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Die
Erfindung betrifft eine Bahnbehandlungsvorrichtung, insbesondere
für eine Faserstoffbahn, mit wenigstens einer Walze und
wenigstens zwei über Teilumfänge der Walze geführte
umlaufende flexible Bänder.
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Im
Folgenden wird die Erfindung beispielhaft für einen Kalander
zur Glättung von Papier- und Kartonbahnen beschrieben.
Die Erfindung ist aber beispielsweise durchaus auch in der Pressenpartie
einer Papiermaschine oder bei der Behandlung anderer Materialien
wie Folien denkbar.
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Da
im Rahmen der Erfindung unter dem Begriff Band auch ein an seinen
axialen Enden eingespannter, sehr flexibler Mantel einer Schuhwalze
verstanden werden soll, ist als Stand der Technik die
DE 10157691 A1 zu nennen.
In dieser Veröffentlichung werden zwei Bänder über
Teilumfänge einer Walze geführt.
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In
der
WO 03/064761 ist
ein Kalander offenbart, bei dem eine Bahn zwischen einer Walze und
einem umlaufenden Metallband, das die Walze über einen
Teilumfang umschlingt, geglättet wird.
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Dieser
Stand der Technik hat den Nachteil, dass die Bahn auf beiden Seiten
ungleichmäßig behandelt wird. Um die andere Seite
der Bahn genauso behandeln zu können, muss der ersten eine
zweite, spiegelverkehrte Einrichtung nachgeschaltet werden. Es ist
also das erste Ziel der Erfindung diese ungleichmäßige
Behandlung von Bahnseiten zu vermeiden bzw. die gleichmäßige
Behandlung in einer Behandlungsvorrichtung zu vereinen.
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Ansatzweise
wird dieser Aufgabe in der
WO 98/044195 Rechnung
getragen. Dort werden zwei Bänder genutzt, um eine Papierbahn
zwischen sich und durch herkömmliche Walzennips zu führen
(siehe insbesondere
4). Zwischen den
Walzennips gibt es nahezu keine Druckbeaufschlagung auf die Bahn.
Der Vorteil einer langen Behandlungszone, in der die Bahn mit Druck
und Temperatur beaufschlagt wird, ist zum Zeitpunkt dieser Anmeldung
noch nicht erkannt worden. Unter einer langen Behandlungszone sind
hier Längen oberhalb von 80 mm zu verstehen.
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Die
zusammengefasste Aufgabe der Erfindung ist es demnach, eine Bahnbehandlungsvorrichtung
zu schaffen, die beide Seiten einer Bahn in gleicher Weise mit Druck-
und Wärme in langen Behandlungszonen beaufschlagt.
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Die
Aufgabe wird durch eine Bahnbehandlungsvorrichtung gelöst,
deren Bahnlaufpfad der Bahn über einen Walzenumfangsabschnitt
zwischen zwei Bändern verläuft und bei der die
Bahn in dieser mindestens 80 mm langen Behandlungszone mit Drücken
zwischen 0,1 und 100 MPa beaufschlagbar ist.
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Über
den Umfangsabschnitt der Walze wird die Bahn zwischen zwei, vorzugweise
gleichartigen Bändern geführt. Auf diese Weise
liegen auf beiden Seiten der Bahn Materialien mit gleicher Rauigkeit an,
was zu einer gleichförmigen Glätte auf beiden Seiten
führt. Die Bandspannungen ermöglichen Druckkräfte
im Bereich der Umlenkung der Bänder, also auf einem Walzenumfangsabschnitt,
der als Behandlungszone bezeichnet ist, auf die Bahn, die für eine
Bahnbehandlung, beispielsweise für eine Satinage oder zur
Entwässerung, eine ausreichende Belastung mitbringen. Dies
gilt insbesondere für Papier- oder Kartonbahnen, die keine
hohen Druckbeaufschlagungen, also im Bereich von 0,1 bis 10 MPa, benötigen.
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Mit
der Erfindung sind aber auch höherwertige graphische Papiere
satinierbar, wenn Zusatzdruckgeber im Bereich der Behandlungszone
eingerichtet sind, die Druckspannungen bis 100 MPa ermöglichen.
In Versuchen hat sich gezeigt, dass Behandlungszonen in einem Walzenumfangsabschnitt ab
einer Länge von 80 mm besonders gute Resultate in Bezug
auf Satinageergebnisse (Glätte, Bulk, Zweiseitigkeit) erbringen,
wenn die Bahn zwischen zwei gleichartigen Bändern geführt
ist.
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Es
ist von Vorteil, wenn die Bänder aus Kunststoff bzw. alternativ
aus Metall, insbesondere Stahl, bestehen. Beide Materialen bieten
Vor-, aber auch Nachteile in Abhängigkeit von der zu behandelnde
Bahn. Ein Kunststoffband ist preiswerter und erzeugt durch seine
Elastizität eine gleichmäßigere Verdichtung
der Bahn. Das Metallband ist glatter herstellbar (wobei sich die
Glätte auf die Bahn überträgt) und verschleißfester.
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Es
ist günstig, wenn für die umlaufenden Bänder
Leitwalzen vorgesehen sind und dass die Walze so angeordnet ist,
dass sie den geraden Verlauf wenigstens eines Bandes zwischen zwei
Leitwalzen ablenkt um eine Behandlungszone zu schaffen. Das Band
wird über die Leitwalzen, von denen wenigstens eine verschiebbar
ist, gespannt. In dieses Band „taucht" die Walze ein. Je
nach Eintauchtiefe ergeben sich unterschiedlich lange und auf diese Weise
einstellbare Behandlungszonen. Über die Zugspannung im
Band kann der Druck auf die Bahn in der Behandlungszone gesteuert
werden.
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Vorzugsweise
sind wenigstens zwei Walzen vorgesehen, bei denen die Bahn jeweils über
einen Walzenumfangsabschnitt zwischen zwei Bändern verläuft.
Auf diese Weise ist es möglich, die Bahn einmal nach oben
und einmal nach unten gekrümmt in einer Behandlungszone
zu satinieren. Ein eventueller Wärmezu- oder -abfluss wird
ebenfalls vergleichmäßigt.
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Es
ist von Vorteil, wenn der Bahnlaufpfad der Bahn von der ersten zur
zweiten Walze zwischen zwei Bändern verläuft.
Die Bänder übernehmen dabei eine wärmeisolierende
Funktion oder eine über das Querprofil temperaturausgleichende
Funktion, je nachdem ob die Bänder aus Kunststoff oder
Metall sind.
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Von
ganz besonderem Vorteil ist es, wenn beide Walzen den geraden Verlauf
wenigstens eines Bandes zwischen zwei Leitwalzen ablenken um zwei Behandlungszonen
zu schaffen. Im Vergleich mit nur einer „eintauchenden"
Walze wird die Anlage durch die überlappenden Bänder
nur unwesentlich länger, aber man gewinnt eine zweite Behandlungszone,
bei der unabhängig von der ersten ein Druck auf die Bahn
eingestellt werden kann.
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Mit
Vorteil ist dafür gesorgt, dass die Ablenkung und somit
der Umschlingungswinkel über Verstelleinrichtungen für
wenigstens eine Walze einstellbar ist. Wie bereits erwähnt,
können so die Drücke und die Länge der
Behandlungszone variiert werden. Solche Walzenverstelleinrichtungen
sind aus dem Kalanderbau hinreichend bekannt. In der Regel greifen
Hydraulikzylinder unterhalb der Lager an, um die Walzenachse zu
verschieben. Es ist aber auch bekannt, solche Verstellwege lediglich
durch einen radial beweglichen Mantel, der um eine feststehende Achse
dreht, zu realisieren.
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Vorzugsweise
nähern sich die Bänder in Richtung des Bahnlaufpfades
vor der Behandlungszone einander an und bilden so einen trichterartigen Bahneinlaufabschnitt.
Dies hat eine sehr einfache Bahnaufführung beispielsweise
nach einem Bahnriss zur Folge.
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Da
eine Satinage oder Trocknung einer Papierbahn nie ohne Wärmeeinwirkung
erfolgt, ist es von Vorteil, wenn wenigstens eine Walze und/oder
alternativ wenigstens ein Band beheizbar ist. Beheizte Walzen sind
im Papiermaschinenbau hinreichend bekannt. Das Band kann für
den Fall, dass es ein Stahlband ist, einfach über eine
induktive Außenheizung erfolgen, mit der die Temperatur
zusätzlich über das Querprofil profilierbar sein
kann. Bevorzugte Oberflächentemperaturen zur Behandlung
einer Papierbahn liegen zwischen 40 und 300°C.
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Um
einen kurzen Druckimpuls innerhalb der Behandlungszone zu erreichen,
kann es sinnvoll sein, wenn zwei Walzen unter Dazwischenschalten wenigstens
eines Bandes und der Faserstoffbahn über Kraftgeber gegeneinander
pressbar sind. Um die Verdichtung der Bahn zu vergleichmäßigen
kann dafür gesorgt werden, dass die Oberfläche
wenigstens einer Walze mit einem elastischen Belag versehen ist.
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Bevorzugt
weist in diesem Fall wenigstens eine Walze eine Einstellbarkeit
in ihrer Biegung auf. Solche Walzen sind als Walzen mit hydrostatischen Stützelementen
oder in Form von sogenannten S-Walzen ebenfalls bekannt. Der Einsatz
solcher Walzen bietet den Vorteil, dass Profilprobleme beispielsweise
im Bulk der zu behandelnden Bahn ausgeglichen werden können.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Die 1 bis 3 zeigen schematische Darstellungen
der erfindungsgemäßen Bahnbehandlungsvorrichtung.
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Die
Bahnbehandlungseinrichtung 1 in 1 stellt
einen Kalander zur Satinage von Papier dar und besitzt zwei Bänder 5, 6.
Das erste Band 5 umläuft eine Walze 4 und
eine Leitwalze 10. In ähnlicher Gestaltung umläuft
das zweite Band 6 eine Walze 3 und eine Leitwalze 10.
Alle Walzen 3, 4 sind vorzugsweise in nicht dargestellter
Weise über Elektromotoren angetrieben. Der normalerweise
gerade Verlauf des Bandes, der sich aus der Tangente an die Walzen 3, 4 und
ihrer zugehörigen Leitwalze 10 ergibt, wird durch
das „Eintauchen" der Walze 3 in das Band 5 bzw.
durch das „Eintauchen" der Walze 4 in das Band 6 abgelenkt.
Dieses „Eintauchen" erfolgt über eine Verstelleinrichtung 11 der
Walze 3, 4, die beispielhaft als Hydraulikzylinder,
der an der Achse der Walze 4 angreift, dargestellt ist.
Dadurch ergibt sich ein Umfangsabschnitt α an der Walze 3, 4,
in dem beide Bänder 5, 6 an der Walze 3, 4 anliegen.
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Zwischen
den Bändern 5, 6 befindet sich die Bahn 2.
Sie wird über einen trichterförmigen Einlaufabschnitt 12,
der durch die Bänder 5, 6 am Eingang der
Bahnbehandlungsvorrichtung gebildet wird, zugeführt. Im
Anschluss an den Einlaufabschnitt 12 verlaufen die Bänder 5, 6 über
einen Teil ihrer Gesamtlänge parallel und bilden mit der
Bahn in der Mitte eine Art Sandwich.
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Im
Bereich des Umfangsabschnitts α an einer Walze 3, 4 wird
dabei auf die Bahn aufgrund der Zugspannung in den Bändern
eine Behandlungszone 9 mit Drücken zwischen 0,1
und 100 MPa aufgebracht. Zur Realisierung der hohen angegeben Drücke
ist in der Regel ein zusätzlicher Kraftgeber 15 vorzusehen,
wie er beispielhaft in Form von hydrostatischen Stützelementen
in einer Walze 3 in 2 dargestellt
ist. Um die Verdichtung der Bahn zu vergleichmäßigen
kann in nicht dargestellter Weise dafür gesorgt werden,
dass die Oberfläche wenigstens einer Walze mit einem elastischen
Belag versehen ist.
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Die
Bänder 5, 6 sind aus dem gleichen Material
gefertigt. In den Ausführungsbeispielen sind Metallbänder
mit einer glatten Oberfläche vorgesehen. Für bestimmte
Papiersorten, insbesondere matte Papiersorten, sind aber ggf. Kunststoffbänder
besser geeignet. Die Bahn wird also auf beiden Seiten mit der gleichen
Oberflächenqualität beaufschlagt.
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Um
die vorteilhafte über 80 mm lange Behandlungszone zwischen
zwei Bändern noch besser zur Satinage nutzen zu können,
muss Wärme in die Bahn eingebracht werden. Dazu kann beispielsweise eine
Walze 3, 4 von innen beheizbar sein, was in 1 über
die peripheren Bohrungen 13 in der Walze 4 angedeutet
ist, durch die eine Wärmeträgerfluid geleitet
werden kann. Oder es wird eine Außenheizung verwendet,
die in der Regel eine induktive Heizung 14 ist. Diese kann
auf das Metallband und/oder die Walze 3 wirken.
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In 2 kommt
der zusätzliche Vorteil zu der Bahnbehandlungseinrichtung 1 hinzu,
dass die beiden Walzen 3, 4 auch gegeneinander
wirken können. Kraftgeber 15 pressen den Mantel
der Walze 3 radial in Richtung der Achse von Walze 4.
Die Bänder 5, 6 und die Bahn 2 erfahren
in dem axialen linienförmigen Bereich, in dem die Walzenoberflächen
aneinander anliegen würden, wenn weder Band 5, 6 noch Bahn 2 dazwischen
geschalten wären, einen Druckimpuls, der bei bestimmten
Papiersorten erwünscht ist.
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3 zeigt
eine relativ zum Stand der Technik sehr kurz bauende Bahnbehandlungseinrichtung 1 mit
sechs langen Behandlungszonen 9 zwischen zwei Bändern.
In vorteilhafter Weise sind die Walzen 3, 4 so
angeordnet, dass Zwischenräume 16 vorgesehen sind,
in denen die Bahn 2 nur von einer Seite durch ein Band 5, 6 bedeckt
ist. In diesen Zwischenräumen 16 ist die Bahn 2 zugänglich
für eine Befeuchtung über eine Be feuchtungseinrichtung 17.
Für bestimmte Papiersorten ist eine Befeuchtung vor oder
während der Satinage gewinnbringend für den Glanz
und die Glätte.
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Von
den dargestellten Ausführungsformen kann in vielfacher
Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung
zu verlassen. Insbesondere ist die Erfindung auch als Presse für
die Entwässerung einer Papier- oder Kartonbahn geeignet.
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- 1
- Bahnbehandlungsvorrichtung
- 2
- Bahn
- 3
bis 4
- Walze
- 5
bis 8
- Band
- 9
- Behandlungszone
- 10
- Band-Leitwalze
- 11
- Verstelleinrichtung
- 12
- Bahneinlaufabschnitt
- 13
- Periphere
Heizbohrung
- 14
- Induktionsheizung
- 15
- Kraftgeber
- 16
- Zwischenraum
- 17
- Befeuchtungseinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10157691
A1 [0003]
- - WO 03/064761 [0004]
- - WO 98/044195 [0006]