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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befeuchtung einer sich bewegenden Faserbahn. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Befeuchtung einer sich bewegenden Faserbahn.
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Eine gattungsgemäße Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren sind aus der
DE 44 37 375 A1 bekannt. Dabei wird die sich bewegende Materialbahn an einem mehrere Dampfaustrittsöffnungen aufweisenden Gehäuse vorbeigeführt und so befeuchtet.
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Aus der
DE 10 2006 040 688 A1 ist es bekannt, eine Faserbahn mittels einer Düsenanordnung mit Nassdampf zu beaufschlagen.
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Eine derartige Befeuchtung der Faserbahn wird beispielsweise vor dem Kalandrieren derselben angewendet, um eine bessere Glätte der Faserbahn zu erreichen. Die bekannten Befeuchtungsvorrichtungen sind jedoch meist sehr teuer, und zwar sowohl was die Anschaffung als auch die Wartung derselben anbelangt. Ein weiteres Problem ist die teilweise hohe Wartungsanfälligkeit und die Tatsache, dass sich die auf die Faserbahn aufgebrachte Flüssigkeitsmenge nur in begrenztem Maße steuern lässt.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Befeuchtung einer sich bewegenden Faserbahn zu schaffen, die kostengünstiger zu realisieren, einfacher zu warten und leichter zu steuern sind.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Durch die erfindungsgemäße, mit einer Vielzahl von zur Aufnahme einer Flüssigkeit geeigneten Vertiefungen versehenen Walze ist es auf sehr einfach und insbesondere gut zu steuernde Art und Weise möglich, eine Flüssigkeit auf eine sich bewegende Faserbahn aufzubringen und diese damit zu befeuchten.
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Beispielsweise kann durch eine Variation der Größe und/oder Anzahl und/oder Verteilung der Vertiefungen über der Oberfläche der Walze die auf die Walze aufgebrachte Flüssigkeitsmenge sehr exakt eingestellt werden. Dadurch können bislang verwendete, teilweise sehr aufwändig zu handhabende oder kompliziert aufgebaute Befeuchtungseinrichtungen ersetzt werden.
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Von großem Vorteil ist es dabei, dass mit der erfindungsgemäßen Lösung auch sehr kleine Flüssigkeitsmengen auf die Faserbahn aufgebracht werden können. Dies ermöglicht das Befeuchten von Faserbahnen in Situationen, in denen bislang kein Befeuchten möglich war. Insbesondere können durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Walze Werte von weniger als 1 g der Flüssigkeit pro m2 der Faserbahn aufgebracht werden.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass die mit den Vertiefungen versehene Walze auch als Leitwalze dienen und somit eine bei bekannten Lösungen zusätzlich vorhandene Walze ersetzen kann. Neben einer Leitwalze kann die erfindungsgemäße Walze auch eine Ausstreichwalze in einem Kalander oder verschiedene andere Walzen, die in einer Faserbahnbearbeitungsvorrichtung üblicherweise vorhanden sind, ersetzen.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ergibt sich daraus, dass im Gegensatz zu bekannten Lösungen, bei denen die Flüssigkeit meist in Form von Dampf auf die Faserbahn aufgebracht und somit der Faserbahn zusätzliche Wärmeenergie zugeführt wird, mit der erfindungsgemäßen Walze der Faserbahn keine zusätzliche Energie zugeführt werden muss, da die Flüssigkeit nicht in Form von Dampf auf die Faserbahn aufgebracht werden muss. Auf diese Weise können gegenüber bekannten Lösungen erhebliche Kosten eingespart werden.
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Des Weiteren erfordert die erfindungsgemäße Vorrichtung einen geringeren Raumbedarf als bekannte Lösungen und kann somit auch bei beengten Platzverhältnissen eingesetzt werden.
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Wenn in einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist, dass die Walze vor einem zur Behandlung der Faserbahn dienenden Behandlungsspalt angeordnet ist, so kann die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders vorteilhaft eingesetzt werden, um in dem Behandlungsspalt bessere Ergebnisse zu erzielen. Dabei ist es zu bevorzugen, die Walze so nah wie möglich an dem Behandlungsspalt zu platzieren, um noch bessere Ergebnisse, beispielsweise bei einer Kalandrierung der Faserbahn, zu erreichen.
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Eine einfache Lösung zur Aufnahme von Flüssigkeit durch die Walze und damit zu einer besseren Befeuchtung der Faserbahn kann sich ergeben, wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Walze in einem wenigstens teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllten Behälter angeordnet ist.
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Dabei kann die Menge der in die Vertiefungen der Walze eingebrachten und somit auch die Menge der auf die Faserbahn aufgebrachten Flüssigkeit beeinflusst werden, wenn die Einsinktiefe der Walze in dem Behälter verstellbar ist.
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Eine alternative Lösung zur Einbringung der Flüssigkeit in die Vertiefungen der Walze kann darin bestehen, dass eine Sprüheinrichtung vorgesehen ist, mit welcher eine Flüssigkeit auf die Walze aufbringbar ist.
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In einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann ein Schaber vorgesehen sein, welcher mit der Walze in Kontakt bringbar ist, um Flüssigkeit von der Walze zu entfernen. Mit einem solchen Schaber kann auf sehr einfache Weise Flüssigkeit von der Walze entfernt werden, um die Menge der mittels der Walze auf die Faserbahn aufgebrachten Flüssigkeit noch exakter zu steuern. Ein solcher Schaber stellt ein verhältnismäßig einfaches Bauteil dar, das nur sehr geringe Kosten verursacht.
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Wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, dass auf der der Walze gegenüberliegenden Seite der Faserbahn eine Gegenwalze angeordnet ist, so bildet die die Vertiefungen aufweisende Walze mit der Gegenwalze einen Walzenspalt, so dass die Faserbahn auf die die Vertiefungen aufweisende Walze gepresst wird und die in den Vertiefungen enthaltene Flüssigkeit noch besser durch die Faserbahn aufgenommen wird, da der Kontakt zwischen der Faserbahn und der Walze auf diese Weise verbessert wird.
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Um beide Seiten der Faserbahn zu befeuchten, kann in einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass zwei mit Vertiefungen versehene Walzen vorgesehen sind, welche auf gegenüberliegenden Seiten der Faserbahn angeordnet sind. Gegebenenfalls können die beiden Walzen auch so angeordnet sein, dass sie einen Walzenspalt miteinander bilden. Alternativ dazu können die beiden mit den Vertiefungen versehenen Walzen so angeordnet sein, dass die Faserbahn in S- bzw. Z-Form um dieselben verläuft, wodurch sich ein großer Umschlingungswinkel und damit ein entsprechend guter Eintrag der Flüssigkeit in die Faserbahn ergibt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass die Vertiefungen derart ausgeführt sind, dass mit der Walze 0,1 bis 10 g einer Flüssigkeit pro m2 der Faserbahn aufbringbar ist. Da, wie bereits oben erwähnt, die Vertiefungen im Prinzip beliebig über die Oberfläche der Walze verteilt sein können, ist es möglich, eine derart flexible Ausführung und Anordnung der Vertiefungen zu erzielen, dass solche unterschiedlichen Flüssigkeitsmengen auf die Faserbahn aufgebracht werden können.
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Wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Vertiefungen über die Breite der Walze unterschiedlich ausgeführt sind, so kann über die Breite der Faserbahn eine unterschiedliche Flüssigkeitsmenge in dieselbe eingebracht werden, wodurch bestimmte Parameter der Faserbahn eingestellt werden können. Auf diese Weise ist es außerdem möglich, bestimmte Fehler oder Abweichungen in einem vorhergehenden oder nachfolgenden Bearbeitungsschritt der Faserbahn auszugleichen oder zu beeinflussen.
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Eine verfahrensgemäße Lösung der Aufgabe ergibt sich durch die Merkmale von Anspruch 11.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine sehr einfache, schnelle, kostengünstige und in gewissen Grenzen regel- bzw. steuerbare Befeuchtung der Faserbahn erreicht werden.
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Um bestimmte Eigenschaften der Faserbahn beeinflussen zu können, kann in einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens vorgesehen sein, dass über die Breite der Faserbahn eine unterschiedliche Menge an Flüssigkeit auf die Faserbahn aufgebracht wird.
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Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es zeigt:
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1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Befeuchtung einer sich bewegenden Faserbahn;
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2 eine Draufsicht auf die Walze der Vorrichtung aus 1;
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3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Befeuchtung einer sich bewegenden Faserbahn;
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4 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Befeuchtung einer sich bewegenden Faserbahn
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5 eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Befeuchtung einer sich bewegenden Faserbahn; und
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6 eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Befeuchtung einer sich bewegenden Faserbahn.
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1 zeigt in einer sehr schematischen Darstellung eine Vorrichtung 1 zur Befeuchtung einer sich bewegenden Faserbahn W, beispielsweise einer Papier- oder Kartonbahn. Die Vorrichtung 1 weist eine Walze 2 auf, die dazu dient, Flüssigkeit auf die Faserbahn W aufzubringen und die Faserbahn W auf diese Art und Weise zu befeuchten. Mit dem Begriff ”Befeuchtung” sind im Sinne der vorliegenden Erfindung auch eine Leimung oder ein andersartiges Auftragen einer Flüssigkeit umfasst. Der Begriff ”Flüssigkeit” beinhaltet zum Beispiel Wasser, Streichfarbe, Leim oder eine Emulsion davon.
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Hierzu ist die Walze 2, wie in 2 auf sehr schematische Art und Weise dargestellt, über ihre Oberfläche mit einer Vielzahl von Vertiefungen 3 versehen. Die Vertiefungen 3 sind so ausgeführt, dass sie in der Lage sind, Flüssigkeit aufzunehmen und an die Faserbahn W abzugeben. Die Vertiefungen 3 können auf die verschiedensten Arten in die Walze 2 eingebracht werden, beispielsweise mittels Bohren, Laserabtragen, Gravieren, Erodieren oder durch andere bekannte Verfahren zum Abtragen von Material, insbesondere zum Abtragen von Metall, das vorzugsweise für die Walze 2 verwendet wird.
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Grundsätzlich können die Vertiefungen 3 derart ausgeführt sein, dass mit der Walze 2 0,1 bis 10 g der Flüssigkeit pro m2 der Faserbahn W auf die Faserbahn W aufbringbar ist.
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Selbstverständlich hängt die Menge der von der Walze 2 auf die Faserbahn W aufgebrachten Flüssigkeit auch von der Beschaffenheit der Faserbahn W ab. Beispielsweise wird auf eine Faserbahn W mit einer höheren Grammatur üblicherweise eine größere Menge der Flüssigkeit aufgebracht als auf eine Faserbahn W mit einer geringeren Grammatur.
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Um die Flüssigkeit an die Faserbahn W abzugeben, wird die Walze 2 zumindest mittelbar mit der Faserbahn W in Kontakt gebracht. Die Angabe ”zumindest mittelbar” bedeutet, dass es grundsätzlich möglich ist, zwischen der mit den Vertiefungen 3 versehenen Walze 2 und der Faserbahn W noch ein weiteres Element vorzusehen. Bei einer mittelbaren, d. h. indirekten Aufbringung der Flüssigkeit auf die Faserbahn W könnten gegebenenfalls auch mehrere der Walzen 2 aufeinanderfolgend angeordnet sein, um die Flüssigkeit von der einen Walze zu der nächsten Walze 2 und dann auf die Faserbahn W zu übertragen. Bei den dargestellten Ausführungsformen der Vorrichtung 1 wird jedoch die Walze 2 stets unmittelbar mit der Faserbahn W in Kontakt gebracht.
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In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die die Vertiefungen 3 aufweisende Walze 2 vor einem Walzenspalt bzw. Behandlungsspalt N angeordnet, der durch zwei Walzen 4 und 5 gebildet wird. In dem Behandlungsspalt N kann die Faserbahn W beispielsweise kalandriert oder vorkalandriert werden.
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Neben der Anwendung im Rahmen einer Kalandrierung kann das Verfahren zum Befeuchten der Faserbahn W mittels der Walze 2 auch bei anderen Bearbeitungs- insbesondere Endbearbeitungsprozessen bei der Bearbeitung der Faserbahn W eingesetzt werden, beispielsweise beim Beschichten, beim Auf- oder Abwickeln oder ähnlichen Prozessen. Durch die oben beschriebene geringe Menge an auf die Faserbahn W aufgebrachter Flüssigkeit kann das Verfahren zur Befeuchtung der Faserbahn W möglicherweise auch bei Prozessen eingesetzt werden, bei denen eine Befeuchtung der Faserbahn W bislang nicht möglich war.
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Die in 2 dargestellte Anordnung der Vertiefungen 3 über die Oberfläche der Walze 2 ist als rein beispielhaft anzusehen und es ist insbesondere auch eine ungleichmäßige Verteilung der Vertiefungen 3 über die Breite oder gegebenenfalls auch über den Umfang der Walze 2 möglich. Des Weiteren ist es möglich, die Vertiefungen 3 über die Breite bzw. den Umfang der Walze 2 unterschiedlich auszuführen. Eine unterschiedliche Ausführung der Vertiefungen 3 kann beispielsweise in der Größe, der Tiefe und/oder der Form der Vertiefungen 3 bestehen. Dadurch kann zum Beispiel über die Breite der Faserbahn W eine unterschiedliche Menge an Flüssigkeit auf dieselbe aufgebracht werden.
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Die 3 und 4 zeigen zwei unterschiedliche Möglichkeiten zur Aufbringung der Flüssigkeit auf die Walze 2 und damit zur Einbringung der Flüssigkeit in die Vertiefungen 3 der Walze 2.
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Bei der Ausführungsform von 3 ist ein Behälter 6 vorgesehen, der zumindest teilweise mit einer Flüssigkeit 7 gefüllt ist. Während die Faserbahn W sich gemäß dem Pfeil ”X” über die Walze 2 bewegt, rotiert diese gemäß dem Pfeil ”A” um ihre Drehachse, wodurch ein Teil der Oberfläche der Walze 2 sich innerhalb der Flüssigkeit 7 und der andere Teil der Oberfläche der Walze 2 sich außerhalb der Flüssigkeit 7 befindet. Durch die Rotation um ihre Drehachse nehmen die sich auf der Oberfläche der Walze 2 befindenden Vertiefungen 3 Flüssigkeit 7 auf und bringen diese zu der Faserbahn W. Da die Walze 2 mit einem gewissen Druck gegen die Faserbahn W gepresst wird bzw. weil die Walze 2 so angeordnet ist, dass die Faserbahn W um einen gewissen Umschlingungswinkel um die Walze 2 umläuft, bleibt die Walze 2 über eine bestimmte Länge in Kontakt mit der Faserbahn W, wodurch die Flüssigkeit 7 an die Faserbahn W abgegeben werden kann. Durch dieses Anpressen der Walze 2 an die Faserbahn W wird in der Faserbahn W eine Spannung erzeugt, die diesen Kontaktdruck zwischen der Faserbahn W und der Walze 2 erzeugt.
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Um die Menge der durch die Vertiefungen 3 der Walze 2 aufgenommenen Flüssigkeit 7 variieren zu können, kann dabei die Einsinktiefe der Walze 2 in den Behälter 6 verstellbar sein. Dies kann zum Beispiel dadurch sehr vorteilhaft realisiert werden, dass der Behälter 6, wie durch den Pfeil ”Z” dargestellt, in vertikaler Richtung verstellt werden kann. Grundsätzlich wäre auch eine Höhenverstellung der Walze 2 möglich, da eine Verstellung der Walze 2 jedoch zu einer Veränderung des Umschlingungswinkels der Faserbahn W um die Walze 2 führen würde, ist die Höhenverstellbarkeit des Behälters 6 zu bevorzugen.
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Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform ist statt des Behälters 6 eine Sprüheinrichtung 8 vorgesehen, mit welcher die Flüssigkeit 7 auf die Walze 2 aufgesprüht werden kann. Mittels der Sprüheinrichtung 8, die vorzugsweise über die gesamte Breite der Walze 2 und somit der Faserbahn W angeordnet ist, kann die gewünschte Menge der Flüssigkeit 7 in die Vertiefungen 3 der Walze 2 eingebracht werden. Die Übertragung der Flüssigkeit 7 von der Walze 2 auf die Faserbahn W kann dabei in ähnlicher bzw. identischer Weise wie unter Bezugnahme auf 3 beschrieben erfolgen. Gegebenenfalls können die in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen auch miteinander kombiniert werden.
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Durch die Verwendung der Sprüheinrichtung 8, welche die Flüssigkeit 7 zunächst auf die Walze 2 aufbringt, bevor diese auf die Faserbahn W aufgebracht wird, kann die Flüssigkeit 7 in einer exakteren Menge auf die Faserbahn W aufgebracht werden als dies bei Lösungen der Fall ist, bei denen die Flüssigkeit direkt auf die Faserbahn aufgesprüht wird.
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Bei der Ausführungsform von 4 ist des Weiteren ein Schaber 9 vorgesehen, der mit der Walze 2 in Kontakt gebracht werden kann, um einen Teil der Flüssigkeit 7 von der Walze 2 zu entfernen. Da die Flüssigkeit 7 eine gewisse Oberflächenspannung aufweist, wird sie in an sich bekannter Weise um ein gewisses Maß über den Rand der jeweiligen Vertiefung 3 überstehen, so dass ein Teil der Flüssigkeit 7 mittels des Schabers 9 entfernt werden kann. Durch den Schaber 9 ist somit eine weitere Einflussnahme auf die Menge der sich in den Vertiefungen 3 befindlichen Flüssigkeit 7 und damit auch der Menge der auf die Faserbahn W aufgetragenen Flüssigkeit 7 möglich. Dabei sollte der Schaber 9 an einer Stelle angeordnet sein, an der die Flüssigkeit 7 bereits auf die Walze 2 aufgebracht wurde. Der Schaber 9 könnte auch bei der in 3 dargestellten Ausführungsform mit dem Behälter 6 eingesetzt werden. Der Schaber 9 kann auch so ausgeführt sein, dass über bestimmte Bereiche der Breite der Walze 2 eine geringere oder eine größere Menge der Flüssigkeit 7 von der Walze 2 entfernt wird.
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Neben den beiden in 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen zum Aufbringen der Flüssigkeit 7 auf die Walze 2 sind auch noch weitere Möglichkeiten denkbar.
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Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 1 ist in 5 dargestellt. Dabei ist auf der der Walze 2 gegenüberliegenden Seite der Faserbahn W eine Gegenwalze 10 angeordnet. Auf diese Weise wird zwischen der Walze 2 und der Gegenwalze 10 ein Walzenspalt N gebildet, durch den die Faserbahn W geführt wird und in dem eine gewisse Behandlung der Faserbahn W stattfinden kann. Des Weiteren kann durch die Gegenwalze 10 der Druck eingestellt werden, mit dem die Faserbahn W gegen die die Vertiefungen 3 aufweisende Walze 2 gepresst wird. Dadurch kann auch die Menge der in die Faserbahn W eingebrachten Flüssigkeit 7 in gewissen Grenzen eingestellt werden.
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An den durch die Walzen 2 und 10 gebildeten Walzenspalt N kann sich der oben unter Bezugnahme auf 1 beschriebene Walzenspalt N anschließen, der durch die Walzen 4 und 5 gebildet wird. Des Weiteren ist es möglich, dass die Gegenwalze 10 ebenfalls die Vertiefungen 3 aufweist, so dass der in 5 dargestellte Walzenspalt N im Prinzip durch zwei mit den Vertiefungen 3 versehene Walzen 2 gebildet wird. Dadurch kann auf beiden Seiten der Faserbahn W die Flüssigkeit 7 aufgebracht werden.
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Auch bei der in 5 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 1 wird die Flüssigkeit 7 auf beide Seiten der Faserbahn W aufgebracht. Hierzu ist die Walze 2 und eine ebenfalls mit den Vertiefungen 3 versehene Walze 2' vorgesehen, die auf gegenüberliegenden Seiten der Faserbahn W angeordnet sind und mit derselben in Kontakt stehen. Bei der in 6 dargestellten Ausführungsform sind die beiden Walzen 2 und 2' so angeordnet, dass die Faserbahn W, je nach Blickrichtung, S- bzw. Z-förmig um die Walzen 2 und 2' umläuft. Durch eine solche Anordnung ergibt sich ein verhältnismäßig großer Umschlingungswinkel der Faserbahn W um die beiden Walzen 2 und 2', so dass eine besonders große Flüssigkeitsmenge auf die Faserbahn W übertragen werden kann und auch eine genaue Dosierung der auf die Faserbahn W übertragenen Flüssigkeitsmenge möglich ist. Durch eine entsprechende Positionierung der Walzen 2 und 2' kann der Umschlingungswinkel der Faserbahn W um die Walzen 2 und 2' beeinflusst werden.
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Durch die Aufbringung von Wärme, beispielsweise mittels einer geeigneten, nicht dargestellten Walze, kann die Eindringtiefe der Flüssigkeit 7 in die Faserbahn W vergrößert werden. Hierbei wird zumindest ein Teil der Flüssigkeit 7 durch die Wärme verdampft, um tiefer in die Faserbahn W eindringen zu können. Die Anwendung von Wärme ist zum Beispiel im Zusammenhang mit einem Kalander vorteilhaft, da bei einem Kalander die erforderliche Wärme zur Verfügung steht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4437375 A1 [0002]
- DE 102006040688 A1 [0003]
