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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gestauchtem
oder ungestauchtem Sackpapier, bei dem die Bahn in einer Papiermaschine hergestellt
wird, was den Stoffauflauf auf ein Sieb, die Entwässerung
in einer Presse und die Trocknung in einer Trockenpartie umfasst,
und anschließend mittels einer Aufwicklung aufgewickelt
wird.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Sackpapier, das nach dem Verfahren
hergestellt wurde, und einen Papiersack aus dem nach dem Verfahren
hergestellten Sackpapier.
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Sackpapier,
das zu den Kraftpapieren gehört, wird in der Regel aus
langfaserigem Nadelholz-Sulfatzellstoff mit einem maximalen Altpapieranteil
von 20% hergestellt. Es wird zur Herstellung von Papiersäcken
zur Aufnahme von beispielsweise Zement, Mineralien oder Lebensmitteln
verwendet. Das Flächengewicht des Sackpapiers beträgt
60 bis 120 g/m2. Die erzeugten Säcke
sind normalerweise 1–3-lagig und haben ein vorherrschendes
Fassungsvermögen von 25 kg.
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Die
heutzutage verwendeten Herstellmaschinen erlauben Geschwindigkeiten
bis 1000 m/min, weil höhere Geschwindigkeiten vom Stoffauflauf
durch die Strömungseigenschaften der langen Fasern noch
nicht bewältigt werden. In einer Presse, die durchaus eine
Schuhwalze umfassen kann, wird die Bahn entwässert. Anschließend
wird sie über Trockenzylinder geführt, bis sie
aufgewickelt werden kann.
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Sackpapiere
werden zum Teil gestaucht, um ein besseres Dehnungsverhalten (zum
Beispiel beim Befüllvorgang) aufzuweisen. Dazu gibt es
verschiedene bekannte Verfahren. Die größte Bedeutung
hat hier das sogenannte Clupak-Verfahren, bei dem die Bahn über
ein sich dehnendes und wieder entspannendes elastisches Band geführt
wird. Bei dieser Stauchung spricht man häufig auch von
einem Kreppvorgang.
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Sackpapiere
werden heutzutage üblicherweise nicht geglättet,
da mit den bekannten Glättverfahren die Glätte
nur auf Kosten der Porosität verbessert werden kann. Diese
Eigenschaft einer hohen Luftdurchlässigkeit, gemessen z.
B. mittels Gurley-Porosität (ISO 5636-5, TAPPI
T 460), ist aber entscheidend für die Befüllbarkeit
der Säcke: Wenn die Luft nicht schnell genug verdrängt
werden kann, kann der Sack nicht entsprechend schnell mit dem Gut
befüllt werden oder die Luft tritt über die Einfüllöffnung aus
und nimmt dabei das Füllgut oder zumindest seine feinen
Bestandteile mit.
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Andererseits
wäre es durchaus wünschenswert, zumindest einseitig
eine glattere Oberfläche ohne Inkaufnahme der geschilderten
Nachteile zu erzielen, da sich damit die Bedruckbarkeit hinsichtlich Druckqualität
und Druckfarbenverbrauch optimieren ließe. Dies wird insbesondere
deshalb wichtig, weil mittlerweile auch die Sackverpackung als Verkaufsverpackung
zum Einsatz kommt.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit aufzuzeigen,
mit dem ein besonders hochwertiges und gut bedruckbares Sackpapier
herzustellen ist.
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Die
Aufgabe wird in Bezug auf das Herstellverfahren dadurch gelöst,
dass die Bahn am Ende oder nach der Trockenpartie in einem Breitnipkalander
behandelt wird.
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Versuche,
ein Sackpapier so weit zu glätten, dass man es gut bedrucken
kann, haben nie zu einem zufriedenstellenden Erfolg geführt.
Erst ein Breitnipkalander brachte unerwartet die gewünschten
Resultate. Breitnip kalander haben in ihrer Kontaktzone (Nip), in
der die Bahn behandelt wird, eine längere Einwirkungsdauer
von hohen Temperaturen, dafür aber niedrigeren Drücken.
Das alles führt dazu, dass zwar die angeschmolzene Oberfläche
eingeebnet, die Porosität dagegen nicht in unzulässiger
Weise verschlechtert wird.
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Es
ist von Vorteil, wenn die Bahn vor der Aufwicklung in einem Breitnipkalander
behandelt wird. Das bedruckbare Sackpapier wird so in einer Herstellmaschine
online geglättet. Die Bahn kühlt nicht ab, wie
dies automatisch nach einer Aufwicklung geschehen würde,
bevor sie geglättet wird. Sie durchläuft den Breitnip
annähernd mit der Temperatur, die sie in der Trockenpartie
aufgebaut hat. Dies hat einen positiven Einfluss auf das Oberflächenergebnis
der Bahn und außerdem auf den Energiehaushalt der Herstellmaschine.
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Mit
Vorteil wird die Bahn bei einem Trockengehalt von 40–80%
um mindestens 5% in Laufrichtung gestaucht. Ein solches Sackpapier
weist eine deutlich größere Dehnbarkeit und eine
bessere Reißfestigkeit auf. Insbesondere beim Befüllen
und beim Transport von Papiersäcken ist bei einem gemäß diesem
Verfahren hergestellten Papiersack ein Aufreißen weitgehend
vermeidbar. Die Stauchung sollte in dem angegebenen Feuchtigkeitszustand
erfolgen, da die Stauchung (oder auch Kreppung genannt) sonst nicht
stabil bleibt.
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Es
ist günstig, wenn mit dem Breitnipkalander eine erste an
einer glatten und beheizten Walze anliegenden Bahnseite auf einen
PPS 10S-Wert (DIN ISO 8791-4) von unter 7 μm
geglättet wird. In der Regel reicht es, wenn die nach der
Sackanfertigung nach außen weisende Seite eine höhere
Glätte aufweist. Diese Bahnseite kann ohne Probleme einen qualitativ
relativ hochwertigen Aufdruck erhalten. Papiersäcke, die
von außen derart bedruckt sind, besitzen hinterher eine
hohe Werbewirksamkeit.
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Besonders
bevorzugt wird das Offset- oder Flexodruckverfahren angewendet.
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Vorzugsweise
wird mit dem Breitnipkalander eine erste an einer glatten und beheizten
Walze anliegende Bahnseite auf ein PPS 10S-Wert-Verhältnis von
in Laufrichtung vor dem Breitnipkalander zu in Laufrichtung der
Bahn hinter dem Breitnipkalander von über 1,4 geglättet.
Eine derartige Glättesteigerung reicht in der Regel aus,
um eine gleichmäßige Bedruckbarkeit zu ermöglichen.
Bewusst kann man die einseitige Glättung vornehmen, wobei
die Veränderung der Oberflächenqualität
der nicht bevorzugt geglätteten Seite geringer ist als
auf der bevorzugt geglätteten Seite und sich im Vergleich
zum Wert vor der Glättung die Rauhigkeit PPS 10S nur um
maximal 10% verändert und die Rauhigkeit Bendtsen nur um
maximal 15%.
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Mit
Vorteil ist dafür gesorgt, dass die Bahn mit dem Breitnipkalander
von in Laufrichtung vor dem Breitnipkalander zu in Laufrichtung
der Bahn hinter dem Breitnipkalander um maximal 15% verdichtet wird.
Eine solche Maßnahme dient der Erhaltung der Elastizität.
Die volumenschonende Glättung von Sackpapier bewahrt einen
relativ großen Anteil an Luft im Fasergefüge und
verhindert ein Zerreißen des Fasernetzwerks.
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Bevorzugt
beaufschlagt der Breitnipkalander über ein flexibles Gegendruckelement
ungestauchtes Sackpapier mit einem maximalen Pressdruck von 3 bis
15 MPa, bevorzugt 5 bis 10 MPa, und gestauchtes Sackpapier mit einem
Pressdruck von 1 bis 10 MPa, bevorzugt 2 bis 5 MPa. Die Rede ist
hier von Druckspannung beispielweise in der Mitte der Niplänge
in Bahnlaufrichtung. Diese Druckspannungen sind gegenüber
herkömmlichen Glättdrücken sehr moderat.
Die Bahn wird nur unwesentlich zusammengepresst und behält
die notwendige Porosität.
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Mit
Vorteil ist dafür gesorgt, dass der Breitnipkalander über
eine Schuhwalze mit einem flexiblen Mantel oder einem flexiblen
Band die Bahn mit einem Pressdruck beaufschlagt. Derartige Schuhwalzen
sind bekannt und stellen im Bereich anderer Papiersorten eine ausgereifte
Technik dar. Die Niplänge kann über die Schuhgeometrie
variiert werden.
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Vorzugsweise
wird der Pressdruck des Breitnipkalanders so eingestellt, dass die
Gurley-Porosität (TAPPI T 460m49) der
gestauchten Sackpapierbahn auf einem Wert unter unter 7 sec und
der ungestauchten Sackpapierbahn auf einem Wert unter 30 sec verbleibt.
Eine genaue Einstellung des Pressdrucks kann so erfolgen, dass man
die Porosität der Papierbahn im fertigen Zustand oder nach
dem Breitnipkalander (ggf. online) misst. Übersteigt die
nach Gurley gemessene Porosität beispielsweise bei einer gestauchten
Sackpapierbahn den Wert von 7 sec, so wird der Pressdruck verringert.
Ein Gurley-Wert unter 7 sec gestattet ein Befüllen von
Papiersäcken beispielsweise mit Zement ohne große
Staubentwicklung.
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Es
ist günstig, wenn der Breitnipkalander so betrieben wird,
dass der Wert der Gurley-Porosität (TAPPI T 460m49)
der Bahn im Breitnipkalander um maximal 50% ansteigt. Es hat sich
herausgestellt, dass eine Halbierung der Ausgangsluftdurchlässigkeit
gerade noch statthaft für den späteren Verwendungszweck – beispielsweise
die Herstellung von Papiersäcken – ist. Der geeignete
Anpressduck bzw. die geeignete Oberflächentemperatur der
Heizwalze lässt sich in wenigen Versuchen ermitteln.
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In
solchen Versuchen hat sich herausgestellt, dass die Oberfläche
der beheizten Walze bevorzugt eine Temperatur von 150 bis 250°C,
vorzugsweise 180 bis 220°C, hat. In diesem Temperaturbereich
ist das für die spätere Bedruckbarkeit beste Sackpapier
geglättet worden.
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Besonders
bevorzugt wird die Breite der Beheizung an die Bahnbreite oder umgekehrt
angepasst. Die Beheizung der Heizwalze kann von innen oder von außen,
beispielsweise induktiv, erfolgen. Für derartige Beheizungsverfahren
sind zonenweise einstellbare Sektoren bekannt. Um einen ggf. vorhandenen
Mantel oder ein ggf. vorhandenes Band einer Schuhwalze oder ganz
allgemein das flexible mit der Heizwalze zusammenwirkende Gegendruckelement
vor der Überhitzung durch die relativ heiße Heizwalze
zu schützen, kann die von der Bahn abtransportierte Wärme
in der Heizenergiezufuhr auf die Bahnbreite beschränkt
werden. Umgekehrt ist es alternativ möglich, die Bahn durch
Randbeschnitt auf die Breite des Wärme abgebenden Bereichs
der Heizwalze abzustimmen.
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Das
Glätteergebnis im Breitnip kann vorzugsweise dadurch verbessert
werden, dass man die Bahn vor dem Einlauf in den Breitnipkalander
auf einen über die Bahnbreite gleichmäßigen
Wert zwischen 5 und 12% befeuchtet. Je näher die Befeuchtungseinrichtung
vor dem Nip angeordnet ist, desto mehr wird die Verdichtung der
Bahn auf die Oberfläche der Bahn begrenzt. Das bedeutet,
dass die mittleren Lagen für ein gutes Glätteergebnis
weniger gepresst werden müssen, was wiederum den positiven Volumenerhalt
bewirkt. Zahlreiche Veröffentlichungen beschreiben das
so genannte Moisture Gradient Calendering, das in diesem Verfahren überraschenderweise
auch bei Sackpapier angewendet werden kann. Dabei können
je nach Stoffzusammensetzung Dampf (die weniger Wasser, aber mehr
Wärme) oder Düsenfeuchter (mit höherem
Feuchtigkeitseintrag) eingesetzt werden. Entscheidend ist, dass
das bevorzugte Feuchtequerprofil besonders gleichmäßig ist,
da Feuchteunterschiede über die Breite die Qualität
des Sackpapiers eher verschlechtern.
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Vorzugsweise
wird die Bahn im Breitnipkalander mit der Trocknungsleistung getrocknet,
die wenigstens ein Trockenzylinder gleicher Bauart wie in der vorangehenden
Trockenpartie an gleicher Position wie der Breit nipkalander aufbringen
würde. Wenn der Breitnipkalander das Trocknungsvermögen
wie ein vorangehender Trockenzylinder aufweist, ist es möglich,
auch bestehende Sackpapiermaschinen umzurüsten, indem beispielsweise
der letzte Trockenzylinder durch einen Breitnipkalander ersetzt wird.
Die Papierbahn muss nicht in unvorteilhafter Weise nasser aufgewickelt
werden und die neue Anordnung gestattet, das erfindungsgemäße
Verfahren, ein besonders gut bedruckbares Sackpapier herzustellen,
anzuwenden.
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Die
Erfindung beansprucht ihren Schutz auch auf ein nach dem Verfahren
hergestelltes gestauchtes Sackpapier, das einen PPS 10S-Wert (DIN ISO
8791-4) von unter 7 μm, eine Dichte von unter 0,80
g/cm3 und eine Gurley-Porosität
(TAPPI T 460m49) unter 7 sec besitzt. Dieses Sackpapier
besitzt hervorragende und gegenüber dem Stand der Technik
deutlich gesteigerte Eigenschaften zur Herstellung von Papiersäcken.
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Analog
beansprucht die Erfindung ihren Schutz auch auf ein nach dem Verfahren
hergestelltes ungestauchtes Sackpapier, das einen PPS 10S-Wert (DIN
ISO 8791-4) von unter 5 μm, eine Dichte von unter
0,80 g/cm3 und eine Gurley-Porosität
(TAPPI T 460m49) unter 30 sec besitzt
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Weiterhin
ist ein Schutzanspruch auf einen Papiersack gerichtet, der aus einem
gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche
1 bis 14 hergestellten und zurechtgeschnittenen Sackpapier geklebt oder
genäht gebildet ist.
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Besonders
bevorzugt weist der Papiersack mehrer Sackpapierlagen auf. Dadurch
wird er besonders stabil, ohne dabei ein Luftentweichen bei der Befüllung
zu verhindern.
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Mit
besonderem Vorteil wird das Sackpapier auf der geglätteten
Seite vor der Sackbildung im Offset- oder Flexodruckverfahren bedruckt.
Diese Druckmethoden eignen sich besonders, auf dem im Verfahren
hergestellten Sackpapier Beschriftungen und Grafiken aufzubringen.
Aufgrund der erzielten Glätte wird der Aufdruck klar und
deutlich und in leuchtend in seinen Farben und der Farbverbrauch hält
sich in Grenzen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
In dieser zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung
eines Breitnipkalanders 12 innerhalb einer Vorrichtung
zur Herstellung einer Sackpapierbahn 1.
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Eine
in der Figur dargestellte Vorrichtung zur Herstellung einer Sackpapierbahn 1 dient
zur Herstellung einer F 2. Die Sackpapierbahn 2 kommt aus einer
Papiermaschine 3, die zumindest einen Stoffauflauf zum
Aufbringen der Sackpapierbahn 2, eine Presse, in der die
Sackpapierbahn entwässert wird, und eine Trockenpartie,
in der die Sackpapierbahn über Trockenzylinder getrocknet
wird, umfasst. Sie ist zur Vereinfachung nur schematisch als Kasten 3 dargestellt
ist. Es ist auch möglich, die Sackpapierbahn 2 von
einer Vorratsrolle, beispielsweise einer Jumborolle, abzuwickeln.
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Die
Sackpapierbahn 2 durchläuft nach besagtem Stoffauflauf,
besagter Presse und zumindest einem Teil der besagten Trockenpartie
(alle im Kasten 3 zusammengefasst) zunächst eine
Staucheinrichtung 4, in der die Sackpapierbahn um etwa
5% in Bahnlaufrichtung 9 gestaucht wird. Ein bekanntes Verfahren
funktioniert mittels eines gummielastischen Kreppbandes 6,
das über Leitrollen 7 geführt, ein Wegstück
parallel zur Sackpapierbahn 2 auf der Oberfläche
eines Trockenzylinders 5 verläuft (Clupak-Verfahren).
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Durch
eine Einstellung der Dehnung und Rückfederung des Kreppbandes 6 wird
die Sackpapierbahn 2 gestaucht oder zumindest mikrogestaucht.
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Will
man ungestauchtes Sackpapier herstellen, so kann die Staucheinrichtung 4 in
nicht dargestellter Weise umfahren werden.
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In
Laufrichtung 9 hinter der Staucheinrichtung 4 sind
zunächst optional weitere Trockenzylinder und folgend eine
Befeuchtungseinrichtung 10 angeordnet, die Dampf oder Wassersprühnebel 11 auf die
erste Seite 2a der Sackpapierbahn 2 aufträgt.
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In
Bahnlaufrichtung 9 hinter der Befeuchtungseinrichtung 10 ist
ein Breitnipkalander 12 angeordnet, der auch als ”Schuhkalander” bezeichnet wird.
Hinter diesem folgt eine Aufwicklung 8, wo die fertige
Sackpapierbahn 2 zu Rollen aufgewickelt wird.
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Der
Breitnipkalander 12 weist als flexibles Gegendruckelement 34 zur
Heizwalze 15 eine Schuhwalze 13 mit einem umlaufenden
Mantel 14 auf. Der Mantel 14 wirkt mit einer Heizwalze 15 zusammen
und bildet einen Breitnip 16, in dem die Sackpapierbahn 2 satiniert
wird, also mit einem gewissen Druck und mit einer erhöhten
Temperatur beaufschlagt wird. Dabei wird die an der Heizwalze 15 anliegende
Bahnseite 2a deutlich mehr geglättet als die andere
Bahnseite 2b.
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Die
Heizwalze 15 weist eine Vielzahl von peripheren Bohrungen 17 auf,
durch die ein Wärmeträgermedium, beispielsweise Öl
oder Dampf oder Wassersprühnebel, geführt werden
kann, um die Oberfläche der Heizwalze 15 mit einer
Oberflächentemperatur im Bereich von 150 bis 250°C,
vorzugsweise 180 bis 220°C, zu versehen. Anstelle der peripheren
Bohrungen 17 können natürlich auch andere
Möglichkeiten verwendet wer den, um die Oberfläche
der Heizwalze 15 aufzuheizen, beispielsweise eine nicht dargestellte
Induktionsheizung oder Infrarot-Heizung.
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Die
Heizeinrichtungen können entsprechend der Bahnbreite zonenweise
einstellbar sein.
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Die
Schuhwalze 13 weist einen Anpressschuh 18 auf,
der ortsfest angeordnet ist. Um den Breitnip 16 zu schließen,
wird die Heizwalze 15 in Richtung eines Doppelpfeiles 19 bewegt,
wobei der Mantel 14 von einer Andruckfläche 20 des
Anpressschuhs 18 abgestützt wird. Die Andruckfläche 20 hat im
vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Form, die unter Berücksichtigung
der Dicke des Mantels 14 an die Krümmung der Heizwalze 15 angepasst
ist. Dies ist aber nicht unbedingt erforderlich. Selbstverständlich
ist der Schließvorgang auch umgekehrt mit feststehender
Heizwalze 15 und bewegter Schuhwalze 13 denkbar.
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Des
weiteren ist auch eine Anordnung vorstellbar, bei der sich die zu
glättende Seite unten befindet. In diesem Fall wechseln
auch alle Bauteile und Funktionen von der Bahnober- auf die -unterseite
und umgekehrt. In diesem Fall könnte der Feuchteauftrag gleichermaßen
mit Dampf oder Wasser erfolgen, auf eine Kühlwalze 22 könnte
bei Einsatz von Wasser eher verzichtet werden.
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Der
Breitnip 16 hat eine Länge in Bahnlaufrichtung 9 im
Bereich von 30 bis 400 mm. Bei einer Geschwindigkeit der Sackpapierbahn 2 im
Bereich von 400 bis 2.500 m/min benötigt die Sackpapierbahn 2 also
etwa 0,8 bis 50 ms, vorzugsweise aber mehr als 5 ms, um den Breitnip 16 zu
durchlaufen.
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Man
stellt nun mit nicht näher dargestellten Druckbeaufschlagungsmitteln
eine Druckspannung im Breitnip 16 ein, die bei einem gestauchten
Sack papier einen maximalen Pressdruck von 3 bis 15 MPa, bevorzugt
5 bis 10 MPa, und bei gestauchtem Sackpapier einen Pressdruck von
1 bis 10 MPa, bevorzugt 2 bis 5 MPa bereit stellt. Diese Druckspannung
wirkt beispielsweise etwa in der Mitte des Breitnips in Bahnlaufrichtung 9.
Vom Eintritt in den Breitnip steigt die Druckspannung an und zwar
maximal um 2 MPa pro mm. Mit anderen Worten ist der Gradient der
Druckspannung begrenzt.
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Wenn
man bislang eine Sackpapierbahn durch einen ”normalen” Kalander
geleitet hat, dessen Nip durch zwei gegenüberliegende Walzen
gebildet worden ist, musste man feststellen, dass das Sackpapier
seine gewünschte Porosität verlor. Bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß der Figur wird der Pressdruck des Breitnipkalanders
so eingestellt, dass die Gurley-Porosität (TAPPI
T 460m49) der Sackpapierbahn auf einem Wert unter 7 sec
verbleibt. Eine genaue Einstellung des Pressdrucks kann so erfolgen,
dass man die Porosität der Sackpapierbahn im fertigen Zustand
misst. Übersteigt die nach Gurley gemessene Porosität
den Wert von 7 sec, so wird der Pressdruck verringert.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform ist die Befeuchtungseinrichtung 10 etwa
0,3 bis 1,5 m vor dem Eintritt in den Breitnip 16 angeordnet.
Das Glätteergebnis kann dadurch gesteigert und die Verdichtung
der Sackpapierbahn vermindert werden.
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Außerdem
ist bei der dargestellten Ausführungsform nur ein Breitnipkalander 12 installiert
und es wird nur eine Seite 2a geglättet (Bahnoberseite), wie
dies bei Sackpapieren in der Regel nur sinnvoll ist. Wenn eine zweiseitige
Glättung gewünscht wird, dann muss ein zweiter
Breitnipkalander in Laufrichtung hinter dem dargestellten Breitnip 16 angeordnet werden,
bei dem die Heizwalze in der unteren Position angeordnet ist.
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Um
die technischen Eckdaten dieser Erfindung zu ermitteln, wurden in
einem Labor Versuche gefahren.
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Unmittelbar
vor dem Breitnipkalander 12 und vor einer Befeuchtung 10 betrug
die Bahnfeuchte 5 bis 12% und die Bahntemperatur 50 bis 90°C,
bevorzugt 60 bis 70°C. Der die Gegenseite berührende
Bezug war möglichst weich, z. B. größtenteils
aus PU (Polyurethan) mit einer Härte unter 60 Sh (D), bevorzugt
unter 95 Sh (A). Die Niplänge in Bahnlaufrichtung 9 war
bevorzugt 60 bis 120 mm, bzw. die Verweilzeit typischerweise unter
20 ms, bevorzugt 5 bis 15 ms, bevorzugt ca. 10 ms. Die Heizwalze 15 hatte eine
Oberflächentemperatur von bevorzugt ca. 200°C.
Dabei war eine Kombination induktiver Außenheizung mit
Innenbeheizung Walze anwendbar. Die Druckspannung bei ungestauchtem
Sackpapier betrug 3 bis 15 MPa, bevorzugt 5 bis 10 MPa, bei gestauchtem
Sackpapier 1 bis 10 MPa, bevorzugt 2 bis 5 MPa. Bevorzugt sollte
eine Ausführung mit Bedampfung der zu glättenden
Seite unmittelbar vor dem Breitnip gewählt werden, vorzugsweise
0,3 bis 1,5 m vor dem Nipeinlauf, dabei sollte dem Dampfblaskasten
bevorzugt 0,5 bis 3 g/m2 zugeführt
werden. Je nach Wirkungsgrad der Dampfübertragung, der
vor allem von der Bahntemperatur bestimmt wird, nimmt die Sackpapierbahn
bis zu 80% der zugeführten Dampfmenge auf. Es wurde bei
den Versuchen erkannt, dass nach der Trocknung und vor der Bedampfung
sinnvollerweise ein Kühlzylinder 22 anzuordnen
ist, wenn die Bahntemperatur ohne Kühlzylinder vor dem
Nip mehr als ca. 70°C beträgt. Bei einem Offline-Prozeß wird
diese Kühlwalze daher in der Regel nicht erforderlich sein.
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Das
so hergestellte Papier wies folgende Merkmale auf: Die PPS 10S-Rauhigkeit
(ISO 8791-4, Tappi T555) ohne
Kreppung wurde auf der zu glättenden Seite von ca. 8,5 μm
vor bzw. ohne Breitnipkalander 12 auf bis zu 3,5 μm
verbessert, der Zielbereich lag bei 4 bis 5 μm bzw. einer
Verbesserung auf 45 bis 60% des Ausgangswertes. Gleichzeitig, und das ist
die Besonderheit des Schuhkalanders, nahm die Porosität
nur von 17 auf max. 26 sec zu, im PPS-Zielbereich auf ca. 20 sec,
also stieg sie auf ca. 115 bis 120% des Ausgangswertes an. Der maximal erlaubte
Wert liegt bei ca. 40 s und wurde somit deutlich unterschritten.
Außerdem wurde im gleichen Fall die Bendtsen-Rauigkeit
(DIN ISO 5636/3-8791/2, DIN 53108/53120)
von ca. 700 ml/min auf minimal 130 ml/min reduziert, im Zielbereich
von 4 bis 5 μm PPS-Rauigkeit auf 200 bis 280 ml/min, also
auf 25 bis 40% des Ausgangswertes. Gleichzeitig nahm die Dichte
von 0,70 g/cm3 auf im Spitzenwert 0,80 g/cm3 zu, im Zielbereich 0,75 g/cm3 bis
0,78 g/cm3, stieg also im Zielbereich nur
um max. 15% an.
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Bei
gestauchten Sorten wurde die PPS-Rauigkeit von ca. 9 μm
auf der zu glättenden Seite vor bzw. ohne Kalander auf
einen Zielbereich von 5 bis 6 μm reduziert, entsprechend
einer Verbesserung auf 55 bis 65% des Ausgangswertes. Gleichzeitig
nahm die Porosität nur von 4,9 s auf 5,2 bis 5,8 s zu,
stieg also nur auf max. 115% des Ausgangswertes an. Die Bendtsen-Rauigkeit
wurde von ca. 780 ml/min im Zielbereich der PPS-Rauigkeit auf 300
bis 380 ml/min verringert, also auf 35 bis 50% des Ausgangswertes. Gleichzeitig
stieg die Dichte von ca. 0,70 g/cm3 im Zielbereich
auf 0,73 g/cm3 bis 0,75 g/cm3,
also um max. 10% an.
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Aufgrund
der Produktion verschiedener Sorten bzw. Flächengewichte
stellte sich am Ende der Trockenpartie durch unterschiedlichen Schrumpf eine
unterschiedliche Bahnbreite ein. Dies kann auf zwei Arten berücksichtigt
werden, entweder durch Randbeschnitt, so dass die Arbeitsbreite
des Breitnipkalanders 12 auf die minimalste Bahnbreite
bzw. geringfügig darunter eingestellt wird. Die nicht satinierten
Bahnränder müssen dann nach dem Breitnipkalander 12 und
vor der Aufwicklung 8 in einer Randschneideeinrichtung 21 abgeschnitten
werden. Die andere Varante ist das Durchfahren des Kalanders mit
variabler Bahnbreite. In diesem Fall ist die breiteste Sackpapierbahn 2 schmaler
als die Arbeitsbreite des Kalanders.
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Dann
müssen die nicht von der Sackpapierbahn bedeckten Randbereiche
des elastischen Bezugs vor Überhitzung durch Kontakt mit
der hochbeheizten Walze 15 geschützt werden. Ein
PU-Mantel 14 darf z. B. nur auf 100°C erwärmt
werden (gemessen vor Nipeintritt). Abhilfe kann nur durch Kühlung des
Mantels 14 der Schuhwalze 13 geschaffen werden,
z. B. durch Aufsprühen eines Luft-Wasser-Gemisches. Desweiteren
kann eine nicht dargestellte Temperaturüberwachung und
Temperaturregelung eingesetzt werden, insbesondere auch dazu, damit eine
eventuelle Kühlwalze 22 nach der Trockenpartie nur
bei Bedarf (Überschreiten einer zulässigen Manteltemperatur)
betrieben werden muss, was den Lärm mindert und Energie
spart. Des Weiteren kann es im Falle der Randkühlung des
Mantels 14 sinnvoll sein, die Oberflächentemperatur
der Heizwalze auf (vor dem Nip gemessene) 170°C oder weniger
zu beschränken, falls eine größere Temperaturdifferenz von
der Randkühlung nicht bewältigt werden kann. Soll
die Bahnbreite variabel sein, so kann man auch die Heizzonenbreite
der Thermowalze variabel gestalten und entsprechend anpassen, z.
B. durch nicht dargestellte innenliegende, verschiebbare Isolierhülsen
in peripheren Bohrungen 17.
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Der
Breitnipkalander 12 kann auch genutzt werden, um den Trockengehalt
der Sackpapierbahn 2 zu erhöhen. Dies ist insbesondere
dann attraktiv, wenn eine bestehende Vorrichtung zur Herstellung einer
Sackpapierbahn 1 umgebaut werden soll und für
den Einbau des Breitnipkalanders Platz geschaffen werden muss. Der
Breitnipkalander kann dann so betrieben werden, dass er mit seiner
Trocknungsleistung 1 bis 4, bevorzugt 1 bis 2 Trockenzylinder 5 ersetzen
kann.
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- 1
- Vorrichtung
zur Herstellung einer Sackpapierbahn
- 2
- Sackpapierbahn
- 2a
- erste
Bahnseite
- 2b
- zweite
Bahnseite
- 3
- Papiermaschine
(Stoffauflauf, Presse, Trockenzylinder)
- 4
- Staucheinrichtung
- 5
- Trockenzylinder
- 6
- Kreppband
- 7
- Leitrollen
- 8
- Aufwicklung
- 9
- Bahnlaufrichtung
- 10
- Befeuchtungseinrichtung
- 11
- Dampf
oder Wassersprühnebel
- 12
- Breitnipkalander
- 13
- Schuhwalze
- 14
- Mantel
- 15
- Heizwalze
- 16
- Breitnip
- 17
- periphere
Bohrungen
- 18
- Schuh
- 19
- Bewegungsrichtung
(Doppelpfeil)
- 20
- Andruckfläche
- 21
- Randschneideeinrichtung
- 22
- Kühlwalze
- 23
- flexibles
Gegendruckelement
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - ISO 5636-5 [0006]
- - TAPPI T 460 [0006]
- - DIN ISO 8791-4 [0013]
- - TAPPI T 460m49 [0019]
- - TAPPI T 460m49 [0020]
- - DIN ISO 8791-4 [0025]
- - TAPPI T 460m49 [0025]
- - DIN ISO 8791-4 [0026]
- - TAPPI T 460m49 [0026]
- - TAPPI T 460m49 [0044]
- - ISO 8791-4 [0049]
- - Tappi T555 [0049]
- - DIN ISO 5636/3-8791/2 [0049]
- - DIN 53108/53120 [0049]