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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Glätten einer Papier-
oder Pappebahn, wobei eine Beschichtung auf einer Seite der
Bahn aufgebracht, die Bahn getrocknet und die Beschichtung
geglättet bzw. satiniert wird, wie im Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 (CH-A-359 354) genannt.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Glätten
einer Papier- oder Pappebahn, die eine
Beschichtungseinrichtung oder eine Trocknungseinrichtung aufweist, wie im
Oberbegriff des Patentanspruchs 5 angegeben.
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Die Verfahren, die zum Glätten einer Papier- oder Pappebahn
verwendet werden, können in zwei Hauptgruppen klassifiziert
werden. Zu der ersten Hauptgruppe gehören die Verfahren, bei
denen das Papier in herkömmlicher Weise beschichtet und die
Beschichtung, die nahe ihrer endgültigen Trocknung des
Stoffgehalts getrocknet worden ist, geglättet wird. Zu dieser
Gruppe gehören einige in hohem Maße unterschiedliche Verfahren,
wie beispielsweise das Bürsten, das Glätten und das
Hochglanzkalandern.
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Die zweite Hauptgruppe besteht aus solchen Verfahren, bei
denen die Beschichtung getrocknet und auf einem
Glanztrockenzylinder geglättet wird. Dieses Verfahren ist als "Coast
Coating" bekannt.
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Kein sehr guter Glanz wird nur mit dem Bürstenglätten
erreicht, und dieses Verfahren wird deshalb überwiegend als
Ergänzung zum Kalandern verwendet. Das Kalandern hat jedoch
unvermeidbar einen nachteiligen Effekt auf das spezifische
Volumen und die Steifigkeit der Pappe.
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Bei den Glättungsverfahren wird die Pigmentbeschichtung
zunächst unter Verwendung von Konvenktions- und
Strahlungstrocknungsverfahren gemäß dem Stand der Technik getrocknet und
danach unter Verwendung einer Glättungsbürste oder eines
Hochglanzkalanders satiniert. Es ist jedoch aufgrund
unzureichender Glättung üblicherweise nötig, eine solche Pappe zu
lackieren, auf die gedruckt werden soll.
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Das "Coast Coating" liefert im wesentlichen einen besseren
Glanz als beispielsweise das Bürsten, Glätten und das
Hochglanzkalandern. Überdies wird das spezifische Gewicht bei dem
"Coast Coating" nicht verringert. Das "Coast
Coating"-Verfahren, das gegenwärtig verwendet wird, kann jedoch nicht als ein
On-Line-Verfahren bei Papier- oder Pappemaschinen verwendet
werden. Dies liegt daran, daß die hohen Laufgeschwindigkeiten
moderner Pappemaschinen in der Größenordnung von 400 bis 600
m/Min. liegen und die Papiermaschinendrehzahl bis in der
Größenordnung von 1300 m/Min. aufweisen. Demgegenüber beträgt die
höchste mögliche Laufgeschwindigkeit beim "Coast Coating" in
der Größenordnung von 100 m/Min. Die niedrige Geschwindigkeit
des "Coast Coatings" beruht auf der Tatsache, daß das von der
Beschichtung zu verdampfende Wasser auf einem Zylinder durch
die Grundbahn entfernt werden muß, d. h. die Feuchtbeschichtung
wird gegen einen polierten Zylinder geführt und durch die
gegenüberliegende Seite der Bahn entwässert. Bei Verwendung von
"Coast Coating" liegt der größtmögliche Zylinderdurchmesser in
der Größenordnung von etwa 5 m, und dies begrenzt den für die
Verdampfung verfügbaren Bereich und demgemäß die
Trocknungskapazität des gesamten Verfahrens.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese
Nachteile zu beseitigen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der
Erfindung, das "Coast Coating"-Verfahren derart
weiterzuentwickeln,
daß seine Effektivität und die Kapazität der "Coast
Coating"-Maschine gegenüber früher erhöht werden, wobei
gleichzeitig die Vorteile beibehalten werden, die mit dem
"Coast Coating" erzielt werden können.
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Hinsichtlich der kennzeichnenden Merkmale der Erfindung wird
auf die Ansprüche verwiesen.
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Bei der Untersuchung der Faktoren, die die
Verdampfungsgeschwindigkeit im Zusammenhang mit der Trocknung einer
Pigmentbeschichtung auf Papier oder Pappe beeinflussen, wurde
ermittelt, daß die Verdampfungsgeschwindigkeit durch den
Partialdruck der verdampfenden Substanz, d. h. Wasser, in der nahen
Nachbarschaft der Verdampfungsoberfläche im Vergleich mit dem
Druck des gesättigten Dampfes beeinflußt wird, der in diesem
Fall der Temperatur und dem Partialdruck irgendeines anderen
Gases in dem Bereich entspricht. Wenn das Trocknen unter
atmosphärischem Druck stattfindet, wird der Luftpartialdruck
erheblich höher liegen als der Wasserdampfpartialdruck. Das
Vorhandensein von Luft verzögert die Verdampfung von Wasser
erheblich. Die Verdampfungsgeschwindigkeit kann durch Entfernen
der Luft vervielfacht werden.
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Bisher wurde das sogenannte Condebelt-Verfahren in Verbindung
mit der Papierherstellung zum Trocknen der Bahn verwendet. Das
Condebelt-Verfahren basiert darauf, den Luftdruck in den Poren
der Bahn vor dem Trocknen zu verringern, wobei zusätzlich der
durch Verdampfung erzeugte Wasserdampf durch Kühlen
kondensiert wird, um den Partialdruck des Wasserdampfs so niedrig
wie möglich in dem Verdampfungsbereich zu halten. Das
Condebelt-Verfahren ist insoweit noch nicht im Zusammenhang mit dem
Trocknen einer Beschichtung, d. h. nicht mit dem Glätten einer
Beschichtung verwendet worden.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf der Verwendung des
Condebelt-Verfahrens im Zusammenhang mit der Beschichtung von
Papier und/oder Pappe und insbesondere mit dessen Glättung.
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Gemäß der Erfindung wird die beschichtete Seite der Papier-
oder Pappebahn, bei der der Trockenstoffgehalt der
Beschichtung geringer als 80% ist, mit einer erhitzten, glatten,
endlosen und thermisch gut leitenden Oberfläche kontaktiert, wie
beispielsweise einem hochglanzpolierten Metallgurtband, und
die gegenüberliegende Seite der Bahn wird mit einem gekühlten
Gurtband kontaktiert, wie beispielsweise einem Trocknungsfilz
oder dergleichen. Die in der Beschichtung vorhandene
Feuchtigkeit bewegt sich dann durch die Bahn und wird die Bahn durch
die gegenüberliegende Seite der Bahn verlassen, während sich
die Beschichtung in Kontakt mit der glatten Oberfläche des
Gurtbandes befindet, so daß die Glättung der Beschichtung
während des Trocknungsvorgangs zunimmt.
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Es ist demzufolge klar, daß bei dem Verfahren gemäß der
Erfindung das für sich im Stand der Technik mit dem Papiertrocknen
bekannte Condebelt-Verfahren verwendet wird, wobei die
Beschichtung zusätzlich zum Trocknen mit Hilfe des Verfahrens in
Kontakt mit einem glatten Gurtband, z. B. einem metallischen
Gurtband, geglättet wird, wobei die Beschichtung auf diese
Weise gleichzeitig im Zusammenhang mit dem Trocknen geglättet
wird. Bei dem Verfahren wird die Verdampfungsgeschwindigkeit
im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren durch Verringern des
Partialdruckes der Luft und des Wasserdampfs in den Poren der
Bahn vervielfacht. Die spezifische Neuheit des Verfahrens ist
in dem gleichzeitigen Trocknen und Glätten der Beschichtung zu
sehen. Die Herstellung von Glanz basiert bei diesem Verfahren
auf der Tatsache, daß die übermäßig glatte und glänzende
Metallfläche auf der Oberfläche der feuchten und dehnbaren
Oberfläche der Beschichtung wiederholt wird.
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In vorteilhafter Weise können bei der Erfindung die
Laufgeschwindigkeiten im Zusammenhang mit der Papierbeschichtung
und -glättung erheblich erhöht werden. Eine Papier- oder Pappebahn
kann dank der Erfindung sogar in einem On-Line-Verfahren
beschichtet werden, das sich an eine Papier- oder Pappemaschine
anschließt. Die Energie, die beim Trocknen der Beschichtung
angewendet wird, kann auf eine gewünschte Höhe erhöht werden,
weil bei dem Condebelt-Verfahren ein metallisches Gurtband zur
Wärmeübertragung anstelle eines Zylinders verwendet wird, und
dieses Gurtband kann so lange wie gewünscht gestaltet werden,
ohne daß es irgendwelche Begrenzungen auf die
Verdampfungsentfernung auferlegt. Bei Bedarf und immer wenn es die
Trocknungskapazität erfordert, ist es auch möglich, mehrere
Condebelt-Einheiten nacheinander derart anzuordnen, daß die
gewünschte Trocknungskapazität erreicht wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es besonders
wesentlich, daß die beschichtete Seite der Bahn, d. h. die
Beschichtung, mit der Oberfläche eines erhitzten, glatten, endlosen
Gurtbandes mit guter thermischer Leitfähigkeit unmittelbar
nach dem Aufbringen der Beschichtung und während die
Beschichtung feucht ist, kontaktiert, wobei der Trockenstoffgehalt
weniger als 80%, vorteilhaft weniger als 70% beträgt. Demgemäß
geht es nunmehr um eine neue Ausgestaltung des "Coast-
Coating"-Verfahrens. Beim Trocknen der Bahn wird die
Feuchtigkeit durch die Bahn und durch die Seite der Bahn entfernt,
welche der Beschichtung gegenüberliegt, wobei die Bahn von der
Berührung mit dem glatten Gurtband freigegeben wird. Das hier
verwendete Trocknungsverfahren, das Condebelt-Verfahren, ist
für sich beispielsweise durch die finnischen Patente FI-54514,
FI-55539 und FI-59635 bekannt, die hiermit durch Bezugnahme
inkludiert werden. Bei dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß
der Erfindung können die Trocknungsverfahren und die
zugeordneten Vakuumverfahren, die durch die zitierten Druckschriften
oder sonstwie bekannt sind, angewendet werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung detailliert anhand von einem
Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei Bezug auf die
beigefügte Zeichnung genommen wird, die eine Vorrichtung gemäß der
Erfindung zur Durchführung des Verfahrens darstellt.
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In Fig. 1 ist eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Glätten
einer Papier- oder Pappebahn gezeigt. Die Vorrichtung besitzt
eine Beschichtungseinrichtung 4 und eine Trocknungseinrichtung
5. Die Beschichtungseinrichtung 4 weist eine herkömmliche
Auftragswalze 15 zum Verteilen des Beschichtungsmaterials auf der
Oberfläche der Bahn 1, ein Abstreichmesser 16 zum Nivellieren
der Beschichtung und eine Trägerwalze 17 auf, um die die Bahn
gewickelt geführt ist, wobei sie in die durch einen Pfeil 18
angegebene Richtung läuft. Die Beschichtungseinrichtung kann
aus irgendeiner Art einer Beschichtungseinrichtung bestehen,
die selbst im Zusammenhang mit dem Beschichten von Papier
und/oder Pappe verwendet wird.
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Die Trocknungseinrichtung 5 besitzt ein endloses, thermisch
gut leitendes, poliertes metallisches Gurtband 2 und eine
Heizeinrichtung 7 zum Erhitzen dieses Gurtbandes,
beispielsweise mit Hilfe von Dampf. Das Gurtband 2 ist unmittelbar nach
der Beschichtungseinrichtung 4 angeordnet, indem die Bahn 1
auf das Gurtband unmittelbar nach der Beschichtungseinrichtung
mit der Beschichtung gegen die polierte Fläche des Gurtbandes
so geführt worden ist, daß der Trockenmassenanteil der
Beschichtung geringer als 80 Gew.-% ist, wenn die Beschichtung
gegen das Gurtband 2 geführt wird.
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Weiterhin weist die Trocknungseinrichtung 5 einen
Trocknungsfilz 1' mit Walzen 12 und einer Trocknungseinrichtung 13 auf.
Der Trocknungsfilz ist um die Walzen 12 gegen die Laufrichtung
der Bahn mit einer Geschwindigkeit laufend geführt, die mit
der der Bahn, d. h. des Gurtbandes 2, übereinstimmt. Die
Trocknungseinrichtung 5 besitzt ferner ein endloses und thermisch
gut leitendes Gurtband 2' mit zugeordneten Walzen und einer
Kühleinrichtung 8; das Gurtband 2' ist um die Walzen 6'
laufend in Bewegungsrichtung der Bahn geführt. Die Gurtbänder 2
und 2' bilden ein Paar von Gurtbändern, wobei die Gurtbänder
parallel zwischen den Walzen 6 und 6' entsprechend
gegeneinander gepreßt laufen. Der Trocknungsfilz l' und die Bahn, die
auf diesem Trocknungsfilz angeordnet ist, werden zwischen die
Gurtbänder 2, 2' geleitet.
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Das polierte Gurtband 2, das gegen die Beschichtung liegt, ist
mittels einer Heizeinrichtung 7 erhitzt; der Trocknungsfilz
unter der Bahn wird kontinuierlich mit der Kühleinrichtung 8
des Gurtbandes 2' gekühlt. Die Feuchtigkeit wird dann von der
Beschichtung durch die Bahn in den Trocknungsfilter 1' bewegt
und kondensiert dort. Der Trocknungsfilz 1' wird
kontinuierlich mit Hilfe der Trocknungseinrichtung 13 beim Kreislauf
über die Walzen 12 getrocknet. Nachdem die Bahn durch die
Trocknungseinrichtung 5 getreten ist, wird sie von dem
Trocknungsfilz gelöst und zu einer weiteren Trocknungseinrichtung
5' geführt, die gemäß dem Condebelt-Verfahren arbeitet.
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Bevor die Bahn in Kontakt mit dem Gurtband 2 geführt worden
ist, ist sie einer Vakuum-Behandlung zum Entfernen von Luft
aus der Bahn unterworfen worden, d. h., um den Luftdruck
innerhalb der Bahn und dem Trocknungsfilz zu verringern, damit der
Trocknungsvorgang verstärkt wird. Die Bahn und der
Trocknungsfilz werden zwischen die Gurtbänder 2, 2' unmittelbar nach der
Vakuumbehandlung geführt. Die Gurtbänder 2 und 2' sind
luftundurchlässig, und die Vakuumbehandlung der Bahn und des Filzes
verringert den Luftdruck in der Bahn und in dem Filz, was das
Trocknen der Bahn beschleunigt, da der Teilluftdruck in dem
Filz geringer ist als vorher und dadurch der Teildruck des
Wasserdampfes höher als üblich sein kann.
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Die Heizeinrichtung 7 des Gurtbandes 2 kann aus irgendeiner
Heizeinrichtung bestehen, z. B. elektrisch,
gasflammenbetrieben, dampfbetrieben, etc. Die Heizeinrichtung kann weiterhin
beispielsweise eine Flüssigkeitsentfernungseinrichtung zum
Beseitigen des kondensierten Dampfes aufweisen.
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Die Kühleinrichtung, die dem Gurtband 2' und dem Filz 1'
dient, kann aus irgendeiner Art einer Kühleinrichtung
bestehen, die im Stand der Technik bekannt ist, z. B. einer, die mit
einem gekühlten Fluid arbeitet. Weiterhin kann die
Trocknungseinrichtung 13, die dem Filz 1' dient, aus irgendeiner Art von
Trocknungseinrichtung bestehen, die im Stand der Technik
bekannt ist, beispielsweise eine, die mit Druckwalzen arbeitet,
einer Heizeinrichtung, einer Vakuumeinrichtung, etc. Weiterhin
kann die Vakuumeinrichtung 10 aus irgendeinem Typ bestehen,
beispielsweise basierend auf Unterdruckkammern, die mit
Rohrleitungen 20 mit einer Vakuumpumpe verbunden und gegen die
Bahn 1 und/oder den Filz 1' abgedichtet sind.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Bahn 1
zwischen zwei Gurtbändern 2, 2', die luftundurchlässig sind,
beispielsweise aus Metall, auf einem Filz 1' gehalten. Die Bahn
kann alternativ gegen das Gurtband 2 nur auf dem Filz 1'
liegend geführt werden, in welchem Fall die Kühleinrichtung 8 zur
direkten Kühlung des Filzes vorgesehen ist. Der Filz kann in
diesem Fall entweder luftundurchlässig oder luftdurchlässig
sein.
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Das dargestellte Ausführungsbeispiel soll die Erfindung
veranschaulichen und nicht auf das Ausführungsbeispiel
beschränken; vielmehr können Ausführungsbeispiele der Erfindung im
Schutzumfang der Ansprüche variieren.