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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dünnwandigen
Endlosbandes für Vorrichtungen zur Bearbeitung flächig
ausgebildeter Materialbahnen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein dünnwandiges
Endlosband für Vorrichtungen zur Bearbeitung flächig
ausgebildeter Materialbahnen, das mit der zu bearbeitenden Materialbahn
in Kontakt tritt. Schließlich umfasst die Erfindung eine
zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.
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Bei
Maschinen zur Bearbeitung flächig ausgebildeter Materialbahnen,
wie insbesondere bei Papiermaschinen oder Kartonagemaschinen, wird
die herzustellende bzw. die zu bearbeitende Materialbahn über
eine Vielzahl von unterschiedlich ausgebildeten Walzen geleitet.
Beispielsweise wird die Glättung einer Papierbahn üblicherweise
durch eine Druckbeaufschlagung der Papierbahn erreicht.
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Dazu
durchläuft die Papierbahn einen Bearbeitungsnip, der von
zwei zueinander benachbarten Walzen gebildet wird. Diese Anordnung
wird üblicherweise als Kalander bezeichnet. Eine derartige Bearbeitung
der Papierbahn wird dementsprechend auch als Kalandrieren bezeichnet.
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Mit
fortschreitender Weiterentwicklung von Papiermaschinen stieß man
auf gewisse Probleme und Einschränkungen, die ein Kalanderaufbau
mit zwei starren, metallischen, einander gegenüberliegenden
Kalanderwalzen aufweist.
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Ein
erstes Problem liegt in der kurzen Verweildauer der Papierbahn im
Nip klassischer Kalander begründet. Dies hat zur Folge,
dass eine größere Anzahl an Bearbeitungsnips verwendet
werden muss, um das erwünschte Bearbeitungsergebnis zu erreichen.
Dies setzt eine entsprechend große Anzahl an Kalandern
voraus, die entsprechend teuer in der Anschaffung sind. Auch wenn
die Anzahl der zu verwendenden Walzen durch die Nutzung von sogenannten
Superkalandern verringert werden kann, bleibt die Anzahl der erforderlichen
Nips im Wesentlichen gleich. Darüber hinaus zeigen Superkalander auch
anderweitige Probleme.
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Eine
Möglichkeit zur Verringerung der erforderlichen Anzahl
an Nips besteht darin, die Verweildauer der Papierbahn in einem
einzelnen Nip zu vergrößern. Dies bewerkstelligen
sogenannte Breitnip-Kalander. Bei diesen ist eine der Kalanderwalzen mit
einer elastischen Oberfläche versehen. Dadurch wird die
entsprechende Walzenoberfläche von der korrespondierenden
Kalanderwalze im Nipbereich konkav verformt, so dass ein Nip mit
größe rer Bearbeitungslänge entsteht.
Ein Nachteil derartiger Breitnip-Kalander ist, dass bezüglich
der Walzenoberfläche gewisse Einschränkungen hinsichtlich
der Materialauswahl bestehen. Darüber hinaus setzt die
elastische Verformbarkeit der einen Kalanderwalze der Drehzahl der
Walzen gewisse Grenzen.
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Um
die Einschränkungen hinsichtlich der Materialbeschaffenheit
der Kalanderwalzenoberflächen zu beseitigen, wurde bereits
vorgeschlagen, die zu kalandrierende Papierbahn auf der Seite, die
der elastisch verformbaren Walze zugewandt ist, mit einem dünnwandigen,
metallischen Endlosband zu unterstützen. Dieses Endlosband
dient quasi als Ersatz für eine metallische Walzenoberfläche.
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Um
die Bearbeitungslänge eines Breitnip-Kalanders weiter zu
erhöhen, wurde darüber hinaus vorgeschlagen, anstelle
einer elastisch verformbaren Walze einen konkav geformten Andruckschuh vorzusehen,
der gegen eine dazu korrespondierende Walzenoberfläche
gepresst wird. Zwischen dem Gegenschuh und der zu kalandrierenden
Papierbahn befindet sich ein dünnwandiges Endlosband aus
Metall, das die zu kalandrierende Papierbahn im Bereich des Gegenschuhs
unterstützt und sich mit der gleichen Geschwindigkeit wie
die Papierbahn bewegt.
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Ein
weiteres Problem bei Kalandern ist der Durchhang. Bei heutigen Kalanderwalzenlängen
von bis zu 15 m Länge und mehr, kommt es zu einem nicht
unerheblichen Durchhang der Walzen. Dieser Durchhang kann sich in
Bezug auf entstehende Vibrationen als problematisch erweisen. Darüber
hinaus bewirkt der Durchhang eine ungleichmäßi ge
Vortriebsgeschwindigkeit der zu kalandrierenden Papierbahn über
die Walzenlänge hinweg gesehen. Um insbesondere letzteres
Problem anzugehen, wurden in der Vergangenheit unterschiedliche
Möglichkeiten der Bombierung vorgeschlagen.
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Ein
besonders viel versprechender Ansatz, um den nie ganz zu vermeidenden
Durchhang von Walzen zu umgehen, besteht in sogenannten Biegekompensationswalzen.
Hierzu wird ein Trägerelement über seine Länge
hinweg mit Andruckelementen versehen. Über die Andruckelemente
wird ein Hohlzylinder geführt, der die zu kalandrierende
Papierbahn kontaktiert und für diese als Walzenoberfläche
dient. Bei einer entsprechend dünnen Ausführung
des Zylindermantels bildet dieser schlussendlich ein dünnwandiges,
metallisches Endlosband.
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Derartige
Vorrichtungen, die ein dünnwandiges, metallisches Endlosband
verwenden, sind beispielsweise aus
WO 01/83884 A1 oder
EP 0 370 185 A1 bekannt.
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Ein
großes Problem bei derartigen Endlosbandkalandern ist die
Herstellung des dünnwandigen Endlosbandes. Während
es bei dickwandigen Zylindermänteln möglich ist,
diese durch spanende Bearbeitung herzustellen, ist dies bei sehr
dünnwandigen Mänteln mit Wandstärken
im Bereich von Zehntel mm nicht mehr möglich. Derartige
dünne Wandstärken sind jedoch erwünscht,
da diese leicht gebogen werden können, und somit deutlich
flexibler verwendet werden können. So ist es möglich,
dass ein solches dünnwandiges Metallband über
eine Mehrzahl von Zylindern geführt wird und dabei stets
die zu bearbeitende Materialbahn unterstützt. Weiterhin
ist es bei dünnwandigen Endlosbändern einfacher,
diese zu erhitzen bzw. abzukühlen. Dadurch kann beispielsweise
Prozesswärme schneller und mit weniger Verlusten behaftet
zugeführt bzw. abgeführt werden.
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Bislang
werden derartige dünnwandige Endlosbänder aus
dünnwandigen Materialbahnen hergestellt. Dazu werden die
Enden der Materialbahn übereinander gelegt und miteinander
verbunden, beispielsweise durch Schweißen. Anschließend
muss die im Bereich der Übergangsnaht zwangsläufig
auftretende Materialverdickung abgetragen werden. Dabei muss die
Oberfläche sehr fein bearbeitet werden. Da die zu kalandrierende
Materialbahn nur sehr dünn ist, führen auch geringste
Abweichungen in der Oberflächengüte des Endlosbandes
zu sichtbaren Abdrücken in der Papierbahn. Ein Fehler im
Bereich von mehreren μm kann bei einer zu bearbeitenden
Papierbahn zu Abweichungen im zweistelligen Prozentbereich führen.
Eine Papierbahn mit derartigen Oberflächenungenauigkeiten
kann meist nur noch als Ausschuss angesehen werden. Diese Glättung
im Bereich der Nahtstelle des dünnwandigen Endlosbands
ist sehr zeitaufwändig und sehr kostenintensiv.
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Aufgrund
der relativ dünnwandigen Ausführung der Endlosbahn
weist die Bahn naturgemäß eine nur begrenzte Nutzungsdauer
auf. Ein in absoluten Beträgen nur geringer Verschleiß führt
bei einer dünnwandigen Bahn zu einem prozentual gesehen großen
Materialabtrag. Dadurch ist die Endlosbahn infolge von Verschleiß relativ
häufig auszutauschen.
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Kommt
es darüber hinaus zu einem Riss in der zu bearbeitenden
Materialbahn, so kommt es in der Regel zu einer sogenannten Batzenbildung
der Papierbahn. Dies kann leicht zu einer Beschädigung der
dünnwandigen Endlosbahn führen, so dass diese ausgetauscht
werden muss.
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Das
Erfordernis eines relativ häufigen Austauschs der Endlosbahn
in Kombination mit den relativ hohen Kosten für die Endlosbahn
haben sich in der Vergangenheit als eine der Ursachen erwiesen, die
einer weiten Verbreitung der an sich vorteilhaften Endlosbahnkalander
im Wege standen.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht folglich darin, ein einfaches und
kostengünstiges Verfahren zur Ausbildung eines dünnwandigen
Endlosbandes für Vorrichtungen zur Bearbeitung flächig
ausgebildeter Materialbahnen vorzuschlagen.
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Dazu
wird vorgeschlagen, ein Verfahren der oben genannten Art derart
durchzuführen, dass das Endlosband nahtlos durch Materialauftrag
auf die Oberfläche einer Materialauftrageinrichtung ausgebildet
wird und anschließend von der Oberfläche der Materialauftrageinrichtung
entfernt wird.
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Dadurch,
dass das Endlosband nahtlos und damit von vornherein als Endlosband
ausgebildet wird, kann das bislang erforderliche Zusammenfügen der
Enden der Materialbahn und insbesondere die anschließende
Oberflächenbehandlung im Nahtbereich entfallen. Dadurch
kann eine vereinfachte und kostengünstigere Herstellung
des Endlosbands realisiert werden. Darüber hinaus ist es möglich,
die Oberflächengüte des Endlosbandes zu verbessern, da
Oberflächenungenauigkeiten aufgrund des nunmehr nicht mehr
erforderlichen Oberflächenbehandlungsschritts entfallen
können. Durch das anschließende Entfernen des
Endlosbands von der Oberfläche der Materialauftrageinrichtung
kann das Band auch unabhängig von der Oberfläche,
auf der es ursprünglich abgeschieden wurde, verwendet werden. Insbesondere
kann das Endlosband über eine Mehrzahl von Walzen geführt
werden. Auch wenn die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen
Investitionen unter Umständen recht hoch sein können,
so können sich diese dennoch relativ schnell amortisieren.
Denn dünnwandige Endlosbänder für Vorrichtungen
zur Bearbeitung flächig ausgebildeter Materialbahnen können,
wie oben bereits ausgeführt, als Verschleißteil
angesehen werden.
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Ein
vorteilhafter Materialauftrag kann sich ergeben, wenn dieser zumindest
zeitweise durch Materialabscheidung auf der Oberfläche
der Materialauftrageinrichtung erfolgt. Eine Materialabscheidung zeichnet
sich in der Regel durch einen langsamen Materialauftrag pro Zeiteinheit
aus. Auch wenn dies auf den ersten Blick nachteilig erscheinen mag,
so kann durch den relativ langsamen Materialauftrag mittels Materialabscheidung
eine genauere Verfahrensführung realisiert werden, die
zu homogeneren Oberflächen und Dicken des Endlosbandes
führen kann. Darüber hinaus ist darauf hinzuweisen,
dass die abzuscheidende Materialdicke ohnehin nicht besonders groß ist,
so dass die erforderlichen Abscheidezeiten in einem vertretbaren
Rahmen gehalten werden können.
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Eine
mögliche Art der Materialabscheidung kann durch zumindest
zeitweise galvanische Abscheidung erfolgen. Dies kann dadurch realisiert
werden, dass die Materialauftrageinrichtung ganz oder teilweise
in ein galvanisches Bad eingetaucht wird. Durch Anlegen einer entsprechenden
Spannung kann das Material von einer Opferelektrode zum auszubildenden
dünnwandigen Endlosband "übertragen" werden. Durch
galvanische Abscheidung lassen sich Oberflächen von besonderer
Güte erzeugen. Darüber hinaus kann durch geeignete
Variation der angelegten Spannung eine besonders einfache und dennoch
hochgenaue Prozessführung der Abscheidung realisiert werden.
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Eine
weitere mögliche Realisierung der Materialabscheidung kann
durch zumindest zeitweise chemische Abscheidung erfolgen. Dies kann
beispielsweise durch ein mit entsprechenden Chemikalien versetztes
Bad realisiert werden, in das die Materialauftrageinrichtung ganz
oder teilweise eingetaucht wird. Durch geeignete Nachdosierung von Chemikalien,
beispielsweise mittels eines Pumpumlaufverfahrens, kann die Konzentration
der Chemikalien im Abscheidebad konstant gehalten werden. Auf diese
Weise kann ein hochgenauer Materialabtrag, der dementsprechend zur
Ausbildung einer Endlosbahn hoher Güte führt,
durchgeführt werden. Ergänzend wird darauf hingewiesen,
dass eine chemische Abscheidung besonders vorteilhaft mit einer
galvanischen Abscheidung kombiniert werden kann.
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Eine
weitere vorteilhafte Art der Materialabscheidung kann sich ergeben,
wenn diese zumindest zeitweise durch ein Dampfabscheideverfahren,
insbesondere durch physi kalische Dampfabscheidung (Physical Vapour
Deposition; PVD) und/oder chemische Dampfabscheidung (Chemical Vapour
Deposition; CVD) erfolgt. Auch diese Materialabscheideverfahren
können hochgenau gesteuert werden. Speziell bei Dampfabscheideverfahren
ist es möglich, dass bestimmte Oberflächenbereiche
gezielt bzw. bevorzugt mit Material beaufschlagt werden. Dadurch
können beispielsweise Endlosbänder realisiert
werden, die in unterschiedlichen Oberflächenbereichen unterschiedliche
Dicken aufweisen und beispielsweise "bombiert" sind. Eine derartige
unterschiedlich dicke Ausführung des Endlosbandes bzw.
eine derartige Bombierung kann selbstverständlich auch
mittels anderweitiger geeigneter Materialabscheide- sowie Materialauftragsverfahren
erfolgen.
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Besonders
vorteilhaft kann es sein, wenn der Materialauftrag (wobei der Materialauftrag
durch Materialabscheidung und/oder andere Verfahren erfolgen kann)
durch mehrere einzelne Auftragsschritte erfolgt. Dadurch können
beispielsweise mehrlagige Endlosbänder realisiert werden.
Solche Endlosbänder können durch geeignete Kombinationen
von Materialien die jeweiligen spezifischen Vorteile der eingesetzten
Materialien in einem besonders vorteilhaften Endlosband kombinieren.
Aber auch wenn das fertige Endlosband aus nur einem einzigen Material besteht,
kann ein Herstellungsverfahren mit mehreren einzelnen Auftragsschritten
von Vorteil sein. Beispielsweise kann in einem ersten Auftragsschritt
eine Materiallage durch ein besonders schnelles Auftragsverfahren
hergestellt werden, um auf diese Weise Zeit zu sparen. Mit einem
weiteren, nachgeordneten Auftragsverfahren, welches gegebenenfalls
ei nen deutlich niedrigeren Materialauftrag pro Zeiteinheit aufweist,
kann dennoch eine besonders hohe Oberflächengüte
der fertigen Endlosbahn realisiert werden.
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Besonders
vorteilhaft kann es auch sein, wenn der Materialauftrag zumindest
zeitweise nur auf einem Teilbereich der Oberfläche der
Materialauftrageinrichtung erfolgt. Eine derartige Prozessführung
kann sich insbesondere im Hinblick auf eine vereinfachte Ausgestaltung
der Herstellungsvorrichtung als günstig erweisen. So kann
die Materialauftrageinrichtung beispielsweise rotierend in ein Abscheidebad
eingetaucht werden, bzw. einer Dampfabscheidung ausgesetzt werden,
so dass einerseits die Gesamtvorrichtung einfach ist, aber dennoch
ein homogenes Endlosband erzeugt werden kann.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Materialauftrageinrichtung als Dorneinrichtung
ausgebildet ist. Unter Dorneinrichtung kann insbesondere eine Vorrichtung mit
n-zähliger Radialsymmetrie verstanden werden, wobei n möglichst
groß gewählt werden kann. Im Falle von n = ∞ ergibt
sich eine Radialsymmetrie. Weiterhin kann die Dorneinrichtung auch
im Wesentlichen konstant bezüglich einer Längsachse
ausgebildet werden. Im Falle einer konstanten Ausbildung längs einer
Längsachse und einer unendlich-zähligen Symmetrie
ergibt sich eine zylindrisch ausgebildete Materialauftrageinrichtung.
Gegebenenfalls kann sich jedoch auch eine leicht konische Gestaltung
der Materialauftrageinrichtung als günstig erweisen, da
es beispielsweise erleichtert werden kann, das fertig ausgebildete
Endlosband von einer derartigen Materialauftrageinrichtung abzunehmen.
Dabei kann es sich als notwendig erweisen, das fertige Endlosband
in einem Nachbearbeitungsschritt hinsichtlich seines Umfangs zu
homogenisieren. Beispielsweise kann durch ein nachgeschaltetes Wälzverfahren
(beispielsweise in Form eines Kalanders) der Bereich mit dem ursprünglich
kürzeren Umfang verlängert werden, so dass dieser
schlussendlich mit dem Bereich mit anfänglich längerem
Umfang übereinstimmt.
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Eine
weitere vorteilhafte Prozessführung kann sich ergeben,
wenn die Materialauftrageinrichtung zum Entfernen des dünnwandigen
Endlosbandes verkleinert wird. Hier ist beispielsweise an Materialauftrageinrichtungen
zu denken, die mit einer elastischen Oberfläche versehen
sind. Nach beendeter Materialabscheidung wird diese verkleinert,
so dass ausreichend "Luft" zum Abnehmen des fertiggestellten Endlosbandes
zur Verfügung steht.
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Als
vorteilhaft kann es sich auch erweisen, wenn das dünnwandige
Endlosband für Kalandervorrichtungen, insbesondere Breitnip-Kalandervorrichtungen
und/oder Biegekompensationswalzen dient. In diesem Zusammenhang
ist insbesondere an Vorrichtungen für die Papierindustrie
zu denken. Für derartige Einsatzbereiche erweist sich der
Einsatz der beschriebenen Endlosbänder als besonders günstig.
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Neben
dem vorstehend beschriebenen Verfahren wird auch ein dünnwandiges
Endlosband der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, welches nahtlos
ausgebildet ist. Im Gegensatz zu bislang bekannten Endlosbändern
für Vorrichtungen zur Bearbeitung flächig ausgebildeter
Materialbahnen treten bei einem derartigen nahtlosen Endlosband
keine Probleme auf, die durch das Vorhandensein einer Naht verursacht
werden können. So können beispielsweise die Oberflächen
des nahtlosen Endlosbandes homogener sein. Aber auch die Materialeigenschaften
an sich können homogener sein, da beispielsweise eine Schweißnaht üblicherweise
eine höhere Härte und eine geringere Biegefähigkeit
als der Rest des Endlosbandes aufweist.
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Vorzugsweise
besteht das dünnwandige Endlosband zumindest teilweise
aus einem nicht kompressiblen Material, insbesondere aus einem Metall
und/oder einer Metalllegierung. Bei Verwendung eines nicht kompressiblen
Materials können besonders hohe Drücke, beispielsweise
in einer Kalandervorrichtung, realisiert werden. Eine eventuell
notwendige Kompressibilität, beispielsweise im Nipbereich
einer Kalandervorrichtung, kann durch die das dünnwandige
Endlosband stützenden Vorrichtungen (beispielsweise flexible
Kalanderwalze, Breitnipwalze) zur Verfügung gestellt werden.
Es versteht sich von selbst, dass bei physikalischer exakter Betrachtungsweise
jedes Material in einem gewissen, geringfügigen Ausmaß kompressibel
ist. Der Begriff der Nicht-Kompressibilität (bzw. der Elastizität)
ist im Zusammenhang mit dieser Anmeldung folglich nicht auf derartig
restriktive Weise auszulegen.
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Es
kann sich jedoch als vorteilhaft erweisen, wenn das Endlosband zumindest
teilweise aus einem elastischen Material, insbesondere aus einem Kunststoffmaterial,
besteht. Mit einer derartigen, zumindest teilweise elastischen Ausführung
kann beispielsweise ein nochmals vergrößerter
Breitnip zur Verfügung gestellt werden, oder es können
gewisse Ungenauigkeiten bei den im Zu sammenhang mit dem Endlosband
vorgesehenen Walzen bzw. Stützeinrichtungen durch das Endlosband
ausgeglichen werden.
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Als
besonders vorteilhaft kann es sich darüber hinaus erweisen,
wenn das Endlosband unterschiedliche Materiallagen aufweist. Insbesondere
ist an eine Kombination von Materiallagen aus nicht kompressiblem
Material und elastischem Material zu denken. Die beiden vorstehend
beschriebenen Vorteile können sich somit auf vorteilhafte
Weise ergänzen. Beispielsweise ist daran zu denken, ein
Endlosband aus Kunststoff auf einer Seite mit einer dünnwandigen
Metallschicht zu versehen.
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Vorzugsweise
weist das Endlosband eine Dicke zwischen 0 und 5 mm und/oder eine
Breite zwischen 1 m und 15 m auf. Mit derartigen Maßen
ist das Endlosband in besonderem Maße für eine
Verwendung bei Maschinen zur Bearbeitung flächig ausgebildeter
Materialbahnen, insbesondere für Maschinen zur Papier-
bzw. Kartonherstellung und -bearbeitung, geeignet. Bei einer Dicke
bis zu 5 mm kann insbesondere eine ausreichende Biegsamkeit des
Endlosbandes realisiert werden. Die Dicke kann jedoch auch dünner
gewählt werden und kann beispielsweise maximal 4 mm, 3
mm, 2 mm oder 1 mm betragen. Die genannten Werte zur Breite sind
als eine Art von Richtwert aufzufassen und können insbesondere
je nach Dimensionierung der Maschinen, bei denen sie verwendet werden
sollen, auch abweichende Werte einnehmen. Insbesondere kann als
Ober- bzw. Untergrenze 2 m, 3 m, 4 m, 5 m, 6 m, 7 m, 8 m, 9 m, 10 m,
11 m, 12 m, 13 m, 14 m herangezogen werden. Das Verhältnis
von Dicke zu Breite sollte ≥ 1:1000, vorzugsweise ≥ 1:500,
insbesondere ≥ 1:100, sein.
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Vorteilhaft
ist es, wenn das Endlosband nach einem Verfahren gemäß der
vorgeschlagenen Art hergestellt ist. In diesem Falle kann das Endlosband besonders
kostengünstig hergestellt werden und weist die bereits
beschriebenen Vorteile, gegebenenfalls in analoger Weise, auf.
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Besonders
vorteilhaft ist es auch, wenn das Endlosband als Endlosband einer
Walzenanordnung, insbesondere einer Kalandervorrichtung, verwendbar
ist. Im Zusammenhang mit einer derartigen Vorrichtung können
die dem Endlosband eigenen Vorteile in besonderem Maße
hervortreten.
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Ebenfalls
wird eine Vorrichtung mit einer Materialauftragvorrichtung, aufweisend
eine eine geschlossene Oberfläche aufweisende Materialauftrageinrichtung,
vorgeschlagen, die zur Durchführung des bereits vorstehend
vorgeschlagenen Verfahrens dient. Eine derartige Vorrichtung ist
für das vorgeschlagene Verfahren besonders geeignet. Die
Vorteile und geeignete Weiterbildungen der Vorrichtung ergeben sich
sinngemäß aus den vorstehenden und nachstehenden
Anmerkungen.
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Im
Folgenden wird die Erfindung mittels mehrerer Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
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1 ein
Verfahren zur galvanischen Abscheidung einer nahtlosen Endlosbahn
in schematischer Ansicht;
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2 einen
verkleinerbaren Materialauftragsdorn in schematischer Ansicht;
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3 einen
konisch ausgebildeten Materialauftragsdorn in schematischer Ansicht;
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4 eine
Verwendung eines nahtlosen Endlosbandes in einem Breitnip-Kalander
in schematischer Ansicht.
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In 1 ist
in schematischer Ansicht eine galvanisch arbeitende Materialauftragvorrichtung 1 dargestellt.
Die galvanisch arbeitende Materialauftragvorrichtung 1 umfasst
ein galvanisches Tauchbad 2, das mit einem flüssigen
Elektrolyt 3 gefüllt ist. Weiterhin befindet sich
im Tauchbad 2 die Opferelektrode 4, deren Material
zur Ausbildung des dünnwandigen Endlosbands 5 auf
dem Abscheidedorn 6 verwendet wird. Zwischen Opferelektrode 4 und
Abscheidedorn 6 ist eine Spannungsquelle 7 angeordnet.
Die Spannungsquelle 7 ist regelbar ausgeführt,
so dass der Abscheideprozess des Materials auf dem Abscheidedorn 6 gesteuert
werden kann. Vorteilhafterweise findet dazu eine automatisierte,
insbesondere elektronische Steuerung Verwendung. Als Eingabeparameter können
beispielsweise die aktuelle Stromstärke, der Widerstand
des Tauchbads 2 oder auch anderweitige geeignete Messwerte,
die von Sensoren geliefert werden, verwendet werden. Bei der vorliegenden Spannungsquelle 7 ist
die Opferelektrode 4, wie bei Metallen üblich,
mit der Ano de verbunden. Dementsprechend ist der Abscheidedorn 6 mit
der Kathode verbunden. Je nach Erfordernis und abzuscheidendem Material
kann dies jedoch auch anders gewählt werden.
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Weiterhin
weist das Tauchbad 2 einen Abfluss 9 und einen
Zufluss 10 auf. Mit Hilfe der daran angeschlossenen Leitungen 11 kann
der Elektrolyt 3 über eine Umwälzpumpe 8 umgepumpt
werden. Dadurch ist ein Umwälzen des Elektrolyts 3 möglich,
so dass der Elektrolyt 3 nicht an manchen Stellen vorzeitig
verbraucht wird, was zu Unregelmäßigkeiten des
abzuscheidenden dünnwandigen Endlosbandes 5 führen
könnte.
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Auch
wenn dies im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel
nicht näher dargestellt ist, ist es selbstverständlich
auch möglich, im Zusammenhang mit der Umwälzpumpe 8 eine
Aufarbeitung des Elektrolyts 3 vorzunehmen. Beispielsweise
könnte der Elektrolyt 3 auf eine geeignete Temperatur
aufgeheizt bzw. abgekühlt werden. Auch wäre eine
chemische Regeneration des Elektrolyts 3 möglich.
Mit einer entsprechenden Aufarbeitung des Elektrolyts 3 ist
es auch möglich, das Tauchbad 2 als kombiniertes galvanisches
und chemisches Tauchbad 2 auszubilden. Auch an eine Ausbildung
als rein chemisches Tauchbad 2 ist zu denken. Durch eine
geeignete Ansteuerung von Spannungsquelle 7 und Aufarbeitung des
Elektrolyts 3 kann auch zeitweise ein rein galvanisches
Tauchbad, ein rein chemisches Tauchbad oder eine Kombination aus
beiden realisiert werden. Die Opferelektrode 4 kann im Übrigen
auch beweglich ausgeführt werden und aus dem Tauchbad 2 herausgehoben
werden. Dies kann sich gegebenenfalls als vorteilhaft erweisen,
wenn zu gewis sen Zeitpunkten eine rein chemische Materialabscheidung
erfolgen soll.
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Wie 1 zu
entnehmen ist, taucht der Abscheidedorn 6 nur teilweise
in den Elektrolyt 3 des Tauchbads 2 ein. Im in 1 dargestellten
Beispiel befindet sich etwa ein Drittel der Umfangsfläche 13 des
Abscheidedorns 6 im Elektrolyt. Demzufolge wird zu jedem
Zeitpunkt (unter der Voraussetzung, dass überhaupt eine
Materialabscheidung erfolgt) auf lediglich einem Drittel der Umfangsfläche 13 Material abgeschieden.
Um das gewünschte nahtlose, dünnwandige Endlosband
auszubilden, wird daher der Abscheidedorn 6, der vorliegend
in Form einer zylindrischen Walze vorliegt, gedreht. Dies ist durch
den Pfeil D angedeutet. Die Drehung erfolgt um die Lagerachse 12,
in der der Abscheidedorn 6, beispielsweise mit Hilfe von
Kugellagern, Wälzlagern oder Carb-Lagern, gelagert ist.
Im Bereich der Lagerachse 12 ist weiterhin ein vorliegend
nicht näher dargestellter Schleifring angeordnet, über
den der Abscheidedorn 6 mit der Spannungsquelle 7 elektrisch
verbunden ist.
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Durch
die Drehung D des Abscheidedorns 6 wird das dünnwandige
Endlosband 5 im Laufe einer entsprechend großen
Anzahl von Umdrehungen des Abscheidedorns 6 sukzessive
ausgebildet. Obwohl zu jedem Zeitpunkt nur ein Teilbereich des Endlosbands 5 ausgebildet
wird, ergibt sich schlussendlich ein Endlosband 5, bei
dem keine Naht feststellbar ist. Durch das nur teilweise Eintauchen
lassen sich insbesondere Probleme im Bereich der Lagerachse 12 vermeiden.
In diesem Zusammenhang ist auf den bevorzugten Einsatz des dünnwandigen
Endlosbands 5 hinzuweisen. Bei einem Einsatz für
Bandkalander bei Pa piermaschinen muss das Endlosband eine Umfangslänge
von etlichen Metern, meist in der Größenordnung
von zweistelligen Meterbereichen aufweisen. Auch die Breite des
Endlosbandes liegt oftmals in der Größenordnung
von 10 m und mehr. Der Abscheidedorn 6 ist entsprechend
groß und schwer, so dass die Lagerung entsprechend genau
erfolgen muss.
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Der
Abscheidedorn 6 ist entlang seiner Umfangsfläche 13 bezüglich
der Abscheidung von Material aktiviert. Dies kann durch eine geeignete
Materialwahl des Abscheidedorns 6 und/oder durch eine geeignete
Oberflächenbehandlung der Umfangsfläche 13 erfolgen.
Aufgrund der Aktivierung scheidet sich im Bereich der Umfangsfläche 13 Material
(z. B. galvanisch und/oder chemisch) ab und bildet das dünnwandige
Endlosband 5.
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Im
Bereich der Stirnseiten ist der Abscheidedorn 6 dagegen
passiviert. Die Passivierung kann durch eine geeignete Materialwahl
des Abscheidedorns 6 und/oder eine geeignete Oberflächenbehandlung
des Abscheidedorns 6 in diesem Bereich erfolgen. Dadurch
wird verhindert, dass sich auf den Stirnseiten des Abscheidedorns 6 Material
ablagert. Es wäre allerdings auch möglich, in
einem weiteren Verfahrensschritt Material, welches sich auf den Stirnseiten
des Abscheidedorns 6 abgeschieden hat, durch einen gesonderten
Verfahrensschritt zu entfernen, bevor das dünnwandige Endlosband 5 nach dessen
Fertigstellung vom Abscheidedorn 6 abgenommen wird.
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Um
das fertiggestellte dünnwandige Endlosband 5 nach
dessen Fertigstellung vom Abscheidedorn 6 abnehmen zu können,
sind unterschiedliche Vorgehensweisen denkbar.
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In 2 ist
in schematischer Ansicht ein Abscheidedorn 6 skizziert,
dessen Umfang verkleinerbar ist, um das dünnwandige Endlosband 5 nach dessen
Fertigstellung vom Abscheidedorn 6 abnehmen zu können.
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Der
Abscheidedorn 6 besteht beim in 2 dargestellten
Prinzipaufbau aus insgesamt vier Walzenteilen 14. Die Walzenteile 14 können
durch vorliegend nicht näher dargestellte Vorrichtungen
aufeinander zu bewegt bzw. voneinander weg bewegt werden, was in 2 durch
Doppelpfeile angedeutet ist. Denkbar wären in diesem Zusammenhang
beispielsweise Spindelantriebe oder hydraulische Aktuatoren. Der
Aufbau des Abscheidedorns 6 ist selbstverständlich
derart vorzunehmen, dass er zur Durchführung des Abscheideverfahrens
geeignet gelagert werden kann, beispielsweise durch Lagerungen 12 im
Bereich seiner Stirnseiten, so wie dies in 1 angedeutet
ist.
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Im
umfangsvergrößerten Zustand des Abscheidedorns 6,
so wie er in 2 dargestellt ist, bilden sich
zwischen den einzelnen Walzenteilen 14 innere Spalten 15 aus.
Aus diesem Grund ist auf der Außenseite des Abscheidedorns 6 eine
Beschichtung 16 vorgesehen, welche reversibel expandierbar (elastisch)
ist. Die Materialablagerung findet auf der Außenseite der
Beschichtung 16 statt. Dank der Beschichtung 16 kann
das dünnwandige Endlosband 5 nahtlos hergestellt
werden. Die Abweichung von einer Kreiskontur (bzw. Zylinderkontur)
im Bereich der inneren Spalten 15 ist für die
Ausbildung des dünnwandigen Endlosbandes 5 unerheblich.
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In 3 ist
eine weitere Möglichkeit skizziert, wie die abgeschiedene
dünnwandige Materialbahn 5 nach deren Fertigstellung
vom Abscheidedorn 6 abgenommen werden kann. Dazu ist der
Abscheidedorn 6 konisch geformt. Es wird darauf hingewiesen,
dass das Ausmaß der konischen Verjüngung in 3 zur
Verdeutlichung stark übertrieben eingezeichnet ist. Nach
Fertigstellung des dünnwandigen Endlosbands 5 kann
dieses in Pfeilrichtung A vom Abscheidedorn 6 abgezogen
werden. Da das dünnwandige Endlosband 5 im in 3 links
befindlichen Bereich einen verkürzten Umfang 17,
im in 1 rechts dargestellten Bereich jedoch einen verlängerten
Umfang 18 aufweist, sind gegebenenfalls noch Nachbearbeitungsschritte
des Endlosbands 5 erforderlich. Hier ist beispielsweise
an eine Presswalzenanordnung zu denken, die die Umfangslänge
des verkürzten Umfangs 17 und des verlängerten
Umfangs 18 angleicht.
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Im Übrigen
wird darauf hingewiesen, dass das dünnwandige Endlosband 6 aufgrund
seiner Umfangslänge und seiner nur dünnen Ausbildung
im Bereich von üblicherweise nur mehreren Zehntel mm, auch
bei sehr harten Materialien, eine erhebliche Elastizität
und insbesondere auch Dehnbarkeit aufweist. Gegebenfalls ist es
daher möglich, das dünnwandige Endlosband 5 auch
ohne gesonderte Vorrichtungen von einem zylindrischen Abscheidedorn 6 abzunehmen.
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In 4 ist
schließlich noch die Verwendung eines dünnwandigen
Endlosbandes 5 für einen Breitnip-Bandkalander 19 schematisch
dargestellt. Das dünnwandige Endlosband 5 wird
von vorliegend drei Umlenkwalzen 20 geführt. Zusätzlich
durchläuft das dünnwandige Endlos band 5 einen
Breitnip 21, welcher von einem Breitnip-Kalander 22 gebildet
wird. Der Breitnip-Kalander 22 weist eine starre, metallische
Kalanderwalze 24 auf, die einer zweiten, verformbaren Kalanderwalze 23 gegenüber
steht. Die metallische Kalanderwalze 23 verformt im Kontaktbereich 21 der
beiden Walzen die verformbare Kalanderwalze 24 leicht konkav,
wodurch der Breitnip 21 ausgebildet wird. Weiterhin verläuft
die zu kalandrierende Papierbahn 25 durch den Bereich des
Breitnips 21 hindurch. Die Papierbahn 25 befindet
sich im Bereich des Breitnips 21 zwischen der metallischen Kalanderwalze 23 und
dem dünnwandigen Endlosband 5. Durch die große
Bearbeitungslänge des Breitnips 21 kann eine gute
Glättungswirkung der Papierbahn 25 realisiert
werden.
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Es
ist selbstverständlich möglich, dass das dünnwandige
Endlosband 5 auch mehrere Kalandernips durchläuft.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 01/83884
A1 [0011]
- - EP 0370185 A1 [0011]