DE102006057870A1

DE102006057870A1 - Mehrschichtauftrag

Info

Publication number: DE102006057870A1
Application number: DE200610057870
Authority: DE
Inventors: Dennis Partheymüller
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2006-12-08
Filing date: 2006-12-08
Publication date: 2008-06-12

Abstract

Bei einem Verfahren zum mehrschichtigen Auftragen von mindestens einem flüssigen bis pastösen Auftragsmedium auf eine laufende Papier-, Karton- oder andere Faserstoffbahn ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens ein Film (5a; 5b) eines ersten Auftragsmediums (M1) von einem an sich bekannten Düsenauftragswerk (4a, 4b) und mindestens ein weiterer Film (7a; 7b) eines zweiten Auftragsmediums (M2) von einem an sich bekannten 1:1 Auftragswerk (6a, 6b) abgegeben und auf ein Übertragungselement (2a, 2b) aufgebracht werden, wobei die Filme (5a, 5b; 7a; 7b) übereinander gelegt werden und anschließend gemeinsam in einem Nip (N), der zwischen der Faserstoffbahn (1) und dem Übertragungselement (2a, 2b) besteht, auf wenigstens eine Seite der Faserstoffbahn (1a, 1b) übertragen werden, wodurch die jeweilige Seite (1a; 1b) der Faserstoffbahn (1) mit mehreren Auftragsschichten (8, n) versehen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum mehrschichtigen Auftragen von mindestens einem flüssigen bis pastösen Auftragsmedium auf eine laufende Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn.
Um einen hohen Abdeckungsgrad der Faserstoffbahn und eine gute Qualität der Auftragsschicht erreichen zu können, werden oftmals mehrere aufeinanderfolgende Schichten eines Auftragsmediums auf eine oder beide Seiten der Faserstoffbahn aufgebracht. Dabei kommen zumeist mehrere, entlang dem Laufweg der Faserstoffbahn hintereinander angeordnete Auftragswerke mit oder auch ohne Zwischentrocknung zum Einsatz. Diese Verfahrensweise ist aufwändig und teuer.
Als Beschichtungs- bzw. Auftragsverfahren werden dabei so genannte Filmstreichverfahren angewendet.
Diese Verfahren haben viele Vorteile, wie die Möglichkeit

– simultanen Auftrag,
– unterschiedliche Auftragsmedien, wie Streichfarben, Stärke und Spezialmedien,
– unterschiedliche Auftragsmengen mit Variation des Strichgewichtes,
– beliebige Maschinengeschwindigkeiten zwischen 100 und 2000 m/min

Außerdem wird mit dem Filmstreichverfahren die Faserstoffbahn nur relativ wenig belastet, wodurch wenig Abrisse und eine sehr gute Abdeckung erreicht werden.
Allerdings gibt es auch einige Nachteile, die in Form von

– Strichgewichtslimitierung (hohe Strichgewichte von >10g/m²/Seite bei Maschinengeschwindigkeiten von >100 m/min;
– Misting bei hohen Auftragsmengen und/oder hohen Geschwindigkeiten;
– Farbspucken am Rakelelement bei rheologisch schwierigen Medien (Farben mit hohem Kaolin-, Talkum-Anteil);
– Verschleiß des Rakelelementes bei abrasiven Medien;
– Instabile, nicht definierte Bahnabzugsbedingungen (sog. web stealing);
– rauer Strichoberfläche

Als weiteres Streichverfahren kommt das so genannte 1:1-Auftragsverfahren zum Einsatz. Dies besteht darin, dass nicht im Überschuss aufgetragen wird, sondern diejenige Farb- bzw. Auftragsmenge aufgebracht wird, die auf der Faserstoffbahn auch verbleiben soll. Das Auftragsmedium wird ohne dass Vorrichtungsteile die zu beschichtende Fläche berühren, also kontaktlos, auf die zu beschichtende Fläche aufgebracht.
Als 1:1-Auftragswerke kommen Vorhangs-Auftragswerke oder Sprühdüsen-Auftragswerke infrage.
Beim Vorhang-Auftragswerk wird aus einer Schlitzdüse das Auftragsmedium als ein Vorhang bzw. Schleier an die darunter laufende zu beschichtende Fläche abgegeben. Der Vorhang unterliegt beim Herabfallen im Wesentlichen der Schwerkraft. Er fällt auch im Wesentlichen frei und ungestützt herab und ist daher sehr empfindlich gegenüber äußeren Einflüssen, insbesondere Luftströmungen. Deshalb ist die Durchflussmenge der Schlitzdüse im unteren Bereich begrenzt.
Beim Sprühdüsenauftrag bilden eine Vielzahl Sprühdüsen insgesamt eine Art Vorhang oder der Auftrag erfolgt mit einer so genannten Freistrahl-Auftragsdüse, wo das Auftragsmedium unter Druck aufgebracht wird. Die Auftragsmenge kann hierbei auch gering sein.
Vorteile des 1:1-Auftrags bzw. der entsprechenden Auftragswerke sind beispielsweise:

– keine Verschleißteile des Auftragswerkes;
– große Arbeitsfenster möglich, d.h. hohe als auch niedrige Auftragsmengen und hohe Maschinengeschwindigkeiten;
– geringe Abrisshäufigkeit der Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn.

Nachteilig vor allem bei der Vorhang-Beschichtung ist, dass

– der Vorhang auf eine rohe Bahn auftrifft, wobei Rohpapiere mit hoher Rauhigkeit zu Strichdefekten, also unbedeckten Stellen, Lufteinschlüssen, Aufreißen des Vorhanges aufgrund mangelnder Streckbarkeit führen;
– eine Entlüftung der Streichfarbe bzw. der Auftragsmedien auf Werte von <1% Luftgehalt notwendig ist;
– hohe Anforderungen an die rheologischen Eigenschaften, z.B. die Viskoelastizität und Streckbarkeit gestellt werden;
– lediglich eine Kapillarpenetration des Auftragsmediums erfolgt, also keine Druckpenetration und damit keine mechanische Steuerung der Penetration des Auftragsmediums möglich ist.

Vorschläge für einen mehrschichtigen Auftrag sind aus folgenden Druckschriften bekannt:
In der JP-A2 4022 676 ist ein Zweischicht-Auftrag offenbart. Der Auftrag der ersten Schicht erfolgt mit einem so genannten Stab-Coater (mit dem Stab wir im Überschuss aufgebrachtes Medium abgerakelt) und die zweite Schicht wird mit einem Vorhang-Auftragswerk aufgebracht. Beide Schichten erfolgen direkt auf die Bahn.
Aus der WO-A1-2006/069851 ist ein Verfahren bekannt, bei dem einzelne Auftragsmedien bzw. Flüssigkeitsströme getrennt aus mehreren Schlitzdüsen direkt an die Faserstoffbahn abgegeben werden. Während der Abgabe in Richtung auf die Faserstoffbahn werden sie zu einem Mehrfach-Vorhang bzw. mehrlagigem Vorhang mit insgesamt höherer Durchflussmenge zusammengeführt, so dass sich auf der Faserstoffbahn eine Mehrfachschicht bildet.
Dieses Verfahren weist aufgrund der zunächst abgegebenen, dünnen, empfindlichen Einzelvorhänge Nachteile wie zuvor beschrieben auf. Außerdem ist bei diesem Verfahren keine Penetration des Auftragsmediums in die Faserstoffbahn möglich.
Der Vollständigkeit halber soll auf die WO 2004/001133-A2 hingewiesen werden. In 10 dieser WO ist ein beidseitiger indirekter Auftrag mit Auftragswalzen dargestellt und beschrieben. Mittels eines Vorhang-Auftragswerkes wird das Auftragsmedium auf eine Auftragswalze aufgebracht. Bei der beschriebenen Ausführungsform sind zwei gegeneinander gepresste Auftragswalzen vorhanden, wobei die Faserstoffbahn durch den zwischen den aneinander gepressten Auftragswalzen bestehenden Walzennip hindurchläuft. Dadurch ist eine simultane Beschichtung möglich. Allerdings ist nur das Erreichen einer Einfachschicht und keiner Mehrfachschicht möglich.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein geeignetes Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, bei denen die genannten Nachteile nicht auftreten.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Verfahren gemäß der kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mindestens ein Film bzw. eine Lage eines Auftragsmediums aus einem an sich bekannten Düsenauftragswerk und mindestens ein weiterer Film bzw. eine weitere Lage eines Auftragsmediums aus einem an sich bekannten 1:1 Auftragswerk resultieren und an ein Übertragungselement abgegeben werden. Beide Filme bzw. beide Lagen werden noch auf dem Übertragungselement übereinander gelegt und anschließend gemeinsam in einem Nip, der zwischen der Faserstoffbahn und dem Übertragungselement besteht, auf wenigstens eine Seite der Faserstoffbahn übertragen. Dadurch bilden sich auf der jeweiligen Seite der Faserstoffbahn mehrere Auftragsschichten, d.h. eine Mehrfachschicht.
Vorteil hierbei ist, dass auf kurzem Bahnlaufweg und ohne komplizierte Bahnführung die Möglichkeit besteht, zwei bis n-Striche auf eine Seite der Faserstoffbahn aufzubringen. Zwischentrocknungen sind nicht notwendig.
Das Auftragen kann auf jeweils nur eine Seite der Faserstoffbahn oder simultan auf beide Seiten zugleich erfolgen. Dazu sind die Vorrichtungsteile auf beiden Seiten der Bahn gleich ausgebildet. Je nachdem wie der Auftrag erfolgen soll, wird auf einer Seite ein Vorrichtungsteil bzw. die vorgesehenen Auftragswerke in Betriebs- oder in Bereitschaftsposition geschwenkt bzw. geschoben.
Man ist dadurch sehr variabel und kann das Verfahren und auch die Vorrichtung für beliebig viele Anwendungsfälle, also auch bei wechselnden Anforderungen nutzen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das vom 1:1-Auftragswerk abgegebene Auftragsmedium auf das vom Düsenauftragswerk aufgebrachte Auftragsmedium bzw. auf den auf dem Übertragungselement bereits gebildeten Film bzw. Lage fällt. Anschließend gelangt im Nip der vom 1:1-Auftragswerk abgegebene Film, (bei mehreren abgegebenen Vorhängen bzw. Filmen, derjenige welcher dem Nip am nächsten liegt) unmittelbar an die Oberfläche der Faserstoffbahn. Dort bildet er einen Vorstrich bzw. eine Unterschicht, wohingegen das vom Düsenauftragswerk abgegebene Auftragsmedium sich als Deckschicht auf den Vorstrich bzw. die Unterschicht auflegt.
Durch dieses Verfahren erfolgt eine kontrollierte Filmspaltung im Film des Düsenauftragswerkes, dem Deckstrich. Diese kontrollierte Filmspaltung kann durch mehrere Parameter beeinflusst werden. Diese können Eigenschaften des Auftragsmediums, Niplänge, Niplast, Walzenbezüge etc. sein.
Hinsichtlich der Qualität des Mehrfachstriches ist es vorteilhaft, wenn der Deckstrich, das ist wie gesagt, der vom Düsenauftragswerk abgegebene Film, mit einem Rakelelement dosiert und/oder vergleichmäßigt wird. Ein Restfilm vom Film des Deckstriches, das sind ca. 0-20%, läuft zum Auftragsaggregat am Rakelelement zurück und wird dort mit frischem Medium vermischt.
In bestimmten Fällen kann es zweckmäßig sein, wenn mehrere Filme von einem oder mehreren 1:1-Auftragswerken abgegeben werden. Hierdurch hat man die Möglichkeit eine beliebige Anzahl Schichten, also n-Schichten auf wenigstens einer Seite der Faserstoffbahn zu erhalten.
Der Erfinder hat erkannt, dass sich durch geeignete Wahl der Auftragsmedien sich der Filmtransfer im Nip beeinflussen lässt. Deshalb wird im Rahmen der Erfindung auch vorgeschlagen, dass das vom Düsenauftragswerk abgegebene Auftragsmedium einen niedrigeren Feststoffgehalt als das vom 1:1-Auftragswerk abgegebene aufweist. Das vom Düsenauftragswerk abgegebene Auftragsmedium hat einen Feststoffgehalt von nur ca. 5-40% und das vom 1:1-Auftragswerk abgegebene Auftragsmedium einen hohen Feststoffgehalt von ca. 50-70% und eine Viskosität zwischen 300 und 1800mPa·s.
Dadurch wird gewährleistet, dass eine Filmspaltung, wie oben schon dargelegt, in der äußeren Strichschicht stattfindet. Generell ist aber jede Kombination denkbar.
Vorteilhaft ist, dass mit der Erfindung ein großes Arbeitsfenster erreicht wird. Das bedeutet, dass sowohl niedrige Strichgewichte von =< 5g/m²/Seite als auch sehr hohe Strichgewichte von => 15g/m² aufgebracht werden können.
Nachzutragen ist, dass als 1:1-Auftragswerk vorzugsweise ein Vorhang-Auftragswerk, aber auch ein an sich bekanntes Sprühdüsen-Auftragswerk und als Düsen-Auftragswerk bevorzugt eine SDTA-Düse (Short Dwell Time Applicator, d.h. ein Auftragswerk mit kurzer Einwirkzeit des Auftragsmediums) oder ein anderes Auftragswerk Einsatz finden kann, wie beispielsweise eine Speedflow-Düse.
Es versteht sich, dass diese Auftragswerke in ihrer Wirkungsweise über die ganze Bahnbreite reichen, um so eine vollständige Abdeckung zu gewährleisten.
Ferner ist nachzutragen, dass als Übertragungselement gegen die zu beschichtende Bahnseite der Faserstoffbahn pro Bahnseite eine angestellte Auftragswalze oder auch ein endloses Transferband verwendbar ist. Denkbar ist in diesem Zusammenhang auch eine Kombination dergestalt, dass auf einer Bahnseite eine Auftragswalze und auf der anderen Bahnseite das Transferband vorhanden ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich unter anderem auch dadurch aus, dass die von den besagten Auftragswerken abgegebenen Auftragsmedien auf das Übertragungselement nass in nass, also ohne Zwischentrocknung aufgebracht werden. Insgesamt kommt man dadurch mit weniger Trockenenergie und Aufwand aus, als wenn nach jedem einzelnen Auftragsschritt (zum Erreichen der Mehrschichtigkeit) jedesmal eine Zwischentrocknung stattfinden würde.
Nachzutragen ist, dass auch eine Pulverbeschichtung anstatt der Beschichtung von flüssigen bis pastösen Auftragsmedium mit dem 1:1-Auftrag, insbesondere Vorhangstreichen denkbar ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 11 gelöst. Demgemäß ist vorgesehen, dass sowohl ein an sich bekanntes Düsenauftragswerk als auch wenigstens ein an sich bekanntes 1:1 Auftragswerk einem Übertragungselement zur Ausbildung von mehreren Lagen des mindestens einen Auftragsmediums zugeordnet sind und das Übertragungselement mit einer Seite der Faserstoffbahn einen Nip bildet, in welchem die mehreren Lagen an die betreffende Seite der Faserstoffbahn abgegeben werden, wodurch mehrere übereinandergelegte Auftragsschichten entstehen.
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungsmöglichkeiten der Vorrichtung ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen.
Die Erfindung betrifft auch ein Papier, welches gemäß dem zuvor erläuterten Verfahren oder mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung hergestellt ist.
Dieses mehrschichtige Papier weist hervorragende Bedruckungseigenschaften auf.
Mit der Erfindung werden insgesamt folgende Vorteile erreicht:

– Bessere Oberflächeneigenschaften durch die gezielte Filmsplittung im Nip, die Oberfläche wird glatter, da das niedrigviskose Medium an der Oberseite besser verfliessen kann;
– Vermeidung von „web stealing" (schlechtes Bahnabzugsverhalten) durch gezielten und kontrollierten Filmsplittprozess;
– Gezielte Beeinflussung von Ober- und Unterseite (Zweiseitigkeit) des gestrichenen Papiers (Rauhigkeit, Glanz, Abdeckung...)ist möglich;
– Kostenersparnis durch Verwendung unterschiedlicher Streichrohmaterialien im Vor- und Deckstrich;
– Geringere Investitionskosten aufgrund viel kürzerer Trocknungsstrecken (Einsparen von mindestens zwei Trockenstrecken), dadurch geringere laufende Energiekosten als bisher;
– Schneller Sortenwechsel von einfach- auf mehrfach gestrichene Sorten und umgekehrt möglich. Es sind mit derselben Vorrichtung also auch weiterhin einfach gestrichene Sorten möglich, wie z. B.
a) simultane-Fahrweise ohne 1:1-Auftrag (Vorhang-Auftrag) d.h. z.B. nur des Düsenauftrages;
b) simultaner 1:1 (Vorhang)-Auftrag, wobei das Filmstreichaggregat auch mit Wasser betrieben werden kann. Es kann ein dünner Wasserfilm aufgetragen werden, um den Filmtransfer beeinflussen und den auftretenden Restfilm beseitigen zu können;
c) Möglichkeit, dass einseitige Qualitäten erreichbar sind, beispielsweise: Behandlung der Oberseite mit Pigmentstrich mit dem 1:1-Auftrag (Vorhang bzw. Curtain) und Unterseite mit Stärke oder Wasser gegen Curl oder andere Funktionsstriche;
– Eine Vielzahl von bereits installierten Filmstreichaggregaten könnten mit den 1:1-, insbesondere Vorhang-Auftragswerken (Curtain-Aggregaten), nachgerüstet werden;
– Im Vergleich zum normalen 1:1-Auftrag sind bei der Erfindung aufgrund des Mehrschicht-Auftrages (auch als Multi Layer bezeichenbar) die Anforderung an die Streichfarbe, wie die an die Dehnbarkeit und Entlüftung geringer, da:
• das Auftreffen des Vorhangs bei der Erfindung auf eine glatte Oberfläche und nicht auf eine raue Papieroberfläche erfolgt;
• Luftblasen im Vorhang, die bei der normalen Vorhang-Auftrags Strichfehler erzeugen können bei der Erfindung auf der Oberfläche des Übertragungselementes verfliessen und im zusätzlichen Nip zwischen den Übertragungselementen (Walzennip) vergleichmäßigt werden.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Es zeigen:
1 bis 3: Varianten der Anordnung von Auftragswerken in schematischen Seitenansichten für einen mehrschichtigen Auftrag auf eine laufende Faserstoffbahn
4: eine schematische Darstellung, wie mit den in 1 bis 3 dargestellten Varianten eine Übertragung des Auftragsmediums im Walzennip erfolgt
In den Figuren sind für gleiche Bauteile auch gleiche Bezugszeichen gewählt.
1 zeigt eine erste Variante einer Vorrichtung zum mehrschichtigen Auftrag auf eine laufende Faserstoffbahn 1. Ein beidseitiger, so genannter indirekter Auftrag erfolgt mit Übertragungselementen 2a und 2b zum Übertragen von Auftragsmedien im Beispiel sowohl auf die Oberseite 1a und die Unterseite 1b der Faserstoffbahn 1. Als Übertragungselemente dienen zwei in Richtung R drehende Auftragswalzen 2a1 und 2b1 gewählt, die nebeneinander angeordnet und in der gezeigten Betriebsposition gegeneinander gepresst sind.
Je nachdem ob ein einseitiger oder beidseitiger Auftrag gewünscht ist, werden die Vorrichtungsteile nur auf einer Seite oder zu beiden Seiten der Faserstoffbahn aktiviert. In den folgenden 1 bis 3 ist der beidseitige Auftrag dargestellt.
Zwischen den beiden Übertragungselementen 2a und 2b, d.h. den Auftragswalzen 2a1 und 2b1 läuft die Faserstoffbahn 1 im Beispiel in Richtung L von oben nach unten. Diese Ausführungsform wird vom Unternehmen der Anmelderin unter der Bezeichnung „Speedsizer" vertrieben.
Die Bahn 1 wird über Leit- und Umlenkwalzen 3 in den Nip N und aus diesem wieder herausgeführt. Damit auf beiden Seiten 1a und 1b der Faserstoffbahn 1 eine Beschichtung erfolgen kann, sind dem einen Übertragungselement 2a ein erstes Auftragswerk, nämlich ein Düsenauftragswerk 4a und gegengleich dazu dem anderen Übertragungselement 2b ebenfalls ein Düsenauftragswerk 4b zugeordnet. Beide Auftragswerke 4a und 4b sind so genannte Short Dwell Time-Auftragswerke. Das heißt das Auftragsmedium M1 wird im Überschuss auf die Oberfläche des jeweiligen Übertragungselementes 2a und 2b aufgetragen und bildet dort einen ersten Film 5a bzw. gegengleich dazu Film 5b.
Oberhalb des Übertragungselementes 2a und 2b und von ihm jeweils beabstandet ist ein zweites Auftragswerk, nämlich ein so genanntes 1:1-Auftragswerk 6a und gegengleich 6b, d.h. ein Vorhang-Auftragswerk zur Abgabe eines zweiten Auftragsmediums M2 bzw. eines zweiten Filmes 7a und 7b angeordnet. Beim Auftragsmedium M1 und M2 kann es sich um dieselbe Sorte handeln. Gewünscht und vor allem möglich ist aber die Verwendung von voneinander unterschiedlichen Medien, die sich sowohl in Auftragsmenge, der Zusammensetzung, dem rheologischen Verhalten – beispielsweise Fließverhalten – unterscheiden. Man erkennt in 1, dass die Filme 5a und 7a auf dem einen Übertragungselement 2a und die Filme 5b und 7b auf dem gegengleichen Übertragungselement 2b übereinander gelegt werden und anschließend gemeinsam im jeweiligen Nip N, der zwischen der Faserstoffbahnseite 1a bzw. 1b und demjeweiligen und dem Übertragungselement 2a und 2b besteht, auf dieses Bahnseite übertragen werden. Dadurch wird die jeweilige Bahnseite 1a und 1b der Faserstoffbahn 1 mit einer Mehrfachschicht 8 bestehend aus einzelnen Schichten resultierend aus den Filmen 5a, 7a und 5b, 7b. Sind noch weitere Auftragswerke vorhanden oder noch mehrere Abgabedüsen an einem Auftragswerk, so entstehen weitere Film und daher weitere Schichten, die mit n bezeichnet sein sollen.
Das vom 1:1-Auftragswerk 6a und 6b abgegebene Auftragsmedium M2 fällt in Form eines Vorhanges 6.1 und 6.2 auf das vom Düsenauftragswerk 4a und 4b aufgebrachte Auftragsmedium M1 bzw. auf die auf dem Übertragungselement 2a bzw. 2b bereits gebildete erste Lage bzw. Film 5a bzw. 5b. Anschließend gelangt im Nip N der vom 1:1-Auftragswerk abgegebene Vorhang 6a1 und 6b1 (bei mehreren abgegebenen Vorhängen bzw. Filmen, derjenige welcher dem Nip am nächsten liegt) unmittelbar an die Oberfläche bzw. Oberseite 1a und Unterseite 1b der Faserstoffbahn 1. Dort bildet er einen Vorstrich bzw. eine Unterschicht 10a bzw. 10b, wohingegen das vom Düsenauftragswerk abgegebene Auftragsmedium sich als Deckschicht 11a bzw. 11b auf den Vorstrich bzw. die Unterschicht 10a, 10b (je nachdem ob einseitiger oder beidseitiger Auftrag erfolgt) auflegt.
Man erkennt, dass dem 1:1-Auftragswerk, d.h. dem Vorhang-Auftragswerk 6a und 6b jeweils ein Luftgrenzschichtschaber 9a und 9b vorgeschaltet ist. Damit werden mit dem Übertragungselementen bzw. Auftragswalzen mitgeführte Luftgrenzschichten vom Vorhang-Auftragswerk 6a und 6b ferngehalten, wodurch der von diesen Auftragswerken jeweils abgegebene Vorhang 6a1 und 6b1 stabil nach unten auf die Übertragungselemente 2a und 2b fallen kann.
Aus der 1 ist ebenfalls zu entnehmen, dass dem Auftragsaggregat des Düsenauftragswerkes 4a und 4b jeweils ein Rakelelement 12a und 12b nachgeschaltet ist. Im Beispiel ist als Rakelelement ein rotierender Rakelstab gewählt, könnte aber auch eine Rakelklinge oder eine Luftbürste sein. Das Rakelelement 9a, 9b dient der Egalisierung bzw. Dosierung (Einstellung des gewünschten Strichgewichtes) des im Überschuss aufgetragenen Auftragsmediums M1. Ein auf dem Übertragungselement 2a, 2b verbliebender Restfilm 13 vom Film des Deckstriches 11a oder 11b (je nachdem ob einseitiger oder beidseitiger Auftrag erfolgt), das sind ca. 0-20%, läuft zum Auftragsaggregat am Rakelelement 12a und 12b zurück und wird dort mit frischem Medium vermischt. Die dazu notwendige Auffang- und Rückführeinrichtungen sind, da hinlänglich bekannt, aus Übersichtlichkeitsgründen in den Figuren nicht mit dargestellt.
Die in 1 gezeigte erste Variante zeigt einen 4-fach Strich, d.h. je zwei Schichten pro Bahnseite 1a und 1b.
In 2 ist eine zweite Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Mit dieser Variante kann ein 6-fach-Strich, also drei Schichten auf der Faserstoffbahn 1 erzeugt werden. Die Vorrichtung dieser Variante entspricht im Wesentlichen jener von 1, weshalb nur die Unterschiede gegenüber der 1 erläutert werden und mit Bezugszeichen versehen sein sollen.
Im Gegensatz zur in 1 gezeigten Variante werden hier vom Vorhangs-Auftragswerk 6a und 6b nicht nur Vorhang 6a1, sondern noch ein zweiter Vorhang 6a2 (entsprechend gegengleich auf der anderen Bahnseite 1b zweiter Vorhang 6b2) abgegeben und deshalb entsprechend mehr Schichten auf der Faserstoffbahn erzielt. Würden noch weitere Vorhänge abgegeben, könnten weitere, also insgesamt dann eine Anzahl n an Schichten auf der Bahn 1 erreicht werden. Dazu kann ein Auftragswerk mit entsprechend vielen Abgabeschlitzen oder auch mehrere Auftragswerke mit je einem Abgabeschlitz verwendet werden.
Die Anzahl lässt sich, wie gesagt bis zur Erreichung von n-Schichten steigern. Dabei bildet immer das Auftragsmedium des am nächsten an Nip befindlichen Auftragswerkes die Innen- bzw. Unterschicht 10a oder 10b.
In 3 ist im Prinzip dieselbe Vorrichtung, wie in 1, gezeigt. Im Unterschied dazu sind anstelle der Auftragswalzen 2a1 und 2b1 hier jeweils umlaufende Endlos-Transferbänder 2a2 und 2b2 vorhanden. Zu sehen ist, dass hier jeweils wieder ein Vorhang 6a1 und 6b1 des 1:1-Auftragswerkes bzw. Vorhang-Auftragswerkes 6a bzw. 6b als Vorstrich abgegeben wird. Es versteht sich, dass auch mehrere Vorhänge und daher Schichten bzw. Striche, wie bei der in 2 gezeigten Variante, aufgebracht werden könnten.
Erwähnt soll noch sein, dass die in den Figuren gezeigten Vorrichtungs-Bauteile jeweils maschinenbreit, d.h. an die Breite der Faserstoffbahn 1 angepasst, ausgeführt sind. Außerdem sind beliebige Kombinationen der in den 1 bis 3 gezeigten Varianten pro Bahnseite möglich.
In 4 ist schließlich gezeigt, dass im Nip N mit den in den 1 bis 3 gezeigten Varianten eine kontrollierte Filmspaltung FS in der äußeren Strichschicht, d.h. dem Deckstrich bzw. der Deckschicht 11a stattfindet.
Im Nip N wird, wie deutlich zu sehen ist, der aus dem 1:1-, d.h. Vorhang-Auftragswerk 6a resultierende Film 7a mit dem Übertragungselement 2a an die Bahnseite 1a übertragen. Auf dem Übertragungselement 2a verbleibt noch ein Restfilm 13 von bis zu 20% der Menge des Filmes 5a, während der Hauptteil als Deckstrich 11 auf dem Film 7a haften bleibt. Der Restfilm 13 läuft zum Auftragsaggregat 4a am Rakelelement 12a zurück und wird dort mit frischem Medium vermischt.
Am Punkt FS erreicht man kontrollierte Filmspalteigenschaften, wodurch Misting unerwünschte Vernebelungen und Abspritzungen und das schon angesprochene Sheet Stealing, also ungünstige Abzugsverhältnisse, vermieden werden. Man erkennt auch, dass durch diese kontrollierte Filmspaltung und durch einen im Nip erreichten Vergleichmäßigungseffekt eine glatte Oberfläche des Deckstriches 11 bzw. der aus n-Schichten bildbaren Mehrfachschicht 8 entsteht.
Es soll noch erwähnt sein, dass in der 4 nur ein Nip, beispielsweise der zwischen dem Übertragungselement 2a und der Bahnseite 1a vorhandene, gezeigt ist, welcher hier um 90° gedreht und gegenüber den in den 1 bis 3 gezeigten Bereich vergrößert und mit abgebrochen dargestellter Auftragswalze 2a1 dargestellt ist.

1: Faserstoffbahn
2a: Übertragungselement
2b: Übertragungselement
2a1: Auftragswalze
2b1: Auftragswalze
2a2: Transferband
2b2: Transferband
3: Leit- und Umlenkwalze
4a: Düsenauftragswerk
4b: Düsenauftragswerk
5a: Film
5b: Film
6a: 1:1-Auftragswerk
6b: 1:1-Auftragswerk
6a1: Vorhang
6b1: Vorhang
6a2: Vorhang
6b2: Vorhang
7a: Film
7b: Film
8: Mehrfachschicht
9a: Luftgrenzschichtschaber
9b: Luftgrenzschichtschaber
10a; 10b: Vorstrich bzw. Unterschicht
11a; 11b: Deckstrich bzw. Deckschicht
12a: Rakelelement
12b: Rakelelement
13: Restfilm
L: Laufrichtung
N: Nip
M1: erstes Auftragsmedium
M2: zweites Auftragsmedium
R: Drehrichtung
FS: Filmspaltung
n: Schicht

Claims

Verfahren zum mehrschichtigen Auftragen von mindestens einem flüssigen bis pastösen Auftragsmedium auf eine laufende Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Film (5a; 5b) eines ersten Auftragsmediums (M1) von einem an sich bekannten Düsenauftragswerk (4a, 4b) und mindestens ein weiterer Film (7a; 7b) eines zweiten Auftragsmediums (M2) von einem an sich bekannten 1:1 Auftragswerk (6a, 6b) abgegeben und auf ein Übertragungselement (2a, 2b) aufgebracht werden, wobei die Filme (5a, 5b; 7a; 7b) übereinander gelegt werden und anschließend gemeinsam in einem Nip (N), der zwischen der Faserstoffbahn (1) und dem Übertragungselement (2a, 2b) besteht, auf wenigstens eine Seite der Faserstoffbahn (1a, 1b) übertragen werden, wodurch die jeweilige Seite (1a; 1b) der Faserstoffbahn (1) mit mehreren Auftragsschichten (8, n) versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragsschichten (8; n) nur auf jeweils eine Seite (1a, 1b) der Faserstoffbahn (1) oder simultan auf beide Seiten (1a, 1b) der Faserstoffbahn (1) aufgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vom 1:1-Auftragswerk (6a, 6b) abgegebene wenigstens eine Film (7a; 7b) auf den vom Düsenauftragswerk (4a, 4b) abgegebenen Film (5a; 5b) fällt, wobei im Nip (N) der vom 1:1-Auftragswerk (6a, 6b) abgegebene Film (7a, 7b), welcher dem Nip (N) am nächsten liegt, unmittelbar an die Oberfläche der Faserstoffbahn (1) gelangt und einen Vorstrich bzw. eine Unterschicht (10a; 10b) bildet, wohingegen der vom Düsenauftragswerk (4a, 4b) abgegebene Film (5a, 5b) sich als Deckschicht bzw. Deckstrich (11a; 11b) auf den Vorstrich bzw. die Unterschicht (10a, 10b) auflegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nur der vom Düsenauftragswerk (4a; 4b) abgegebene Film (5a; 5b) mit einem Rakelelement (12a; 12b) dosiert und/oder vergleichmäßigt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als 1:1-Auftragswerk (6a, 6b) ein Vorhang-Auftragswerk zur Abgabe wenigstens eines Vorhanges (6a1; 6a2; 6b1; 6b2) oder Sprühdüsen-Auftragswerk zur Abgabe von Sprühstrahlen und als Düsen-Auftragswerk (4a; 4b) bevorzugt eine SDTA-Düse zur Abgabe von Auftragsmedium (M1) im Überschuss verwendet wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Filme (10a, 10b) bzw. mehrere Vorhänge (6a1; 6a2; 6b1; 6b2) von einem oder mehreren 1:1-Auftragswerken (6a; 6b) abgegeben werden.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das vom Düsenauftragswerk (4a; 4b) abgegebene Auftragsmedium (M1) einen niedrigeren Feststoffgehalt als das vom 1:1-Auftragswerk (6a, 6b) abgegebene Auftragsmedium (M2) aufweist, wobei das eine Auftragsmedium (M1) einen Feststoffgehalt von nur ca. 5-40% und das andere Auftragsmedium (M2) einen hohen Feststoffgehalt von ca. 50-70% aufweist.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl niedrige Strichgewichte von =< 5g/m²/Seite als auch sehr hohe Strichgewichte von => 15g/m² aufgebracht werden.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das als Übertragungselement (2a; 2b) eine Auftragswalze (2a1; 2b1) oder ein endloses Transferband (2a2; 2b2) verwendet wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Bildung der Mehrfachschicht (8; n) abgegebenen Auftragsmedien (M1; M2) auf das Übertragungselement (2a, 2b) nass in nass aufgebracht werden.
Vorrichtung zum mehrschichtigen Auftragen von mindestens einem flüssigen bis pastösen Auftragsmedium auf eine laufende Papier-, Karton- oder anderen Faserstoffbahn, dadurch gekennzeichnet, dass ein an sich bekanntes Düsenauftragswerk (4a; 4b) und wenigstens ein an sich bekanntes 1:1 Auftragswerk (6a, 6b) einem Übertragungselement (2a, 2b) zur Ausbildung von mehreren Filmen (5a; 5b; 7a, 7b) zugeordnet sind und das Übertragungselement (2a; 2b) mit der Faserstoffbahn (1) einen Nip (N) bildet, in welchem die mehreren Filme (5a; 5b; 7a, 7b) an die betreffende Seite (1a; 1b) der Faserstoffbahn (1) abgegeben werden und dort eine Mehrfachschicht (8; n) entsteht.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum beidseitigen mehrschichtigen Auftrag zwei Übertragungselemente (2a; 2b) vorgesehen sind, die gegeneinander gepresst, zwischen sich die Faserstoffbahn (1) durchlaufen lassen, wodurch der mehrschichtige Auftrag bzw. die Mehrfachschicht (8; n) auf beide Bahnseiten (1a; 1b) simultan erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass als 1:1-Auftragswerk (6a, 6b) ein Vorhang-Auftragswerk oder Sprühdüsen-Auftragswerk und als Düsen-Auftragswerk eine SDTA-Düse oder eine Speedflow-Düse vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das als Übertragungselement (2a; 2b) eine Auftragswalze (2a1, 2b1) oder ein um Umlenkwalzen (3) laufendes endloses Transferband (2a1, 2b1) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere hintereinander angeordnete 1:1-Auftragswerke (6a, 6b) oder ein Auftragswerk mit mehreren Abgabedüsen vorgesehen ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass dem 1:1-Auftragswerk (6a, 6b), insbesondere dem Vorhang-Auftragswerk, ein Luftgrenzschichtschaber (9a, 9b) vorgeschaltet ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass dem Auftragsaggregat des Düsenauftragswerkes (4a; 4b) ein Rakelelement (12, 12b) nachgeschaltet ist.
Papier, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 und/oder einer Vorrichtung gemäß wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 17 hergestellt ist.