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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zum Behandeln einer Papier- oder
Kartonbahn mit einem Bahnlaufpfad, der durch mindestens einen Breitnip, der
zwischen einer Gegendruckfläche
und einem umlaufenden Mantel, der in Richtung auf die Gegendruckfläche belastet
ist, gebildet ist, und einer Strichauftragseinrichtung geführt ist.
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Eine
derartige Anordnung ist aus WO 02/00998 A2 bekannt.
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Die
Behandlung einer Papier- oder Kartonbahn in einem Breitnip mit nachfolgendem
Strichauftrag hat zum Ziel, die Bedruckbarkeit der Bahn zu verbessern.
Die Behandlung in dem Breitnip hat dabei den Vorteil, daß die Bahn
relativ volumenschonend häufig
bei hohen Temperaturen oberhalb des TG (Glasübergangstemperatur)
geglät tet
wird und eine Konturglättung
erfolgt, d.h. es wird bevorzugt die Mikrorauhigkeit verbessert.
Die Mikrorauhigkeit wird in der Regel mit dem sogenannten PPS-Verfahren gemäß ISO 8791/4
ermittelt. Man kann nun beobachten, daß beim Drucken derart behandelter
Bahnen, vor allem beim Offset-Druck, ein Druck-Mottling auftritt,
d.h. die Bahn nimmt die Druckfarbe nicht gleichmäßig an, so daß sich ein
sehr unruhiges Erscheinungsbild ergibt. Man nimmt an, daß bei so
geglättetem
Papier oder Karton nach dem Streichen ein ungleichmäßiges Rückrauhen
der Oberfläche
auftritt und/oder die Penetration der Streichfarbe sehr ungleichmäßig ist.
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Man
kann zwar durch Nachglätten
diese Effekte vermeiden. Wenn man einen harten Nip zum Nachglätten verwendet,
also einen Nip, der zwischen zwei harten Walzen ausgebildet ist,
dann kann man die Bahn zwar profilieren. Dies führt aber zu deutlichen Volumenverlusten,
was insbesondere bei der Behandlung von Kartonbahnen unerwünscht ist.
Darüber
hinaus führt
die Glättung
im harten Nip zu einem ungleichmäßigen Oberflächenbild,
was möglicherweise
auf eine ungleichförmige
Faserverdichtung zurückzuführen ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bedruckbarkeit der Bahn
zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
daß zwischen
dem Breitnip und der Strichauftragseinrichtung ein weicher Nip angeordnet
ist, der zwischen einer ersten Walze mit einer elastischen Oberfläche und
einer zweiten Walze gebildet ist.
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Mit
dieser Ausgestaltung bleibt der Vorteil der verbesserten Oberflächenqualität erhalten,
vor allem wird aber die Makrorauhigkeit, die in der Regel nach Bendtsen
ermittelt wird, verbessert. Einbußen im Volumen sind sehr gering
oder können
sogar vollständig
vermieden werden. Man verwendet also eine Abfolge von Breitnip,
weichem Nip und Streicheinrichtung, an deren Ende die Bahn einen
gleichmäßigen Strich
trägt,
so daß ihre
Oberfläche
gut bedruckbar ist.
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Vorzugsweise
ist die zweite Walze als harte Walze mit einer Oberfläche, die
härter
als die elastische Oberfläche
ist, ausgebildet. Die zweite Walze ist also deutlich härter und
weniger nachgiebig als die erste Walze. Dadurch ist es möglich, die
Oberfläche der
Bahn im gewünschten
Maße zu
glätten,
d.h. der Breitnip übernimmt
die Aufgabe der Glättung
im Mikrobereich, während
der weiche Nip hauptsächlich die
Makrorauhigkeit vermindert. Man kann sich dann eine Nachglättung hinter
der Strichauftragseinrichtung sparen, was erhebliche Vorteile hat.
Bei einer derartigen Nachglättung
müßte die
Bahn durch einen weiteren Nip geführt werden, der wiederum zu
Volumenverlusten führen
könnte
und im Extremfall sogar den Strichauftrag beschädigen könnte.
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Vorzugsweise
weist die erste Walze einen Bezug mit einem Elastizitätsmodul
von maximal 50.000 MPa, insbesondere maximal 10.000 MPa, auf. Damit
ist der Bezug oder Belag der ersten, weichen Walze wesentlich elastischer
als eine Oberfläche
aus Stahl. Die zweite Walze, die als Gegenwalze fungiert, kann sich
dann elastisch in den Bezug eindrücken.
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Bevorzugterweise
weist die erste Walze eine Härte
an ihrer Oberfläche
von maximal 100 Sh(D) auf. Eine derartige Shore-D-Härte reicht
aus, um die gewünschte
Glättung
zu bewirken. Ein Zerquetschen der Fasern der Papier- oder Kartonbahn
wird vermieden.
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Vorzugsweise
herrscht im weichen Nip eine Streckenlast von maximal 60 N/mm, insbesondere maximal
30 N/mm. Die ist eine vergleichsweise kleine Streckenlast, die jedoch
ausreicht, um die gewünschte
Glättung
vor der Streicheinrichtung zu bewirken.
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Vorzugsweise
herrscht im Breitnip eine Druckspannung von maximal 3 N/mm2. Auch hier kann die Glättung mit einer relativ geringen
Druckspannung vorgenommen werden. Die Glättung ist dennoch ausreichend,
weil sie über
eine relativ lange Zeit vorgenommen werden kann. Die Länge des Breitnips
in Bahnlaufrichtung beträgt
vorzugsweise zwischen 40 und 250 mm.
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Bevorzugterweise
weist der Breitnip eine Heizeinrichtung auf, die die Bahn auf mindestens 100°C beheizt.
Durch die Beheizung wird die Glättebildung
im Breitnip verbessert. Gleichzeitig wird die Feuchte vergleichmäßigt.
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Bevorzugterweise
sind der Mantel und die weiche Walze auf der gleichen Seite des
Bahnlaufpfades angeordnet. Sowohl der Mantel als auch die weiche
Walze wirken also auf die gleiche Seite der Papier- oder Kartonbahn,
die entlang des Bahnlaufpfades geführt wird. Damit erreicht man
eine einseitige Glättung
der Bahn, weil die andere Seite an der in der Regel glatteren Gegendruckfläche und
an der glatteren Seitenwalze anliegt. In diesem Fall wird nur diese
andere Seite geglättet.
In vielen Bereichen reicht dies aber aus, beispielsweise bei Faltschachtelkarton,
der ohnehin nur auf einer Seite bedruckt werden soll.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß die
zweite Walze die Gegendruckfläche
bildet. Mit anderen Worten liegt sowohl der Mantel des Breitnips
als auch die weiche Walze, die den weichen Nip bildet, an der gleichen
Walze an. Die Papier- oder Kartonbahn muß dann zwischen dem Durchlaufen
des Breitnips und dem Durchlaufen des weichen Nips nicht von der
harten, glatten Walze abgehoben werden. Dies verbessert die Glättebildung
an der an der glatten Walze anliegenden Oberfläche.
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In
einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß die Gegendruckfläche und
die zweite Walze auf unterschiedlichen Seiten des Bahnlaufpfades
angeordnet sind. In diesem Fall erreicht man eine zweiseitige Glätte, weil
jede Seite der Bahn einmal an einer harten und glatten Oberfläche anliegt und
zwar die eine Seite im Breitnip an der Gegendruckfläche und
die andere Seite im weichen Nip an der zweiten Walze.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß die
Seite des Bahnlaufpfades, auf der eine größere Mikrorauhigkeit vorhanden
ist, im Breitnip an der Gegendruckfläche anliegt. Die Mikrorauhigkeit,
die beispielsweise nach PPS ermittelt werden kann, wird im Breitnip
besonders gut vermindert. Man läßt daher
den Breitnip auf die Seite der Papier- oder Kartonbahn wirken, bei der die
Mikrorauhigkeit am größten ist.
Dadurch wird eine Zweiseitigkeit vermin dert und beide Seiten der Bahn
werden gleichmäßig mit
Streichfarbe versehen und sind dementsprechend nach Durchlaufen
der Streicheinrichtung gut bedruckbar.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine Anordnung zum Behandeln
einer Papier- oder
Kartonbahn,
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2 eine zweite Ausführungsform
einer derartigen Anordnung und
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3 eine dritte Ausführungsform
einer derartigen Anordnung.
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1 zeigt eine Anordnung 1 zum
Behandeln einer Papier- oder Kartonbahn 2 (im folgenden kurz
auch als "Bahn" bezeichnet). Die
Bahn 2 durchläuft
einen Bahnlaufpfad, der durch einen Breitnip 3 geführt ist.
Der Breitnip ist gebildet durch eine Walze 4 mit einer
harten, glatten Oberfläche 5 und
einen umlaufenden Mantel 6, der unter der Wirkung einer Stützschuhanordnung 7 gegen
die Walze 4 gedrückt wird.
Die Stützschuhanordnung 7 weist
hierzu eine Andruckfläche 8 auf,
die in nicht näher
dargestellter, aber an sich bekannter Weise mit einer Einrichtung zum
Vermindern der Reibung zwischen Mantel 6 und Stützschuhanordnung 7 versehen
ist.
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Die
Walze 4 ist als beheizte Walze ausgebildet. Sie weist zu
diesem Zweck eine Reihe von Heizkanälen 9 auf, die durch
achsparallele Bohrungen gebildet sind, die im Bereich der Oberfläche 5 der
Walze 4 angeordnet sind. Durch die Heizkanäle 9 kann
ein Wärmeträgerfluid,
beispielsweise Dampf oder heißes Öl, geleitet
werden, um die Walze 4 zu beheizen. Durch die Beheizung
der Walze 4 ist es möglich,
die Bahn 2 im Breitnip 3 auf eine Temperatur von
mindestens 100°C
zu bringen. Damit ist es möglich,
die Bahn 2 so weit zu erhitzen, daß in der Bahn enthaltene Feuchtigkeit
verdampft.
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Der
Breitnip 3 kann natürlich
auch auf andere Weise beheizt werden, beispielsweise durch eine Heizung,
die von außen
auf die Oberfläche
der Walze 4 wirkt oder eine Heizung, die durch den Mantel 6 hindurch
wirkt.
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Der
Breitnip hat in Laufrichtung der Bahn 2, die durch einen
Pfeil 10 dargestellt ist, eine Länge im Bereich von 40 bis 250
mm. Im Breitnip herrschen relativ kleine Druckspannungen im Bereich
von maximal 3 N/mm2.
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Auf
den Breitnip 3 folgt ein Softkalander 11 mit einer
harten Walze 12 und einer weichen Walze 13, die
einen elastischen Belag 14 aus einem Kunststoff trägt. Der
Elastizitätsmodul
des Belags 14 liegt bei maximal 50.000 MPa, vorzugsweise
bei maximal 10.000 MPa. Die weiche Walze 13 hat an ihrer
Oberfläche
eine Härte
von maximal 100 Shore D.
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Zwischen
der harten Walze 12 und der weichen Walze 13 ist
ein weicher Nip 15 gebildet, durch den die Bahn 2 nach
dem Durchlaufen des Breitnips 3 geführt wird. In dem weichen Nip 15 herrscht
eine Streckenlast von maximal 60 N/mm, insbesondere maximal 30 N/mm.
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In
Laufrichtung 10 hinter dem Softkalander 11 mit
dem weichen Nip 15 ist eine Strichauftragseinrichtung 16 angeordnet,
die einen zwischen zwei Walzen 17, 18 angeordneten
Auftragsnip 19 aufweist. Schematisch dargestellt sind Auftragseinrichtungen 20, 21,
mit denen Streichfarbe auf die Oberfläche der Walzen 17, 18 aufgetragen
wird. Wenn die Bahn 2 den Auftragsnip 19 durchläuft, dann
wird die Streichfarbe unter einem gewissen Druck auf die Oberfläche der
Bahn 2 aufgetragen. Selbstverständlich ist es möglich, die
Streichfarbe auch nur auf einer Seite der Bahn aufzutragen, wenn
man eine nur einseitig gestrichene Bahn wünscht, beispielsweise eine einseitig
gestrichene Bahn für
Faltschachtelkarton.
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Selbstverständlich kann
man anstelle der dargestellten Strichauftragseinrichtung 16 auch
eine andere Strichauftragseinrichtung verwenden.
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Wie
ersichtlich ist, liegt die Bahn 2 mit einer Seite, im vorliegenden
Fall der Oberseite, sowohl im Breitnip 3 als auch im weichen
Nip 15 an einer glatten, harten Oberfläche an, nämlich der Oberfläche 5 der
Walze 4 bzw. der Oberfläche
der Walze 12. Dementsprechend wird die Bahn 2 auch
nur einseitig geglättet
und zwar an ihrer Oberseite.
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2 zeigt nun die Möglichkeit,
die Bahn 2 beidseitig zu glätten. Gleiche Teile wie in 1 sind mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
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Geändert hat
sich die Anordnung der Walzen im Softkalander 11. Hier
liegt nun die harte Walze 12 an der Seite der Bahn 2 an,
die im Breitnip 3 mit dem Mantel 6 behandelt worden
ist, während
die weiche Walze 13 an der Seite der Bahn 2 anliegt,
die im Breitnip 3 an der Oberfläche 5 der Walze 4 angelegen hat.
In diesem Fall erhält
man eine beidseitige Glättung.
Die Güte
der im Breitnip 3 an der Oberfläche 5 der Walze 4 anliegenden
Oberfläche
wird zwar im Softkalander 11 nicht weiter verbessert. Dafür wird die
Oberfläche
der Unterseite im Softkalander 11 verbessert. Dies kann
vor allem von Interesse sein, wenn auch die Unterseite gestrichen
werden soll. Auch wenn dies nicht der Fall ist, kann es vorteilhaft sein,
auch die Unterseite zu glätten,
um zu verhindern, daß beim
Aufwickeln die glatte Oberseite durch eine zu rauhe Unterseite wieder
aufgerauht wird.
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In 1 waren der Breitnip 3 und
der weiche Nip 15 in getrennten Aggregaten angeordnet. 3 zeigt nun eine Ausgestaltung,
bei der lediglich eine Walze 4, 12 mit glatter
Oberfläche 5 sowohl
für die Ausbildung
des Breitnips 3 als auch für die Ausbildung des weichen
Nips 15 verwendet wird. Gleiche Teile sind hier mit den
gleichen Bezugszeichen versehen.
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Der
Vorteil einer Anordnung mit einem weichen Nip 15 zwischen
dem Breitnip 3 und der Strichauftragseinrichtung 16 liegt
darin, daß die
nach Bendtsen gemessene Makrorauhigkeit gegenüber der Glättung nur mit dem Breitnip 3 deutlich
verbessert wird. Die nach PPS gemessene Mikrorauhigkeit liegt bei
Nachglättung
mit dem weichen Nip 15 zwischen den Werten einer Nachglättung mit
Hartnip und ohne Nachglättung.
Der bei der Glättung
entstehende Volumenverlust ist mit Nachglättung größer als ohne, bei Nachglättung mit
Softnip aber wiederum geringer als bei Nachglättung im Hartnip. Der Volumenverlust
kann weiter reduziert werden, indem man bei Nachglättung die
Streckenlast im Breitnip 3 weiter reduziert.
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Der
Breitnip 3 ist im vorliegenden Fall mit einer Walze 4 als
Gegendruckelement dargestellt. Es ist selbstverständlich auch
möglich,
das Gegendruckelement als Band auszubilden, das von einem Druckschuh
unterstützt
wird. Auch in diesem Fall ist es möglich, sowohl den Mantel 6 der
Schuhwalze als auch die weiche Walze 13 am Gegendruckelement anliegen
zu lassen.
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Der
Mantel 6 ist im vorliegenden Fall als relativ massiv ausgebildeter
Mantel dargestellt, der nach Art einer Walze umläuft. Auch hier ist es möglich, den
Mantel 6 durch ein umlaufendes Band zu ersetzen.