DE10157723B4

DE10157723B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Glätten einer Papier- oder Kartonbahn

Info

Publication number: DE10157723B4
Application number: DE10157723A
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Dr. Kurtz; Josef Schneid; Thomas Hermsen; Udo Gabbusch; Harald Hess; Rainer Fenske; Alexander Wassermann
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2001-11-24
Filing date: 2001-11-24
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2021-11-25
Also published as: EP1314818A1; DE10157723A1; EP1314818B1; DE50202893D1

Abstract

Vorrichtung zum Glätten einer Papier- oder Kartonbahn mit einem ersten Abschnitt, in dem eine erste Seite der Bahn an einem heißen Band und die gegenüberliegende zweite Seite an einem kalten Band anliegt, und mit einem zweiten Abschnitt, in dem eine Breitnippresse angeordnet ist, in der eine beheizte, glatte, harte Walze und ein umlaufender Mantel, der mit Hilfe eines Stützschuhs an der Walze anliegt, einen Nip bilden, durch den die Bahn läuft, wobei die zweite Seite an der Walze anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (19) eine Oberflächentemperatur von mindestens 95°C und weniger als 100°C aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Glätten einer Papier- oder Kartonbahn mit einem ersten Abschnitt, in dem eine erste Seite der Bahn an einem heißen Band und die gegenüberliegende zweite Seite an einem kalten Band anliegt, und mit einem zweiten Abschnitt, in dem eine Breitnippresse angeordnet ist, in der eine beheizte, glatte, harte Walze und ein umlaufender Mantel, der mit Hilfe eines Stützschuhs an der Walze anliegt, einen Nip bilden, durch den die Bahn läuft, wobei die zweite Seite an der Walze anliegt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Glätten einer Papier- oder Kartonbahn, bei dem die Bahn zwischen einem beheizten ersten Band an ihrer ersten Seite und einem gekühlten zweiten Band an ihrer zweiten Seite über eine vorbestimmte Strecke geführt wird, die Bahn danach durch einen Breitnip geführt wird, der durch eine beheizte, harte, glatte Walze und einen Mantel gebildet wird, der über einen vorbestimmten Umfangsabschnitt an der Walze anliegt, wobei die zweite Seite der Bahn an der Walze anliegt.

Eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren sind aus DE 695 25 724 T2 bekannt. Die Papier- oder Kartonbahn durchläuft zunächst eine Behandlungsstrecke, die durch einen Kühlriemen und einen Heizriemen gebildet ist. Vor dieser Behandlungsstrecke ist eine Dampfbeaufschlagungseinrichtung angeordnet und zwar auf der Seite des Heizriemens. Nach dem Durchlaufen dieser Behandlungsstrecke durchläuft die Bahn einen Nip zwischen einer beheizten, harten Walze und einer weichen Walze, wobei dieser Nip auch durch einen Breitnip ersetzt werden kann. Die Seite der Bahn, die zuvor am Kühlriemen angelegen hat, liegt in diesem Nip an der harten Walze an. Auf diesen Nip folgt eine entsprechende Anordnung mit umgekehrten Vorzeichen, d.h. die zuvor vom Kühlriemen beaufschlagte Seite der Bahn wird nun durch einen Heizriemen beheizt und die andere Seite wird durch einen Kühlriemen beaufschlagt. Auch nach dieser Strecke wird die Bahn wieder durch einen Nip geführt.

Eine weitere Vorrichtung und ein weiteres Verfahren sind aus EP 0 478 525 B1 bekannt. Die Vorrichtung wird auch als "Condebelt" bezeichnet. Mit dem Condebelt ist es möglich, eine Papier- oder Kartonbahn zu trocknen und dabei gleichzeitig die an dem beheizten Band anliegende Seite zu glätten. Die Trocknung wird dadurch erreicht, daß man auf der dem beheizten Band gegenüberliegenden Seite durch die Kühlung des dort befindlichen Bandes eine Kondensationswirkung und damit eine Absenkung des Partialdruckes des Dampfes erzielt, so daß die in der Bahn befindliche Feuchtigkeit von der heißen zur kalten Seite wandert. Als Nebeneffekt ergibt sich dabei eine Glättung der Oberfläche der Seite der Bahn, die an dem beheizten Band anliegt.

Diese Ausgestaltung bewirkt zwar ein relativ rasches Trocken der Bahn. Da aber auf der kalten Seite Dampf austritt, ergibt sich dort eine relativ rauhe Oberfläche, so daß eine stark einseitige Bahn entsteht. Die Rauhigkeit wird dadurch verstärkt, daß auf der kalten Seite eine Filzbahn zwischen der Bahn und dem Band angeordnet ist, die Feuchtigkeit aufnimmt. Wenn man auch die rauhere Oberfläche glätten möchte, erfordert dies einen relativ großen Aufwand.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bahn beidseitig zu glätten.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Walze eine Oberflächentemperatur von mindestens 95°C und weniger als 100°C aufweist.

Bei dieser Ausgestaltung wird erreicht, daß die zweite Seite der Bahn, die aufgrund des Dampfaustritts im ersten Abschnitt eine erhöhte Rauhigkeit aufweist, geglättet wird. Dabei macht man sich zunutze, daß die Bahn mit der zweiten Seite über eine relativ lange Zeit an der glatten harten Walze anliegt, so daß ausreichend Zeit zur Verfügung steht, um die Oberfläche der glatten harten Walze auf die zweite Seite der Bahn zu übertragen. Der Breitnip weist eine wesentlich größere Länge (in Laufrichtung der Bahn gesehen) auf als ein Nip, der zwischen zwei gegenüberliegenden Walzen gebildet ist.

Dementsprechend steht nicht nur eine längere Verweilzeit und damit eine längere Pressenzeit zur Verfügung, sondern die Druckspannung im Breitnip kann gegenüber der Druckspannung in einem zwischen zwei Walzen gebildeten Nip stark verkleinert sein. Dementsprechend sinkt die druckmäßige Belastung der Bahn, was eine vorteilhafte Auswirkung auf das Volumen der Bahn hat. Die Bahn selbst wird praktisch nicht oder nicht in einem nennenswerten Maße verdichtet. Man erreicht also mit relativ einfachen Maßnahmen eine Glättung auch der zweiten Seite der Bahn. Der Mantel kann auf unterschiedliche Arten ausgebildet sein. Eine Möglichkeit ist die Verwendung eines relativ steifen Mantels, der elastisch genug ist, um sich an die Krümmung der Walze anzupassen, im übrigen aber praktisch nach Art einer Walze umläuft. Dieser Mantel kann stirnseitig mit Scheiben versehen sein. Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung eines weniger steifen Bandes, das über Stützrollen in einem Umlauf geführt wird, wobei die Umlenkrollen praktisch ein Polygon definieren. Ein derartiges Band kann auch relativ dünn sein. Die beheizte Walze hat einen verbesserten Glättungseffekt auf die zweite Seite der Bahn. Das Beheizen der Walze ist eine relativ einfache Maßnahme, um die Glättewerte zu verbessern. Bei einer Oberflächentemperatur der Walze von mindestens 95°C ist davon auszugehen, daß die Fasern an der Oberfläche der Bahn in gewissem Umfang plastifiziert werden. Aufgrund der relativ langen Einwirkungsdauer auf die Bahn im Breitnip müssen die Temperaturen allerdings auch nicht allzu hoch sein. Wenn man unter 100°C bleibt, entsteht kein Dampf, der die Oberfläche beim Austritt aus dem Breitnip wieder "aufreißen" könnte.

Vorzugsweise weist der Stützschuh eine konkave Krümmung auf, die an die Krümmung der Walze angepaßt ist. Mit anderen Worten folgt die Krümmung des Stützschuhs der Krümmung der Walze mit einem vorbestimmten Abstand, wobei der Abstand durch die Dicke des Mantels bestimmt ist. Damit wird eine relativ gleichmäßige Druckbeaufschlagung der Bahn im Breitnip erzielt.

Vorzugsweise liegt die mittlere Druckspannung im Nip im Bereich von 0,1 bis 3 N/mm². In diesem Druckspannungsbereich ist eine nennenswerte Verdichtung der Bahn, also die Abnahme des Bulk, nicht zu befürchten. Dennoch reicht die Druckspannung aus, um die gewünschte Glätte an der zweiten Seite der Bahn zu erzielen.

Bevorzugterweise ist der Mantel dampfundurchlässig ausgebildet. Auch die Walze ist für Dampf nicht durchlässig. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß man beim Glätten der zweiten Seite der Bahn keine Verschlechterung der Oberflächeneigenschaften der ersten Seite der Bahn durch austretenden Dampf in Kauf nehmen muß. Der Dampf wird vielmehr, wenn er überhaupt entsteht, in der Bahn gehalten.

Auch ist bevorzugt, daß vor dem Nip eine Dampfauftragseinrichtung auf der Seite der Bahn angeordnet ist, die an der Walze anliegt. Durch den Dampfauftrag wird die Glättung im Breitnip weiter verbessert, was insbesondere auf der rauheren Seite der Bahn zu einer erheblichen Qualitätssteigerung führt.

Die Erfindung wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß man die Walze auf eine Temperatur von mindestens 95°C und unter 100°C beheizt.

Wie oben im Zusammenhang mit der Vorrichtung ausgeführt, dient die Walze dann dazu, die zweite Seite der Bahn zu glätten. Die Glättung erfolgt dabei durch eine relativ lange Verweildauer der Bahn im Nip, in der sich die Oberfläche der glatten, harten Walze auf die Oberfläche der zweiten Seite der Bahn einprägen kann. Die Beheizung ist eine relativ einfache Maßnahme, um die Glättwirkung der Walze zu verbessern.

Bevorzugterweise stellt man die Feuchtigkeit der Bahn auf höchstens 12% vor dem Einlaufen in den Breitnip ein. Die Bahn sollte schon ziemlich "trocken" sein, wenn sie den Breitnip durchläuft.

Vorzugsweise beaufschlagt man die Bahn im Breitnip mit einer Druckspannung im Bereich von 0,1 bis 3 N/mm². Dieser Druckspannungsbereich stellt sicher, daß die Bahn nicht übermäßig verdichtet wird. Die Druckspannung ermöglicht es andererseits, daß sich die Oberfläche der harten, glatten Walze auf die Oberfläche der Bahn einprägt.

Vorzugsweise läßt man die Walze mit einem vorbestimmten Schlupf gegenüber der Bahn rotieren. Auch dies trägt dazu bei, die Bahn zu glätten. Durch den Schlupf ergibt sich eine Relativbewegung zwischen der Walze und der Bahn, die zu einem "Polieren" der Bahn führt.

Vorzugsweise wählt man die wirksame Länge des Breitnips so, daß die Bahn eine Verweilzeit von mindestens 1,5 ms im Breitnip aufweist. Diese Zeit wird als ausreichend angesehen, um die zweite Seite der Bahn ausreichend zu glätten. Die Verweilzeit liegt vorzugsweise im Bereich von 1,5 bnis 15 ms.

Auch ist von Vorteil, daß die Bahn vor dem Eintritt in den Breitnip auf der Seite, die an der Walze anliegt, befeuchtet wird, insbesondere mit Dampf. Wenn die rauhere Seite der Bahn vor dem Anlegen an die glatte Walze befeuchtet und vorzugsweise erwärmt wird, ist die Glättesteigerung durch die harte Walze noch größer.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigt die einzige Fig. eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Glätten einer Papier- oder Kartonbahn
Eine Vorrichtung 1 zum Glätten einer Papier- oder Kartonbahn 2 (im folgenden kurz: Bahn) weist einen ersten Abschnitt 3 auf, in dem die Bahn 2 zwischen zwei Bändern 4, 5 geführt wird,. Hierbei liegt die Bahn 2 mit einer ersten Seite 6 am oberen Band 4 und mit einer zweiten Seite 7 am unteren Band 5 an. Das Band 4 ist über zwei Umlenkrollen 8, 9 geführt. Das untere Trum des oberen Bandes 4 ist von einer Heizeinrichtung 10 beheizt.
Das untere Band 5 ist über Umlenkrollen 11-14 geführt. Es wird im Bereich zwischen den Umlenkrollen 11, 12 vom oberen Trum eines Stützbandes 15 unterstützt und von einer Kühleinrichtung 16 gekühlt. Das Stützband 15 und das Band 5 sind feuchtigkeitsdurchlässig. Beispielsweise ist das Band 5 als Filzband und das Stützband 15 als Siebband ausgebildet. Durch die Beheizung der ersten Seite 6 und die Kühlung der zweiten Seite 7 entsteht in der Bahn 2 ein Druckgefälle für den Dampf, der sich aufgrund der Erhitzung der Bahn 2 durch die Heizeinrichtung 10 bildet. Dieser Dampf wird dann von der heißen ersten Seite 6 zur zweiten kalten Seite 7 der Bahn 2 verdrängt, wodurch die Bahn 2 getrocknet wird.
Das obere Band 4 ist beispielsweise als Metallband ausgebildet, d.h. es weist eine relativ glatte Oberfläche auf, die sich in die Oberfläche der ersten Seite 6 der Bahn 2 einprägt.
Die Oberfläche der zweiten Seite 7 ist nach dem Verlassen des ersten Abschnitts 3 allerdings außerordentlich rauh, weil sich hier zum einen die Oberfläche des Bandes 5, beispielsweise aus Filz, in die Oberfläche der Bahn 2 eingeprägt hat. Zum anderen ist durch die zweite Seite 7 der Dampf entwichen, was zu einer weiteren Erhöhung der Rauhigkeit beiträgt.
Um die nach dem Verlassen des ersten Abschnitts 3 der Vorrichtung 1 entstandene starke Zweiseitigkeit der Bahn 2 zumindest teilweise wieder zu beseitigen, ist ein zweiter Abschnitt 17 vorgesehen, in dem eine Breitnippresse 18 angeordnet ist. Die Breitnippresse 18 weist eine Walze 19 auf, die als glatte, harte und beheizte Walze ausgebildet ist. Eine Heizeinrichtung ist nicht näher dargestellt. Die Beheizung kann auf viele unterschiedliche Arten erfolgen, beispielsweise mit einer heißen Flüssigkeit, wie Wasser oder Öl, mit Dampf, elektrisch oder durch Wärmestrahlung.
Mit der Walze 19 zusammen wirkt ein Mantel 20, der durch einen Stützschuh 21 an die Walze angepreßt wird und mit der Walze einen breiten Nip 22 bildet. Zwischen dem Stützschuh 21 und dem Mantel 20 ist eine hydraulische Abstützung vorgesehen, die einen Schmier- und Gleitfilm erzeugt. Der Nip hat eine Breite, also eine Länge in Laufrichtung der Bahn 2, in der Größenordnung von etwa 70 bis etwa 250 mm. Der Mantel 20 ist über nur schematisch dargestellte Leitrollen 23-25 geführt. Der Stützschuh 21 weist eine konvexe Andruckfläche 26 auf, deren Krümmung der Krümmung der Walze 19 angepaßt ist.
Die Walze 19 weist eine Oberflächentemperatur von mindestens 95°C auf. Sie kann mit einer Geschwindigkeit angetrieben werden, die sich geringfügig von der Geschwindigkeit der Materialbahn 2 unterscheidet, so daß ein Schlupf zwischen der Bahn 2 und dem Umfang der Walze 19 entsteht.
Die Bahn 2 ist schon vergleichsweise trocken. Sie weist eine Feuchtigkeit von höchstens 12% auf. Im Nip 22 herrscht eine Druckspannung im Bereich von 0,1 bis 3 N/mm². Auf diese Weise ist es möglich, daß die Oberfläche der harten, glatten Walze 19 in die Oberfläche der zweiten Seite 7 der Bahn 2 eingeprägt wird, ohne daß die Bahn 2 stärker verdichtet wird. Der Bulk bleibt also praktisch unverändert erhalten. Dennoch erhält man nach dem Durchlaufen des Nips 22 eine Bahn 2, deren beide Seiten 6, 7 relativ glatt sind.
Die Breite des Nips 22 richtet sich unter anderem nach dem gewünschten Glätt-Ergebnis. In Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Bahn 2 wird die Breite des Nips 22 so gewählt, daß die Bahn im Nip 22 eine Verweilzeit im Bereich von 1,5 bis 15 ms hat.
Vor dem Nip 22 ist eine Dampfauftragseinrichtung 27 angeordnet, und zwar auf der rauheren Seite der Bahn 2. Durch den Dampf wird diese Seite befeuchtet und erwärmt, so daß die harte, glatte Walze 19 noch wirksamer glätten kann.

Claims

Vorrichtung zum Glätten einer Papier- oder Kartonbahn mit einem ersten Abschnitt, in dem eine erste Seite der Bahn an einem heißen Band und die gegenüberliegende zweite Seite an einem kalten Band anliegt, und mit einem zweiten Abschnitt, in dem eine Breitnippresse angeordnet ist, in der eine beheizte, glatte, harte Walze und ein umlaufender Mantel, der mit Hilfe eines Stützschuhs an der Walze anliegt, einen Nip bilden, durch den die Bahn läuft, wobei die zweite Seite an der Walze anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (19) eine Oberflächentemperatur von mindestens 95°C und weniger als 100°C aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützschuh (21) eine konkave Krümmung (26) aufweist, die an die Krümmung der Walze (19) angepaßt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Druckspannung im Nip (22) im Bereich von 0,1 bis 3 N/mm² liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel dampfundurchlässig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Nip (22) eine Dampfauftragseinrichtung (27) auf der Seite der Bahn (2) angeordnet ist, die an der Walze (19) anliegt.
Verfahren zum Glätten einer Papier- oder Kartonbahn, bei dem die Bahn zwischen einem beheizten ersten Band an ihrer ersten Seite und einem gekühlten zweiten Band an ihrer zweiten Seite über eine vorbestimmte Strecke geführt wird, die Bahn danach durch einen Breitnip geführt wird, der durch eine beheizte, harte, glatte Walze und einen Mantel gebildet wird, der über einen vorbestimmten Umfangsabschnitt an der Walze anliegt, wobei die zweite Seite der Bahn an der Walze anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Walze auf eine Temperatur von mindestens 95°C und unter 100°C beheizt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Feuchtigkeit der Bahn auf höchstens 12% vor dem Einlaufen in den Breitnip einstellt.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bahn im Breitnip mit einer Druckspannung im Bereich von 0,1 bis 3 N/mm² beaufschlagt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Walze mit einem vorbestimmten Schlupf gegenüber der Bahn rotieren läßt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die wirksame Länge des Breitnips so wählt, daß die Bahn eine Verweilzeit von mindestens 1,5 ms im Breitnip aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn vor dem Eintritt in den Breitnip auf der Seite, die an der Walze anliegt, befeuchtet wird, insbesondere mit Dampf.