DE4243518A1

DE4243518A1 - Vorrichtung zum Auftrag von Flüssigkeit auf beide Seiten einer Materialbahn und Verfahren zum Auftrag einer Flüssigkeit auf eine Materialbahn mit dieser Vorrichtung

Info

Publication number: DE4243518A1
Application number: DE19924243518
Authority: DE
Inventors: Horst Schoen
Original assignee: Stora Feldmuehle AG
Current assignee: Stora Publication Paper AG
Priority date: 1992-12-22
Filing date: 1992-12-22
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 2012-12-23
Also published as: DE4243518C2; WO1994015021A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftrag von Flüssigkeit auf beide Seiten einer Materialbahn, insbesondere zum Streichen einer Papierbahn mit wäßriger Streichfarbe, mit zwei sich in Laufrichtung der Materialbahn drehenden Übertragungswalzen zum Auftrag von Flüssigkeitsschichten auf die Seiten der Materialbahn, zwei mit dem Mantel der Übertragungswalzen in Eingriff stehenden und entgegen deren Drehrichtung angetriebenen Dosierwalzen sowie Einrichtungen zur Zuführung der Flüssigkeit, die in Drehrichtung der Übertragungswalzen gesehen, vor deren Eingriffsbereichen mit den Dosierwalzen angeordnet sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Auftrag von Flüssigkeit auf eine Materialbahn, insbesondere zum Streichen einer Papierbahn unter Verwendung der angegebenen Vorrichtung.

Vorrichtungen der eingangs angegebenen Art sind bekannt und in der DE-Literaturstelle: Wochenblatt für Papierfabrikation 23/24 (1987), Seite 1.063 ff. und der DE-34 17 487 A1 sowie in der WO 91/15306 A1 beschrieben. Die beiden zuerst genannten Veröffentlichungen betreffen im wesentlichen die gleiche Vorrichtung und besitzen als gerillte Rakelstäbe ausgebildete Dosierwalzen. Demgegenüber sind die Dosierwalzen bei der Vorrichtung nach der WO 91/15306 mit glatter Oberfläche und in der Regel mit größerem Durchmesser im Vergleich zum Durchmesser der Rakelstäbe entsprechend den zuerst genannten Vorrichtungen ausgebildet.

Den vor stehend beschriebenen Vorrichtungen ist gemeinsam, daß sie über ein volumetrisches Auftragsverhalten verfügen, d. h. die Dosierung der aufzubringenden Flüssigkeits- oder Streichfarbenmenge erfolgt in vorbestimmter Menge bereits auf der Übertragungswalze und nicht, wie bei den bekannten Messerstreicheinrichtungen oder Luftbürsten, durch Abstreifen der im Überschuß aufgebrachten Flüssigkeit von der Materialbahn. Der Einsatz der bekannten Vorrichtungen ermöglicht auch bei einem relativ niedrigen Auftragsgewicht von weniger als 7 g/m² noch die Erzeugung einer gleichmäßigen Strichstruktur, die Einhaltung eines konstanten Auftragsgewichtes und eine befriedigende Abdeckung der Materialbahnoberfläche. Gemäß einem noch nicht veröffentlichten Vorschlag der Anmelderin wurde die aus der DE-34 17 487 A1 bekannte Vorrichtung auch schon für den Auftrag von sog. CF- Schichten vorgeschlagen. Unter CF-Schichten (coated front) werden bei druckempfindlichen Aufzeichnungspapieren sog. Farbnehmer- oder Farbakzeptorschichten verstanden, die üblicherweise auf der Oberseite eines Papierbogens angeordnet sind und, wenn sie in Kontakt mit sog. Farbvorläufern oder Farbbildnern gebracht werden, unter Auslösung einer Farbreaktion ein Bild erzeugen. Lediglich mit einer CF-Schicht versehene Papierbögen werden zumeist als letztes Blatt in einem Formularsatz verwendet, wobei die Unterseite eines solchen Schlußblattes vielfach mit einer Stärkelösung präpariert ist. Die Mittelblätter eines Formularsatzes tragen dagegen auf ihrer Rückseite eine sog. CB-Beschichtung (coated back) aus Mikrokapseln, in denen die in geeigneten Ölen bzw. Lösungsmitteln aufgelösten Farbbildner eingeschlossen sind. Nach Zerstörung der Mikrokapseln, z. B. durch den Druck einer Schreibmaschinentype, tritt die Lösung des Farbbildners in Kontakt mit dem Farbakzeptor, der auf der Oberseite des darunterliegenden Bogens angebracht ist. Die Mittelblätter von Formularsätzen mit einer vorderseitigen Farbakzeptor- und einer rückseitigen Mikrokapselbeschichtung werden als CFB- Blätter bezeichnet. Auch zur Herstellung von CB- bzw. CFB-Blättern hat die Anmelderin in einem noch nicht veröffentlichten Vorschlag ein Verfahren unter Einsatz der in der DE-34 17 487 A1 beschriebenen Vorrichtung vorgeschlagen.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Einsatz der bekannten Vorrichtungen nicht frei von Nachteilen ist. Insbesondere beim Auftrag von CF-Schichten treten in Abhängigkeit der eingesetzten Streichrohpapierqualitäten dann Probleme auf, wenn die mit einer CF-Schicht versehenen Papiere noch im Offset-Druckverfahren bedruckt werden sollen. Die Ursache der auftretenden Nachteile ist im einzelnen noch ungeklärt. Als eine von mehreren möglichen Ursachen wird eine zu geringe Ebenheit der Streichrohpapieroberfläche angesehen. Für diese Vermutung spricht, daß in der Oberfläche einer mit einer CF-Schicht versehenen Papierbahn Vertiefungen vorliegen, die sich beim Bedrucken im Offset- Verfahren nicht mit Farbe anfüllen. Die unbedruckt bleibenden Stellen führen zu einem unruhigen und vielfach nicht tolerierten Druckausfall.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Vorrichtungen der eingangs angegebenen Art so zu verbessern, daß mit ihnen die Herstellung einer gleichmäßig beschichteten Materialbahn, insbesondere einer mit einer CF-Streichfarbe beschichteten Papierbahn, ermöglicht wird, wobei einerseits die erreichten Vorteile beibehalten werden sollen und andererseits die Herstellung von einwandfrei beschichteten und zu bedruckenden Materialbahnen auch unter der Voraussetzung möglich sein soll, daß von unbehandelten und in ihrer Oberfläche nicht gleichmäßigen Materialbahnen, insbesondere Streichrohpapieren, auszugehen ist.

Die Erfindung sieht eine weitere Aufgabe in der Entwicklung einer Vorrichtung bzw. eines Verfahrens unter Einsatz dieser Vorrichtung, mit der in einem Arbeitsgang gleichzeitig - d. h. ohne Zwischentrocknung - auch die andere Seite der Materialbahn beaufschlagt werden kann.

Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung bei den in den Patentansprüchen 1 und 2 angegebenen Vorrichtungen als kennzeichnendes Merkmal vor, daß in Laufrichtung der Materialbahn gesehen, nach den Übertragungswalzen Verreibewalzen angeordnet sind.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 3 bis 12 angegeben.

Ein Verfahren zum Auftrag einer Flüssigkeit auf eine Materialbahn, insbesondere zum Streichen einer Papierbahn, unter Verwendung einer in den vorhergehenden Ansprüchen angegebenen Vorrichtung ist in Anspruch 13 angegeben; Anspruch 14 betrifft eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens.

Verreibewalzen sind an sich bekannt und wurden gemäß der DE-15 46 395 A1 - hier als Streichwellen bezeichnet - bereits vorgeschlagen für die Herstellung von Aufzeichnungsmaterial. Der Einsatz erfolgt bei dem bekannten Verfahren jedoch im Anschluß an den Auftrag einer Cellulosefasern enthaltenden Mikrokapselbeschichtungsmasse mittels einer Luftbürste. Die Verreibewalzen sollen dabei eine gleichmäßigere Verteilung, insbesondere eine Dispergierung von gebildeten Faserklumpen in der Mikrokapseldispersion bewirken. Als geeigneter Werkstoff für die Oberfläche der Verreibewalzen wird ein relativ weiches und glattes benetzbares Material, z. B. Polytetrafluorethylen-Kunststoff, Messing oder Hartgummi vorgeschlagen. Diese Schrift gibt keinen Hinweis zum Auftrag anderer Flüssigkeitsschichten. Zur Installierung von Verreibewalzen bei einer Vorrichtung, wie sie im Gattungsbegriff von Anspruch 1 angegeben ist, regt diese Schrift nicht an, sondern lehrt lediglich einer Luftbürste nachgeschaltete Verreibewalzen.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen in schematischer Seitenansicht drei Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei denen eine Materialbahn (2) über Umlenkwalze (9) zwei Übertragungswalzen (1; 1a) zugeführt wird, die auf einen Spalt eingestellt sind, der geringer als die Dicke der zugeführten Materialbahn (2) ist. Flüssigkeitsschichten (7; 7a) werden von den Übertragungswalzen (1; 1a) auf die Seiten (2a; 2b) der Materialbahn (2) übertragen. Die Ausbildung der Flüssigkeitsschichten (7; 7a) auf dem Mantel (4; 4a) der Übertragungswalzen (1; 1a) erfolgt in den mit Pfeilen bezeichneten Eingriffsbereichen (5; 5a) der zwischen Übertragungswalze (1a) und der bei diesem Ausführungsbeispiel als Rakelstab mit rillenförmigen Vertiefungen ausgebildeten Dosierwalze (3a) bzw. auf der gegenüberliegenden Seite zwischen Übertragungswalze (1) und Dosierwalze (3), die hier ebenfalls als gerillter Rollrakelstab ausgebildet ist.

Die Dosierwalzen (3; 3a) sind in den Streichköpfen (12; 12a) angeordnet, die Bestandteil der Coaterbalken (10; 10a) sind. Coaterbalken (10; 10a) können mit einem System versehen sein, das ihre Aufheizung bzw. ihre Kühlung ermöglicht. Die Zuführung der Flüssigkeit erfolgt über die Zuführrohre (11; 11a) in die auf der einen Seite durch die Dosierwalzen (3; 3a) und auf der anderen Seite durch die Abgrenzungselemente (13; 13a) gebildeten Einrichtungen (6; 6a) zur Aufnahme der zugeführten bzw. der von der den Übertragungswalzen (1; 1a) abgerakelten Flüssigkeit. Nachdem die Materialbahn (2) die Übertragungswalzen (1; 1a) passiert hat, werden die gebildeten Flüssigkeitsschichten mit Hilfe der Verreibewalzen (8; 8a) geglättet. Anschließend wird die Materialbahn getrocknet. Die Eintauchtiefe der Verreibewalzen (8; 8a) ist verstellbar.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung erfolgt die Dosierung der aufzubringenden Flüssigkeitsmenge im wesentlichen durch die Oberflächenprofilierung der hier als Rakelstäbe ausgebildeten Dosierwalzen (3; 3a). Je tiefer die Profilierungen der Rakelstäbe sind, umso höher ist die aufgebrachte Flüssigkeitsmenge. Daneben wird die aufzubringende Flüssigkeitsmenge noch durch die Härte der Übertragungswalzen (1; 1a) sowie durch die Drehgeschwindigkeit der Rakelstäbe bestimmt.

Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie in Fig. 2 gezeigt wird, erfolgt die Zudosierung der aufzubringenden Flüssigkeitsmenge ebenfalls durch Dosierwalzen (3; 3a), die hier jedoch nicht als profilierte Rakelstäbe, sondern mit glatter Oberfläche ausgebildet sind. Durch Regulierung ihrer Drehzahl wird mehr oder weniger Flüssigkeit aus den Einrichtungen (6; 6a) auf die Übertragungswalzen (1; 1a) aufgetragen. Die Verreibewalzen (8; 8a) sind wie bei der zu Fig. 1 gezeigten Vorrichtung angeordnet und in Pfeilrichtung verstellbar.

Die in Fig. 3 gezeigte Vorrichtung entspricht im wesentlichen der Vorrichtung nach Fig. 1, jedoch sind die zu Fig. 1 beschriebenen Rollrakelstäbe (Dosierwalzen 3; 3a) durch Abstreifvorrichtungen (14; 14a) in Form von Messerrakeln ersetzt. Statt der Messerrakel können auch glatte feststehende Rakelstäbe eingesetzt werden. Hierbei findet keine volumetrische Vordosierung statt, vielmehr wird die aufzutragende Menge der Flüssigkeit durch den Anpreßdruck der Abstreifvorrichtungen reguliert.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen Vorrichtungen mit beidseitigem Auftrag auf die Seiten einer Materialbahn. Die Flüssigkeiten können gleich sein, es können aber auch unterschiedliche Flüssigkeiten aufgetragen werden. So ist z. B. auf der einen Seite der Auftrag einer Streichfarbe, insbesondere einer CF-Streichfarbe, möglich, während die andere Seite nicht beaufschlagt, sondern lediglich mit Wasser befeuchtet werden kann, um eine möglichst hohe Planlage der Bahn zu erhalten.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Auftrag von Flüssigkeit auf eine Materialbahn, insbesondere auf eine Bahn eines Streichrohpapiers, mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht die Aufbringung einer CF-Streichfarbe vor. Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dabei in einer Papiermaschine installiert und die Papierbahn wird nach ausreichender Trocknung direkt den Auftragswalzen zugeführt. Während die eine Seite mit einer CF-Schicht aus anorganischen oder organischen Farbakzeptoren versehen wird, wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens die andere Seite mit einer wäßrigen Stärkepräparation behandelt, so daß auf dieser Seite eine bessere Bedruckbarkeit infolge der besseren Einbindung der Papierfasern erzielt werden kann. Statt der Stärkepräparation kann gemäß einer weiteren Verfahrensvariante auch eine CB- Streichfarbe aufgebracht werden. Dabei ist es jedoch erforderlich, daß zwischen den Übertragungswalzen ein Spalt eingestellt wird. Vorzugsweise finden dabei profilierte Rollrakelstäbe als Dosierwalzen Verwendung.

Generell sieht das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise den Einsatz einer in der Masse geleimten Streichrohpapierbahn vor. Ein in wirtschaftlicher Hinsicht bedeutsamer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß durch die Verreibewalzen eine so weitestgehende Glättung der Flüssigkeitsschicht stattfindet, daß auch bei einer mit geringem Strichgewicht auf einer Streichrohpapierbahn erzeugten CF-Schicht eine so ausreichende Glätte und Oberflächenqualität resultiert, daß ein einwandfreier Bedruck im Offset- Druckverfahren möglich ist. Die bisher vielfach üblich gewesene Stärkepräparation vor Auftrag der CF-Schicht kann dabei sogar entfallen.

Claims

1. Vorrichtung zum Auftrag von Flüssigkeit auf beide Seiten einer Materialbahn, insbesondere zum Streichen einer Papierbahn mit wäßriger Streichfarbe, mit

- zwei sich in Laufrichtung der Materialbahn (2) drehenden Übertragungswalzen (1; 1a) zum Auftrag von Flüssigkeitsschichten (7; 7a) auf die Seiten (2; 2a) der Materialbahn (2),
- zwei mit dem Mantel (4; 4a) der Übertragungswalzen (1; 1a) in Eingriff stehenden und entgegen deren Drehrichtung angetriebenen Dosierwalzen (3; 3a),
- in Drehrichtung von Übertragungswalzen (1; 1a) gesehen vor deren Eingriffsbereichen (5; 5a) mit den Dosierwalzen (3; 3a) angeordneten Einrichtungen (6; 6a) zur Zuführung und Aufnahme der aufzutragenden Flüssigkeit,
gekennzeichnet durch
in Laufrichtung der Materialbahn (2) gesehen, nach den Übertragungswalzen (1; 1a) angeordnete Verreibewalzen (8; 8a).

2. Vorrichtung zum Auftrag von Flüssigkeit auf beide Seiten einer Materialbahn, insbesondere zum Streichen einer Papierbahn mit wäßriger Streichfarbe, mit

- zwei sich in Laufrichtung der Materialbahn (2) drehenden Übertragungswalzen (1; 1a) zum Auftrag von Flüssigkeitsschichten (7; 7a) auf die Seiten (2; 2a) der Materialbahn (2),
- zwei mit dem Mantel (4; 4a) der Übertragungswalzen (1; 1a) in Eingriff stehenden feststehenden Abstreifvorrichtungen (14; 14a)
- in Drehrichtung von Übertragungswalzen (1; 1a) gesehen vor deren Eingriffsbereichen (5; 5a) mit den Abstreifvorrichtungen (14; 14a) angeordneten Einrichtungen (6; 6a) zur Zuführung und Aufnahme der aufzutragenden Flüssigkeit,
gekennzeichnet durch
in Laufrichtung der Materialbahn (2) gesehen, nach den Übertragungswalzen (1; 1a) angeordnete Verreibewalzen (8; 8a).

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Verreibewalzen (8; 8a) verchromt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verreibewalzen (8; 8a) versetzt angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verreibewalzen (8; 8a) gegenläufig zur Richtung der Materialbahn (2) angetrieben sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verreibewalzen (8; 8a) gleichsinnig zur Richtung der Materialbahn (2) angetrieben sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verreibewalzen (8; 8a) in Laufrichtung der Materialbahn (2) und senkrecht zur Laufrichtung der Materialbahn (2) verstellbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Übertragungswalzen (1; 1a) ein Preßdruck zwischen 10 und 40 kn/m eingestellt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Übertragungswalzen (1; 1a) ein Spalt eingestellt ist, der kleiner als die Dicke des ungestrichenen Papiers ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierwalzen (3; 3a) eine mit rillenförmigen Vertiefungen versehene Oberfläche aufweisen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierwalzen (3; 3a) eine glatte Oberfläche haben und ihre Drehzahl geringer als die der Übertragungswalzen (1; 1a) ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreifvorrichtungen (14; 14a) als Rakelmesser oder glatter feststehender Rakelstab ausgebildet sind.

13. Verfahren zum Auftrag von Flüssigkeit auf eine Materialbahn, insbesondere zum Streichen einer Papierbahn mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß - auf die Seite (2a) der Materialbahn (2) eine CF- Streichfarbe aufgebracht wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Auftrag der CF-Streichfarbe auf der Seite (2a) auf die Seite (2b) der Materialbahn (2) eine wäßrige Lösung oder eine CB- Streichfarbe aufgebracht wird.