Forschungsstelle:
PTS München Heßstr. 134 80797 München
Leiter der Forschungsstelle:
Dr. P.W. Rizzi Projektleiter:
Dr.-Ing. Reinhard Sangl Tel: 089 / 12146-96 Fax: 089 / 12146-36 Internet: www.ptspaper.de E-mail: r.sangl@ptspaper.deT Forschungsgebiet: Produktziele Schlagworte:
Endprodukte aus Papier, Karton u. Pappe / Sonstige Streichfarben, Entgasung, Vakuumentgaser
Thema:
Entwicklung von Entgasungsmethoden für Streichfarben zur Applikation mit Direktdosierung Ausgangssituation/Problemstellung
Die häufigste Methode zum Streichen von Papier besteht darin, dass die Streichfarbenmenge nach einem Überschussauf- trag um den Faktor 15 bis 20 auf der laufenden Bahn rückdosiert wird. Wird die rückdosierte Farbe wieder in den Kreislauf geführt, so kann dort auch Luft angereichert werden. Die Erscheinungsform des Gases (der Luft) reicht vom leicht zu er- kennenden, großporigen Grobschaum bis zu kaum wahrnehmbaren, feinstverteilten Mikroblasen. Übliche Gasgehalte von mehreren %-Punkten beeinträchtigen jedoch die Papierqualität weder beim Blade- oder Rollschaber noch beim Filmpres- senauftrag signifikant. Mit dem Dosier- und Egalisierelement werden dem Streichfarbenfilm Druck- und Scherbeanspru- chungen aufgebracht, die Bläschen in das Rohpapier drücken bzw. „verreiben“ können.
Bei der Direktdosierung von Streichfarbe mit einem Curtain Coater wird die Streichfarbe direkt in der gewünschten Menge appliziert, also ohne ein Dosierelement. Diese Systeme werden bereits zum Beschichten von Spezialpapieren, wie z.B.
Fotopapiere und Injektpapiere eingesetzt. Für Massenpapiere, die bei hohen Maschinengeschwindigkeiten mit einem Pig- mentstrich veredelt werden, existieren momentan allenfalls Technikumserfahrungen. Jedoch wird erwartet, dass diese Technologie in näherer Zukunft bei unterschiedlichen Sorten eingesetzt wird. Voraussetzung hierfür ist, dass eingeschlos- sene Gase möglichst vollständig aus der Streichfarbe entfernt werden, bevor diese das Auftragssystem erreicht.
Für eine weitestgehende Entfernung der Gasblasen wird die Vakuum-Dünnschicht-Technik eingesetzt, die bereits in ande- ren Industriezweigen, wie z.B. der Lebensmittelindustrie, zur Entlüftung verschiedener Medien Anwendung findet. Die Luft bzw. das Gas wird durch Unterdruck von der flüssigen bzw. festen Phase abgetrennt und über eine Vakuumpumpe ab- transportiert. Durch einen Dünnfilm wird eine große Stoffaustauschfläche zur Verfügung gestellt. Eine „vollständige“ Entga- sung von Streichfarben ist mit solchen Aggregaten bisher nur mit hohen Verweilzeiten realisierbar, die beim Streichen von Pigmentstreichfarben mit momentan verwendeten Auftragssystemen aufgrund der großen benötigten Volumenströme nicht erreicht werden können.
Durch eine gezielte Modifikation und Kombination der Entgasungsaggregate kann eine „vollständige“ Entgasung, wie sie beim Direktauftrag erforderlich ist, erreicht werden. Es kann somit die Voraussetzung zum problemfreien Streichen von Pigmentstreichfarben mit Direktdosierungsauftragssystemen geschaffen werden.
Forschungsziel/Forschungsergebnis
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung von Entgasungsmethoden für Streichfarben zur Applikation mittels Di- rektdosierung.
Vor allem durch die Modifikation eines Vakuumentlüfters wird die „vollständige“ Entgasung von Pigmentstreichfarben für Massenpapiere realisiert werden, wobei vor allem die Materialauswahl und die Betriebsbedingungen optimiert werden sollen. Theoretische Überlegungen sollen einen optimierten Betrieb solcher Anlagen sorgen. Bei den Streichfarben, die für Curtain Coater für die Herstellung von Spezialpapieren konzipiert wurden, erleichtert häufig eine sehr geringe Viskosität von wenigen hundert mPas das Entfernen von Gasblasen. Der Teil des Betriebsfensters solcher Vakuumentgaser, in dem auch Streichfarben für Massenpapiere entgast werden können, ist noch nicht genauer eingegrenzt.
Der Gasgehalt von ausgewählten Streichfarben für den Offsetdruck ließ sich unter die Nachweisgrenze reduzieren, wenn die Bedingungen bezüglich Durchfluss und Unterdruck eingehalten wurden. Um die erforderlichen Kosten zur Entgasung zu verringern, werden hydrophobe Materialien in der Entgasungseinrichtung getestet, die als „Sammler“ für vorhandene Bläschen fungieren können und dort eine Koaleszenz fördern. Der Einfluss der Feststoffgehaltes, der zunächst als eine Limitierung bei der Entgasungsleistung solcher Apparaturen gesehen wurde, erfordert detailliertere Untersuchungen.
Anwendung/Wirtschaftliche Bedeutung
Die „vollständige“ Entlüftung von Streichfarben zur Applikation mittels Direktdosierung ist zur Vermeidung von Strichdefek- ten und zur Aufrechterhaltung des Farbfilms unabdingbar. Die Voraussetzungen zum Streichen von graphischen Papieren mittels Direktdosierung sollen mit diesem Forschungsvorhaben geschaffen werden.
Durch die Umstellung auf das Streichen mittels Direktdosierung können mittelständische Papierhersteller die Kosten für den Streichprozess bedeutend reduzieren und gleichzeitig die Qualität der gestrichenen Papiere erhöhen. Dies verbessert ihre Marktstellung, wenn sie die hier gewonnenen Erkenntnisse vor den Papier-Großkonzernen in die Praxis umsetzen.
Außerdem können die Runnability der Streichmaschine entscheidend verbessert und somit kostspielige Stillstandszeiten vermieden werden. Klein- und mittelständische Maschinenbauer können durch die hier gewonnenen Erkenntnisse Anlagen zur „vollständigen“ Entlüftung von Pigmentstreichfarben schaffen und somit neue Produkte mit erheblichem Umsatzpotenti- al in ihr Portfolio aufnehmen.
Bearbeitungszeitraum: 01.06.2002 – 31.05.2004 Bemerkungen
Das Forschungsvorhaben AiF 13329 wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Arbeit gefördert.
