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Die Erfindung betrifft eine Bandanordnung in einer Satinageanordnung mit einem geschlossenen Anlageband, das um Leitwalzen geführt ist, die eine geringe Eigendurchbiegung aufweisen, wobei das Anlageband über einen Wegabschnitt einer Papierbahn Kontakt zu dieser hat und diese gegen eine Behandlungseinrichtung anlegt.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Behandlung einer Papierbahn in einer Satinageanordnung, in der ein um Bandleitwalzen umlaufendes Anlageband die Papierbahn gegen einen Umfangsabschnitt einer temperierbaren Behandlungseinrichtung anlegt.
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Im Folgenden sei die Erfindung beispielhaft an einer speziellen Satinageanordnung, einem Bandkalander erklärt. Das schließt aber nicht aus, dass die Erfindung nicht auch in einer Satinageanordnung zum Trocknen oder Kühlen verwendbar ist. Unter dem Begriff Papierbahn sind im Übrigen auch Karton- und andere Faserstoffbahnen subsumiert.
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Eine derartige Satinageanordnung geht beispielsweise aus der
DE 10 2007 024 581 A1 ,
1, hervor. Auch wenn mit einem Anlageband lediglich der Kontakt der Papierbahn an der Heizwalze über einen Umfang von etwa 30 bis 180° hergestellt werden soll. d. h., der Anlagedruck tatsächlich nur minimal ist, so ist die Zugspannung in Laufrichtung im Anlageband doch bereits relativ groß. Das bedeutet wiederum, dass auch die Bandleitwalzen einen großen Durchmesser haben müssen, um sich nicht durchzubiegen. Zu berücksichtigen dabei ist, dass heutzutage Papierbahnbreiten größer 10 m satiniert werden müssen. Man kann sich vorstellen, dass das Zugspannungsprofil im Anlageband über eine derartig große Breite nur unzureichend konstant bleibt. Diese Zugspannungsunterschiede im Querprofil haben ungünstigerweise bei der Satinageanordnung des Oberbegriffs den Nachteil, dass auch das Satinage- und Volumenquerprofil der Papierbahn beeinflusst werden und somit nicht wie gewünscht über die Papierbahnbreite konstant sind.
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Hauptursache ist die bereits erwähnte Durchbiegung der Bandleitwalzen. Hängen diese, bedingt durch ihre Schwerkraft, in der Mitte nach unten durch, so wird sich bei dem Anlageband in einem Anlagebereich, beispielsweise an einer beheizbaren Walze, in der Bandmitte eine andere Zugspannung einstellen als an den Rändern des Anlagebandes.
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Das bedeutet wiederum, dass die Papierbahn in der Mitte mit anderem Druck gegen die Heizwalze angelegt wird als am Rand, was zu teilweise enormen Qualitätsunterschieden über die Bahnbreite führt.
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Die bevorzugte Erwiderung gegen dieses Problem bestand bislang darin, die Bandleitwalzen derart steif auszuführen, dass die Durchbiegung kaum festzustellen war. Dazu müssen die Walzen aber einen sehr großen Durchmesser aufweisen, was hohe Materialkosten und eine große Raumeinnahme mit sich bringt, oder sie müssen aus besonders teuren Werkstoffen mit hoher Festigkeit und geringem Gewicht gefertigt werden.
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Es soll auch auf die zum Zeitpunkt der Einreichung dieser Erfindung noch unveröffentlichte
DE 10 2010 002 819 hingewiesen werden, in der die Zugspannungsquerprofilregelung auf eine alternative Weise erfolgt, nämlich über eine sektionsweise wirkende Bandspannungsvorrichtung.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Bandanordnung in einer Satinageanordnung zu schaffen, bei der ungeachtet einer geringen Bandleitwalzendurchbiegung eine Papierbahn gleichmäßig über die Bahnbreite behandelbar ist. Verfahrensmäßig besteht analog der Wunsch, eine Papierbahn in einer solchen Maschine über die Breite gleichmäßig zu behandeln.
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Die Erfindung wird in Bezug auf die Bandanordnung in einer Satinageanordnung dadurch gelöst, dass zumindest ein Parameter des Anlagebandes quer zu seiner Laufrichtung derart variiert, dass die Papierbahn in Kontakt mit der Behandlungseinrichtung eine über die Bahnbreite im wesentlichen konstante Zugspannung aufweist. Mit der Erfindung ist demnach dafür gesorgt, dass in der Satinageanordnung ein im Wesentlichen gleichmäßiges Zugspannungsquerprofil des Anlagebandes herrscht und somit die Papierbahn gleichmäßig gegen die Behandlungseinrichtung, in der Regel eine temperierbare Walze, angelegt wird. Die Anlage erfolgt über einen Umfangsabschnitt. Davor und danach läuft das Anlageband über jeweils eine eine geringe Eigendurchbiegung aufweisende Bandleitwalze. Die Durchbiegungen der Bandleitwalzen lassen sich im Vorfeld berechnen. Daraufhin kann der Fachmann ermitteln, welche Parameter des Anlagebandes er über die Breite verändern kann und wieviel, um im Betrieb eine gleiche Anlagekraft über die Papierbahnbreite zu erzielen. In der Regel wird der Fachmann hier die Elastizität in Bandlaufrichtung des Anlagebandes als Parameter über die Breite des Anlagebandes vorwählen.
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Vorzugsweise beträgt die Eigendurchbiegung der Leitwalzen zwischen 0,2 und 5,0 mm. In diesem Bereich liegt der günstigste Kompromiss zwischen einerseits dem Aufwand und den möglichst geringen Kosten für eine gewisse Steifigkeit der Walze und andererseits den Möglichkeiten, die verbleibende Durchbiegung durch Parametervariation des Anlagebandes ausgleichen zu können.
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Eine bevorzugte Möglichkeit besteht darin, dass die Dicke des Anlagebandes über die Breite variiert. Zugspannungsverminderungen durch die durchgebogenen Bandleitwalzen in der Bahnmitte werden mit relativ einfachen Mitteln durch unterschiedliche Dicken des Bandmaterials ausgeglichen.
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Dazu ist es vorteilhaft, wenn das Anlageband in der Mitte dicker ist als am Rand. Ein umlaufendes Anlageband besteht in der Regel aus einer Fäden – in dem Begriff sind auch Fasern eingeschlossen – aufweisenden Verstärkungseinrichtung, die in einem Matrixmaterial eingebettet ist. Das Anlageband lässt sich also einfach herstellen, indem man in der Mitte mehr Matrixmaterial beigibt.
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Alternativ oder zusätzlich kann es von Vorteil sein, wenn die Elastizität einer Fäden aufweisenden Verstärkungseinrichtung des Anlagebandes über die Breite variiert. Die als Gelege, Gewirke oder Gewebe eingebetteten Fäden können leicht in Anzahl und Dichte bestimmt werden.
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So ist alternativ bevorzugt, dass die Fadendichte oder – stärke oder aber der Fadenwerkstoff über die Breite des Anlagebandes variiert. Durch einfache Veränderungen im Fertigungsprozess des Anlagebandes lassen sich solche variierenden Elastizitäten ohne großen Aufwand realisieren.
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Es ist von Vorteil, wenn alle Fäden in einem Matrixmaterial eingebettet sind. Auf diese Weise sind die Fäden gegen Verschleiß geschützt.
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Mit Vorteil ist dafür gesorgt, dass das Matrixmaterial des Anlagebandes aus Thermoplastischem Polyester Elastomer, Silikon, NBR (Nitrilkautschuk), HNBR (Hydriertes NBR), Fluorpolymeren, Polyetherketonen, Polyimiden oder Polyurethan besteht. Diese Werkstoffe haben sich als beständig erwiesen. Zudem sind sie bei Beschädigungen reparierbar.
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Es ist günstig, wenn ein Spannelement vorgesehen ist, das das Anlageband unter Spannung hält, wenn das Anlageband von der Behandlungseinrichtung getrennt ist. Ein Schnelltrennvorgang des Anlagebandes von der Behandlungseinrichtung, beispielsweise bei einem Bahnriss, bewirkt, dass das Anlageband nicht mehr unter ausreichender Zugspannung geführt ist. Ein zum Beispiel von einer Heizwalze aufgrund der Anlage gekrümmter Bandverlauf kann sich begradigen und frei schlackern. Ein Spannelement sorgt in diesem Fall für ausreichend Spannung, damit dies nicht geschehen kann.
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Die Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens zur Behandlung einer Papierbahn in einer Satinageanordnung dadurch gelöst, dass ein Anlageband eingesetzt wird, dessen sich in Laufrichtung des Anlagebandes einstellender Elastizitätsmodul über die Breite des Anlagebandes unterschiedlich ist. Der Einsatz eines Bandes, das imstande ist, die Durchbiegung der Bandleitwalzen durch über die Breite verteilte unterschiedliche Zug-E-Moduli auszugleichen ist besonders effektiv.
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Vorzugsweise wird die Änderung des Elastizitätsmoduls aufgrund der erwarteten Durchbiegung der Bandleitwalzen errechnet und bei der Herstellung des Anlagebandes berücksichtigt. Damit ist ein gerader Bandlauf sichergestellt, wobei das Anlageband bei der Anlage an der Behandlungseinrichtung über die ganze Breite gleichmäßig wirkt.
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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 mit einem Kalander und
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2 und 3 jeweils ein Beispiel für den erfindungsgemäßen Aufbau eines Anlagebandes im schematisierten Querschnitt.
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1 zeigt eine Bandanordnung 1 mit einem Kalander 21. Diese Bandanordnung 1 besitzt ein um drei Leitwalzen 11, 12, 13 umlaufendes Anlageband 4, das über einen Umschlingungswinkel > 5° Kontakt zu einer Behandlungseinrichtung, hier einer Heizwalze 5 hat. Das Anlageband wird beispielsweise in nicht dargestellter Form über eine der drei Leitwalzen 11, 12, 13 angetrieben, bis es die Umfangsgeschwindigkeit der Heizwalze 5 bzw. der Papierbahn 2 erreicht hat. In der Praxis kann ein solches Anlageband bis zu 12 m breit sein. Die Papierbahn 2 durchläuft den Umfangsabschnitt 3 zwischen Anlageband 4 und Heizwalze 5. Die Kontaktzone 3 zwischen Anlageband 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 beispielsweise induktiv, kapazitiv oder mittels Heißluftanblasung arbeiten oder Kombinationen aus diesen. 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 erst das Satinagepotenzial verleiht. Es ist jedoch vorteilhaft, das Anlageband 4 nicht mit der Papierbahn 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 Anlageband 4 zwischen Leitwalze 11 und Leitwalze 12 erfährt das Anlageband 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 Anlageband 4 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 Anlageband 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 Anlageband 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 Anlagebandes 4 um die Heizwalze 5 so auszugleichen, dass das Anlageband 4 eine Bandzugspannung behält.
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Bei dieser Erfindung kommt es im Wesentlichen auf den passenden Aufbau des Anlagebandes 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.
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Bei den Anlagebändern sind die Fäden 23, 24 in ein Matrixmaterial 26 eingebettet wie in 2 und 3 dargestellt. Es sei darauf hingewiesen, dass die Darstellung nicht maßstabsgerecht ist, denn in der Realität ist das Verhältnis von Breite zu Dicke viel größer.
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Das Matrixmaterial 26 besteht aus Thermoplastischem Polyester Elastomer, Silikon, NBR (Nitrilkautschuk), HNBR (Hydriertes NBR), Fluorpolymeren, Polyetherketonen, Polyimiden oder Polyurethan. In dem Ausführungsbeispiel nach 2 besitzt das Anlageband 4 zusätzlich auf der Seite eine gekrümmte Oberfläche 25, die über die Leitwalzen 11, 12, 13 läuft, so dass die Dicke des Anlagebandes 4 über dessen Breite variiert. Es kann auch noch eine Beschichtung 27 vorgesehen sein, die beispielsweise aus Gummi ist und auf der Oberseite des Matrixmaterials 26 angebracht ist. Um die Papierbahn 2 an der Seite, wo das Anlageband 4 anliegt nicht aufzurauen, hat das Anlageband 4 eine Oberflächenrauheit Ra von kleiner 4,0 μm, besser kleiner 2,0 μm. Das Anlageband besitzt eine Dicke von 2 bis 10 mm, bevorzugt 3 bis 6 mm.
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Gemäß 3 kann das unterschiedliche Elastizitätsverhalten des Bandes über die Breite auch durch eine Variation der Fädenverteilung, hier beispielsweise durch deren Konzentration in der Mitte, bzw. durch Materialvariationen – hier angedeutet durch unterschiedliche Bezugszeichen 23 und 24 – beeinflusst werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bandanordnung
- 2
- Papierbahn (kurz: Bahn)
- 3
- Umfangsabschnitt, Kontaktzone
- 4
- Anlageband
- 5
- Behandlungseinrichtung, 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
- Satinageanordnung, Kalander
- 22
- Laufrichtung des Anlagebandes
- 23
- Fäden Material 1
- 24
- Fäden Material 2
- 25
- gekrümmte Oberfläche
- 26
- Matrixmaterial
- 27
- Beschichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007024581 A1 [0004]
- DE 102010002819 [0008]
