EP1518022A2 - Maschine zur herstellung und behandlung einer materialbahn mit einer wenigstens ein kontaktlos-auftragswerk aufweisenden auftragseinrichtung - Google Patents

Maschine zur herstellung und behandlung einer materialbahn mit einer wenigstens ein kontaktlos-auftragswerk aufweisenden auftragseinrichtung

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Publication number
EP1518022A2
EP1518022A2 EP03760700A EP03760700A EP1518022A2 EP 1518022 A2 EP1518022 A2 EP 1518022A2 EP 03760700 A EP03760700 A EP 03760700A EP 03760700 A EP03760700 A EP 03760700A EP 1518022 A2 EP1518022 A2 EP 1518022A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
material web
application
drying
application medium
contactless
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.)
Ceased
Application number
EP03760700A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Richard Aust
Christoph Henninger
Stefan Reich
Martin Tietz
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.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Paper Patent GmbH
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 Voith Paper Patent GmbH filed Critical Voith Paper Patent GmbH
Publication of EP1518022A2 publication Critical patent/EP1518022A2/de
Ceased 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
    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/22—Addition to the formed paper
    • D21H23/70—Multistep processes; Apparatus for adding one or several substances in portions or in various ways to the paper, not covered by another single group of this main group
    • D21H23/72—Plural serial stages only

Definitions

  • Machine for producing and treating a material web with an application device having at least one contactless application unit
  • the invention relates to a machine for producing and treating a material web, preferably made of paper or cardboard, at least comprising: a material web forming device which is designed to continuously form a material web from supplied starting material, preferably from a fiber suspension; a dewatering and drying section arranged along a material web path after the material web forming device, which is designed to remove water from the running material web at least by thermal and / or mechanical action and to dry the material web at least to a residual moisture content; at least one application device arranged along the material web path after the dewatering and drying section for applying liquid or pasty application medium to at least one side of the running material web; a drying device arranged along the material web path after the application device for drying the running material web to a final drying state; a device arranged along the material web path after the drying device for processing or / and picking up and / or delivering the material web, preferably a material web winding device for rolling up the material web onto a respective material web roll.
  • offline operation has a lower volume efficiency.
  • the object of the invention is to improve the performance or runnability of the machine mentioned at the outset without having to accept the loss in quantity of the offline concept.
  • the application device comprises at least one contactless application unit which is designed to dispense application medium in at least one free application medium jet or application medium curtain or application medium veil or in application medium spray drops and to apply it to the material web Basis of the forces or / and movement impulses given by the application medium and / or on the basis of a movement of the application medium caused by gravity.
  • an order based on electrostatic forces can be considered, for example.
  • contactless application of the application medium to at least one side of the material web in particular contactless (one-sided or double-sided) painting of the material web in online operation in the machine (in particular paper machine) is made possible.
  • contactless one-sided or double-sided
  • a so-called curtain coating method is preferably used.
  • At least one contactless application unit designed as a curtain application unit which delivers the application medium to the material web in the form of at least one curtain or veil, preferably at least predominantly on the basis of a movement of the application medium due to gravity.
  • a so-called spray coating process could also be used.
  • at least one contactless application unit designed as a spray application unit is provided, which delivers the application medium to the material web in the form of application medium spray drops or application medium jets, preferably at least predominantly on the basis of the application medium when it emerges from a nozzle arrangement of the application unit movement impulses.
  • the curtain application process is preferred over the spray application process, since a higher product quality can be achieved on the basis of the curtain application process and the curtain application process generally entails less maintenance work than the spray application process.
  • the machine according to the invention can have at least one further material web treatment device.
  • a further material web treatment device can be along the material web path between the material web forming device and the dewatering and drying section or between the dewatering and drying section and the application device or between the application device and the drying device or between the drying device and the device for processing or / and picking up and / or Dispensing the material web arranged or integrated into the material web forming device or the dewatering and drying section or the application device or the drying device or the device for processing or / and picking up and / or delivering the material web.
  • At least one material web smoothing device is provided as a further material web treatment device.
  • a material smoothing device arranged along the material path in front of the application device.
  • the material web smoothing device is preferably arranged between the dewatering and drying section and the application device or integrated into the dewatering and drying section.
  • the material web smoothing device is designed to smooth the material web at least on one side in such a way that a material web roughness of between 5 ⁇ m, preferably of at most 3 ⁇ m, remains.
  • These material web roughness values preferably relate to values determined using the PPS method (Parker Print Surve): roughness (PPS - 10s) ⁇ 5 ⁇ m, better ⁇ 3 ⁇ m.
  • the main consideration is that these roughness values are achieved on the basis of normal operating parameters of the machine.
  • a material web smoothing device is provided along the material web path after the application device. In principle, this applies regardless of whether or not a material web smoothing device is provided in front of the application device.
  • a smoothing unit from the group of soft nip calenders, wide nip calenders and hard nip calenders can advantageously be used as the material web smoothing device.
  • contactless application by means of an appropriate application device is also particularly advantageous when application medium is applied to the running material web at several application points in the machine.
  • the material web is less stressed by the contactless application of the application medium than by a contacting application, so that the risk of web breaks is reduced and accordingly the performance or runnability is improved.
  • the invention further relates to the use of a contactless application unit, in particular a curtain application unit or spray application unit, for applying a liquid or pasty application medium to a running material web, preferably made of paper or cardboard.
  • a contactless application unit in particular a curtain application unit or spray application unit
  • the contactless applicator is used in an online process within a machine for producing or treating the material web in order to apply a liquid or pasty application medium to a running material web, preferably made of paper or cardboard.
  • the contactless application of the application medium in particular the contactless application of paint
  • the application medium is therefore preferably applied from the outset both in the correct dosage and in sufficient uniformity over the surface of the material web. This means that no excess is applied to the material web (so-called 1-to-1 application).
  • FIG. 1 shows schematically three examples of possible configurations of a machine according to the invention for producing and treating a web of paper or cardboard.
  • FIG. 1 shows in the partial figures 1a, 1b and 1c an example of a paper machine according to the invention in a roughly schematic representation.
  • the paper machine 10a, 10b and 10c has one
  • the stock delivery system is designed for one
  • Fiber suspension in a constant volume flow to the headbox feed, and the headbox and the wire section are used for web formation by uniform fiber distribution and dewatering and for web guidance.
  • this section is followed by a press section 14a, 14b or 14c, which is used in particular to ensure mechanical dewatering of the material web by pressing it.
  • the press section is followed by a drying section 16a, 1 ⁇ b or 16c along the material web path, in which the material web is dried by thermal means (thermal dewatering).
  • a material web smoothing device 18a, 18b or 18c for example a so-called calender (for example a soft nip calender or wide nip calender) or a smoothing unit of another suitable type, is arranged after the drying section.
  • a so-called calender for example a soft nip calender or wide nip calender
  • a smoothing unit of another suitable type is arranged after the drying section.
  • a contactless coating unit 20a or 20b or 20c is arranged along the material web path after the smoothing unit as an application device, preferably a so-called curtain application unit which applies application medium (in particular coating medium) to one side of the material web in a contactless manner, in the case of the curtain applicator preferably at least predominantly on the basis of a movement of the application medium emerging from a gap nozzle or the like in a so-called curtain or veil due to gravity.
  • the order is placed either on the side of the material web that can be identified as the top side at least over the largest part of the entire material web path, or on that side of the material web that can be identified as the bottom side of the material web at least over the largest part of the material web path in the Area of the commissioned work, however, may be oriented upwards in some areas.
  • the application unit or coating unit 20a or 20b is followed by a final drying section 22a or an intermediate drying section 22b, while the coating unit 20c is followed by a further coating unit 24c applying medium to the other side of the material web, which, like the coating unit 20c, applies application medium in a contactless manner applies to the material web.
  • a further coating unit 24c applying medium to the other side of the material web, which, like the coating unit 20c, applies application medium in a contactless manner applies to the material web.
  • such is one another coating unit 24b arranged after the intermediate drying section 22b.
  • the coating unit 24b or 24c is followed by a final drying section 26b or 26c along the material web path, and at the end of the material web path there is in the case of all three examples a material web reeling device 28a, 28b or 28c which is used to roll up the material web coated on one or both sides so-called drum tours.
  • FIG. 2 shows a first example of a possible concretization of the machine 10a according to FIG. 1.
  • a drying device 30a-1 of the drying section 16a can be seen, which is used for the thermal drying of the material web M by means of circulating felt belts 32a-1, which the material web M presses against heated drying cylinders 34a-1, on which the material web M is subjected to so-called contact drying.
  • the felt belts 32a-1 are each assigned a drying cylinder 36a-1 which serves to dry the felt belt.
  • the material web M emerging from the drying device 30a-1 is guided via a guide roller arrangement 38a-1 through a smoothing unit 40a-1 of the material web smoothing device 18a, which is represented by two smoothing rollers 42a-1 and 44a-1 acting on the material web M on both sides.
  • a smoothing unit 40a-1 of the material web smoothing device 18a which is represented by two smoothing rollers 42a-1 and 44a-1 acting on the material web M on both sides.
  • it can be a so-called soft nip smoothing unit or a wide nip smoothing unit.
  • the material web is guided via a further guide roller arrangement 46a-1 through an application device 20a-1 which has a curtain application unit which is represented by a dispensing head 52a-1.
  • the dispensing head dispenses metered application medium in the form of an application medium veil or application medium curtain which - in the exemplary embodiment shown - hits the upper side of the material web M on the basis of the movement of gravity and remains on this side of the material web without further metering and equalization to provide the desired order or line.
  • Edge delivery elements or the like for the curtain or the veil can advantageously be assigned to the dispensing head 52a-1, as is known per se from the prior art (cf. for example DE 100 12 256 A1, DE 197 35 588 A1 and DE 195 13 531 A1 ).
  • the material web M provided or coated with the medium application then enters a convection or hot air dryer 60a-1 as an example of a contactless drying device, in which the material web M or the application medium applied thereon is dried to such an extent that subsequently a further drying device 70a -1 in the manner of drying device 30a-1, contact drying of the material web can take place without loss of quality.
  • the drying device 70a-1 belongs together with the dryer 60a-1 to the final drying section 23a.
  • the material web reeling device 28 a adjoins the final drying section 22 a. But there could still be further material web treatment facilities of the
  • Be upstream of the material web winding device for example another smoothing unit.
  • FIG. 3 Another possibility of concretizing the machine 10a according to FIG. 1a is shown in FIG. 3. 2, a smoothing unit 40a-2 corresponding to the smoothing unit 40a-1 according to FIG. 2, and an application device 20a-2, the curtain application unit of which in turn is provided by a drying unit 30a-2 Dispensing head is represented, which is designated in Fig. 3 with 52a-2.
  • the material web M is guided via a guide roller arrangement 46a-2 in such a way that, in comparison to the example in FIG. 2, the other material web side is provided with a medium application without contact. Edge delivery elements and the like for the curtain or veil made of application medium can in turn be assigned to the dispensing head 52a-2.
  • a contactless drying device 60a-2 Via a contactless drying device 60a-2, which, in addition to a contactless drying function based on hot air, also performs a contactless guiding and deflecting function in relation to the material web M similar to a so-called air turn, the material web is then transferred to a further drying device 70a-2 in the Type of drying device 30a-1 according to FIG. 2, which together with the drying device 60a-2 can be attributed to the final drying section 22a.
  • a configuration corresponding to FIG. 1b can be obtained, for example, by arranging a machine section corresponding to FIG. 2 and a machine section corresponding to FIG. 3 in a machine.
  • Fig. 4 shows a corresponding example.
  • a drying device 30b-1, a smoothing unit 40b, an application device 20b with a curtain application unit represented by a dispensing head 52b-1, a contactless dryer 60b-1, a further contact drying device 30b-2 and an application device 24b are also arranged in the material web running direction a curtain applicator represented by a dispensing head 52b-2, a contactless drying and guiding or deflecting device 60b-2 and a further contact drying device 70b.
  • the dryer 60b-1 and the drying device 30b-2 form the intermediate drying section 22b according to FIG. 1b.
  • FIG. 5 shows a corresponding example that a specification of a machine corresponds to the configuration according to FIG. 1c.
  • a contact drying device designated 30c corresponding to the device 30a-1 a smoothing unit 40c, a first curtain dispensing head 52c-1 of a first contactless application device 20c, a second dispensing head 52c-2 of a second contactless application device 24c Contactless dryer 60c and a further contact drying device 70c corresponding to device 30a-1 according to FIG. 2.
  • the material web is fed from the smoothing unit 40c via a guide roller arrangement 46c first under the first delivery head 52c-1 and then under the second delivery head 52c-2 passed such that the first dispensing head 52c-1 doses one and the second dispensing head 60c-2 the other side of the material web M with application medium in the form of a curtain or veil and without the need for a subsequent one Equalization applied.
  • an air guiding device 80c is provided, which ensures that the material web M is guided contactlessly on both sides into the dryer 60c and through it until it enters the contact drying device 70c.

Abstract

Es wird vorgeschlagen, in einer Maschine zur Herstellung und Behandlung einer Materialbahn, vorzugsweise aus Papier oder Karton, wenigstens eine Auftragseinrichtung (20a-1) mit wenigstens einem Konkatlos-Auftragswerk (52a-1) vorzusehen, die den Auftrag eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf wenigstens eine Seite der laufenden Materialbahn (M) auf kontaktlosem Wege in einem Online-Prozess ermöglicht.

Description

Maschine zur Herstellung und Behandlung einer Materialbahn mit einer wenigstens ein Kontaktlos-Auftragswerk aufweisenden Auftragseinrichtung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Herstellung und Behandlung einer Materialbahn vorzugsweise aus Papier oder Karton, wenigstens umfassend: eine Materialbahnbildungseinrichtung, die dafür ausgebildet ist, aus zugeführtem Ausgangsmaterial, vorzugsweise aus einer Fasersuspension, kontinuierlich eine Materialbahn zu bilden; eine entlang eines Materialbahnwegs nach der Materialbahnbildungseinrichtung angeordnete Entwässerungs- und Trockenpartie, die dafür ausgebildet ist, der laufenden Materialbahn zumindest durch thermische oder/und mechanische Einwirkung Wasser zu entziehen und die Materialbahn zumindest bis auf einen Restfeuchtegehalt zu trocknen; wenigstens eine entlang des Materialbahnwegs nach der Entwässerungs- und Trockenpartie angeordnete Auftragsvorrichtung zum Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf wenigstens eine Seite der laufenden Materialbahn; eine entlang des Materialbahnwegs nach der Auftragsvorrichtung angeordnete Trocknungseinrichtung zur Trocknung der laufenden Materialbahn auf einen Endtrocknungszustand; eine entlang des Materialbahnwegs nach der Trockungseinrichtung angeordnete Einrichtung zur Verarbeitung oder/und Aufnahme oder/und Abgabe der Materialbahn, vorzugsweise eine Materialbahnaufrollungseinrichtung zum Aufrollen der Materialbahn auf eine jeweilige Materialbahnrolle.
Herkömmlich werden bei derartigen Maschinen, die die Herstellung und Behandlung einschließlich Auftrag eines Auftragsmediums auf wenigstens eine Seite der Materialbahn in einem so genannten Online-Betrieb ermöglichen, als Auftragsvorrichtung nur berührende Auftragsvorrichtungen (Streichaggregate) verwendet. Kontaktlose Auftragsvorrichtungen (kontaktlose Streichaggregate) werden herkömmlich nur im so genannten Offline-Betrieb innerhalb einer gegenüber der Maschine zur Herstellung der Materialbahn gesonderten Streich- oder Auftragsmaschine verwendet, der die zu behandelnde Materialbahn in Form von Materialbahnrollen zugeführt wird. Berührende Auftragsvorrichtungen (Streichaggregate) können insoweit problematisch sein, als dass die Performance (Runnability) und mittlere Betriebszeit zwischen Betriebsunterbrechungen infolge des berührenden Auftragens bzw. Streichens beeinträchtigt sein könnte. So besteht eine erhöhte Gefahr für einen Bahnabriss am Auftragswerk (Streich werk), mit der Folge, dass die gesamte Produktionslinie zum Stillstand kommt.
Gegenüber einem Online-Betrieb in Bezug auf das Streichen der Materialbahn hat ein Offline-Betrieb einen niedrigeren Mengenwirkungsgrad.
Aufgabe der Erfindung ist, die Performance bzw. Runnability der eingangs genannten Maschine zu verbessern, ohne die Mengenverluste des Offline- Konzepts in Kauf zu nehmen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass die Auftragseinrichtung wenigstens ein Kontaktlos-Auftragswerk umfasst, welches dafür ausgebildet ist, Auftragsmedium in wenigstens einem freien Auftragsmedium-Strahl oder Auftragsmedium-Vorhang oder Auftragsmedium-Schleier oder in Auftragsmedium-Sprühtropfen abzugeben und auf die Materialbahn aufzutragen auf Grundlage von dem Auftragsmedium erteilten Kräften oder/und Bewegungsimpulsen oder/und auf Grundlage einer schwerkraftbedingten Bewegung des Auftragsmediums. Neben einem Auftrag auf Grundlage der Schwerkraft kommt beispielsweise ein Auftrag auf Grundlage von elektrostatischen Kräften in Betracht.
Nach dem Erfindungsvorschlag wird ein kontaktloser Auftrag des Auftragsmediums auf wenigstens eine Seite der Materialbahn, insbesondere ein kontaktloses (ein- oder beidseitiges) Streichen der Materialbahn im Online-Betrieb in der Maschine (insbesondere Papiermaschine) ermöglicht. Es werden gewissermaßen die Vorteile des herkömmlichen berührenden Streichens im Online-Betrieb und des herkömmlichen kontaktlosen Streichens im Offline-Betrieb in Kombination erhalten, nämlich einerseits der höhere Mengenwirkungsgrad des Online-Betriebs und die bessere Runnability des kontaktlosen, herkömmlich nur im Offline-Betrieb angewendeten berührungslosen Streichens. Bevorzugt kommt ein so genanntes Vorhang-Auftragsverfahren (Curtain Coating) zum Einsatz. Hierzu wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein als Vorhang-Auftragswerk ausgeführtes Kontaktlos-Auftragswerk vorgesehen ist, welches das Auftragsmedium in Form wenigstens eines Vorhangs oder Schleiers an die Materialbahn abgibt, vorzugsweise zumindest überwiegend auf Grundlage einer schwerkraftbedingten Bewegung des Auftragsmediums. Alternativ könnte auch ein so genanntes Sprühauftragsverfahren (Spray Coating) zum Einsatz kommen. Hierzu wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein als Sprühauftragswerk ausgeführtes Kontaktlos-Auftragswerk vorgesehen ist, welches das Auftragsmedium in Form von Auftragsmedium-Sprühtropfen oder Auftragsmedium-Strahlen an die Materialbahn abgibt, vorzugsweise zumindest überwiegend auf Grundlage von dem Auftragsmedium beim Austritt aus einer Düsenanordnung des Auftragswerk erteilten Bewegungsimpulsen.
Das Vorhang-Auftragsverfahren ist gegenüber dem Sprüh-Auftragsverfahren bevorzugt, da auf Grundlage des Vorhang-Auftragsverfahren eine größere Produktqualität erreichbar ist und das Vorhang-Auftragsverfahren in der Regel geringeren Wartungsaufwand mit sich bringt als das Sprühauftragsverfahren.
Die erfindungsgemäße Maschine kann wenigstens eine weitere Materialbahnbehandlungseinrichtung aufweisen. Eine solche weitere Materialbahnbehandlungseinrichtung kann entlang des Materialbahnwegs zwischen der Materialbahnbildungseinrichtung und der Entwässerungs- und Trockenpartie oder zwischen der Entwässerungs- und Trockenpartie und der Auftragsvorrichtung oder zwischen der Auftragsvorrichtung und der Trockungseinrichtung oder zwischen der Trockungseinrichtung und der Einrichtung zur Verarbeitung oder/und Aufnahme oder/und Abgabe der Materialbahn angeordnet oder in die Materialbahnbildungseinrichtung oder die Entwässerungs- und Trockenpartie oder die Auftragsvorrichtung oder die Trockungseinrichtung oder die Einrichtung zur Verarbeitung oder/und Aufnahme oder/und Abgabe der Materialbahn integriert sein.
Besonders bevorzugt ist als weitere Materialbahnbehandlungseinrichtung wenigstens eine Materialbahnglättungseinrichtung vorgesehen. Es wird insbesondere an eine entlang des Materialbahnwegs vor der Auftragsvorrichtung angeordnete Materialbahnglättungseinrichtung gedacht. Die Materialbahnglättungseinrichtung ist vorzugsweise zwischen der Entwässerungs- und Trockenpartie und der Auftragsvorrichtung angeordnet oder in die Entwässerungs- und Trockenpartie integriert.
Die Vorschaltung einer Materialbahnglättung vor dem Auftrag des Auftragsmediums ist insoweit besonders zweckmäßig und wirkungsvoll, als dass kontaktlose Auftrags verfahren, insbesondere Streichverfahren, die Kontur der Materialbahnoberfläche weitgehend erhalten (man spricht in diesem Zusammenhang von so genannten Konturstreichverfahren). Dies bedeutet, dass eine raue Kontur der Materialbahn nicht oder nur vergleichsweise wenig durch das Auftragsmedium ausgeglichen und damit geglättet wird. Es wird eine umso höhere Produktqualität erreicht, je glatter die Materialbahn vor dem Auftrag des Auftragsmediums war. In diesem Zusammenhang hat sich auch herausgestellt, dass es besser ist, erst zu glätten und dann den Konturstrich anzubringen als eine raue Kontur nach dem Streichen zu glätten.
Es hat sich als günstig herausgestellt, wenn die Materialbahnglättungseinrichtung dafür ausgebildet ist, die Materialbahn zumindest auf einer Seite derart zu glätten, dass eine Materialbahnrauigkeit zwischen 5 μm, vorzugsweise von höchstens 3 μm, verbleibt. Bevorzugt beziehen sich diese Materialbahnrauigkeitswerte auf mittels dem PPS- Verfahren (Parker Print-Surve) ermittelte Werte: Rauigkeit (PPS - 10s) < 5 μm, besser < 3 μm.
Es wird betreffend die Materialbahnglättungseinrichtung bzw. die von dieser erreichten Materialbahnrauigkeit vor allem daran gedacht, dass diese Rauigkeitswerte auf Grundlage von Normal-Betriebsparametern der Maschine erreicht werden.
Es wird vorgeschlagen, dass entlang des Materialbahnwegs nach der Auftragsvorrichtung eine Materialbahnglättungseinrichtung vorgesehen ist. Dies gilt im Prinzip unabhängig davon, ob vor der Auftragsvorrichtung eine Materialbahnglättungseinrichtung vorgesehen ist oder nicht.
Als Materialbahnglättungseinrichtung kann vorteilhaft ein Glättwerk aus der Gruppe Softnip-Kalander, Breitnip-Kalander, Hartnip-Kalander, Superkalander, Multinip-Glättwerk (z.B. Janus), 1-Nip-, 2-Nip-Kalander aufweisen.
Zu erwähnen ist noch, dass der kontaktlose Auftrag mittels einer entsprechenden Auftragseinrichtung insbesondere auch dann von Vorteil ist, wenn Auftragsmedium an mehreren Auftragstellen in der Maschine auf die laufende Materialbahn aufgetragen wird. Die Materialbahn wird durch den kontaktlosen Auftrag des Auftragsmediums weniger beansprucht als durch einen berührenden Auftrag, so dass die Gefahr von Bahnabrissen verringert und dementsprechend die Performance bzw. Runnability verbessert wird.
Nach einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung ferner die Verwendung eines Kontaktlos-Auftragswerks, insbesondere eines Vorhang-Auftragswerks oder Sprühauftragswerks, zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine laufende Materialbahn, vorzugsweise aus Papier oder Karton. Erfindungsgemäß wird das Kontaktlos-Auftragswerk in einem Online-Prozess innerhalb einer Maschine zur Herstellung oder Behandlung der Materialbahn verwendet, um ein flüssiges oder pastöses Auftragsmedium auf eine laufende Materialbahn, vorzugsweise aus Papier oder Karton, aufzutragen.
Nachgetragen werden soll noch Folgendes. Es wird betreffend den kontaktlosen Auftrag von Auftragsmedium, insbesondere das kontaktlose Streichen, vor allem an einen derartigen Auftrag des Auftragsmediums gedacht, dass einerseits der Auftrag berührungslos erfolgt und andererseits keine Dosierung und vorzugsweise auch keine Egalisierung des auftragenen Auftragsmediums mittels einer Rakeleinrichtung oder dergleichen mehr erforderlich ist. Der Auftrag des Auftragsmediums erfolgt vorzugsweise also von vornherein sowohl in der richtigen Dosierung als auch in hinreichender Gleichmäßigkeit über die Oberfläche der Materialbahn. Dies bedeutet, dass nicht im Überschuss auf die Materialbahn aufgetragen wird (so genannter 1- zu-1 -Auftrag).
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Fig. 1 zeigt schematisch drei Beispiele für mögliche Konfigurationen einer erfindungsgemäßen Maschine zur Herstellung und Behandlung einer Materialbahn aus Papier oder Karton.
Fig. 2 repräsentiert einen Abschnitt aus einer Maschine entsprechend
Fig. 1a gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel für die Ausführung einer erfindungsgemäßen Maschine mit einer einen kontaktlosen Auftrag von Auftragsmedium ermöglichenden Auftrag Vorrichtung, und zwar vorliegend auf eine Oberseite der Materialbahn.
Fig. 3 repräsentiert einen Abschnitt aus einer Maschine entsprechend
Fig. 1a gemäß einem einem zweiten Ausführungsbeispiel für die Ausführung einer erfindungsgemäßen Maschine mit einer einen kontaktlosen Auftrag von Auftragsmedium ermöglichenden Auftragvorrichtung, und zwar vorliegend auf eine Unterseite der Materialbahn.
Fig. 4 repräsentiert einen Abschnitt aus einer Maschine entsprechend
Fig. 1b gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel für die Ausführung einer erfindungsgemäßen Maschine mit einen kontaktlosen Auftrag von Auftragsmedium ermöglichenden Auftragsvorrichtungen, und zwar vorliegend auf beide Seiten der Materialbahn.
Fig. 5 repräsentiert einen Abschnitt aus einer Maschine entsprechend
Fig. 1c gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel für die
Ausführung einer erfindungsgemäßen Maschine mit einen kontaktlosen Auftrag von Auftragsmedium ermöglichenden
Auftragsvorrichtungen, und zwar vorliegend auf beide Seiten der Materialbahn.
Fig. 1 zeigt in den Teilfiguren 1a, 1 b und 1c jeweils ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Papiermaschine in einer grobschematischen Darstellung.
Es kann sich beispielsweise um eine Langsieb-Papiermaschine oder dergleichen handeln. Die Papiermaschine 10a, 10b bzw. 10c weist eine
Siebpartie 12a, 12b bzw. 12c mit zugehörigem Stoffauflauf und zugehörigem
Stoffzufuhrsystem auf. Das Stoffzufuhrsystem ist dafür ausgebildet, eine
Fasersuspension in einem konstanten Volumenstrom dem Stoffauflauf zuzuführen, und der Stoffauflauf und die Siebpartie dienen zur Bahnbildung durch gleichmäßige Faserverteilung und Entwässerung sowie zur Bahnführung. Entlang eines im Abschnitt 12a, 12b bzw. 12c beginnenden Materialbahnweg folgt auf diesen Abschnitt eine Pressenpartie 14a, 14b bzw. 14c, die insbesondere dazu dient, durch Pressen der Materialbahn für eine mechanische Entwässerung derselben zu sorgen.
Auf die Pressenpartie folgt entlang dem Materialbahnweg eine Trockenpartie 16a, 1βb bzw. 16c, in der die Materialbahn auf thermischem Wege getrocknet wird (thermische Entwässerung).
Gemäß den Beispielen der Fig. 1 ist nach der Trockenpartie eine Materialbahnglättungseinrichtung 18a, 18b bzw. 18c, beispielsweise ein so genannter Kalander (etwa Softnip-Kalander oder Breitnip-Kalander) oder ein Glättwerk anderen, geeigneten Typs, angeordnet.
Bei allen Ausführungsbeispielen ist entlang dem Materialbahnweg nach dem Glättwerk ein kontaktloses Streichaggregat 20a bzw. 20b bzw. 20c als Auftragsvorrichtung angeordnet, vorzugsweise ein so genanntes Vorhang- Auftragswerk, das auf kontaktlosem Wege Auftragsmedium (insbesondere Streichmedium) auf eine Seite der Materialbahn aufträgt, im Falle des Vorhang-Auftragswerks vorzugsweise zumindest überwiegend auf Grundlage einer schwerkraftbedingten Bewegung des aus einer Spaltdüse oder dergleichen in einem so genannten Vorhang oder Schleier austretenden Auftragsmediums. Der Auftrag erfolgt entweder auf diejenige Seite der Materialbahn, die zumindest über den größten Teil des gesamten Materialbahnwegs als Oberseite zu identifizieren ist, oder auf diejenige Seite der Materialbahn, die zumindest über den größten Teil des gesamten Materialbahnwegs als Unterseite der Materialbahn zu identifizieren ist, im Bereich des Auftragswerks aber ggf. bereichsweise nach oben orientiert ist.
Auf das Auftragswerk bzw. Streichaggregat 20a bzw. 20b folgt eine Endtrockenpartie 22a bzw. eine Zwischentrockenpartie 22b, während auf das Streichaggregat 20c ein weiteres, Medium auf die andere Seite der Materialbahn auftragendes Streichaggregat 24c folgt, das ebenso wie das Streichaggregat 20c auf kontaktlosem Wege Auftragsmedium auf die Materialbahn aufträgt. Gemäß dem Beispiel der Fig. 1 b ist ein derartiges weiteres Streichaggregat 24b nach der Zwischentrockenpartie 22b angeordnet.
Auf das Streichaggregat 24b bzw. 24c folgt entlang dem Materialbahnweg eine Endtrockenpartie 26b bzw. 26c, und am Ende des Materialbahnwegs befindet sich im Falle aller drei Beispiele eine Materialbahnaufrollungseinrichtung 28a, 28b bzw. 28c, die zum Aufrollen der einseitig bzw. beidseitig gestrichenen Materialbahn auf so genannte Tambouren dient.
Fig. 2 zeigt ein erstes Beispiel für eine mögliche Konkretisierung der Maschine 10a gemäß Fig. 1. Zu erkennen ist eine Trocknungseinrichtung 30a-1 der Trockenpartie 16a, die zur thermischen Trocknung der Materialbahn M mittels umlaufender Filzbänder 32a-1 dient, die die Materialbahn M gegen beheizbare Trockenzylinder 34a-1 drückt, an denen die Materialbahn M einer so genannten Kontakttrocknung unterzogen wird. Den Filzbändern 32a-1 ist jeweils ein zur Trocknung des Filzbands dienender Trocknungszylinder 36a-1 zugeordnet.
Die aus der Trocknungseinrichtung 30a-1 austretende Materialbahn M wird über eine Führungsrollenanordnung 38a-1 durch ein Glättwerk 40a-1 der Materialbahnglättungseinrichtung 18a geführt, das durch zwei beidseitig auf die Materialbahn M wirkende Glättwalzen 42a-1 und 44a-1 repräsentiert ist. Es kann sich beispielsweise um ein so genanntes Softnip-Glättwerk oder Breitnip-Glättwerk handeln.
Über eine weitere Führungsrollenanordnung 46a- 1 wird die Materialbahn durch eine Auftragsvorrichtung 20a-1 geführt, die ein Vorhang-Auftragswerk aufweist, das durch einen Abgabekopf 52a-1 repräsentiert ist. Der Abgabekopf gibt dosiert Auftragsmedium in Form eines Auftragsmedium- Schleiers oder Auftragsmedium-Vorhangs ab, der - beim gezeigten Ausführungsbeispiel - auf Grundlage der Schwerkraftbewegung auf die obere Seite der Materialbahn M trifft und ohne weitere Dosierung und Egalisierung auf dieser Seite der Materialbahn verbleibt, um den gewünschten Auftrag bzw. Strich vorzusehen. Dem Abgabekopf 52a-1 können vorteilhaft Randführungselemente oder dergleichen für den Vorhang bzw. den Schleier zugeordnet sein, wie an sich aus dem Stand der Technik bekannt (vgl. beispielsweise DE 100 12 256 A1 , DE 197 35 588 A1 und DE 195 13 531 A1). Die mit dem Mediumauftrag versehene bzw. gestrichene Materialbahn M tritt dann in einen Konvektions- oder Heißlufttrockner 60a-1 als Beispiel einer kontaktlosen Trocknungseinrichtung ein, in dem die Materialbahn M bzw. das hierauf aufgetragene Auftragsmedium soweit getrocknet wird, dass nachfolgend mittels einer weiteren Trocknungseinrichtung 70a-1 in der Art der Trocknungseinrichtung 30a-1 ohne Qualitätseinbußen eine Kontakttrocknung der Materialbahn erfolgen kann. Die Trocknungseinrichtung 70a-1 gehört zusammen mit dem Trockner 60a-1 zur Endtrockenpartie 23a.
Wie aus Fig. 1 a ersichtlich, schließt sich an die Endtrockenpartie 22a die Materialbahnaufrollungseinrichtung 28a an. Es könnten aber durchaus noch weitere Materialbahnbehandlungseinrichtungen der
Materialbahnaufrollungseinrichtung vorgeschaltet sein, beispielsweise ein weiteres Glättwerk.
Eine weitere Möglichkeit einer Konkretisierung der Maschine 10a gemäß Fig. 1a ist in Fig. 3 gezeigt. Zu erkennen ist eine Trocknungseinrichtung 30a-2 in der Art der Trocknungseinrichtung 30a-1 gemäß Fig. 2, ein dem Glättwerk 40a-1 gemäß Fig. 2 entsprechendes Glättwerk 40a-2 und eine Auftragsvorrichtung 20a-2, dessen Vorhang-Auftragswerk wiederum durch einen Abgabekopf repräsentiert ist, der in Fig. 3 mit 52a-2 bezeichnet ist. Über eine Führungsrollenanordnung 46a-2 wird die Materialbahn M derart geführt, dass gegenüber dem Beispiel der Fig. 2 die andere Materialbahnseite kontaktlos mit einem Mediumauftrag versehen wird. Dem Abgabekopf 52a-2 können wiederum Randführungselemente und dergleichen für den Vorhang bzw. Schleier aus Auftragsmedium zugeordnet sein.
Über eine kontaktlose Trocknungseinrichtung 60a-2, die neben einer kontaktlosen Trocknungsfunktion auf Grundlage von Heißluft zusätzlich ähnlich wie ein so genannter Airturn eine kontaktlose Führungs- und Umlenkfunktion in Bezug auf die Materialbahn M erfüllt, wird die Materialbahn dann einer weiteren Trocknungseinrichtung 70a-2 in der Art der Trocknungseinrichtung 30a-1 gemäß Fig. 2 zugeführt, die zusammen mit der Trocknungseinrichtung 60a-2 der Endtrockenpartie 22a zugerechnet werden kann. Eine Konfiguration entsprechend Fig. 1b kann beispielsweise dadurch erhalten werden, dass ein Maschinenabschnitt entsprechend Fig. 2 und ein Maschinenabschnitt entsprechend Fig. 3 in einer Maschine hintereinander angeordnet sind. Fig. 4 zeigt ein entsprechendes Beispiel. In Materialbahnlaufrichtung sind hintereinander eine Trocknungseinrichtung 30b-1 , ein Glättwerk 40b, eine Auftragsvorrichtung 20b mit einem durch einen Abgabekopf 52b-1 repräsentierten Vorhang-Auftragswerk, ein kontaktloser Trockner 60b-1 , eine weitere Kontakt-Trocknungseinrichtung 30b-2, eine Auftragsvorrichtung 24b mit einem durch einen Abgabekopf 52b- 2 repräsentierten Vorhang-Auftragswerk, eine Kontaktlos-Trocknungs- und Führungs- bzw. Umlenkeinrichtung 60b-2 und eine weitere Kontakt- Trocknungseinrichtung 70b zu erkennen. Der Trockner 60b-1 und die Trocknungseinrichtung 30b-2 bilden die Zwischentrockenpartie 22b gemäß Fig. 1 b.
Ist ein beidseitiger Auftrag von Auftragsmedium auf die Materialbahn M gewünscht, so kann bei einer entsprechenden Führung der Materialbahn auch zuerst auf beiden Seiten der Materialbahn das Auftragsmedium mittels eines entsprechenden Kontaktlos-Auftragswerks aufgetragen werden, bevor dann eine kontaktlose Trocknung und dann schließlich eine Kontakttrocknung erfolgt. Es ist also nicht unbedingt erforderlich, eine Zwischentrocknung zwischen dem Auftrag des Auftragsmediums auf der einen Materialbahnseite und dem Auftrag des Auftragsmediums auf der anderen Materialbahnseite vorzusehen. Fig. 5 zeigt ein entsprechendes Beispiel, dass einer Konkretisierung einer Maschine der Konfiguration gemäß Fig. 1c entspricht. Zu erkennen sind eine mit 30c bezeichnete Kontakt- Trocknungseinrichtung entsprechend der Einrichtung 30a-1 , ein Glättwerk 40c, ein erster Vorhang-Abgabekopf 52c-1 einer ersten Kontaktlos- Auftragsvorrichtung 20c, ein zweiter Abgabekopf 52c-2 einer zweiten Kontaktlos-Auftragsvorrichtung 24c, ein Kontaktlos-Trockner 60c und eine weitere Kontakt-Trocknungseinrichtung 70c entsprechend der Einrichtung 30a-1 gemäß Fig. 2. Die Materialbahn wird vom Glättwerk 40c her über eine Führungsrollenanordnung 46c zuerst unter dem ersten Abgabekopf 52c-1 und dann unter dem zweiten Abgabekopf 52c-2 hindurchgeführt, derart, dass der erste Abgabekopf 52c-1 die eine und der zweite Abgabekopf 60c-2 die andere Seite der Materialbahn M mit Auftragsmedium in Form eines Vorhangs oder Schleiers dosiert und ohne Erfordernis einer nachträglichen Egalisierung beaufschlagt. Nach dem zweiten Abgabekopf 50c-2 ist eine Luftführungseinrichtung 80c vorgesehen, die für eine auf beiden Seiten berührungslose Führung der Materialbahn M in den Trockner 60c und durch diesen hindurch bis zum Einlauf in die Kontakt-Trocknungseinrichtung 70c sorgt.
Es wird unter anderem vorgeschlagen, in einer Maschine zur Herstellung und Behandlung einer Materialbahn, vorzugsweise aus Papier oder Karton, wenigstens eine Auftragseinrichtung mit wenigstens einem Kontaktlos- Auftragswerk vorzusehen, die den Auftrag eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf wenigstens eine Seite der laufenden Materialbahn auf kontaktlosem Wege in einem Online-Prozess ermöglicht.
Bezuαszeichenliste
10a, 10b, 10c Papiermaschine
12a, 12b, 12c Siebpartie
14a, 14b, 14c Pressenpartie
16a, 16b, 16c Trockenpartie
18a, 18b, 18c Materialbahnglättungseinrichtung
20a, 20b, 20c,
20a-1, 20a-2 Auftragsvorrichtung bzw. Streichaggregat
22a Endtrockenpartie
22b Zwischentrockenpartie
24b, 24c Auftragsvorrichtung bzw. Streichaggregat
26b, 26c Endtrockenpartie
28a, 28b, 28c Materialbahnaufrollungseinrichtung
30a-1,30a-2,
30b-1,30b-2,
30c Trocknungseinrichtung
32a-1 Filzband
34a-1,36a-1 Trockenzylinder
38a-1 Führungsrollenanordnung
40a-1,40a-2,
40b, 40c Glättwerk
42a-1,44a-1 Glättwalze
46a-1,46a-2,
46c Führungsrollenanordnung
52a-1,52a-2,
52b-1,52b-2,
52c-1, 52c-2 Vorhang-Abgabekopf
60a-1,60a-2,
60b-1,60-b2,
60c Trocknungseinrichtung (kontaktlos)
70a-1,70a-2,
70b, 70c Trocknungseinrichtung
80c Luftführungseinrichtung
M Materialbahn

Claims

Ansprüche
Maschine zur Herstellung und Behandlung einer Materialbahn (M) vorzugsweise aus Papier oder Karton, wenigstens umfassend: eine Materialbahnbildungseinrichtung (12a; 12b; 12c), die dafür ausgebildet ist, aus zugeführtem Ausgangsmaterial, vorzugsweise aus einer Fasersuspension, kontinuierlich eine Materialbahn zu bilden; eine entlang eines Materialbahnwegs nach der Materialbahnbildungseinrichtung angeordnete
Entwässerungs- und Trockenpartie (14a, 16; 14b, 16b; 14c, 16c), die dafür ausgebildet ist, der laufenden Materialbahn (M) zumindest durch thermische oder/und mechanische Einwirkung Wasser zu entziehen und die Materialbahn zumindest bis auf einen Restfeuchtegehalt zu trocknen; wenigstens eine entlang des Materialbahnwegs nach der Entwässerungs- und Trockenpartie angeordnete
Auftragsvorrichtung (20a; 20b, 24b; 20c, 24c) zum Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedium auf wenigstens eine Seite der laufenden Materialbahn; eine entlang des Materialbahnwegs nach der Auftragsvorrichtung angeordnete Trocknungseinrichtung (22a; 26b; 26c) zur Trocknung der laufenden Materialbahn auf einen Endtrocknungszustand; eine entlang des Materialbahnwegs nach der Trockungseinrichtung angeordnete Einrichtung zur Verarbeitung oder/und Aufnahme oder/und Abgabe der Materialbahn, vorzugsweise eine
Materialbahnaufrollungseinrichtung (28a; 28b; 28c) zum Aufrollen der Materialbahn auf eine jeweilige Materialbahnrolle, dadurch gekennzeichnet, dass die Auftragseinrichtung wenigstens ein Kontaktlos-Auftragswerk (52a-1 ; 52a-2; 52b-1 , 52b-2; 52c-1 , 52-c2) umfasst, welches dafür ausgebildet ist, Auftragsmedium in wenigstens einem freien Auftragsmedium-Strahl oder Auftragsmedium-Vorhang oder Auftragsmedium-Schleier oder in Auftragsmedium-Sprühtropfen abzugeben und auf die Materialbahn (M) aufzutragen auf Grundlage von dem Auftragsmedium erteilten Kräften oder/und Bewegungsimpulsen oder/und auf Grundlage einer schwerkraftbedingten Bewegung des Auftragsmediums.
2. Maschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein als Vorhang-Auftragswerk (52a-1 ; 52a-2; 52b-1 , 52b-2; 52c-1 , 52-c2) ausgeführtes Kontaktlos-Auftragswerk vorgesehen ist, welches das Auftragsmedium in Form wenigstens eines Vorhangs oder Schleiers an die Materialbahn abgibt, vorzugsweise zumindest überwiegend auf Grundlage einer schwerkraftbedingten Bewegung des Auftragsmediums.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein als Sprühauftragswerk ausgeführtes Kontaktlos- Auftragswerk vorgesehen ist, welches das Auftragsmedium in Form von Auftragsmedium-Sprühtropfen oder Auftragsmedium-Strahlen an die Materialbahn abgibt, vorzugsweise zumindest überwiegend auf Grundlage von dem Auftragsmedium beim Austritt aus einer Düsenanordnung des Auftragswerk erteilten Bewegungsimpulsen.
4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch wenigstens eine weitere Materialbahnbehandlungseinrichtung (18a; 18b; 18c), die entlang des Materialbahnwegs zwischen der Materialbahnbildungseinrichtung und der Entwässerungs- und Trockenpartie oder zwischen der Entwässerungs- und Trockenpartie und der Auftragsvorrichtung oder zwischen der Auftragsvorrichtung und der Trockungseinrichtung oder zwischen der Trockungseinrichtung und der Einrichtung zur Verarbeitung oder/und Aufnahme oder/und Abgabe der Materialbahn angeordnet oder in die Materialbahnbildungseinrichtung oder die Entwässerungs- und Trockenpartie oder die Auftragsvorrichtung oder die Trockungseinrichtung oder die Einrichtung zur Verarbeitung oder/und Aufnahme oder/und Abgabe der Materialbahn integriert ist.
5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Materialbahnbehandlungseinrichtung wenigstens eine Materialbahnglättungseinrichtung (18a; 18b; 18c) vorgesehen ist.
6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Materialbahnwegs vor der Auftragsvorrichtung eine Materialbahnglättungseinrichtung (18a; 18b; 18c) vorgesehen ist, die vorzugsweise zwischen der Entwässerungs- und Trockenpartie und der Auftragsvorrichtung angeordnet oder in die Entwässerungs- und Trockenpartie integriert ist.
7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahnglättungseinrichtung (18a; 18b; 18c) dafür ausgebildet ist, die Materialbahn zumindest auf einer Seite derart zu glätten, dass eine Materialbahnrauigkeit von höchstens 5 μm (insbesondere gemessen nach Messmethode PPS - 10s), vorzugsweise von höchstens 3 μm (insbesondere gemessen nach Messmethode PPS - 10s) verbleibt.
8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahnglättungseinrichtung (18a; 18b; 18c) die Materialbahnrauigkeit von höchstens 5 μm, vorzugsweise von höchstens 3 μm auf Grundlage von Normal-Betriebsparametern der Maschine erreicht.
9. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, jedenfalls nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Materialbahnwegs nach der Auftragsvorrichtung eine Materialbahnglättungseinrichtung vorgesehen ist.
10. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, jedenfalls nach Anspruch 5 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahnglättungseinrichtung (18a; 18b; 18c) wenigstens ein Glättwerk (40a-1 ; 40a-2; 40b; 40c) aus der Gruppe Softnip-Kalander, Breitnip-Kalander , Hartnip-Kalander, Superkalander, Multinip- Glättwerk, 1-Nip-, 2-Nip-Kalander aufweist.
11. Verwendung eines Kontaktlos-Auftragswerks, insbesondere eines Vorhang-Auftragswerks (52a-1 ; 52a-2; 52b-1 ; 52b-2; 52c-1 ; 52c-2) oder Sprühauftragswerks, zum Auftragen eines flüssigen oder pastösen Auftragsmediums auf eine laufende Materialbahn (M) vorzugweise aus Papier oder Karton in einem Online-Prozess innerhalb einer Maschine (10a; 10b; 10c) zur Herstellung und Behandlung der Materialbahn.
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