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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bearbeitung der Fläche einer
Faserbahn.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patenanspruchs
10 zur Anwendung beim Bearbeitungsverfahren der Fläche einer
Faserbahn/von Faserbahnen.
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Für die Faserbahn
sowie für
die Papier-/Kartonbahn sind einige Glättungsverfahren für die Fläche bekannt.
Es ist u. a. ein Glättungsverfahren
für die
Fläche
einer Faserbahn bekannt, bei welchem die Faserbahn durch einen Walzenspalt
bzw. Walzennip verläuft,
der zwischen zwei gegenüber
liegenden Walzen ausgebildet ist, die verschiedene Drehgeschwindigkeiten
aufweisen. Die Glättung
der Faserbahn beruht auf den im Walzennip an die Fläche der Faserbahn
gerichteten Schneidekräften
sowie auf dem Gleiten der Walze an der Fläche der Faserbahn. Die Probleme
solcher sog. Reibungskalander hängen
mit Stäuben,
Fahrbarkeit und Versteilbarkeit des Glättungsprozesses zusammen. Es
ist auch bekannt, die Fläche
einer Faserbahn durch Bürsten
zu glätten. Das
Bürsten
wurde vor allem für
die Glättung
von Karton eingesetzt. Auf die durch das Bürsten ausgeführte Glättung wurde
vorwiegend wegen der Stäubungsprobleme
verzichtet.
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Die
Aufgabe der Erfindung liegt darin, die im oben beschriebenen Stand
der Technik auftretenden Probleme zu beseitigen und ein Glättungsverfahren für die Faserbahn
zu schaffen, in welchem der Glättungsprozess
leicht zu verstellen ist und die Stäubungsprobleme gering sind.
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Mit
Hilfe des Verfahrens gemäß dem Patentanspruch
sowie mit Hilfe der dabei angewandten Anordnung zur Bearbeitung
der Fläche
zweier Faserbahnen werden die oben dargestellten Zielsetzungen erreicht.
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In
einem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Bearbeitung der Fläche
zweier Faserbahnen beim Versetzen der erwähnten Flächen in einem gewissen Bereich,
werden die Flächen
der Faserbahn/Faserbahnen in einem gewissen Kontaktbereich (A) miteinander
in Kontakt gesetzt und die Flächen
werden autogen im erwähnten
Kontaktbereich (A) bearbeitet.
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Unter
der autogenen Bearbeitung wird hier die Bearbeitung der Fläche einer
Faserbahn ausschließlich
mittels der Fläche
einer anderen Faserbahn verstanden.
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Der
im Verfahren anzuwendenden Anordnung sind Stütz- und Steuerelemente zugeordnet, wodurch
die Flächen
der Faserbahn/Faserbahnen in einen Abstand (dt) voneinander im einlaufenden Kontaktbereich
(A) angeordnet werden können,
Regelelemente für
den Pressdruck, mit welchen die erwähnten Flächen in Kontakt miteinander
im Kontaktbereich (A) so angeordnet werden können, dass sich zwischen den
Flächen
Pressdruck bildet, und Führungselemente,
mit denen die Faserbahn/Faserbahnen im Kontaktbereich so gefördert werden
können, dass
sich die Geschwindigkeitsvektoren voneinander trennen.
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Unter
dem Geschwindigkeitsvektor der Faserbahn im Kontaktbereich (A) wird
hier die Richtung und die Geschwindigkeit der Faserbahn im Kontaktbereich
verstanden. Die Geschwindigkeitsvektoren der Flächen der Faserbahnen trennen
sich voneinander im Kontaktbereich, falls deren Laufrichtung oder Geschwindigkeit
verschieden sind.
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Die
Erfindung beruht darauf, dass zwei Flächen derselben oder einer anderen
Faserbahn im Kontakt in Bezug aufeinander bei verschiedenen Geschwindigkeiten
gleichzeitig gesetzt werden, wenn zwischen diesen ein diese zusammenpressender Pressdruck
P geschaffen wird, wobei die Flächen sich
gegenseitig reiben und schleifen. Normalerweise werden die Faserbahnen
im Kontakt bereich in entgegengesetzte Richtungen aber mit gleicher
Geschwindigkeit gefördert,
dennoch es ist auch möglich,
dass sie in die gleiche Richtung aber mit verschiedener Geschwindigkeit
gefördert
werden. Erfindungsgemäß werden
die Flächen
der Faserbahn/der Faserbahnen in gemeinsamen Kontakt in einem gewissen
Kontaktbereich (A) gesetzt, gleichzeitig, wenn die erwähnten Flächen gegeneinander
mit Pressdruck (P) gedrückt
werden, welcher Druck aufgrund des gewünschten Glättungsgrades für die Faserbahn/Faserbahnen
bestimmt wird. Abhängig
von dem Pressdruck und der Dauer der gemeinsamen Kontaktzeit glätten sich
die Flächen
zu einem gewissen Glanz und bei großem Pressdruck und langen Kontaktzeiten
schleifen sich die Faserbahnen an ihren Flächen.
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Das
erfindungsgemäße Bearbeitungsverfahren
der Fläche
der Faserbahn weist eine gute Versteilbarkeit auf, beruhend darauf,
dass die Prozessparameter des Verfahrens leicht zu bewältigen sind,
wobei der Schleifeffekt der Fläche
exakt der gewünschte
wird.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung werden entweder eine der beiden oder beide der im
Kontaktbereich einlaufenden Faserbahnen mit Dampf benetzt und aufgewärmt. Auf
diese Weise kann insbesondere ungestrichenes Papier im Kontaktbereich zwischen
den Faserbahnen zur Förderung
der Verbesserung des Glanzes erweicht werden.
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Mit
dem erfindungsgemäßen autogenen
Bearbeitungsverfahren der Fläche
der Faserbahn kann zusätzlich
zu der Schleifung die Fläche
der Faserbahn zur Förderung
der einzelnen in Papier- und Kartonherstellung bekannten Prozesse
bearbeitet werden.
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Bei
einer solchen bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird eine der beiden oder werden beide Flächen der
Faserbahn benetzt, bevor sie in gemeinsamen Kontakt gesetzt werden.
Dieses alternative Verfahren kann bei der Flächenleimung von Karton oder
Papier eingesetzt werden, weil dadurch der Vorteil erzielt wird,
dass die Gleitreibung die Flächenporen
der Faserbahn erwärmt
und öffnet
und das Eindringen des Leimes in das Innere der Faserbahn verbessert.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden die miteinander zum Kontakt zu führenden
Flächen
der Faserbahn/der Faserbahnen so in Berührung gebracht, dass zwischen
ihnen eine Wärmeübertragung
von einer Fläche
zur anderen erfolgt. Dann unterscheiden sich die Temperaturen der
Flächen
vor dem Eintritt in den Kontaktbereich selbstverständlich voneinander.
So ist das erfindungsgemäße Verfahren
sowie die im Verfahren angewandte Anordnung auch für die Abführung der Wärme von
der Faserbahn geeignet, zum Beispiel nach der Presstrocknung oder
der Kalandrierung, bevor die Faserbahn auf die Kühltrommel versetzt wird. Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann auch bei der Wär meübertragung
beispielsweise vor der Kalandrierung eingesetzt werden.
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Andere
durch die Erfindung erzielbaren Vorteile und deren Ausführungsformen
gehen aus der später
dargestellten, detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung hervor.
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Im
Folgenden wird die Erfindung detailliert in Bezug auf die beigelegten
Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform der Erfindung,
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2 zeigt
genauer die in 1 dargestellte Ausführungsform
mit dem Kontaktbereich A der Flächen
der Faserbahn auch in Seitenansicht.
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In
dem in 1 dargestellten autogenen Bearbeitungsverfahren
der Fläche
zweier Karton- und Papierbahnen wird die Fläche derselben Faserbahn W autogen
bearbeitet. Der in die beim Verfahren eingesetzte Anordnung 1 einlaufende,
erste Teil der Faserbahn W wird mit W1 bezeichnet und der aus der Anordnung
auslaufende, zweite Teil derselben Faserbahn wird mit W2 bezeichnet.
In der beim Verfahren eingesetzten Anordnung 1 wird als
ein Stütz-
und Steuerelement eine feste, drehbar vorgesehene Umlenkwalze 2 eingesetzt.
Die Umlenkwalze funktioniert auch als ein Pressdruck hervorrufendes
Presselement 6 im Kontaktbereich A bei der Verstellung
der Bahnspannung. Vor der Drehwalze 2 ist in der Anordnung
eine als Führungselement 7 der
Faser bahn eingesetzte, ebenfalls drehbar vorgesehene feste erste Führungswalze 3; 31.
Zwischen der Umlenkwalze 2 und der ersten Führungswalze
befindet sich ebenfalls eine als Führungselement 7 der
Faserbahn eingesetzte feste Führungswalze 3; 32,
die drehbar ausgebildet ist. Die Führungswalzen 3 funktionieren gleichzeitig
auch als Stützelemente
für die
Faserbahn. Die Führungswalzen 3 können gedreht
werden, also sie sind mit einem Antrieb verbunden, wobei mit ihnen
auch die Bahnspannung beeinflusst werden kann und sie auch als Presselement 6 fungieren.
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Die
Faserbahn W kommt an die Anordnung 1 über die als Steuerelement 4 eingesetzte
erste Leitwalze 4; 41, welche in der Anordnung
in Längsrichtung
vor der ersten Führungswalze 31 angeordnet
ist. Die Faserbahn dagegen verlässt
die Anordnung durch die als Steuerelement 4 eingesetzte
Leitwalze 4; 42. Der Anordnung ist zusätzlich ein
als die Flächen
der Teile W1 und W1 der Faserbahn W in Kontakt setzendes und zwischen
den Flächen
Pressdruck erzeugendes Verstellelement 6 als eingesetztes
Walzenelement 5 zugefügt,
das hier eine Regulierwalze 5 ist, welche sich in der Anordnung
in Längsrichtung
zwischen der ersten Übertragungswalze 31 und
zweiten Übertragungswalze 32 befindet.
Die Regulierwalze 5 ist drehbar vorgesehen und sie kann
auf und ab in vertikaler Richtung in Bezug auf der unter ihr verlaufenden,
bei der Anordnung 1 einlaufenden Ebene des Teiles W1 der
Faserbahn unter Betrachtung des erwähnten Teils W1 der Faserbahn
in seiner oberen Position, wo sie auf der Ebene T, T1 sition, wo
sie auf der Ebene T, T1 verläuft,
verstellt werden.
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Die
in horizontaler Richtung laufende Ebene T1 verläuft über den niedrigsten Punkt der
ersten Leitwalze 4; 41 und den höchsten Punkt
der Umlenkwalze 2, welche Punkte sich vertikal auf die
gleiche Höhe
H; H1 von der Grundebene der Anordnung 1 erstrecken. Die
höchsten
Punkte der ersten und zweiten Führungswalze 31, 32 erstrecken
sich ihrerseits in vertikaler Richtung auf die gleiche Höhe H, H2
von der Grundebene der Anordnung, wobei die über diese höchsten Punkte ungefähr in horizontaler Richtung
verlaufende Ebene T, T2 ist. Die untere Kante der Regulierwalze 5 befindet
sich in der oberen Position der Regulierwalze ungefähr in der
Höhe H, H1
oder höher
als diese und der einlaufende Teil W, W1 der Faserbahn verläuft seinerseits
ungefähr
parallel mit der Ebene T1 verlaufend von der ersten Leitwalze 41 direkt
zur Umlenkwalze 2.
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Wenn
die Regulierwalze 5 sich in ihrer oberen Position befindet,
verläuft
der auslaufende Teil W2 der Faserbahn W seinerseits um die Umlenkwalze
auf die zweite Führungswalze 32 und
weiter auf die erste Führungswalze 31 und
auf die zweite Leitwalze 42. So läuft der Teil W2 der Faserbahn
parallel mit der Ebene T; T2 auf den Führungswalzen und dringt dabei
in die Führungswalzen 31 und 32 ein. Zwischen
dem auslaufenden und einlaufenden Teil W2 und W1 der Faserbahn gibt
es im einlaufenden Kontaktbereich A den Abstand dt, der H1–H2 ist.
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Wenn
die Regulierwalze 5 in ihre untere Position, also in der 1 dargestellte
Position, geführt worden
ist, befindet sich ihre untere Kante ungefähr in der Höhe H2 der über die Oberkanten der Führungswalzen 3 verlaufenden
Ebene T2 oder weiter unten. Der einlaufende Teil W1 der Faserbahn
W, der im Kontaktbereich A unterhalb der Regulierwalze 5 verläuft, wird
durch Drücken
der Regulierwalze 5 so gedrückt, dass er sich an der Oberfläche der
Führungswalzen 3, 31; 32 auf
der Ebene T2 stützt
und dessen Mittelpunkt drückt
sich im Bereich A zwischen den Führungswalzen
teils unter die erwähnte
Ebene T2, also in die in 1 dargestellte Position. Da
sich auch der auslaufende Teil W2 der Faserbahn an den Führungswalzen 3; 31, 32 auf
der Ebene T2 stützt, drückt die
Regulierwalze 5 den Teil der Unterseite der Fläche b, b1
der einlaufenden Faserbahn W, W1 in Kontakt mit der Oberseite der
Fläche
b; b2 der Faserbahn W, W2 wie in 2 dargestellt
wurde. Dabei drücken
sich die betreffenden Teile der Flächen b1 und b2 mit der Kraft
F gegeneinander und zwischen den Teilen der Flächen entsteht ein Pressdruck
P.
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Die
Teile W1 und W2 der Faserbahn verlaufen im Kontaktbereich A unter
Kontakt in verschiedene Richtungen aber mit der gleichen Geschwindigkeit.
In 2 sind die Geschwindigkeitsvektoren dieser Bahnteile,
die gleich groß,
aber gegenläufig
sind, gekennzeichnet.
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Die
Geschwindigkeit des Teiles W1 der einlaufenden Faserbahn und des
Teiles W2 der auslaufenden Faserbahn im Kontaktbereich wird mit
den als Führungselemente 7 eingesetzten
Führungswalzen 3 sowie
mit der Umlenkwalze 2 verstellt, diese sind alle mit einem
Antrieb verbunden. Die Teile W1 und W2 der Faserbahn W bleiben im
Kontaktbereich eine gewisse Kontaktzeit t, die von der Geschwindigkeit des
Teiles der Faserbahn sowie von der Länge des Kontaktbereiches A
in der Laufrichtung des Teiles der Faserbahn abhängig ist.
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Auf
die Entstehung und die Größe des Pressdruckes
P wirkt sowohl die vom Walzenelement 5 wie z. B. von der
Regulierwalze 5 von oben auf die Faserbahnen im Kontaktbereich
gerichtete, nach unten gerichtete Schubkraft F als auch die durch
die Bahnspannung hervorgerufene Gegenkraft F1 der Schubkraft F.
Die Bahnspannung wird mit Hilfe der Umlenkwalze 2 und den
Führungswalzen 3 eingestellt,
welche beide mit Antrieben ausgestattet sind. Die Bahnspannung wird
mit Hilfe von Belastungssensoren der Walzen sowie mit Hilfe der
das Moment der Antriebe erfassenden Einrichtungen oder mit Hilfe
einer IQTension-Einrichtung gemessen, die das in Richtung CD laufende
Spannungsprofil der Faserbahn basierend auf dem Luftdruck zwischen
der Faserbahn und dem Messbalken misst. So kann mit den erwähnten Walzen 2, 3 ihrerseits
im Kontaktbereich A auf die durch Wirkung der Regulierwalze 5 entstehende
Reibung zwischen den Flächen
der Faserbahn Einfluss genommen werden, wobei sie ihrerseits als
Verstellelemente 6 des Pressdruckes P funktionieren.
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Unter
Kontakt werden die Flächen
b; b1 und b; b2 der Teile W1 und W2 der auslaufenden und einlaufenden
Faserbahn W gegeneinander autogen bearbeitet. Beim autogenen Bearbeitungsverfahren
reiben sich die erwähnten
Flächen
b1 und b2 gegenseitig. Dabei entsteht zwischen deren Flächen eine
gewisse Reibungskraft, die Wärme
erzeugt. Die entstandene Wärme
erweicht die entsprechenden Flächen
b; b1 und b; b2 der Teile W1 und W2 im Bearbeitungsbereich, wobei
die Flächen
glätter
geschliffen werden und bei der Abnutzung die Ungleichheiten geglättet werden.
Die Reibungskraft zwischen den Flächen wird primär durch
Heben und Senken der Regulierwalze 5 verstellt. Es ist
auch möglich,
die Bahnspannung zu ändern,
welche die nach oben gerichtete Gegenkraft 1 der auf der
Regulierwalze 5 hervorgerufenen nach unten gerichteten
Schubkraft F beeinflusst. Die Glättungswirkung
der autogenen Bearbeitung auf die Flächen b1 und b2 der Teile W1 und
W2 der Faserbahn hängt
von der Größe des Pressdruckes
P im Kontaktbereich A und von der Dauer der Kontaktzeit t ab.
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So
wird durch die Anordnung gemäß 1 und 2 erzielt,
dass die eine Seite der Faserbahn W durch autogene Bearbeitung geglättet und
geschliffen wird. Falls gewünscht,
kann die Faserbahn W angeordnet werden, durch zwei oder mehrere
Anordnungen gemäß der 1 zu
verlaufen, wobei es möglich
ist, ihre beiden Seiten a, b durch autogene Bearbeitung zur gewünschten
Glätte
und zum gewünschten
Glanz der Fläche
zu schleifen und glätten.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung gibt es zwischen den verschiedenen Teilen derselben
Faserbahn oder zwischen den gegenseitig aneinander zu drückenden
Flächen
verschiedener Faserbahnen einen gewissen Temperaturunterschied,
wobei zwischen den erwähnten
Flächen
im Kontaktbereich A Wärmeübertragung
erfolgt. Diese Erscheinung kann beispielsweise genutzt werden, wenn
man die Faserbahn im Zusammenhang von Presstrocknung, Kalandrierung
oder Streichen der Fläche
oder danach abkühlen
will.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird/werden eine der beiden oder beide der verschiedenen
Teile derselben Faserbahn oder zum Kontakt gesetzten Flächen verschiedener Faserbahnen
vor der autogenen Flächenbehandlung benetzt
oder aufgeheizt. Dies kann beispielsweise durch Dosieren von Dampf
an die Fläche
der Faserbahn erfolgen. Dadurch wird eine ähnliche Flächenbildung wie beim Kalandrieren
in den Walzennips hervorgerufen, aber jetzt wird die Presskraft
zwischen den Flächen
nur durch ein bewegbares Walzenelement 5 sowie durch eine
als Gegenkraft arbeitende Bahnspannung hervorgerufen.
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Des
weiteren werden in einer anderen bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung die Flächen der
verschiedenen Teile derselben Faserbahn oder die Flächen ver schiedener
Faserbahnen kurz vor der Flächenleimung
der zweiten in Kontakt zu setzenden Fläche miteinander in Kontakt
gesetzt. Der autogene Bearbeitungsvorgang zwischen den Flächen heizt die
Flächen
auf und öffnet
die Poren der im Kontakt befindlichen Faserbahn, wodurch bei der
Flächenleimung
erzielt wird, dass der Leim tiefer und leichter in die Faserbahn
eindringt.
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Noch
bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden
wegen der Schleifung der Flächen
im Kontaktbereich A von den Flächen
der Teile derselben Faserbahn oder von den Flächen verschiedener Faserbahnen
die sich lösenden
Faserbahnpartikel durch Saugen oder auf eine andere Weise aufgefangen.
Die Entfernung der Bahnpartikel wird normalerweise durch die an
den Kanten des Kontaktbereiches (in Breiten- und/oder Längsrichtung)
vorgesehenen Auffangeinrichtungen ausgeführt.
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Das
vorher beschriebene Verfahren kann bei der autogenen Bearbeitung
verschiedener Kartons und Papiersorten angewandt werden. Beim Zusammendrücken der
Flächen
mit einer geringeren Kraft glätten
sich die Flächen
und wenn man sie kräftiger gegeneinander
drückt,
werden sie geschliffen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Flächenglanz
von Papier und Karton um 2–10
erhöht werden.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
können
alle Karton- und Papiersorten geglättet werden. Papiersorten,
die viel mechanische Massen enthalten, bei welchen das erfindungsgemäße Verfahren angewandt
werden können,
sind SC-Papier, Hunter-Glanz 20–50%,
LWC-Papier, Hunter-Glanz 50–80%,
dabei ist der Glanz normalerweise jedoch ca. 50–65%, MWC-Papier (Medium Weight
Coated) Hunter-Glanz 65–75%,
MFC-Papier (Machine Finished Coated), Hunter-Glanz 25–70%, FCO-Papier (film
coated Offset), Hunter-Glanz 45–55%, HWC-Papier
Flächengewicht
Hunter-Glanz über 90%.
Typische auf Zellstoff basierte, unter 10% mechanische Masse enthaltende
Papiersorten, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren geglättet werden können, sind
WFC-Papiere (Wood free coated), Hunter-Glanz ca. 65–85%.
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Vorzugweise
können
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
Karton, ungestrichene Papiersorten, deren Flächenglanz mit Hunter-Skala über 40% beträgt, sowie
gestrichene Papiersorten, deren Flächenglanz mit Hunter-Skala über 50%
beträgt,
geglättet
werden.
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Oben
wurde nur einige Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Verfahrens
und der dabei eingesetzten Anordnung dargestellt und einem Fachmann
ist klar, dass die Erfindung auch auf viele andere Weisen realisierbar
ist. So kann zusätzlich
zu dem Walzenelement 5 als Pressdruck hervorrufendes Presselement 6 zwischen
zwei Flächen
der Faserbahn beispielsweise eine einen Luftstrahl hervorrufende
Einrichtung eingesetzt werden.
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In
den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen
verlaufen die Flächen
der Faserbahn im Großen
und Ganzen auf der horizontalen Ebene, aber die Anordnung zur Schaffung
eines autogenen Verfahrens kann gleich gut realisiert werden, wenn die
Grundrichtung der Faserbahnen zum Beispiel vertikal oder irgendein
Winkel zwischen der Vertikalen und der Horizontalen im Kontaktbereich
A ist. Es ist auch vorstellbar, dass die in Kontakt zu setzenden Flächen der
Faserbahn/Faserbahnen in die gleiche Richtung im Kontaktbereich
A gefördert
werden. Um die für
die autogene Bearbeitung der Flächen
benötigte
Reibung hervorzurufen, muss es dabei zwischen den Flächen einen
gewissen Geschwindigkeitsunterschied geben. Bei der in 1 und 2 dargestellten
Anordnung werden verschiedene Teile derselben Faserbahn miteinander
in Kontakt gesetzt. Falls gewünscht,
können
die in Kontakt zu setzenden Flächen
der Faserbahn aus verschiedenen Faserbahnen stammen. Weiter kann
es in der Anordnung 1 im Kontaktbereich als Stütz- und
Führungselemente
eingesetzte Führungswalzen 3 geben,
besonders wenn der Kontaktbereich lang ist. Auch können anstelle
einer einzigen Regulierwalze 5 in der Anordnung 1 als
Walzenelement 5 mehrere Regulierwalzen eingesetzt werden,
wobei die zur Anordnung einlaufende Faserbahn W1 zur Fläche von
deren auslaufenden Faserbahn W2 gedrückt wird. Diese Art der Anordnung
kann notwendig sein, falls der Kontaktbereich lang ist oder man
den Pressdruck in einem Teil des Kontaktbereiches ändern will.