Forschungsstelle:
PTS Münc Heßstraße
80797 München
Leiter der Forschungsstelle:
Dr.-Ing. H. Großmann Projektleiter:
Dipl.-Ing. (FH) O. Reimers Tel: 089 / 12146-0 Fax: 089 / 12146-36
Internet: www.ptspaper.de E-mail: o.reimers@ptspaper.de
Forschungsgebiet: Schlagworte:
Prozess-Ziele / Papier- und Kartonherstellung / Obe
chenbehandlung Streichfarben, Düsenauftragsverfahren, Dehnungs
halten, NIR Messtechnologie Thema:
Optimierung des Düsenauftragsverfahrens - messtechnische Erfassung des Strichbildes beim Auftrag der Streichfarbe mittels Freistrahldüse
Ausgangssituation/Problemstellung
In der Praxis werden Freistrahl-Düsenauftragswerke vornehmlich bei schnellaufenden Streichmaschinen mit Produktionsgeschwindigkeiten ab ca. 700 m/min eingesetzt. Generell gilt dabei, dass höhere Geschwindig- keiten höhere Anforderungen an die Abstimmung zwischen Streichrohpapier und Streichfarbe stellen, wenn akzeptable Papierqualitäten erzeugt werden sollen. Insbesondere muss auch die Streichfarbe an das Auf- tragsaggregat angepasst werden.
Bei der Freistrahlapplikation der Farbe mit der Düse liegt im Auftreffpunkt der Farbe auf das Papier eine Ge- schwindigkeitsdifferenz zwischen Farbstrahl und Papierbahn vor. In der Praxis ist die Geschwindigkeit der Papierbahn ca. 3 – 5mal höher als die des Farbstrahls. Somit kommt es durch die Beschleunigung der Farbe beim Auftreffen auf die Papierbahn zu einer schlagartigen Dehnung/Streckung des Farbfilms. Die Reaktion der Farbe auf die plötzliche Dehnung ist von großer Bedeutung für das sich ausbildende Strichprofil und da- mit für die Qualität des fertigen Produkts.
Ein häufig beim Düsenauftragsverfahren beobachtetes Problem besteht darin, dass sich im gestrichenen Papier Querstreifen zeigen ähnlich dem sogenannten „Barring“-Effekt. Welche Ursachen hierfür verantwort- lich sind, ob es sich um eine schlechte Farbprofilausbildung aufgrund ungünstiger Dehnungseigenschaften der Streichfarbe oder einzelner Farbkomponenten handelt, ist noch nicht bekannt.
Forschungsziel/Forschungsergebnis
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erarbeitung von Optimierungsmaßnahmen bei der Farbapplikation mittels Freistrahl. Dadurch sollen Voraussetzungen für umfassende Qualitätssteigerungen und Kosteneinspa- rungen beim Streichen von Papier und Karton geschaffen werden. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll ein innovatives Messverfahren zur praxisgerechten Charakterisierung des Laufverhaltens von Streichfar- ben beim Düsenauftrag realisiert werden. Durch die Bereitstellung eines zuverlässigen Messgerätes, mit dem das Farbverhalten beim Düsenauftrag gemessen und beurteilt werden kann, wird die Voraussetzung zur Entwicklung verbesserter Streichfarben für die Freistrahlapplikation geschaffen. Ferner werden neue Er- kenntnisse über Farbkomponenten gewonnen, die auch zur positiven Weiterentwicklungen bei anderen Auf- tragsaggregaten (z.B. Filmpresse) genutzt werden können.
Im ersten Schritt wurden die spezifischen Arbeitsbedingungen des Messstandes zur Simulation eines praxis- nahen Strichauftrages mittels Freistrahldüse festgelegt. Weiterhin wurden, in Abstimmung auf das zur An- wendung kommende Messsystem, die technischen Geräteparameter für die Freistrahldüse und die Auftrags- oberfläche anhand von Voruntersuchungen ermittelt. Beim Aufbau des Messstandes haben sich im Verlauf Schwierigkeiten bezüglich der Realisierung eines pulsationsfreien Strichauftrages ergeben. Das Auftreten von Pulsationen in der Streichmasse wirkt sich negativ auf die Ausbildung des Strichprofils aus. Diese führt zu Irritationen, welche die nachfolgende Interpretation der Messergebnisse mittels NIR-Sensors erschweren.
Verschiedene Tests und zeitaufwendige Umbauten waren notwendig, um eine gleichmäßige Förderung der Streichmasse zu realisieren. Aufgrund dessen wurde ein Verlängerungsantrag gestellt, der mittlerweile ge- nehmigt wurde. Im weiteren wurden erste Versuche mittels NIR-Sensor an gestrichenen Oberflächen durch- geführt.
Anwendung/Wirtschaftliche Bedeutung
Kleine und mittelständische Betriebe der chemischen Industrie können durch die Ergebnisse dieses For- schungsvorhabens ihre Produkte besser auf die Anforderungen, die für das Düsenauftragsverfahren erfüllt werden müssen, einstellen und somit ihre Wettbewerbsfähigkeit steigern. Die Nutzung moderner Technolo- gien wie etwa des Düsenauftrags von Streichfarben, stellt ein Erfordernis an die deutsche Papierindustrie dar, um ihre Wettbewerbsfähigkeit gegenüber ausländischen Konkurrenten zu erhalten.
Die Entwicklung von Streichfarben-Rezepturen, die für diese Technologie geeignet sind, erfordert einen ho- hen Einsatz an Forschungs- und Entwicklungsarbeit, der oft v.a. in kleineren und mittleren Unternehmen ohne eigene Fachabteilung nicht geleistet werden kann.
Bearbeitungszeitraum: 01.08.2000 – 31.03.2003 Bemerkungen
Das Forschungsvorhaben AiF 12 266 wird aus Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technolo gefördert.
