EP0463213A1 - Verfahren zum flächigen Behandeln von bewegten Papierbahnen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zum flächigen Behandeln von bewegten Papierbahnen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Download PDF

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EP0463213A1
EP0463213A1 EP90112262A EP90112262A EP0463213A1 EP 0463213 A1 EP0463213 A1 EP 0463213A1 EP 90112262 A EP90112262 A EP 90112262A EP 90112262 A EP90112262 A EP 90112262A EP 0463213 A1 EP0463213 A1 EP 0463213A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
paper web
water
heating
moistening
paper
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP90112262A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Joachim Dipl.-Ing. Hiedemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jean Hiedemann GmbH and Co KG
Original Assignee
Jean Hiedemann GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jean Hiedemann GmbH and Co KG filed Critical Jean Hiedemann GmbH and Co KG
Priority to EP90112262A priority Critical patent/EP0463213A1/de
Publication of EP0463213A1 publication Critical patent/EP0463213A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H25/00—After-treatment of paper not provided for in groups D21H17/00 - D21H23/00
    • D21H25/04—Physical treatment, e.g. heating, irradiating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F23/00—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing
    • B41F23/007—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing with heat treatment before printing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F23/00—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing
    • B41F23/02—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing by dampening

Definitions

  • the invention relates to a method for the flat treatment of moving paper webs, in particular for changing the elongation properties and / or the web tension of the paper web.
  • the optimal web tensions are at different values.
  • the optimal web tensions depend on the paper properties, i.e. they differ from paper to paper, even from batch to batch.
  • successive rotogravure rollers In order to maintain sufficient paper tension between the individual inking units, successive rotogravure rollers, for example, have circumferences that are several thousandths of a millimeter larger.
  • the change in length that the paper experiences through the embossing is much larger and strongly dependent on pattern to pattern and from type of paper to type of paper.
  • the change in length cannot be calculated, but can only be determined experimentally.
  • the correspondingly determined size of the printing rollers only applies to exactly the paper quality used in the respective test.
  • the invention is based on the object to provide a method by which it is possible with simple means to make a precise length adjustment and in particular to compensate for length errors and to improve the stretchability of the paper.
  • the object is achieved in that the paper web is subjected to a treatment process for moistening and / or a treatment process for heating, and that the degree of moistening and / or the heating temperature are adjustable.
  • the elongation properties of the paper can be changed very quickly in such a way, for example with a given web tension, that a pre precise lengthwise processing of the paper web is possible.
  • both humidification and subsequent heating are carried out.
  • a corresponding moistening or heating alone may be sufficient.
  • the invention further relates to a device for carrying out the method, which is characterized in that adjustable devices for moistening and / or heating the paper web are provided.
  • Figure 1 illustrates a device in which a winding 1 is provided in the initial part, which consists of a very long wound paper web and from which the paper web 2 is pulled in the direction of arrow 3.
  • the paper web reaches a moistening device 4 via a guide roller 5.
  • the moistening device has a box 6 which is open on one side upwards.
  • the paper web 2 is guided tightly along this open side to a further guide roller 11.
  • the paper web is covered by a guide cover 7, which, although it leaves enough room for the paper web, prevents moisture from escaping from the box into the environment.
  • a water spray device 8 which is designed and arranged in such a way that water droplets 10 are sprayed onto the paper web 2 in a uniform distribution, specifically on the underside thereof.
  • the water spray device 8 can consist of one or more movable nozzles or of axially displaceable spray tubes.
  • the droplet jet 9 emerging from the water spray device 8 can be directed against a wall of the box 6, in the present exemplary embodiment against the right wall.
  • the wall is advantageously designed geometrically in such a way that the droplets 10 reflected from the wall, as said, are distributed as evenly as possible over the underside of the paper web 2.
  • the water spray device can also have ultrasound-excited resonators which act on the droplet jet in such a way that the droplets are, as it were, blown apart and distributed.
  • the humidification device 4 is followed by a heating device 12 which has a heating surface which is adjustable and controllable in temperature and with which the moving paper web 2 is brought into contact.
  • the heating surface can be a fixed curved metal plate, for example.
  • the heating surface according to the illustrated embodiment is advantageously formed by a driven heating roller 12, the peripheral speed of which corresponds to the conveying speed of the paper web 2.
  • the paper web wraps around the heating roller 12 on as large a part of its circumference as possible, namely from the run-up point following the guide roller 11 to the lifting point in front of the deflection roller 13. From here the paper web 2 arrives at a connection box 14 in which, for example, a dancer roller 15 is located, which ensures a certain bias.
  • the connection box 14 is closed by a hinged lid 16.
  • the paper web reaches the actual processing machine known per se, for example an embossing calender 17 or a register embossing machine with register embossing rollers 18 and 19, i. H. generally to a processing machine that depends on the precise length adjustment of the paper web.
  • FIG. 2 shows an advantageous exemplary embodiment of a supply unit for treating the water, which is intended for the humidification device 4.
  • An electric motor 21, which drives a water pump 22, is installed in a machine frame 20.
  • the speed of the electric motor and thus also the water pump can be regulated, so that precise regulation and thus also adjustment of the amount of water that can be supplied in the time unit is given.
  • a filter preferably a switchable double filter 26, 27, is also provided.
  • the changeover is effected by a changeover valve 25.
  • a pressure control valve 23 a pressure measuring device 28 and a display device 29 for the flow rate are present.
  • thermo statically controlled instantaneous water heater 24 connected.
  • the amount of water treated by this device exits through the connecting pipe 30 and reaches the actual moistening device 8, for example the nozzles or spray pipes explained.
  • the moistening device 4 can also be equipped with an automatic switch-on and switch-off device which is effective when the paper web exceeds or falls below a predetermined speed range. This device is not shown in the drawing.
  • the paper web 2 is guided from the moistening device 4 to the heating roller 12 in such a way that the sprayed web side bears against the heating roller 12.
  • the temperature of the heating roller 12 is advantageously selected so that the water not yet absorbed by the paper web 2 evaporates from the paper surface into the paper web and the paper surface is largely dry.
  • FIG. 4 shows another embodiment of a moistening device in the diagram, namely a screen roller 34, the circumferential surface of which is provided with a large number of small, identical depressions or cups of precisely defined volume, to which a water film is applied.
  • the anilox roller 34 is partially immersed in a water bath 32 which is located in a water basin 31.
  • the water basin can be connected to the connecting pipe 30 (FIG. 2).
  • a metering element acts on the anilox roller 34, preferably a doctor blade 35 or a squeeze roller 33 according to FIG. 3. This removes excess water and thereby precisely metered the amount of water transferred to the paper web.
  • the squeeze roller 33 can be designed as a rubber roller, which in turn partially dips into a water bath according to FIG.
  • the anilox roller 34 is driven in accordance with FIGS. 3 and 4 in most cases synchronously with the paper web 2.
  • the anilox roller 34 can optionally be driven in all three exemplary embodiments according to FIGS. 3 to 5 at a relative speed to the paper web 2, specifically either with a faster or slower advance or with an opposite direction, i.e. in the opposite direction to the direction of movement of the paper web 2.
  • the anilox roller 34 can be heated for heating or before this water film is heated.
  • the humidification and heating are expediently carried out in at least two mutually independent steps. These measures can be carried out in the case of multiple successive treatment processes on the paper web and consequently when using a plurality of successive processing machines in each case where it is important to change the elongation behavior of the paper and to adapt it to the respective treatment process.
  • the humidification and heating processes are controllable, separately from each other.
  • the fact that the moisture and the temperature in the paper can be set independently of one another has a very effective influence on the paper behavior. Thanks to the precisely adjustable and controllable humidification with a very even distribution of moisture in the paper and the precise setting of the heating, an almost complete utilization of the water and heat quantities is achieved.
  • the moistening is expediently carried out by spraying on small water droplets or water mist only on one side of the paper web.
  • the paper web is expediently guided over a heated surface.
  • the side of the paper web that was previously moistened should come into contact with the heated surface. Since the water drops on their way to the paper give off much less heat to the air than water vapor and because the heat of vaporization is only used for the amount of water on or in the paper web and is fully transferred to the fibers during condensation, this method according to the invention works with very little Heat loss. Decalcified and filtered water should be used for moistening.
  • cold water or water at room temperature or heated water can be used.
  • the water is then expediently heated to a temperature which is close to the evaporation temperature. If, according to a further proposal, the paper web is guided tightly over a box filled with spray droplets or water mist and opened to the paper web, with appropriate regulation practically no water vapor escapes to the outside, so that the water used is used almost completely to moisten the paper web.
  • the heating power of the heated surface or the heating roller is thus adjusted or regulated in such a way that the water applied penetrates or evaporates into the interior of the paper web and the outer surfaces of the paper web are dry.
  • paper webs that can be described as dry still contain a residual moisture content of about 5 percent by weight. With such a low moisture content, however, the stretching behavior of the paper is very inadequate.
  • Another major advantage is the low speed dependence of the moisture in the paper web. As long as the paper web runs slower than the operating speed, more water is supplied to it than at normal operating speed. But then there is also a longer dwell time on the heating surface or the heating roller, so that a corresponding part of the water is evaporated and emerges from the top of the paper web into the environment. Since these are generally only short-term operating states, the escape of the steam into the environment is irrelevant. If necessary, the escaping steam can also be collected from a cavity in the cover 7, sucked off and condensed.
  • the increase in paper moisture during the run-up and run-down phases of the machine remains within such tolerable limits that it is often possible to dispense with speed-dependent control of the water and heat supply.
  • an automatic switching on and off of the moistening device is sufficient when a certain speed threshold is exceeded or not reached.
  • the amount of water can be regulated more easily by speed control of the pump than would be possible with supplied steam.
  • web tension control can be carried out during and after moistening, for example by a tension measuring roller and electronically controlled drive of the heating roller.
  • the precise metering of humidification and / or heating according to the invention can on the one hand compensate for length errors in the paper web, and on the other hand improve the stretchability of the paper. In this way, errors in the determination or compliance with the printing roller circumferences can also be compensated for. The process even enables the processor to use papers of various origins. Because of its greater fault tolerance, the time-consuming and costly empirical determination of the pressure roller circumference can be replaced by an estimate.

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Abstract

Beim flächigen Behandeln von bewegten Papierbahnen kommt es häufig darauf an, die Dehnungseigenschaften und / oder die Bahnspannung der Papierbahn zu ändern. Beim Registerprägen beispielsweise ist es wichtig, die Relieffiguren des Prägemusters genau passend zu den bereits vorher auf die Papierbahn aufgedruckten Figuren einzuprägen, ebenso wie es beim Mehrfarbendruck darum geht, alle Farben so passerhaltig zu drucken, daß ein deutliches, farbrichtiges, unverschwommenes Druckbild entsteht. Um ein Verfahren zu schaffen, durch welches mit einfachen Mitteln möglich ist, eine präzise Längeneinstellungg vorzunehmen und insbesondere Längenfehler zu kompensieren und die Dehnbarkeit des Papiers zu verbessern, wird vorgeschlagen, daß die Papierbahn einem Behandlungsvorgang zur Befeuchtung und / oder einem Behandlungsvorgang zur Erwärmung unterworfen wird, und daß der Befeuchtungsgrad und / oder die Erwärmungstemperatur einstellbar sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum flächigen Behandeln von bewegten Papierbahnen, insbesondere zur Änderung der Dehnungseigenschaften und / oder der Bahnspannung der Papierbahn.
  • In der papierverarbeitenden Industrie ist es bekannt, daß einige Verarbeitungsvorgänge an endlosen Papierbahnen, die zum Beispiel zur Herstellung von Tapeten, Zeitungen od. dgl. bestimmt sind, nur möglich, zumindest zum Erzielen eines optimalen Ergebnisses überhaupt erst ausführbar sind, wenn die Papierbahn gegenüber einem Trokkenzustand einen ganz bestimmten erhöhten Feuchtigkeitsgehalt aufweist. Es hat sich jedoch als sehr schwierig erwiesen, den jeweiligen ganz bestimmten Feuchtigkeitsgehalt zu erzielen. Es wurden bereits die verschiedensten Maßnahmen hierzu getroffen bzw. Versuche angestellt, insbesondere wurde die Papierbahn entweder in einem besonderen Maschinendurchlauf vor der eigentlichen Papierbearbeitungsmaschine oder gleichzeitig mit dem Verarbeitungsvorgang befeuchtet. Dazu hat man die Papierbahn entweder einem Wassernebel oder Wasserdampf ausgesetzt. Hierdurch konnte keine ausreichende Genauigkeit des Feuchtigkeitsgehaltes erzielt werden. Wenn dieses Befeuchten in einem getrennten Maschinengang durchgeführt wird, ist es erforderlich, das Papier eine Zeit lang zur gleichmäßigeren Verteilung der Feuchtigkeit zwischenzulagern. Dies ist für die Verarbeitung endloser Papierbahnen sehr störend und auch zeitaufwendig. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß sich Wasser- oder Kondensattropfen an den Leitrollen oder anderen Maschinenteilen der Verarbeitungsmaschine ablegen oder niederschlagen können, die dann auf die Papierbahn abtropfen, insbesondere wenn die Verarbeitungsmaschine im Stillstand steht oder im Schleichgang gefahren wird. Papierbahnen sind gegen derartige Wassertropfen äußerst empfindlich, so daß die Gefahr des Durchreißens mit entsprechenden Betriebsstörungen sehr groß ist. Weitere Versuche, die Papierbahn durch einen langen, geschlossenen, mit Feuchtigkeit angereicherter Luft einer bestimmten Temperatur gefüllen Kanal hindurchzuleiten, sind ebenfalls gescheitert, einmal wegen des hohen Bauaufwandes und zum anderen wegen des Austritts der feuchtigkeitsangereicherten Luft oder eines Feuchtigkeitsnebels in die Umgebung, was nicht nur für das Personal unangenehm, sondern auch technisch unzulässig ist.
  • Das Aufbringen von Feuchtigkeit auf eine Papierbahn ist auch durch die Tatsache erschwert, daß sich eine Papierbahn umso schlechter auf- und abwickeln läßt, je feuchter sie insbesondere an den Oberflächen ist.
  • Bei vielen Papierbahnbearbeitungen ist es wichtig, daß die Bahnlängen je Längeneinheit genau stimmen. Beim Registerprägen beispielsweise kommt es darauf an, die Relieffiguren des Prägemusters genau passend zu den bereits vorher auf die Papierbahn aufgedruckten Figuren einzuprägen, ebenso wie es beim Mehrfarbendruck darum geht, alle Farben so passerhaltig zu drucken, daß ein deutliches, farbrichtiges, unverschwommenes Druckbild entsteht. Dies wird in der Praxis durch Regeleinrichtungen erreicht, die die Papierbahn zum Ausgleich unvermeidlicher kleiner Schwankungen in der Drucklänge der bereits gedruckten Farben sowie zum Ausgleich von Ungenauigkeiten des Antriebs mehr oder weniger dehnen.
  • Um eine Papierbahn faltenfrei durch eine Maschine führen zu können, muß sie auf ihrem ganzen Weg unter Spannung gehalten werden. Erschwert wird dies dadurch, daß für die einzelnen Bearbeitungsschritte, wie zum Beispiel Abwickeln, Drucken, Trocknen, Prägen, Randschneiden, Aufwickeln, die optimalen Bahnspannungen bei jeweils unterschiedlichen Werten liegen. Außerdem sind die optimalen Bahnspannungen von den Papiereigenschaften abhängig, also von Papier zu Papier, ja sogar von Charge zu Charge verschieden.
  • Um zwischen den einzelnen Farbwerken genügend Papierspannung aufrechtzuerhalten, haben beispielsweise aufeinanderfolgende Tiefdruckwalzen um jeweils einige tausendstel Millimeter größere Umfänge. Beim Registerprägen ist die Längenänderung, die das Papier durch das Prägen erfährt, wesentlich größer und von Muster zu Muster und von Papiersorte zu Papiersorte stark abhängig. Die Längenänderung kann nicht errechnet, sondern nur experimentell ermittelt werden. Der dementsprechend ermittelte Umfang der Druckwalzen gilt nur für genau die bei dem jeweiligen Versuch eingesetzte Papierqualität. Da es aber schon für dieselbe Papierfabrik schwierig ist, die Dehnungseigenschaften des Papiers innerhalb enger Grenzen konstant zu halten, stellen in der Praxis immer wieder auftretende Schwankungen den Verarbeiter vor ernsthafte Probleme.
  • Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zu schaffen, durch welches mit einfachen Mitteln möglich ist, eine präzise Längeneinstellung vorzunehmen und insbesondere Längenfehler zu kompensieren und die Dehnbarkeit des Papiers zu verbessern.
  • Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Papierbahn einem Behandlungsvorgang zur Befeuchtung und / oder einem Behandlungsvorgang zur Erwärmung unterworfen wird, und daß der Befeuchtungsgrad und / oder die Erwärmungstemperatur einstellbar sind.
  • Durch das genaue Einstellen des Feuchtigkeitsgrades und / oder der Erwärmungstemperatur können so, zum Beispiel bei vorgegebener Bahnspannung, die Dehnungseigenschaften des Papiers sehr schnell derart geändert werden, daß eine präzise längenmäßige Bearbeitung der Papierbahn möglich ist. In der Regel wird sowohl eine Befeuchtung als auch eine anschließende Erwärmung vorgenommen. In manchen Fällen, besonders in Grenzfällen, bei denen es nur auf geringe Längenänderung der Papierbahn ankommt, genügt unter Umständen allein eine entsprechende Befeuchtung oder allein eine Erwärmung.
  • Vorteilhafte Verbesserungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Verfahrens-Unteransprüchen.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß einstellbare Vorrichtungen zur Befeuchtung und / oder zur Erwärmung der Papierbahn vorgesehen sind.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Vorrichtungs-Unteransprüchen.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schema dargestellt, und zwar zeigen
    • Figur 1 eine Seitenansicht auf eine Vorrichtung zur Befeuchtung und eine Vorrichtung zur Erwärmung der Papierbahn, kombiniert mit einer Registerprägemaschine,
    • Figur 2 eine Vorderansicht auf einen Maschinenteil zur Aufbereitung des zur Befeuchtung verwendeten Wassers,
    • Figur 3 eine andere Befeuchtungsvorrichtung mit einer separaten Heizwalze,
    • Figur 4 eine weitere Ausgestaltung einer Befeuchtungsvorrichtung und
    • Figur 5 wiederum eine andere Ausgestaltung einer Befeuchtungsvorrichtung.
  • Figur 1 veranschaulicht eine Vorrichtung, bei der im Anfangsteil ein Wickel 1 vorgesehen ist, der aus einer sehr langen aufgewickelten Papierbahn besteht und von dem die Papierbahn 2 in Richtung des Pfeiles 3 abgezogen wird. Die Papierbahn gelangt über eine Führungsrolle 5 zu einer Befeuchtungsvorrichtung 4. Die Befeuchtungsvorrichtung weist bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel einen einseitig nach oben offenen Kasten 6 auf. Die Papierbahn 2 ist dichtschließend entlang dieser offenen Seite zu einer weiteren Führungsrolle 11 geführt. Auf der Oberseite ist die Papierbahn von einem Führungsdeckel 7 überdeckt, welcher der Papierbahn zwar genügend Spielraum läßt, jedoch ein Austreten von Feuchtigkeit aus dem Kasten in die Umgebung verhindert. In dem Kasten 6 befindet sich eine Wassersprühvorrichtung 8, die derart ausgebildet und angeordnet ist, daß Wassertröpfchen 10 in gleichmäßiger Verteilung auf die Papierbahn 2, und zwar auf deren Unterseite gesprüht werden. Die Wassersprühvorrichtung 8 kann aus einer oder mehreren beweglichen Düsen oder aus axial verschiebbaren Sprührohren bestehen. Zur besseren Verteilung der feinen Wasserströpfchen gleichmäßig die Papierbahn, kann der aus der Wassersprühvorrichtung 8 austretende Tröpfchenstrahl 9 gegen eine Wand des Kastens 6, beim vorliegenden Ausführungsbeispiel gegen die rechte Wand, gerichtet werden. Die Wand ist vorteilhafterweise derart geometrisch ausgebildet, daß sich die von der Wand reflektierten Tröpfchen 10, wie gesagt möglichst gleichmäßig, über die Unterseite der Papierbahn 2 verteilen. Stattdessen kann die Wassersprühvorrichtung auch ultraschall-erregte Resonatoren aufweisen, die so auf den Tröpfchenstrahl einwirken, daß die Tröpfchen gewissermaßen auseinandergesprengt und verteilt werden.
  • Der Befeuchtungsvorrichtung 4 ist eine Erwärmungsvorrichtung 12 nachgeschaltet, die eine in der Temperatur einstellbare und regelbare Heizfläche aufweist, mit der die bewegte Papierbahn 2 in Berührung gebracht wird. Die Heizfläche kann beispielsweise eine feststehende gebogene Metallplatte sein. Vorteilhafterweise wird die Heizfläche nach dem dargestellten Ausführungsbeispiel von einer angetriebenen Heizwalze 12 gebildet, deren Umfangsgeschwindigkeit der Fördergeschwindigkeit der Papierbahn 2 entspricht. Die Papierbahn umschlingt die Heizwalze 12 auf einem möglichst großen Teil ihres Umfangs, nämlich von der Auflaufstelle im Anschluß an die Führungsrolle 11 bis zur Abhebestelle vor der Umlenkrolle 13. Von hier aus gelangt die Papierbahn 2 zu einem Verbindungskasten 14, in welchem sich beispielsweise eine Tänzerwalze 15 befindet, die für eine bestimmte Vorspannung sorgt. Der Verbindungskasten 14 ist durch einen aufklappbaren Deckel 16 geschlossen. Über weitere Umlenk- oder Transportrollen gelangt die Papierbahn zu der eigentlichen an sich bekannten Bearbeitungsmaschine, beispielsweise zu einem Prägekalander 17 oder einer Registerprägemaschine mit Register-Prägewalzen 18 und 19, d. h. generell zu einer Bearbeitungsmaschine, bei der es auf die präzise Längeneinstellung der Papierbahn ankommt.
  • Figur 2 zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer Versorgungseinheit zur Aufbereitung des Wassers, welches für die Befeuchtungsvorrichtung 4 bestimmt ist. In einem Maschinengestell 20 ist ein Elektromotor 21 aufgestellt, der eine Wasserpumpe 22 antreibt. Der Elektromotor und damit auch die Wasserpumpe sind in der Drehzahl regelbar, so daß eine genaue Regelung und damit auch Einstellung der in der Zeiteinheit zuführbaren Wassermenge gegeben ist. Wie Figur 2 veranschaulicht, ist ferner ein Filter, vorzugsweise ein umschaltbarer Doppelfilter 26, 27 vorgesehen. Das Umschalten erfolgt durch ein Umschaltventil 25. Ferner ist ein Druckregelventil 23, ein Druckmeßgerät 28 und ein Anzeigegerät 29 für die Durchflußmenge vorhanden. Schließlich ist noch ein thermostatisch geregelter Durchlauferhitzer 24 angeschlossen. Die durch diese Vorrichtung aufbereitete Wassermenge tritt durch das Anschlußrohr 30 aus und gelangt zu der eigentlichen Befeuchtungsvorrichtung 8, beispielsweise zu den erläuterten Düsen oder Sprührohren. Die Befeuchtungsvorrichtung 4 kann auch mit einer automatischen Ein- und Ausschalteinrichtung ausgestattet sein, die bei Über- oder Unterschreiten eines vorgegebenen Geschwindigkeitsbereiches der Papierbahn wirksam wird. Diese Einrichtung ist zeichnerisch nicht dargestellt.
  • Wie Figur 1 veranschaulicht, ist die Papierbahn 2 von der Befeuchtungsvorrichtung 4 zu der Heizwalze 12 so geführt, daß die besprühte Bahnseite an der Heizwalze 12 anliegt. Vorteilhafterweise ist die Temperatur der Heizwalze 12 so gewählt, daß das noch nicht von der Papierbahn 2 aufgesogene Wasser von der Papieroberfläche in die Papierbahn hinein verdampft und die Papieroberfläche weitgehend trocken ist.
  • Figur 4 zeigt im Schema ein anderes Ausführungsbeispiel einer Befeuchtungsvorrichtung, und zwar weist diese eine Rasterwalze 34 auf, deren Umfangsfläche mit einer Vielzahl kleiner gleicher Vertiefungen bzw. Näpfchen genau bestimmten Volumens versehen ist, auf welche ein Wasserfilm aufgebracht wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel taucht die Rasterwalze 34 teilweise in ein Wasserbad 32 ein, welches in einem Wasserbecken 31 befindet. Das Wasserbecken kann mit dem Anschlußrohr 30 (Figur 2) in Verbindung stehen. An der Rasterwalze 34 greift ein Dosierelement an, und zwar vorzugsweise eine Rakel 35 oder eine Abquetschwalze 33 gemäß Figur 3. Hierdurch wird überflüssiges Wasser abgestreift und dadurch die auf die Papierbahn übertragene Wassermenge genau dosiert. Die Abquetschwalze 33 kann als Gummiwalze ausgebildet sein, die ihrerseits nach Figur 3 in ein Wasserbad teilweise eintaucht, wodurch ein Wasserfilm auf die Rasterwalze 34 übertragen wird. Die Gummiwalze 33 kann dann derart gegen die Rasterwalze 34 angedrückt werden, daß überschüssiges Wasser abgequetscht wird. Die Rasterwalze 34 wird nach den Figuren 3 und 4 in den meisten Fällen synchron mit der Papierbahn 2 angetrieben. Zur Änderung der auf die Papierbahn 2 übertragenen Wassermenge kann die Rasterwalze 34 gegebenenfalls bei allen drei Ausführungsbeispielen nach den Figuren 3 bis 5 mit einer Relativgeschwindigkeit zu der Papierbahn 2 angetrieben werden, und zwar wahlweise mit schnellerem oder langsameren Vorlauf oder mit Gegenlauf, also in entgegengesetzter Richtung zu der Bewegungsrichtung der Papierbahn 2. Zur Erwärmung bzw. vor Erwärmung dieses Wasserfilmes kann die Rasterwalze 34 beheizt sein.
  • Nachfolgend seien vorteilhafte Weiterentwicklungen bzw. Verbesserungen des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert. Zweckmäßigerweise wird die Befeuchtung und die Erwärmung in mindestens zwei voneinander unabhängigen Schritten vorgenommen. Diese Maßnahmen können bei mehrfachen aufeinanderfolgenden Behandlungsvorgängen an der Papierbahn und infolgedessen bei Verwendung von mehreren aufeinanderfolgenden Bearbeitungsmaschinen jeweils dort vorgenommen werden, wo es darauf ankommt, das Dehnungsverhalten des Papiers zu ändern und an den jeweiligen Behandlungsvorgang anzupassen. Die Befeuchtungs- und Erwärmungsvorgänge sind regelbar, und zwar getrennt voneinander. Dadurch, daß die Feuchtigkeit und die Temperatur im Papier unabhängig voneinander eingestellt werden können, wird eine sehr wirksame Beeinflussung des Papierverhaltens erreicht. Durch die genaue einstellbare und regelbare Befeuchtung mit sehr gleichmäßiger Verteilung der Feuchtigkeit im Papier und durch die genaue Einstellung der Erwärmung wird eine fast vollständige Ausschöpfung der aufgewandten Wasser- und Wärmemengen erreicht. Die Befeuchtung wird zweckmäßigerweise durch Aufsprühen kleiner Wassertröpfchen oder Wassernebel nur auf eine Papierbahnseite vorgenommen. Zur Erwärmung wird die Papierbahn zweckmäßigerweise über eine beheizte Fläche geführt. Dabei sollte diejenige Seite der Papierbahn, die zuvor mit der Befeuchtung beaufschlagt worden ist, mit der beheizten Fläche in Berührung kommen. Da die Wassertropfen auf ihrem Weg zum Papier wesentlich weniger Wärme an die Luft abgeben als Wasserdampf und da ferner die Verdampfungswärme nur für die an oder in der Papierbahn befindliche Wassermenge aufgewandt und beim Kondensieren voll auf die Fasern übertragen wird, arbeitet dieses erfindungsgemäße Verfahren mit sehr geringen Wärmeverlusten. Zur Befeuchtung soll entkalktes und gefiltertes Wasser verwendet werden.
  • Je nach Anwendungsfall kann kaltes Wasser oder Wasser bei Raumtemperatur oder erhitztes Wasser verwendet werden. Im Bereich der beheizten Fläche wird das Wasser dann zweckmäßigerweise bis auf eine Temperatur erhitzt, die nahe an der Verdampfungstemperatur liegt. Wenn die Papierbahn nach einem weiteren Vorschlag dichtschließend über einen mit Sprühtröpfchen oder Wassernebel gefüllten, nach der Papierbahn zu offenen Kasten geführt wird, tritt bei entsprechender Regelung praktisch kein Wasserdampf nach außen, so daß das aufgewendete Wasser nahezu vollständig zur Befeuchtung der Papierbahn ausgenutzt wird.
  • Eine weitere Erkenntnis in diesem Zusammenhang ist, daß je heißer das Wasser ist, desto rascher dringt es in das Papier ein. Da aber nicht genügend Zeit dazu zur Verfügung steht, kann ein Teil des Wassers an der Unterseite der Papierbahn haften bleiben. Das noch nicht von den Papierfasern aufgesogene, sondern noch in den Hohlräumen dazwischen oder außen auf der Papierbahn befindliche Wasser wird auf der Heizfläche oder der Heizwalze so verdampft, daß es unmittelbar in die Papierfasern eindringt. Beim Verlassen der Heizfläche bzw. der Heizwalze sind die Außenflächen der Papierbahn trocken, so daß es in Bezug auf das Auf- und Abwickeln nicht zu den Schwierigkeiten kommt, wie sie bei einer feuchten Papierbahn mit feuchten Oberflächen eintreten. Die Heizleistung der beheizten Fläche bzw. der Heizwalze wird somit derart eingestellt oder geregelt, daß das aufgebrachte Wasser in das Innere der Papierbahn eindringt oder verdampft und die Außenflächen der Papierbahn trocken sind. Papierbahnen, die man als trocken bezeichnen kann, enthalten bekanntlich immer noch eine Restfeuchte von etwa 5 Gewichts-Prozent. Bei einem solchen geringen Feuchtigkeitsgehalt ist das Dehnungsverhalten des Papiers jedoch sehr unzureichend. Im Rahmen der Erfindung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Feuchtigkeitsgehalt der Papierbahn auf etwa 10 bis 12 Gewichts-Prozent im Innern zu erhöhen und, wie gesagt, nur die Außenflächen zu trocknen.
  • Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist die geringe Geschwindigkeitsabhängigkeit der Feuchtigkeit in der Papierbahn. Solange die Papierbahn langsamer als die Betriebsgeschwindigkeit läuft, wird ihr zwar mehr Wasser zugeführt als bei normaler Betriebsgeschwindigkeit. Es ergibt sich dann aber auch eine längere Verweilzeit auf der Heizfläche bzw. der Heizwalze, so daß ein entsprechender Teil des Wassers verdampft wird und aus der Oberseite der Papierbahn in die Umgebung austritt. Da es sich hierbei im allgemeinen nur um kurzzeitige Betriebszustände handelt, spielt der Austritt des Dampfes in die Umgebung keine Rolle. Erforderlichenfalls kann der austretende Dampf aber auch aus einem Hohlraum in den Deckel 7 aufgefangen, abgesogen und kondensiert werden. Infolge des austretenden Dampfanteiles bleibt die Zunahme der Papierfeuchte während der Hoch- und Niederlaufphasen der Maschine in solch erträglichen Grenzen, daß häufig auf eine geschwindigkeitsabhängige Regelung der Wasser- und Wärmezufuhr verzichtet werden kann. In manchen Fällen reicht ein selbsttätiges Ein- und Ausschalten der Befeuchtungsvorrichtung bei Über-oder Unterschreiten einer bestimmten Geschwindigkeitsschwelle aus. In den Fällen, in denen zur Erzielung höherer Genauigkeiten eine Regelung erforderlich ist, kann die Wassermenge durch Drehzahlsteuerung der Pumpe einfacher geregelt werden als dies bei zugeführtem Dampf möglich wäre.
  • Oft ist es zweckmäßig, die Bahnspannung während der Befeuchtung auf einen anderen Wert zu bringen als bei den vor- oder nachgeschalteten Bearbeitungsphasen. Dies kann zum Beispiel mit Hilfe von Zugmeßwalzen oder Tänzerwalzen oder zusätzlichen bekannten Reglern erreicht werden. Außerdem kann eine Bahnspannungsregelung während und hinter der Befeuchtung zum Beispiel durch eine Zugmeßwalze und elektronisch geregeltem Antrieb der Heizwalze erfolgen.
  • Durch die erfindungsgemäße genaue Dosierung von Befeuchtung und / oder Erwärmung können einerseits Längenfehler der Papierbahn kompensiert werden, andererseits die Dehnbarkeit des Papiers verbessert werden. Auf diese Weise können auch Fehler in der Ermittlung oder Einhaltung der Druckwalzenumfänge ausgeglichen werden. Das Verfahren versetzt den Verarbeiter sogar in die Lage, Papiere von verschiedener Herkunft einzusetzen. Wegen seiner größeren Fehlertoleranz kann die zeitraubende und kostspielige empirische Ermittlung der Druckwalzenumfänge durch eine Abschätzung ersetzt werden.

Claims (31)

1. Verfahren zum flächigen Behandeln von bewegten Papierbahnen, insbesondere zur Änderung der Dehnungseigenschaften und / oder der Bahnspannung der Papierbahn, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierbahn einem Behandlungsvorgang zur Befeuchtung und / oder einem Behandlungsvorgang zur Erwärmung unterworfen wird, und daß der Befeuchtungsgrad und / oder die Erwärmungstemperatur einstellbar sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befeuchtung und die Erwärmung in mindestens zwei voneinander unabhängigen Schritten vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befeuchtungs- und Erwärmungsvorgänge regelbar sind.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befeuchtung durch Aufsprühen kleiner Wasserströpfchen oder Wassernebel auf eine Papierbahnseite vorgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Befeuchtung entkalktes und gefiltertes Wasser verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß je nach Anwendungsfall kaltes Wasser oder Wasser bei Raumtemperatur oder erhitztes Wasser verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser bis auf nahe an der Verdampfungstemperatur erhitzt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierbahn dicht schließend über einen mit Sprühtröpfchen oder Wassernebel gefüllten, nach der Papierbahn zu offenen Kasten geführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierbahn zur Erwärmung über eine beheizte Fläche geführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Seite der Papierbahn, die zuvor mit der Befeuchtung beaufschlagt ist, mit der beheizten Fläche in Berührung kommt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleistung der beheizten Fläche derart eingestellt oder geregelt wird, daß das aufgebrachte Wasser in das Innere der Papierbahn eindringt oder verdampft und die Außenflächen der Papierbahn trocken sind.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befeuchtung so geregelt wird, daß der Feuchtigkeitsgehalt der Papierbahn von etwa 5 Gewichts-Prozent bei trockener Papierbahn auf etwa 10 bis 12 Gewichts-Prozent bei der behandelten Papierbahn erhöht wird.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einstellbare Vorrichtungen zur Befeuchtung (4) und / oder zur Erwärmung (12) der Papierbahn (2) vorgesehen sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Befeuchtung (4) einen einseitig offenen Kasten (6) aufweist, daß die Papierbahn (2) dicht schließend entlang dieser offenen Seite führbar ist, und daß in dem Kasten (6) eine Wassersprühvorrichtung (8) derart ausgebildet und angeordnet ist, daß Wassertröpfchen (10) in gleichmäßiger Verteilung auf die Papierbahn (2) gesprüht werden.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassersprühvorrichtung (8) mindestens eine bewegliche Düse oder ein axial hin und her verschiebbares Sprührohr aufweist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Wassersprühvorrichtung Ultraschall erregte Resonatoren aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Wassersprühvorrichtung (8) austretende Tröpfchenstrahl (9) gegen eine Wand des Kastens (6) gerichtet ist, und daß die Wand derart geometrisch ausgebildet ist, daß sich die von der Wand reflektierten Tröpfchen (10) gleichmäßig über die Papierbahn (2) verteilen.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Befeuchtungsvorrichtung (4) eine in der Drehzahl regelbare Wasserpumpe (21, 22) aufweist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Befeuchtungsvorrichtung (4) einen Filter, vorzugsweise einen umschaltbaren Doppelfilter (26, 27), ein Druckregelventil (23) und ein Anzeigegerät (29) für die Durchflußmenge aufweist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß an die Befeuchtungsvorrichtung (4) ein thermostatisch geregelter Durchlauferhitzer (24) angeschlossen ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Befeuchtungsvorrichtung (4) eine automatische Ein-und Ausschalteinrichtung aufweist, die bei Über- oder Unterschreiten eines vorgegebenen Geschwindigkeitsbereiches der Papierbahn (2) wirksam ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmungsvorrichtung (12) eine in der Temperatur einstellbare und regelbare Heizfläche aufweist, mit der die bewegte Papierbahn (2) in Berührung gebracht ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizfläche von einer angetriebenen Heizwalze (12) gebildet ist, deren Umfangsgeschwindigkeit der Fördergeschwindigkeit der Papierbahn (2) entspricht, und daß die Papierbahn (2) die Heizwalze (12) auf einem möglichst großen Teil des Umfanges umschlingt.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Papierbahn (2) von der Befeuchtungsvorrichtung (4) zu der Heizwalze (12) so geführt ist, daß die besprühte Bahnseite an der Heizwalze (12) anliegt.
25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Heizwalze (12) so gewählt ist, daß das noch nicht von der Papierbahn (2) aufgesogene Wasser von der Papieroberfläche in die Papierbahn hinein verdampft und die Papieroberfläche trocken ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Befeuchtungsvorrichtung (4) eine Rasterwalze (34) aufweist, deren Umfangsfläche mit einer Vielzahl kleiner gleicher Vertiefungen bzw. Näpfchen genau bestimmten Volumens versehen ist, auf welche ein Wasserfilm aufgebracht wird.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß an der Rasterwalze (34) ein Dosierelement, vorzugsweise eine Rakel (35) oder eine Abquetschwalze (33), zum Abstreifen von überflüssigem Wasser angreift, und daß die Rasterwalze (34) teilweise in ein Wasserbad (32) eingetaucht ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gummiwalze (33) teilweise in ein Wasserbad (32) eintaucht, welche einen Wasserfilm auf die Rasterwalze (34) überträgt und derart gegen die Rasterwalze (34) angedrückt ist, daß überschüssiges Wasser abgequetscht wird.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterwalze (34) synchron mit der Papierbahn (2) angetrieben ist.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung der auf die Papierbahn (2) übertragenen Wassermenge die Rasterwalze (34) mit einer Relativgeschwindigkeit zu der Papierbahn (2) mit schnellerem oder langsameren Vorlauf oder Gegenlauf angetrieben ist.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterwalze (34) zur Erwärmung des Wasserfilmes beheizt ist.
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