Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer gestrichenen, tiefdruckfähigen LWC-Papierbahn, durch Bestreichen eines Rohpapieres mit einem flüssigen bis pastösen Streichmedium.

Beim Veredeln bzw. Beschichten, d.h. dem tauglich machen des Papieres für das spätere gewünschte Druckverfahren des Papieres, kennt man das direkte Verfahren, bei welchem Streichmedium auf die laufende Papierbahn über deren gesamte Breite aufgetragen wird. Zum Aufbringen sind verschiedene Einrichtungen bekannt, beispielsweise Düsenauftragswerke, bei welchen ein flacher Strahl oder einzelne Sprühstrahlen des Streichmediums auf die Papierbahn aufgebracht werden. Stromabwärts des Auftreffpunktes des Auftragsmediums wird mittels einer Rakeleinrichtung einMilberschuss des aufgetragenen Striches abgerakelt, wobei gleichzeitig eine Egalisierung erzielt wird. Auch ist das indirekte Auftragen bekannt, wobei das Streichmedium zunächst auf eine umlaufende Fläche aufgetragen wird, beispielsweise auf die Mantelfläche eines Zylinders, von der das Medium an die laufende Papierbahn abgegeben wird. Eine Papierbahn kann sowohl einseitig als auch zweiseitig in einer sogenannten Filmpresse bestrichen werden.

Gestrichene Papiere finden verbreitete Anwendung, beispielsweise als Schreib- und Druckpapier oder als Magazinpapier. Magazinpapier besteht aus LWC-( light-weight- coated)- Papier, das ein Flächengewicht von zwischen 70 und 100 g/m2 aufweist und später mit dem Tiefdruckverfahren bedruckt werden soll. Bei Magazinpapieren kommt es deshalb auf eine besonders hohe Oberflächenglätte an. Deshalb wird nicht nur ein einziger Strich auf das Rohpapier aufgetragen, sondern ein Deckstrich mit zwischengeschaltetem Trocknungsvorgang. Um solches Papier herzustellen, wendet man derzeit offline - Verfahren, also wo der Veredelungsprozess außerhalb der Papiermaschine stattfindet, an. Ein online- Verfahren mit in die Papiermaschine integrierter Streichmaschine ist zwar wirtschaftlicher , liefert bisher aber nur Offset-taugliches LWC - Papier, weil zum Auftragen der Deckschicht mit sogenannten Blade-Coatern (Klingenstreicheinrichtungen mit Streichklinge (Blade) gearbeitet wird. Solche Streichklingen unterliegen jedoch dem Verschleiß, so dass sie nach einigen Stunden gänzlich unbrauchbar sind und ausgetauscht werden müssen. Aber auch nach verhältnismäßig kurzer Betriebsdauer und somit vor dem Austausch stellt sich eine Beeinträchtigung der Arbeitskante der Klinge ein, was zu Ungleichförmigkeiten der Strichoberfläche und damit zu Qualitätsbeeinträchtigungen führt. Auch kann eine schadhafte Klinge bereits vor dem endgültigen Verschleiß zu Abrissen der feuchten und damit wenig reißfesten Papierbahn führen. Außerdem verschlechtert sich bei höherer Laufgeschwindigkeit der Maschine deren Laufwirkungsgrad (runnability).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein online- Verfahren anzugeben, bei dem die genannten Nachteile nicht auftreten. Die Oberfläche des Striches soll darüber hinaus möglichst eben und glatt werden, insbesondere im Hinblick auf das spätere Bedrucken, vorzugsweise im Tiefdruckverfahren. Außerdem sollen Abrisse der f>.s Papierbahn vermieden werden. ^

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Ein wesentlicher Gedanke besteht in der Anwendung eines Mehrfachstriches. Der Vorstrich erfolgt mit einer sogenannten Filmpresse, das heißt einer Walzenpresse. Auch der Deckstrich kann ebenfalls mit der Filmpresse aufgebracht werden. Es eignen sich allerdings auch ein oder zwei hintereinander angeordnete Vorhangstreichaggregate (Curtain Coater) für den Deckstrich. Von besonderer Bedeutung bei der Erfindung ist der Schritt des Vorglättens vor dem Vorstrich und der Schritt des Zwischenglättens nach dem Aufbringen des Vorstriches und vor dem Aufbringen des Deckstriches. Was auf jeden Fall vermieden wird, ist eine Streichklinge mit ihren oben genannten Nachteilen als Ursache für Abrisse und als Verschleißelement. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Mit der Erfindung wird es erstmals möglich, LWC-Papier im Online- Verfahren und zudem auch noch tiefdruckfähig herzustellen.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin sind fünf wesentliche Verfahrensschritte beziehungsweise Behandlungsstationen wiedergegeben.

Die Figuren 1 bis 5 zeigen: jeweils eine Papierbahn im Querschnitt quer zur Laufrichtung der Papierbahn, gegebenenfalls mit einer beziehungsweise zwei Lagen eines Striches.

Figur 6 zeigt: den gesamten Verfahrensablauf in schematischer Darstellung

Aus Figur 1 erkennt man das Rohpapier 1. Es wurde hergestellt auf einer Papiermaschine, die in ihrem Nassteil wenigstens drei Pressen aufweist. Falls weniger als drei Pressen vorhanden sind, ist wenigstens eine Schuhpresse vorhanden.

Das hier dargestellte Rohpapier 1 weist ein Flächengewicht von 35 bis 50 g/m2 auf. Abweichungen sind möglich, vor allem nach oben. Das Papier gemäß Figur 1 ist zunächst unbehandelt, was an der unterschiedlichen Oberflächentopographie O zu erkennen ist. Dem gemäß hat es eine unterschiedliche Blattdicke, quer zur Laufrichtung gesehen, so wie hier in gestrichelter Linie dargestellt. Man erkennt im mittleren Bereich der Schnittdarstellung eine Engstelle, das heißt eine besonders geringe Dicke d, während die beiden äußeren Bereiche eine größere Dicke D haben. Die Flächenbegrenzungslinien ähneln Sinuskurven.

Figur 2 zeigt dasselbe Rohpapier nach Durchführen des ersten Behandlungsschrittes, nämlich nach dem Hindurchführen durch eine Glätteinrichtung. Die Glätteinrichtung dient einem Vorglätten und zugleich einem Kalibrieren der Dicke. Wie man sieht, ist die Dicke nunmehr weitgehend vereinheitlicht (d=D), über die Bahnbreite gesehen. Die Sinuskurven sind relativ gleichförmig. Das Vorglätten wird in einem Glättwerk durchgeführt. Dieses besteht im vorliegenden Falle aus zwei Stahlwalzen, das heißt Walzen, bei denen wenigstens Mäntel aus Stahl bestehen und sehr glatt sind. Außerdem besitzt das Glättwerk eine Vorrichtung zum sektionalen Einstellen der Linienkraft. Der durchschnittliche Liniendruck im Glättwerk beim Vorglätten liegt zwischen 30 und 40 kN/m. Er kann auch zwischen 20 und 60 kN/m liegen.

Der nächste Verfahrensschritt ist in Figur 3 veranschaulicht. Man erkennt wiederum die Bahn 1. Diese trägt nunmehr auf ihren beiden Seiten einen Vorstrich 2, auch „Konturstrich" genannt. Der Konturstrich ist durch eine gleichmäßige Schichtdicke gekennzeichnet und wird mit einer Filmpresse aufgetragen. Der Strich kann sowohl simultan auf beide Seiten oder nacheinander auf jede Bahnseite aufgebracht werden. Bei der Filmpresse, die auch unter „Speedcoater oder Speedsizer ,, bekannt ist, handelt es sich um eine Presse mit Walzen, die einen Gummibezug oder einen Bezug aus Polyurethan aufweisen. Die Härte des Gummibezuges liegt zwischen 30 und 80 P&J, am besten zwischen 50 und 70 P&J bei Verwendung eines Bezuges aus Polyurethan liegt die Härte zwischen 20 bis 50 P&J, am besten zwischen 30 und 4O5PSiJ. Es kommen Walzendurchmesser von mindestens 1250 mm in Betracht.

Ein flüssiger Film aus Streichmedium, im Allgemeinen „Streichfarbe" genannt, wird zunächst auf die Walzen aufgetragen, und von dort an die betreffende Seite der Papierbahn 1 abgegeben. Die Feststoffkonzentration der Streichfarbe liegt zwischen 50 und 70%, vorzugsweise 60 bis 68 Massen-%. Dabei ist die Streichfarbe aus mineralischen Pigmenten und synthetischen Bindemitteln aufgebaut. Es werden vorzugsweise Kalziumcarbonat-Pigmente eingesetzt mit einer mittleren Korngröße von unter einem Mikron. Dem Calciumcarbonat können weitere mineralische Bestandteile wie Kaolin oder Titandioxid beigefügt werden. Der Anteil an Calciumcarbonat liegt aber bei wenigstens 50%.

Als Strichgewicht kommt eine Menge von 5 bis 15 g/m2 pro Seite, vorzugsweise zwischen 6 und 10g/m2 (Trockengew.) in Frage. Bei der Dosierung der flüssigen Streichfarbe werden langsam rotierende Rakelstangen eingesetzt. Es hat sich gezeigt, dass die geforderten Strichgewichte am besten mit Rakelstangen vom Durchmesser 10-25 mm, vorzugsweise 14-18mm eingestellt werden können. Die kreiszylindrische glatte oder gerillte Rakelstange läuft mit einer Drehzahl von 100 bis 500U/min, vorzugsweise 150 bis 300 U/min.

Beim Streichen mittels einer Filmpresse tritt ein sogenanntes Filmsplitting auf. Ein Teil des Streichmediums verbleibt an der Mantelfläche der übertragenen Walze, während ein anderer Teil an die Papierbahn abgegeben wird. Dabei entsteht eine Mikro-Rauhigkeit an der Oberfläche der noch flüssigen Strichschicht. Diese Mikro¬ Rauhigkeit ist für die Bedruckbarkeit des fertigen Papieres von Bedeutung. Beim Offsetdruck ist sie noch akzeptabel, nicht aber beim Tiefdruck. Bei zu großer Mikro¬ Rauhigkeit MR, die in Figur 3 durch die gezackt dargestellte Strichoberfläche angedeutet sein soll, entstehen nämlich Fehlstellen im Druckbild, sogenannte „missing dots".

Durch die Erfindung werden solche Erscheinungen vermieden, wie nachstehend noch erläutert werden soll.

Wie man aus Figur 3 erkennt, befindet sich der Vorstrich 2 auf beiden Seiten der Papierbahn 1. Hierauf soll später noch eingegangen werden.

Auf den Vorstrich folgt ein Trocknungsprozess.

Die Papierbahn 1 mit der hierauf befindlichen sehr feuchten Schicht 2 wird kontaktlos zunächst mittels Infrarotstrahlern vorgetrocknet. Dabei werden Temperaturen von wenigstens 500C erreicht. Anschließend folgt ein Trocknungsprozess mittels ebenfalls kontaktlos wirkenden Heißlufttrocknern. Die Papierbahn wird hierbei im Allgemeinen auf einer Schwebestrecke mittels Luftstrahlen in der Schwebe gehalten und gleichzeitig getrocknet. Dies ist hier nicht dargestellt.

Gemäß Figur 4 erfolgt nunmehr eine Zwischenglättung. Die Zwischenglättung dient dazu, die genannte Mikro-Rauhigkeit MR, die beim Filmsplitting entstanden ist, weitgehend zu reduzieren. Hierbei wird ein Glättwerk eingesetzt, das eine Walzenkombination umfassen kann. So ist eine Hartnip-Kombination bestehend aus zwei harten Walzen, wovon eine eine heiße Walze ist, oder aus zwei weichen Walzen, oder einer Kombination bestehend aus einer harten/ heißen Walze und einer weichen Walze, oder im umgekehrten Falle bestehend aus einer oberen weichen Walze mit einer im Eingriff stehenden harten/ heißen Walze möglich. Beide Walzen können einen Bezug aus Kunststoff aufweisen, mit einer Härte zwischen 85 und 96 ShD, vorzugsweise zwischen 90 und 92 ShD. Der Liniendruck der Walzen des Glättwerkes liegt zwischen 100 und 600 kN/m, vorzugsweise zwischen 100 und 300 kN/m.

Statt eines solchen Walzenglättwerkes kann auch ein Schuhkalander vorgesehen werden. Die mit dem Druckschuh eingestellte Spaltlänge kann zwischen 20 und 250 mm liegen. Sie liegt vorzugsweise zwischen 40 und 70 mm. Die beheizte Glättwalze kann bis zu 300° heiß sein. Für eine gleichmäßiges Glätten auf beiden Bahnseiten ist es vorteilhaft, wenn ein zweiter Schuhkalander mit der heißen Glättwalze auf die anderen Bahnseite einwirkt.

Auf den Schritt des Zwischenglättens erfolgt wiederum das Auftragen einer Deckschicht. Das Resultat ist in Figur 5 dargestellt. Die Papierbahn <fr?<trägt nunmehr den Vorstrich 2, sowie den Deckstrich 3. Die beiden Schichten - Deckstrich und Vorstrich - sind von einheitlicher Dicke und von großer Gleichmäßigkeit und Glätte der Oberflächen. Der Deckstrich gemäß Figur 5 ist wiederum mit einer Filmpresse aufgebracht. Dabei werden die gleichen Walzenbezüge eingesetzt wie beim Vorstrich. Der Durchmesser der Filmpresswalze beträgt ebenfalls mindestens 1250 mm, da bei größeren Durchmessern das Filmsplitting weniger abrupt erfolgt. Das Gewicht des Deckstrichs beträgt pro Seite der Papierbahn 1 zwischen 5 und 15 g/m2, vorzugsweise 6 bis 10 g/m2.

An das Auftragen des Deckstrichs 3 schließt sich wiederum ein Vortrocknen mittels IR-Strahlen an, und anschließend ein Trocknen mit Heißiufttrocknem, womit die Behandlung in der online- Streichmaschine abgeschossen ist. Der Wassergehalt der fertigen Papierbahn liegt zwischen 4 und 8%, am besten zwischen 4 und 6% (absolute Feuchte).

Durch die Erfindung wird die oben genannte Aufgabe in perfekter Weise gelöst. Maßgeblich hierfür ist die intelligente Auswahl von Verfahrensschritten beziehungsweise Bearbeitungsstationen, was insgesamt nochmals wie folgt zusammengefasst und in Figur 6 dargestellt sein soll:

Die Verfahrensschritte erfolgen in nachstehender Reihenfolge: A- Vorglätten der Rohpapierbahn mit einem Glättwerk, wie es unter Figur 2 beschrieben ist. Die beiden vorzugsweise einen harten Glättnip bildenden Walzen dienen dem Herstellen eines einheitlichen Dickenprofils des Rohpapieres, wobei sich eine Makro-Rauhigkeit von größer 1 mm ergibt;

B- Vorstreichen mittels einer Filmpresse (siehe auch Figur 3) , also mit indirektem Auftrag; hierbei erfolgt vorzugsweise ein Simultanauftrag des Streichmediums auf beide Seiten der Papierbahn und eine Konturabdeckung der Oberfläche;

C- Umlenken der Bahn mit einem sogenannten Airturn und Trocknen der Strichschicht zunächst kontaktlos mife Infrarot- und Lufttrocknern und anschließender Zylindertrocknung

D- Zwischenglätten zwischen Glättwalzen, deren Kombinationsmöglichkeiten in Figur 4 erläutert sind, wobei eine Mikro-Rauhigkeit MR von unter 1 mm erzielt wird;

E- Auftragen eines Deckstrichs (siehe Figur 5) mit einer Filmpresse, vorzugsweise simultan auf beide Seiten, alternativ kann der Auftrag auch mit jeweils einem kontaktlos arbeitenden, sogenanntem Vorhang-Streichaggregat (Curtain coatern), der beispielhaft in gestrichelter Form eingezeichnet ist erfolgen. Der Auftrag kann pro Seite auch unmittelbar nacheinander und ohne Zwischentrocknung der Beschichtung vorzunehmen, erfolgen. Mit den besagten Vorhangstreichaggregaten ist ein sogenannter 1:1-Auftrag möglich. Das heißt, ohne Abrakelelement wird nur die Menge an Auftragsmedium aufgetragen, die auf der Bahn auch verbleiben soll.

F- Trocknen des Deckstriches, zunächst erfolgt ein erneutes Umlenkung mit einem Airturn, anschließend wird die Bahn bzw. der Deckstrich kontaktlos mit Infrarot- und Lufttrocknern und anschließenden Trockenzylindern getrocknet.

G- Endglättung, bzw. abschließendes Finishing des doppelt gestrichenen und getrockneten Papieres, vorzugsweise mit einem Januskalander, d.h. Mehrwalzensoftkalander -wie in Figur 6 dargestellt- oder mit wenigstens zwei Schuhkalandern, die jeweils eine beheizte Gegenwalze für jede Bahnseite aufweisen. Die Endglättung kann aber auch wie herkömmlich mit einem sogenannten Superkalander erfolgen. Selbstverständlich ist es auch möglich die Endglättung in mehreren, mindestens zwei Walzenspalten zu glätten. Dabei werden Kombinationen aus beheizten Gußstahlwalzen und Kunststoff beschichteten Walzen benutzt. Die Oberflächentemperatur der Gußstahlwalzen beträgt zwischen 80 und 2000C, vorzugsweise 120 bis 1600C. Die Linienkraft in den einzelnen Walzenspalten beträgt 200 bis 450 N/mm, vorzugsweise 300 bis 400 N/mm. Diese abschließende Glättung erfolgt, wie dargestellt, entweder online direkt im Anschluß an die Trocknung des Deckstriches. Alternativ kann die abschließende Glättung auch in einem separaten, nicht mit der Papiermaschine verbundenem Glättwerk erfolgen (offline), wozu allerdings eine zusätzliche Auf- und Abrollung der Bahn notwendig ist. Besonders vorteilhaft für die abschließende Glättung der Oberfläche ist eine Papiertemperatur größer als 500C, vorzugsweise 60-80° C sowie eine Feuchte der Bahn von 5-10%, vorzugsweise 6-8%. Von Vorteil ist hierbei, dass jede gestrichene Papierseite mindestens einmal eine beheizte Gußstahlwalze berührt.

H- Aufrollung der fertigen LWC-Bahn. Sie ist nun geeignet für das Bedrucken im Tiefdruckverfahren. Es soll noch erwähnt sein, dass es grundsätzlich denkbar ist, nicht nur zwei Schichten auf die Bahn aufzubringen, sondern auch drei oder gar mehrere. Auch hierbei wird in der Regel jeweils eine Zwischenglättung vorgesehen werden.

Auch müssen die in den Figuren 1 bis 6 veranschaulichten Verfahrensschritte bzw, Bearbeitungsstationen nicht unbedingt unmittelbar aufeinander folgen. Es können weitere Handlungsschritte zwischengeschaltet werden, bspw. eine Zwischen befeuchtung oder eine Zwischenerwärmung. Bezugszeichenliste

1 Papierbahn 2 Schicht des Vorstrichs 3 Schicht des Deckstrichs d Dicke minimal D Dicke maximal O Oberflächentopographie MR Mikrorauhigkeit