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Die Erfindung betrifft eine Bandanordnung zur Behandlung einer laufenden Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, insbesondere innerhalb eines Kalanders, wobei bei der Bandanordnung ein Band endlos über wenigstens zwei Bandleitwalzen geführt ist und die Faserstoffbahn über einen Umfangsabschnitt an eine Heizwalze anlegt, wobei das Band ein Basissubstrat, das Fäden umfasst, die längs und quer zur Laufrichtung des Bandes verlaufen, und ein Matrix- und/oder Beschichtungsmaterial aus elastischen Kunststoffen enthält.
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Ein Band, das für eine solche Bandanordnung verwendbar wäre, wird eingehend in der
EP 0 877 119 B1 beschrieben. Auch auf den in dieser Schrift ausführlich abgehandelten Stand der Technik sei verwiesen.
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Diese Erfindung ist allerdings darauf eingeschränkt, dass das Basissubstrat Fäden beinhaltet, die längs und quer zur Laufrichtung des endlosen Bandes verlaufen. Der Begriff „Faden” wird dabei folgendermaßen definiert. Unter den Fäden sind Textilfasern, Kunststofffäden als auch Metallfäden zu verstehen, die miteinander verflochten, gewebt, gewirkt oder auch nur, beispielsweise in einem Matrixmaterial gebunden, aufeinander gelegt sind.
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Bei Verwendung eines solchen Bandes hat man die Erfahrung gemacht, dass der Lauf einen großen Lärm verursacht. Die Frequenz liegt bei 400 bis 8000 Hz, was oft auch der Eigenfrequenz in einem System von zwei aneinanderliegenden Walzen entspricht. Auf der Suche nach der Anregung stellten die Erfinder fest, dass bei einem Abstand der Querfäden des Bandes voneinander im Bereich von 2 mm bis 10 mm und bei Bandgeschwindigkeiten von 200 m/min bis 1000 m/min die Querfäden genau mit einer Frequenz in dieser Größenordnung auf die Leitwalzen bzw. die Heizwalze auflaufen. Man führt nun die Lärmentwicklung auf das impulsartige Aufschlagen der Querfäden, die einen Durchmesser in der Größenordnung von 0,1 bis 1 mm haben, auf die Walzenoberflächen zurück.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, die Lärmentwicklung des Bandes deutlich zu reduzieren.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Orientierung der Fäden quer zur Laufrichtung des Bandes um einen Winkel von mindestens 0,5°, vorzugsweise mindestens 2° von der Orthogonalen zur Laufrichtung abweicht. Dabei ist unter dem Begriff „Orientierung” eine Art Mittelwert des Fadenverlaufs zu verstehen, denn gewebte oder gewirkte Fäden haben natürlich wellenförmige Verläufe. Man schaut also beispielsweise an einer Seitenkante des Bandes, wo ein Querfaden anfängt, danach auf der anderen Bandseite, wo er endet, oder verfolgt den Verlauf beispielsweise bis zur Mitte des Bandes und bezeichnet die Verbindungslinie der beiden Punkte als Orientierung des Querfadens. Wenn diese Orientierung unter einem Winkel von mindestens 0,5°, vorzugsweise mindestens 2° von der Orthogonalen zur Laufrichtung abweicht, kommt es nicht mehr zu Impulsen auf den Walzenmantel durch den Querfaden über die gesamte Breite des Bandes, was sich durchaus auch auf beabstandete Punkte beziehen kann. Bei einem unter kleinem Winkel diagonal verlaufenden Querfaden trifft nur an einer Seite ein einziger Punkt impulsartig auf die Bandleitwalze oder Heizwalze. Die Anregungsenergie zur Erzeugung einer Resonanzschwingung wird damit deutlich vermindert, was sich auf eine Verminderung der Lautstärke des Bandlaufs sehr positiv auswirkt.
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Es ist von Vorteil, wenn alle Fäden in einem Matrixmaterial eingebettet sind. Das Matrixmaterial oder eine zusätzliche Beschichtung können außen glatt geschliffen werden, so dass das Auftreffen der Querfäden auf die Bandleitwalze oder Heizwalze weniger stark wirken kann. Nach dem heutigen Wissenstand ist es günstig, wenn das Matrixmaterial des Bandes aus Thermoplastischem Polyester Elastomer, Silikon, NBR (Nitrilkautschuk), HNBR (Hydriertes NBR) oder Polyurethan besteht. In den bisherigen Versuchen haben diese Stoffe eine ausreichende Abriebfestigkeit aufgewiesen, so dass es nicht zu zusätzlichen Lärmentwicklungen aufgrund beschädigter Oberflächen kommt. Außerdem bieten diese Matrixmaterialien genügend Temperaturbeständigkeit, um nicht bei einem Faserbahnriss in Kontakt mit der Heizwalze kommend beschädigt zu werden, was die gleichen Konsequenzen in Bezug auf die Lärmentwicklung bedeuten würde.
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Vorzugsweise weist das Band auf der Seite, an der es in Kontakt mit den Bandleitwalzen kommt, eine schwingungsdämpfende Beschichtung auf. Schläge und Vibrationen des Bandes beim Auflaufen der Querfäden auf die Bandleitwalzen können dadurch in hinnehmbaren Grenzen gehalten werden. Zudem absorbiert das Band mit einer solchen Beschichtung leichte Schwingungen und Vibrationen der Bandleitwalzen, die auf einer externen Anregung beruhen. Als dämpfendes Beschichtungsmaterial wird Polyurethan oder Gummi bevorzugt.
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Es ist von Vorteil, wenn das Band in der Bandanordnung nicht durch einen Walzennip geführt ist. in einem Walzennip, der beispielsweise der Satinage dient und doch beträchtliche Druckspannungen aufweist, läuft das Band Gefahr, zu stark verformt zu werden. Unebenheiten des Bandes können dort auch wieder zu Schwingungen anregen und infolgedessen Lärm erzeugen. Ist die Bandanordnung innerhalb eines Kalanders, so dient das Band demzufolge nur dazu, die Faserstoffbahn vor und/oder hinter Satinagenips an die Heizwalze anzulegen, ohne großen Spannungen ausgesetzt zu werden. Vorzugsweise ist an der Bandanordnung ein Spannelement vorgesehen, das das Band unter Spannung hält, wenn das Band von der Heizwalze getrennt ist. Mit einem solchen Spannelement wird ein Schlagen des Bandes verhindert.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen
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1 eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung einer Bandanordnung in einem Kalander und
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2 den erfindungsgemäßen Aufbau eines Bandes in verschiedenen Ebenen.
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1 zeigt eine Bandanordnung 1 in einem Kalander 21. Diese Bandanordnung 1 besteht im Wesentlichen aus einem um drei Leitwalzen 11, 12, 13 umlaufenden Band 4, das über einen Umschlingungswinkel > 5° Kontakt zu einer Heizwalze 5 hat. Das Band wird beispielsweise in nicht dargestellter Form über eine der drei Leitwalzen 11, 12, 13 angetrieben, bis es die Umfangsgeschwindigkeit der Heizwalze 5 bzw. der Faserstoffbahn 2 erreicht hat. In der Praxis kann ein solches Band bis zu 10 m breit sein. Die Faserstoffbahn 2 durchläuft den Nip 3 zwischen Band 4 und Heizwalze 5. Die Kontaktzone 3 zwischen Band 4 und Heizwalze 5, kann in Bahnlaufrichtung je nach Faserbahnart zwischen 100 und 1000 mm betragen.
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Die Heizwalze 5 ist in nicht dargestellter Form auf über 130°C Oberflächentemperatur beheizt und fix gelagert. Zur Beheizung eignen sich Wärmeträgerfluide, die durch das Walzeninnere geleitet werden, oder aber externe Heizungen, die induktiv, kapazitiv oder mittels Heißluftanblasung arbeiten. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein durch eine Zusatzwalze 18 geschaffener Walzennip 19 an der Heizwalze 5 geschaffen worden, der nicht in unmittelbarem Zusammenhang mit der Erfindung steht, dem Kalander aber ein größeres Satinagepotenzial verleiht. Es ist jedoch vorteilhaft, das Band 4 nicht mit der Faserstoffbahn 2 durch den Walzennip zu führen, um es weniger Belastungen auszusetzen.
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Alle Bandleitwalzen 11, 12, 13 sind an einem gemeinsamen Gestell 20 gelagert, das wiederum in einem Gehäuse 17 untergebracht ist. Der Durchmesser dieser Leitwalzen liegt in dem Bereich von 400 bis 1000 mm. Durch das „Eintauchen” der Heizwalze 5 in das Band 4 zwischen Leitwalze 11 und Leitwalze 12 erfährt das Band 4 eine Bandzugspannung. Dabei haben sowohl Leitwalze 11 als auch Leitwalze 12 einen Abstand zur Heizwalze 5, der größer ist als die Summe aus Band- und Bahndicke, damit kein weiterer, das Band belastender Walzennip geschaffen wird. An das Gestell 20 greift ein Stellmotor 9 an, der die Leitwalzen 11 und 13 um eine Drehachse 16, die gleichzeitig der Achse der Leitwalze 12 entspricht, drehen kann. Ein Teil des Gestells 20, der Hebel 15, ist also verantwortlich dafür, dass sich die Leitwalze 11 auf einem Kreisbogen von der Heizwalze 5 wegbewegen kann. Dadurch hebt auch das Band 4 von der Heizwalze 5 ab.
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Initiiert wird diese Bewegung durch einen Sensor 6, wenn der einen Fehler in der Bahn 2 festgestellt hat. Solche Fehler sind beispielsweise Risse oder Falten. Das Signal (gestrichelte Linie) wird an eine Steuerung 7 weitergeleitet, die wiederum den Stellmotor 9 zu einer Bewegung veranlasst. Über diese Bewegung wird die Leitwalze 11 so von der Heizwalze 5 weggeschwenkt, dass das Band 4 spätestens 10 Sekunden nach Erkennung der Fehlstelle in der Bahn 2 keinen Kontakt mehr zur Heizwalze 5 hat.
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Einen besonderen Vorteil bietet ein Spannelement 10. Dieses dient dazu, den verloren gegangenen Bogen des Bandes 4 um die Heizwalze 5 so auszugleichen, dass das Band eine Bandzugspannung behält.
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Bei dieser Erfindung kommt es im Wesentlichen auf den passenden Aufbau des Bandes 4 an. Herkömmliche Bänder besitzen in ein Matrixmaterial eingebettete Gewebe oder Gelege mit Fäden, die unter 90° sowohl in Bandlaufrichtung als auch genau orthogonal dazu verlaufen. Die querlaufenden Fäden 24 verursachen dabei einen hohen Lärm, wenn sie auf die Leitwalzen 11, 12, 13 auftreffen. Deshalb ist – wie in 2 dargestellt – erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Orientierung der Fäden 24 quer zur Laufrichtung 22 des Bandes 4 um einen Winkel 25 von mindestens 0,5°, vorzugsweise mindestens 2° von der Orthogonalen zur Laufrichtung 22 abweicht. 2 stellt einen durch die gestrichelte Linie dargestellten Ausschnitt des Bandes 4 in unterschiedlichen Ebenen dar. Bei den Bändern sind die Fäden 23, 24 in ein Matrixmaterial 26 eingebettet und in 2 nur ausschnittsweise dargestellt. Das Matrixmaterial 26 besteht aus Thermoplastischem Polyester Elastomer, Silikon, NBR (Nitrilkautschuk), HNBR (Hydriertes NBR) oder Polyurethan. In dem Ausführungsbeispiel nach 2 besitzt das Band 4 zusätzlich eine schwingungsdämpfende Beschichtung 27 auf der Seite, die über die Leitwalzen 11, 12, 13 läuft. Die Beschichtung 27 ist in diesem Fall aus Gummi und auf der Oberseite des Matrixmaterials 26 angebracht. Um die Faserstoffbahn 2 an der Seite, wo das Band 4 anliegt nicht aufzurauen, hat das Band eine Oberflächenrauheit von < 1,0 μm, besser kleiner 0,5 μm. Das Band hat insgesamt eine Dicke von 2 bis 10 mm, bevorzugt 3 bis 6 mm.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bandanordnung
- 2
- Faserstoffbahn (kurz: Bahn)
- 3
- Umfangsabschnitt
- 4
- Band
- 5
- Heizwalze
- 6
- Sensor
- 7
- Steuerungsvorrichtung
- 8
- Trennvorrichtung
- 9
- Stellmotor
- 10
- Spannelement
- 11
- Leitwalze
- 12
- Leitwalze
- 13
- Leitwalze
- 14
- Walze
- 15
- Hebel
- 16
- Drehachse
- 17
- Gehäuse
- 18
- Zusatzwalze
- 19
- Walzennip
- 20
- Gestell
- 21
- Kalander
- 22
- Laufrichtung des Bandes
- 23
- Fäden in Laufrichtung
- 24
- Fäden quer zur Laufrichtung
- 25
- Winkel
- 26
- Matrixmaterial
- 27
- Beschichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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