 bis 90. Zudem besitzen beim vorliegenden Ausführungsbeispiel die beheizte glatte Presswalze 14 und die weiche Gegenwalze 16 einen gleich großen Durchmesser, der hier beispielsweise 1168 mm beträgt. Die beiden Walzen können grundsätzlich jedoch auch unterschiedliche Durchmesser besitzen. Zudem sind grundsätzlich auch andere Oberflächenhärten und Durchmesser denkbar.

[0039] Die Linienkraft im Pressnip 18 liegt beispielsweise in einem Bereich zwischen etwa 60 und etwa 100 kN/m. Grundsätzlich ist jedoch auch ein anderer Linienkraftbereich denkbar.

[0040] Die Einrichtung 20 zur berührungslosen Trocknung kann beispielsweise mit Gas und/oder Dampf beheizt sein. Sie kann zudem wenigstens einen Zylinder umfassen. Es kann insbesondere auch eine IR-Trocknung (Gas/Strom) vorgesehen sein. Vorteilhafterweise umfasst die Vorrichtung 20 zur berührungslosen Trocknung mit gleichzeitiger Bahnumlenkung einen sogenannten HCB-Turn, der eine Kombination aus hoher Tragfähigkeit (Umlenkung einer Materialbahn um insbesondere 180° bei hohen Bahnzügen) und hohen Trocknungsraten bei gleichzeitig platzsparender Bahnführung darstellt.

Bezuaszeichenliste

[0041] 

10

Vorrichtung

12

Materialbahn

13

Auftragsmittel, Auftragswerk

14

beheizte glatte Presswalze

16

weiche Gegenwalze

18

Pressnip

20

Einrichtung zur berührungslosen Trocknung

22

Auftragsmittel, Auftragswalze

24

Dosierelement

26

Zusatzheizung

28

Umlenkwalze

α

Abzugswinkel

Ansprüche

1. Verfahren zum Auftragen eines Mediums auf eine laufende Materialbahn (12), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, und zum Glätten des auf die Materialbahn (12) aufgetragenen Mediums,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Auftragsmedium auf die Materialbahn (12) übertragen wird, die mit dem noch feuchten Auftragsmedium versehene Materialbahn (12) durch einen zwischen einer beheizten glatten Presswalze (14) und einer weichen Gegenwalze (16) gebildeten Pressnip (18) geführt wird, in dem die Materialbahn (12) mit ihrer das Auftragsmedium aufweisenden Seite mit der beheizten glatten Presswalze (14) in Kontakt kommt, und die Materialbahn (12) im Anschluss an den Pressnip (18) von der beheizten glatten Presswalze (14) abgezogen und unmittelbar darauf insbesondere einer Einrichtung (20) zur berührungslosen Trocknung zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Abzugswinkel (α), mit dem die Materialbahn (12) von der beheizten glatten Presswalze (14) abgezogen wird, variabel einstellbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Auftragsmedium im Bereich der von der Materialbahn (12) umschlungenen weichen Gegenwalze (16) auf die Materialbahn (12) übertragen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Position, an der das betreffende Medium auf die Materialbahn (12) aufgebracht wird, variabel einstellbar ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Auftragsmedium über eine Auftragswalze (22) auf die Materialbahn (12) aufgebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Auftragsmedium über einen Freistrahl auf die Materialbahn (12) aufgebracht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Auftragsmedium in einem Bereich auf die Materialbahn (12) aufgebracht wird, in dem diese die weiche Gegenwalze (16) noch nicht berührt.

8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Auftragsmedium über einen Freistrahl auf die Materialbahn (12) aufgebracht wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dosierung des Auftrags des Auftragsmediums über eine Klinge, einen Rakelbalken und/oder dergleichen erfolgt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurchgekennzeichnet,
dass die beheizte glatte Presswalze (14) zusätzlich über wenigstens eine äußere Zusatzheizung (26) beheizt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die weiche Gegenwalze (16) und die beheizte glatte Presswalze (14) mit variabel einstellbarer Kraft gegeneinander pressbar sind.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Materialbahn (12) in der Einrichtung (20) zur berührungslosen Trocknung gleichzeitig umgelenkt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Materialbahn (12) in der Einrichtung (20) zur berührungslosen Trocknung in eine Richtung umgelenkt wird, die der Richtung, mit der die Materialbahn (12) der weichen Gegenwalze (16) oder einer dieser vorgeschalteten Umlenkwalze (28) zugeführt wird, allgemein entgegengesetzt ist.

14. Vorrichtung (10) zum Auftragen eines Mediums auf eine laufende Materialbahn (12), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, und zum Glätten des auf die Materialbahn (12) aufgetragenen Mediums, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie ein Auftragswerk (13) zur Übertragung des Auftragsmediums auf die Materialbahn (12), eine beheizte glatte Presswalze (14) und eine weiche Gegenwalze (16) umfasst, wobei die mit dem noch feuchten Auftragsmedium versehene Materialbahn (12) durch den zwischen der beheizten glatten Presswalze (14) und der weichen Gegenwalze (16) gebildeten Pressnip (18) geführt ist, in dem die Materialbahn (12) mit ihrer das Auftragsmedium aufweisenden Seite mit der beheizten glatten Presswalze (14) in Kontakt kommt, und die im Anschluss an den Pressnip (18) von der beheizten glatten Presswalze (14) abgezogene Materialbahn (12) unmittelbar darauf insbesondere einer Einrichtung (20) zur berührungslosen Trocknung zugeführt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Abzugswinkel (α), mit dem die Materialbahn (12) von der beheizten glatten Presswalze (14) abgezogen wird, variabel einstellbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass Mittel (22) vorgesehen sind, um das Auftragsmedium im Bereich der von der Materialbahn (12) umschlungenen weichen Gegenwalze (16) auf die Materialbahn (12) zu übertragen.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Position, an der das betreffende Medium auf die Materialbahn (12) aufgebracht wird, variabel einstellbar ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Auftragsmedium über eine Auftragswalze (22) auf die Materialbahn (12) aufbringbar ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Auftragsmedium über einen Freistrahl auf die Materialbahn (12) aufbringbar ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass Mittel (13) vorgesehen sind, um das Auftragsmedium in einem Bereich auf die Materialbahn (12) aufzubringen, in dem diese die weiche Gegenwalze (16) noch nicht berührt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Auftragsmedium über einen Freistrahl auf die Materialbahn (12) aufbringbar ist.

22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Dosierung des Auftrags des Auftragsmediums eine Klinge, ein Rakelbalken und/oder dergleichen vorgesehen sind.

23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der beheizten glatten Presswalze (14) wenigstens eine äußere Zusatzheizung (26) zugeordnet ist.

24. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung vorgesehen ist, über die die Kraft, mit der die weiche Gegenwalze (16) und die beheizte glatte Presswalze (14) gegeneinander pressbar sind, variabel einstellbar ist.

25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Materialbahn (12) in der Einrichtung (20) zur berührungslosen Trocknung gleichzeitig umgelenkt wird.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Materialbahn (12) in der Einrichtung (20) zur berührungslosen Trocknung in eine Richtung umgelenkt wird, die der Richtung, mit der die Materialbahn der weichen Gegenwalze (16) oder einer dieser vorgeschalteten Umlenkwalze (28) zugeführt wird, allgemein entgegengesetzt ist.

Zeichnung