DE10358189B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln einer Bahn aus Papier oder Karton - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Behandeln einer Bahn aus Papier oder Karton, bei dem man die Bahn trocknet, dann rückbefeuchtet und anschließend durch einen Kalander führt, wobei man die Bahn durch einen Raum leitet, der den Kalander zumindest auf seiner Einlaufseite umgibt und in dem man eine gegenüber der Umgebung des Raums erhöhte Luftfeuchtigkeit bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bahn in dem Raum kühlt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln einer Bahn aus Papier oder Karton, bei dem man die Bahn trocknet, dann rückbefeuchtet und anschließend durch einen Kalander führt, wobei man die Bahn durch einen Raum leitet, der den Kalander zumindest auf seiner Einlaufseite umgibt und in dem man eine gegenüber der Umgebung des Raums erhöhte Luftfeuchtigkeit bereitstellt. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Behandeln einer Bahn aus Papier oder Karton mit einem Kalander, dem eine Trocknungseinrichtung und eine Befeuchtungseinrichtung vorgeschaltet ist, wobei die Befeuchtungseinrichtung durch einen Raum gebildet ist, der den Kalander zumindest auf seiner Einlaufseite umgibt und der eine Einrichtung zur Erhöhung der Luftfeuchtigkeit aufweist.
• Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus DE 44 12 625 A1 bekannt. Ein Kalander mit zwei Walzenstapeln ist in einem Gehäuse angeordnet, das bis auf Öffnungen zum Ein- und Ausleiten einer Papierbahn geschlossen ist. Das Gehäuse dient dazu, den Energieverlust klein zu halten, wenn der Kalander beheizt ist. In dem vom Gehäuse umgebenen Raum kann auch eine erhöhte Feuchtigkeit bereitgehalten werden. Wenn die Papierbahn entsprechend lang in dem Raum verweilt, dann kann sich ihre Feuchtigkeit ändern.
• Bei der Herstellung einer Papier- oder Kartonbahn wird die Bahn in einem Trocknungsabschnitt einer Papiermaschine getrocknet. Dabei erzielt man zwar im Mittel eine gleichmäßige Feuchtigkeit der Bahn. Es verbleiben jedoch in einigen Fällen noch Feuchtigkeitsnester mit einer Feuchtigkeit, die die mittlere Feuchtigkeit der Bahn deutlich übersteigt. Diese Feuchtigkeitsnester sind zwar nur einige Quadratzentimeter groß. Sie führen aber beim Kalandrieren zu einer Erscheinung, die als "Cockling" bezeichnet wird und im allgemeinen sichtbar ist, so daß eine Bahn mit derartigen Fehlern gar nicht oder nur mit einer geringeren Qualitätsstufe verwendet werden kann. Auch dann, wenn das Cockling nicht sichtbar ist, kann es bei der späteren Weiterverarbeitung zu Problemen führen, beispielsweise beim Bedrucken der Bahn.
• Um die feuchteren Stellen zu entfernen, ist es bekannt, die Bahn zu übertrocknen, d.h. das Feuchtigkeitsniveau insgesamt abzusenken. Die dann erreichte Feuchtigkeit ist allerdings zu gering für einen Glättprozeß in einem Kalander. Die Bahn muß also vor dem Durchlaufen des Kalanders rückbefeuchtet werden, um die Feuchte der Bahn wieder auf ein Niveau anzuheben, das zum effizienten Glätten notwendig ist.
• Mit dieser Vorgehensweise lassen sich zwar zufriedenstellende Ergebnisse erzielen. Sie erfordert aber relativ viel Energie.
• DE 298 13 663 U1 zeigt eine Vorrichtung zur Online-Herstellung von SC-A-Papier. Eine Papierbahn wird in einer Trockenpartie getrocknet und dann in einem Zwischenkühlabschnitt gekühlt, bis sie eine Temperatur von ca. 32°C und eine Feuchte von 3 bis 7 % aufweist. Danach wird sie durch eine Bedampfungseinrichtung geleitet, also rückbefeuchtet. Am Ende des Bedampfungsabschnitts hat sie eine Temperatur von 92°C. Auch die Feuchte der Papierbahn wird erhöht. In einem weiteren Verfahrensschritt wird die Papierbahn durch einen Kalander geleitet. Zwischen dem Bedampfungsabschnitt und dem Kalander ist ein zweiter Kühlabschnitt angeordnet, der die Papierbahn wieder auf eine Temperatur von 32°C und eine Feuchte von 7 bis 11,5 % bringt. Die Kühlung ist notwendig, damit ein vor dem ersten Nip 1 des Kalanders angeordneter Dampfblaskasten genügend Feuchtigkeit auf die Oberfläche der Papierbahn bringt.
• DE 101 16 840 A1 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Glätten einer Materialbahn, wobei die Vorrichtung einen Glättnip aufweist und die Bahn durch diesen Glättnip zusammen mit einem Glättband und ggf. auch mit einem Filz geleitet wird. Eine derartige Glättvorrichtung wird auch als Glättpresse bezeichnet, die in der Pressenpartie, insbesondere in der letzten Pressenposition, vorgesehen sein kann. Die Glättvorrichtung kann nach dem Kühlzylinder vor der Aufrollung vorgesehen sein.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Feuchtigkeitsverteilung in der Bahn mit möglichst geringem Aufwand zu vergleichmäßigen.
• Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß man die Bahn in dem Raum kühlt.
• Der Raum ist hierbei bis auf Öffnungen zum Einlaufen und zum Auslaufen der Bahn und gegebenenfalls bis auf Wartungsöffnungen geschlossen, so daß man mit relativ geringem Aufwand eine Atmosphäre in dem Raum erzeugen und aufrechterhalten kann, die eine ausreichende Feuchtigkeit enthält. Diese Feuchtigkeit befördert man nun dadurch auf die Bahn, daß man die Bahn kühlt. Die kühlere Bahn nimmt dann Feuchtigkeit aus der in dem Raum herrschenden Atmosphäre auf. Diese Feuchtigkeitsaufnahme erfolgt relativ gleichmäßig, so daß man insgesamt eine sehr gleichmäßige Feuchteverteilung in der Bahn erhält.
• Vorzugsweise kühlt man die Bahn im Raum durch Anlegen an mindestens eine kalte Oberfläche. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, daß die Feuchtigkeit nicht nur an der Bahn kondensieren kann, sondern auch an der kalten oder kühleren Oberfläche. Wenn die Bahn dann über die Oberfläche geführt wird, nimmt sie die an der Oberfläche kondensierte Feuchtigkeit auf. Damit läßt sich die Feuchtigkeitsübertragung von der Atmosphäre im Raum an die Bahn verbessern.
• Hierbei ist bevorzugt, daß man die Bahn im Raum mit Hilfe von mindestens einem Kühlzylinder kühlt. Ein Kühlzylinder weist eine Oberfläche auf, die mit der Geschwindigkeit der Bahn umläuft. An den Bereichen, in denen der Kühlzylinder nicht von der Bahn umschlungen ist, kann sich Feuchtigkeit aus der Atmosphäre niederschlagen. Wenn sich der Kühlzylinder dann weiterdreht und dieser Bereich der Oberfläche des Kühlzylinders mit der Bahn in Kontakt kommt, dann wird die Feuchtigkeit von der Oberfläche des Kühlzylinders auf die Bahn übertragen. Die Übertragung wird noch dadurch verbessert, daß die Bahn unter einer gewissen Spannung am Kühlzylinder anliegt.
• Vorzugsweise erhöht man die mittlere Feuchte der Bahn im Raum um 3 bis 5 Prozentpunkte. Dies ist ein relativ bedeutender Zuwachs an Feuchte, der sich aber mit relativ einfachen Mitteln realisieren läßt.
• Auch ist von Vorteil, wenn man die Bahn vor dem Eintreten in den Raum auf eine mittlere Feuchte im Bereich von 2% bis 3% trocknet. Eine derartige Absenkung reicht aus, um die Feuchtigkeitsnester, die ansonsten zum Cockling führen würden, zu entfernen. Zusammen mit der nachfolgenden Feuchteerhöhung in dem Raum ergeben sich Feuchtewerte der Bahn, die in der Regel zum Satinieren der Bahn im Kalander ausreichen.
• Vorzugsweise trägt man vor dem Einlaufen in den Kalander und/oder beim Durchlaufen durch den Kalander zusätzliche Feuchtigkeit in Form von Dampf oder Sprühnebel auf die Bahn auf. Im Kalander erleidet die Bahn in der Regel noch einmal einen Feuchteverlust. Um diesen Feuchteverlust zu kompensieren, kann man zusätzliche Feuchtigkeit auftragen. Dieser zusätzliche Feuchteauftrag erfolgt vor dem Einlaufen der Bahn in den Kalander oder im Kalander selbst, d.h. beim Durchlaufen der Bahn durch den Kalander.
• Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in dem Raum eine auf die Bahn wirkende Kühleinrichtung angeordnet ist.
• Wie oben im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben, erzeugt man mit Hilfe der Kühleinrichtung einen Zustand der Bahn, der es ermöglicht, daß ausreichende Feuchtigkeit auf die Bahn übertragen wird. Die Feuchtigkeit in der Atmosphäre des Raumes breitet sich in der Regel relativ gleichmäßig aus, so daß bei einem entsprechend gleichmäßigen Kühlen der Bahn auch ein entsprechend gleichmäßiges Übertragen der Feuchtigkeit von der Atmosphäre auf die Bahn ermöglicht wird. Man bekommt dann eine Bahn mit einer Feuchte, die ausreicht, um im Kalander die gewünschte Steigerung der Glätte bewirken zu können. Allerdings läßt sich eine derartige Feuchtesteigerung mit relativ geringem Aufwand erzielen.
• Hierbei ist bevorzugt, daß die Kühleinrichtung als Kontakt-Kühleinrichtung ausgebildet ist. An der Kontakt-Kühleinrichtung kondensiert zusätzliche Feuchtigkeit, die dann unmittelbar auf die Bahn übertragen werden kann und zwar dann, wenn die Bahn in Kontakt mit der Kühleinrichtung kommt. Dementsprechend wird die auf die Bahn übertragbare Feuchtigkeitsmenge vergrößert.
• Hierbei ist bevorzugt, daß die Kühleinrichtung durch mindestens einen Kühlzylinder gebildet ist. Ein Kühlzylinder weist eine rotierende Zylinder-Mantelfläche auf mit einer Temperatur, die so niedrig ist, daß Feuchtigkeit auf der Oberfläche zumindest in den Bereichen kondensieren kann, die nicht von der Bahn abgedeckt sind. Wenn sich der Zylinder dann weiterdreht, dann kommen diese Bereiche in Kontakt mit der Bahn. Die an der Oberfläche des Zylinders anhaftende Feuchtigkeit wird dann an die Bahn übertragen. Da die Bahn mit einer gewissen Spannung an der Oberfläche des Zylinders gehalten wird, wird die Feuchtigkeit in die Bahn sozusagen hineingepreßt.
• Vorzugsweise weist der Kalander eine zusätzliche Befeuchtungseinrichtung auf. Eine derartige Befeuchtungseinrichtung kann durch einen Dampfblaskasten oder durch eine Sprühnebel-Erzeugungseinrichtung gebildet sein. Mit einer derartigen zusätzlichen Befeuchtungseinrichtung kann man den Feuchteverlust, denn die Bahn in der Regel im Kalander erleidet, kompensieren oder sogar überkompensieren, so daß die Bahn am Ausgang des Kalanders mit einer Feuchtigkeit erscheint, die für die spätere Weiterverarbeitung gut geeignet ist.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigt: die einzige Figur eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Behandeln einer Papier- oder Kartonbahn.
• Eine Vorrichtung 1 zum Behandeln einer Papier- oder Kartonbahn 2 weist einen nur schematisch dargestellten Kalander 3 mit einer Vielzahl von Walzen 4, 5 auf, die zwischen sich Nips 6 ausbilden, durch die die Bahn 2 geführt wird. In den Nips 6 wird die Bahn 2 mit erhöhtem Druck und auch mit erhöhter Temperatur beaufschlagt. Die Walzen 4, 5 in dem Kalander 3 sind abwechselnd als harte und als weiche Walzen ausgebildet. Gegebenenfalls kann auch ein Wechselnip vorgesehen sein, der durch zwei weiche Walzen gebildet ist.
• Der Kalander 3 ist von einem Gehäuse 7 umgeben, das bis auf eine Öffnung 8 zum Einführen der Bahn 2 und eine Öffnung 9 zum Ausleiten der Bahn 2 geschlossen ist. Natürlich können zusätzlich Wartungsöffnungen vorhanden sein, die aber im Betrieb geschlossen sein sollten.
• Schematisch dargestellt ist eine Einrichtung 10 zum Erhöhen der Feuchtigkeit der Atmosphäre innerhalb des Gehäuses 7. Die Einrichtung 10 kann beispielsweise einen Dampferzeuger aufweisen, der Dampf in den Raum 11 innerhalb des Gehäuses 7 einspeist. Die Einrichtung 10 kann auch durch einen Anschluß einer Leitung gebildet sein, die eine nur schematisch dargestellte Trockenpartie 12 einer Papiermaschine mit dem Gehäuse 7 verbindet. Die genaue Konstruktion der Einrichtung 10 zum Erhöhen der Luftfeuchtigkeit im Raum 11 ist von untergeordneter Bedeutung. Die Einrichtung 10 sorgt dafür, daß im Raum 11 eine Atmosphäre mit einer Luftfeuchtigkeit vorliegt, die größer ist, als die Luftfeuchtigkeit der das Gehäuse 7 umgebenden Luft.
• Mehrere Kühlzylinder 13–16 sind innerhalb des Gehäuses 7 in dem Raum 11 angeordnet. Die Kühlzylinder 13–16 können mit nicht näher dargestellten, aber an sich bekannten Mitteln so temperiert werden, daß ihre Oberfläche 17 eine Temperatur aufweist, bei der die im Raum 11 vorhandene Feuchtigkeit in der Atmosphäre auf der nicht von der Bahn 2 umschlungenen Oberfläche 17 des Kühlzylinders 13 kondensieren kann. Damit haben die Kühlzylinder 13–16 zwei Funktionen. Zum einen kühlen sie die Bahn 2, so daß auf der Bahn 2 selbst Feuchtigkeit kondensieren kann. Zum anderen sammeln die Kühlzylinder 13–16 kondensierende Flüssigkeit auf dem nicht von der Bahn 2 abgedeckten Oberflächenteil 17. Diese Flüssigkeit wird dann bei der weiteren Rotation der Kühlzylinder 13–16 in Kontakt mit der Bahn 2 gebracht. Da die Bahn 2 unter einer gewissen Spannung an den Kühlzylindern 13–16 anliegt, wird die Flüssigkeit von der Oberfläche der Kühlzylinder 13–16 regelrecht in die Bahn 2 hineingedrückt, so daß diese Feuchtigkeit praktisch vollständig auf die Bahn 2 übertragen wird.
• Zusätzlich kann eine Befeuchtungseinrichtung 18 vor dem ersten Nip 19 des Kalanders 3 angeordnet sein. Schematisch dargestellt sind weitere Befeuchtungseinrichtungen 20, 21, die auf Abschnitte der Bahn 2 wirken, die bereits einen oder mehrere Nips durchlaufen haben.
• Die Vorrichtung 1 arbeitet wie folgt:
  Die Bahn 2 wird in der Trockenpartie 12 oder einer anderen Trocknungseinrichtung auf eine Feuchte im Bereich von 2 bis 3 % getrocknet. Beispielsweise kann die mittlere Feuchte 2,5 % betragen. Bei dieser Trocknung wird die Feuchtigkeit auch aus Bereichen entfernt, die feuchter waren als der Rest der Bahn 2.
• Mit einer mittleren Feuchte von beispielsweise 2,5% tritt die Bahn 2 durch die Öffnung 8 in den Raum 11 ein und wird über die Kühlzylinder 13–16 geführt. Wie oben erwähnt, wird die auf der Oberfläche 17 der Kühlzylinder 13–16 kondensierende Flüssigkeit an die Bahn 2 übertragen und in die Bahn 2 hineingedrückt. Gleichzeitig wird die Bahn 2 gekühlt, so daß auch die Bahn 2 durch Kondensation Feuchtigkeit aus der Atmosphäre im Raum 11 aufnimmt. Nach dem letzten Kühlzylinder 16 hat die Bahn dann eine mittlere Feuchte in der Größenordnung von 6 %. Mit dieser Feuchte läuft die Bahn 2 in den Kalander 3 ein und wird geglättet. Nach dem Glättprozeß, bei dem vor allem durch den Einsatz von Druck und Temperatur eine Glättung der Bahn 2 erfolgt, wird die mittlere Feuchte der Bahn etwa 5 % betragen. Mit dieser Feuchte verläßt die Bahn 2 den Raum 11 durch die Öffnung 9.
• Zur Verbesserung der Glättwirkung kann im Kalander 3 durch die Befeuchtungseinrichtungen 18, 20, 21 zusätzliche Feuchtigkeit aufgetragen werden. Dieser Feuchteauftrag ist auch trotz der Einkapselung des Kalanders 3 mit dem Gehäuse 7 erforderlich. Allerdings wird die aufzubringende Feuchtigkeitsmenge, beispielsweise Dampf oder Sprühnebel, geringer sein als ohne Gehäuse 7. Dies führt beim Kalanderbetrieb zu Energie- und damit zu Kosteneinsparungen.
• Mit der Betriebsweise ergeben sich folgende Vorteile:
  Man erhält eine gleichmäßige Feuchteverteilung. Zusätzlich ergeben sich überraschenderweise bessere Flachlageeigenschaften. Beim Glätten ergibt sich ein verminderter Energiebedarf.

Claims (10)

1. Verfahren zum Behandeln einer Bahn aus Papier oder Karton, bei dem man die Bahn trocknet, dann rückbefeuchtet und anschließend durch einen Kalander führt, wobei man die Bahn durch einen Raum leitet, der den Kalander zumindest auf seiner Einlaufseite umgibt und in dem man eine gegenüber der Umgebung des Raums erhöhte Luftfeuchtigkeit bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bahn in dem Raum kühlt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bahn im Raum durch Anlegen an mindestens eine kalte Oberfläche kühlt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bahn im Raum mit Hilfe von mindestens einem Kühlzylinder kühlt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die mittlere Feuchte der Bahn im Raum um 3 bis 5 Prozentpunkte erhöht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bahn vor dem Eintreten in den Raum auf eine mittlere Feuchte im Bereich von 2% bis 3% trocknet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man vor dem Einlaufen in den Kalander und/oder beim Durchlaufen durch den Kalander zusätzliche Feuchtigkeit in Form von Dampf oder Sprühnebel auf die Bahn aufträgt.
7. Vorrichtung zum Behandeln einer Bahn aus Papier oder Karton mit einem Kalander, dem eine Trocknungseinrichtung und eine Befeuchtungseinrichtung vorgeschaltet ist, wobei die Befeuchtungseinrichtung durch einen Raum gebildet ist, der den Kalander zumindest auf seiner Einlaufseite umgibt und der eine Einrichtung zur Erhöhung der Luftfeuchtigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum (11) eine auf die Bahn wirkende Kühleinrichtung (13–16) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (13–16) als Kontakt-Kühleinrichtung ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (13–16) durch mindestens einen Kühlzylinder gebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalander (3) eine zusätzliche Befeuchtungseinrichtung (18, 20, 21) aufweist.