DE10110309C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln einer Papierbahn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln ei­ ner Papierbahn, bei dem man Feuchtigkeit auf die Pa­ pierbahn aufträgt und die Papierbahn dann auf einen Wickelkern aufwickelt, wobei man nach dem Aufwickeln einer vorbestimmten Länge der Papierbahn einen Wickel­ rollenwechsel vornimmt. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Behandeln einer Papierbahn mit ei­ nem Feuchter, einer Wickeleinrichtung und einer Wickel­ rollenwechseleinrichtung.

Im Verlauf der Herstellung einer Papierbahn ist es vielfach notwendig, die Feuchtigkeit der Papierbahn zu beeinflussen, insbesondere die Feuchtigkeit zu erhöhen. Eine derartige Feuchtigkeitszufuhr ist beispielsweise dann notwendig, wenn die Papierbahn nach dem Kalandrie­ ren trotz des hohen Feuchteverlustes im Kalander noch eine vorbestimmte Endfeuchte aufweisen soll.

AT 299 681 zeigt die Befeuchtung einer Papierbahn, die verwendet wird, um die Dimensionsbeständigkeit des Pa­ piers zu erhöhen. Hierzu wird ein elektrostatisches Verfahren verwendet. Die Papierbahn wird zwischen an­ odischen und kathodischen Elementen durch Aufblasen ei­ nes gasförmigen Mediums abgestützt, ohne daß die Pa­ pierbahn die Elemente berührt, wobei im gasförmigen Me­ dium vor dem Aufblasen ein hoher Feuchtigkeitsgehalt erteilt wird.

DE 12 93 565 B zeigt eine Vorrichtung zum Konditionie­ ren von Papierbahnen, bei der die Papierbahn über min­ destens einen von innen gekühlten und wenigstens einen von innen beheizten Zylinder mit geschlossener Oberflä­ che geführt wird. Feuchte Kaltluft bzw. feuchte Warm­ luft wird auf die der Zylinderoberfläche abgekehrte Seite der Papierbahn aufgeblasen.

US 4 207 143 zeigt ein Verfahren, um einer vorbeilau­ fenden Materialbahn Feuchtigkeit zuzuführen. Hier wird im wesentlichen trockener Wasserdampf in einen Raum zwischen der Bahn und einem Dampfblaskasten einge­ speist. Der Wasserdampf kondensiert auf und in der re­ lativ kälteren Bahn, wenn die Bahn an dem Dampfblaska­ sten vorbeiläuft.

Die Herstellung einer Papierbahn erfolgt in vielen Fäl­ len nicht durchgängig in einem Zug. Vielmehr wird die Papierbahn nach dem Durchlaufen von einer oder mehreren Herstellungs- oder Bearbeitungsstationen aufgewickelt. Als Wickelkerne werden hierbei vielfach sogenannte Tam­ boure verwendet. Die auf einem Tambour oder einem ande­ ren Wickelkern aufgewickelte Papierbahnrolle kann dann zwischengelagert werden, bevor sie einer weiteren Bear­ beitungsstation, beispielsweise einem Kalander, zuge­ führt wird.

Um das Einfädeln der Papierbahn in eine Bearbeitungs­ station, beispielsweise einen Kalander, zu erleichtern, ist es üblich, den Anfang der Papierbahn einer "neuen" Wickelrolle mit dem Ende der Papierbahn einer abgewic­ kelten Wickelrolle zu verbinden. Bei dieser Ausgestal­ tung zieht das Ende der "alten" Papierbahn den Anfang der "neuen" Papierbahn durch die Bearbeitungsstation hindurch. Dieser Vorgang wird "Spleißen" genannt. Bei einem fliegenden Wechsel, dem sogenannten "flying spli­ ce" ist hierzu allenfalls eine Verminderung der Papier­ bahngeschwindigkeit erforderlich. In vielen Fällen kann der Wickel- oder Tambourwechsel aber bei voller Ge­ schwindigkeit erfolgen.

Man kann nun beobachten, daß es bei dem auf ein Papier­ rollenspleißen folgenden Arbeitsprozeß, beispielsweise dem Kalandrieren, häufig zu Falten in der gespleißten Bahn oder sogar zu Bahnabrissen kommt. Es liegt auf der Hand, daß derartige Bahnabrisse unerwünscht sind, weil sie zu einer länger andauernden Produktionsunterbre­ chung führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Ri­ siko von Bahnabrissen zu vermindern.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs ge­ nannten Art dadurch gelöst, daß man in einem Zeitraum, der sich zeitlich vor und nach dem Wickelrollenwechsel erstreckt, die aufgetragene Feuchtigkeit vermindert.

Hierbei geht man von folgender Überlegung aus: Wenn ei­ ne Bahn, die von Anfang bis Ende mit der gleichen Feuchtigkeit aufgewickelt wird, über einen gewissen Zeitraum lagert, dann verändert sich ihre Feuchte über den Querschnitt des Wickels, wenn man keine Gegenmaß­ nahmen trifft. Gegenmaßnahmen, beispielsweise die Lage­ rung in einem klimatisierten Raum oder thermodichte Einpackung, sind zwar möglich, bedingen aber einen un­ ter Umständen erheblichen Aufwand. Die Rolle trocknet also von außen nach innen aus. Im Innern der Rolle bleibt die Bahn feucht, während ihre Feuchte in den äu­ ßersten Lagen des Wickels exponentiell abnimmt. Die äu­ ßeren Lagen der Rolle sind also wesentlich trockener als die inneren Lagen. Beim Spleißen trifft somit immer die feuchtere und breitere Bahn der ablaufenden Rolle auf die trockenere und damit schmalere Bahn der neuen Rolle. Wenn die Breiten der Papierbahnen beim Spleißen nicht übereinstimmen, kann dies beim Durchziehen der Bahn durch die Bearbeitungsstation zu den oben geschil­ derten Falten führen, die wiederum Bahnabrisse begün­ stigen. Dies trifft besonders für Sorten zu, die vor dem Aufwickler an der Papiermaschine zu einer sehr ho­ hen Feuchte (bis über 10%) rück- bzw. aufgefeuchtet werden, beispielsweise SC-A-Papiere vor dem Kalandrie­ ren. Diese Auffeuchtung ist notwendig, um beim Ka­ landrieren trotz hohen Feuchteverlustes noch die gefor­ derte Endfeuchte von mindestens 94 bis 96% TG zu er­ reichen.

Bevorzugterweise trägt man in dem Zeitraum keine Feuch­ tigkeit auf die Papierbahn auf. Dadurch erreicht man, daß unmittelbar auf dem Wickelkern eine Anzahl von "trockenen" Lagen gewickelt wird, deren Feuchtigkeit praktisch gleich der Feuchtigkeit der äußeren Lagen der vorangehenden Wickelrolle ist. Ohne Feuchtigkeitsauf­ trag ist das Papier in der Regel so trocken, daß es keine Feuchtigkeit mehr nach außen abgeben kann. Bei einem nachfolgenden Spleißvorgang treffen daher zwei trockene Papierbahnen mit praktisch der gleichen Breite aufeinander, so daß die oben geschilderten Effekte ver­ mieden werden.

Vorzugsweise stimmt man den Zeitraum auf eine durch­ schnittliche Lagerzeit der Wickelrolle ab. Hierbei trägt man dem Umstand Rechnung, daß sich bei einer län­ geren Lagerzeit einerseits eine stärkere Austrocknung der äußeren Lagen der Rolle beobachten läßt, anderer­ seits aber die Feuchtigkeit im Inneren der Rolle wieder zu den inneren Lagen, die unmittelbar auf den Tambour gewickelt sind, wandert. Wenn man daher absehen kann, daß die Rolle über eine längere Lagerzeit gelagert wer­ den muß, dann muß man eben entsprechend mehr "trockene" Lagen auf den Tambour oder Wickelkern aufwickeln und somit den Zeitraum, zumindest den Anteil des Zeitraums nach dem Wickelwechsel, entsprechend verlängern.

Vorzugsweise stimmt man die Länge des Anteils des Zeit­ raums nach dem Wickelrollenwechsel auf die Geschwindig­ keit der Papierbahn und die Umfangslänge des Wickel­ kerns so ab, daß die Papierbahn mit verminderter Feuch­ te mit einer vorbestimmten Anzahl von Lagen auf den Wickelkern aufgewickelt wird. Wenn die Papierbahn lang­ sam läuft, muß der Anteil des Zeitraums nach dem Wic­ kelwechsel entsprechend länger gewählt werden als bei einer schnellaufenden Papierbahn. Die Anzahl der "trockenen" Lagen, die auf den Wickelkern aufgewickelt werden, muß so groß sein, daß zumindest die innerste Lage nach der vorbestimmten Lagerzeit noch nicht eine nennenswerte Feuchtigkeitserhöhung erfahren hat. Es reicht aber aus, wenn sie noch so trocken ist, daß sie im wesentlichen die gleiche Breite wie der Anfang einer neuen Rolle aufweist. Dies läßt sich durch einige wenige Versuche für jede Papiersorte relativ einfach herausfinden.

Bevorzugterweise ist der Anteil des Zeitraums vor dem Wickelrollenwechsel kürzer als der Anteil nach dem Wic­ kelrollenwechsel. Der Anteil des Zeitraums vor dem Wic­ kelwechsel definiert die Anzahl der äußeren Lagen der Rolle, die trockener als der Rest der Papierbahn sind. Die äußeren Lagen trocknen aber unter dem Einfluß der Umgebung ohnehin schneller aus als die inneren Lagen. Man wird daher ein verstärktes Augenmerk darauf rich­ ten, daß die inneren Lagen mit einer ausreichenden An­ zahl von "trockener" Papierbahn gewickelt werden. Theo­ retisch könnte man die Befeuchtung bis unmittelbar zum Wickelwechsel andauern lassen. Bei dieser Ausgestaltung müßte man sich aber darauf verlassen, daß die äußeren Lagen der Papierbahn tatsächlich auf einen Wert aus­ trocknen, der dem Wert der inneren, trockenen Lagen der Papierbahn entspricht. Wenn man hingegen ein oder meh­ rere äußere Lagen ebenfalls nicht befeuchtet, dann ist man auf das Austrocknen durch die Umgebung nicht mehr angewiesen.

Die Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung der ein­ gangs genannten Art gelöst und zwar dadurch, daß die Wickelrollenwechseleinrichtung mit dem Feuchter zusam­ menwirkt und veranlaßt, daß die Feuchtigkeitsabgabe des Feuchters in einem Zeitraum vor und nach einem Wickel­ rollenwechsel vermindert ist.

Man benötigt also im Grunde genommen lediglich eine zu­ sätzliche Verbindung zwischen der Wickelwechseleinrich­ tung und dem Feuchter. Diese Verbindung kann über eine gemeinsame Steuereinrichtung hergestellt werden, die in vielen Fällen ohnehin vorhanden ist. Das Zusammenwirken kann über Schalter gesteuert werden. Es ist aber auch möglich, die einzelnen Verfahrensschritte durch ein Programm aufeinander abzustimmen, solange sicher ge­ stellt ist, daß vor und nach dem Wickelwechsel die Feuchtigkeitsabgabe am Feuchter vermindert wird.

Hierbei ist bevorzugt, daß die Wickelrollenwechselvor­ richtung ein Abschalten des Feuchters in dem Zeitraum bewirkt. Wie oben ausgeführt, erreicht man damit für die inneren und für die äußeren Lagen definierte Bedin­ gungen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich­ nung beschrieben. Hierin zeigt die

einzige Figur: eine schematische Darstellung zum Befeuchten einer Papierbahn.

Eine Papierbahn 1, die über den letzten Trockenzylinder 2 der Trockenpartie einer nicht näher dargestellten Pa­ piermaschine läuft, wird an einem Feuchter 3 vorbeige­ führt, der Feuchtigkeit 4 auf die Papierbahn 1 auf­ trägt. Der Feuchtigkeitsauftrag kann auf unterschiedli­ che Weise erfolgen, beispielsweise durch Dampf oder durch aufgesprühtes Wasser. Umlenkrollen 5 und 6 sind vorgesehen, um die Papierbahn 1 in einem definierten Abstand zum Feuchter 3 zu halten.

Die Papierbahn 1 wird nach dem Passieren des Feuchters zu einer Wickelrolle 7 aufgewickelt. Als Wickelkern dient ein Tambour 8, der in einer nicht näher darge­ stellten Halterung gehalten ist und aus dieser Halte­ rung horizontal entfernt werden kann, wenn ein neuer Tambour 9, der gestrichelt in einer Warteposition ober­ halb der Wickelrolle 7 dargestellt ist, vertikal in die Halterung eingesetzt werden soll. Die Richtungsangaben sind nur beispielhaft.

Die vom Trockenzylinder 2 abgezogene Papierbahn hat in einem Bereich I eine Feuchte von beispielsweise 94 bis 98% TG, d. h. sie enthält lediglich 2 bis 6% Wasser. Nach dem Passieren des Feuchters 3 weist die Papierbahn 1 in einem Bereich II eine Feuchte von ungefähr 89 bis 90% TG auf, d. h. sie enthält etwa 10 bis 11% Wasser. Eine derartige Feuchtigkeiterhöhung von ca. 98 auf ca. 89% TG ist beispielsweise bei SC-A-Papieren vor dem Kalandrieren erforderlich, um beim Kalandrieren trotz eines hohen Feuchteverlustes noch die geforderte End­ feuchte von mindestens 94 bis 96% TG zu erreichen.

Der neue Tambour 9 kann mit Hilfe einer Wickelwechsel­ vorrichtung gegen den alten Tambour 8 und die darauf befindliche Wickelrolle 7 ausgetauscht werden. Von der Wickelwechselvorrichtung ist ein Haltearm 10 darge­ stellt, der mit Hilfe eines Antriebs 11 in die Position des alten Tambours 8 abgesenkt werden kann. Unterhalb des Haltearms 10 ist ein Schalter 12 angeordnet, der durch die Bewegung des Haltearms 10 betätigt werden kann. Der Schalter 12 ist über eine Signalleitung 13 mit einer Steuervorrichtung 14 verbunden, die ein Tot­ zeitglied 15 enthält. Die Steuervorrichtung 14 ist wie­ derum mit dem Feuchter 3 verbunden.

Wenn nun bei Tambourwechsel der Schalter 12 durch den Haltearm 10 betätigt wird, dann setzt die Steuervorrichtung 14 den Feuchter 3 für einen Zeitraum, der durch das Totzeitglied 15 bestimmt ist, außer Funktion. Der Feuchter 3 trägt also keine Feuchtigkeit 4 mehr auf die Papierbahn 1 auf. Da der Schalter 12 vor dem Rol­ len- oder Tambourwechsel betätigt wird, ergibt sich da­ mit die Situation, daß ein Abschnitt der Papierbahn 1, der unmittelbar auf dem Tambour 8 aufgewickelt wird, und ein Abschnitt der Papierbahn 1, der die äußeren La­ gen der Wickelrolle 7 bildet, eine stark verminderte Feuchte aufweist. Die Feuchte entspricht derjenigen am Ausgang der Papiermaschine, also hinter dem Trockenzy­ linder 2.

Um dies zu verdeutlichen, sind die inneren Lagen 16 und die äußeren Lagen 17 schraffiert dargestellt, während die mittleren Lagen 18, die die gewünschte Feuchte auf­ weisen, unschraffiert dargestellt sind. Die inneren La­ gen 16 und die äußeren Lagen 17 sind mit einer über­ trieben großen Dicke dargestellt, um die Anschaulich­ keit zu verbessern. In Wirklichkeit handelt es sich insbesondere bei den äußeren Lagen 17 nur um einige we­ nige Lagen der Papierbahn 1.

Bei den inneren Lagen 16 läßt man die zu erwartende La­ gerzeit mit in die Anzahl der Lagen einfließen. Auch wenn die inneren Lagen 16 trocken sind, erfolgt bei ei­ ner längeren Lagerung ein Feuchtigkeitsausgleich im in­ nern der Wickelrolle 7, der dazu führt, daß Feuchtig­ keit auch bis zu der Papierlage vordringt, die unmit­ telbar auf dem Tambour 8 aufliegt oder dieser Lage be­ nachbart sind. Wenn also eine längere Lagerzeit der Wickelrolle 7 zu erwarten ist, dann wird man entspre­ chend mehr trockene Lagen 16 auf den Tambour aufwic­ keln.

Wenn man nun mit einer Reihe der in der Figur darge­ stellten Wickelrollen 7 einen "splice" vornimmt, dann wird das "trockene" Ende der ablaufenden Rolle, das durch die inneren Lagen 16 gebildet ist, in Kontakt mit dem ebenfalls trockenen Anfang der neuen Wickelrolle, der durch die äußeren Lagen 17 gebildet ist. Beide Pa­ pierbahnen haben dementsprechend die gleiche Breite, so daß Probleme aufgrund von unterschiedlichen Breiten der Papierbahn 1 vermieden werden können.

Claims (7)

1. Verfahren zum Behandeln einer Papierbahn, bei dem man Feuchtigkeit auf die Papierbahn aufträgt und die Papierbahn dann auf einen Wickelkern aufwic­ kelt, wobei man nach dem Aufwickeln einer vorbe­ stimmten Länge der Papierbahn einen Wickelrollen­ wechsel vornimmt, dadurch gekennzeichnet, daß man in einem Zeitraum, der sich zeitlich vor und nach dem Wickelrollenwechsel erstreckt, die aufgetragene Feuchtigkeit vermindert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in dem Zeitraum keine Feuchtigkeit auf die Papierbahn aufträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man den Zeitraum auf eine durch­ schnittliche Lagerzeit der Wickelrolle abstimmt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Länge des Anteils des Zeitraums nach dem Wickelrollenwechsel auf die Geschwindigkeit der Papierbahn und die Umfangslänge des Wickelkerns so abstimmt, daß die Papierbahn mit verminderter Feuchte mit einer vorbestimmten Anzahl von Lagen auf den Wickelkern aufgewickelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Zeitraums, in dem nicht befeuchtet wird, vor dem Wickelrollen­ wechsel kürzer als der Anteil nach dem Wickelrol­ lenwechsel ist.

6. Vorrichtung zum Behandeln einer Papierbahn mit ei­ nem Feuchter, einer Wickeleinrichtung und einer Wickelrollenwechseleinrichtung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wickelrollenwechseleinrichtung (10) mit dem Feuchter (3) zusammenwirkt und veran­ laßt, daß die Feuchtigkeitsabgabe des Feuchters (3) in einem Zeitraum vor und nach einem Wickelrollen­ wechsel vermindert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wickelrollenwechselvorrichtung (10) ein Abschalten des Feuchters (3) in dem Zeitraum bewirkt.