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Die Erfindung betrifft eine mit Glättzylinder ausgestattete Faserbahnmaschine, bei der gegen die Oberfläche des Glättzylinders Schabervorrichtungen angeordnet sind, vor welchen in der Drehrichtung des Glättzylinders eine Papierleitwalze angeordnet ist, wonach der Faserbahnmaschine eine Nachbehandlungspartie zugeordnet ist.
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Die
DE 10 2011 077 523 A1 beschreibt eine Maschine zur Herstellung einer einseitig-glatten Papier- oder Kartonbahn, mit einer Siebpartie, einer Pressenpartie mit wenigstens einem Pressnip und einer Trockenpartie, die einen beheizten Glättzylinder aufweist.
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Die
DE 10 2005 046 907 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Herstellung einer Faserstoffbahn, umfasst eine Presszone, durch die die Faserstoffbahn zusammen mit einem umlaufenden Strukturband und einem Stützband zwischen Strukturband und Stützband liegend hindurchgeführt wird, und einen an einem Trockenzylinder vorgesehenen Pressnip, durch den die Faserstoffbahn zusammen mit dem Strukturband zwischen Strukturband und Trockenzylinder liegend hindurchgeführt wird, wobei die Faserstoffbahn im Anschluss an den Trockenzylinder durch einen Kalander geführt ist.
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Die
US 6,368,458 B1 zeigt eine Kalanderpresse zur Verwendung in einer Papiermaschine, welche eine obere Walze umfasst, die neben einem Walzenspalt positioniert und um deren Längsachse drehbar ist.
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Die
WO 2014/070985 A1 stellt ein Verfahren zur Überwachung und Steuerung der Klemmkraft zwischen einer festen Walze mit einer ersten Längsachse und einer schwenkbaren Walze mit einer zweiten Längsachse bereit.
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Aus der
JP 2003-247193 A ist eine beheizbare Walze für einen Kalander bekannt.
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Zum Beispiel das Hintergrundpapier eines Aufklebers wird mit einer mit einem Glättzylinder ausgestatteten Faserbahnmaschine hergestellt. In der Praxis handelt es sich bei einem Glättzylinder um einen Yankee-Zylinder. Der Durchmesser eines Glättzylinders ist groß, wobei an der Oberfläche des Glättzylinders die dünne Faserbahn getrocknet wird und gleichzeitig die andere Seite der Faserbahn geglättet wird. Bei einem gewissen Dampfdruck und im Bereich des Flächengewichtes der Faserbahn löst sich die Faserbahn von selbst an bzw. von der Oberfläche des Glättzylinders. In erster Linie durch Ändern des Dampfdruckes und der Produktionsgeschwindigkeit kann die Ablösestelle der Faserbahn geregelt werden. Nach dem Glättzylinder wird die Faserbahn auf die Nachbehandlungspartie geleitet, wie zum Beispiel in den Kalander.
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Die bekannte Faserbahnmaschine ist nur für einen engen Flächengewichtbereich geeignet. In der Praxis wird eine sehr dünne Faserbahn hergestellt. Auch mit der heutigen Sortenauswahl ist es schwierig, die Faserbahn von dem Glättzylinder nach unten zu fahren, da die Schaber des Glättzylinders durchlassen. Die Schaber lassen die Faserbahn durchlaufen, weil der Glättzylinder unter solchen Umständen gefahren werden soll, bei denen die Faserbahn an der Oberfläche des Glättzylinders haftet, von wo aus das Schaben der Faserbahn oder des Bahneinführungsstreifens mit bekannten Schaberlösungen in einem umfangreichen Flächengewichtbereich anspruchsvoll oder sogar unmöglich ist. Mit anderen Worten, die Faserbahn bleibt an der Oberfläche des Glättzylinders und fängt an, sich da zu sammeln. Das gleiche Problem gibt es auch beim Runterfahren des Bahneinführungsstreifens. Wenn der Schaber des Glättzylinders durchlaufen lässt, dauert die neue Bahneinführung beginnend in der Nasspartie sogar über eine Stunde. In Zukunft wird die Situation noch schwieriger, da es weniger Einstellmöglichkeiten für den Glättzylinder gibt. Dabei ist es schwierig oder sogar unmöglich, die Faserbahn dazu zu bringen, dass sie sich von der Oberfläche des Glättzylinders gerade vor dem Schaber ablöst.
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Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige mit einem Glättzylinder ausgestattete Faserbahnmaschine hervorzubringen, welche funktionssicherer als früher ist und mit welcher zusätzliche Eigenschaften an der zu fertigenden Faserbahn erzielt werden. Die kennzeichnenden Merkmale der erfindungsmäßigen Faserbahnmaschine sind in den beigelegten Patentansprüchen angegeben. Bei der Erfindung wird in der Faserbahnmaschine ein neues Element eingesetzt, mit dessen Hilfe sowohl die Faserbahn als auch der Bahneinführungsstreifen von dem Glättzylinder kontrolliert weiter geleitet werden kann. Dabei kann das Durchlaufproblem des Glättzylinders vermieden werden und an der Faserbahnmaschine kann Faserbahn in einem umfangreicheren Flächengewichtbereich hergestellt werden. Gleichzeitig können die Eigenschaften der Faserbahn umfangreicher als früher beeinflusst werden. Die zusätzlichen Eigenschaften können auch in den vorhandenen Maschinen realisiert werden, wenn durch eine überraschende Anordnung der Anlagen der Raumbedarf optimiert wird. Dies ist ein wichtiger Vorteil vor allem bei der Erneuerung der Maschine. Mit den heutigen Faserbahnmaschinen können Sorten mit einem umfangreicheren Flächengewicht als früher hergestellt werden und gleichzeitig werden die Eigenschaften der Faserbahn vielseitiger als früher.
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Im Folgenden wird die Erfindung detailliert in Bezug auf die beigelegten, einige Ausführungsformen der Erfindung darstellenden Zeichnungen beschrieben, bei denen
- 1 einen Teil der Faserbahnmaschine gemäß dem Stand der Technik zeigt,
- 2 die Faserbahn an der Stelle des neuen erfindungsgemäßen Elements zeigt,
- 3 die Faserbahn nach dem neuen erfindungsgemäßen Element zeigt,
- 4 die Variation der Faserbahn nach dem neuen erfindungsgemäßen Element zeigt,
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In 1 wird ein Teil der Faserbahnmaschine gemäß dem Stand der Technik gezeigt. Hier wird die Siebpartie gar nicht dargestellt, bei welcher die Bildung der Faserbahn angefangen wird. Von der Siebpartie aus wird die Faserbahn 10 zum Beispiel auf die Presspartie 11 gemäß 1 geleitet, wo die Faserbahn zwischen zwei Pressfilzen 12 und 13 in den Pressnip 14 geleitet wird. Nach dem Pressnip 14 wird die Faserbahn von dem unteren Pressfilz 13 auf den Pressfilz 15 verlegt. Der Pressfilz 15 wird mit Hilfe einer Umlenkwalze 16 gestützt, welche mit dem Glättzylinder 17 in Berührung vorgesehen wird. Die erwähnte Umlenkwalze 12 bildet gemeinsam mit dem Glättzylinder einen Nip, in dem die Faserbahn 10 von dem Pressfilz auf den Glättzylinder verlegt wird, also die Faserbahn 10 haftet sich an der heißen und glatten Oberfläche des Glättzylinders 17. Der Glättzylinder wird auch Yankee-Zylinder genannt.
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Der Glättzylinder ist wie ein großer Trockenzylinder, der mit einem mit Druck beaufgeschlagenen Dampf heiß gemacht wird. Dank des großen Durchmessers wird die Faserbahn so viel getrocknet, dass die Faserbahn gleich nach dem Glättzylinder nachbearbeitet werden kann. Um den heißen Glättzylinder 17 befindet sich zusätzlich eine Haube 18, womit das Trocknen der Faserbahn weiter durch Blasen mit heißer Luft eingestellt werden kann und womit verhindert werden kann, dass die Wärme an die Umgebung abgegeben wird.
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Nach dem Glättzylinder wird die Faserbahn 10 in 1 nach zwei Kalandern 19 und 20 zum Aufroller 21 geleitet. Während des Bahnabrisses und der Bahneinführung wird die Faserbahn nach unten in den Pulper 22 geleitet, welcher sich unterhalb des Glättzylinders befindet. Um das Ablösen der Faserbahn zu sichern, sind dem Glättzylinder hier drei Schaber nacheinander umfassende Schabervorrichtungen 23 zugeordnet. Trotzdem gibt es Probleme mit dem Ablösen der Faserbahn und die Schaber können durchlassen. So funktioniert die bekannte Lösung nur bei einem engen Flächengewichtbereich und bei einer langsamen Produktionsgeschwindigkeit.
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In 2 wird eine erfindungsgemäße Idee gezeigt. Im Allgemeinen gesagt, die Faserbahnmaschine ist mit einem Glättzylinder ausgestattet. Gegen die Oberfläche 24 des Glättzylinders 17 sind Schabervorrichtungen 23 angeordnet, vor denen in Drehrichtung des Glättzylinders 17 eine Papierleitwalze 25 angeordnet ist. Nach der Papierleitwalze 25 wird der Faserbahnmaschine eine Nachbehandlungspartie 26 zugeordnet. Bei der Erfindung wird nach der Papierleitwalze 25 als erste Anlage der Nachbehandlungspartie 26 ein Ziehnip 27 zum Ablösen der an der Faserbahnmaschine gefertigten Faserbahn 10 durch Ziehen von der Oberfläche 24 des Glättzylinders 17 so angeordnet, dass der Bahneinführungsstreifen oder die Faserbahn das Messer des Schabers nach der Bahneinführung nicht mehr berühren.
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Bei der Erfindung gibt es also nach dem Glättzylinder einen praktischen Ziehnip 27, womit die Faserbahn 10 von der Oberfläche 24 des Glättzylinders 17 so abgezogen wird, dass der Bahneinführungsstreifen oder die Faserbahn das Messer des Schabers nach der Bahneinführung nicht mehr berührt. So kann die Faserbahn 10 immer sicher vom Glättzylinder 17 losgelöst werden, ohne das Problem mit dem Durchlauf der Schaber. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft während Bahnabrissen, wobei die Faserbahn kontrolliert nach dem Ziehnip runtergefahren werden kann. Bei der Erfindung an der Stelle des Ziehnips 27 befindet sich ein unterseitiger Pulper 28 (3). In der Praxis wird die Schacht 29 des Pulpers 28 in den Bereich des Ziehnips ausgestreckt, wonach die Faserbahn oder der daraus geschnittene Bahneinführungsstreifen auch nach dem Ziehnip runtergefahren werden können. So ist es leicht, mit Hilfe des Ziehnips die Bahneinführung fortzusetzen. Ein bedeutender Vorteil des Ziehnips ist das Ziehen und Lenken der Faserbahn mit Hilfe des Schabers der Unterwalze des Ziehnips in den Pulper in dem umfangreichen Flächengewichtbereich. So wird der Durchlauf des Schabers vermieden, was immer Bahnabriss und eine neue Bahneinführung bedeutet. Dank des Ziehnips können der Bahneinführungsstreifen und die Faserbahn mit geringer Geschwindigkeit durch den Glättzylinder gefahren werden und die Geschwindigkeit kann wie gewünscht vor der Überführung der Faserbahn auf die Streichpartie beschleunigt werden. In 2 wird auch ein Teil der Bahneinführungsvorrichtungen gezeigt, von welchen hier die Vakuum-Bandfördervorrichtung 30 sowie der Unterdruck-Riemenförderer 31 dargestellt werden, mit deren Hilfe der Bahneinführungsstreifen in den benachbarten Kalander geleitet wird.
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In 2 wird genauer der erfindungsgemäße Ziehnip 27 dargestellt, der hier aus der Oberwalze 32 und der Unterwalze 33 gebildet wird. Zusätzlich ist die Unterwalze 33 mit Belastungsmitteln 34 ausgestattet. Dabei kann die Linienbelastung des Ziehnips eingestellt werden, wobei das Gleiten des Ziehnips und gleichzeitig das Ablösen der Faserbahn von der Oberfläche des Glättzylinders vermieden wird. In der Praxis sollen die Belastungsmitteln 34 so geregelt werden, dass die Linienbelastung des Ziehnips 27 1 - 10 kN/m beträgt, bevorzugt 2 - 6 kN/m. Mit der betreffenden Linienbelastung wird ein ausreichender Griff ohne Beschädigung der Faserbahn wie das Verringern von Griffigkeit erzielt. Hier wird die Unterwalze 33 auf den Schaukelschaft 35 gestützt, in welchen die Kraft des Luftbalgs 36 vermittelt wird. Der Aufbau ist einfach und mit Hilfe des Luftbalgs wird eine ausreichende und genau einstellbare Belastung erzielt. Mit einem Kalander, der nach dem Ziehnip angeordnet ist, ist es sehr aufwendig oder unmöglich, ein gleichmäßiges Ziehen auf der Breite der ganzen Faserbahn mit Kraft unter 10 kN/m zu erzielen, weil der Kalander nicht für so kleine Linienbelastungen geplant ist.
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Sonst ist der Ziehnip auch sehr einfach, aber funktionsfähig. Erstens die Unterwalze 33 ist eine bombierte Rohrwalze mit einem weichen Walzenbelag. Die Rohrwalze ist von ihrem Aufbau her leicht und mit dem Walzenbelag wird ein guter Griff erzielt. Durch Bombierung wird der Ziehnip gerade von der Linienbelastung gestellt, trotz der Biegung der Walze, die dadurch hervorgerufen wurden. So läuft die Faserbahn ohne Störungen durch den Ziehnip. Überraschend ist die Oberwalze 32 eine Rohrwalze mit Nuten. Auch dabei ist die Rohrwalze von ihrem Aufbau her leicht und einfach. Zusätzlich wird der störungsfreie Lauf der Bahn mit Hilfe der Nuten gesichert. Die gewöhnlichen, gegen die Faserbahn liegenden Presswalzen weisen immer eine glatte Oberfläche auf.
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Der Lauf der Faserbahn wird weiter in Zusammenhang mit der Erfindung überlegt, bei der die Papierleitwalze 25 und der Ziehnip 27 so angeordnet sind, dass der Einlaufwinkel der Faserbahn 10 0 - 5° beträgt, bevorzugt 0 - 2°. Hierbei wird unter dem Einlaufwinkel der Winkelunterschied zwischen der Tangente des Ziehnips und der Faserbahn verstanden. Allgemeiner gesagt, es wird versucht, die Papierleitwalze und den Ziehnip so anzuordnen, dass die Faserbahn im wesentlichen gerade in den Ziehnip läuft, wobei der Einlaufwinkel im wesentlichen null beträgt. In der Ausführungsform der 2 wird dies durch Neigen des Ziehnips nach vorne erzielt. In der Praxis befindet sich die Oberwalze 32 in der Maschinenrichtung weiter vorwärts von der Unterwalze 33.
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Der Ziehnip wird sowohl während des Betriebes als auch während des Bahnabrisses belastet. Das Bombieren einer elastischen Walze passt am besten für eine gewisse Linienbelastung und so läuft die Faserbahn direkt in den Ziehnip. Zusätzlich gibt es während des Bahnabrisses gleich ausreichend Griff, wobei das Gleiten des Ziehnips vermieden werden kann. Gleichzeitig ist der Griff des Ziehnips bereits bei einer plötzlichen und überraschenden Bahnabriss eingeschaltet. So ist ein gesonderter Bahnabrisssensor in Verbindung mit dem Ziehnip unnötig.
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Mit der Einstellbarkeit der Belastung kann der Ziehnip lange Zeit funktionsfähig erhalten bleiben. Zum Beispiel kann die geplante durchschnittliche Linienbelastung zum Beispiel 5 kN/m betragen. Während des Betriebes ist die Linienbelastung größer an den Rändern als in der Mitte. Dabei wird der Walzenbelag an den Rändern der Walze mehr als in sonstigen Bereichen abgenutzt, wobei die Bombierung zunimmt. Die Änderung kann durch Zuwachs von der Linienbelastung kompensiert werden, wobei die Faserbahn weiter direkt in den Ziehnip läuft.
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In Bezug auf den Ziehnip wäre zusätzlich zum kleinen Einlaufwinkel auch ein kleiner Auslaufwinkel günstig. Dabei würde die Faserbahn direkt durch den Ziehnip ohne Abkantwinkel laufen. Zum Beispiel kann diese Art von optimierte Geografie wegen Raummangel schwierig realisierbar sein. So weist die Faserbahn bei der Erfindung Umschlingung auf der Ausgangsseite der Oberwalze auf. Dabei kann gesichert werden, dass die Faserbahn in Verbindung mit Bahnabrissen der glatten Unterwalze statt der Oberwalze mit Nuten folgt.
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Besonders während der Produktion haben die Nuten der Oberwalze eine große Bedeutung. Die Bewegung der Faserbahn und die mit ihr geförderte Luft würde in der sich schließenden Öffnung des Ziehnips verdichtet werden. Dank der Nuten wird der in Ziehnip verdichtete Überdruck durch den Ziehnip auf der bzw. die Ausgansseite des Ziehnips gefördert. Dabei gibt es auf der Ausgangsseite des Ziehnips auf der Seite der Oberwalze mit Nuten Überdruck und gleichzeitig fehlt die Luft zwischen der glatten Unterwalze und der Faserbahn. Dabei folgt die Faserbahn der glatte Unterwalze, was günstig ist, wie schon früher erwähnt. Die oben erwähnte Umschlingung der Oberwalze hilft auch das Ziel zu erreichen. Wenn es auf der Seite der glatten Unterwalze Umschlingung gäbe, würde sich zwischen der Unterwalze und der Faserbahn eine Luftblase bilden, welche bei höheren Fahrgeschwindigkeiten ungünstig groß werden könnte. Mit dem vorgeführten Aufbau können diese Probleme vermieden werden.
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Mit der oben vorgeführten Lösung können auch die früheren Probleme mit der Lauffähigkeit gelöst werden. Dabei können die Durchläufe des Glättzylinders vermieden werden. Gleichzeitig können umfassender als vorher Faserbahnen mit verschiedenen Flächengewichten hergestellt werden. So ist die Bedeutung des Druckniveaus des Glättzylinders geringer als früher, da die Faserbahn auf jeden Fall vom dem Glättzylinder abgelöst werden kann. Zusätzlich ist das Ändern der Oberflächentemperatur des Glättzylinders mit Dampf langsam.
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Mit Hilfe des bloßen erfindungsgemäßen Ziehnips wird erzielt, dass die Faserbahnmaschine sicherer als früher funktioniert. Gleichzeitig kann die Faserbahn in einem umfangreicheren Flächengewichtbereich als früher vorbereitet werden. Bei der Erfindung ist auch das Ende der Nachbehandlungspartie neu und unerwartet. Nach dem Ziehnip 27 sind der Nachbehandlungspartie 26 Nachbehandlungsgeräte 37 zugeordnet, die schichtenweise in Bezug aufeinander angeordnet sind (3 und 4). Dabei können die Eigenschaften von der Faserbahn mehr und vielseitiger als früher eingestellt werden.
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In 3 und 4 sind die Nachbehandlungsvorrichtungen 37 nach dem Ziehnip 27 angeordnet, um mehr Eigenschaften für verschiedene Papiersorten zu erzielen. Die Nachbehandlungsvorrichtungen bestehen üblicherweise aus Strichstationen 44, zwischen denen eine Befeuchtungsvorrichtung oder eine Zylindergruppe angeordnet werden kann. An den Streichstationen wird die Faserbahn abwechselnd beidseitig gestrichen. Nach der Streichstation wird die Faserbahn immer zum Beispiel mit Luftvorrichtungen getrocknet, wie zum Beispiel mit einem Schwebetrockner und/oder mit einer Trockenzylindertrocknung. Nach dem Streichen wird die Faserbahn mit den Trockenzylindern der Zylindertrocknungsgruppe 42 gezogen, bei denen mindestens ein Oberzylinder eine Siebumschlingung 43 aufweist. Mit dem Aufroller 21 gestrichene Faserbahn wird zu einer Maschinenrolle gewickelt. Vor dem Wickeln wird die Oberfläche der Faserbahn mit einem Mehrwalzenkalander 46, in einigen Fällen mit einem 1-Nip- oder 2-Nipkalander kalandriert, um die Oberflächeneigenschaften zu verbessern.
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In 4 sind die Nachbehandlungsvorrichtungen in drei Schichten angeordnet, von denen sich die Unterste im sogenannten Keller 38 befindet. Zusätzlich zum bloßem Kalandrieren weist die erfindungsgemäße Faserbahnmaschine auch zusätzliche Eigenschaften auf. Dies wird in 4 deutlich. Auch hier ist nach dem Ziehnip 27 ein Kalander 19 angeordnet, aber danach wird die Faserbahn mit einer ganz neuen Art behandelt. In der vorgeführten Ausführungsform wird die Faserbahn 10 nach einer leichten Kalandrierung auf eine höhere Ebene 39, an eine angeordnete Oberflächenleimungsstation 40, geleitet, womit die Oberflächeneigenschaften der Faserbahn beeinflusst werden können. Die Oberflächenleimung erhöht die Feuchtigkeit der schon ziemlich trockenen Faserbahn. So gibt es in dem schichtenartigen Aufbau Platz für einen unterseitigen Schwebetrockner 41, zusätzlich zu welchem im Keller auch eine Zylindertrocknungsgruppe 42 angeordnet ist. Hier sind der Zylindertrocknungsgruppe 42 drei Trockenzylinder zugeordnet, durch welche die Faserbahn teils gestützt mit Hilfe der Faserbahn läuft. Nach der Trockenzylindergruppe 42 wird die Faserbahn wieder nach oben geleitet. Auf der Maschinenebene ist danach die Streichstation 44 angeordnet, wonach die Faserbahn zum zweiten Schwebetrockner 41 geleitet wird. Zum Schluss macht die Faserbahn noch einen Umweg über die Schwenkschwebevorrichtung 45 auf der oberen Ebene 39, wonach die Faserbahn bereit zum Aufroller 21 ist. Unterhalb der Nachbehandlungspartie 26 sind Fangvorrichtungen für Ausschuss angeordnet, womit der Ausschuss gesammelt und in den Pulper des Aufrollers 21 gefördert wird.
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Die Produktion der Faserbahn kann geändert werden, wenn es in Verbindung mit der Erneuerung der Maschine im alten Raum Platz für einen neuartigen Nachbehandlungsteil gibt. Im Vergleich zu 1 fehlt in 4 der andere Kalander und der Aufroller wurde nur ein wenig verlegt. In der Praxis wurde nur ein paar Meter zusätzlicher Raum in Maschinenrichtung benötigt.
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Mit Hilfe des Ziehnips kann die Faserbahn und der Bahneinführungsstreifen von der Oberfläche des Glättzylinders abgelöst werden. Zusätzlich kann die Faserbahn mit Hilfe des Ziehnips von dem Glättzylinder auch beim Bahnabriss abgelöst werden und nach dem Ziehnip unten zum Pulper geleitet werden. So kann die Faserbahn in allen Situationen im ganzen Flächengewichtbereich vom Glättzylinder abgelöst werden, ohne die Regelung des Dampfdruckes des Glättzylinders zu berühren. Unerwartet können die oben erwähnten Vorrichtungen in Verbindung mit Erneuerungen sogar auf drei Schichten kompakt angeordnet werden. Dabei kann die Trocknung in allen drei Schichten und auch Oberflächenbehandlung durch Streichen in zwei Schichten ausgeführt werden.
