DE2823738A1

DE2823738A1 - Einrichtung zur einebnung der oberflaeche einer papierbahn

Info

Publication number: DE2823738A1
Application number: DE19782823738
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Bruderhaus Maschinen GmbH
Current assignee: Kleinewefers GmbH
Priority date: 1978-05-31
Filing date: 1978-05-31
Publication date: 1979-12-13
Also published as: DE2823738C2; FI63981C; FI63981B; GB2022163A; FI791427A; US4370923A; JPS5590694A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Einebnung der Oberfläche einer Papierbahn mit wenigstens zwei ein Walzenpaar bildenden Walzen, die mit über eine Belastungsvorrichtung einstellbarer Kraft an die zwischen ihnen hindurchgeführte Papierbahn andrückbar sind und/oder von denen wenigstens die eine eine mittels einer Temperiervorrichtung beeinflußbare Oberflächentemperatur hat.

Das Einebnen der Oberfläche einer Papierbahn, das mittels eines Kalanders, eines Glättwerkes oder einer Walzenpresse erfolgt, kann verschiedenen Zwecken dienen, beispielsweise der Einstellung einer bestimmten Dicke der Papierbahn, dem Ausgleich von Dickenschwankungen zur Verbesserung des Wickelvorgangs oder der Verdichtung der Papierbahn bis zu ihrer Transparenz. Wichtig ist in vielen Fällen die Einebnung auch zur Erhöhung der Glätte und des Glanzes der Bahnoberfläche, weil die Bedruckbarkeit eines Papieres vom Glanz und der Glätte seiner Oberfläche abhängt.

Es ist bekannt, daß sich auf den Glanz und die Glätte eines Papieres der im Walzenspalt auf die Bahn einwirkende Druck, die Oberflächentemperatur der den Walzenspalt bildenden Walzen sowie die Oberflächenfeuchte der Bahn auswirken. Insbesondere Kalander sind daher in der Regel mit einer Belastungsvorrichtung zur Einstellung des auf die Bahn im Walzenspalt einwirkenden Druckes, häufig auch mit einer Heiz- und Kühlvorrichtung für die harten Walzen oder wenigstens einige der harten Walzen ausgerüstet. Zur Erhöhung der Oberflächenfeuchte der Papierbahn ist es bekannt, am Kalander einen oder mehrere Dampfstrahlfeuchter vorzusehen, die auf der Oberfläche der Papierbahn unmittelbar vor dem Einlauf in einen Walzenspalt einen Feuchtigkeitsfilm erzeugen können.

Bei den bekannten Einrichtungen zur Einebnung der Oberfläche einer Papierbahn erfolgt die Einstellung des Druckes im Walzenspalt und gegebenenfalls die Walzentemperatur sowie die Oberflächenfeuchte der Bahn durch das Bedienungspersonal aufgrund von Erfahrungswerten für die einzelnen Papiersorten. Liegen die

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Belastunpjsvorrichtung, die Temperiervorrichtung und die Befeuchtungsvorrichtung in je einem Regelkreis, dann erfolgt die Sollwert vorgabe durch das Bedienungspersonal ebenfalls aufgrund von Erfahrungswerten. Das Ergebnis des EinebnungsVorgangs ist also in beiden Fällen im wesentlichen vom Wissen und von der Sorgfalt des Bedienungspersonals abhängig, was sowohl wegen der Fehlerquellen als auch der Abhängigkeit vom Können des Bedienungspersonals unbefriedigend ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Einebnung der Oberfläche einer Papierbahn so auszubilden, daß eine falsche Einstellung der auf den EinebnungsVorgang sich auswirkenden Parameter so weit wie möglich ausgeschlossen wird. Diese Aufgabe ist mit einer Einrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch wenigstens einen mindestens eine Kenngröße für die Beschaffenheit der Papierbahnoberfläche, vorzugsweise die Glätte der Papierbahnoberfläche, ermittelnden Istwertgeber, einen den Sollwert der Beschaffenheit der Papierbahnoberfläche vorgebenden Sollwertgeber und einen Rechner > welcher unter Berücksichtigung des Sollwertes und des Istwertes die mittels der Belastungsvorrichtung und/oder der Temperiervorrichtung einzustellenden Werte berechnet.

Da der Sollwert als Meßwert vorgegeben werden kann, welcher an einem Muster, das die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit hat, in gleicher Weise wie der Istwert gemessen worden ist, können die vom Rechner ermittelten Werte frei von subjektiven Einflüssen gehalten werden. Für die Einstellung des Druckes im Walzenspalt und/oder der Oberflächentemperatur der Walzen spielt deshalb das Können des Bedienungspersonals keine Rolle mehr. Vorteilhafter ist aber nicht nur die Ausschaltung subjektiver Einflüsse. Mit Hilfe des Rechners ist es auch möglich, was einen weiteren, wesentlichen Vorteil darstellt, funktionelle Zusammenhänge zwischen zwei oder mehreren den EinebnungsVorgang beeinflussenden Parametern zu berücksichtigen und Arbeitspunkte zu wählen, die für bestimmte Voraussetzungen besonders vorteilhaft oder

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sogar optimal sind. Beispielsweise können mit Hilfe des Rechners die übrigen Parameter so gewählt werden, daß mit minimalem Druck im Walzenspalt die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit der Bahn, also zum Beispiel die gewünschte Glätte, erzielt werden kann.

Die vom Rechner ermittelten Werte können von einer Bedienungsperson an den entsprechenden Vorrichtungen eingestellt werden. Man kann aber auch, was in vielen Fällen vorteilhaft sein wird, die zu steuernden Vorrichtungen an den Rechner anschließen, also eine geschlossene Prozeßkopplung vorsehen. Das Bedienungspersonal hat dann nur noch eine Oberwachungsfunktion.

Insbesondere dann, wenn wenigstens einer der zu steuernden Parameter sich nur relativ langsam ändern kann, wie dies beispielsweise bei der Oberflächentemperatur der Walzen der Fall ist, kann es vorteilhaft sein, zusätzlich zu dem Istwertgeber, der an einer Stelle angeordnet ist, welche die Papierbahn nach dem Einebnungsvorgang passiert, wenigstens einen Istwertgeber auch an einer Stelle anzuordnen, welche die Papierbahn vor dem Einebnungsvorgang passiert. Aufgrund des Meßwertes des letztgenannten Istwertgebers kann dann die erforderliche Änderung des Parameters oder der Parameter rechtzeitig eingeleitet werden, indem beispielsweise der Regelgröße eine entsprechende Störgröße aufgeschaltet wird.

Sofern beide Seiten der Papierbahn eine bestimmte Oberflächenbeschaffenheit aufweisen müssen, wird man für jede Seite wenigstens einen Istwertgeber vorsehen, aufgrund deren Meßwerte der Rechner getrennte Einstellwerte für die Temperatur von wenigstens zwei hinsichtlich ihrer Temperatur unabhängig voneinander steuerbare Walzen ermittelt, an welchen die Papierbahn mit ihrer einen bzw. anderen Oberfläche in Anlage kommt.

Ist es zweckmäßig oder notwendig, nicht nur die Temperatur bei der Einebnung der zweiten Bahnseite, sondern auch den Druck unabhängig von den Werten bei der Einebnung der ersten Bahnseite

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einstellen zu können, so kann man für wenigstens eines der Walzenpaare eine Druckentlastungsvorrichtung vorsehen. Eine solche Druckentlastungsvorrichtung kann beispielsweise aus einem oder mehreren Hydraulikzylindern bestehen, welche sowohl auf der einen als auch der anderen Lagerseite des zugeordneten Walzenpaares auf die Lager dieser Walzen eine Kraft im Sinne eines Abhebens der Walzen voneinander ausüben.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind alle Istwertgeber kontinuierlich messende Meßgeräte, um einen möglichst großen Bereich der Bahn messen zu können. Soll das Papier nach dem Einebnungsvorgang eine bestimmte Glätte aufweisen, wird deshalb vorzugsweis( ein kontinuierlich arbeitendes Glättemeßgerät als Istwertgeber ei] gesetzt. Es ist zweckmäßig, mittels eines solchen Glättemeßgerätes auch den Sollwert an einem Musterstück zu messen, damit aucl Fehler, die durch unterschiedliche Meßmethoden entstehen können, ausgeschlossen werden.

Daß bei Kalandern üblicherweise die zusätzliche Belastung zur Erhöhung des Druckes im Walzenspalt mit Hilfe von zwei Hydraulik- oder Pneumatikzylindern aufgebracht wird, welche am einen bzw. anderen Walzenende angreifen, erschwert die Steuerung der Belastungsvorrichtung nicht, da der Rechner die beiden einzustellenden Werte ohne weiteres ermitteln kann. Daher ergeben sich auch bei einer Belastungsvorrichtung mit Druckzonensteuerung, also einer Vorrichtung, bei welcher der Druck in den einzelnen Zonen unabhängig von den anderen Zonen gesteuert werden kann,

Γ ■ "... . zumindest dann

keine Schwierigkeiten, wenn der Istwertgeber die Istwerte für die einzelnen Zonen ermittelt, was ohne weiteres möglich ist.

Weist die Einebnungsvorrichtung auch ein die Papierdicke messendes Meßgerät auf, dann kann der Rechner selbstverständlich auch die Dicke der Papierbahn, bei einer Dickenmessung über die gesamte Bahnbreite auch das Dickenprofil der Bahn, bei der Berechnung der

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veränderbaren Parameter berücksichtigen und so festlegen, daß nach dem EinebnungsVorgang die gewünschte Bahndicke oder die gewünschte Gleichmäßigkeit des Dickenprofiüs vorhanden ist. Entsprechend können auch andere charakteristische Werte der Papierbahn, beispielsweise die Transparenz, gemessen und zur Erzielung der gewünschten Eigenschaften der Papierbahn bei der Ermittlung der den EinebnungsVorgang beeinflussenden Parameter vom Rechner berücksichtigt werden.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisch dargestellte Seitenansicht des Ausführungsbeispiels mit einem Kalander,

Fig. 2 das zugehörige Schaltschema.

Ein Kalander zum beidseitigen Satinieren einer Papierbahn 1 weist harte Walzen 2 und elastische Walzen 3 auf, die, wie Fig. 1 zeigt, parallel zueinander und übereinander liegend in einem Kalandergestell 4 vertikal verschiebbar gelagert sind, wobei die harten und elastischen Walzen sowohl im oberen als auch im unteren Teil im Wechsel aufeinanderfolgen, damit die Walzenspalte, durch welche die Papierbahn 1 hindurchgeführt wird, je durch eine harte und eine elastische Walze gebildet werden. In der einen HaTfte liegt die eine, in der anderen Hälfte die andere Seite der Papierbahn 1 in jedem Walzenspalt an der elastischen Walze an, damit die Papierbahn auf beiden Seiten satiniert werden kann.

Soweit zur Führung der Papierbahn 1 Leitwalzen 5 oder Breitstreckwalzen erforderlich sind, sind diese entweder unmittelbar am Kalandergestell oder in Tragarmen gelagert, welche von den Lagerwangen der Walzen 2 oder 3 abstehen, wie Fig. 1 zeigt.

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Für eine diskontinuierliche Arbeitsweise, also für das Abziehen der Papierbahn 1 von einer Rolle 6 und das Aufwickeln der Papierbahn nach dem Satinieren auf eine Rolle 7,sind Rollenständer 8 vorgesehen, die, wie Fig. 1 zeigt, im Ausführungsbeispiel neben dem Kalandergestell 4 auf einer Bühne 9 bzw. dem Fußboden angeordnet sind. Der Kalander kann aber auch/einen kontinuierlichen In-Line-Betrieb eingesetzt und im Zuge einer Papiermaschine angeordnet sein. Die Papierbahn 1 hat dann vor dem Einlauf I_n de Kalander und nach dem Auslauf aus dem Kalander beispielsweise den durch strichpunktierte Linien in Fig. 1 angedeuteten Verlauf.

In ihrer Arbeitsstellung werden die Walzen 2 und 3 von zwei Hydraulikzylindern 10 gehalten, die an den beiden Lagerwangen der untersten Walze angreifen und mit Hilfe je eines Anschlages, gegen den die Kolben der Hydraulikzylinder 10 arbeiten, die unterste Walze in einer vorgegebenen Position halten. Im Falle eines Bahnrisses oder zum Auswechseln einer Walze werden die Hydraulikzylinder 10 unwirksam gemacht, damit alle Walzen mit Ausnahme der obersten Walze im erforderlichen Maße abgesenkt werden können. In der abgesenkten Stellung werden die Walzen durch nicht dargestellte, vom Kalandergestell 4 getragene Hängespindeln gehalten.

Das Gewicht der Walzen 2 und 3 erzeugt wegen ihrer in vertikaler Richtung verschiebbaren Lagerung in den Walzenspalten einen Mindestdruck. Dieser Druck kann erhöht werden mit Hilfe einer Belastungsvorrichtung, welche an der obersten Walze mit einer nach unten gerichteten Kraft angreift und im Ausführungsbeispiel aus zwei Hydraulikzylindern 11 besteht, welche auf die beiden Lagerwangen der obersten Walze eine nach unten gerichtete, fein dosierbare Kraft auszuüben vermögen.

Wie Fig. 2 zeigt, liegt in den beiden von einer Pumpe 12, die von einem Motor 13 angetrieben wird, zu den beiden Hydrozylindern 11 führenden Leitungen je ein Druckregelventil 14 bzw. 14', mittels deren es möglich ist, die Belastungskraft der beiden

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Hydrozylinder 11 unabhängig voneinander feinstufig zu steuern. Um die Hydrozylinder 11 rasch unwirksam machen zu können, ist an die zu ihnen führende Zuleitung zwischen dem Regelventil und dem Hydrozylinder eine Ablaßleitung mit einem Ventil 15 angeschlossen.

Um die Temperatur, bei welcher die Satinage erfolgt, beeinflussen zu können, ist für die harten Walzen 2 eine als Ganzes mit 16 bezeichnetes Heiz- und Kühlsystem.vorgesehen, das zwei getrennte, temperaturgeregelte Wasserkreisläufe hat. An den einen Kreislauf sind zwei der im oberen Teil des Kalanders unterhalb der obersten Walze liegenden harten Walzen 2, an den anderen Kreislauf zwei der im unteren Teil des Kalanders oberhalb der untersten Walze liegenden harten Walzen 2 angeschlossen. Da an den beiden erstgenannten Walzen die eine und an den beiden letztgenannten Walzen die andere Bahnseite anliegt, kann mit dem Heiz- und Kühlsystem die Temperatur bei der Satinage der einen Bahnseite unabhängig von der Temperatur bei der Satinage der anderen Bahnseite eingestellt werden. Zwei Temperaturregler 17 bzw. 17', die im einen hzw. anderen Wasserkreislauf liegen, regeln die Temperatur des Wassers, das die im Kreislauf liegenden harten Walzen durchströmt.

Um die Oberflächenfeuchte der beiden Seiten der Papierbahn beeinflussen zu können, ist eine als Ganzes mitl8 bezeichnete Befeuchtungsvorrichtung vorgesehen, die im Ausführungsbeispiel zwei Dampfsprührohre 19 aufweist. Diese Dampfsprührohre 19, die über je ein Regelventil 20 bzw. 20* an eine Dampfzufuhrleitung angeschlossen sind, sind im Ausführungsbeispiel am Kalandergestell 4 vor dem Einlauf der Bahn in den ersten Walzenspalt bzw. vor dem Einlauf der Bahn in den vierten Walzenspalt so angeordnet, daß sie auf die eine bzw. andere Bahnseite einen Feuchtigkeitsfilm aufsprühen können,

Da im Ausführungsbeispiel die Papierbahn 1 auf beiden Seiten nach dem Durchlauf durch den Kalander eine bestimmte Rauhigkeit oder Glätte (Kehrwert der Rauhigkeit) aufweisen soll, wird die Glätte beider Papierbahnseiten kurz nach dem Austritt der Papierbahn aus

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dem letzten Walzenspalt mit Hilfe von zwei Glättemeßgeräten 21 bzw. 21' gemessen. Diese gleich ausgebildeten Glättemeßgeräte und 21' arbeiten kontinuierlich und erfassen die Glätte über die gesamte Bahnbreite. Die Glätte der einen oder beider Oberflächen der Papierbahn 1 kann mit gleich ausgebildeten Glättemeßgeräten /schon vor dem Einlauf in den Kalander erfolgen. Vorteilhaft ist dies insbesondere dann, wenn der Kalander in-line arbeitet. Daher sind in Fig. 1 die beiden zusätzlich vorgesehenen Glättemeßgeräte 22 und 22* an einer Stelle angeordnet, welche eine von einer vorausgehenden Partie einer Papiermaschine kommende Papierbahn passiert. Weitere Meßgeräte, wie zum Beispiel Dickenmeßgeräte, sind im Ausführungsbeispiel nicht vorgesehen, weil hier nur eine bestimmte Glätte erreicht werden soll.

Die beiden Glättemeßgeräte 21 und 21' dienen als Istwertgeber für die Glätte der Papierbahn nach der Satinage. Ihre Meßwerte werden in einen Rechner 23 eingegeben, der auch die zugehörigen Sollwerte von einem Sollwertgeber 24 erhält. Vorteilhafterweise

vor Arbeitsbeginn
werden die Sollwerte/mit Hilfe der Glättemeßgeräte 21 und 21' oder gleich ausgebildeter Glättemeßgeräte an einem Muster ermittelt, das die gewünschte Glätte hat. Der Rechner 23 ermittelt aufgrund der Istwerte, der Sollwerte und der in ihm gespeicherten Programme, welche die funktioneilen Zusammenhänge zwischen der Glätte oder dem Satinageeffekt einerseits und dem Druck im Walzenspalt sowie der Walzentemperatur und der Oberflächenfeuchte der Bahn andererseits berücksichtigen, die Werte, auf welche die Kraft der beiden Hydraulikzylinder 11 und 11', die Temperatur der beiden Wasserströme des Heiz- und Kühlsystems 16 sowie die Dampfmenge eingestellt werden soll, welche mittels der beiden Dampfspruhröhre 19 auf die Papierbahn aufgesprüht werden muß. Daher sind die beiden Druckregelventile IH und 14', die beiden Temperaturregler 17 und 17' sowie die beiden Regelventile 20 und 20' für die Dampfsprührohre an den Ausgang des Rechners angeschlossen. Der Rechner steuert also unmittelbar die an ihn angeschlossenen Ventile, so daß eine geschlossene Prozeßkopplung vorhanden ist. Die Bedienungspersonen haben dabei nur noch eine Oberwachungsfunktion.

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Sind auch die beiden den Istwert der Glätte der Papierbahn vor dem Einlauf in den Kalander messenden Glättemeßgeräte 22 und 22' an den Rechner 23 angeschlossen, dann können die beiden Meßwerte dieser Geräte als Störgröße auf die vom Rechner ermittelte Regelgröße aufgeschaltet werden.

Die Programme, nach denen der Rechner arbeitet, können entsprechend dem angestrebten Ziel gewählt oder festgelegt werden. So kann beispielsweise eine Satinage mit minimalem Druck im Walzenspalt oder eine Satinage mit maximaler Durchlaufgeschwindigkeit die Papierbahn durch den Kalander durchgeführt werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zur Einebnung der Oberfläche einer Papierbahn mit ^—-^wenigstens zwei ein Walzenpaar bildenden Walzen, die mit über eine Belastungsvorrichtung einstellbarer Kraft an die zwischen ihnen hindurchgeführte Papierbahn andrückbar sind und/oder von denen wenigstens die eine eine mittels einer Temperiervorrichtung beeinflußbare Oberflächentemperatur hat, gekennzeichnet durch wenigstens einen mindestens eine Kenngröße für die Beschaffenheit der Papierbahnoberfläche, vorzugsweise die Glätte der Papierbahnoberfläche, ermittelnden Istwertgeber (21,21'), einen den Sollwert der Beschaffenheit der Papierbahnoberfläche vorgebenden Sollwertgeber (24) und einen Rechner (23), welcher unter Berücksichtigung des Sollwertes und des Istwertes die mittels der Belastungsvorrichtung (11,14,14*) und/oder der Temperiervorrichtung (16,17,17') einzustellenden Werte berechnet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsvorrichtung (11,14,14') und/oder die Temperiervorrichtung (16,17,17'), die je einen Steuereingang haben, an den Rechner» (23) angeschlossen sind.

3. Einrichtung nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (23) zusätzlich eine Steuergröße für eine vorzugsweise

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Telefonische Auskünfte und Aufträge sind nur nach schriftlicher Bestätigung verbindlich

an den Rechner angeschlossene Befeuchtungsvorrichtung (18) berechnet.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu demjenigen Istwertgeber (21,21'), der an einer Stelle angeordnet ist,welche die Papierbahn (1) nach dem EinebnungsVorgang passiert, wenigstens ein Istwertgeber (22,22' an einer Stelle angeordnet ist, welche die Papierbahn (1) vor dem Einebnungsvorgang passiert.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis H, dadurch gekennzeichne daß für beide Seiten der Papierbahn (1) wenigstens je ein Istwertgeber (21,2I¹) vorgesehen ist, aufgrund deren Meßwerte der Rechner (23) getrennte Einstellwerte für die Temperatur von wenigstens zwei hinsichtlich ihrer Temperatur unabhängig voneinander steuerbaren Walzen (2) ermittelt, an welchen die Papierbahn mit ihrer einen bzw. anderen Oberfläche in Anlage kommt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden hinsichtlich ihrer Oberflächentemperatur unabhängig voneinander steuerbaren Walzen (2) zwei Walzenpaaren zugeordnet sind, von denen wenigstens die eine mit einer Druckentlastungsvorrichtung versehen ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Istwertmesser (21,21',22,22') ein kontinuierlich messendes Meßgerät ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertgeber (24) ein die Oberflächenbeschaffenheit eines Musters messendes Meßgerät ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (23) die Walzentemperatur und gegebenenfalls die Eeuchtigkeits zufuhr mittels der Befeuchtungsvorrichtung (18) für einen minimalen Druck im Walzenspalt berechnet.

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10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (23) getrennte Werte für die an den beiden Walzenenden einzustellenden Belastungen und, soweit die Belastungsvorrichtung eine zonenweise Steuerung des Druckes im Walzenspalt zuläßt, für den in den einzelnen Zonen einzustellende Druck berechnet.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch wenigstens ein Papierdickenmeßgerät, dessen Meßergebnis der Rechner (23) bei der Ermittlung der Werte für den Druck im Walzenspalt und/ oder die Walzenteinperatur und/oder die Befeuchtung berücksichtigt.

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