【発明の詳細な説明】
特に紙または厚紙から成る走行中の材料ウェブを、液状またはペースト状の塗被
媒体で被覆するための方法および装置、塗工された製品ウェブを製造するための
方法
本発明は、特に紙または厚紙から成る走行中の材料ウェブを、液状またはペー
スト状の塗被媒体で被覆するための方法であって、この場合、塗被媒体を直接的
または間接的に材料ウェブに前調量して塗被し、引き続き所望の塗膜重量にまで
最終調量し、かつ/または均斉にする形式のものに関する。
「紙」および「厚紙」とは、木材パルプ含有または木材パルプ不含の、漂白さ
れたまたは漂白されていない繊維またはその他の繊維を含有する、故紙成分を有
するか、または故紙成分を有しないあらゆる材料ウェブを意味する。この場合、
これらの材料ウェブはその使用目的の他に、主としてその面積比重量によって互
いに区別される。材料ウェブは、たとえば筆記用紙、画用紙、印刷用紙またはこ
れに類する上質紙、包装用紙または厚紙であってもよい。
多くの使用事例では、少なくとも表側の面、あるいは部分的に裏側の面にも、
特徴的な刷込みまたはデザ
インパターンが施与されることが望まれる。このためには、材料ウェブが品質的
に高価な下地を提供しなければならない。しかし実際には、あらゆる種類の材料
ウェブにおいて、塗被媒体による材料ウェブ表面の被覆の2品質に関する問題が
繰り返し生じている。
材料ウェブの良好な被覆を得るためには、塗被媒体が被覆時に、粗い繊維材料
構造の凹凸構造、つまり「山・谷」構造の先端部にのみ被着されるのではなく、
「谷部」にも進入して、ひいては材料ウェブのほぼ表面全体にわたって材料ウェ
ブの輪郭に沿って塗被されることが必要となる。
これまでは、被覆体のこのような輪郭塗膜特性、ひいては材料ウェブの所望の
良好な被覆が、エアナイフまたはエアブラシ、つまり過剰の塗被媒体を圧縮空気
によって材料ウェブから吹き飛ばすドクタ装置を用いて塗被媒体を最終調量する
ことによってしか達成され得ない、という思想から出発していた。しかしその場
合には、以下に挙げるような種々の欠点が甘受されなければならなかった:
―高くとも400m/minの材料ウェブの速度;
―大きくとも約7.0mの作業幅;
―塗被媒体の固形物含量が多くとも約40%でしかなく、このことは乾燥時に高
められた手間をもたらす;
―特にエーロゾル形成および/または気泡形成に基づ
く高い汚染傾向;
―高い騒音レベル;
―高い投資コストおよび運転コスト。
国際公開第96/28609号パンフレットに基づき公知の、被覆された厚紙
は、厚紙成形部品、たとえば牛乳容器を製造するために使用される。厚紙は1つ
または複数の繊維材料層から形成されていて、厚紙の表面への印刷を考慮して被
覆されている。被覆の後に、かつ所望される場合には被覆の前でも、厚紙は付加
的に平滑化される、つまり平滑光沢を付与される。この平滑化は加熱可能または
加熱不能なカレンダを用いて行われる。このカレンダは硬いニップを有していて
もよいし、軟らかいニップを有していてもよい。厚紙の被覆に関する詳細なデー
タは開示されていない。
本発明の課題は、冒頭で述べた形式の方法を改良して、高いウェブ速度、大き
な作業幅および塗被媒体の高い固形物含量においても、材料ウェブの良好な被覆
を得ることのできる方法を提供することである。
この課題を解決するために本発明の第1の思想では、冒頭で述べた形式の方法
において、最終調量および/または均斉を早くとも、以下の式により与えられて
いる時間tminの経過した後に行う:
tmin=k0×(k1×CW+k2)×CW2、
上記式中、
CWは塗被された塗被媒体層の、目標とされる塗膜
重量(g/m2)を表し、
k0は少なくとも1、有利には少なくとも1.5である値を有する第1の定数
であり、
k1は−0.03603×10-5m6min/g3である値を有する第2の定数
であり、
k2は1.206×10-5m4min/g2である値を有する第3の定数である
、
ようにした。
本発明によれば、塗被媒体には、この塗被媒体が材料ウェブに作用するために
予め規定された最小時間が与えられる。この時間の間、塗被媒体中に含まれてい
る固形物の一部が材料ウェブの表面に固定化(immobilisieren)
される。第1に、塗被媒体中に含まれている湿分の一部が材料ウェブ内へ侵入す
る。その上、材料ウェブによって塗被媒体に加えられる毛管力に基づき、塗被媒
体は繊維構造の「谷部」へも吸い込まれる。両効果は相乗して、材料ウェブ表面
の均一でかつ良好な被覆をもたらす。引き続き行われる最終調量は、固定化され
た塗被媒体によって形成された輪郭塗膜成分に干渉しないで、その上に位置する
、まだ液状もしくはペースト状の塗被媒体部分、つまりまだ固定化されていない
塗被媒体部分を調量して均斉にするので有利である。
塗被媒体の一部の固定化は、第1の定数k0の値が少なくとも2,有利には少
なくとも3、さらに有利に
は少なくとも4であることにより一層強化され得る。
できるだけ良好な被覆結果および特にできるだけ良好な被覆度を得るために本
発明による方法の改良形では、前調量と最終調量との間の時間tが調節可能であ
る。このためには、前調量部の位置および/または最終調量部の位置が材料ウェ
ブの走行方向で可変であってよい。
最終調量された塗被媒体層の少なくとも1つの特性、たとえば前でたびたび言
及した被覆度をセンサ装置によって検出し、前調量と最終調量との間の時間を検
出結果に関連して調節することができると有利である。当然ながら、この時間を
調節する場合に付加的にまたは択一的に、最終調量された塗被媒体層の別のパラ
メータ、たとえば塗被媒体層の平滑光沢度、白色度等を考慮することもできる。
被覆度および/または上で述べた別のパラメータは、まだ湿っている塗被媒体
層につき、かつ/または塗被媒体層の乾燥時に、かつ/または乾燥された塗被媒
体層につき検出され得る。さらに、巻取り装置における検出も考えられる。
材料ウェブによって少なくとも所定の区分で巻き掛けられる支持エレメントも
しくは支持ローラの直径が十分に設定されていると、前調量も最終調量も、この
支持エレメントの、材料ウェブによって巻き掛けられた周面区分において行うこ
とができる。支持ローラの
直径が「十分に」設定されている、とは如何なる程度を云うのかは、当然ながら
ウェブ速度およびこれに類する運転パラメータに関連している。しかし本発明に
よる最小作用時間を提供するためには、材料ウェブが前調量の範囲では1つの支
持エレメント、有利には支持ローラを巡って案内されていて、最終調量の範囲で
は別の支持エレメント、有利には別の支持ローラを巡って案内されていてもよい
。
前で説明した2つの択一的な手段では、材料ウェブを前調量と最終調量との間
で少なくとも1つの中間ガイドエレメント、有利には少なくとも1つの変向ロー
ラによって変向させることができる。すなわち、最初に挙げた第1の手段の場合
には、材料ウェブが前調量の後に支持ローラから離れる方向に案内されて、中間
ガイドエレメントを巡って変向され、そして再び同じ支持ローラに戻された後に
、この支持ローラにおいて最終調量が行われる。したがって、比較的小さな直径
しか有しない支持ローラに関しても、前調量と最終調量とを同一の支持ローラに
おいて行うことができる。
前記課題を解決するために本発明の別の思想では、塗被された塗被媒体の、材
料ウェブにおける固定化を、前調量部から最終調量部への材料ウェブの運動中に
アクティブに促進するようにした。これによっても、材料ウェブの表面に、塗被
媒体中に含まれている固形物の固定化された層を形成することができ、この層は
材料ウェブ表面を均一にかつ良好に被覆する。
固定化された塗被媒体層の形成にアクティブに影響を与えることは、たとえば
塗被された塗被媒体層を加熱しかつ/または乾燥させることにあってよい。しか
し材料ウェブを加熱することもできる。このことは間接的にやはり塗被媒体層の
加熱につながる。
加熱のためには、塗被された塗被媒体層および/または材料ウェブに、たとえ
ば赤外線および/またはマイクロ波を照射することができる。しかし付加的にま
たは択一的に、塗被された塗被媒体層および/または材料ウェブに、加熱された
空気および/または蒸気を供給することもできる。さらに、材料ウェブおよび/
または塗被された塗被媒体層を対流加熱によって加熱するか、または少なくとも
1つの加熱可能なエレメント、有利には加熱可能なローラまたは加熱可能なベル
トに接触させることも可能である。
材料ウェブおよび/または塗被媒体層を加熱するための最後に挙げた手段は、
たとえば材料ウェブが前調量部の範囲で巻き掛けられて案内されている支持エレ
メント、有利には支持ローラを加熱することによって実現することができる。し
かし付加的にまたは択一的に、前調量部と最終調量部との間に設けられたウェブ
ガイドエレメントおよび/またはウェブ処理エレメント、有利にはローラを加熱
することもできる。
固定化過程をアクティブに促進するためのさらに別
の手段は、材料ウェブを、塗被側とは反対の側から負圧で負荷することにある。
このためには、たとえば材料ウェブが第1の位置の範囲で巻き掛けられて案内さ
れている支持エレメント、有利には支持ローラが、吸引装置を備えていてよい。
また、前調量部と最終調量部との間に、吸引装置を備えた少なくとも1つのウェ
ブガイドエレメントおよび/またはウェブ処理エレメント、有利には吸引ボック
スを備えた変向ローラを設けることも可能である。
上で述べた負圧手段に対して付加的にまたは択一的に、材料ウェブを塗被側か
ら正圧で負荷することもできる。
塗被媒体の固定化を促進するためには、さらにたとえば材料ウェブおよび/ま
たは塗被された塗被媒体層に超音波を照射し、かつ/または材料ウェブおよび/
または塗被された塗被媒体層を振動装置、有利には高周波作動式の振動装置と接
触させることにより、材料ウェブおよび/または塗被された塗被媒体層を振動に
さらすことができる。
塗被媒体層の所望の品質を得るためには、材料ウェブにおける塗被された塗被
媒体層の固定化にアクティブに与えられる影響の強さが、たとえば最終調量され
た塗被媒体層の少なくとも1つのパラメータの検出結果に関連して調節可能であ
ってよい。この場合、やはり塗被媒体層の被覆品質、塗被媒体層の平滑光沢度、
塗被媒体層の白色度等を、その都度必要となる影響強さを決定するために利用す
ることもできる。
最終調量は平滑なドクタロッドを用いても、異形成形されたドクタロッドを用
いても、ドクタナイフを用いても、行うことができる。「異形成形されたドクタ
ロッド」とは、穿孔されたドクタロッド、エッチングされたドクタロッド、彫刻
されたドクタロッド、溝付けされたドクタロッドまたは線材を巻き付けられたド
クタロッドを意味する。実験により、特にドクタエレメントとして穿孔されたド
クタロッドを用いた容量調量により、輪郭塗膜効果を得ることができることが判
った。
溝付けされたドクタロッドを使用する場合に、被覆された材料ウェブに成形溝
の跡が残らないようにするためには、塗被媒体の固形物含量を汎用の値(ローラ
型の塗被装置と、後続のドクタナイフとを用いた塗被)に比べて減少させること
が有利になり得る。これにより、塗被媒体は掻取り後に再び流動することができ
る。言い換えれば、塗被媒体は、形成された溝が調量および均斉の後に再び消滅
し得る程度に液状であることが望ましい。
平滑なドクタロッドを使用する場合には、前記輪郭塗膜効果が調量時に比較的
小規模でしか与えられていない。それにもかかわらず、平滑なロッドの、特にウ
ェブの「谷部」からの汲み上げ作用に基づき、満足し
得る結果が得られる。塗被媒体はこの場合、少しだけより粘稠性であってよく、
しかも異形成形されたドクタロッドの場合程液状である必要はない。なぜならば
、この場合には溝形成の危険が生じないからである。
前記課題を解決するために本発明のさらに別の思想では、最終調量および/ま
たは均斉を遅くとも、以下の式によって与えられている時間tmaxの経過した後
に行う:
tmax=A(CW/K)2−A’
上記式中、
CWは塗被された塗被媒体層の、目標とされる塗膜重量(g/m2)を表し、
K は塗被媒体の固形物含量(%)を表し、
A は異形成形されたドクタロッドに関しては9.28m4%2sg-2である値
を有し、かつ平滑なドクタロッドならびにドクタナイフに関しては18.86m4
%2sg-2である値を有する第1の定数であり、
A’は異形成形されたドクタロッドに関しては21.4×10-3sである値を
有し、かつ平滑なドクタロッドならびにドクタナイフに関しては24.0×10-3
sである値を有する第2の定数であり、
ただし上記式は
に対してのみ成立する、
ようにした。これにより特に、ドクタエレメントが最終調量時に専ら、塗被媒体
層のまだ液状もしくはペースト状の部分でのみ運動するようになり、既に固定化
された固形物には係合しなくなることを確保することができる。したがって、塗
膜欠陥の発生は回避され、材料ウェブの表面の良好な被覆が保証される。別の利
点は、ドクタエレメントの範囲で良好な洗浄作用が与えられていることにある。
このような洗浄作用により、紙または厚紙から剥離した粒子または堆積物を除去
することができる。
最終調量および/または均斉を既に遅くとも、0.1tmax≦t≦0.8tmax
、有利には0.1tmax≦t≦0.5tmaxが成立する時間tの経過した後に行う
ことができると有利である。
塗工された材料ウェブの品質を一層改善し得るようにするためには、多数の塗
被層を材料ウェブに塗被することが提案される。たとえば材料ウェブの上面に、
乾燥および場合によっては前平滑化の後に第2回目の被覆を行うことができる。
しかしたいていは、良好な被覆を得るためには、前塗膜と、中間塗膜と、上塗膜
とが材料ウェブに塗被される。
個々の塗膜は、たとえばローラ型の塗被装置によって塗被され得る。このロー
ラ型の塗被装置は、いわゆるLDTA(Long Dwell Time Ap
plicator)のグループに所属していて、汲み上げローラを有している。
この汲み上げローラは貯え容器から塗被媒体を汲み上げる。しかし本発明によれ
ば、以下に詳しく説明するような別の形式の塗被装置を使用することもできる。
各被覆に続いて、過剰の塗被媒体が材料ウェブから掻き取られる。このために
前塗膜では、ドクタナイフまたは平滑なドクタロッドが使用される。掻取りは、
微小フロック範囲においても、繊維フロック範囲においても、表面を均斉にする
ために役立つ。
第2の塗膜、つまり中間塗膜では、通常、前塗膜の場合よりも高い塗膜重量が
塗被される。公知先行技術ではこの場合、材料ウェブ表面の良好な被覆を得るた
めに、過剰の塗被媒体がエアナイフまたはエアブラシによって掻き取られる。し
かし本発明による方法ではこの場合、ドクタナイフ、平滑なドクタロッドまたは
異形成形されたドクタロッドを用いて作業することができる。
最後に被覆層においては、前塗膜における塗膜重量の上限値にほぼ相当して、
再び中間塗膜の場合よりも少しだけ小さな塗膜重量を塗被することができる。過
剰の塗被媒体はドクタナイフを用いて除去される。なぜならば、このドクタナイ
フは塗被層の一層良好な平滑光沢をもたらすからである。
すなわち本発明によれば、たとえば前塗膜および中
間塗膜を平滑なドクタロッドまたは異形成形されたドクタロッドによって、残り
の塗膜をドクタナイフによってそれぞれ掻き取るか、もしくは調量することが可
能となる。しかし、塗被された全ての塗膜を1種類のドクタロッドを用いて掻き
取るか、もしくは調量することもできる。
前調量、つまり過剰塗被が、複数の塗膜のうちの少なくとも1つにおいて、い
わゆる「自由噴流ノズル型の塗被装置」(ウェブに作用するフォウンテインもし
くは自由噴流を有するノズル型塗被装置)によって行われると特に有利である。
自由噴流塗被では、たとえばローラ型の塗被装置の場合よりも少ない(ほとんど
無視し得る程度の)圧力浸透しか存在しない。したがって自由噴流塗被の場合に
は塗膜が材料ウェブの表面に一層多く供給される。それに対してローラ型の塗被
装置の場合には、塗被ローラと対向ローラとの間のニップにおいて、自由噴流塗
被の場合よりも著しく高い浸透圧を有していて、この場合、紙層平面における与
えられた原紙地合いにより、塗被媒体浸透および塗被媒体吸収が変化する。した
がって、ドクタエレメントに到達するまでに固定化された塗膜成分の輪郭塗膜特
性は、自由噴流ノズル型の塗被装置の場合よりも弱くしか認められない。
自由噴流ノズル型の塗被装置の場合には、塗膜重量に寄与する、材料ウェブ表
面に塗被された媒体の液状
含量が、ローラ型の塗被装置の場合よりも大きく、これによりドクタロッドを調
量のために有利に使用することができる。したがって、ドクタストリーク、つま
りドクタ筋は十分に回避される。さらに、紙または厚紙における繊維膨潤および
再粗面化が比較的少ないことに基づき、一層良好な平滑光沢値も達成可能となる
。
さらに、塗被媒体の比較的僅かな濃縮しか認められないので、塗被媒体の比較
的高い固形物含量で作業することができる。このことは材料ウェブ表面の良好な
被覆を得るために有利である。その結果、より高い光沢平滑度を有する、よりコ
ンパクトな塗膜が得られる。さらに、別の利点は、乾燥装置が比較的小さな乾燥
出力で十分となることにある。
さらに塗被装置としては、いわゆるSDTA型の塗被装置(Short Dw
ell Time Applicator)を使用することができる。この塗被
装置は、ドクタエレメントによる調量が行われるまで塗被媒体が比較的短い時間
でしか材料ウェブに作用し得ないような塗被装置である。さらに、塗被媒体はフ
ィルム塗膜法(Filmstrichverfahren)によっても材料ウェ
ブ表面に塗被することもできる。
本発明による方法は、塗工ステーションに供給される原紙のその都度の構造と
は無関係に、つまり原紙が
抄紙機の湿部においてどのように製造されたのかとは無関係に、前で説明した利
点をもらたす。紙もしくは厚紙は単層または多層に形成されていてよい。すなわ
ち、1つまたは複数のフローボックスおよびすき網を用いるか、または一次フロ
ーボックスおよび必要に応じて複数の二次フローボックスを用いるか、またはこ
れらの相応する組み合わせを用いた作業により形成されていてよい。原紙はこの
場合、これらの層の少なくとも1つにおいて内面サイジングされているか、また
は紙料中に既にデンプンを含有していてもよい。
本発明によれば、被覆された材料ウェブの被覆品質に課せられた要求に応じて
、抄紙機内部の所望の個所において被覆に対して付加的に、含浸剤および/また
は硬化剤、たとえばデンプン、顔料を有する合成サイズ剤または顔料を有しない
合成サイズ剤を材料ウェブの片側の表面または両側の表面に施与することができ
る。この含浸剤塗布もしくは硬化剤塗布は、被覆の準備のためかつ/または塗被
された塗膜の後処理のために役立つことができる。
含浸剤もしくは硬化剤を用いた処理は、たとえばすき網部で、かつ/またはす
き網部とプレス部との間で、かつ/またはプレス部と乾燥部との間で、かつ/ま
たは後乾燥を行う乾燥部または後乾燥を行わない乾燥部の背後で、かつ/または
巻取り装置の手前で行うことができる。多重被覆の場合には、連続する部分被覆
の間に、含浸剤もしくは硬化剤を用いた処理を実施することもできる。
本発明のさらに別の改良形では、材料ウェブがさらに被覆の前または後に、も
しくは連続する部分被覆の間に平滑化され得る。「平滑化」とは、材料ウェブに
平滑光沢を付与することを意味する。まだ被覆体もしくは第1の部分被覆体、つ
まり前塗膜を塗被する前に、前平滑化が行われると有利である。特に、極めて高
い平滑光沢値を達成したい場合には、後平滑化が有利である。しかし品質をさら
に向上させるためには、個々の部分被覆の間に平滑化を行うことも可能である。
平滑化、つまり平滑光沢付与は、硬いニップ、軟らかいニップまたは広幅ニッ
プを用いて実施することができる。高い平滑光沢値を得るためには、各ニップを
形成する両平滑化面のうちの少なくとも一方が加熱可能であると有利である。
平滑化装置自体は公知である。平滑化装置は、たとえば互いに相互に作用する
少なくとも2つの平滑化面、たとえばローラ表面を有しており、両平滑化面の間
で材料ウェブが平滑化処理に施される。さらに、広幅ニップ型のカレンダ、たと
えばシュー型カレンダまたは比較的長いニップを有する大きなローラ直径を備え
たローラ型カレンダが知られている。これにより、ニップ内での材料ウェブの滞
留時間は増大し、このことは一層良好な平滑化をもたらす。広幅ニップ型のカレ
ンダは、前平滑化においても後平滑化においても有利に使用され得る。
さらに、硬いローラ、軟らかいローラまたは硬いローラと軟らかいローラとか
ら成るニップ組合せを使用することもできる。さらに、このようなニップ組合せ
を並設することもできる。すなわち、たとえばそれぞれ加熱可能な硬いローラと
、軟らかいローラとを備えた2つの別個のニップを有する装置が考えられる。し
かし、本発明は上で挙げたようなニップ組合せに限定されるものではない。それ
どころか、さらに別の組合せ、特にユニット1つ当たり3つ以上のローラを備え
た装置も考えられる。
前平滑化装置としては、いわゆる「水ドクタ型のカレンダ」も使用可能である
。さらに、塗被媒体層をブロー装置によって平滑化することも可能である。
特に前平滑化の場合には、材料ウェブを平滑化の前に水または蒸気で湿潤する
と有利である。これにより一層良好な平滑化結果、たとえば表面の均斉と同時に
容積の保護が得られる。
塗被媒体は、異形成形されたドクタロッドの使用時では<500mPas、有
利には30〜250mPasの粘度を有し、平滑なドクタロッドの使用時では<
2500mPas、有利には300〜1000mPasの粘度を有し、ドクタナ
イフの使用時では<4000mPas、有利には300〜1500mPasの粘
度を有していてよい。この場合、上記粘度値は、それぞれブルックフィールド1
00に基づき測定された値である。さらに塗被媒体は顔料100部に対して4〜
20(または25)部のバインダを含有していてよい。この場合、少なくとも部
分的にプラスチックバインダおよび/またはデンプンが存在している。しばしば
塗被媒体は(部分的に上塗膜のためにも)二酸化チタン(TiO2)を含有して
いる。なぜならば、この顔料が、達成可能な被覆および達成可能な白色度に好都
合に作用するからである。
多重被覆では、複数の塗被層のうちの少なくとも2つの塗被層を、互いに異な
る組成の塗被媒体から形成することができる。しかし、複数の塗被層のうちの少
なくとも2つの塗被層を互いに同じ組成の塗被媒体から形成することも可能であ
る。
塗被層のうちの少なくとも1つは、少なくとも1つの別の塗被層よりも少なく
とも2〜5%だけ低い固形物含量を有する塗被媒体から形成され得る。この場合
、この少なくとも1つの別の塗被層の固形物含量は約50〜73%である。
できるだけ高い被覆品質および/またはできるだけ良好な塗被結果を得るため
には、塗被媒体の組成および/または温度および/または材料ウェブの温度を調
節することができる。この場合、最終調量された塗被媒体層の少なくとも1つの
特性、たとえば被覆品質、
平滑光沢度、白色度等が検出され、塗被媒体の組成および/または温度および/
または材料ウェブの温度が、検出結果に関連して調節される。
さらに、本発明は、特に紙または厚紙から成る走行中の材料ウェブを液状また
はペースト状の塗被媒体で被覆するための種々の装置に関する。本発明による装
置の詳細および利点は、既に上で本発明による方法につき説明した通りである。
公知先行技術に比べて、本発明による方法ならびに本発明による装置の利点は
、とりわけ次の点に認められる:事情に応じて、より小さな塗膜重量を得ること
ができる。塗被媒体の、より高い固形物含量を用いて作業することができる。事
情に応じて、塗被媒体中のTiO2含量を減少させることができる。材料ウェブ
は600m/minを越える、より高いウェブ走行速度において、より大きな作
業幅にわたり被覆され得る。
実験により、本発明による方法を用いると、既に9g/m2の塗膜塗被におい
て満足し得る被覆品質が達成され得ることが判った。15g/m2の塗被におい
ては、それどころか比較可能な塗膜重量において公知先行技術の方法によるエア
ナイフを用いて最終調量された被覆体の被覆品質を凌駕する被覆品質を得ること
ができる。
さらに、本発明は請求項82および請求項85の上
位概念部に記載の形式の、特に紙または厚紙から成る塗工された製品ウェブを製
造するための方法に関する。
「紙」および「厚紙」とは、木材パルプ含有または木材パルプ不含の、漂白さ
れたまたは漂白されていない繊維あるいはその他の繊維を含有する、故紙含有ま
たは故紙不含のあらゆる種類の製品を意味する。このような製品は、紙それ自体
、包装用紙または既に説明したように厚紙であってもよい。この場合、これらの
製品はその使用目的によって区別される他に、特にその面積比重量によっても区
別される。
このような、あらゆる種類の製品では、これらが塗工される際に、少なくとも
片側の面(たいていは上面、部分的に裏面も考えられる)における被覆品質に関
する問題が必ず生じる。
一般に、塗工された側の面には特徴的な刷込みまたはデザインパターンが施与
されることが望まれる。このためには、塗工された側の面が良好な下地を提供し
なければならない。
このためには、まだ満足し得る解決手段が存在していない。
国際公開第96/28609号パンフレットに基づき、成形された製品、たと
えば牛乳容器に用いられる塗工された厚紙が公知である。
上記国際公開パンフレットからは、厚紙が1つまた
は複数の繊維材料層を有していて、厚紙の表面が、プリントのために適当となる
ように塗工され、その後にあるいは択一的には塗工の前にも、平滑化されること
が判る。
平滑化は、硬いニップまたは軟らかいニップを有する加熱可能または加熱不能
なカレンダを用いて行われる。
厚紙の塗工に関する詳細は開示されていない。
これまで実際には、厚紙には乾燥および場合によっては前平滑化の後に、たと
えば上面で少なくとも2回の塗工が行われていた。しかしたいていの場合、良好
な被覆を達成するためには、3回の塗工が行われており、この場合、前塗膜と中
間塗膜と上塗膜とが塗被されている。
個々の塗膜のためには、第1に「LDTA(Long Dwell Time
Applicator)のグループに所属するローラ型の塗被装置およびエア
ナイフ型の塗被ユニットが使用されていた。
ローラ型の塗被装置では、各1つの汲み上げローラが使用されており、この汲
み上げローラは貯え容器から塗被媒体を汲み上げる。各被覆に続いて、過剰の塗
被媒体が材料ウェブから掻き取られる。このことは前塗膜ではナイフまたは平滑
なドクタロッドを用いて行われる。このことは、微小フロック範囲(Mikro
flockenbereich)においても繊維フロ
ック範囲(Faserflockenbereich)においても、表面の均斉
化のために役立つ。
これまでは、たいてい第1の塗膜、つまり前塗膜よりも高い塗膜重量で塗被さ
れる第2の塗膜、つまり中間塗膜では、過剰の塗被媒体がエアナイフまたはエア
ブラシを用いた吹付けにより除去される。これによって、たしかに繊維材料ウェ
ブの極めて良好な被覆が得られる(このことはエアナイフ塗工法の利点である)
が、しかし以下に挙げるような種々の欠点が甘受されなければならない:
―約400m/minにおkるウェブの速度制限
―製造に基因する、約7.0mまでの作業幅制限、
―製造に基因する、塗被媒体の約40%の固形物含量制限(これにより塗膜乾燥
時に、より高い手間をかけて乾燥が行われなければならない)。
上塗膜として形成される第3の塗膜では、たいてい再び、中間塗膜の場合より
も少しだけ小さな塗膜重量が塗被される(第1の塗膜もしくは前塗膜の上限値に
ほぼ相当する)。過剰の塗被媒体はこの場合、ドクタナイフを用いて掻き取られ
る。なぜならば、ドクタナイフはたいてい良好な平滑光沢度を実現するからであ
る。幾つかの事例では、最後の塗膜もエアナイフ塗膜として形成される。
これまでは、エアナイフを用いて均斉にされた塗膜だけが被覆の点で最適の結
果をもたらす、という思想
から出発しており、それゆえに、前で述べた種々の欠点が甘受されなければなら
なかった。
相応する塗膜、つまり塗被媒体(部分的には上塗膜も)は、被覆品質および白
色度を再度向上させる目的で、しばしば二酸化チタン(TiO2)を含有してい
る。
本発明の課題は、製造時に一層高いウェブ速度、一層大きなウェブ幅および塗
被媒体の一層高い固形物含量が実現可能となり、しかも被覆品質、光沢平滑度が
従来の場合と等しいか、または従来よりも良好に達成可能となるような、塗工さ
れた紙を製造することのできる方法を提供することである。
この課題は本発明によれば、請求項82の特徴部に記載の方法および請求項8
5の特徴部に記載の方法により解決される。
本発明による方法の有利な実施態様は、請求項83、請求項84、請求項86
〜請求項102に記載されている。
本発明の第1の方法では、相応する塗膜の調量、つまり被覆度を確保する塗膜
、たとえば前塗膜および/または中間塗膜が、公知先行技術におけるようにエア
ナイフ型またはエアブラシ型の塗工ユニットを用いて、必然的に低い速度で行わ
れるのではなく、平滑なまたは異形成形(たとえば穿孔、エッチング、彫刻、溝
付けまたは線材巻付け)されたドクタロッドを用いて
行われると、紙または厚紙の所望の特性が達成可能となることが判った。この場
合、それどころか一層小さな塗膜重量で十分となり、その上、一層高いウェブ速
度、塗被媒体の一層高い固形物含量および一層少ないTiO2含量も達成可能と
なる。
とりわけドクタエレメントとして異形成形されたドクタロッドを用いて容量調
量を行うことによって輪郭塗膜効果を得ることができることが判った。
「輪郭塗膜」とは、塗被媒体が完全に繊維材料ウェブの輪郭、つまり山部と谷
部とに沿って塗被されるので、紙ウェブまたは厚紙ウェブの輪郭が完全にかつ均
一に被覆されていることを意味する。
ドクタエレメントに到達するまで、供給された塗被媒体は、固定化された塗膜
成分上にまだ、所望の塗膜重量を得るために役立つために十分な量の液状塗料が
存在していて、これにより上記輪郭塗膜効果が達成可能となるような量でしか固
定化されていない。
溝付けされたドクタロッドの場合に成形溝の輪郭が、塗工されたウェブに移ら
ないようにするためには、塗被媒体の固形物含量を汎用の値(ローラ型の塗被装
置および後続のドクタナイフを用いた塗被)に比べて減少させることが有利にな
り得る。これにより、掻取り(調量)後に塗被媒体は再び流動することができる
ので、転移した溝は完全に消滅し得る。
言い換えれば、液状の塗料分が適量で存在していて
、塗被媒体(塗料)がまだ充分に液状となるので、形成された溝は均斉(調量、
掻取り)の後に塗被媒体の流動によって十分に消滅し得る。
平滑なドクタロッドが使用される場合には、調量時における前記輪郭塗膜効果
が比較的小規模でしか与えられていない。しかしそれにもかかわらず、とりわけ
ウェブの谷部からの、平滑なドクタロッドの汲み上げ作用に基づき、同様に満足
し得る結果が得られる。
塗被媒体はこの場合、少しだけ粘稠性であってよく、かつ異形成形されたドク
タロッドの場合程に液状である必要もない。なぜならば、この場合には溝形成の
危険が生じないからである。
平滑なドクタロッドまたは異形成形されたドクタロッドの範囲では、十分に液
状の塗被媒体が存在しており、これにより、このドクタロッドはいわゆる「固定
塗膜分」を掻き取らなくなる。
別の利点は、この範囲において一層良好な洗浄作用が与えられていることにあ
る。このような洗浄作用により、紙または厚紙から剥離した粒子または堆積物を
除去することができる。
本発明によれば、たとえば前塗膜と中間塗膜とを平滑なドクタロッドまたは異
形成形されたドクタロッドを用いて掻き取るか、もしくは調量し、残りの塗膜を
ドクタナイフを用いて掻き取るか、もしくは調量することが可能となる。
しかし、塗被される全ての塗膜をドクタロッドによって掻き取るか、もしくは
調量することもできる。
さらに、塗被媒体が材料ウェブに引き渡されてから、所定の時間t0に等しい
かまたはそれよりも短い時間tの経過した後に掻取りまたは調量が行われると、
良好な被覆品質が得られることも判った。
この場合、t0に関しては経験により:
t0=A(CW/K)2−A’
が成立し、この場合、
異形成形されたドクタロッドの使用時では、
A =9.28m4%2sg-2および
A’=21.4×10-3sであり、
平滑なドクタロッドもしくはドクタナイフの使用時では、
A =18.86m4%2sg-2および
A’=24.0×10-3sであり、
CW=塗膜重量(g/m2)であり、
K =塗被媒体の固形物含量(%)である。
ただし上記式は
が成立するように使用されなければならない。
t<0.1〜0.8t0、特に<0.1〜0.5t0であると有利であることが
判った。
すなわち、これにより、異形成形されたドクタロッドまたは平滑なドクタロッ
ドを用いた調量時にさらに
良好な輪郭塗膜効果を実現するために十分な大きさの量の、塗被された液状の塗
料が、固定化された層の表面に残ることが確保される。全体的にはこれによって
、ドクタストリークもしくはドクタ筋の危険なしに良好な被覆が得られる。特に
前で既に説明したように、塗膜が既に固定化されているような塗料層の範囲にド
クタエレメントが係合せざるを得なくなることが回避されるので、塗膜欠陥が回
避される。
本発明の特に有利な実施態様では、前記塗膜のうちの少なくとも1つの塗膜に
おける前調量(過剰塗被)を、「自由噴流ノズル型の塗被装置」(ウェブに作用
するフォウンテインもしくは自由噴流を有するノズル型塗被装置)によって行う
ことにより、輪郭特性を有する第1の固定化された塗膜分を形成することができ
る。この場合、固定化された塗被媒体成分は紙ウェブまたは厚紙ウェブの輪郭に
沿って塗被される。
このような自由噴流塗被の場合には,たとえばローラ型の塗被装置の場合より
も少ない、ほとんど無視し得る程度の圧力浸透しか存在しないので、当該塗膜は
これによってウェブの表面に一層多く被着される。それに対してローラ型の塗被
装置の場合には、塗被ローラと対向ローラとの間のニップにおける浸透圧が自由
噴流塗被の場合よりも著しく高いことに基づき、紙層平面における与えられた原
紙地合いにより、塗被媒体浸透および塗被媒体吸収が種々異なる。これにより、
ドクタエレメントに到達するまでに固定化された塗膜成分の輪郭塗膜特性は、自
由噴流ノズル型の塗被装置の場合よりも弱くしか認められない。
自由噴流ノズル型の塗被装置の場合には、塗膜重量に寄与する、塗被された塗
被媒体の液状含量が、ローラ型の塗被装置の場合よりも大きく、これにより、前
で説明したドクタロッドを調量のために有利に使用することができる。したがっ
て、ドクタストリーク、つまりドクタ筋は十分に回避される。さらに、紙または
厚紙における繊維膨潤および再粗面化が比較的少ないことに基づき、一層良好な
平滑光沢値も達成可能となる。
さらに、塗被媒体の比較的僅かな濃縮しか認められないので、塗被媒体(つま
り塗料)の一層高い固形物含量で作業することができる。その結果、よりコンパ
クトな塗膜ならびにより高い平滑光沢度が得られる。さらに別の利点としては、
必要となる乾燥容量が比較的小さくて済むことが挙げられる。
択一的に実施可能な方法(請求項85)では、少なくとも1つの塗膜がローラ
型の塗被装置の代わりに自由噴流ノズル型の塗被装置によって前調量され、調量
(一般に最終調量)がドクタナイフによって実施される。
ドクタナイフを用いた調量では、たしかに塗被媒体固定化によって第1の輪郭
塗膜効果が与えられている
が、それに対して請求項82に記載の方法の場合のような第2の輪郭塗膜効果は
形成されない。しかし、極めて良好な均斉効果が得られる。しかし、自由噴流ノ
ズル型の塗被装置の使用は均一な固定化に基づき輪郭塗膜特性を著しく促進する
。
請求項82および請求項85に記載の本発明による方法は、調量(塗被された
塗被媒体の過剰量を所望の塗膜重量にまで掻き取ること)時に、公知先行技術に
基づき公知のエアナイフまたはエアブラシを不要にすることができる点ですぐれ
ている。これにより、これに関連した前記使用制限を全て克服することができる
。しかも、製造したいウェブ幅がますます増大しつつあることを考えると、エア
ナイフまたはエアブラシを用いる公知の手段では、精度要求にもはや応えること
ができない。
付加的な利点は、塗被媒体の一層高い固形物含量(ウェブの一層良好な被覆の
ための)を実現することができることにある。エアナイフが使用されると、高い
固形物含量を有する相応する量を実際に掻き取るためには、流出する空気の衝撃
が小さすぎる。
請求項82および請求項85に記載の方法では、原紙がいかなる構造を有して
いるのか、つまり原紙が抄紙機の湿部においてどのように形成されたのか、は重
要にならない。
紙もしくは厚紙はこの場合、単層または多層(複数
のフローボックスおよびすき網または1つまたは複数の二次フローボックスを有
するすき網または相応する組合せ)に形成されていてよい。
原紙はこの場合、複数の層のうちの少なくとも1つの層において内面サイジン
グされているか、または紙料中にデンプンを含有していてよい。
本発明によれば、塗工された製品ウェブの被覆品質に課せられる要求に応じて
、抄紙機内部の選択可能な個所において、顔料含有の塗膜塗被に対して付加的に
含浸剤および/または硬化剤(たとえばデンプン、顔料を有する合成サイズ剤ま
たは顔料を有しない合成サイズ剤)を、ウェブの片側の表面あるいは両側の表面
にも塗被することができる。
このことは、
―すき網部でかつ/またはすき網部とプレス部との間でも、
―プレス部でかつ/またはプレス部と乾燥部との間で、かつ/または後乾燥を行
うか、または後乾燥を行わない乾燥部の背後で、かつ/または巻取り装置の手前
でも、
―第1の顔料含有の塗膜塗被の前にかつ/または顔料含有の塗膜塗被が複数回実
施され場合には個々の顔料含有の塗膜塗被の間でも
実施され得る。
本発明において「顔料含有の塗膜塗被」とは、塗被
媒体が顔料100部に対して4〜20(または25)部のバインダを含有してい
て、かつ少なくとも部分的にプラスチックバインダおよび/またはデンプンが含
まれているような塗膜を被覆することを意味する。顔料含有の塗膜塗被は比較的
高い塗膜重量および固形物含量で行われる。「サイジング」もしくは「含浸」と
はデンプンおよび/または合成サイズ剤を用いたサイジングもしくは含浸を意味
する。
ウェブがさらに平滑化、つまり平滑光沢付与されると特に有利である。
一般には、まだ第1の顔料含有の塗膜(前塗膜)を塗被する前に、前平滑化が
実施される。
特に、極めて高い平滑光沢値を達成したい場合には、上塗膜の塗被の後の後平
滑化が行われると有利である。
平滑化自体は硬いニップ、軟らかいニップまたは幅広ニップを用いて実施する
ことができる。
高い平滑光沢値を得るためには、それぞれニップを形成する2つの平滑化面の
うちの少なくとも一方が加熱可能であると有利である。
しかし、品質にさらに影響を与えるためには、個々の塗被ステップの間に平滑
化を行うことも可能である。
平滑化装置自体は公知であり、互いに相互に作用する少なくとも2つの平滑化
面、たとえばローラから成
っている。この場合、ウェブはそれぞれ2つの平滑化面の間のニップ内で処理さ
れる。
また、複数の硬いローラか成るニップ組合せ、硬いローラと軟らかいローラと
から成るニップ組合せまたは単に複数の軟らかいローラだけから成るニップ組合
せを使用することができる。
さらに、このようなニップ組合せを並設することもできる。すなわち、たとえ
ばそれぞれ加熱可能な硬いローラと、軟らかいローラとを備えた2つの別個のニ
ップを有する装置が考えられる。
しかし、本発明はこのような組合せに限定されるものではない。さらに別の組
合せ、特にユニット1つ当たり3つまたは3つよりも多いローラを備えた装置も
考えられる。前平滑化装置としては、いわゆる「水ドクタ型のカレンダ」も使用
可能である。
特に前平滑化の場合には、平滑化の前にウェブ表面を水または蒸気で湿潤する
ことが有利になり得る。これにより、一層良好な平滑化効果、たとえば表面の均
斉化および容積保護が得られる。
また、平滑化装置として自体公知の「広幅ニップ型のカレンダ」、たとえばシ
ュー型のカレンダまたは大きなローラを使用し、これにより一層長いニップを保
証することも有利である。これにより、ニップ内でのウェブの滞留時間は増大し
、ひいては一層高い平滑化可能性が与えられている。広幅ニップ型のカレンダは
前平滑化のためにも、後平滑化のためにも使用可能である。
従来のものに比べて、本発明(請求項82および請求項85)の利点は、要約
すると以下の点に認められる:
―事情に応じて一層小さな塗膜重量、
―塗被媒体の一層高い固形物含量、
―事情に応じて、塗被媒体中の一層少ないTiO2含量、
―600m/minを越える速度および従来よりも大きな処理可能なウェブ幅。
実験により、本発明による方法を用いると、9g/m2の塗膜塗被において既
に極めて満足し得る被覆品質が達成されることが判った。
それどころか、15g/m2の塗被では、同様の塗膜重量で塗被された公知先
行技術によるエアナイフ塗膜の場合よりも被覆が良好であった。
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
第1図〜第5図は、材料ウェブを前塗膜と中間塗膜と上塗膜とで被覆するため
の装置の種々の実施例を示しており、
第6図〜第10図は、塗被媒体が前調量と最終調量との間で、固定化された層
を形成するような、材料ウェブを被覆するための個々の装置の実施例を示してい
る。
以下に、請求項82に記載の本発明による方法を1実施例(第1図および第2
図)につき詳しく説明する。
塗工された折畳み箱用厚紙を製造する方法において、材料ウェブBは、第1図
には図示されていない乾燥部に続いてカレンダ5で前平滑化される(つまり予め
平滑光沢を付与される)。材料ウェブBはその後にガイドローラ20を介して、
材料ウェブBの一方の側の面、たとえば下面に前塗膜(顔料含有の塗膜)を塗被
するための第1の塗工ステーション30に供給される。
第1の塗工ステーション30は、材料ウェブBを支持する対向ローラ35を有
している。この対向ローラ35には、前塗膜を直接に塗被する(つまり直接に材
料ウェブBに塗被する)ための自由噴流ノズル型の塗被装置40の形の塗被装置
が対応している。過剰量で塗被された前塗膜はその後に、同じく対向ローラ35
に対応したドクタロッド45、特に異形成形されたドクタロッドを用いて掻き取
られる。
引き続き材料ウェブBは別のガイドローラ20を介して、材料ウェブの下面に
中間塗膜(顔料含有の塗膜)を(直接に)塗被するための第2の塗工ステーショ
ン30’に供給される。
第2の塗工ステーション30’は第1の塗工ステー
ション30と同様に形成されていて、対向ローラ35’と自由噴流ノズル型の塗
被装置40’とドクタロッド45’とを有している。上塗膜(やはり顔料含有の
塗膜)の塗被は後続の第3の塗工ステーション30’’で行なわれ、この第3の
塗工ステーション30’’も対向ローラ35’’と自由噴流ノズル型塗被工装置
40’’とドクタロッド45’’とを有している。上塗膜も材料ウェブに直接に
塗被される。引き続き、材料ウェブBは別のカレンダ50において最終平滑化さ
れ、つまり最終的に平滑光沢仕上げされる。ドクタロッド45’,45’’は容
量調量のために異形成形されていると有利である。
ドクタロッド45は平滑に形成されていてもよい。ドクタロッド45の代わり
に、ナイフを有利に使用することもできる。なぜならば、ナイフが高い平滑光沢
をもたらすからである。
材料ウェブの他方の側の面3、たとえば上面の被覆(同じく顔料含有の塗膜塗
被)は、第2図に示したように同じ順序で、しかも直接にかつ同一に形成された
個々の塗工ステーションを用いて行われるので、図面では第1図の場合と同じ符
号が使用されている。
第2図に示した手段の代わりにウェブの上面3を被覆するための別の手段は、
いわゆる「デュオコータ(DuoCoater)」60,60’,60’’を使
用することにあってもよい。第1図に破線で示したこ
のようなデュオコータは、既にドイツ連邦共和国実用新案第9409820.4
号明細書に基づき公知である。デュオコータは材料ウェブの他方の側の面(この
場合、上面3)に塗被媒体を間接的に塗被するための塗被装置である。この場合
、塗被媒体は対向ローラ35;35’;35’’の周面に塗被される。塗被され
たフィルム(膜)はその後に対向ローラの回転によって引渡し個所にまで搬送さ
れ、この引渡し個所において、被覆したい材料ウェブがこのフィルム(つまり塗
被媒体)を引き取る。
以下の実施例(第3図および第4図)には、請求項85に記載の本発明による
方法を実施するための実施例が示されている。
材料ウェブBの一方の側の面2は、第1実施例の場合と同じ順序で処理される
。
ドクタロッド45,45’,45’’の代わりに、塗被ナイフ55,55’,
55’’が使用される。その他の構成部分は第1図および第2図の場合と同一で
あるので、第4図(材料ウェブの他方の面3の処理)では図面を見易くする目的
でこれらの構成部分は図示されていない。
この実施例においても、紙ウェブの他方の面3を、第1図につき説明したよう
にデュオコータによって被覆することが可能である。第3図には符号65,65
’,65’’によりデュオコータが示されている。
第1図〜第4図には、中間乾燥なしの被覆過程が示されているが、本発明はこ
のような被覆過程に限定されるものではない。必要に応じて、たとえば無接触式
の乾燥器を用いた中間乾燥が設定されていてもよい。つまり実際には被覆過程の
間に、このような中間乾燥が行われてもよい。
第5図には、材料ウェブを前塗膜と中間塗膜と上塗膜とで被覆するための塗工
設備の別の実施例が示されている。この実施例は第1図および第3図に示した実
施例にほぼ相当している。したがって、第5図において、第1図および第3図に
示した実施例の場合と同じ構成部分は、第1図および第3図における対応する符
号に100を加算した形で示されている。さらに、第5図に示した実施例では、
第1図および第3図に示した実施例とは異なる点のみを説明し、その他の構成に
関しては詳しい説明を省略する。
第5図に示した塗工設備100は3つの塗工ステーションもしくは塗工装置を
有している。すなわち、塗工設備100は前塗膜を塗被するための第1の塗工ス
テーション130と、中間塗膜を塗被するための第2の塗工ステーション130
’と、上塗膜を塗被するための第3の塗工ステーション130’’とを有してい
る。
第5図で見て左側から進入する材料ウェブBは、まずカレンダ105を通過す
る。このカレンダ105は
図示の実施例では2つのカレンダローラによって形成されている。しかし、別の
平滑化装置、たとえば材料ウェブ表面を平滑化するための、つまり材料ウェブ表
面に平滑光沢を付与するための特に長いニップもしくは作用ギャップを有するシ
ュー型カレンダを使用することもできる。平滑化作用の改善を得るためには、平
滑化の前に水または蒸気Dを材料ウェブBに吹き付けることができる。この場合
、水または蒸気Dは材料ウェブBの、被覆したい側の表面102に吹き付けられ
ると有利である。
第1の塗工ステーション130の範囲では、ウェブガイドローラ120を使用
して、材料ウェブが対向ローラ135を巡るように案内されている。この対向ロ
ーラ135はその軸線Aを中心にして矢印Pの方向へ回転可能に支承されている
。対向ローラ135の範囲には、ローラ型の塗被装置140が配置されている。
このローラ型の塗被装置140は汲上げローラもしくは渡しローラ141によっ
て塗被媒体溜め142から塗被媒体を汲み上げて、材料ウェブの表面102へ搬
送する。渡しローラ141と対向ローラ135との間に形成された塗被ギャップ
Sでは、塗被媒体が前調量される。塗被媒体を最終調量するために本発明の構成
では、第1の塗工ステーション130にドクタロッド145が設けられている。
この場合、このドクタロッド145は平滑なドクタロッドであってもよいし、異
形成形されたドクタロッドであってもよい。
中間塗膜を塗被するための第2の塗工ステーション130’はその構造の点で
、前塗膜を塗被するための第1の塗工ステーション130にほぼ相当している。
しかし第1の塗工ステーション130とは異なり、第2の塗工ステーション13
0’では、ローラ型の塗被装置140の代わりに自由噴流ノズル型の塗被装置1
40’が設けられており、この場合、この自由噴流ノズル型の塗被装置140’
は、対向ローラ135’を巡って案内される材料ウェブBの表面102に塗被媒
体を前調量して塗被するために働く。塗被された塗被媒体はやはりドクタロッド
145’によって最終調量される。
上塗膜を塗被するための第3の塗工ステーション130’’においても、塗被
媒体は自由噴流ノズル型の塗被装置140’’によって、対向ローラ135’’
を巡って案内される材料ウェブBに塗被される。しかし、前塗膜のための第1の
塗工ステーション130もしくは中間塗膜のための第2の塗工ステーション13
0’とは異なり、上塗膜のための第3の塗工ステーション130’’では、最終
調量がドクタナイフ155’’を用いて行われる。なぜならば、このドクタナイ
フ155’’により、塗被媒体層の特に高い平滑光沢が得られるからである。
材料ウェブBは第3の塗工ステーション130’’
から進出した後に、やはりカレンダ150を通過することができる。第5図に図
示されていないが、カレンダ150の手前で材料ウェブに水または蒸気を吹き付
けることもできる。さらに、カレンダ150ならびにカレンダ105を、一層良
好な平滑化結果を得る目的で加熱することも可能である。
上記3つの塗工ステーション130,130’,130’’では、互いに異な
る組成を有する塗被媒体を使用し、かつ互いに異なる塗膜重量で材料ウェブに塗
被することができる。しかし、上記3つの塗工ステーションのうちの少なくとも
2つの塗工ステーションにおいて、同じ組成を有する塗被媒体を使用することも
可能である。
さらに、材料ウェブBの裏面103も上記3つの塗工ステーション130,1
30’,130’’において被覆することができる。このためには、たとえば塗
被媒体を間接的に塗被するための塗被装置160,160’,160’’を使用
することができる。このような塗被装置は、たとえばボイス・ズルツァー.パピ
ーアマシーネン社(Voith Sulzer Papiermaschine
n GmbH)により「デゥオコータ(DuoCoater)」の名称で販売さ
れている。
さらに、材料ウェブBは塗被媒体の塗被の前に含浸剤および/または硬化剤、
たとえばデンプン、顔料を
有する合成サイズ剤または顔料を有しない合成サイズ剤の塗被によって前処理さ
れ得るか、もしくは塗被媒体の塗被後に後処理され得る。このような前処理もし
くは後処理は第5図において中間塗膜のための第2の塗工ステーション130’
に関して符号138,139で概略的にしか示されていない。
第6図〜第10図に示した塗工ステーションの実施例では、材料ウェブの表面
に塗被された塗被媒体において前調量と最終調量との間で、材料ウェブの表面に
固定化(immobilisiert.)された固形物の層を確実に形成するこ
とのできる種々の手段を詳しく説明する。このような層は材料ウェブの所望の高
価な被覆を保証する。念のため予め付言しておくと、以下に第6図〜第10図に
つき説明する種々の実施例は互いに組み合わされた形でも使用され得る。
第6図に示した実施例では、自由噴流ノズル型の塗被装置240によって前調
量されて、対向ローラ235を巡って案内され、さらにドクタナイフ255によ
って最終調量されるまでに材料ウェブBが進まなければならない距離Lの大きさ
を、塗被媒体の固形物が、固定化された層の形成のために十分な時間を有するよ
うに設定することができる。このためには、距離Lが少なくとも、以下の式によ
り与えられている値Lminを有することが望ましい:
Lmin=k0×(k1×CW+k2)
×CW2×v、
上記式中、
CWは、塗被された塗被媒体層の、目標とされる塗膜重量(g/m2)を表し
、
vは、材料ウェブの走行速度(m/min)を表し、
k0は、少なくとも1、有利には少なくとも1.5である値を有する第1の定
数であり、
k1は、−0.03603×10-5m6min/g3である値を有する第2の定
数であり、
k2は、1.206×10-5m4min/g2である値を有する第3の定数であ
る。
第6図に示した実施例では、塗被結果を最適化するために前調量と最終調量と
の間の走行距離Lを変化させることができる。この場合、走行距離Lの変化は第
6図に小さな矢印Vで示したように、対向ローラ235の周面に沿って塗被装置
240の位置および/またはドクタナイフ255の位置を変えることにより行わ
れる。塗被装置240もしくはドクタナイフ255のこのような移動調節は、た
とえば制御ユニット(図示しない)の制御下に種々のセンサの検出信号に基づい
て行うことができる。これらのセンサは塗膜品質パラメータ、たとえば被覆度、
平滑光沢度、白色度等を検出するために形成されていてよい。これらのパラメー
タの測定は選択的に乾燥装置270による塗被層の乾
燥の前、間または後に行われるか、あるいはまた巻取り装置272の範囲で、被
覆および乾燥の完了した材料ウェブにおいてはじめて行われてもよい。したがっ
て、第6図には4つの異なる個所にセンサ274が設けられている。
第7図に示した実施例では、走行距離Lを一層増大させることができるように
するために、ウェブガイドエレメント320が二重矢印Vの方向へ移動可能に配
置されていてよく、この場合、ウェブガイドエレメント320のこのような移動
調節に基づき、対向ローラ335に巻き掛けられた材料ウェブBの巻掛け角度が
増大する。この実施例では、ウェブ変向ローラとして形成されたウェブガイドエ
レメント320が移動調節されると、ドクタナイフ355による最終調量の範囲
において対向ローラ335への巻き掛かりが変化する。したがって、相応して大
きな円周角度範囲にわたって、このドクタナイフ355の位置を移動調節するこ
とができる。
第8図に示した実施例では、材料ウェブBが対向ローラ435に前調量部44
0の範囲で第1の周面区分において巻き掛かり、次いで変向ローラ476を巡っ
て変向された後に、再び対向ローラ435に戻る。これにより材料ウェブBは対
向ローラ435に最終調量部455の範囲で第2の周面区分において再び巻き掛
かる。変向ローラ476を対向ローラ435から相応
する間隔を置いて配置することにより、前調量部440と最終調量部455との
間には、材料ウェブの表面に固定化された固形物の層を確実に形成するために十
分な走行距離を設定することができる。変向ローラ476と対向ローラ435と
の間隔を調節することにより、たとえば前で挙げたセンサ274の検出信号に関
連して走行距離Lを変えることができる。
第9図に示した実施例では、前調量を第1の対向ローラ5351で行い、最終
調量を第2の対向ローラ5352で行うことにより、前調量部540と最終調量
部555との間の十分な走行距離が得られる。両対向ローラ5351,5352の
間隔を変えることにより、走行距離Lを変えることができる。付加的にまたは択
一的に第10図に示した実施例では、前調量640もしくは最終調量655が行
われる2つの対向ローラ6351,6352の間に、ウェブ変向エレメント676
を設けることが可能である。このウェブ変向エレメント676の、両対向ローラ
に対する相対位置は可変である。
さらに、材料ウェブの表面に塗被媒体の固形物の過度に大きな部分が固定化さ
れないようにするためには、つまり正確に云えば、平滑なドクタロッドまたは異
形成形されたドクタロッドもしくはドクタナイフが最終調量時に、固定化された
層に突入しないことを確保し、ひいては塗膜欠陥が引き起こされないことを確保
するためには、本発明によれば、前調量と最終調量との間の走行距離Lが、以下
の式により与えられている値を有する予め規定された最大距離Lmaxよりも小さ
く設定されるようになっている:
Lmax=v×[A(CW/K)2−A’]
上記式中、
vは材料ウェブの走行速度(m/min)を表し、
CWは塗被された塗被媒体層の、目標とされる塗膜重量(g/m2)を表し、
Kは塗被媒体の固形物含量(%)を表し、
Aは異形成形されたドクタロッドに関しては9.28m4%2sg-2である値を
有し、かつ平滑なドクタロッドならびにドクタナイフに関しては18.86m4
%2sg-2である値を有する第1の定数であり、
A’は異形成形されたドクタロッドに関しては21.4×10-3sである値を
有し、かつ平滑なドクタロッドならびにドクタナイフに関しては24.0×10-3
sである値を有する第2の定数であり、
ただし上記式は
に対してのみ成立する。
さらに第6図〜第10図には、材料ウェブの表面に
おける固形物の固定化をアクティブに促進するための種々の手段が示されている
。第1の手段は、材料ウェブに塗被された塗被媒体もしくは材料ウェブ自体の加
熱および/または乾燥にある。このためには、たとえば対向ローラが加熱可能に
形成されていてよい。このことは第6図における対向ローラ235に概略的に図
示されている加熱コイル278により示されている。加熱可能なローラに関して
は、公知先行技術において種々様々の構成が知られているので、加熱可能なロー
ラの構成に関しては詳しい説明を省略する。
さらに、赤外線もしくはマイクロ波の照射によっても、加熱もしくは乾燥を行
うことができる。このような2つの加熱形式は第6図において、蛇行線付き矢印
280によりまとめて示されている。さらに、ブロワ282を用いて材料ウェブ
に暖かい空気を吹き付けるか、もしくは装置284によって材料ウェブを熱蒸気
で処理することもできる。
第9図にも、前調量部540と最終調量部555との間における固定化促進の
ための種々の手段が示されている。すなわち、材料ウェブもしくは塗被層を超音
波で処理する装置586と、材料ウェブBを高周波振動器と接触させる装置58
8と、前で説明した装置280,282,284に相当していてよい装置590
とが示されている。これらの装置586,588,590の利点は、これらの装
置が材料ウェブBを両表面
から同時に処理することができる点に認められる。
固定化促進装置の別のグループは、塗被媒体中に含まれている固形物を圧力の
使用によって材料ウェブの表面に向かって移動させることを意図している。この
ためには、第7図に示した対向ローラ335が、吸引ボックス392を備えた吸
引ローラとして形成されている。この吸引ボックス392の作用は、材料ウェブ
から、塗被層とは反対の側で湿分が取り出されて、材料ウェブの塗被側において
材料ウェブの毛管吸引作用が増幅されることに基づいている。材料ウェブBの塗
被側に正圧ボックス394を設けることにより、吸引ボックス392の作用を一
層増幅させることができる。第10図に示したように、変向ローラ676に吸引
ボックス692を装備することもできる。また、正圧ボックス394に相当する
正圧ボックスが設けられていてもよい。
さらに、前で説明した固定化促進装置の運転も、制御ユニット(図示しない)
によって、第6図に示したセンサ274の検出信号に基づき制御され得る。
さらに、最終調量のために異形成形されたドクタロッドが使用される場合には
、最終調量された塗被層に異形成形体の押し型が残ってしまう危険を、材料ウェ
ブの表面を平滑化するブロー装置の使用によって減少させることができる。この
ためには、たとえば「エアターン(air−turn)」494を使用すること
ができる。このエアターン494は、材料ウェブBを圧縮空気クッションに沿っ
て無接触式に変向させる変向装置である。しかし、単に材料ウェブの表面の平滑
化、つまり平滑光沢付与のためにしか働かないエアブラシもしくはエアナイフの
使用も考えられる。いずれの場合でも、ブロー装置は最終調量にできるだけ密に
続いていることが望ましい。
走行距離Lおよび/または固定化促進装置278,280,282,284,
392,394,586,588,590,692のうちの1つの運転を、セン
サ274の検出結果に関連して制御するという前で述べた手段の他に、塗被媒体
の温度および/または組成にも、この検出結果に関連して影響を与えることがで
きる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Liquid or pasty coating of running material webs, especially of paper or cardboard
Method and apparatus for coating with a medium, for producing a coated product web
Method
The present invention relates to the production of moving material webs, especially of paper or cardboard, in liquid or paper form.
A method for coating with a strike-shaped coating medium, wherein the coating medium is directly
Alternatively, indirectly pre-dispensing and coating the material web, and then to the desired coating weight
It relates to a final metering and / or uniforming type.
“Paper” and “cardboard” are wood pulp-containing or wood pulp-free, bleached
Contains waste paper components that contain loose or unbleached fibers or other fibers.
Or any web of material that does not have a wastepaper component. in this case,
These webs of material, besides their intended use, are mainly interchangeable due to their area specific weight.
Be distinguished. The material web is, for example, writing paper, drawing paper, printing paper or
Similar high-quality paper, wrapping paper or cardboard may be used.
In many use cases, at least the front side, or even part of the back side,
Characteristic imprint or design
It is desired that an in-pattern be applied. For this, the material web must be
Must provide an expensive substrate. But in practice, all kinds of materials
In the web, there are two quality issues with the coating of the material web surface with the coating medium
Has repeatedly occurred.
To obtain good coverage of the material web, the coating medium must
It is not only attached to the tip of the uneven structure of the structure, that is, the “mountain and valley” structure,
The valley is also entered, and thus the material web covers almost the entire surface of the material web.
It is necessary to be coated along the contour of the blade.
Heretofore, such contoured coating properties of the coating, and thus the desired
Good coverage is achieved with air knives or airbrushes, i.e. excess air
Final metering of the coating medium using a doctor device which blows off the material web by means of
It started from the idea that it could only be achieved by something. But on the spot
In this case, various disadvantages had to be accepted, such as:
A speed of the material web of at most 400 m / min;
A working width of at most about 7.0 m;
-The solids content of the coating medium is at most only about 40%, which
Bring the hassle of working;
-Especially based on aerosol formation and / or bubble formation
High contamination tendency;
-High noise level;
-High investment and operating costs.
Coated cardboard known from WO 96/28609
Is used for producing cardboard molded parts, for example milk containers. One cardboard
Or, it is formed from multiple fiber material layers and is considered in consideration of printing on the surface of cardboard.
Has been overturned. Cardboard is added after coating and before coating if desired.
Is smoothed, that is, smooth gloss is imparted. This smoothing can be heated or
This is performed using a non-heatable calendar. This calendar has a hard nip
Or may have a soft nip. Detailed data on cardboard coating
Data were not disclosed.
The object of the present invention is to improve a method of the type mentioned at the beginning to increase the web speed,
Good coverage of the material web, even at high working widths and high solids content of the coating medium
Is to provide a way to obtain
According to a first aspect of the invention, there is provided a method of the type described at the outset.
In, the final metering and / or uniformity is given at the earliest by the following formula:
Time tminDo after the expiration of:
tmin= K0× (k1× CW + kTwo) × CWTwo,
In the above formula,
CW is the target coating of the coated coating media layer
Weight (g / mTwo),
k0Is a first constant having a value that is at least 1, preferably at least 1.5
And
k1Is -0.03603 × 10-Fivem6min / gThreeA second constant having a value that is
And
kTwoIs 1.206 × 10-FivemFourmin / gTwoIs a third constant having a value that is
,
I did it.
According to the invention, a coating medium is provided for the coating medium to act on the material web.
A predefined minimum time is given. During this time, the
Part of the solid material is immobilized on the surface of the material web (immobiliseren)
Is done. First, some of the moisture contained in the coating medium penetrates into the material web.
You. In addition, based on the capillary force applied to the coating medium by the material web,
The body is also sucked into the "valleys" of the fibrous structure. Both effects work synergistically to make the material web surface
To provide a uniform and good coating of Subsequent final metering is fixed and
Located above, without interfering with, the contour coating components formed by the coated media
, The liquid or pasty coating medium part, that is, not yet fixed
This is advantageous because the coating medium is metered and uniform.
The immobilization of a part of the coating medium is performed by the first constant k0Is at least 2, advantageously small
At least 3, more advantageously
Can be further enhanced by being at least 4.
In order to obtain the best possible coating results and especially the best possible coverage,
In a refinement of the method according to the invention, the time t between the pre-metering and the final metering is adjustable.
You. For this purpose, the position of the pre-metering section and / or the position of the final metering section is determined by the material weight.
It may be variable in the running direction of the drive.
At least one property of the final metered coating medium layer, for example,
The applied coverage is detected by a sensor device, and the time between the pre-adjustment and the final adjustment is detected.
Advantageously, it can be adjusted in relation to the outcome. Of course, this time
When adjusting, additionally or alternatively, another parameter of the final metered coating medium layer
It is also possible to take into account, for example, the smooth glossiness, whiteness, etc. of the coating medium layer.
The degree of coverage and / or the other parameters mentioned above may be based on the still wet coating medium.
Per layer and / or during drying of the coating medium layer and / or the dried coating medium
It can be detected per body layer. Furthermore, detection in a winding device is also conceivable.
Support elements which are wound at least in predetermined sections by the material web
Or, if the diameter of the supporting roller is set sufficiently, both the pre-adjustment and final
This is done on a peripheral section of the support element which is wound by the material web.
Can be. Support roller
The degree to which the diameter is "sufficiently" is, of course,
It relates to web speed and similar operating parameters. However, in the present invention
In order to provide a minimum working time, the material web must be supported in one
Guide element, preferably a support roller, in the range of the final metering
May be guided around another support element, preferably another support roller
.
In the two alternatives described above, the material web is moved between pre-metering and final metering.
At least one intermediate guide element, preferably at least one deflection row
Can be deflected by LA. That is, in the case of the first means mentioned first.
The material web is guided away from the support rollers after the pre-adjustment
After being diverted around the guide element and returned to the same support roller again
The final metering is performed by the support rollers. Therefore, a relatively small diameter
For a support roller that has only one, the pre-adjustment and final adjustment are performed on the same support roller.
Can be done.
According to another aspect of the present invention, there is provided a material for a coated medium,
Of the material web during the movement of the material web from the pre-metering section to the final metering section
Active promotion. This also allows the surface of the material web to be coated
An immobilized layer of solids contained in the medium can be formed, which layer
Uniform and good coating of the material web surface.
Actively influencing the formation of the immobilized coating media layer can be, for example,
It may consist in heating and / or drying the coated coating medium layer. Only
The material web can also be heated. This also indirectly affects the coating medium layer.
Leads to heating.
For heating, the applied coating medium layer and / or the material web
For example, infrared rays and / or microwaves can be irradiated. But additionally
Alternatively, the heated coating medium layer and / or the material web
Air and / or steam can also be supplied. In addition, the material web and / or
Or heating the coated coating medium layer by convection heating, or at least
One heatable element, preferably a heatable roller or a heatable bell
It is also possible to make the contact.
The last mentioned means for heating the material web and / or the coating medium layer are:
For example, a support element in which the material web is wound and guided in the region of the pre-metering section.
This can be achieved by heating the element, preferably the support roller. I
However, additionally or alternatively, a web provided between the pre-metering section and the final metering section
Heating the guide element and / or the web treatment element, preferably the roller
You can also.
Further to actively promote the immobilization process
Means consists in applying a negative pressure to the material web from the side opposite to the coating side.
For this purpose, for example, the material web is wound and guided in the region of the first position.
The supporting element, preferably the supporting roller, which is provided, can be provided with a suction device.
Also, at least one weighing device provided with a suction device is provided between the pre-metering section and the final metering section.
Guide element and / or web treatment element, preferably a suction box
It is also possible to provide a deflecting roller with a roller.
In addition to or as an alternative to the above-mentioned negative pressure means, the material web is
It can also be loaded with positive pressure.
In order to facilitate the fixation of the coating medium, for example, a material web and / or
Or irradiating the applied coating medium layer with ultrasonic waves and / or the material web and / or
Alternatively, the coated coating medium layer is connected to a vibrating device, preferably a high-frequency operated vibrating device.
The contacting causes the material web and / or the coated coating medium layer to vibrate.
Can be excused.
To obtain the desired quality of the coating medium layer, the coated coating on the material web
The strength of the active influence on the fixation of the media layer can be
Adjustable in relation to the detection result of at least one parameter of the applied coating medium layer.
May be. In this case, the coating quality of the coating medium layer, the smooth gloss of the coating medium layer,
The degree of whiteness etc. of the coating medium layer is used to determine the required strength of each case.
You can also.
For final metering, use a shaped doctor rod even if a smooth doctor rod is used.
Or with a doctor knife. "Dysmorphic Doctor
"Rod" means perforated doctor rod, etched doctor rod, sculpture
Doctor rod, grooved doctor rod or wire wound wire
Kuta rod means. Experiments have shown that, in particular,
It can be seen that the contour coating effect can be obtained by volume metering using
Was.
When using a fluted doctor rod, forming grooves in the coated material web
To ensure that no trace of traces is left, the solids content of the
Coating with a mold coating device and a subsequent doctor knife)
Can be advantageous. This allows the coating medium to flow again after scraping.
You. In other words, the coating medium is such that the formed grooves disappear again after metering and equalization.
It is desirable that it be liquid to the extent possible.
When a smooth doctor rod is used, the contour coating effect is relatively low during metering.
Only given on a small scale. Nevertheless, smooth rods, especially
Based on the pumping action from the valley
The result you get is obtained. The coating medium may in this case be slightly more viscous,
In addition, it is not necessary that the doctor rod be as liquid as the deformed doctor rod. because
This is because, in this case, danger of groove formation does not occur.
In order to solve the above-mentioned problem, according to yet another aspect of the present invention, a final metering and / or
Or at the latest, the time t given by:maxAfter
Do to:
tmax= A (CW / K)Two-A '
In the above formula,
CW is the target coating weight (g / m2) of the coated coating medium layer.Two),
K represents the solid content (%) of the coating medium;
A is 9.28 m for a deformed doctor rodFour%Twosg-2A value that is
18.86 m for a smooth doctor rod and doctor knifeFour
%Twosg-2A first constant having a value that is
A 'is 21.4.times.10.sup.2 for a shaped doctor rod-3the value that is s
24.0 × 10 for having and smooth doctor rods and doctor knives-3
a second constant having a value that is s;
Where the above equation is
Holds only for
I did it. This makes it possible, in particular, for the doctor element to be
Moves only in the still liquid or pasty part of the layer, already immobilized
It can be ensured that the solid material does not engage with the solid material. Therefore,
The occurrence of film defects is avoided and a good coverage of the surface of the material web is ensured. Another profit
The point is that good cleaning action is provided in the area of the doctor element.
This cleaning action removes particles or deposits that have detached from paper or cardboard
can do.
The final metering and / or homogenization is already at the latest 0.1 tmax≦ t ≦ 0.8tmax
, Preferably 0.1tmax≦ t ≦ 0.5tmaxIs performed after a lapse of a time t that holds
It would be advantageous to be able to.
In order to be able to further improve the quality of the coated material web, a large number of coatings
It is proposed to apply the coating to the material web. For example, on the top of the material web,
After drying and optionally pre-smoothing, a second coating can be performed.
In most cases, however, a good coating is achieved by a precoat, an intermediate coat and a topcoat.
Are applied to the material web.
The individual coatings can be applied, for example, by a roller type coating device. This row
The la-type coating apparatus is a so-called LDTA (Long Dwell Time Ap).
and a pumping roller.
The pump draws the coating medium from the storage container. But according to the invention
For example, another type of coating device as described in detail below can be used.
Following each coating, the excess coating medium is scraped from the material web. For this
For the precoat, a doctor knife or a smooth doctor rod is used. Scraping
Surface uniformity in both small and fiber flocks
Help for.
The second coating, the intermediate coating, usually has a higher coating weight than the previous coating.
Coated. In the prior art, it is necessary in this case to obtain a good coating of the material web surface.
For this purpose, excess coating medium is scraped off with an air knife or airbrush. I
In the method according to the invention, however, a doctor knife, a smooth doctor rod or
It is possible to work with a profiled doctor rod.
Finally, in the coating layer, almost corresponding to the upper limit of the coating weight in the pre-coating,
Again, a slightly smaller coating weight can be applied than in the case of the intermediate coating. Excessive
Excess coating medium is removed using a doctor knife. Because, this doctor
This gives better smooth gloss of the coating layer.
That is, according to the present invention, for example,
The intercoat is left with a smooth or shaped doctor rod.
Can be scraped or metered with a doctor knife
It works. However, all the coated films were scraped using one type of doctor rod.
It can be taken or metered.
Pre-adjustment, i.e., overcoating is present in at least one of the coatings
So-called "free jet nozzle type coating device" (if Fountain acts on the web
It is particularly advantageous to use a nozzle-type coating device having a free jet.
In free jet coating, for example, less than in roller-type coating devices (almost
There is only negligible pressure penetration. Therefore, in the case of free jet coating
The coating is applied more to the surface of the material web. Roller type coating on the other hand
In the case of a device, the free jet coating is applied at the nip between the coating roller and the opposing roller.
Has a much higher osmotic pressure than in the case of
The obtained base paper formation changes the coating medium penetration and the coating medium absorption. did
Therefore, the contour of the coating film component fixed until it reaches the doctor element
The performance is only weaker than in the case of a free-jet nozzle type coating device.
In the case of a free jet nozzle type coating device, the material web
Liquid of medium coated on the surface
The content is higher than in the case of roller-type applicators, whereby the doctor rod is adjusted.
The quantity can be used advantageously. Therefore, doctor streak,
Doctor muscle is largely avoided. In addition, fiber swelling in paper or cardboard and
Due to the relatively low re-roughening, even better smooth gloss values can be achieved
.
In addition, comparatively little concentration of the coating medium is observed,
It can work with very high solids contents. This means that the material web surface
It is advantageous to obtain a coating. As a result, a more core with higher gloss smoothness
A compact coating film is obtained. In addition, another advantage is that the drying equipment has a relatively small drying
The output is enough.
Further, as a coating device, a so-called SDTA type coating device (Short Dw) is used.
Cell Time Applicator) can be used. This coating
The device allows the coating medium to remain for a relatively short time before metering by the doctor element takes place.
It is a coating device which can only act on the material web. In addition, the coating medium
The material film can also be formed by the film coating method (Filmstrichverfahren).
It can also be applied to the surface of the tube.
The method according to the invention is based on the respective structure of the base paper fed to the coating station.
Is irrelevant, that is, the base paper is
Regardless of how it was manufactured in the wet section of the paper machine,
Give points. The paper or cardboard may be formed in a single layer or in multiple layers. Sand
Use one or more flow boxes and cross nets, or
Or use multiple secondary flow boxes, if necessary.
It may be formed by working with these corresponding combinations. The base paper is this
If at least one of these layers is internally sized, or
May already contain starch in the stock.
According to the invention, according to the requirements imposed on the coating quality of the coated material web
At the desired location inside the paper machine additionally to the coating, impregnating agent and / or
Is free of hardeners, for example starch, synthetic sizing with pigments or pigments
Synthetic sizing can be applied to one or both surfaces of the material web
You. This impregnating or hardening agent application can be used to prepare the coating and / or
Can serve for post-treatment of the applied coating.
The treatment with the impregnating or hardening agent can be carried out, for example, at
Between the screen section and the press section, and / or between the press section and the drying section, and / or
Or behind a drying section that performs post-drying or a drying section that does not perform post-drying, and / or
This can be performed before the winding device. In the case of multiple coatings, successive partial coatings
During this time, a treatment using an impregnating agent or a curing agent may be performed.
In a further refinement of the invention, the material web is furthermore before or after coating.
Or between successive partial coatings. "Smoothing" refers to material web
It means giving a smooth gloss. Still covering or first partial covering,
It is advantageous if pre-smoothing is performed before applying the pre-coating film. In particular, extremely high
If a smooth gloss value is desired to be achieved, post-smoothing is advantageous. But further quality
It is also possible to provide a smoothing between the individual partial coatings in order to improve the performance.
Smoothing, i.e. smooth luster, is achieved with hard nips, soft nips or wide nips.
Can be carried out using a loop. To obtain a high smooth gloss value, adjust each nip
It is advantageous if at least one of the two smoothing surfaces to be formed can be heated.
The smoothing device itself is known. The smoothing devices interact with each other, for example
It has at least two smoothing surfaces, for example a roller surface, between the two smoothing surfaces
The material web is subjected to a smoothing treatment. In addition, a wide nip type calendar,
For example, with a shoe-type calendar or a large roller diameter with a relatively long nip
Roller-type calendars are known. This causes the material web to stay in the nip
The residence time is increased, which leads to better smoothing. Wide nip type curry
The shader can be advantageously used in both pre-smoothing and post-smoothing.
In addition, hard rollers, soft rollers or hard and soft rollers
It is also possible to use a nip combination consisting of: Furthermore, such a nip combination
Can be installed side by side. That is, for example, each with a hard roller that can be heated
, A device having two separate nips with soft rollers. I
However, the invention is not limited to the nip combinations as listed above. It
On the contrary, further combinations, in particular with more than three rollers per unit
Other devices are also conceivable.
A so-called "water doctor type calendar" can also be used as the pre-smoothing device.
. Further, the coating medium layer can be smoothed by a blowing device.
Wet the material web with water or steam before smoothing, especially in the case of pre-smoothing
And is advantageous. This results in better smoothing results, e.g.
Volume protection is obtained.
The coating medium is <500 mPas when using a shaped doctor rod, yes
Advantageously, it has a viscosity of 30-250 mPas and when using a smooth doctor rod <
Having a viscosity of 2500 mPas, preferably 300 to 1000 mPas,
When using IF, the viscosity is <4000 mPas, preferably 300 to 1500 mPas.
May have a degree. In this case, the above-mentioned viscosity values were determined by Brookfield 1
It is a value measured based on 00. Further, the coating medium is 4 to 100 parts of the pigment.
It may contain 20 (or 25) parts of the binder. In this case, at least
Partially plastic binder and / or starch are present. often
The coating medium is titanium dioxide (TiO2) (partially also for the top coat).Two) Containing
I have. This is because the pigment is advantageous for the achievable coverage and the achievable whiteness.
This is because they act in combination.
In multiple coating, at least two of the plurality of coating layers are separated from each other.
It can be formed from a coating medium having the following composition. However, only a few of the coating layers
It is also possible to form at least two coating layers from coating media of the same composition.
You.
At least one of the coating layers is less than at least one other coating layer
Both can be formed from coating media having a solids content as low as 2-5%. in this case
The solids content of the at least one further coating layer is about 50-73%.
To obtain the highest possible coating quality and / or the best possible coating results
Controlling the composition and / or temperature of the coating medium and / or the temperature of the material web.
Can be knotted. In this case, at least one of the final metered coating media layers
Properties, such as coating quality,
Smooth gloss, whiteness, etc. are detected, and the composition and / or temperature and / or
Alternatively, the temperature of the material web is adjusted in relation to the detection result.
In addition, the invention provides for the running of material webs, especially of paper or cardboard, in liquid or liquid form.
Relates to various apparatuses for coating with a paste-like coating medium. The device according to the invention
The details and advantages of the arrangement are as already described above for the method according to the invention.
The advantages of the method according to the invention and the device according to the invention over the known prior art are:
In particular, it is recognized that: obtaining a lower coating weight, depending on the circumstances
Can be. It is possible to work with a higher solids content of the coating medium. Thing
Depending on circumstances, the TiO in the coating mediumTwoThe content can be reduced. Material web
At higher web running speeds, over 600 m / min,
It can be coated over a range of industries.
Experiments show that with the method according to the invention, 9 g / mTwoSmell of coating
It has been found that satisfactory coating quality can be achieved. 15g / mTwoSmell of coating
On the contrary, the air according to the known prior art method has a comparable coating weight.
Obtaining coating quality that exceeds the coating quality of the final metered coating using a knife
Can be.
Furthermore, the present invention is directed to claims 82 and 85.
To produce a coated product web of the type described in the concept section, in particular of paper or cardboard.
To a method for making.
“Paper” and “cardboard” are wood pulp-containing or wood pulp-free, bleached
Wastepaper containing fibers that have been subjected to unbleached or unbleached fibers or other fibers.
Or any kind of product without waste paper. Such products are made on paper itself
, Wrapping paper or cardboard as described above. In this case, these
Products are distinguished not only by their intended use, but also by their area specific weight.
Separated.
For all these types of products, at least when they are applied,
The quality of the coating on one side (usually the top, possibly also the back)
Problems always occur.
Generally, the coated side has a distinctive imprint or design pattern
It is desired to be done. To this end, the coated side provides a good base
There must be.
For this, no satisfactory solution exists yet.
Based on WO96 / 28609 pamphlet, molded products,
For example, coated cardboard used for milk containers is known.
From the international publication brochure, one cardboard or
Has multiple layers of fibrous material, the surface of cardboard is suitable for printing
To be smoothed afterwards or, alternatively, before coating
I understand.
Smoothing is heatable or non-heatable with hard nip or soft nip
This is done using a simple calendar.
No details regarding the coating of the cardboard are disclosed.
So far, in practice, cardboard has been dried and possibly pre-smoothed,
For example, at least two coatings were performed on the upper surface. But usually good
In order to achieve a good coating, three coatings are performed, in which case the precoat and
The interlayer coating and the top coating are coated.
For individual coatings, firstly, LDTA (Long Dwell Time)
Roller-type coating device and air belonging to a group of Applicator)
A knife-type coating unit was used.
In the roller type coating apparatus, one pumping roller is used for each, and this pumping roller is used.
The lifting roller pumps the coating medium from the storage container. Following each coating,
The medium is scraped from the material web. This means that the coating is knife or smooth
This is performed using a simple doctor rod. This means that the microflock range (Mikro
flockenbereich)
Surface uniformity even in the area of the lock (Faserlockenbereich)
Useful for
Until now, the first coating, usually a higher coating weight than the previous coating, has been applied.
In the second coating, the intermediate coating, the excess coating medium is
Removed by spraying with a brush. As a result, the fiber material fabric
Very good coating of the blade (this is an advantage of the air knife coating method)
However, various disadvantages must be accepted, as listed below:
-Web speed limit of about 400m / min
-Working width limit of about 7.0m due to manufacturing,
-A solids content limit of about 40% of the coating medium due to the production (so that the coating is dried
Sometimes drying has to be done with higher effort).
In the third coating, which is formed as a top coating, usually again, as compared to the intermediate coating
A little smaller coating weight is applied (the upper limit of the first coating or the previous coating)
Almost equivalent). Excess coating medium is in this case scraped off using a doctor knife.
You. This is because doctor knives usually provide good smooth gloss.
You. In some cases, the last coating is also formed as an air knife coating.
Until now, only coatings that have been homogenized using an air knife have been optimized for coating.
The idea of bringing fruit
And therefore the disadvantages mentioned above must be accepted.
Did not.
The corresponding coating, that is, the coating medium (and in part also the top coat), has a good coating quality and white
Titanium dioxide (TiO 2) is often used to improve chromaticity again.Two) Contains
You.
The object of the present invention is to produce higher web speeds, larger web widths and coatings during production.
Higher solids content of the medium can be realized, and coating quality and gloss smoothness can be improved.
Coating that is equal or better achievable than before
It is an object of the present invention to provide a method capable of producing recycled paper.
This object is achieved according to the invention by a method according to the features of claim 82 and claim 8.
The problem is solved by the method described in the fifth feature.
Advantageous embodiments of the method according to the invention are the subject of claims 83, 84, 86.
To Claim 102.
According to a first method of the invention, a coating film which ensures the metering of the corresponding coating film, i.e.
For example, if the precoat and / or the intermediate coat is air
Inevitably at lower speeds using knife-type or airbrush-type coating units
Instead of being smooth or dysplastic (eg perforated, etched, engraved, grooved)
Using a doctor rod that has been
When done, it has been found that the desired properties of the paper or cardboard can be achieved. This place
On the contrary, a smaller coating weight is sufficient, and also a higher web speed.
Degree, higher solids content of the coating medium and less TiOTwoContent is also achievable
Become.
In particular, the volume is adjusted using a doctor rod shaped as a doctor element.
It has been found that by performing the amount, a contour coating effect can be obtained.
“Contour coating” means that the coating medium is completely the contour of the fibrous web, ie peaks and valleys.
The paper web or cardboard web is completely and evenly contoured.
Means that they are coated.
Until it reaches the doctor element, the applied coating medium is
There is still a sufficient amount of liquid paint on the ingredients to help achieve the desired coating weight.
Present, and is only fixed in such an amount that the contour coating effect is achievable.
Not standardized.
In the case of a grooved doctor rod, the profile of the forming groove is transferred to the coated web.
In order to avoid this, the solids content of the coating medium must be reduced to a universal value (roller type coating
It is advantageous to reduce the
Can get. This allows the coating medium to flow again after scraping (metering)
Therefore, the transferred groove can completely disappear.
In other words, there is a proper amount of liquid paint
Since the coating medium (paint) is still sufficiently liquid, the grooves formed are uniform (metering,
After scraping), it can be sufficiently eliminated by the flow of the coating medium.
If a smooth doctor rod is used, the contour coating effect during metering
Is given only on a relatively small scale. But nevertheless, above all
Equally satisfactory based on smooth doctor rod pumping action from web valleys
A possible result is obtained.
The coating medium may in this case be slightly viscous and the dysmorphic doctor
It does not need to be as liquid as Tarod. Because, in this case, the groove formation
No danger arises.
In the area of a smooth or deformed doctor rod, the
In the form of a so-called "fixed"
It does not scrape off the "coating".
Another advantage is that better cleaning action is provided in this range.
You. This cleaning action removes particles or deposits that have been released from the paper or cardboard.
Can be removed.
According to the present invention, for example, a smooth doctor rod or a different
Scraping or metering using a shaped doctor rod and removing the remaining coating
It is possible to scrape or meter using a doctor knife.
However, all coatings to be applied are scraped off with a doctor rod, or
It can also be metered.
In addition, a predetermined time t after the coating medium has been delivered to the material web0be equivalent to
If the scraping or metering takes place after the elapse of a shorter time t,
It was also found that good coating quality was obtained.
In this case, t0With regard to experience:
t0= A (CW / K) 2-A '
Holds, in this case,
When using a deformed doctor rod,
A = 9.28mFour%Twosg-2and
A ′ = 21.4 × 10-3s
When using a smooth doctor rod or doctor knife,
A = 18.86 mFour%Twosg-2and
A '= 24.0 × 10-3s
CW = coating weight (g / mTwo)
K = solids content (%) of the coating medium.
Where the above equation is
Must be used so that
t <0.1 to 0.8t0, Especially <0.1-0.5t0May be advantageous
understood.
That is to say, this results in a deformed or smooth doctor rod.
When metering with
A sufficient amount of the applied liquid coating to achieve a good contour coating effect.
It is ensured that the material remains on the surface of the immobilized layer. Overall this
Good coverage is obtained without the risk of doctor streak or doctor muscle. In particular
As already explained earlier, the area of the paint layer where the coating is already fixed is
The coating element is prevented from being forced to engage
Evaded.
In a particularly advantageous embodiment of the invention, at least one of said coatings is applied
Pre-adjustment (excess coating) in the "free jet nozzle type coating device"
By a fountain or a nozzle-type coating device with a free jet
Thereby, it is possible to form a first fixed coating film having contour characteristics.
You. In this case, the immobilized coating medium component is contoured to the paper web or cardboard web.
Coated along.
In the case of such a free jet coating, for example, a roller-type coating device is not used.
With only a small, almost negligible pressure penetration,
This results in more deposition on the surface of the web. Roller type coating on the other hand
In the case of the device, the osmotic pressure in the nip between the coating roller and the opposing roller is free.
Based on the significantly higher than in the case of jet coating,
Depending on the paper texture, the penetration of the coating medium and the absorption of the coating medium are variously different. This allows
The contour coating properties of the coating components immobilized before reaching the doctor element
It is only weaker than in the case of a free jet nozzle type coating device.
In the case of a free jet nozzle type coating device, the coated coating
The liquid content of the medium to be coated is greater than in roller-type coating devices,
The doctor rod described in the above can be advantageously used for metering. Accordingly
Thus, doctor streak, or doctor muscle, is sufficiently avoided. In addition, paper or
Better fiber swelling and re-roughening in cardboard
A smooth gloss value can also be achieved.
In addition, since relatively little concentration of the coating medium is observed,
Higher solids content). As a result,
In addition, a smooth coating film and a higher smooth gloss can be obtained. Yet another advantage is that
The required drying capacity is relatively small.
In an alternative method (claim 85), at least one coating is applied to a roller.
Pre-metered and metered by a free jet nozzle type coating device instead of a mold coating device
(Generally final metering) is performed by a doctor knife.
In the metering using a doctor knife, the first contour is surely fixed by fixing the coating medium.
The coating effect is given
But the second contour coating effect as in the case of the method according to claim 82 is
Not formed. However, a very good balancing effect is obtained. However, free jet
The use of a chisel-type coating device significantly promotes contoured coating properties based on uniform immobilization
.
The method according to the invention according to claim 82 and claim 85, wherein the metering (coated
Scraping the excess of the coating medium to the desired coating weight)
Excellent in that it eliminates the need for a known air knife or airbrush
ing. This overcomes all of the usage restrictions associated therewith.
. Furthermore, given the ever-increasing web widths we want to manufacture,
Known means using knives or airbrushes no longer meet the accuracy requirements
Can not.
An additional advantage is the higher solids content of the coating medium (for better coating of the web).
) Can be realized. When air knives are used, high
In order to actually scrape the corresponding amount with solids content,
Is too small.
In the method according to claims 82 and 85, the base paper has any structure.
Of the base paper, that is, how the base paper was formed in the wet part of the paper machine
It doesn't matter.
Paper or cardboard in this case may be single-layer or multi-layer
Flow box and grate or one or more secondary flow boxes
Or a corresponding combination).
In this case, the base paper is provided on at least one of the plurality of layers with the inner surface
It may be starched or contain starch in the stock.
According to the invention, according to the requirements imposed on the coating quality of the coated product web
, At selectable points inside the paper machine,
Impregnating and / or curing agents (eg starch, synthetic sizing with pigments,
Or synthetic sizing agent without pigment) on one or both surfaces of the web
Can also be coated.
This means
-At the gauze net and / or between the gauze net and the press
-Drying in the press section and / or between the press section and the drying section and / or post-drying
Behind the drying section where no drying takes place and / or before the winding device
But
-Before the first pigment-containing coating is applied and / or the pigment-containing coating is applied several times;
If applied, even between individual pigment-containing coatings
Can be implemented.
In the present invention, “pigment-containing coating film coating” refers to coating
The medium contains 4 to 20 (or 25) parts of binder per 100 parts of pigment.
And at least partially contain plastic binder and / or starch
It means to coat the coating film as it is rare. Pigment-containing coatings are relatively
Performed with high coating weight and solids content. "Sizing" or "impregnation"
Means sizing or impregnation with starch and / or synthetic sizing agent
I do.
It is particularly advantageous if the web is further smoothed, i.e. provided with a smooth gloss.
Generally, pre-smoothing is performed before applying the first pigment-containing coating film (pre-coating film).
Will be implemented.
In particular, when it is desired to achieve an extremely high smooth gloss value, the post-coating after the top coat is applied.
Advantageously, a lubrication is performed.
The smoothing itself is performed with a hard nip, soft nip or wide nip
be able to.
In order to obtain a high smooth gloss value, two smoothing surfaces forming a nip are required.
It is advantageous if at least one of them can be heated.
However, in order to further influence the quality, smoothing between individual coating steps
It is also possible to carry out the conversion.
Smoothing devices are known per se and include at least two smoothing devices that interact with each other.
Surface, for example, a roller
ing. In this case, the web is each processed in a nip between two smoothing surfaces.
It is.
Also, a nip combination consisting of multiple hard rollers, a hard roller and a soft roller
Combination consisting of two or more soft rollers
Can be used.
Further, such nip combinations can be provided side by side. That is, even if
Two separate dies, each with a heatable hard roller and a soft roller.
A device with a tap is conceivable.
However, the present invention is not limited to such a combination. Yet another pair
Devices, especially with three or more than three rollers per unit
Conceivable. A so-called "water doctor type calendar" is also used as the pre-smoothing device
It is possible.
Wet the web surface with water or steam before smoothing, especially in the case of pre-smoothing
It can be advantageous. This results in a better smoothing effect, for example, a uniform surface.
Synchronization and volume protection are obtained.
Further, a “wide nip type calendar” known per se as a smoothing device, for example,
Use a new calendar or large rollers to maintain a longer nip.
Proof is also advantageous. This increases the residence time of the web in the nip
Thus, a higher smoothing potential is provided. Wide nip type calendar
It can be used both for pre-smoothing and for post-smoothing.
The advantages of the present invention (claims 82 and 85) over the prior art are summarized
You will find the following:
-Smaller coating weight, depending on circumstances
Higher solids content of the coating medium,
-Depending on the circumstances, less TiO in the coating mediumTwocontent,
-Speeds in excess of 600 m / min and larger processable web widths.
Experiments have shown that using the method according to the invention, 9 g / mTwoHas already been applied
It has been found that a very satisfactory coating quality is achieved.
On the contrary, 15g / mTwoIn the case of the coating of the known
The coating was better than in the case of the air knife coating by the line technique.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIGS. 1 to 5 show a method for coating a web of material with a precoat, an intermediate coat and a topcoat.
FIG. 3 illustrates various embodiments of the device of FIG.
FIGS. 6 to 10 show the layer in which the coating medium is immobilized between the pre-adjustment and the final adjustment.
1 shows an example of an individual device for coating a material web, such as to form
You.
The method according to the invention as claimed in claim 82 is described below in one embodiment (FIGS. 1 and 2).
Figure) will be described in detail.
In the method for producing coated cardboard for folding boxes, the material web B
Is pre-smoothed by a calendar 5 following a drying unit not shown (that is,
Smooth gloss is provided). The material web B is subsequently passed via guide rollers 20
One side of the material web B, for example, a lower surface is coated with a pre-coating (pigment-containing coating).
To a first coating station 30.
The first coating station 30 has a facing roller 35 for supporting the material web B.
are doing. The opposing roller 35 is directly coated with a pre-coating film (that is, directly
Coating device in the form of a free jet nozzle type coating device 40 for coating the coating web B)
Is supported. The overcoat applied in excess is then applied to the opposite roller 35 again.
Using a doctor rod 45 corresponding to
Can be
Subsequently, the material web B is applied to the lower surface of the material web via another guide roller 20.
Second coating station for applying (directly) an intermediate coating (pigment-containing coating)
30 '.
The second coating station 30 'is a first coating station.
The coating is formed in the same manner as in the
It has a device 40 'and a doctor rod 45'. Top coating (also containing pigment
The coating is carried out in a subsequent third coating station 30 ″,
The coating station 30 "also has a facing roller 35" and a free jet nozzle type coating apparatus.
40 '' and a doctor rod 45 ''. Top coat also directly on material web
Coated. Subsequently, the material web B is finally smoothed in another calendar 50.
That is, a smooth gloss finish is finally obtained. Doctor rods 45 ', 45 "
It is advantageous for the metering to be modified.
The doctor rod 45 may be formed smoothly. Instead of doctor rod 45
Alternatively, a knife may be used to advantage. Because the knife has high smooth gloss
Because it brings
Coating on the other side 3 of the material web, for example the upper surface (also a pigment-containing coating
Are formed in the same order as shown in FIG. 2, and directly and identically.
Since it is performed using individual coating stations, the same symbols as in FIG. 1 are used in the drawing.
No. is used.
Another means for coating the upper surface 3 of the web instead of the means shown in FIG.
The so-called “DuoCoater” 60, 60 ', 60' 'is used.
It may be to use. The dashed line in FIG.
Duocoaters such as the German Utility Model No. 9409820.4
It is known on the basis of the specification. The duocoater is used for the other side of the material web (this
In this case, it is a coating device for indirectly coating the upper surface 3) with a coating medium. in this case
The coating medium is coated on the peripheral surface of the facing roller 35; 35 '; 35' '. Coated
The film (film) is then transported to the delivery point by the rotation of the opposing rollers.
At the delivery point, the material web to be coated
Medium).
In the following embodiment (FIGS. 3 and 4), the invention according to claim 85 is described.
An example for performing the method is shown.
The surface 2 on one side of the material web B is treated in the same order as in the first embodiment.
.
Instead of the doctor rods 45, 45 ', 45 ", the coating knives 55, 55',
55 '' is used. Other components are the same as those in FIGS. 1 and 2.
Therefore, in FIG. 4 (processing of the other side 3 of the material web), the purpose is to make the drawing easy to see.
These components are not shown.
Also in this embodiment, the other side 3 of the paper web is connected as described with reference to FIG.
Can be coated with a duo coater. FIG.
, 65 '' indicate a duocoater.
FIGS. 1 to 4 show the coating process without intermediate drying.
However, the present invention is not limited to such a coating process. If necessary, for example, contactless
Intermediate drying using a dryer may be set. In other words, actually the coating process
In the meantime, such intermediate drying may be performed.
FIG. 5 shows a coating for coating a material web with a precoat, an intermediate coat and a topcoat.
Another embodiment of the equipment is shown. This embodiment is similar to the embodiment shown in FIGS.
This is almost equivalent to the embodiment. Therefore, in FIG. 5, FIG. 1 and FIG.
The same components as in the embodiment shown are the corresponding reference numerals in FIGS. 1 and 3.
It is shown in the form of adding 100 to the number. Further, in the embodiment shown in FIG.
Only the points different from the embodiment shown in FIGS. 1 and 3 will be described.
Detailed description is omitted.
The coating equipment 100 shown in FIG. 5 includes three coating stations or coating devices.
Have. That is, the coating equipment 100 is the first coating step for coating the pre-coating film.
Station 130 and a second coating station 130 for applying an intermediate coating
And a third coating station 130 '' for applying a top coat.
You.
5, the material web B entering from the left first passes through the calendar 105.
You. This calendar 105
In the embodiment shown, it is formed by two calendar rollers. But another
Smoothing device, for example for smoothing the surface of the material web, i.e. the material web surface
A surface with a particularly long nip or working gap to impart a smooth gloss to the surface
A new calendar can also be used. In order to obtain an improved smoothing effect,
Water or steam D can be sprayed on the material web B before lubrication. in this case
, Water or steam D is sprayed onto the surface 102 of the material web B on the side to be coated.
This is advantageous.
In the area of the first coating station 130, a web guide roller 120 is used.
Thus, the material web is guided around the opposing roller 135. This counterpart
The roller 135 is supported rotatably about its axis A in the direction of arrow P.
. A roller type coating device 140 is arranged in the area of the opposing roller 135.
The roller type coating device 140 is driven by a pumping roller or a transfer roller 141.
Pumps the coating medium from the coating medium reservoir 142 and transports it to the surface 102 of the material web.
Send. Coating gap formed between transfer roller 141 and opposed roller 135
In S, the coating medium is pre-adjusted. Configuration of the invention for final metering of the coating medium
Here, the doctor rod 145 is provided in the first coating station 130.
In this case, the doctor rod 145 may be a smooth doctor rod,
It may be a shaped doctor rod.
A second coating station 130 'for applying an intermediate coating is similar in its construction.
, Approximately corresponding to a first coating station 130 for applying a precoat.
However, unlike the first coating station 130, the second coating station 13
0 ', the free jet nozzle type coating device 1 is replaced with the roller type coating device 140.
40 ', in which case the free jet nozzle type coating device 140' is provided.
Is a coating medium on the surface 102 of the material web B guided around the opposing roller 135 '.
It works to pre-meter and coat the body. The coated medium is also a doctor rod
145 'final metering.
The third coating station 130 ″ for coating the top coat also
The medium is applied by a free jet nozzle type coating device 140 ″ to a facing roller 135 ″.
Is applied to the material web B guided around. However, the first for the pre-coat
A coating station 130 or a second coating station 13 for an intermediate coating
0 ', the third coating station 130' 'for the top coat has a final
The metering is carried out using a doctor knife 155 ''. Because, this doctor
The reason for this is that particularly high smooth gloss of the coating medium layer can be obtained by the step 155 ''.
Material web B is applied to the third coating station 130 ''
, It can still pass through the calendar 150. Figure 5
Although not shown, water or steam is sprayed on the material web before the calendar 150.
You can also go. Furthermore, the calendar 150 and the calendar 105 are further improved.
Heating is also possible for the purpose of obtaining a good smoothing result.
In the three coating stations 130, 130 ', 130' ', different
To the material web using different coating weights and different coating weights.
Can be covered. However, at least one of the three coating stations
Coating media having the same composition can be used in the two coating stations.
It is possible.
Further, the back surface 103 of the material web B is also connected to the three coating stations 130, 1
30 ', 130' '. To do this, for example,
Use of coating devices 160, 160 ', 160' 'for indirectly coating a medium to be coated
can do. Such coating devices are described, for example, in Voice Sulzer. Papi
-Amasinen (Voith Sulzer Papiermascine)
n GmbH) sold under the name "DuoCoater"
Have been.
In addition, the material web B can be impregnated and / or hardened before coating of the coating medium,
For example, starch, pigment
Pre-treated by coating with synthetic sizing agent with or without pigment
Or may be post-treated after application of the application medium. If such pre-processing
Alternatively, the post-treatment is performed in FIG. 5 by a second coating station 130 'for the intermediate coating.
Are only indicated schematically at 138 and 139.
In the embodiment of the coating station shown in FIGS. 6 to 10, the surface of the material web is
Between the pre-metering and the final metering in the coating medium coated on the surface of the material web
Ensuring that a layer of immobilized solids is formed
Various means that can be used will be described in detail. Such a layer provides the desired height of the material web.
Guarantees a valuable coating. As a precautionary note, FIG. 6 to FIG.
The various embodiments described can also be used in combination with one another.
In the embodiment shown in FIG. 6, pre-adjustment is performed by a coating device 240 of a free jet nozzle type.
Weighed and guided around the opposing roller 235 and further by the doctor knife 255.
The distance L that the material web B must travel before it is finally metered
The solids of the coating medium have sufficient time for the formation of the immobilized layer.
Can be set as follows. For this purpose, the distance L is at least determined by the following equation.
Given value LminIt is desirable to have:
Lmin= K0× (k1× CW + kTwo)
× CWTwo× v,
In the above formula,
CW is the target coating weight (g / m2) of the coated coating medium layer.Two)
,
v represents the running speed (m / min) of the material web;
k0Is a first constant having a value that is at least 1, advantageously at least 1.5.
Number,
k1Is -0.03603 × 10-Fivem6min / gThreeA second constant having a value that is
Number,
kTwoIs 1.206 × 10-FivemFourmin / gTwoA third constant having a value
You.
In the embodiment shown in FIG. 6, in order to optimize the coating result, the pre-adjustment and final adjustment are performed.
Can be changed. In this case, the change in the traveling distance L
As shown by a small arrow V in FIG. 6, the coating device extends along the peripheral surface of the opposing roller 235.
By changing the position of 240 and / or the position of doctor knife 255
It is. Such adjustment of the movement of the coating device 240 or the doctor knife 255
For example, based on detection signals of various sensors under the control of a control unit (not shown).
Can be done. These sensors provide coating quality parameters such as coverage,
It may be formed to detect smooth glossiness, whiteness, and the like. These parameters
Measurement of the coating layer is selectively performed by a drying device 270.
This can take place before, during or after the drying, or else in the region of the winding device 272.
It may only be done on a covered and dried material web. Accordingly
In FIG. 6, sensors 274 are provided at four different locations.
In the embodiment shown in FIG. 7, the travel distance L can be further increased.
Web guide element 320 is movably arranged in the direction of double arrow V.
In which case such movement of the web guide element 320
Based on the adjustment, the winding angle of the material web B wound around the opposing roller 335 becomes
Increase. In this embodiment, a web guide roller formed as a web diverting roller is used.
When the movement of the element 320 is adjusted, the range of final adjustment by the doctor knife 355 is obtained.
At, the winding around the opposing roller 335 changes. Therefore, correspondingly large
The doctor knife 355 can be moved and adjusted over a wide range of circumferential angles.
Can be.
In the embodiment shown in FIG. 8, the material web B is applied to the facing roller 435 by the pre-adjustment section 44.
In the first circumferential section in the range of 0 and then around the deflecting roller 476
After returning to the opposite direction, the roller returns to the opposing roller 435 again. As a result, the material web B is
Is wound around the direction roller 435 again in the second circumferential section within the range of the final metering unit 455.
Call The deflection roller 476 is changed from the facing roller 435
The distance between the front metering unit 440 and the final metering unit 455 is
In between, ensure that a solid layer immobilized on the surface of the material web is formed.
It is possible to set an appropriate mileage. Deflection roller 476 and opposing roller 435
By adjusting the interval between the signals, for example, the detection signal of the sensor 274 described above can be adjusted.
The running distance L can be changed continuously.
In the embodiment shown in FIG. 9, the pre-adjustment amount is set to the first opposing roller 535.1Done at the end
The metering is performed by the second opposed roller 535.TwoThe pre-metering unit 540 and the final metering
A sufficient traveling distance with the part 555 is obtained. Both facing rollers 5351, 535Twoof
By changing the interval, the traveling distance L can be changed. Additional or alternative
In the embodiment shown in FIG. 10, the pre-adjustment 640 or the final adjustment 655 is performed.
Two opposed rollers 6351, 635TwoDuring the web diverting element 676
Can be provided. The two opposing rollers of this web diverting element 676
The position relative to is variable.
In addition, an excessively large part of the solids of the coating medium is immobilized on the surface of the material web.
In order to avoid this, i.e. to be precise, a smooth doctor rod or
Formed doctor rod or doctor knife is fixed during final metering
Ensure that no layers penetrate and that no paint defects are caused
To do so, according to the present invention, the mileage L between the pre-adjustment and the final adjustment is:
A predetermined maximum distance L having a value given by the equationmaxSmaller than
Is set to:
Lmax= V × [A (CW / K)Two-A ']
In the above formula,
v represents the running speed (m / min) of the material web;
CW is the target coating weight (g / m2) of the coated coating medium layer.Two),
K represents the solid content (%) of the coating medium;
A is 9.28 m for a deformed doctor rodFour%Twosg-2A value that is
18.86 m for having and smooth doctor rods and doctor knivesFour
%Twosg-2A first constant having a value that is
A 'is 21.4.times.10.sup.2 for a shaped doctor rod-3the value that is s
24.0 × 10 for having and smooth doctor rods and doctor knives-3
a second constant having a value that is s;
Where the above equation is
Holds only for.
6 to 10 show that the surface of the material web
Various means have been shown to actively promote solids immobilization in
. The first is to apply the coating medium applied to the material web or the material web itself.
In heat and / or drying. For this purpose, for example, the opposite roller can be heated.
It may be formed. This is illustrated schematically in the counter roller 235 in FIG.
This is indicated by the heating coil 278 shown. Heatable rollers
Since various configurations are known in the prior art, heatable low
Detailed description of the configuration of the camera is omitted.
In addition, heating or drying can be performed by infrared or microwave irradiation.
I can. These two types of heating are illustrated in FIG.
280 together. Further, a material web is formed using a blower 282.
The material web by means of hot air or by means of a device 284
Can also be processed.
FIG. 9 also shows the promotion of immobilization between the pre-metering section 540 and the final metering section 555.
Various means for this are shown. That is, the material web or coating layer
A device 586 for treating with waves and a device 58 for bringing the material web B into contact with a high-frequency vibrator
8 and a device 590 which may correspond to the devices 280, 282, 284 described previously.
Are shown. The advantage of these devices 586, 588, 590 is that
Place material web B on both surfaces
It is recognized that can be processed at the same time.
Another group of immobilization aids uses solids contained in the coating medium to reduce pressure.
It is intended to be moved towards the surface of the material web by use. this
For this purpose, the opposing roller 335 shown in FIG.
It is formed as a pulling roller. The function of this suction box 392 is that the material web
From the opposite side of the coating layer, the moisture is extracted and on the coating side of the material web
It is based on the increased capillary suction of the material web. Material web B coating
By providing the positive pressure box 394 on the side to be received, the operation of the suction box 392 can be reduced.
Layers can be amplified. As shown in FIG. 10, suction is performed by the deflection roller 676.
A box 692 can also be provided. Also corresponds to the positive pressure box 394
A positive pressure box may be provided.
Further, the operation of the previously described fixing promoting device is also controlled by a control unit (not shown).
Thus, it can be controlled based on the detection signal of the sensor 274 shown in FIG.
Furthermore, if a shaped doctor rod is used for final metering,
The risk of material forming molds remaining in the final metered coating
It can be reduced by the use of a blowing device to smooth the surface of the valve. this
To do so, use, for example, an “air-turn” 494
Can be. This air turn 494 moves the material web B along the compressed air cushion.
This is a turning device that changes the direction without contact. However, simply the surface of the material web
Airbrush or airknife that only works for smoothening
Use is also conceivable. In each case, the blower should be as close as possible to the final metering.
It is desirable to continue.
Traveling distance L and / or fixation promoting device 278,280,282,284,
392, 394, 586, 588, 590, 692
In addition to the above-described means of controlling in relation to the detection result of the
Can also affect the temperature and / or composition of
Wear.
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(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
B05D 3/06 B05D 3/06 Z
7/00 7/00 F
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),CA,JP,US
(72)発明者 インゴ ゴットヴァルト
ドイツ連邦共和国 D―89555 シュタイ
ンハイム リーゼンゲビルクスヴェーク
10
(72)発明者 ハーラルト ヘス
ドイツ連邦共和国 D―88287 グリュー
ンクラウト アム オッタースベルク 20
(72)発明者 フリードリッヒ クンツ
ドイツ連邦共和国 D―89518 ハイデン
ハイム ドーナウシュヴァーベンシュトラ
ーセ 28
(72)発明者 マーティン クスターマン
ドイツ連邦共和国 D―89522 ハイデン
ハイム ラーフェンスブルガー シュトラ
ーセ 10──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) B05D 3/06 B05D 3/06 Z 7/00 7/00 F (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), CA, JP, US (72) Inventor Ingo Gottwald Germany D- 89555 Steinheim Risengebirskweg 10 (72) Inventor Harald Hess, Germany D-88287 Grünkraut am Ottersberg 20 (72) Inventor Friedrich Kunz, Germany D-89518 Heidenheim Donauschwabenstraße 28 (72) Martin K.S. Terman Germany D-89522 Heidenheim Ravensburger Strasse 10