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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln einer Bahn aus Faserstoff,
insbesondere einer Papier- oder
Kartonbahn, bei dem ein Ist-Wert eines vorbestimmten Parameters
erfaßt
und in Abhängigkeit
von einem Vergleich mit einem Soll-Wert des Parameters Feuchtigkeit
auf die Bahn aufgetragen wird. Ferner betrifft die Erfindung einen
Kalander mit mindestens einem Nip, durch den eine Bahn aus Faserstoff,
insbesondere eine Papier- oder Kartonbahn, läuft, einer Sensoranordnung
zur Ermittlung eines Parameters der Bahn und einer Befeuchtungseinrichtung,
die mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, die mit der Sensoranordnung
verbunden ist.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand einer Papierbahn beschrieben,
die im Verlauf ihrer Herstellung durch eine Feuchtigkeitszugabe
behandelt wird. Sie ist aber auch bei anderen Faserstoffbahnen in
entsprechender Weise anwendbar.
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Bei
der Herstellung wird die Papierbahn in der Regel satiniert, d.h.
sie wird durch mindestens einen Nip eines Kalanders geleitet und
dort mit erhöhtem
Druck und vielfach auch mit erhöhter
Temperatur beaufschlagt. Der Kalander weist hierzu mindestens eine
vielzonige Biegeausgleichswalze auf, so daß die Druckbeaufschlagung quer
zur Laufrichtung der Bahn in unterschiedlichen Zonen auch auf unterschiedliche
Werte eingestellt werden kann. In entsprechender Weise ist eine
zum Auftrag der Feuchtigkeit verwendete Befeuchtungseinrichtung
quer zur Laufrichtung der Papierbahn (im folgenden kurz als "Querrichtung" bezeichnet) in mehrere
Zonen unterteilt, so daß auch
der Feuchtigkeitsauftrag in Querrichtung auf ein bestimmtes Profil
eingestellt werden kann.
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Problematisch
bei dieser Behandlungsweise ist, daß man mit dem Feuchtigkeitsauftrag
nicht nur Einfluß auf
bestimmte Oberflächeneigenschaften
der Papierbahn nimmt, insbesondere auf den Glanz, sondern auch das
Feuchteprofil der Papierbahn verändert.
Damit besteht die Gefahr, daß man
ein zuvor, beispielsweise am Ende der Papiermaschine oder in der
Trockenpartie, eingestelltes Feuchteprofil wieder in nachteilhafter
Weise verändert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mehrere Profile in Querrichtung
der Bahn mit geringerer Abhängigkeit
voneinander einstellen zu können.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
daß man
die Feuchtigkeit in Form einer Dampf-Wasser-Kombination auf die
Bahn aufträgt,
daß man
den Ist-Wert von zwei Parametern ermittelt und mit Soll-Werten vergleicht
und man den Dampfanteil des Feuchtigkeitsauftrags in Abhängigkeit
von einem Parameter und den Wasseranteil des Feuchtigkeitsauftrags
in Abhängigkeit
vom anderen Parameter wählt.
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Mit
dieser Vorgehensweise kann man unterschiedliche Parameter der Bahn
weitgehend unabhängig
voneinander einstellen. Der eine Parameter wird in Abhängigkeit
vom Dampfauftrag verändert, der
andere Parameter in Abhängigkeit
vom Wasserauftrag. Eine gewisse gegenseitige Beeinflussung der beiden
Auftragsarten läßt sich
durch eine gewisse Über-
oder Unterkompensation der einzelnen Feuchtigkeitsarten eliminieren.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß man
als einen Parameter Glanz und als anderen Parameter Feuchte der
Bahn wählt.
So kann man mit dem Dampfauftrag primär Einfluß auf den Parameter Glanz und
mit dem Wasserauftrag primär
Einfluß auf
den Parameter Feuchte wählen.
Bei diesen Parametern lassen sich der Dampfauftrag und der Wasserauftrag
nahezu unabhängig
voneinander steuern.
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Vorzugsweise
nimmt man den Feuchtigkeitsauftrag in Querrichtung der Bahn zonenweise
vor, wobei man das Verhältnis
von Wasser zu Dampf in jeder Zone einzeln einstellt. Man kann also
sowohl die Feuchte als auch den Glanz (oder andere Parameter, wenn
diese beeinflußt
werden sollen) in jeder Zone unabhängig voneinander einstellen.
Auf diese Weise ist es möglich, über die
Breite der Bahn sowohl ein vorgegebenes Feuchteprofil als auch ein
vorbestimmtes Glanzprofil zu erzielen.
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Auch
ist von Vorteil, wenn man die aufgetragene Menge der Feuchtigkeit
in Abhängigkeit
von den Parametern verändert.
Man kann also nicht nur das Verhältnis
der beiden Feuchtigkeitsarten Dampf und Wasser relativ zueinander
verändern,
sondern auch die insgesamt aufgebrachte Feuchtigkeitsmenge, also
die Summe aus Dampf und Wasser. Damit lassen sich auch größere Schwankungen
in den Parametern ausgleichen.
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Vorzugsweise
nimmt man den Auftrag der Dampf-Wasser-Kombination in Laufrichtung der Bahn
hintereinander mehrfach vor. Damit lassen sich beispielsweise Behandlungsergebnisse
in einem Nip nachkorrigieren. In einem Nip erleidet die Bahn in
der Regel einen gewissen Feuchtigkeitsverlust. Dafür steigt
der Glanz. Durch eine Feuchtigkeitsbeaufschlagung, bei der das Dampf-Wasser-Verhältnis an unterschiedlichen
Positionen in Laufrichtung der Bahn voneinander abweicht, lassen
sich dann im Endeffekt die gewünschten
Parameter-Profile erreichen.
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Vorzugsweise
nimmt man den Auftrag der Dampf-Wasser-Kombination auf jeder Seite der Bahn vor,
wobei man mindestens einen Parameter auf beiden Seiten der Bahn
unabhängig
voneinander einstellt. Es ist also möglich, den Glanz der Bahn auf den
beiden Seiten anders zu gestalten. Bei der Feuchte ist dies schwieriger,
weil sich in der Regel ein Feuchtigkeitsausgleich über die
Dicke der Bahn ergibt. Anders sieht es allerdings aus, wenn man
die Feuchtigkeit so kurz vor dem Einlauf in einen Nip aufbringt,
daß bei
der Satinage in dem Nip ein Feuchtigkeits-Gradient über die
Dicke der Bahn erzeugt wird. In diesem Fall macht es durchaus Sinn,
auch die Feuchte auf beiden Seiten der Bahn unterschiedlich einzustellen.
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Vorzugsweise
stellt man zusätzlich
in Abhängigkeit
von einem der Parameter oder in Abhängigkeit von einem weiteren
Parameter ein Querprofil eines Drucks ein, mit dem man auf die Bahn
einwirkt. Damit ergibt sich eine dritte Beeinflussungsmöglichkeit,
mit der einer der Parameter, beispielsweise Glanz, oder ein weiterer
Parameter, beispielsweise die Dicke, in Querrichtung eingestellt
werden kann.
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Die
Aufgabe wird bei einem Kalander der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
daß die
Befeuchtungseinrichtung eine Dampf-Wasser-Kombination als Befeuchtungsmedium
ausgibt, daß die Sensoranordnung
zwei Parameter der Bahn ermittelt und die Steuereinrichtung einen
Dampfanteil des Befeuchtungsmediums in Abhängigkeit von einem Parameter
und den Wasseranteil des Befeuchtungsmediums in Abhängigkeit
vom anderen Parameter steuert.
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Mit
einem derartigen Kalander lassen sich zwei Parameter der Bahn weitgehend
unabhängig voneinander
einstellen. Damit läßt sich
die Regelung des Querprofils eines jeden Parameters in erheblichem
Maße vereinfachen.
Man benötigt
nur eine Vorrichtung, nämlich
eine Befeuchtungseinrichtung, um die Befeuchtung aufzubringen. Damit
ergibt sich eine kostengünstige
Möglichkeit
zur Optimierung mehrerer Bahnquerprofileigenschaften. Die Gleichmäßigkeit
des Satinageprozesses vor allem in Querrichtung der Bahn und damit
auch die Gleichmäßig keit der
satinierten Papierrolle reduziert Ausschuß und verbessert die Laufeigenschaften
in der Druckmaschine.
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Hierbei
ist bevorzugt, daß die
Sensoranordnung einen Glanzsensor und einen Feuchtesensor aufweist.
Eine Kombination aus viel Wasser und wenig Dampf erzeugt mehr Feuchte
und weniger Glanz als eine Kombination mit wenig Wasser und viel Dampf,
die weniger Feuchte aber mehr Glanz bedingt. Ein Glanzsensor und
ein Feuchtesensor an sich sind bekannt. Man kann nun beide Sensoren
mit der Steuereinrichtung koppeln, die ihrerseits wieder die Befeuchtungseinrichtung
so steuert, daß das
gewünschte
Feuchteprofil und das gewünschte
Glanzprofil gleichzeitig erzeugt werden.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, daß die
Befeuchtungseinrichtung quer zur Laufrichtung der Bahn in mehrere
Zonen unterteilt ist und die Steuereinrichtung den Dampfanteil und
den Wasseranteil des Befeuchtungsmediums in jeder Zone einzeln einstellt.
Die Profile der beiden Parameter in Querrichtung können dann
weitgehend unabhängig
voneinander eingestellt werden.
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Auch
ist von Vorteil, wenn die Steuereinrichtung die Menge des ausgegebenen
Befeuchtungsmediums verändert.
Man kann beispielsweise die Feuchte der Bahn insgesamt anheben,
gleichzeitig aber das Glanzprofil vergleichmäßigen. Damit ergibt sich ein
wesentlich größerer Einstellbereich
für die Parameter
der Bahn.
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Vorzugsweise
sind in Laufrichtung der Bahn mehrere Befeuchtungseinrichtungen
hintereinander angeordnet. Diese Befeuchtungseinrichtungen sind vorzugsweise
durch mindestens einen Nip getrennt. In einem Nip wird in der Regel
mindestens ein Parameter beeinflußt. Insbesondere verliert die
Bahn in einem beheizten Nip in der Regel etwas Feuchte, so daß man durch
eine nachfolgende Befeuchtungseinrichtung hier wieder einen Ausgleich
schaffen kann.
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Vorzugsweise
ist auf jeder Seite der Bahn mindestens eine Befeuchtungseinrichtung
angeordnet. Damit lassen sich beide Seiten der Bahn getrennt voneinander
beeinflussen.
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Vorzugsweise
weist der Kalander mindestens eine zonenweise steuerbare Durchbiegungseinstellwalze
auf und die Steuereinrichtung steuert auch die Durchbiegungseinstellwalze
in Abhängigkeit
von einem der durch die Sensoranordnung ermittelten Parameter oder
einem weiteren Parameter. Damit hat man die Möglichkeit, auf einen dritten
Parameter, beispielsweise die Dicke der Bahn, Einfluß zu nehmen.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Kalanders und
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2 eine
schematische Darstellung einer Befeuchtungseinrichtung.
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1 zeigt
einen Kalander 1 mit einem Walzenstapel, der zwei Endwalzen 2, 3 und
dazwischen sechs Zwischen walzen 4–9 aufweist. Die beiden Endwalzen 2, 3 sind
als Durchbiegungseinstellwalzen ausgebildet, d.h. sie weisen gegeneinander
wirkende Stützschuhe 10, 11 auf,
die zonenweise einstellbar sind.
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Die
beiden Endwalzen 2, 3 und die Zwischenwalzen 5, 7, 8 sind
als sogenannte "weiche" Walzen ausgebildet,
d.h. sie weisen einen elastischen Belag 12 an ihrer Umfangsfläche auf.
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Die
Zwischenwalzen 4, 6, 9 sind als harte Walzen
ausgebildet, d.h. sie weisen eine unnachgiebige Oberfläche auf,
beispielsweise aus Stahl oder Grauguß. Zusätzlich sind die harten Walzen 4, 6, 9 beheizt,
d.h. sie weisen beispielsweise periphere Bohrungen 13 auf,
durch die ein Wärmeträgermedium
geleitet werden kann.
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Die
Walzen 2–9 bilden
zwischen sich Nips 14–20 aus,
die bis auf den Wechselnip 18 alle zwischen jeweils einer
harten Walze 4, 6, 9 und einer weichen
Walze 2, 3, 5, 7, 8 gebildet
sind. Lediglich der Wechselnip 18 ist zwischen zwei weichen
Walzen 7, 8 gebildet.
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In
an sich bekannter Weise wird eine Materialbahn, im vorliegenden
Fall eine Papierbahn 21 durch die Nips 14–20 geführt und
dort mit erhöhtem Druck
und erhöhter
Temperatur beaufschlagt. Jeweils zwischen zwei Nips ist die Papierbahn über nur schematisch
dargestellte Leitwalzen 22 geführt.
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Vor
den Nips 14, 16, 19 sind Befeuchtungseinrichtungen 23 angeordnet,
die anhand von 2 näher erläutert werden sollen. Hinter
den jeweiligen Nips 14, 16, 19 sind Sensoranordnungen 24 vorgesehen,
die die Seite der Papierbahn 21 überwachen, auf die durch die
Befeuchtungseinrichtungen 23 Feuchtigkeit aufgetragen worden
ist. Jede Sensoranordnung weist einen Glanzsensor 25 und
einen Feuchtesensor 26 auf. Aus Gründen der Übersicht sind die beiden Sensoren,
also der Glanzsensor 25 und der Feuchtesensor 26,
hier als Block dargestellt. Es ist aber durchaus möglich, daß die beiden
Sensoren 25, 26 unabhängig voneinander angeordnet
sind und gegebenenfalls auch unabhängig quer zur Laufrichtung 27 der
Papierbahn 21 über
die Papierbahn 21 bewegt werden können.
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Die
Befeuchtungseinrichtung 23 weist eine Steuereinrichtung 28 auf,
die mit der Sensoranordnung 24 verbunden ist und vom Glanzsensor 25 ein Signal
S25 und vom Feuchtesensor 26 ein Signal S26 erhält.
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Die
Befeuchtungseinrichtung 23 weist eine Dampfzufuhr 29 und
eine Wasserzufuhr 30 auf. In der Wasserzufuhr 30 kann
noch eine Heizeinrichtung 31 angeordnet sein, um das zugeführte Wasser
auf eine erhöhte
Temperatur zu bringen.
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In
der Dampfzufuhr 29 ist ein Ventil 32 angeordnet,
das von der Steuereinrichtung 28 über einen Ausgang A32 angesteuert
wird. Die Dampfzufuhr 29 speist über eine Leitung 33 in
einen Verteilerraum 34. Aus dem Verteilerraum 34 tritt
der Dampf in mehrere, quer zur Laufrichtung der Papierbahn 21 angeordnete
Dampfblaskammern 35a–35c ein.
In Wirklichkeit werden natürlich
wesentlich mehr als die dargestellten drei Dampfblaskammern 35a–35c vorhanden sein.
Die Dampfzufuhr zu jeder Dampf blaskammer 35a–35c wird über Dampfsteuerventile 36a–36c gesteuert.
Die Dampfsteuerventile 36a–36c sind über einen
Ausgang A36 von der Steuereinrichtung 28 steuerbar. Aus
Gründen
der Übersicht
ist nur ein Ausgang A36 dargestellt. Zweckmäßigerweise wird man aber für jedes
Ventil 36a–36c einen
eigenen Ausgang vorsehen.
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In
die Dampfblaskammern 35a–35c wird Wasser aus
der Wasserzufuhr 30 über
Ventile 37a–37c zugeführt, wobei
die Ventile 37a–37c von der
Steuervorrichtung 28 über
einen Ausgang A37, gegebenenfalls über mehrere derartiger Ausgänge, gesteuert
werden. Das Wasser wird über
Sprührohre 38 ausgegeben.
Gegebenenfalls wird der Dampf in den Dampfblaskammern 35a–35c weiter
zur Zerstäubung
des Wassers verwendet.
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Die
Dampfblaskammern 35a–35c öffnen sich
zur Papierbahn hin über
eine Platte 39, in der eine Vielzahl von Düsenöffnungen 40 angeordnet sind.
Aus den Düsenöffnungen 40 werden
dann Sprühstrahlen 41 ausgestoßen, die
ein Gemisch aus Dampf und Wasser beinhalten.
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Durch
die Ventile 36a–36c läßt sich
nun der Dampfanteil an einem Sprühstrahl
praktisch unabhängig
von dem Wasseranteil, der durch die Ventile 37a–37c gesteuert
wird, einstellen. Durch das Ventil 32 und die Ventile 37a–37c läßt sich
auch die Menge der insgesamt zugeführten Feuchtigkeitsmenge einstellen.
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Dies
kann man nun in vorteilhafter Weise zur Beeinflussung von zwei unterschiedlichen
Parametern nutzen.
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Der
Auftrag von Feuchtigkeit in Form von Dampf beeinflußt üblicherweise
den Glanz an der befeuchteten Oberfläche der Papierbahn 21.
In geringem Maße
wird dabei auch die Feuchte der Bahn beeinflußt. Um hierbei ein gewünschtes
Feuchteprofil quer zur Laufrichtung 27 der Bahn 21 einzustellen, kann
man ein Zuviel oder Zuwenig an Feuchte durch die Zugabe des Wassers,
das durch die Wasserzufuhr 30 zugeführt wird, ausgleichen. Damit
läßt sich die
Feuchte der Bahn 21 auf ein vorgegebenes Profil in Querrichtung
einstellen.
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Mit
Hilfe der Sensoranordnung 24 kann man nun überwachen,
ob die Einstellung in der Befeuchtungseinrichtung 23 das
gewünschte
Ergebnis gebracht hat oder nicht.
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Mit
einem derartigen Kalander lassen sich also bei gleichem Glanz unterschiedliche
Feuchten bzw. bei gleicher Feuchte unterschiedlicher Glanz erzeugen.
Man kann diese Einstellung noch für jede Papierbahnseite einzeln
vornehmen.
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Die
Regelung der Glanz- und Feuchtequerprofile gleichzeitig und unabhängig voneinander während der
Satinage mit nur einer Befeuchtungseinrichtung 23 stellt
eine sehr kostengünstige
Möglichkeit
zur Optimierung mehrerer Bahnquerprofileigenschaften dar. Die Gleichmäßigkeit
des Satinageprozesses vor allem in Querrichtung der Bahn und damit
auch die Gleichmäßigkeit
der satinierten Papierbahnrolle reduziert Ausschuß und verbessert
die Laufeigenschaften der Papierbahn 21 in der Druckmaschine.
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Die
Steuereinrichtung 28 kann über einen Ausgang A10 und einen
Ausgang A11 auch noch die Stützschuhe 10 zonenweise
beeinflussen. Damit kann die Steuereinrichtung 28 beispielsweise
nicht nur Einfluß auf
den Glanz der Papierbahn 21 nehmen, sondern auch in beschränktem Umfang
auf die Dicke. Gegebenenfalls ist hier ein weiterer Sensor sinnvoll,
der das Dickenprofil der Papierbahn 21 ermittelt.