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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft Faserbahnmaschinen wie Papiermaschinen und Nachbehandlungsmaschinen
für Papier. Die Erfindung betrifft besonders die Regelung
des Dickenprofils des Papiers.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In
Papiermaschinen und in Nachbehandlungsmaschinen für Papier,
wie in den Kalandern und Streichmaschinen, werden verschiedenartige,
die Faserbahn pressende Nips verwendet, in der Presspartie der Papiermaschine
die Faserbahn entwässernde und/oder die Faserbahn glättende
Pressnips, in den Kalandern die Faserbahn kalandrierende Nips und
in den Streich-maschinen Streichnips, in welchen die Streichfarbe
auf die Faserbahn übertragen wird.
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Bei
der Kalandrierung wird versucht, allgemein die Eigenschaften wie
Glätte und Glanz eines bahnartigen Materials, wie der Papier-
und Kartonbahn, zu verbessern. Im Kalander werden die Nips zwischen
einer Presswalze mit glatter Oberfläche, wie eine Metallwalze,
und einer mit einem elastischen Belag beschichteten Walze, wie einer
Polymerwalze oder einer anderen Metallwalze, gebildet. Bei der Kalandrierung
wird die Bahn in den zwischen aneinander zu pressenden Walzen entstehenden Nip,
also in den Kalandrierungsnip, geführt, in welchem die
Bahn unter der Einwirkung von Temperatur, Feuchtigkeit und Nipdruck
deformiert wird. Eine Walze mit elastischer Oberfläche,
wie eine Polymerwalze, passt sich an die Formen der Bahnoberfläche
an und drückt die Gegenseite der Bahn gleichmäßig
gegen die Presswalze mit glatter Oberfläche, wie eine Thermowalze.
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Bei
der Profilierung der Faserbahn werden zusätzlich zu den üblichen
Walzennips Langnips eingesetzt und die Bahn wird in einer Presszone,
welche länger als die gewöhnlichen Walzennips
ist, in dieser Art von Nips gepresst. Zusätzlich wird die
Bahn mittels der über die Walzennips und/oder Langnips
laufenden, die Bahn vorwärts schiebenden Verschiebebandoberflächen
wie Bandoberflächen eines Bandkalanders gepresst.
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Das
Metallbandkalandrieren zählt zum bekannten Stand der Technik
bei der Kalandrierung einer Faserbahn. Bei der Kalandrierierung
der Papiersorten muss das Dickenprofil des Papiers wesentlich glatter
sein als vom Karton vorausgesetzt wird. Dies hat zwei Grundursachen.
Zuerst ist ein gewisser Dickenfehler im Papier relativ größer
als im Karton: zum Beispiel: ein Fehler von 5 µm im Karton
von 400 µm beträgt ca. 1,25%, aber ein Fehler
von 5 µm im Papier von 100 µm beträgt
ca. 5%. Einerseits weist die Maschinenrolle leicht eine vielfache
Menge von Drehungen mit Papier als mit Karton auf, so dass die Fehler
in der Maschine in Querrichtung beim Wickeln in der Maschinenrichtung
betont werden: z. B. in einer Kartonrolle, deren Durchmesser 1500
mm beträgt, kann es 2–4 km Karton geben. In einer
von ihrem Querschnitt her gleich großen Papierrolle kann es
mehr als 10 km Meter geben.
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Das
Dickenprofil des Papiers ist kritisch besonders in Hinsicht auf
die Wicklung des Papiers. Falls sich die Dickenfehler des Papiers
immer an der gleichen Stelle in Querrichtung der Maschinen befinden,
wiederholen sich die Dickenfehler beim Wickeln der Papierbahn Drehung
für Drehung. In der Querrichtung der Faserbahn bildet eine
von ihrer Dicke her variierende Faserbahn beim Wickeln zur Maschinenrolle
in der Querrichtung ein von ihrer Spannung her variierendes Spannungsprofil
und Härteprofil. Wenn ein ungleiches Dickenprofil der Faserbahn Spannungsabweichungen
in der Maschinenrolle hervorruft, werden auch die Abrollung der
Maschinenrolle, das Längsschneiden der Faserbahn in Teilbahnen sowie
das Aufrollen der längsgeschnittenen Teilbahnen schwierige
Phasen darstellen. Zusätzlich werden die Spanungsunterschiede
der Teilbahnen in den Kundenrollen den Betrieb der Druckmaschine
beeinträchtigen. Ein ungleichmäßiges
Dickenprofil einer Kundenrolle ist ein relevanter Faktor bei den
Bahnabrissen in der Druckmaschine.
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Das
Durchmesserprofil einer Kalanderwalze und das Dickenprofil des Bandes
eines Metallbandkalanders spielen eine besondere Rolle bei den Glanz-
und Dickenprofilen des Papiers.
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In
den Nips einer Faserbahnmaschine sind die die Faserbahn pressenden
und bei der Profilierung der Faserbahn aktiven Walzenoberflächen
und Bandoberflächen Unreinheiten und Beschädigungen, welche
teils auf die Unreinheiten zurück zu führen sind,
ausgesetzt. Die Unreinheiten rufen in dem die Faserbahn pressenden
Element zusätzliche Dicke hervor, wobei in dem die Faserbahn
pressenden Nip im beschmutzten Bereich auf die Faserbahn eine größere
Pressung gerichtet wird. Die Verschmutzung ruft Probleme im Belastungsprofil
des pressenden Nips hervor und beeinflusst das Dickenprofil der
Faserbahn.
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Bekanntlich
wird in der Faserbahnmaschine das Belastungsprofil des Nips entweder
durch Biegen des Mantels der Walze oder der Walzen oder durch Ändern
des Durchmessers der Walze lokal durch Heizen und/oder Kühlen
eingestellt.
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Durch
Biegen der Walze ist es schwierig, enge Profiländerungen
in der Querrichtung der Maschine durchzuführen. Beim Heiz-/Kühlverfahren sind
der große Energieverbrauch und die Trägheit nachteilig.
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Ein
Verfahren zur Entdeckung der Verschmutzung und/oder Beschädigungen
an einer durch den Nip oder die Nips einer Papiermaschine oder einer
Nachbehadlungsmaschine des Papiers wie eines Kalanders oder einer
Streichanlage laufenden Oberfläche ist durch
WO 99/20836 A1 bekannt. Im
Verfahren werden Vibrationen, welche in Verbindung mit der Konstruktion
einer Maschine entstehen, behandelt. Die erwähnten Vibrationen
werden mindestens mit Hilfe von zwei Sensoren entdeckt und aufgrund
des Erscheinungszeitpunktes der mit Hilfe der erwähnten
Sensoren gemessenen Vibrationen wird die Stelle der Beschädigung
und/oder Unreinheit an der zu beobachtenden Oberfläche
festgelegt. In der Veröffentlichung wird dargestellt, dass
aufgrund der Position der Störquellen, wie der Unreinheiten
die die zu über wachende Oberfläche reinigenden
Vorrichtungen gelenkt werden, um die Reinigungsmaßnahme
in den Bereich der Unreinheiten zu richten.
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Durch
die
WO 2005/075739
A1 ist eine Walzenreinigungsvorrichtung zur Reinigung der
Oberfläche oder des Belages einer Walze einer Faserbahnmaschine
ohne dass die Walze abmontiert wird bekannt. Das Reinigungsmesser
einer Walzenreinigungsvorrichtung ist zum Bewegen im Wesentlichen in
der axialen Richtung der zu reinigenden Walze angeordnet, zur Reinigung
der ganzen Länge der Walzenoberfläche oder eines
gewünschten Teiles der Walzenoberfläche.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß dem
ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird das Verfahren zur Regelung
des Dickenprofils einer Faserbahn in einer Faserbahnmaschine oder
in einer Nachbehandlungsmaschine realisiert, bei welcher die Faserbahn
angeordnet ist, zwischen einem Nip oder mehreren Nips, welcher/welche
die erste pressenden Oberfläche und die zweite pressende
Oberfläche zwischen sich gebildet hat/haben, zu laufen.
Im Verfahren wird Kontaminationsmaterial auf eine sich in einer
Faserbahnmaschine oder in einer Nachbehandlungsmaschine befindliche
erste und/oder zweite Oberfläche in gewünschte
Position in Querrichtung der Faserbahn dosiert.
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Bevorzugt
werden beim Verfahren das dosierte Kontaminationsmaterial und/oder
die ohne Dosierung angehäuften Verunreinigungen wenigstens von
einer die Faserbahn reinigenden Oberfläche gereinigt.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung wird beim
Verfahren mindestens eine in Querrichtung laufende Profilgröße
der Faserbahn erkannt, aufgrund deren die Dosierung des Kontaminationsmaterials,
wie die Dicke und die Position des Kontaminationsmaterials, in Querrichtung
der Faserbahn gesteuert wird.
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Bevorzugt
wird beim Verfahren mindestens eine in Querrichtung laufende Profilgröße
der Faserbahn festgelegt, aufgrund derer die Abfuhr des Kontaminationsmaterials
und/oder der Verunreinigungen in der Querrichtung der Faserbahn
gesteuert wird.
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Bevorzugt
wird beim Verfahren die Profilgröße, wie Härte
oder Spannung, einer von der Faserbahn gewickelten Maschinenrolle
oder einer von der Teilbahn gewickelten Kundenrolle in der CD-Richtung
festgelegt, aufgrund derer die Dosierung des Kontaminationsmaterials
sowie die Abfuhr des Kontaminationsmaterials und/oder der Verunreinigungen in
der Querrichtung der Faserbahn gesteuert werden.
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Bevorzugt
wird beim Verfahren eine in Querrichtung der Faserbahn laufende
Profilgröße, wie eine den Glanz, das Flächengewicht,
die Temperatur, die Streichfarbenmenge oder die Topographie der Oberfläche
beschreibende Größe, festgestellt.
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Bevorzugt
wird beim Verfahren eine in der Querrichtung befindliche Profilgröße
der ersten pressenden Oberfläche und/oder der zweiten pressenden Oberfläche
festgelegt, aufgrund derer die Dosierung des Kontaminationsmaterials,
wie die Dicke und die Position des Kontaminationsmaterials in der
Querrichtung der Faserbahn, gesteuert wird.
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Bevorzugt
wird beim Verfahren die dosierte Kontamination und/oder ohne Dosierung
angehäufte Verunreinigungen wenigstens von einer die Faserbahn
presssenden Oberfläche gereinigt.
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Bevorzugt
wird beim Verfahren eine in Querrichtung laufende Profilgröße
mindestens einer pressenden Oberfläche, wie die Dicke,
die Temperatur oder die Topographie der Oberfläche beschreibende Größe,
wie das Durchmessertrennprofil oder das Dickentrennprofil, festgelegt.
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Bevorzugt
ist die erste pressende Oberfläche die Oberfläche
einer Walze mit weicher Oberfläche, wie die Oberfläche
einer Polymerwalze oder die Oberfläche eines Pressbandes
mit weicher Oberfläche, und bevorzugt ist die zweite pressende
Oberfläche die Oberfläche einer Walze mit harter
Oberfläche, wie die Oberfläche einer Thermowalze,
oder die Oberfläche eines Pressbandes mit harter Oberfläche,
wie die Oberfläche eines Metallbandes.
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Die
Erfindung wird bevorzugt bei einer Presse oder einem Mehrwalzenkalander
oder einem Softkalander oder einem Metallbandkalander oder einer Metallbandpresse
oder einer Streichanlage angewandt.
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Gemäß dem
anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird die Vorrichtung zur Regelung
des Dickenprofils einer Faserbahn in einer Faserbahnmaschine oder
in einer Nachbehandlungsmaschine realisiert, bei welcher die Faserbahn
angeordnet ist, zwischen einem Nip oder mehreren Nips, den/die die erste
pressende Oberfläche und die zweite pressende Oberfläche
zwischen sich gebildet haben, zu laufen. Die Vorrichtung umfasst
ein Dosierungsgerät zur Dosierung des Kontaminationsmaterials
auf eine sich in einer Faserbahnmaschine oder in einer Nachbehandlungsmaschine
befindliche erste und/oder zweite pressende Oberfläche
in gewünschte Position in der Querrichtung der Faserbahn.
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Bevorzugt
umfasst die Vorrichtung ein Reinigungsgerät zur Reinigung
des zu dosierenden Kontaminationsmaterials und/oder des ohne Dosierung anzufallenden
Schmutzes wenigstens von einer die Faserbahn pressenden Oberfläche.
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Besonders
bevorzugt umfasst die Vorrichtung eine Rückschaltung zwischen
der in Querrichtung laufende Profilgröße der Faserbahn
und dem Dosierungsgerät des Kontaminationsmaterials zur Steuerung
der Dicke und der Dosierungsposition des Kontaminationsmaterials
in der Querrichtung der Faserbahn.
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Bevorzugt
umfasst die Vorrichtung eine Rückschaltung zwischen der
in Querrichtung laufenden Profilgröße der Faserbahn
und dem Reinigungsgerät zur Steuerung des Kontaminationsmaterials und/oder
der Abfuhrmenge und der Abfuhrposition des Schmutzes in der Querrichtung
der Faserbahn.
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Bevorzugt
umfasst die Vorrichtung eine Rückschaltung zwischen einer
Profilgröße einer aus der Faserbahn gewickelten
Maschinenrolle oder einer aus der Teilbahn gewickelten Kundenrolle
in der CD-Richtung und dem Reinigungsgerät zur Steuerung
des Kontaminationsmaterials und/oder der Abfuhrmenge und der Abfuhrposition
des Schmutzes in der Querrichtung der Faserbahn.
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Bevorzugt
umfasst die Vorrichtung eine Rückschaltung zwischen der
Profilgröße einer aus der Faserbahn gewickelten
Maschinenrolle oder einer aus der Teilbahn gewickelten Kundenrolle,
wie die Härte oder die Spannung in der CD-Richtung sowie
dem Dosierungsgerät zur Steuerung der Dicke und der Dosierungsposition
des Kontaminationsmaterials in der Querrichtung der Faserbahn.
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Bevorzugt
ist das Dosierungsgerät zum Bewegen im Wesentlichen in
der Richtung der Achse der die Faserbahn pressenden Walzenoberfläche oder
in der Querrichtung der die Faserbahn pressenden Bandoberfläche
ausgebildet. Die Belastung des Reinigungsgerätes ist bevorzugt änderbar
und einstellbar.
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Das
Kontaminationsmaterial umfasst bevorzugt flüssiges Material
oder Kombinationsmaterial aus Flüssigkeit und Gas oder
Kombinationsmaterial aus Flüssigkeit und Feststoff. Das
Kontaminationsmaterial umfasst bevorzugt beim Drucken eingesetzte
Druckfarbe oder bei Streichung der Faserbahn eingesetzte Streichfarbe
oder Streichmasse. Das Kontaminationsmaterial umfasst bevorzugt
schnell verschleißendes Material.
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Die
Vorrichtung umfasst bevorzugt geeignete Bildverarbeitungsinstrumente
zur Verarbeitung eines Bildes von der Faserbahn und/oder von der
die Faserbahn pressenden Oberfläche. Die Bildverarbeitung
beruht bevorzugt auf dem maschinellen Sehen oder der Infrarotaufnahme.
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Gemäß dem
dritten Gesichtspunkt der Erfindung wird die Faserbahnmaschine oder
ein Teil von ihr realisiert, welcher ausgebildet ist, ein in den
Ansprüchen 1–13 dargestelltes Verfahren zu verwenden.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht
eine schnelle Belastung und Korrektur der engen Problembereiche
in der Faserbahn. Im Nip kann das Schleifintervall der die Faserbahn
pressenden Oberflächen wie der Walzenoberflächen
verlängert werden, indem Kontamination absichtlich besonders
im Randbereich der Faserbahn hervorgerufen wird. Andere Vorteile
der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung und in den Ansprüchen
ersichtlich.
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Verschiedene
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden oder
sind nur in Verbindung mit einer oder einigen Gesichtspunkten der
Erfindung beschrieben. Ein Fachmann versteht, dass jede beliebige
Ausführungsform eines Gesichtspunktes der Erfindung im
gleichen Gesichtspunkt der Erfindung und in anderen Gesichtspunkten
allein oder kombiniert mit anderen Ausführungsformen angewandt
werden kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die
Erfindung wird nun beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigelegten
Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
schematisch die Verbindung zwischen den Profilfehlern in der CD-Richtung
einer gewickelten Maschinenrolle und der Verschmutzung der Walze
des Kalanders.
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2 zeigt
schematisch das Verschleißen der Kalanderwalze im Randbereich.
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3 zeigt
schematisch eine erfindungsgemäße Ausführung
zur Profilierung der Kalanderwalze durch Zunahme der Kontamination
an der Oberfläche der Kalanderwalze und durch Abnahme der
Kontamination und/oder der Verschmutzung von der Oberfläche
der Kalanderwalze.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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In
der folgenden Beschreibung werden mit gleichen Bezugszeichen ähnlich
Teile beschrieben. Es ist zu beachten, dass die dargestellten Figuren nicht
im Maßstab angegeben sind und dass sie vor allem der Anschaulichkeit
der Ausführungsformen der Erfindung dienen.
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1 stellt
schematisch die Verbindung zwischen den Profilfehlern 1' einer
gewickelten Maschinenrolle 1 in der CD-Richtung, also einer
Faserbahnmaschine in der Querrichtung, und der Verschmutzung 12' einer
Kalanderwalze 12 dar.
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In 1 werden
zwei Kalanderwalzen, eine Walze 12 mit weichen Oberfläche
(die erste pressende Oberfläche) und eine Walze 11 mit
harter Oberfläche (die zweite pressende Oberfläche),
welche an den Rahmen der Faserbahnmaschine über ihre Achsen 13 gestützt
werden, sowie die auf der Vorderseite der Kalanderwalzen befindliche
Maschinenrolle 1 dargestellt. Im linken Teil der 1 sind
die Walzen 11, 12 und die Maschinenrolle 1 von
vorne und im rechten Teil der 1 sind die
Walzen und die Maschinenrolle von der Seite dargestellt. Die mit
einer gestrichenen Linie beschriebene Faserbahn W, in diesem Beispiel
Papier, wurde im Nip N1 kalandriert, den die Kalanderwalzen 11, 12 zwischen
sich gebildet haben. Mit der strichpunktierten Linie 14 wurde gezeigt,
dass die Faserbahn W nach dem Kalandernip N1 direkt oder nach Zwischenphasen
zu einer Maschinenrolle 1 gewickelt worden ist.
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Die
in 1 in der unteren Nipwalze 12 mit weicher
Oberfläche ersichtlichen engen Schmutzzonen oder engen
ringartigen Schmutzbereiche 12' sind im Tambour, also in
der Maschinenrolle 1 in der CD-Richtung, sichtbar als an
den gleichen Stellen befindliche enge Zonen 1', bei denen
die in der Maschinenrolle 1 befindliche Faserbahn W glänzender
und fester gewickelt als in den Bereichen neben den Zonen 1' ist.
Der Schmutz 12' hat in der CD-Richtung des Durchmesserprofils
einer Walze 12 mit weicher Oberfläche lokale zonenförmige
Durchmessermaxime 12' hervorgerufen, welche beim Kalandrieren
an der Faserbahn W mehr Pressung als in den Bereichen neben den
Schmutzzonen 12' verursachen.
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Das
Dickenprofil der Faserbahn W ist kritisch besonders in Hinsicht
auf die Wicklung des Papiers. Wenn sich die Dickenfehler des Papiers
W gemäß der 1 immer
an der gleichen Stelle in Querrichtung der Maschinen befinden, wiederholen
sich die Dickenfehler beim Wickeln der Bahn mit jeder Drehung. Die
Dickenvariation in der Papierbahn W entspricht aufgrund der lokalen
Belastungsmaximen 1' im Nip N1 sogar ca. der Klasse eines
Mikrometers.
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In 1 hat
eine in der Querrichtung der Faserbahn von ihrer Dicke her variierende
Papierbahn W beim Wickeln zur Maschinenrolle 1 ein Spannungsprofil
einer in der Querrichtung von ihrer Spannung her variierenden der
Maschinenrolle 1 hervorgerufen, welches sogar mit dem bloßen
Auge ersichtlich war, wenn gemäß der 1 die
verschmutzte Kalanderwalze 12 und die aus einem im Kalander
erzeugten Papier W gewickelte Maschinenrolle 1 miteinander
verglichen wurden.
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In 2 wird
der Verschleiß einer Kalanderwalze 12 mit weicher
Oberfläche im Randbereich der weichen Walzenoberfläche
dargestellt. Die im Teilschnitt darge stellten zwei Kalanderwalzen,
die Walze 11 mit harter Oberfläche, zum Beispiel
eine Thermowalze, und die Walze 12 mit weicher Oberfläche,
zum Beispiel eine Polymerwalze, bilden zwischen sich einen Nip N1,
wo die Bahn W kalandriert wird.
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Die
Walze 12 mit weicher Oberfläche weist im weichen
Oberflächenmaterial einen Abschnitt 16 auf, der
dazu dient, die Belastung des Randes des weichen Oberflächenmaterials
zu vermindern und die Wärmeübertragung von einer
Walze 11 mit harter Oberfläche, wie einer Thermowalze,
zu einer Walze mit weicher Oberfläche, wie in eine Polymerwalze,
zu vermindern. Der Anschnitt 16 weist einen äußeren groben
Anschnitt 16` und einen sich mehr im Inneren befindlichen
flacheren Mikroanschnitt 16'' auf, welcher an seinem Innenrand
mit der zylindrischen Oberfläche der Walze 12 mit
weicher Oberfläche verbunden wird.
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Beim
Kalandrieren der Papierbahn im Nip N1 presst die Walze 11 mit
harter Oberfläche die Papierbahn W gegen die Polymerwalze 12 mit
weicher Oberfläche. In 2 wird dargestellt,
wie der linke Rand der Papierbahn W die Oberfläche der
Walze 12 mit weicher Oberfläche im Bereich des
Mikroanschnittes 16'' verschlissen hat. Der verschlissene
Bereich wird mit dem Bezugszeichen 17 beschrieben. Der
am linken Rand stufenartig verschlissene Bereich 17 kann
sogar mit den Händen gespürt werden und entspricht
von seiner Tiefe her maxi mal ungefähr der Dicke der Papierbahn
W. In den Endbereichen der weichen Walzenoberfläche 12 wird
ein ähnlicher wie der dargestellte aber größerer
Verschleiß als an den sonstigen Walzenoberflächen
zum größten Teil dadurch hervorgerufen, dass die äußersten
Bereiche ca. 5 cm von den Rändern der Papierbahn W trockener
und dicker als der sich mehr in der Mitte der Papierbahn befindliche
Bahnbereich werden.
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Für
den Fall, dass im Endbereich der weichen Walzenoberfläche 12 ein
den Durchmesser der Walze 12 mit weicher Oberfläche
verringernder Verschleißbereich 17 gebildet wurde,
kann die heiße Oberfläche der Thermowalze 11 den
Walzenbelag 12 mit weicher Oberfläche in einem
Bereich außerhalb der Papierbahn treffen. Dabei befindet
sich zwischen der heißen harten Oberfläche 11 und
der weichen Polymeroberfläche, die sich gegenseitig berühren, keine
die Wärme abführende Papierbahn W und der weiche
Polymerbelag beginnt im Bereich außerhalb der Papierbahn
W heiß und dunkel zu werden, in 2 zuerst
im Bereich des Mikroanschnitts 16'' auf der linken Seite
der Papierbahn W. Der durch den Verschleiß des Belages 12 hervorgerufene
Temperaturanstieg verursacht beim Fortschreiten schließlich Beschädigungen
am Walzenbelag der Walze 12 mit weicher Oberfläche.
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Der
Verschleiß des Walzenbelages einer Walze mit weicher Oberfläche
konnte bekanntlich mit maschineller Wartung außerhalb der
Maschine beseitigt werden, wobei das Oberflächenmaterial
der Walze so viel beseitigt wurde, dass eine neue, eigentliche Kalandrierungsoberfläche
(welche sich meistens mindestens in der Tiefe der verschlissenen
Bereiche befindet) sowie die benötigten Anschnitte gebildet
werden konnten. Auf diese Weise wird die Betriebsdauer einer Walze
mit weicher Oberfläche schnell kürzer. Der Verschleiß einer
Walze mit weicher Oberfläche konnte durch Füllen
und danach durch Schleifen verbessert werden, was wahrscheinlich
weniger Material abführend als das oben genannte Schleifen
der ganzen Walze gewesen ist. Am meisten Material- und Arbeitskosten
werden durch Reparatur einer Walze mit weicher Oberfläche
durch neue Beschichtung verursacht.
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In 3 wird
schematisch eine erfindungsgemäße Ausführung
zur Profilierung der Kalanderwalze 12 durch Zugabe des
Kontaminationsmaterials 26' (in dieser Beschreibung wird
auch der kürzere Terminus Kontamination 26' verwendet)
an eine beliebige Stelle an die Oberfläche der Kalanderwalze 12 (bevorzugt
an den verschlissenen Randbereich der Kalanderwalze wie in den im 2 dargestellten Bereich
des Anschnitts 16) und auf Wunsch durch Beseitigung von
Schmutz 12' und/oder und von dosierter Kontamination 26' von
der Oberfläche der Kalanderwalze an einer gewünschten
Stelle (in der Faserbahnmaschine der Kalanderwalze während
des Betriebes) dargestellt. Gemäß der Idee der
Erfindung ist die Zugabe der Kontamination 26' an die Walzenoberfläche
Profilierung und die Beseitigung des Schmutzes 12' und
der Kontamination 26' von der Walzenoberfläche
ist Profilierung.
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Unter
dem Kontaminationsmaterial 26' wird Material verstanden,
das an die die Faserbahn pressende Oberfläche 11, 12 befestigt
werden kann und womit bevorzugt eine gleichmäßige
und kontinuierliche Schicht gebildet werden kann, welche die gewünschte
Dicke aufweist.
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In 3 werden
schematisch ein Dosierungsgerät 26 des Kontaminationsmaterials 26' zur Profilierung
der Oberfläche der Walze 12 und eine an für
sich bekannte Walzenreinigungsvorrichtung 20 zur Profilierung
der Oberfläche der Walze 12 dargestellt. Selbstverständlich
kann allein mit dem Dosierungsgerät 26 der Kontamination
ohne die Walzenreinigungsvorrichtung 20 die am Reinigungsvorgang beteiligte
Oberfläche profiliert werden, welche sich indem die Faserbahn
W pressenden Nip N1 befindet.
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Das
Dosierungsgerät 26 der Kontamination 26' und
die Walzenreinigungsvorrichtung 20 sind im Wesentlichen
in der axialen Richtung der zu reinigenden Walze 12 zum
Bewegen angeordnet oder, wenn die pressende Oberfläche
nicht walzenartig ist, in der Querrichtung dieser Oberfläche
um die Kontamination 26' den gewünschten breiten
oder engen zu profilierenden Bereichen der Walzenoberfläche
zuzugeben und/oder um die Walzenoberfläche durch Reinigung
der Walzenoberfläche in einem gewünschten Teil
der Länge der Walzenoberfläche zu profilieren und
bei Bedarf um die Walzenoberfläche entlang der ganzen Länge
der Oberfläche zu reinigen. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform sind das Dosierungsgerät 26 der
Kontamination 26' und das Reinigungsgerät 25 der
Walzenreinigungsvorrichtung 20 zum Bewegen in einer im
Wesentlichen axialen Richtung der zu reinigenden Walze 12 befestigt
am Balken 21 angeordnet. Die Walzenreinigungsvorrichtung 20 umfasst
eine am Balken 21 befestigte Leitung 22 und mittels
der Leitung 22 einen im Wesentlich in der axialen Richtung
der zu reinigenden Walze 12 bewegbaren Rahmen 23.
Die Walzenreinigungsvorrichtung 20 umfasst zusätzlich
einen am Rahmen 23 mittels des Gelenks 23' eingegliederten
Arm 24 und eine am Arm befestigte Reinigungsvorrichtung 25.
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In 3 wird
das Reinigungsgerät 25 durch eine nach dem Bürstenprinzip
funktionierende Bürste oder Scheibe gebildet, welche auf
Wunsch zur Entfernung von Schmutz/Kontamination an einer gewünschten,
auch engen Stelle an der Oberfläche der Kalanderwalze 12 eingesetzt
werden kann. Das Reinigungsgerät 25 kann auch
durch einen nach dem Schaberprinzip funktionierenden Messer, Schaber
o. ä. gebildet sein. Das Reinigungsgerät 25 kann
auch auf der reinigenden oder den Stoff entfernenden Wirkung von
Flüssigkeiten, Lösemitteln oder Gasen oder deren
Kombinationen beruhen. Das Reinigungsgerät 25 kann
auch auf Schleifen, Abspänen oder Saugen beruhen.
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Die
Reinigungswirkung des Reinigungsgerätes 25 ist
einstellbar zwischen 0-mehr, also mit dem Reinigungsgerät
wird an einer gewissen Stelle an der pressenden Oberfläche
Schmutz und/oder Kontamination eine gewünschte Schicht
von der Menge des Schmutzes/der Kontamination oder mit dem Reinigungsgerät 25 wird
sogar Material unterhalb des Schmutzes/der Kontamination entfernt,
um die gewünschte Profilierung zu erreichen. Die Belastung des
Reinigungsgerätes 25 ist bevorzugt veränderbar und
einstellbar.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei der
Dickenprofilierung einer Faserbahn als das den Durchmesser einer
Nipwalze 11 mit weicher Oberfläche 11 oder
einer Nipwalze 12 mit harter Oberfläche, wie einer
Kalanderwalze, und/oder die Dicke eines am Pressvorgang des Nips beteiligten
Bandes oder einer am Pressvorgang des Nips beteiligten Bandoberfläche
wie die Dicke eines Metallbandes des Metallkalanders vergrößende
Material also als Kontaminationsmaterial flüssiges Material
oder Kombinationsmaterial aus Flüssigkeit und Gas oder
Kombinationsmaterial aus Flüssigkeit und Feststoff verwendet.
Als Kontaminationsmaterial sind günstig die beim Drucken
eingesetzten Druckfarben oder die bei Streichung der Faserbahn eingesetzten Streichfarben
oder Streichmassen. Eine günstige Eigenschaft des Kontaminationsmateriales
ist, dass das Kontaminationsmaterial schnell verschlissen wird.
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Bevorzugt
wird das Kontaminationsmaterial durch Spritzen auf diejenige Oberfläche
dosiert, deren Presswirkung beim Pressen der Faserbahn W im Nip
erhöht werden soll. Es ist auch möglich, andere Dosierungsarten
zu verwenden wie z. B. Streichen oder Auftragen mit Hilfe einer
Stange oder einer Walze zu verwenden.
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Bevorzugt
wird das Kontaminationsmaterial an die gewünschte Stelle
an diejenige Oberfläche dosiert, deren Presswirkung beim
Pressen der Faserbahn W im Nip erhöht werden soll. Günstige
Stellen zur Dosierung des Kontaminationsmaterials sind die durch
die Faserbahn W verschlissenen Bereiche 17 an den Randbereichen
der Oberfläche einer Walze 12 mit weicher Oberfläche.
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Das
Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung
unterschiedet sich durch folgende Faktoren von den bekannten Reinigungs-
uns Instandhaltungsverfahren Füllen, Schleifen und Beschichten der
pressenden Walze wie der Walze 12 mit weicher Oberfläche:
Die Instandhaltung der pressenden Walze 12 (z. B. die Instandhaltung
eines verschlissenen Bereiches 17) kann durch Zu nahme des
Durchmessers (durch Zugabe der Kontamination 26') und bei Bedarf
zusätzlich durch Verminderung des Durchmessers der Walze
(durch Reinigung des Schmutzes 12', die Kontamination 26')
während des Fertigungsprozesses der Papierbahn W ausgeführt
werden, ohne dass die pressende Walze 12 von der Fertigungsmaschine
der Faserbahn W losgelöst wird. Entsprechend kann die Instandhaltung
des im die Faserbahn W pressenden Nip befindlichen Bandes wie des
Metallbandes eines Metallbandkalanders durch Vermehren der Dicke
des Metallbandes lokal (durch Vermehren der Kontamination 26')
und bei Bedarf auch durch Verringern der Dicke des Metallbandes (durch
Reinigen des Schmutzes 12', der Kontamination 26')
während des Herstellungsprozesses der Papierbahn W ausgeführt
werden, ohne dass das Metallband von der Fertigungsmaschine der
Faserbahn W losgelöst wird.
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Gemäß der
Erfindung ist es möglich, schnell enge Problembereiche
an den Pressoberflächen des die Faserbahn W pressenden
Nips wie im Kalander und Metallbandkalander zu belasten, welche
enge Problembereiche in der Papierbahn W u. a. Glanz- und Dickenabweichungen
hervorrufen. Das Schleifintervall der Kalanderwalze und des Kalanderbandes
kann verlängert werden und Kosten können gespart
werden, wenn weiche Walzenbeläge nicht vorzeitig geschliffen
werden müssen und wenn für Walzen- und Bandwechsel
keine Ressourcen genutzt werden. Entsprechend muss der Fertigungsprozess der
Faserbahn nicht während des Walzen- und Bandwechsels unterbrochen
werden. Besonders kann erfindungsgemäß absichtlich
Kontamination am Randbereich einer solchen Kalanderwalze oder eines
solchen Kalanderbandes hervorgerufen werden, der im Bereich der
Papierbahn W derart verschlissen wird, dass die Ränder
der im Nip N1 befindlichen Pressoberflächen wie der Walzen
zu tragen beginnen, mit anderen Worten die Pressoberflächen
wie Walzen stoßen ohne das sich zwischen ihnen befindliche
und Wärme abführende Papier W aufeinander.
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Als
Steuerinformation kann bei dem erfindungsgemäßen
Regelverfahren und bei der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung
des Dickenprofils der Faserbahn ein festgelegtes oder erkanntes
Merkmal der Faserbahn W oder des Fertigungsprozesses der Faserbahn
oder der die Faserbahn pressenden Oberfläche 11, 12 in
der CD-Richtung der Faserbahnmaschine verwendet werden. Das in Frage kommende
Merkmal kann zum Beispiel durch Messen oder Analysieren auf eine
andere in dieser Beschreibung beschriebene Weise festgestellt oder
erkannt werden.
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Als
Steuerinformation wird bevorzugt eine Beobachtung verwendet, aufgrund
deren eine Veränderung in einer gewissen Position des Fertigungsprozesses
der Faserbahn gewünscht wird. Als ein Beispiel kann die
Situation erwähnt werden, bei der es beim Wickeln der von
der Faserbahn W längszuschneidenden am weitesten am Rand
befindlichen Teilbahnen aufgrund z. B. eines ver zerrten Spannungsprofils
der Faserbahn W Probleme gibt. So kann der Operator des Rollenschneiders
z. B. dem Operator des Kalander vorschlagen, dass im Kalandrierungsprozess Änderungen
ausgeführt werden sollten, z. B. die Pressprofilierung
des Randbereiches in der Faserbahn W verändert werden könnte. Die
Steuerinformation kann mittels des Operators manuell oder mittels
eines im Prozess zu messenden und der Prozesssteuerung zu übermittelnden
Parameters automatisch übermittelt werden.
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Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung werden die Menge (die Dicke)
des mit Hilfe des Dosierungsgerätes 26 der Kontamination
zu dosierenden Kontaminationsmaterials 26' in jeder Position der
CD-Richtung und/oder die Belastung des Reinigungsgerätes 25 der
Walzenreinigungsvorrichtung 20 (die z. B. am Kalander angeordnet
ist) in jeder Position der CD-Richtung aufgrund der Rückschaltungsinformation
gesteuert. Die Rückschaltungsinformation ist bevorzugt
eine zu messende Profilgröße des Prozesses oder
der pressenden Oberfläche oder der Faserbahn W in der CD-Richtung.
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Als
Rückschaltungsinformation können z. B. die Messung
der Härte der Maschinenrolle 1 oder der Kundenrolle
wie die BTF-Messung des Rollers oder die Spannungsmessung, sonstige
Profilinformation (z. B. die Dicke der Papierbahn W, Glanz, Flächengewicht,
Temperatur oder Streichmenge), oder eine die Topographie der Oberflä che
beschreibende Größe (erwähnte Informationen
zusammen oder getrennt) in der CD-Richtung verwendet werden. Unter
der BTF (Back Tender's Friend)-Messung wird eine automatisierte
Messung der Härte der Maschinenrolle oder der Kundenrolle
in der CD-Richtung verstanden. Die Größen können
mit Hilfe des maschinellen Sehens oder der Infrarot-Erkennung festgelegt
werden. Als Rückschaltungsinformation kann auch eine die Topographie
der Oberfläche der Papierbahn beschreibende Größe
in der CD-Richtung oder eine die Topographie der die Papierbahn
pressenden Oberfläche beschreibende Größe,
wie das Durchmessertrennprofil der Walze oder das Dickentrennprofil
des Bandes, verwendet werden. Dann kann bevorzugt Kontamination 26' hervorgerufen
und/oder Kontamination 12', 26' nur dort gereinigt
werden, wo diese Maßnahmen in Bezug auf die Einstellung
des gewünschten Dickenprofils des Papiers behilflich sind. So
kann ein unnötiger Verschleiß des Walzenbelages mit
einem Reinigungsgerät 25 an den sauberen Stellen
der Walze vermieden werden und mit Hilfe des Reinigungsgerätes 25 ist
es möglich, das dosierte Kontaminationsmaterial 26' eine
gewünschte Menge von der gewünschten Position
der CD-Richtung zu verringern (z. B. wenn zu viel Kontaminationsmaterial 26' dosiert
wurde).
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Es
ist beachtenswert, dass das gewünschte durch das erfindungsgemäße
Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung
hergestellte Dickenprofil des Papiers nicht unbedingt gerade ist,
sondern durch ein angemessene Profilieren der Papierbahn W können
die Eigenschaften der Papierbahn gemeinsam angemessen mit folgenden
Prozessphasen beeinflusst werden.
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Gemäß einer
erfindungsgemäßen Ausführung werden die
Information über die Menge des mit Hilfe des Dosierungsgerätes 26 der
Kontamination zu dosierenden Kontaminationsmaterials 26' und/oder über
die in jeder Position der CD-Richtung steuernde Information über
die Belastung des Reinigungsgerätes 25 der Walzenreinigungsvorrichtung 26' manuell
angegeben. Eine solche steuernde Information kann von dem Betriebsanschluss
des Operators, wie von einem Monitor oder Steuerpotentiometer, aus
eingespeist werden, wobei entsprechend das Dosierungsgerät 26 der
Kontamination direkt in die gewünschte Dosierungsposition
der Kontamination 26' gefahren werden kann, um die gewünschte
Dicke Kontaminationsmaterial 26' dazu zu geben oder das Reinigungsgerät 25 kann
direkt in die gewünschte Reinigungsposition des Schmutzes 12' und/oder
der Kontamination 26' gefahren werden, um die gewünschte
Schmutzschicht 12' und/oder Kontaminationsmaterial 26' zu
entfernen.
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Gemäß einer
erfindungsgemäßen Ausführung beruht die
Menge des mit Hilfe des Dosierungsgerätes 26 der
Kontamination zu dosierenden Kontaminationsmaterials 26' und/oder
die in jeder Position der CD-Richtung steuernde Information über
die Belastung des Reinigungsge rätes 25 der Walzenreinigungsvorrichtung 26' auf
Bildverarbeitung. Dabei wird aus einem Bild von der Walze 12 und/oder
Maschinenrolle 1 z. B. mit Hilfe eines Bildverarbeitungsprogrammes
ein Schmutzprofil in der CD-Richtung gefertigt, aufgrund dessen
die vorher erwähnte Rückschaltungsinformation
gebildet wird.
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Gemäß einer
erfindungsgemäßen Ausführung zur Vermeidung
von Dickenfehlern in der Faserbahn W, wie im Papier oder Karton,
in Verbindung mit einem Metallbandkalander wird das Band während des
Betriebes in der Querrichtung der Maschine also in der CD-Richtung
bewegt. Dabei werden die durch das Metallband hervorgerufenen Dickenprofilfehler an
der gleichen Stelle in der Querrichtung des Papiers W nicht vervielfältigt.
Mit anderen Worten wird das Metallband bevorzugt als während
des Betriebes oszillierend vorgesehen.
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Die
durch das Dickenprofil eines oszillierenden Metallbandes hervorgerufenen
Dickenfehler im Papier sind in Bezug auf das Wickeln nicht immer
an der gleichen Stelle, wobei die für das Metallband einzustellenden
Dickentoleranzen nicht zu eng werden. Dies erleichtert die Fertigung
des Metallbandes, erhöht möglicherweise die Betriebsdauer
des Metallbandes und senkt die Fertigungs-, Wartungs- und Pflegekosten.
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Die
vorliegende Erfindung und ihre verschiedenen Ausführungen
sind für verschiedenartige Fertigungsanlagen der Faserbahn
in Verbindung von jeder beliebigen unbeschichteten Nipwalze oder
in Verbindung mit einer beschichteten Nipwalze oder in Verbindung
mit einer die Faserbahn pressenden Pressoberfläche einer
Faserbahn wie einem Metallband eines Metallbandkalanders zur Einstellung
des Dicken- und/oder Glanzprofils der Faserbahn vorgesehen. Die
Erfindung kann in Verbindung mit den Pressvorrichtungen der Faserbahnmaschinen,
in Verbindung mit Kalandern wie Softkalandern und Mehrwalzenkalandern
und zusätzlich auch mit anderen Nachbehandlungsvorrichtungen
wie Streichanlagen angewandt werden. Die Erfindung wird bevorzugt
in einem durch eine weiche und eine harte Oberfläche gebildeten
Nip angewandt, aber auch die durch zwei harte Oberflächen
und zwei weiche Oberflächen gebildeteten Nips sind mögliche
Gegenstände bei der Anwendung.
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Die
oben dargestellte Beschreibung bietet nicht-begrenzende Beispiele
für einige Ausführungsformen der Erfindung an.
Für einen Fachmann ist es selbstverständlich,
dass die Erfindung nicht auf die dargestellten Details begrenzt
wird, sondern die Erfindung kann auch durch andere äquivalente
Methoden realisiert werden.
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Einige
Merkmale der dargestellten Ausführungsformen können
ohne den Einsatz der anderen Merkmale genützt werden. Die
oben dargestellte Beschreibung soll als ein nur die Prinzipien der
Erfindung beschreibender Bericht und nicht als die Erfindung begrenzend
betrachtet werden. So begrenzen den Schutzumfang der Erfindung nur
die angeführten Patentansprüche.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 99/20836
A1 [0011]
- - WO 2005/075739 A1 [0012]