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Dokumentenidentifikation DE10316850B3 02.12.2004
Titel Verfahren zum Behandeln einer Kartonbahn
Anmelder Voith Paper Patent GmbH, 89522 Heidenheim, DE
Erfinder Kurtz, Rüdiger, Dr., 89522 Heidenheim, DE;
Rheims, Jörg, Dr., 47918 Tönisvorst, DE;
Solbach, Hermann, Dr., 88212 Ravensburg, DE;
Seidenath, Stefan, 88255 Baienfurt, DE;
Endler, Helmut, 88255 Baienfurt, DE
Vertreter Patentanwälte Knoblauch und Knoblauch, 60322 Frankfurt
DE-Anmeldedatum 11.04.2003
DE-Aktenzeichen 10316850
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.12.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.12.2004
IPC-Hauptklasse D21H 23/32
IPC-Nebenklasse D21G 1/00   D21H 23/22   D21G 7/00   D21H 23/04   
Zusammenfassung Es wird ein Verfahren zum Behandeln einer Kartonbahn (2) angegeben, die durch einen Breitnip (5) geführt und danach mit mindestens einem Strichauftrag (19) versehen wird.
Man möchte die Bedruckbarkeit der Bahn verbessern können.
Hierzu ist vorgesehen, daß man die Decke der Kartonbahn (2) vor dem Breitnip (5) durch Masseleimung im Konstantteil der Kartonmaschine so einstellt, daß sie eine Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit nach Cobb von maximal 35 g Wasser/m2 in einer Zeit von 60 s auf einer Fläche von 100 cm2 aufweist, daß man die Bahn im Breitnip (5) vorkalandriert und man hinter dem Breitnip einen Strich mit einer erhöhten Leimung von mindestens 8%, bezogen auf den Pigmentmasse-Anteil in der Streichfarbdispersion, aufträgt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln einer Kartonbahn, die durch einen Breitnip geführt und danach mit mindestens einem Strichauftrag versehen wird.

Ein Verfahren, bei dem eine Kartonbahn durch einen Breitnip geführt und danach mit Streichfarbe versehen wird, ist aus WO 02/00998 A2 bekannt.

Die Behandlung einer Kartonbahn in einem Breitnip vor dem Auftragen eines Strichs soll die Bedruckbarkeit der Bahn verbessern. Im Breitnip wird die Kartonbahn relativ volumenschonend häufig bei hohen Temperaturen oberhalb des TG (Glasübergangstemperatur) geglättet. Dabei erfolgt eine Konturglättung, d.h. es wird bevorzugt die Mikrorauhigkeit verbessert, die in der Regel mit dem sogenannten PPS-Verfahren gemäß ISO 8791/4 ermittelt wird.

Man kann nun beobachten, daß trotz einer an und für sich zufriedenstellenden Mikrorauhigkeit beim Drucken einer derart behandelten Kartonbahn, vor allem beim Offset-Druck, ein Druck-Mottling auftritt, d.h. die Bahn nimmt die Druckfarbe nicht gleichmäßig genug an, so daß sich ein unruhiges Erscheinungsbild ergibt. Man nimmt an, daß bei so geglätteten Kartonbahnen ein ungleichmäßiges Rückrauhen der Oberfläche nach dem Streichen auftritt und/oder die Penetration der Streichfarbe nicht gleichmäßig genug ist.

Man hat daher vereinzelt hinter der Strich-Auftragseinrichtung eine Nachglättung vorgenommen. Auch diese Vorgehensweise ist jedoch nicht immer befriedigend. Zum einen muß man abwarten, bis der Strich getrocknet ist. Zum anderen führt die Verwendung eines harten Nips zum Nachglätten zu einem Volumenverlust, was insbesondere bei der Behandlung von Kartonbahnen unerwünscht ist. Darüber hinaus führt die Glättung im harten Nip zu einem ungleichmäßigen Oberflächenbild, was möglicherweise auf eine ungleichförmige Faserverdichtung zurückzuführen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bedruckbarkeit einer Kartonbahn zu verbessern.

Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß man die Decke der Kartonbahn vor dem Breitnip durch Masseleimung im Konstantteil der Kartonmaschine so einstellt, daß sie eine Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit nach Cobb von maximal 35 g Wasser/m2 in einer Zeit von 60 s auf einer Fläche von 100 cm2 aufweist, daß man die Bahn im Breitnip vorkalandriert und man hinter dem Breitnip einen Strich mit einer erhöhten Leimung von mindestens 8 %, bezogen auf den Pigmentmasse-Anteil in der Streichfarbendispersion aufträgt.

Durch diese Behandlung erhält man eine Oberflächenqualität der Kartonbahn, die beim Strichauftrag die Rückrauhigkeit vergleichmäßigt, so daß sie auch bei einem späteren Druckvorgang die Druckfarbe gleichmäßiger annimmt. Erreicht wird dies mit einer relativ einfachen Maßnahme, nämlich durch eine doppelte Leimung. Zunächst erfolgt eine Masseleimung im Konstantteil der Kartonmaschine, dann wird die Bahn vorkalandriert, und zwar im Breitnip. Schließlich erfolgt ein weiterer Leimauftrag beim Streichen und zwar mit einem relativ großen Bindemittelanteil von mindestens 8 %, vorzugsweise sogar 11 %. Damit erhält man eine verbesserte Bedruckbarkeit. Die Fläche von 100 cm2 hat bei der Messung nach Cobb gemäß DIN 20535 in der Regel eine Kreisform. Wenn man die Decke der Kartonbahn so beleimt, daß sie die genannte Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit hat, dann schafft man günstige Bedingungen bei dem Auftrag des Strichs. Der Strich bleibt an der Oberfläche und kann sich dort sehr gleichmäßig ausbilden. Der erste Anteil des Leimes wird vor dem Stoffauflauf, also relativ frühzeitig, als sogenannte Masseleimung im Flüssigzustand der Fasersuspension zugegeben. Aufgrund der langen Verweilzeit kann der Leim auf das Fasermaterial aufziehen und sich in der Kartonlage in ausreichendem Maße verteilen.

Auch ist bevorzugt, daß die Kartonbahn zwischen dem Breitnip und dem ersten Strichauftrag in mindestens einem Nip nachkalandriert wird. Die Bahn wird zwischen dem Breitnip und der Auftragseinrichtung für die Streichfarbe sozusagen zwischensatiniert. Man geht davon aus, daß der Breitnip hauptsächlich für die Mikrorauhigkeit zuständig ist und diese verbessert, der weitere Nip hinter dem Breitnip aber für die Makrorauhigkeit, die in der Regel nach Bendtsen ermittelt wird. Möglicherweise ist die Makrorauhigkeit sowohl für die Aufnahmefähigkeit der Streichfarbe als auch für die Aufnahmefähigkeit der Druckfarbe wichtiger als die Mikrorauhigkeit. Wenn man die Makrorauhigkeit vor dem Strichauftrag vermindert, erhält man eine bessere Bedruckbarkeit.

Es ist von Vorteil, wenn die Kartonbahn im Breitnip auf eine Makrorauhigkeit von maximal 6 &mgr;m (PPS-S10) vorkalandriert wird. Die niedrige Makrorauhigkeit nach dem Breitnip verbessert die Bedruckbarkeit.

Vorzugsweise wird die Kartonbahn vor dem Breitnip befeuchtet. Damit erhält man im Breitnip eine bessere Glättebildung, d.h. eine Verringerung der Rauhigkeit. Die Befeuchtung kann dabei mit an sich bekannten Mitteln erfolgen, beispielsweise einem Dampffeuchter, einem Düsenfeuchter oder ähnlichem. Die Befeuchtung soll dabei möglichst dicht am Breitnip erfolgen.

Bevorzugterweise wird die Kartonbahn im Breitnip auf eine Temperatur von mindestens 100°C erhitzt. Dies gilt zumindest für die Seite, die später bedruckt werden soll. Diese Seite kann auch stärker erhitzt werden, beispielsweise auf mindestens 200°C. Dies hat zwei Vorteile. Zum einen wird die Glätte verbessert, also die Mikrorauhigkeit vermindert. Zum anderen erhält man bei einer Temperatur, die mindestens der Verdampfungstemperatur der Feuchtigkeit entspricht, das vorteilhafte Ergebnis, daß sich die Feuchtigkeit in Dampfform aufgrund des Breitnips als geschlossenen Systems in der Bahn gleichmäßig ausbreiten kann. Der Dampf wird sich gleichmäßig so verteilen, daß überall der gleiche Druck herrscht. Wenn die Bahn dann den Breitnip verläßt und die Feuchtigkeit wieder kondensieren kann, ist die Feuchtigkeitsverteilung vergleichmäßigt worden.

Bevorzugterweise trägt man eine Streichfarbe mit einer Gesamtmasse von mindestens 15 g/m2 auf. Dies verbessert später die Bedruckbarkeit. Bei einem Mehrfachstrich gilt diese Angabe für die Summe aller Schichten, also den Gesamtstrich.

Vorzugsweise verwendet man eine Streichfarbe mit einem Wasserrückhaltevermögen von mindestens 50 s, insbesondere im Bereich von 50 bis 80 s. Gemessen wird dieses Wasserrückhaltevermögen nach dem Abo-Test-Verfahren, definiert z.B. in Sandas, Salminen, Eklund: Measurement of water retention coating colours, 1989 TAPPI Coating Conference, Proceedings 37-41. Eine derartige Streichfarbe enthält Binder und Pigmente. Sie ist insbesondere für Faltschachtelkarton gut geeignet, der vollflächig bedruckt werden soll.

Vorzugsweise ist der Nip als weicher Nip zwischen einer harten Walze und einer einen elastischen Belag aufweisenden weichen Walze ausgebildet. In diesem Fall wird in dem weichen Nip praktisch nur die Makrorauhigkeit verbessert. Hier erfolgt zwar nur eine einseitige Glättung. Dies reicht aber in vielen Fällen aus, vor allem bei Faltschachtelkarton, der ohnehin nur einseitig bedruckt werden soll. Die Rückseite kann relativ rauh bleiben.

In einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß der Nip als harter Nip zwischen zwei harten Walzen ausgebildet ist. In diesem Fall wird die Glätte auf beiden Seiten der Bahn verbessert. Der harte Nip kann als Kalibriernip verwendet werden, so daß die Bahn über ihre Breite eine relativ gleichmäßige Dicke aufweist.

Auch ist von Vorteil, wenn das Nachkalandrieren mit einer Streckenlast im Bereich von 10 bis 30 N/mm vorgenommen wird. Die Streckenlast ist damit dahingehend optimiert, daß der Volumenverlust klein bleibt, aber die gewünschte Glätte erzielt werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigt die

einzige Figur eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Behandeln einer Kartonbahn.

Die Figur zeigt eine Vorrichtung 1 zum Behandeln einer Kartonbahn 2, die im folgenden auch kurz als "Bahn" bezeichnet wird.

In einer Kartonmaschine 3 wird eine Decke der Kartonbahn erzeugt und durch eine Leimdosierstation 4, die im Konstantteil der Kartonmaschine vor dem Stoffauflauf angeordnet ist, mit Leim versehen. Die Leimung der Decke, z.B. mit einer Harz-Dispersion, wird so eingestellt, daß die Decke eine Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit hat, die nach Coob ermittelt wird und maximal 50 g Wasser/m2 in einer Zeit von 60 s auf einer kreisförmigen Fläche von 100 cm2 aufweist. Die so behandelte Bahn 2 wird nach der Vortrocknung durch einen Breitnip 5 geleitet, der zwischen einer harten Walze 6 mit einer glatten Oberfläche 7 und einem umlaufenden Mantel 8 einer Schuhwalze 9 gebildet ist. Der Mantel 8 wird durch einen Stützschuh 10 gegen die Walze 6 gedrückt. Der Stützschuh 10 weist eine Druckfläche 11 auf, die in nicht näher dargestellter Weise mit Einrichtungen zum Schmieren der Berührungsfläche zwischen dem Mantel 8 und dem Stützschuh 10 versehen sein kann, beispielsweise einer hydrostatischen Schmierung.

Die Schuhwalze 9 ist mit einem relativ stabilen Mantel 8 ausgebildet, der nach Art einer Walze umläuft. Stützelemente, die den Mantel 8 beim Umlauf stützen, sind nicht näher dargestellt. Der Breitnip 5 kann auch auf andere Weise ausgebildet sein. Anstelle des dargestellten Mantels läßt sich auch einfach ein Band verwenden, das über mehrere Umlenkrollen umläuft. Anstelle der Walze 6 läßt sich auch ein anderes Gegendruckelement verwenden, beispielsweise ein weiteres Band, das durch einen Anpreßschuh unterstützt wird.

Die Walze 6 kann Heizkanäle 12 aufweisen, durch die ein Wärmeträgermedium, beispielsweise Dampf oder heißes Öl, geleitet werden kann, um die Bahn 2 im Breitnip 5 auf der später gestrichenen und zu bedruckenden Seite auf eine Temperatur von mindestens 100°C zu erwärmen. Anstelle der Heizkanäle können natürlich auch andere Heizeinrichtungen vorgesehen sein, beispielsweise eine Heizeinrichtung 13, die induktiv von innen oder von außen auf die Oberfläche 7 der Walze 6 wirkt.

Möglichst nahe vor dem Breitnip 5 ist eine Befeuchtungseinrichtung 14 angeordnet, beispielsweise ein Dampffeuchter, ein Düsenfeuchter oder dergleichen. Hier soll nur eine oberflächennahe Schicht vom Wasser penetriert werden, um eine volumenschonende Glättung zu bewirken (moisture gradient calendering).

Durch die hohe Temperatur im Breitnip 5 und die Befeuchtung vor dem Breitnip 5 ist es möglich, zumindest die Seite der Bahn 2, die im Breitnip an der Oberfläche 7 der Walze 6 anliegt, mit einer relativ guten Mikroglätte zu versehen, d.h. einer Rauhigkeit von maximal 6 &mgr;m. Diese Mikroglätte wird ermittelt nach PPS-S10.

Die Befeuchtungseinrichtung trägt eine Auftragsmenge von beispielsweise 1 bis 5 g/m2 auf die Bahn 2 auf. Die aus der Vortrocknung der Kartonmaschine 3 stammende Bahn muß noch nicht allzu trocken sein. Vor dem Feuchtigkeitsauftrag durch die Befeuchtungseinrichtung 14 kann sie beispielsweise eine Bahnfeuchte von maximal 14 % aufweisen.

Nach dem Durchlaufen des Breitnips 5 wird die Bahn 2 durch einen weiteren Nip 15 geführt, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als weicher Nip ausgebildet ist. Der weiche Nip 15 ist gebildet zwischen einer harten Walze 16 und einer weichen Walze 17 mit einem elastischen Oberflächenbelag 18.

Anstelle des dargestellten weichen Nips kann auch ein harter Nip vorgesehen sein, bei dem der Nip durch zwei harte Walzen gebildet wird.

Die Druckspannungen im Breitnip 5 und im Nip 15 sollten nach folgenden Gesichtspunkten gewählt werden. Einerseits möchte man ein volumenschonendes Glätten erreichen. Andererseits soll die notwendige Verdichtung bewirkt werden, die eine verbesserte Bedruckbarkeit ergibt. Im Breitnip 5 stellt man die Druckspannungen auf maximal 3 N/mm2 ein. Im Nip 15 sollte eine Streckenlast von maximal 60 N/mm, vorzugsweise sogar nur maximal 20 bis 30 N/mm, herrschen.

Nach dem Durchlaufen des Nips 15 wird die Bahn 2 einer oder mehreren Strich-Auftragseinrichtungen 19 (nur eine dargestellt) zugeführt, bei der die Bahn 2 beispielsweise durch einen Auftragsnip 20 zwischen zwei Auftragswalzen 21, 22 geführt ist. Jede Auftragswalze 21, 22 ist mit einer Auftragseinrichtung 23, 24 versehen, die eine Streichfarbe auf die Oberfläche der Auftragswalzen 21, 22 aufträgt. Wenn dann die Bahn 2 den Auftragsnip 20 durchläuft, wird diese Streichfarbe auf die Bahn 2 übertragen. Es sind eine oder mehrere Ober- und/oder Rückseiten-Strichaufträge möglich.

Wenn nur ein einseitiger Strichauftrag erwünscht ist, dann wird man nur eine Auftragseinrichtung 23, 24 verwenden, vorzugsweise auf derjenigen Seite der Bahn 2, die im Breitnip 5 an der glatten Oberfläche 7 der Walze 6 angelegen hat. Im allgemeinen Fall werden zwei bis drei Oberseiten-Strichaufträge und eine Rückseitenbehandlung durchgeführt.

Die Streichfarbe wird mit einer Masse von mindestens 15 g/m2 aufgetragen. Das Wasserrückhaltevermögen der Streichfarbe sollte mindestens 75 s betragen. Die Streichfarbe kann Binder und Pigmente enthalten.

Eine derartig behandelte Kartonbahn 2 ist insbesondere für den Offset-Druck gut geeignet.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Behandeln einer Kartonbahn, die durch einen Breitnip geführt und danach mit mindestens einem Strichauftrag versehen wird, dadurch gekennzeichnet,

    daß man die Decke der Kartonbahn (2) vor dem Breitnip (5) durch Masseleimung im Konstantteil der Kartonmaschine so einstellt, daß sie eine Flüssigkeitsabsorptionsfähigkeit nach Coob von maximal 35 g Wasser/m2 in einer Zeit von 60 s auf einer Fläche von 100 cm2 aufweist,

    daß man die Bahn im Breitnip (5) vorkalandriert und

    daß man hinter dem Breitnip (5) einen Strich mit einer erhöhten Leimung von mindestens 8 %, bezogen auf den Pigmentmasse-Anteil in der Streichfarbendispersion, aufträgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kartonbahn (2) zwischen dem Breitnip (5) und dem ersten Strichauftrag (19) in mindestens einem Nip (15) nachkalandriert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kartonbahn im Breitnip (5) auf eine Mikrorauhigkeit von maximal 6 &mgr;m (PPS-S10) vorkalandriert wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kartonbahn (2) vor dem Breitnip (5) befeuchtet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kartonbahn (2) im Breitnip (5) auf eine Temperatur von mindestens 100°C erhitzt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Streichfarbe mit einer Gesamtmasse von mindestens 15 g/m2 aufträgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Streichfarbe mit einem Wasserrückhaltevermögen von mindestens 50 s, insbesondere im Bereich von 50 bis 80 s, verwendet (gemessen nach dem Abo-Verfahren).
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Nip (15) als weicher Nip zwischen einer harten Walze und einer einen elastischen Belag aufweisenden weichen Walze ausgebildet ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Nip (15) als harter Nip zwischen zwei harten Walzen ausgebildet ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachkalandrieren mit einer Streckenlast im Bereich von 10 bis 30 N/mm vorgenommen wird.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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