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Verfahren zur Applikation von Hilfs- oder Veredelungs-
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mitteln sowie Farbstoffen auf der Papiermaschine, Vorrichtung zur
Durchführung desselben sowie Anwendungsverfahren Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Applikation von Hilf- oder Veredelungsmitteln sowie Farbstoffen auf der Papiermaschine,
eine Vorrichtung zur Durchführung desselben sowie Anwendungsverfahren.
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An Papiere, insbesondere Druckpapiere, werden je nach deren spezieller
Verwendung unterschiedliche Anforderungen gestellt. Durch Aufbringen von Papierhilfs-oder
Veredelungsmitteln lassen sich zahlreiche Papiereigenschaften in nennenswertem Masse
verbessern. So können z.B. durch Aufbringung von Zusatzstoffen die Glätte, der Glanz
und die Weisse des Papiers und dessen Bedruckbarkeit bei allen gängigen Druckverfahren
entscheidend verbessert werden. Besonders üblich ist es heute, Papiere durch Hilfsmittel
zu verfestigen.
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Die heute z.B. in grossen Mengen hergestellten LWC (light weight coated)-Papiere,
die im Offset-Verfahren bedruckt werden, sind stark holzhaltig und müssen zur Erreichung
einer guten Druckeignung ebenfalls mit festigkeitssteigernden Mitteln, wie z.B.
Stärke, Carboxymethylcellulose etc., behandelt werden. In ähnlicher Weise werden
Naturpapiere und Streichrohpapiere einer zusätzlichen Behandlung unterworfen. So
wird z.B. bei Streichrohpapieren mittels Leimpresse eine Oberflächenschicht aufgetragen,
die das Papier physikalisch dicht und lösungsmitteldicht macht. Dies geschieht insbesondere
durch Auftrag von dichtmachenden Zusätzen, wie Polyvinylalkohol und CMC.
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Besonders wichtig ist es, Papiere für den Tiefdruck, Flexodruck und
Offsetdruck einer die Papiereigenschaften verbessernden Oberflächenbehandlung zu
unterwerfen. Bei Papieren für den Offsetdruck muss durch eine entsprechende Oberflächenbehandlung
vermieden werden, dass diese stauben. Papiere für den Tiefdruck und Flexodruck müssen
ebenfalls hohen Beanspruchungen standhalten; auch hier muss das Stauben der Papiere
durch Oberflächenbehandlung derselben vermieden werden.
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Die Herstellung von gefärbtem Papier erfolgt üblicherweise durch Färben
in der Masse oder durch Auftragen der Farbe auf die Oberfläche oder durch Tauchfärbung.
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Das Einbringen von Hilfs- oder Veredelungsmitteln sowie von Farbstoffen
in die Papiere oder in Karton geschieht bislang über Masseeinsatz, durch Sprühen
bzw.
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mittels Auftragseinrichtungen, die von der Leimpresse bis zu Streicheinrichtungen,
wie z.B. Bill-blade und Twin-blade, gehen. Dabei sind die mit den unterschiedlichen
Verfahren erzielten Effekte verschieden. Z.B.
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ist die Verfestigung mittels Stärke bei Masseeinsatz im allgemeinen
am geringsten, sie verbessert sich beim Aufsprühen und ist verhältnismässig gut
beim Auftrag mit der Leimpresse. Die Nachteile dieser Anwendungen verhalten sich
häufig umgekehrt, so entstehen beim Einsatz einer Leimpresse hohe Investitions-
und Betriebskosten, die mit mehr oder weniger grossen Produktivitätseinbussen durch
zweimalige Trocknung der Papierbahn verbunden sind.
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Beim Masseeinsatz von Hilfs- und Veredelungsmitteln sind diese in
der gesamten Papierbahn verteilt. Häufig ist es aber wünschenswert, diese auf die
Oberfläche der Bahn zu applizieren, wie z.B. bei der Vorbereitung von Streichrohpapieren.
Ausserdem treten beim Masseeinsatz Nachteile durch Friktion oder Ausfällung von
Zusatzstoffen auf.
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Beim Aufsprühen von Hilfs- und Veredelungsmitteln auf die sich bildende
Papierbahn oder beim Aufsprühen von z.B. Imprägniermitteln auf die trockene Papierbahn
erfolgt der Auftrag der Mittel punktuell, wodurch nicht immer eine gleichmässige
Verteilung über die gesamte Papierbahn erzielt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen,
mit welchem beliebige Hilfs- und Veredelungsmittel sowie Farbstoffe auf die sich
bildende Papierbahn aufgebracht werden können, so dass auf diese Weise der Masseeinsatz,
das Aufsprühen oder das Oberflächenfärben durch ein einfacheres und weniger kostenaufwendiges
Verfahren ersetzt werden können.
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Das Verfahren gemäss der Erfindung soll insbesondere für den Einsatz
bei langsam- und schnellaufenden Papiermaschinen geeignet sein.
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Die vorstehende Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst,
dass Hilfs- oder Veredelungsmittel oder Farbstoffe mit Hilfe einer Auflaufvorrichtung,
die sich unmittelbar vor oder auf der Saugerpartie einer Papiermaschine befindet,
auf die sich bildende Papierbahn aufgetragen werden.
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Insbesondere dient das erfindungsgemäss Verfahren dem Auftrag von
veredelnd wirkenden Zusatzstoffen, die faserfreie Zusätze darstellen, welche nicht
der Blattbildung dienen.
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Im weiteren umfasst die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens sowie die Anwendung desselben.
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Gemäss der Erfindung werden die in Wasser oder einem Lösungsmittel
gelösten oder in denselben suspendierten oder dispergierten Hilfs- oder Veredelungsmittel
sowie Farbstoffe oder Farbstoffpigmente auf die sich auf der Papiermaschine bildende
Papierbahn über eine oder mehrere Auflaufvorrichtungen aufgebracht. Diese Auflaufvorrichtungen
können übliche Auflaufrinnen bzw. -wannen bzw. -kästen oder Pumpenaufläufe darstellen.
Sie unterscheiden sich von der Stoffauflaufvorrichtung, mit welcher der verdünnte
Papierbrei am Anfang der Siebpartie auf das Langsieb aufgebracht wird, durch deren
Positionierung. Die Auflaufvorrichtung gemäss der Erfindung befindet sich im Gegensatz
zur Stoffauflaufwanne im Bereich der Saugerpartie. Besonders bevor-zugt befindet
sich die Auflaufvorrichtung bzw.
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-vorrichtungen am Anfang der Saugerpartie, z.B. zwischen Registerwalzen
oder Foils und Saugerpartie, besonders bevorzugt jedoch in der Mitte oder am Ende
der Saugerpartie. Insbesondere ist es bevorzugt, die Applikation von Hilfs- und
Veredelungsmitteln bzw.
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Farbstoffen in einer Auftragszone vorzunehmen, in welcher der Flüssigkeitsspiegel
über der sich bildenden Papierbahn nicht mehr sichtbar ist. Es ist ausserdem bevorzugt,
dass sich die Auflaufvorrichtung, mit welcher gemäss der Erfindung die Hilfs- und
Veredelungsstoffe zugeführt werden sollen, kurz vor oder nach dem Egoutteur befindet.
Insbesondere erfolgt die Aufbringung auf das fertig gebildete feuchte Blatt, das
eine wStoffdichtew (Trockengehalt) von vorzugsweise 3 bis 20 % hat.
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Das erfindungsgemässe Verfahren kann auch auf solchen Papiermaschinen
ausgeführt werden, die mit einem Doppelsiebformer ausgestattet sind, denn es ist
hier ebenfalls eine Saugstrecke vorhanden. In diesem Falle ist die Auflaufvorrichtung
gemäss der Erfindung nach demselben oder auf der Saugerpartie positioniert.
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Die Anbringung einer Auflaufvorrichtung gemäss der Erfindung ist auch
bei Schrägführung der Papierbahn möglich.
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Die Auflaufvorrichtung gemäss der Erfindung, die zur Applikation von
Hilfs- und Veredelungsstoffen sowie von Farbstoffen dient, kann in verschiedener
Weise konstruiert sein.
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Besonders bevorzugt ist es, dass die Hilfs- und Veredelungsmittel
mittels Auflaufvorrichtung so aufgetragen werden, dass die Flüssigkeit einen Auftragsvorhang
bildet, so dass ein gleichmässiger Auftrag sichergestellt ist. Im Hinblick auf die
Konstruktion der erfindungsgemäss angewendeten Auflaufvorrichtung kann auf die für
den Stoffauflauf eingesetzten Vorrichtungen zurückgegriffen werden.
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Gemäss der Erfindung eignen sich offene Auflaufrinnen bzw. -wannen,
Auflaufkästen und Pumpenaufläufe. Die Auslaufgeschwindigkeit der Lösung bzw. Suspension
von Hilfs- und Veredelungsmitteln aus der Auflaufvorrichtung kann bevorzugt der
jeweiligen Arbeitsgeschwindigkeit der Papiermaschine entsprechen.
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Bei Papiermaschinen, die mit hohen Geschwindigkeiten laufen, verwendet
man vorzugsweise Pumpenaufläufe, in denen der Auslaufdruck durch den von der Stoffpumpe
erzeugten dynamischen Druck bewirkt wird, oder geschlossene Aufläufe, bei denen
ein Pressluftpolster über dem Flüssigkeitsspiegel die Auslaufgeschwindigkeit bestimmt;
in diesem Falle wird eine Variierung der Auslaufgeschwindigkeit durch Änderung des
Luftdruckes bewirkt, während man die Stauhöhe gewöhnlich konstant hält.
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Um darüber hinaus eine besonders gleichmässige Verteilung des auf
die Papierbahn aufzutragenden Hilfs- oder Veredelungsmittels zu gewährleisten, können
z.B. als Zuführung Rohrstromverteiler verwendet werden.
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Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich zur Anwendung bei schnell-
und langsamlaufenden Papiermaschinen. Bei langsamlaufenden Papiermaschinen ist die
Anbringung der erfindungsgemässen Auflaufvorrichtung zur Applikation von Hilfs-
und Veredelungsmitteln völlig problemlos. Von besonderem Interesse ist der Einssatz
der erfindungsgemässen Auflaufvorrichtung besonders bei schnellaufenden Papiermaschinen,
die die Verwendung einer Leimpresse nicht zulassen. Dies trifft insbesondere für
Papiermaschinen mit einer Geschwindigkeit von 800 bis 1.200 m/Min. für den Zeitungsdruck
im Offset-Verfahren, für die Herstellung von Streichrohpapieren sowie für Papiere
für den Tiefdruck und Flexodruck zu. Ausserdem ist das erfindungsgemässe Verfahren
von besonderer Bedeutung für solche Papiermaschinen, die heute bei Einsatz einer
Leimpresse Produktionsverluste erleiden.
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Ausserdem ist es bei dem erfindungsgemässen Verfahren durch Steuerung
der Saugkraft bzw. durch die Wahl der jeweiligen Viskosität des aufgetragenen Gemisches
möglich, die Eindringtiefe der Hilfs- und Veredelungsmittel in der Papier- und Kartonbahn
zu steuern.
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Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahren können alle beliebigen
Hilfs- oder Veredelungsmittel sowie lösliche Farbstoffe und Pigmentfarbstoffe auf
die Papierbahn vor oder auf der Saugerpartie des Papiermaschinensiebes aufgetragen
werden. Der Auftrag dieser Hilfs- und Veredelungsmittel etc. dient zur Erzielung
bzw. Verbesserung einer Reihe vorteilhafter Papiereigenschaften, je nach dem beabsichtigten
Verwendungszweck des Papieres.
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Nach dem erfindungsgemässen Verfahren können nunmehr mittels der im
Bereich der Saugerpartie aufgebrachten Auflaufvorrichtung Hilfsstoffe etc. auf die
sich bildende Papierbahn aufgebracht werden, die nach bisher üblichen Verfahren
der Papiermasse im Pulper, in der Mischbütte oder kontinuierlich in den Stoffstrom
vor dem ersten Stoffauflauf zugesetzt worden sind. Dabei handelt es sich insbesondere
um den Zusatz natürlicher und synthetischer Kolloide, die insbesondere einer Gefügeverfestigung
des herzustellenden Papiers dienen sollen.
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Dass es mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens möglich ist, die
genannten Vorteile zu erzielen, ist insbesondere deshalb so überraschend, weil die
sich bildende Papierbahn an der Auftragsstelle für die Hilfs- und Veredelungsstoffe,
nämlich im Bereich über der Saugerpartie, wo kein Wasserspiegel mehr sichtbar ist,
als besonders empfindlich gilt und nicht vorhergesehen werden konnte, dass an dieser
Stelle der Papiermaschine ein Auftrag erfolgen kann, ohne dass eine nachteilige
Beeinträchtigung der sich bildenden Papierbahn stattfindet. Eine derartige Beeinträchtigung
durch das erfindungsgemässe Verfahren wurde jedoch nicht festgestellt. Ausserdem
war nicht zu erwarten, dass mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens ein derart
homogener Auftrag von Hilfs- und Veredelungsmitteln erzielt werden kann.
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Zu den Zusätzen aus natürlichen Rohstoffen gehören die Produkte aus
Stärke und Pflanzengummi sowie Celluloseether.
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Die als festigkeitssteigerndes Hilfsmittel verwendete Stärke, die
gemäss der Erfindung über eine zusätzliche Auslaufvorrichtung auf die sich bildende
Papierbahn aufgebracht wird, soll entsprechend abgebaut und für dichte Papiere stark
dispergiert sein. Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Papier werden
im allgemeinen kaltwasserlösliche Stärkeprodukte benutzt, sogenannte Quellstärken.
Die Stärke soll in bezug auf Viskosität und Konzentration gut eingestellt sein,
wobei die Möglichkeit besteht, eine kationische, anionische oder nicht-ionische
Einstellung zu verwen-
den. Mit grossem Erfolg wird auch kaltwasserlösliche
Carboxymethylcellulose verwendet, die im Papier nahezu vollständig zurückgehalten
wird. Wegen der guten Dispergierbarkeit der Carboxymethylstärke können mit der halben
Menge im Vergleich zur Quellstärke die gleichen Festigkeitserhöhungen des Papiers
erzielt werden.
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Ebenso wirken in relativ niedriger Dosierung kationische Stärkeether.
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Der Zusatz von Polysacchariden, insbesondere Pflanzengummi, verbessert
die mechanischen Eigenschaften eines Papiers am deutlichsten beim hemicellulosearmen
Zellstoff. Die mechanischen Eigenschaften werden jedoch auch bei Papier aus ungebleichtem
Zellstoff deutlich erhöht. Da Pflanzengummi gegen zu lange Mahlbeanspruchung nach
dem Eintrag in die Masse empfindlich sind und an Wirksamkeit verlieren, ist es besonders
vorteilhaft, diese mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens auf die Oberfläche
der sich bildenden Papierbahn aufzutragen, wo sie keiner Friktionsbeanspruchung
mehr unterliegen.
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Als Celluloseether wird am häufigsten Carboxymethylcellulose zugesetzt.
Dabei werden technische Produkte mit einem Substitutionsgrad zwischen 0,3 und 0,6
bevorzugt. Die Alkalisalze sind in Wasser sehr leicht löslich. Da diese Lösungen
in Gegenwart mehrwertiger Kationen leicht ausfallen, ist es bevorzugt, eine entsprechende
Lösung mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens aufzutragen, anstatt sie der
Papiermasse zuzumischen. Durch den Zusatz von Carboxymethylcellulose wird die Oberfläche
der Papierbahn geschlossener, was sich nach dem Satinieren durch verbesserte Glätte
und verbesserten Glanz ausweist. Solche Papiere haben dann auch bessere Druckeigenschaften.
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Zur Erzielung besonderer Papiereigenschaften, die durch die Rohstoffauswahl,
die Stoffmahlung, etc.
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nicht erreichbar sind, appliziert man synthetische Hilfs- und Veredelungsmittel
nach dem erfindungsgemässen Verfahren. Es ist bekannt, dass der Oberflächencharakter
von Papier durch Veränderung der Ladung und/oder chemischen Struktur der Papieroberfläche
durch Adsorption geeigneter Hilfs- oder Veredelungsmittel beeinflusst werden kann.
Diese Vorgänge spielen sich an den Phasengrenzflächen meist im kolloidalen Bereich
ab. Auch für die Oberflächenimprägnierung kann ein ionogener Charakter der Veredelungsmittel
vorteilhaft sein, um unerwünschten Produktwanderungen im Blattquerschnitt bei der
Trocknung zu begegnen.
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Bei der Wahl synthetischer Hilfs- und Veredelungsmittel haben Eigenschaften,
wie Wasserlöslichkeit und Wasserdispergierbarkeit derselben, Faseraffinität und
geeignete Molekularmasse, besondere Bedeutung.
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Die heute üblichen Zusatzmengen, bezogen auf atro-Papier, liegen für
Hilfsmittel in der Grössenordnung von 0.005 bis 0,1 Gew.-%, für Veredelungsmittel
bei etwa 0,1 bis 3 Gew..-%, in selteneren Fällen (z.B. bei Polymerdispersionen)
bei bis zu rund 40 % Festprodukt.
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Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens ist es ohne weiteres möglich,
die vorstehend genannten Auftragswerte für Hilfs- und Veredelungsmittel zu erreichen.
Darüber hinaus können mit dem erfindungsgemässen Verfahren Auftragswerte bis zu
20 Gew.-%, bevorzugt 10 Gew.-%, erzielt werden.
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Unter den papiertechnischen Veredelungsmitteln sind insbesondere zu
nennen: Leimungsmittel, Hydrophobiermittel, Oleophobiermittel, Weichmacher, Trockenverfestiger
und Nassverfestiger.
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Durch den Auftrag von Leimungsmittel mit Hilfe des erfindungsgemässen
Verfahrens wird eine Teilhydrophobierung des Papiers gegen Wasser und Tinte erreicht.
Für den Oberflächenauftrag gemäss der Erfindung steht eine Vielzahl von kation-
und anionaktiven Produkten zur Verfügung, wie z.B. Mischpolymere aus Styrol/Maleinsäure,
Styrol/Maleinsäure/Acrylsäure, Diisobuten/Maleinsäurehalbester/Maleinsäureanhydrid,
Acrylsäure/ Acrylester und die entsprechenden Methacrylderivate sowie Polyurethane.
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Die Verwendung von Hydrophobiermitteln dient der Herstellung wasserabweisender
Papiere. Hierzu werden meist Paraffindispersionen auf die Oberfläche aufgetragen.
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Fett- und öldichte Papiere erhält man durch Applikation von Oleophobiermitteln,
z.B. mit Fluorverbindungen vom Typ Ammonium-bis(N-ethyl-2-perfluoralkyl-sulfonamido-ethyl)-phosphat.
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Trockenverfestiger dienen der Verbesserung der mechanischen Festigkeit
im trockenen Zustand. Neben Stärke und deren Derivaten lassen sich hierzu auch synthetische
Produkte einsetzen. Zur Verfestigung im Oberflächenauftrag werden Polyacrylsäure,
Polyvinylalkohol, Copolymere aus Acrylnitril/Acrylsäure und aus Acrylamid/Acrylsäure
benutzt.
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Nassverfestiger bewirken, dass die mechanische Festigkeit von Papier
im mit Wasser durchtränkten Zustand teilweise erhalten bleibt. Als hauptsächlichste
Vertreter sind zu nennen: Melamin/Formaldehyd- und Harnstoff/Formaldehyd-Kondensationsprodukte,
Polyamidoamin-epichlorhydrin-Harze, Polyalkylenpolyamine, wie z.B., Polyethylenimin,
und Glyoxal.
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Mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens lassen sich mittels Auflaufvorrichtung
Lösungen, Suspensionen oder Dispersionen auf die sich bildende Papierbahn auftragen,
die bisher üblicherweise zur Oberflächenleimung aufgesprüht bzw. in anderer Weise
appliziert wurden. Hierzu eignen sich insbesondere natürliche und synthetische Kolloide,
die einen Film auf der Papieroberfläche bilden, daneben auch Hilfsmittel, die einen
wasserabweisenden Effekt erzielen, wie Wachsemulsionen, dispergierte Polyethylene,
Alkylketene und Chrom-Stearat-Komplexe.
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Je nach Papierart werden bis maximal 4 8 Harzleim verwendet, wobei
die beste Leimausnutzung bei etwa 0,75 bis 1,5 % Leimzusatz liegt.
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Als Leimungsmittel zur Verfestigung eignen sich insbesondere modifizierte,
abgebaute Kartoffel-, Weizen-, Reis- oder Maisstärke. Man arbeitet z.B. mit Stärkelösungen
von 2 bis 6 % Feststoffgehalt, die bevorzugt bei Temperaturen von 50 bis 600C aufgetragen
werden.
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Auch andere Leimstoffe, wie Carboxymethylcellulose, synthetische Oberflächenleime,
Latex, Acrylatdispersionen und Wachsemulsionen sind in Gebrauch.
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Durch die Applikation von Leimungsmittel wird eine Oberflächenverbesserung
der Schreib- und Druckpapiere erreicht, die sich in verbesserter Tinten- und Radierfestigkeit,
Erhöhung der Rupffestigkeit, verringerter Neigung zum Stauben sowie verbessertem
Glanz und verbesserter Glätte nach dem Satinieren zeigt.
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Druckpapiere für den Format- und Rollen-Offset-Druck müssen wegen
der hohen Rupfbeanspruchung und Befeuchtung im Druckwerk auf jeden Fall ein Leimungsmittel
aufweisen.
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Die Bindung des Harzleimes auf der Faseroberfläche bedarf eines Vermittlers,
da sowohl Harzleim als auch Fasern elektronegativ geladen sind und sich gegenseitig
abstossen. Hierzu wird fast ausschliesslich Alaun verwendet. Für die Herstellung
permanenter Papiere (Dokumentenpapiere, gute Buchpapiere) ist der Auftrag eines
Harzleimes nicht geeignet. Hier hat sich besonders die Applikation eines synthetischen
Leimes, z.B.
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Aquapel, erhältlich durch die Firma Herkules, bewährt.
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Das darin enthaltene Alkylketen reagiert mit den Hydroxylgruppen der
Fasern. Durch die Reaktion werden die OH-Gruppen der Cellulose zu hydrophoben Gruppen
umgewandelt.
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Da die zum Auftrag der genannten Leimungsmittel üblicherweise verwendete
Walzenleimpresse nur bis zu Papiergeschwindigkeiten von höchstens 750 m/Min. geht,
bietet hier das erfindungsgemässe Verfahren den Vorteil, dass dieses auch für schneller
laufende Papiermaschinen eingesetzt werden kann.
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Besonders geeignet ist die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens
zur Durchführung einer Papierimprägnierung. Hierzu werden üblicherweise verwendete
Imprägniermittel mittels der erfindungsgemässen Vorrichtung auf die sich bildende,
feuchte Papierbahn aufgetragen. Ein derartiger Auftrag des Imprägniermittels, der
nach dem erfindungsgemässen Verfahren ausserordentlich gleichmässig über die gesamte
Papierbahn erfolgt, lässt sich wesentlich kostengünstiger durchführen, als der übliche
Auftrag von Immprägnierungsmittel durch Aufsprühen desselben auf die bereits trockene
Papierbahn unter Vornahme einer anschliessenden weiteren Trocknung.
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Durch das Anbringen von zwei oder mehr Auflaufvorrichtungen können
verschiedene Substanzen auf die Papierbahn aufgetragen werden, oder es kann eine
Substanz oder ein Substanzgemisch in mehreren hintereinander angebrachten Auflaufvorrichtungen
appliziert werden.
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Generell kann die sich in der Auflaufvorrichtung befindliche Lösung
oder Suspension ein oder mehrere Zusatz- und/oder Veredelungsmittel enthalten, und
auf diese Weise eine Stoffkombination auf die sich bildende Papierbahn aufgetragen
werden.
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Im weiteren eignet sich das erfindungsgemässe Verfahren auch zur Färbung
des Papiers. Hierzu wird eine Lösung oder Suspension von Farbstoffen über die Auflaufvorrichtung
auf die Papierbahn aufgetragen.
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Bei der Applikation eines pigmentierten Farbstoffes, wie z.B. anorganischer
Pigmente (Eisenoxide, Chromoxide), organischer Pigmente (Phthalocyanin und Küpenfarbstoffe)
sowie Russ, mit Hilfe des erfindungsgemässen Verfahrens ist es möglich, durch Einrühren
einer bestimmten Menge eines Farbpigmentes bzw. einer Pigmentdispersion einen gewünschten
Farbton zu erzielen. In der Regel wird auf diese Weise eine einseitige Färbung des
Papier erzielt.
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Als lösliche Farbstoffe zur Erzielung einer zweiseitigen Färbung des
Papieres, bei welcher das Papier vom Farbstoff durchdrungen wird, eignen sich basische,
substantive und saure Farbstoffe. Der pigmentierte oder lösliche Farbstoff kann
dabei in einer Stärkelösung oder anderen beliebigen Auftragsgemischen suspendiert
oder gelöst sein.
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Das erfindungsgemässe Verfahren weist den besonderen Vorteil auf,
dass infolge der Applikation von Lösungen oder Suspensionen von Hilfs- oder Veredelungsmitteln
die in denselben enthaltene überschüssige Flüssigkeit auf der Saugerpartie oder
einem Abschnitt derselben entzogen und zum grössten Teil in einem getrennten Kreislauf
rezirkuliert werden kann. Dies ist insofern von besonderer Bedeutung, als dadurch
eine Materialeinsparung erfolgt und darüber hinaus das Kreislaufwasser nicht durch
gelöste Substanzen, die als Hilfs- oder Veredelungsmittel aufgetragen werden, kontaminiert
wird.
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Im allgemeinen wird in zwei oder mehr Saugkästen, die dem Auftrag
der Hilfs- und Veredelungsmittel oder Farbstoffe folgen, in einem gesonderten Kreislauf
Flüssigkeit aus der Papierbahn abgezogen. Diese wird dann über einen Auffangbehälter
in einen Mischer geleitet, und zur Verdünnung der gekochten Stärkelösung verwendet.
Von hier aus wird die Suspension oder Lösung zurück in die Auflaufvorrichtung gepumpt.
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Fig. 1 und 2 zeigen die erfindungsgemässe Vorrichtung.
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In Fig. 1 wird schematisch die Applikation mit Hilfe einer Auf laufwanne
auf die Saugerpartie auf dem Langsieb der Papiermaschine dargestellt. Die Bezugszeichen
haben die folgende Bedeutung: 1 Auflaufwanne, 2 Langsieb der Papiermaschine, 3 Zuführung
für frische Hilfs- oder Veredelungsmittel-Lösung oder -Suspension, 4 Pumpe, 5 Mischer
oder Kocher, z.B. Stärkekocher, 6 Ablauf, 7 Auffangbehälter, 8 Pumpe, 9 Filter,
10 Zulauf in Auflaufwanne (Spritzrohr), 11, 12; 15 und 16 Saugerpartie - Sammelkreislauf,
13 und 14 Sauger, die separat besaugt sind mit Rückführung.
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Fig. 2 stellt eine Ubersicht einer Siebpartie mit Stoffauflauf dar.
Die Bezugszeichen haben die folgende Bedeutung: 21 Stoffauflauf, 22 Brustwalze,
23 Siebtisch, 24 Registerwalzen oder Foils, 25 Saugkästen, 26 Egoutteur, 27 Saugwalze,
28 Antriebswalze, 29 Leitwalzen, 30 Auflaufwanne gemäss der Erfindung, 31 Flachsauger,
32 Ablauf, 33 Auffangbehälter, 34 Filter, 35 Pumpe, 36 Zuführung von frischer Suspension
bzw. Lösung, 37 Zuführung in Auflaufwanne.
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Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher beschreiben, ohne
diese zu beschränken.
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Beispiel 1 Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wurde in einer Auflaufwanne,
die sich am Anfang der Saugerpartie befand, kationische Stärke auf die sich bildende
Papierbahn aufgetragen. Die Konzentration der kationischen Stärke betrug 30 g/l.
Die Papiergeschwindigkeit war 60 m/Min. Das Stoffmodell war holzfrei ungeleimt.
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In einem ähnlichen Versuch wurde die Dispersion Acronal S 312D in
einer Konzentration von 30 g/l unter denselben Bedingungen aufgetragen.
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Die Auswertung der Laboruntersuchung ergab, dass insbesondere bei
der Versuchsvariante mit Stärke positive Veränderungen der Papieroberfläche zu verzeichnen
waren. Dabei war der Effekt von Stärke demjenigen der Dispersion überlegen. Interessant
ist jedoch, dass durch Acronal eine Leimung bewirkt wird, und der Weissegrad um
einen Punkt ansteigt.
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Die Zunahme des Flächengewichtes lag beim Auftrag von kationischer
Stärke im Bereich von 2 - 6 g/m2 = 2 -9 %, beim Versuch mit Acronal S-Dispersion
7 g/m2 = 9,2 t.
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Damit wäre es also möglich, in weiten Bereichen Hilfsmittel auf/in
die Papierbahn zu applizieren, z.B. vergleichbare Mengen wie mit der Leimpresse.
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Beispiel 2 Im folgenden wurde ein Druckversuch (Offset-Druck) durcngeführt,
wobei (a) unbehandeltes Papier, (b) mit Stärke (ca.2 g/m2), und 2 (c) mit Stärke
und Acronal (ca. 1 g/m2 Stärke und ca. 1 g/m2 Acronal) behandeltes Papier eingesetzt
wurden. Mit Hilfe des Versuches sollte die Beeinträchtigung des Druckergebnisses
durch Splitter (Fremdschliff) dieser Papiere untersucht werden.
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Dabei wurden mit dem mit Stärke gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren
behandelten Papier Waschintervalle erzielt, die um das 15- bis 40-fache über denen
des unbehandelten Papieres bei gleicher Ausgangsqualität (oder Zusammensetzung)
lagen.
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