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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum beidseitigen Aufbringen eines Strichs auf eine mit grosser Geschwindigkeit bewegte Papierbahn, wobei die Auftragsmengen - berechnet total an den beiden Seiten der Papierbahn - mehr als 14 g/m2 betragen, und wobei die Papierbahn mit- tels einer elastisch nachgiebigen Rakel gegen eine Walze gedrückt und gleichzeitig durch in einem aus Walze und Rakel gebildeten Raum befindliche Streichmasse beidseitig von der Streich- masse benetzt und unmittelbar nach dem Austritt aus dem Rakel-Walzenspalt von der Auftrags wal- ze in einem Winkel zur Tangente im Walzenspalt hinweggezogen wird.
Durch ein Bestreichen von Papier werden bekanntlich die Eigenschaften des Papiers in ver- schiedener Weise verbessert, beispielsweise wird hiedurch eine bessere Bedruckung des Papiers ermöglicht. Hiezu wird meistens eine Dispersion des Streichmittels mit zweckmässigen Bindemitteln und andern Zusatzmitteln verwendet. Das Ausmass der erhaltenen Verbesserung ist von verschie- denen Faktoren abhängig ; allgemein wird eine bestimmte Auftragsmenge der Bestreichmasse angestrebt und in vielen Fällen wird angenommen, dass eine Auftragsmenge von 10 bis 12 g/m2 - gerechnet als trockene Bestreichmasse pro Seite - notwendig ist um ein für beispielsweise Illustrationszwecke geeignetes Papier herzustellen.
Bei der Bestreichung müssen auch andere Faktoren beachtet werden, beispielsweise der Energieaufwand bei dem nachfolgenden Trocknen der Papierbahn. Im allgemeinen wird auch ein hoher Trockengehalt der verwendeten Dispersion angestrebt, so dass man für eine gewisse bestimmte Auftragsmenge eine verhältnismässig geringe Absorption von Wasser im Baspapier erhält und eine entsprechende geringere Menge Energie verwendet werden muss, um diese Wassermenge nach dem Bestreichungsverfahren zu entfernen. Der Trockengehalt der Bestreichungsmasse wirkt sich aber auch auf die rheologischen Eigenschaften der Bestreichmasse aus, d. h. im allgemeinen ergibt ein höherer Trockengehalt eine höhere Viskosität für bestimmte gegebene Pigmente und Bin- demittel.
Aus den obigen Gesichtspunkten dürfte hervorgehen, dass der Fachmann bei der Herstellung eines gestrichenen Papiers von guter Qualität eine Menge verschiedener Faktoren zu beachten hat, um die Bestreichungsresultate optimieren zu können.
Das bekannte, sogenannte Billblade-Verfahreh (DE-AS 1696153) lehrt, dass man die beiden Seiten einer Papierbahn gleichzeitig in einer verhältnismässig einfachen Apparatur bestreichen und hiebei verhältnismässig grosse Auftragsmengen auf den beiden Seiten des Papiers anbringen kann, sowie dass der erhaltene Strich gleichmässig ist und auch die Gefahr der Bildung eines sogenannten Apfelsinenschalenmusters - die Verhinderung dieses Apfelsinenschalenmusters ist nämlich eine wichtige Voraussetzung zur Erzielung einer guten Bedruckungsfähigkeit des Papiers - ausgeschaltet wird.
Nach diesem bekannten Verfahren wird das beidseitige Aufbringen eines Strichs derart erreicht, dass die bewegte Papierbahn mittels einer elastisch nachgiebigen Rakel gegen eine Walze gedrückt und gleichzeitig auf beiden Seiten mit der Streichmasse beschickt und von der Walze weggebogen wird. Hiebei wird die Papierbahn durch eine in einem in an sich bekannter Weise aus Walze und Rakel gebildeten Raum befindliche Streichmasse so geführt und herausgeführt, dass die Papierbahn beidseitig voll von der Streichmasse benetzt und unmittelbar nach dem Austritt aus dem Rakel-Walzenspalt von der Auftragswalze in einem Winkel von mehr als 50 zur Tangente im Walzenspalt hinweggebogen und einem Trocknungsvorgang ausgesetzt wird.
Durch dieses bekannte Verfahren konnte beispielsweise ein beidseitig gestrichenes Druck-
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undkeiten wie auch bei Geschwindigkeiten bis zu 400 m/min erhalten werden. Die Auftragswalze ist bei diesem bekannten Verfahren mit einer verhältnismässig weichen Gummibeschichtung versehen und rotiert mit einer Geschwindigkeit, die etwa mit der Geschwindigkeit der Papierbahn übereinstimmt oder diese Geschwindigkeit mit etwa 5% übersteigt. Als Rakel wird ein Stahlrakel mit einer Dicke von 0, 25 bis 0, 5 mm verwendet.
Die Bestreichmasse wird im genannten Raum (Sumpf) an beiden Seiten der Papierbahn in reichlichem Überschuss aufgebracht, u. zw. so, dass dieser Sumpf durchgehend von einer Streichmassenmenge durchflossen wird, die über die Gabelkanten des Raumes überläuft ; diese überlaufende Streichmasse wird danach gesiebt und zusammen mit
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frischer Bestreichmasse erneut dem Sumpf zugeführt. In der Praxis wird hiebei ein Abzugwinkel im Verhältnis zur Tangente der Auftragswalze von etwa 20 benutzt.
Wichtig bei dieser bekannten Technik ist, dass die Papierbahn unter einem bestimmten Winkel über die Blattkante beim Austritt aus dem Rakel-Walzenspalt abgezogen wird. Hiedurch wird verhindert, dass die Papierbahn von der Auftragswalze nach Austritt aus dem genannten Spalt mitgenommen wird, wodurch unmittelbar der befürchtete Effekt der Bildung von Apfelsinenschalenmuster durch Film-Splitting eintreten würde. Bei Verwendung dieser bekannten Vorrichtung bei Geschwindigkeiten bis zu 400 m/min wird ein Abzugwinkel von zwischen 15 bis 200 verwendet, um diesen Effekt zu vermeiden.
Die Entwicklung innerhalb der Papierherstellung geht zu immer steigenden Herstellungsgeschwindigkeiten, was natürlich auch für das Bestreichverfahren gilt. Unabgesehen davon, ob die Bestreichungsvorrichtung in einer Papiermaschine angeordnet ist, so dass das Bestreichen bei der Herstellung des Papiers durchgeführt werden kann oder ob separate Bestreichanlagen verwendet werden, liegt ein Bedarf von funktionierenden Vorrichtungen bei sehr hohen Geschwindigkeiten vor.
Es hat sich nun gezeigt, dass das bekannte Billblade-Verfahren bei den nun geforderten hohen Geschwindigkeiten nicht zum Auftrag der gleichzeitig gewünschten hohen Auftragsmengen ohne Schwierigkeiten verwendet werden kann.
Somit hat sich beim Durchführen des Billblade-Verfahrens überraschend gezeigt, dass man bei Geschwindigkeiten über 400 bis 500 m/min bei Verwendung einer Bestreichmasse bekannter Art eine ausserordentlich starke Nebelbildung erhält, wobei dieser Nebel sich auf die Maschinenteile der Streichausrüstung in solchem Ausmass absetzt, dass es zu problematischen Betriebsstörungen kommt, wobei das kontinuierliche Streichverfahren abgebrochen werden muss. Man kann zwar in verschiedener Weise diese Schwierigkeiten eliminieren oder auf jeden Fall vermindern und auch gewisse Verbesserungen erzielen, falls beispielsweise die Auftragsmengen geringer gehalten werden durch eine Erhöhung des Anliegedruckes des Rakels und/oder dadurch, dass der Trockengehalt des Bestreichmittels herabgesetzt wird.
Somit hat sich als möglich erwiesen, diese Nebelbildung bei
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Aus obigen Angaben steht somit fest, dass die gezeigten Nachteile eine ausserordentliche Beschränkung der Verwendungsmöglichkeiten des bekannten Billblade-Verfahrens in den Fällen ausmachen, wo Auftragsmengen von über 14 g/m'gefordert werden und ausserdem auch eine Bahngeschwindigkeit von über 400 m/min gefordert ist.
Es hat sich nun überraschend gezeigt, dass die oben erwähnten Nachteile beim eingangs beschriebenen Verfahren gänzlich ausgeschaltet werden können, indem erfindungsgemäss die Papierbahn mit einer Geschwindigkeit von mehr als 400 m/min durch die im genannten
Raum befindliche Streichmasse bewegt, im Streichmittel innerhalb des genannten Raumes eine Viskosität von 400 bis 2000 cP auf- rechterhalten und die Papierbahn unmittelbar nach dem Austritt aus dem Rakel-Walzenspalt von der Auftrag- walze in einem Winkel von zwischen 8 und 12 zur Tangente im Walzenspalt über die Rakel- kante hinweggezogen wird.
Durch die erfindungsgemäss vorgeschlagene Lösung konnte die oben genannte schwierige Nebelbildung bei Auftragsmengen von über 14 g/m"überraschend für den Fachmann gänzlich vermieden werden.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert, wobei die Zeichnungen eine bekannte Billblade-Vorrichtung zeigen und teils die erfindungsgemäss vorgeschlagene Lösung des vorliegenden Problems veranschaulichen. Es zeigen : Fig. 1 eine prinzipielle Ansicht einer Bestreichvorrichtung nach dem bekannten Billblade-Verfahren, Fig. 2 die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung bei der Verwendung von sehr hohen Bahngeschwindigkeiten, Fig. 3 zeigt die in Fig. 1 veranschaulichte Vorrichtung bei der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Verwendung und Fig. 4 ist eine Teilvergrösserung der Fig. 3.
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masse vom Sumpfteil --11 und 12-- einen schmierenden Film innerhalb der Zone des Walzen-Rakel- spaltes bilden.
Durch den Anliegedruck des Blattes --13-- in diesem Bereich entsteht eine gegen die Walze gerichtete Kraft, die in der Fig. 4 mit F bezeichnet ist. Entlang der Walzoberfläche --10-- liegt eine Kraft in entgegengesetzter Richtung vor, die mit F, bezeichnet worden ist.
Auf Grund des Abzuges der Papierbahn von der Walze über die Blattkante --15-- entsteht eine Kraft F, die die gleiche Richtung wie die Kraft F 1 hat. Da man in der Praxis bei der Verwendung des bekannten Billblade-Verfahrens bei mässigen Bahngeschwindigkeiten oder Geschwindigkeiten bis zu 400 m/min eine gleichmässige Verteilung der Auftragsmenge auf beiden Seiten der Papierbahn erhält, kann man annehmen, dass hiebei ein solches Gleichgewichtsverhältnis in dieser Rakel-Walzenspalte vorliegt, dass die Dicke des Filmes zwischen der Walzoberfläche --10-- und der Papierbahn --5-- und der Blattphase --14-- ungefähr gleich ist.
Bei höheren Bahngeschwindigkeiten entsteht jedoch eine erhöhte Turbulenz in den beiden Sumpf teilen --8 und 9-- auf Grund der höheren Geschwindigkeit der Papierbahn. Es hat sich gezeigt, dass die Turbulenz im Sumpf --8-- bei hohen Geschwindigkeiten beträchtlich zunimmt gegenüber der Turbulenz im Sumpf --9--. Diese Tatsache ist darauf zurückzuführen, dass sich im Sumpf --8-- zwei Flächen bewegen, die beide ein Herunterziehen der Bestreichmasse'gegen den Berührungspunkt --5-- ver- wirklichen, nämlich teils die Bewegung der Walzoberfläche --10-- und teils die Bewegung der Papierbahn --16--. Es wird deshalb angenommen, dass der hydraulische Druck auf Grund der Bewegung der Streichmasse bei hohen Geschwindigkeiten am unteren Teil des Sumpfes --8-- in grösserem Masse ansteigt als im unteren Teil des Sumpfes --9--.
Vermutlich ändern sich dann die Verhältnisse im Rakel-Walzenspalt so, dass das Gleichgewicht verändert wird und die Papier- bahn --16-- näher an die Blattfläche angedrückt wird durch den höheren hydraulischen Druck zwischen der Walzoberfläche --10-- und der Papierbahn --5--. Es ist auch anzunehmen, dass der hydraulische Druck mit zunehmender Viskosität und entsprechend zunehmendem Trockengehalt der Streichmasse zunimmt.
Als Endeffekt würde hiedurch bei Bestreichung bei hohen Bahngeschwindigkeiten eine ungleichmässige Verteilung der Streichmasse auf beiden Seiten der Papierbahn erzielt werden. Man kann beispielsweise vermuten, dass man bei einer totalen Auftragsmenge von 20 g/m2 - wobei die
Auftragsmenge durch zweckmässige Wahl des Blattdruckes gewählt wird, bei mässigen Geschwindig- keiten eine ungefährliche Verteilung von 10 g/m'pro Seite der Papierbahn erzielt, jedoch bei höheren Geschwindigkeiten und einem zweckmässig gewählten Blattdruck für 20 g/m2 anstatt der Verteilung von etwa 13 g/m'an der Walzseite und 7 g/m2 an der Blattseite der Papierbahn erhält.
Erfahrungsgemäss weiss man, dass eine Menge von 13 g/m2 auf der gegen die Auftragswalze gerichteten Seite der Papierbahn unter gewissen Verhältnissen einen Film-Split-Effekt in Form eines sogenannten Apfelsinenschalenmusters ergeben kann. Diese Tatsache ist darauf zurückzuführen, dass ein Teil der Bestreichungsmasse bei diesen verhältnismässig hohen Auftragsmengen mit der Walze mitlaufen will. In dieser Weise entsteht eine Teilung des Bestreichungsfilmes zwischen der Papierfläche und der Walzoberfläche in Form einer Tropfenbildung. Bei hohen Geschwindigkeiten könnte ein solcher Film-Split-Effekt höchstvermutlich zu einer starken Tropfenbildung in Form eines Nebels führen.
Falls nun der Abzugwinkel der Papierbahn vermindert wird, wird auch die Kraft F bei im übrigen gleichartigen Verhältnissen vermindert. Hiedurch wird die Kraft F, in entsprechendem Ausmass zunehmen und in dieser Weise in weitgehendem Umfang das Gleichgewicht im System wieder herstellen. Falls man nun diese Winkelverminderung unter im übrigen gleichen Verhältnissen vornimmt, d. h. mit unter anderem verändertem Blattdruck, wird aber die totale Auftragsmenge die gewünschte Menge von 20 g/m'untersteigen, wie aus obigem Beispiel hervorgeht. Die obigen Gesichtspunkte sind wie schon gesagt nur eine Hypothese, um den überraschenden technischen Effekt, der bei einer Verminderung des Abzugswinkels auf unter 12 bei hohen Bahngeschwindigkeiten erreicht wird, zu erzielen.
In sämtlichen obigen genannten Fällen wird mit dem Ausdruck totale Auftragsmenge die totale trockene Auftragsmenge in Gramm, die auf beiden Seiten des Papiers pro m2 aufgetragen ist, gemeint.