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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 zur Herstellung von Papier oder Kartonage in einem System, bei
dem die hergestellte Basisbahn zur Verbesserung ihrer Oberflächeneigenschaften
mit mindestens einem Kalander bearbeitet wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung wird ein Kalander-Verfahrensschritt unmittelbar nachfolgend
der Herstellung der Basisbahn ohne ein dazwischenliegendes Aufwickeln
ausgeführt,
d.h. es wird ein Online-Kalandern eingesetzt.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Implementierung des
Verfahrens.
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Die
Erfindung betrifft insbesondere die Herstellung von Papier oder
Kartonage unter Verwendung eines Online-Kalanderns. Beim Online-Kalandern
ist der Kalander unmittelbar nachfolgend der Papier- oder Kartonmaschine
oder nachfolgend einer Beschichtungslinie angeordnet, und die Bahn
wird ohne den Zwischenschritt einer Aufwicklung direkt an den Kalander
geführt.
Normalerweise werden Maschinenkalander als Online-Kalander verwendet,
bei denen die Bahn zwischen zwei Hartwalzen läuft. Heutzutage werden immer
mehr Softkalander eingesetzt, weil durch sie ein besserer Oberflächenglanz erreicht
wird. Das Wetteifern für
verbesserten Oberflächenglanz
und Glätte
hat insofern zur Entwicklung von Multispalt-Kalandern geführt, die
für ein
Online-Kalandern geeignet sind. Die maximale Produktionsgeschwindigkeit
der zuvor verwendeten Superkalander wurde unzureichend, wodurch
ihre Verwendung in Verbindung mit schnellen Produktionslinien hinfällig wurde.
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Der
Zweck des Kalanderns liegt im Erhöhen der Glätte und des Glanzes und in
der Verbesserung anderer Eigenschaften der Druckoberfläche des
Papiers oder der Kartonage. Die verbesserten Eigenschaften erhöhen die
Qualität
der letztendlich bedruckten Oberfläche. Die Qualität und Bedruckbarkeit
der Druckoberfläche
sind unter anderem die wichtigsten Qualitätsfaktoren, die von einem Papierabnehmer
wertgeschätzt
werden. Gleichermaßen sind
die Bedruckbarkeit von Druckpappe und die Qualität deren bedruckter Oberfläche wichtig,
wobei zusätzlich
eine hohe Steifffestigkeit und ein gutes spezifisches Volumen oft wertgeschätzt werden.
Ein weiterer Faktor, der die Produktqualität beeinflusst, ist die Ebenheit
des Querschnittsprofils der Bahn, d.h. jegliche Variationen in der
Bahndicke sollten in der Maschinen-Querrichtung so gering wie möglich sein.
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Eine
Oberflächenglätte des
Produktes wird erhalten, indem die Faserstruktur des Produktes einem
hohen Druck und einer hohen Temperatur durch Erwärmen der harten Kalanderwalzen
und durch Aufeinanderpressen der Walzen unterzogen wird, sodass
ein hoher Pressspalt-Druck in dem Spalt zwischen den Walzen erhalten
wird. Aufgrund dieser Kräfte
erreichen die die Bahn bildenden Fasern ihre Verglasungs-Übergangstemperatur,
und die durch die Pressspalt-Last
verursachte Deformation ist andauernd. Das Gleiten der Bahnoberfläche gegenüber den
Walzen-Flächen
kann ebenso zu Veränderungen in
der Fasergestalt führen,
wodurch die Glättewirkung
erhöht
wird.
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Bei
Verwendung eines Mehrfachspaltkalanders wurde das Papier normalerweise
auf einer Papiermaschine hergestellt und nachfolgend bei Bedarf beschichtet.
In beiden Fällen
wurde das beschichtete oder unbeschichtete Papier auf Lagerwickel
aufgewickelt und mittels separater Kalander geglättet. Das Papier wurde auf
einen sehr geringen Feuchtigkeitsgehalt getrocknet, typischerweise
auf ca. 1 – 3
% seines Gesamtgewichts. Vor dem Kalandern wird das Papier ausreichend
befeuchtet, um gute Kalanderergebnisse zu erhalten. Ein geeigneter
Feuchtigkeitsgehalt für
einen Mehrfachspaltkalander liegt näherungsweise bei 6 – 10 %.
Der Zweck eines Trockners auf einen geringen Feuchtigkeitsgehalt
liegt im Erreichen eines gleichmäßigen Feuchtigkeitsgehalt-Profils
in der Querschnittsrichtung. Die kurze Lagerzeit vor dem Kalandern
führt ebenso
zur Vergleichmäßigung des
Feuchtigkeitsgehalt-Profils. Bei gegenwärtigen Online-Kalanderverfahren
wird die Bahn auf ein hohes Trocknungsmaß getrocknet, wonach sie vor einem
Kalandern erneut befeuchtet wird, womit folglich dieses Verfahren
einem Offline-Kalandern ähnlich
ist.
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Die
Bahn kann beispielsweise durch die Wasserstrahlbefeuchtungsvorrichtung
befeuchtet werden, wie sie in der US-Veröffentlichung Nr. 5,286,348
beschrieben ist, mit der ein gleichmäßiges Feuchtigkeitsgehalt-Profil
in der Querschnittsrichtung der Bahn erhalten wird.
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Das
oben beschriebene Verfahren, das einen ersten Trocknungsschritt
und ein nachfolgendes Befeuchten der Bahn umfasst, ist aufgrund
der erforderlichen Zeit nachteilig, die durch die Absorbtion und
den Ausgleich der Feuchtigkeit insbesondere in der Dickerichtung
der Bahn und an der Oberfläche benötigt wird.
Wenn das Befeuchten unmittelbar vor dem Kalandern ausgeführt wird,
wird das ungleichmäßige Feuchtigkeitsgehalt-Profil
die letztendlichen Oberflächeneigenschaften
beeinflussen, wobei das Qualitätsmaß des Papiers
verschlechtert sein kann.
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Ein
Trocknen und Wiederbefeuchten erhöht den Energieverbrauch während der
Herstellung des Produktes wie auch den durch die Ausrüstung erforderlichen
Raum im Vergleich mit einem Verfahren, bei dem ein Übertrocknen
und Wiederbefeuchten vor dem Kalanderschritt nicht erforderlich
sind. Ein ungleichmäßiger Feuchtigkeitsgehalt,
beispielsweise eine Oberflächenfeuchtigkeit
oder ein ungleichmäßiges Feuchtigkeitsprofil
in irgendeiner Bahnrichtung führt
zu Veränderungen
der Bahneigenschaften, wie beispielsweise dem Glanz oder einem Dickeprofil, weil
die Feuchtigkeit einen starken Einfluss auf die Bearbeitbarkeit
der Fasern hat. Im Fall eines ungleichmäßigen Dickeprofils werden Probleme
beim Aufwickeln auftreten, die auch Falten in der Querschnittsrichtung
bei den Endabnehmer-Wickeln verursachen können, weil eine gleichmäßige Festigkeit nicht
erreicht wird. Diese Falten reduzieren die Laufbarkeit des Produkts
in einem nachfolgenden Verarbeitungsverfahren, beispielsweise während einem Bedrucken
in nachfolgenden Verarbeitungsmaschinen, womit folglich die Qualität des Produkts
aus der Sicht des Abnehmers verschlechtert ist.
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Das
Feuchtigkeitsprofil beeinflusst viele Faktoren bei der Herstellung
von Papier oder Kartonage, wie auch die letztendliche Qualität des Produkts.
Ein erwähnenswerter
Faktor betrifft ein Zusammenschrumpfen von trockneren Teilen der
Bahn gegenüber
feuchteren Teilen, wenn Fluktuationen im Feuchtigkeitsgehalt der
Bahn auftreten, was wiederum zum Dehnen der feuchteren Teile führt. Ein
ungleichmäßiges Dehnen
führt dann
seinerseits zu einer ungleichmäßigen Trocknungs-Schrumpfung,
die ihrerseits zu Dickevariationen und auch zu Variationen betreffend anderer
Eigenschaften des Produktes führt.
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Bei
modernen Maschinen wird der Feuchtigkeitsgehalt der herzustellenden
Papier- oder Kartonagenbahn auf viele verschiedene Weisen insbesondere
zu Beginn der Bahn-Bildung gesteuert. Das wichtigste Ziel bei der
Steuerung des Feuchtigkeitsgehalt-Profils liegt in einer guten Lauffähigkeit
der Maschine und des herzustellenden Produkts, d.h. es wird eine
maximale Produktionsleistung innerhalb einer gegebenen Zeitdauer
angestrebt. Dies ist verständlich,
weil das Feuchtigkeitsgehalt-Profil und das Spannungsprofil sehr
voneinander abhängen.
Folglich wurde das bestmögliche
Feuchtigkeitsgehalt-Profil in solchen Teilen der Maschine angestrebt, wo
die Wirkung einer Steuerung des Feuchtigkeitsprofils auf die Lauffähigkeit
am größten ist.
Das Feuchtigkeitsprofil der fertiggestellten Basisbahn ist dann
nicht notwendigerweise homogen und die Basisbahn unterliegt einer
Spannung. Wenn die Bahn vor einem Kalandern gelagert wird, wird
die Feuchtigkeit ausgeglichen und die Spannungen werden entspannt,
womit folglich die Gleichmäßigkeit
der letztendlichen Feuchtigkeit der Bahn von untergeordneter Bedeutung
ist. Wenn jedoch ein Online-Kalandern angewendet wird, hat die Homogenität der letztendlichen
Feuchtigkeit einen starken Einfluss auf die Produktqualität, wobei,
wenn der Feuchtigkeitsgehalt der Bahn mittels gegenwärtiger Verfahren
und gegenwärtiger
Grundsätze
gesteuert wird, die Eigenschaften des kalanderten Papiers oder der
Kartonage darunter leiden können
und die gewünschte
Verbesserung der Eigenschaften des finalen Produkts nicht erreicht
werden. Bei Mehrfachspaltkalandern ist es möglich, einen relativ starken
Einfluss auf das Dickeprofil der Bahn auszuüben, wobei bei diesen Kalandern
ein sehr hoher Pressspalt-Druck aufgebracht wird, weshalb das Kalandern
normalerweise zu einer signifikanten Reduktion in der Dicke und
des spezifischen Volumens im Vergleich zu anderen Kalandertypen
führt.
Deshalb wird ein Mehrfachspalt-Kalandern normalerweise bei der Herstellung
von Produkten verwendet, von denen ein hohes Maß von Glätte und insbesondere Glanz
erwartet wird.
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Ein
sehr wichtiges Merkmal im Kalanderverfahren liegt darin, dass das
Kalandern angewendet wird, um eine glatte und gleichmäßige bedarfsgemäße Oberfläche zu erhalten,
ohne den Verlust an Steifffestigkeit oder dem spezifischen Volumen
einzugehen. Da die Oberfläche
des Papiers und der Kartonage während
dem Kalandern einem derart hohen Druck in Abhängigkeit des jeweiligen Kalandertyps
unterliegt, wird die Bahn gepresst, wodurch ihre Dicke reduziert
und die Bahn kompakter wird, was mit anderen Worten heißt, dass
ihre Masse pro Volumen erhöht
wird, d.h. ihr spezifisches Volumen reduziert wird. Eine reduzierte
Dicke und ein reduziertes spezifisches Volumen der Bahn wird natürlich ebenso
in einer reduzierten Steifffestigkeit resultieren. Da normalerweise
eine maximale Steifffestigkeit mit einem leichten Gewicht pro Volumeneinheit
des herzustellenden Produktes gefordert sind, ist es schwierig, den
verschiedenen Wirkungen des Kalanderns mit den Eigenschaften des
Endproduktes zu entsprechen.
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Auf
der anderen Seite wird ein Kalandern zum Standardisieren des Dickeprofils
des Papiers verwendet, d.h. um Dicke-Defekte zu beheben, die während der
Bahnbildung auftreten können.
Je härter
die Oberfläche
der verwendeten Walzen ist, umso einfacher ist es, das Profil zu
verändern,
womit ein Maschinenkalander normalerweise die besten Profiländerungs-Ergebnisse
erzielt, und diese demzufolge der wichtigste Verwendungsaspekt für diesen
Typ von Kalandern ist. Heutzutage wird in vielen Papiermaschinen
ein Maschinenkalander zur Endbearbeitung des Dickeprofils und der
Oberflächenqualität von Papier
eingesetzt, sodass diese den Anforderungen für das finale Produkt genügen. Das
liegt daran, weil es nur begrenzte Möglichkeiten einer Steuerung des
Querschnitts-Dickeprofils an einer Papier- oder Kartonagenmaschine
gibt, und ein akzeptables Dickeprofil nicht ohne einen Maschinenkalander
erhalten werden kann. Mittels eines Maschinenkalanders ist es möglich, die
Oberflächenqualität des Produkts zu
steigern, sodass sie den Anforderungen des Endverbrauchers entspricht,
wobei die Eigenschaften des Maschinenkalanders begrenzt sind, wenn
man auf die Verbesserung der Oberflächenqualität zu sprechen kommt, wobei
keine bemerkenswerte Verbesserung in der Glätte oder des Glanzes mittels
eines Maschinenkalanders erhalten werden kann. Da die Qualitätsanforderungen
für Druckoberflächen konstant
steigen, müssen
mehr und mehr andere Kalanderverfahren zusätzlich zum oder anstelle eines Maschinenkalanders
eingesetzt werden.
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Andere
Kalandertypen, wie beispielsweise ein Soft-, ein Langspalt- oder
ein Mehrfachspaltkalander führen
zu einer beträchtlich
verbesserten Oberflächenqualität, jedoch
haben Sie eine sehr viel geringere Fähigkeit zur Dickeprofilierung
als dies bei Maschinenkalandern der Fall ist, hauptsächlich aufgrund
der geringen Härte
der Oberflächen
auf den Teilen, die auf die Bahn drücken. Es ist bekannt, dass mit
einer reduzierten Zugspannungs-Widerstandsfähigkeit der Kalanderwalzen-Beschichtung
die Fähigkeit
einer Dickeprofilierung des Kaianders gehandicapt ist, wobei deren
Fähigkeit
zur Herstellung eines Produktes mit guten Druckeigenschaften verbessert ist.
Da ein Maschinenkalander Walzen aus Gusseisen oder Stahl hat, können diese
sehr harte Oberflächen
haben, was zu einer guten Dicke-Standardisierung führt. Auf
der anderen Seite üben
die harten Oberflächen
einen stärkeren
Druck auf die Bahn und zwar auf dessen dickere und dichtere (härteren)
Teile aus, wodurch die auf die Bahn ausgeübte Glättewirkung die dickeren Teile
der Bahn betreffen, und folglich die Oberflächeneigenschaften für verschiedene Teile
der Bahn variieren.
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Die
vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Herstellung von
kalandriertem Papier oder Kartonage unter Ermöglichung der Herstellung eines Produktes
mit einem gleichmäßigen Dickeprofil,
wobei das spezifische Volumen der Bahn und der Erhalt einer guten
Qualität
der bedruckbaren Oberfläche
so wenig wie möglich
reduziert wird.
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Die
Erfindung basiert auf einem Standardisieren des Querschnitts-Dickeprofils
der Basisbahn vor einem letztendlichen Kalandern und Ausführen des
letztendlichen Kalanderns auf einem Langspalt-Kalander, beispielsweise
einem Schuhkalander.
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In
größerem Detail
ist das erfindungsgemäße Verfahren
durch den kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 dargestellt.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist ihrerseits durch den kennzeichnenden Teil von Anspruch 17 charakterisiert.
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Die
Erfindung erzielt beträchtlichen
Nutzen.
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Die
Erfindung ermöglicht
einen beträchtlichen
Erhalt im spezifischen Volumen der Basisbahn, weil das-Volumen der
Bahn von bis zu 5 – 10
% nach dem Kalandern besser ist als dasjenige Volumen eines mit
herkömmlichen
Kalanderverfahren hergestellten Produkts. Dies ist von besonderem
Vorteil für die
Papier- oder Kartonhersteller, weil das Quadratmetergewicht des
Produkts reduziert werden kann, ohne einen Kompromiss in der Dicke
und insbesondere seiner Steifffestigkeit eingehen zu müssen. Für den Hersteller
ist es somit möglich,
ein geringeres Quadratmetergewicht und einen geringeren Pulpeverbrauch
zu haben und gleichzeitig ein Papier oder eine Kartonage mit unveränderter
Steifffestigkeit zu produzieren. Die Oberfläche und die Bedruckeigenschaften
des Produktes sind gut, wie auch sein Dickeprofil. Das gute Dickeprofil
führt zu
guten Endabnehmer-Wickeln mit gleichmäßiger Festigkeit in der Längsrichtung
des Wickels, wobei eine Faltenbildung reduziert ist. Wickel mit
einheitlicher Dichte bzw. Straffheit und präzisem zylindrischen Umfang
sind einfach für
eine Handhabung in der Industrieanlage und insbesondere während einer
weiteren Verarbeitung, wobei die Wickel gute Laufeigenschaften in
folgenden Verarbeitungsmaschinen, wie beispielsweise Druckmaschinen
haben.
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Die
Produktoberfläche
hat homogene Eigenschaften über
die gesamte Oberfläche,
wobei Alterationen in der Oberflächenqualität, die aufgrund
eines Maschinenkalanderns auftreten, vermieden sind. Das erfindungsgemäße Verfahren
ist gut zur Steigerung der Produktqualität von Papier- und Kartonagemaschinen
bereits in der Produktion und beispielsweise in Verbindung mit Modernisierungen
geeignet. Die Erfindung ist gut für ein Offline-Kalandern anwendbar,
sie ist aber von besonderem Vorteil in Online-Systemen, bei denen
die Optimierung der Herstellung der Basisbahn mit der Optimierung
des Kalanderverfahrens einfacher kombiniert ist.
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Die
vorliegende Lösung
ist sowohl zur Herstellung von unbeschichteten als auch von beschichteten
Produkten anwendbar. Bei der Herstellung von beschichteten Papier-
oder Kartonagen-Graden wird der Beschichtungsschritt vor dem letztendlichen
Kalanderschritt ausgeführt,
wobei ein Langspaltkalander eine sehr gleichmäßige und glatte Oberfläche erzielt
und jegliche Ungleichmäßigkeit
der Basisbahn während
einer visuellen Inspektion der Bahn nicht in Erscheinung tritt,
weil der weiche Riemen des Langspaltkalanders eine Ungleichmäßigkeit
nicht hervorhebt, wie das beispielsweise die ein wenig härtere Walze
beim Beschichten mit einem Softkalander tut.
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Im
Folgenden wird die Erfindung in größerem Detail mit Hilfe einer
Anzahl von Arbeitsbeispielen und alternativen Ausführungsformen
dargestellt.
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Im
Folgenden bezieht sich die Verwendung des Ausdrucks Langspaltkalander
auf einen Kalander mit einer Pressspaltlänge von über 30 mm, typischerweise 50 – 280 mm.
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Der
Zweck des Kalanders liegt in der Herstellung einer guten Oberfläche für Papier
oder Kartonage, für
die eine gute bedruckbare Oberfläche
gefordert wird. Bei der Herstellung von sowohl Papier als auch insbesondere
Kartonage ist es von Bedeutung, dass die Steifffestigkeit des Produkts
so wenig wie möglich
reduziert wird. Eine ausreichende Steifffestigkeit ist zur Handhabung
des Papiers und im Fall von bedruckbarer Verpackungskartonage von
Bedeutung, wobei unter anderem das Material von ausreichender Steifffestigkeit
sein muss, um eine starke Verpackung herstellen zu können. Bekannte
Kalanderverfahren schaffen eine reduzierte Dicke und Steifffestigkeit
des Produkts, wobei die modernsten Langspaltkalander eine gute Oberflächenqualität mit nur
geringen Verlusten in der Steifffestigkeit oder des Volumen gewichts
erreichen. Im Fall eines Langspaltkalanders wird eine gute Oberfläche mit
Hilfe einer Softkalanderoberfläche,
einem relativ geringen Oberflächendruck
und einer hohen Thermowalzen-Temperatur erhalten. Bei einem Langspaltkalander
umfasst die Kalanderoberfläche
normalerweise einen Riemen, der dazu verwendet wird, um die Bahn
gegen eine erwärmte
Thermowalze zu drücken.
Eine Walze kann zum Anpressen des Riemens verwendet werden, wobei
die Länge
des Pressspaltes begrenzt ist, oder ein Schuh kann verwendet werden,
wobei beträchtliche
Andruck-Abstände
erhalten werden. Ein anderer Vorteil des Schuhkalanders liegt darin, dass
die Länge
des Pressspaltes wie auch die Druckverteilung in Querschnittsrichtung
einstellbar ist. Die erhaltbaren Einstellmöglichkeiten sind natürlich von der
Struktur des Kalanders abhängig.
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Ein
anderer wichtiger Grund zum Kalandern liegt in einem Novellieren
des Dickeprofils des Produktes. Wie oben beschrieben, kann das Dickeprofil umso
besser beeinflusst werden, je härter
die verwendeten Kalanderoberflächen
sind. Demzufolge erlaubt ein Langspaltkalander eine nur geringfügigere Auswirkung
auf das Dickeprofil gegenüber
anderen Kalandern, weil die Härte
des Kalandememens oder der anderen verwendeten Mittel im Vergleich
zur Härte
von den Walzen und den Walzenbeschichtungen anderer Kalandertypen
gering ist. Folglich erlaubt ein Langspaltkalander keinen beträchtlichen
Einfluss auf das Dickeprofil, selbst bei Verwendung eines in Zonen
einstellbaren Schuhkalanders. Bei einer Papier- oder Kartonmaschine
wird die Bahn durch Zufuhr von Wasser und Pulpe von einem Stoffauflauf
auf ein Papiermaschinensieb oder zwischen zwei Siebe gebildet. Die
einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweisende Bahn wird getrocknet,
indem das Wasser u. a. durch Andrücken der Bahn über die
Presssektion und durch deren Erwärmung über die
Trocknungssektion mittels eines Trocknungszylinders entfernt wird.
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Heutzutage
ist eine Reihe von Vorrichtungen bekannt, die zum Einwirken auf
das Dickeprofil der Basisbahn bereits während des Bildungsschrittes
der Bahn verwendet werden können,
wobei demzufolge eine Bahndicke standardisiert werden kann, sogar bevor
sie in den Kalander eintritt. Folglich kann ein Langspaltkalander
verwendet werden, wenn das Dickeprofil der Bahn vor einem Kalandern
standardisiert ist. Das Dickeprofil der Basisbahn kann auf viele verschiedene
Weisen während
der Bildung und der Trocknung der gesamten Bahn beeinflusst werden. Die
erste Möglichkeit
zur Beeinflussung des Bahnprofils liegt in dem Stoffauflauf, wo
die Bahn gebildet wird. In dem Stoffauflauf ist der Fasergehalt,
der auf ein erstes Sieb oder in ein Twin-Sieb zu führenden Pulpe
einstellbar durch beispielsweise eine Verdünnungseinstellung durch Zugabe
von Wasser in die Pulpe oder andererseits, indem in der Querschnittsrichtung
mehr Pulpe zu bestimmten Teilen des Siebes geführt wird, wo dies erforderlich
ist. In der Andrucksektion der Maschine können ein Profilier-Eindampfen
oder eine Kompression angewendet werden, wobei in der Trocknungssektion
ein Profilier-Trocknen oder ein Befeuchten vorgesehen sein können. Die
das Profil beeinflussenden Stellglieder umfassen beispielsweise
einen verdünnungseinstellbaren
Stoffauflauf, eine in der Presssektion angeordnete zonenjustierbare
Andruckwalze oder eine riemenunterstützte zoneneinstellbare Andruckwalze, eine
Profilier-Dampfbox oder einen Befeuchter oder einen Bahnprofilier-Heizer
oder entsprechende Kühleinrichtung,
beispielsweise eine Walze, die zonenweise gekühlt ist. Dann, wenn ein Filmtransfer-Beschichter
vor dem Kalander angeordnet werden kann, kann das Profilieren unter
Verwendung des Beschichters ausgeführt werden, um Wasser oder
eine adhäsive
Mischung auf die Bahnoberfläche
aufzutragen. Anstelle eines Filmtransfer-Beschichters kann beispielsweise ein
Sprühbeschichter
verwendet werden, der eine einfache Konstruktion hat und der auch in
einen kleinen Raum eingepasst werden kann. Das Dickeprofil einer
Bahn, die auf nahezu auf ihr letztendliches Trockenmaß getrocknet
wurde, kann ferner durch ein profilierendes Befeuchten oder durch einen
Kalanderspalt eingestellt werden. Wenn beispielsweise ein Maschinenkalander
zum Standardisieren des Dickeprofils der Bahn verwendet wird, ist es
bei der erfindungsgemäßen Lösung wichtig,
dass die Spaltlast klein gehalten wird, um so keine Bahndicke, deren
Volumen oder deren Steifffestigkeit während dem Kalandern zu verlieren.
Was bei der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wesentlich ist, ist die Optimierung der Einstellung
des Dickeprofils einer Papier- oder Kartonmaschine zum Kalandern.
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Die
Wirkung des Feuchtigkeitsgehalt-Profils der Bahn und die Unterschiede
im Feuchtigkeitsgehalt wurden in der parallelen PCT-Anmeldung Nr.
FI 98/00895 (WO-A-9925922)
der Anmelderin diskutiert, wobei es für den vorliegenden Kontext
ausreichend scheint, zu sagen, dass ein Verändern des Feuchtigkeitsgehalt-Profils
der Bahn dazu verwendet werden kann, auf das Dickeprofil einzuwirken.
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Gemäß der Erfindung
wird das Dickeprofil der Basisbahn durch Eindampfen der Bahn in
profilierter Weise während
eines Verpressens standardisiert, bevor ein Kalandern ausgeführt wird
und wobei der Kalanderschritt an einem Langspaltkalander, vorzugsweise
beispielsweise an einem Schuhkalander durchgeführt wird. Da ein Schuhkalander
nicht länger zur
Verwendung einer beträchtlichen
Einwirkung auf das Dickeprofil der Basisbahn verwendet werden kann,
muss die Bahn eine ausreichend homogene Dicke bereits vor dem Kalandern
haben. Das Dickeprofil kann unter Verwendung der oben erwähnten Ausrüstung standardisiert
werden. Um das Verfahren implementieren zu können, muss gewährleistet
sein, dass die Dicke der Basisbahn standardisiert wurde, bevor die
Bahn in den Kalander eintritt. Aus diesem Grund wird eine Profilmessung
vor dem Kalandern benötigt.
Eine Profilmessung kann an irgendeiner Stufe vor dem Kalandern ausgeführt werden,
wobei Anlass besteht, zumindest eine Messung so nahe wie möglich am
Kalander, vorzugsweise unmitelbar vor dem Kalandern auszuführen, da
sich das Dickeprofil über
die Presssektion oder während
eines Trockners verändern
kann. Eine Dickeprofilmessung kann vor dem letzten Stellglied durchgeführt werden, das
zur Beeinflussung des Dickeprofils verwendet wird, wobei es darüber hinaus
möglich
ist, jegliche mögliche
Profildefekte mit Hilfe dieses Stellgliedes festzustellen. Das minimale
Erfordernis liegt darin, dass das Profil zumindest an einem Punkt
vor dem Kalandern und vorteilhafterweise zumindest an einem Punkt
vor dem letzten Profilierinstrument und unmittelbar vor dem Kalandern
gemessen wird, um die Feststellung eines jeglichen Profildefekts
sicherzustellen. Nach dem Kalandern kann eine finale Qualitäts-Gewährleistungsmessung
durchgeführt
werden.
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Ein
vorteilhafter Weg zur Standardisierung des Dickeprofils der Bahn
liegt in der Verwendung eines mit harten Walzen ausgerüsteter Maschinenkalanders,
die mit einem geringen Pressspalt betrieben werden. In diesem Fall
muss der Pressspalt-Druck des Maschinenkalanders extrem gering gehalten werden,
wobei das Ziel nicht darin liegt, diesen zur Beeinflussung der Mikrorauhigkeit
der Oberfläche
zu verwenden. Ein Maschinenkalander kann jedoch auch mit geringen
Pressspalt-Drücken
zum Ausgleich des Dickeprofils verwendet werden, wobei gleichzeitig
die Mikrorauhigkeit der Oberfläche
geglättet
wird, d.h. Variationen in der Oberflächengestalt, die deutlich größer sind
als die Faserdicke. Das Verfahren ist insbesondere zur Herstellung
beschichteter Papier- oder Kartonagengrade gut geeignet, wobei ein
Maschinenkalandern vor dem ersten Beschichtungsschritt und ein Langspaltkalandern
nach dem Beschichten ausgeführt
wird. Im Folgenden wird ein Beispiel eines derartigen Verfahrens
beschrieben. Das Verfahren ist insbesondere für die Herstellung von Liquid-Verpackungskarton
gut geeignet.
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Herkömmlicherweise
werden Liquid-Verpackungskartonagen zweimalig beschichtet, weil
eine ungebleichte Pulpe für
den Kern und deren Grundschichten verwendet wird, wobei eine enorme
Menge an Beschichtungsmischung erforderlich ist, um eine Oberfläche mit
ausreichendem Weißgehalt
zu erhalten. Als Beschichtungsverfahren wird häufigst eine Rakel-Beschichtung
verwendet, wobei auch eine Airbrush-Beschichtung aufgrund ihrer
guten Deckkraft verwendet wird. Eine Rakelbeschichtung schafft eine geringfügige Deckkraft,
wobei das Airbrush-Verfahren
eine schlechte Laufleistung und eine begrenzte Geschwindigkeit hat.
Zusätzlich
ist eine Hintergrundbefeuchtung zur Steuerung von Verwerfungen erforderlich.
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Gemäß der Erfindung
wird die Kartonage zunächst
mit Hilfe eines Maschinenkalanders oder eines Softkalanders unter
Verwendung eines geringen Pressspalt-Drucks kalandert, der normalerweise
unterhalb von 50 MPa liegt, wobei die Pressspaltlänge geringer
als 50 mm typischerweise 1 – 30
mm und die Oberflächentemperatur
der Thermowalze 80 – 300 ° C beträgt. Bei
Verwendung eines Softkalanders hat die Beschichtung eine Härte von
80 – 95
ShA. Der Zweck im Vorkalandern liegt im Abändern des Dickeprofils und
der Oberflächenrauhigkeit
der Kartonage, derart, dass sie dem Niveau angeglichen werden, das
für die
folgenden Verarbeitungsschritte erforderlich ist, ohne dabei das
spezifische Volumen und die Steifffestigkeit der Kartonage beträchtlich
zu reduzieren. Aufgrund dieses Erfordernisses wird der Karton nicht
auf eine vollständig
glatte Oberflächentopografie
kalandert, wobei statt dessen seine Bendtsche Rauhigkeitszahl auf
eine im Niveau unterhalb von 700, typischerweise 500-600 ml/min erhalten
bleibt. Der Vorkalanderschritt kann durch Aufdampfen oder Befeuchten
mit Wasser verstärkt
werden.
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Nach
dem Vorkalandern wird ein Vorbeschichten vorzugsweise mit Hilfe
eines Filmtransfer-Beschichters
ausgeführt,
wobei eine deckende Beschichtung erhalten wird, die der Oberflächenkontur
sehr gut folgt. Ein Filmtransfer-Beschichter kann verwendet werden,
um gleichzeitig eine Hintergrundbefeuchtung mit Wasser oder einer
Stärkelösung auszuführen, womit
eine separate Hintergrundbefeuchtung nicht erforderlich ist. Die
Anfälligkeit
für Risse
ist bei einem Filmtransfer-Beschichter auch beträchtlich geringer als bei Rakel-Beschichtem.
Die Frontbeschichtung wird an einem Rakel- oder Klingen-Beschichtungskopf
vorgesehen, wo ein Strahlauftrag zum Auftragen der Beschichtungsmischung verwendet
wird. Der Druckimpuls eines Strahlauftrags ist gering, wodurch die
Beschichtung nicht in die Bahn eintritt und statt dessen eine gute
Deckkraft auf der Bahnoberfläche
vorsieht. Ein langer Verweil-Abstand wird zwischen dem Auftrag und
dem Balkenabstrich verwendet, wobei eine gesetzte Immobilierungs-Schicht
zur Ausbildung auf der Bahnoberfläche Zeit hat, deren Trockengehalt
angestiegen ist. Auf diese Weise wird ein höherer Gehalt an Beschichtungsmischung
und eine bessere Deckkraft erhalten. Ein Baakenabstrich erzielt
eine ausgezeichnete Glätte
des Endprodukts, wobei ein Rakelabstrich ebenso verwendet werden
kann.
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Das
finale Kalandern wird an einem Langspaltkalander mit einem typischen
Pressspalt-Druck von 1 – 12
MPa, einer Pressspaltlänge
von 30 – 280 mm
und einer Thermowalzentemperatur von 100 – 300 ° C ausgeführt. Die Riemenhärte des
Langspaltkalanders ist typischerweise 80-100 ShA. Der durch einen Langspaltkalander
erzielte Vorteil liegt in der exzellenten Oberflächen-Glätte und des Glanzes, die ohne
Reduktion der Steifffestigkeit und des spezifischen Volumens des
Produktes erhalten werden, wie ebenso eine visuell sehr gleichmäßige Oberfläche. Wenn
ein Langspaltkalander verwendet wird, tritt keine Ungleichmäßigkeit
in der Oberfläche
der Basisbahn während
einer visuellen Inspektion aufgrund des Softkalander-Riemens und
des geringen Pressspaltdruckes auf.
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Das
Verfahren der Erfindung ist insbesondere für Online-Einrichtungen geeignet,
kann jedoch ebenso bei Offline-Herstellungssystemen verwendet werden,
bei denen ein zwischenliegender Wickelvorgang vorgesehen ist.