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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kalandrierung einer Faserbahn, mit mehreren, jeweilige Walzenspalte miteinander bildenden Walzen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kalandrierung einer Faserbahn.
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In der
EP 0 890 676 U1 oder der
DE 295 21 610 U1 sind Kalander mit mehreren Walzen beschrieben, von denen einzelne Walzen eine harte Oberfläche aufweisen und beheizbar sind, wohingegen andere Walzen einen elastischen Oberflächenbezug bzw. einen weichen Überzug aufweisen und nicht beheizbar sind. Die beheizten Walzen werden häufig als Thermowalzen bezeichnet, die einen elastischen Oberflächenbezug aufweisenden Walzen häufig als Softwalzen.
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Bei derartigen Kalandern wird die Breite des elastischen Oberflächenbezugs der Walze üblicherweise an die zu kalandrierende Faserbahn angepasst, d. h. die elastischen Oberflächen der Walzen sind im Wesentlichen gleich breit wie die zu kalandrierende Faserbahn. Mit einigen bekannten Kalandern ist es möglich, Faserbahnen mit unterschiedlichen Breiten zu kalandrieren. Meist handelt es sich dabei um sogenannte Offline-Kalander, also Kalander, die nicht unmittelbar einer Papiermaschine nachgeordnet sind, sondern die räumlich unabhängig von der Papiermaschine betrieben werden und sich meist an einem anderen Ort befinden. Dabei wird die Dimensionierung der Breite der elastischen Oberflächen der Walzen selbstverständlich gemäß der breitesten Faserbahn ausgelegt, die mit einem solchen Kalander kalandriert werden kann. Da sogenannte Softwalzen, also Walzen, die einen weichen, elastischen Überzug aufweisen, nicht mit einer benachbarten, beheizten Walze in Berührung kommen sollten, weil dies zu Beschädigungen des weichen Überzugs führen kann, werden die Softwalzen in dem Walzenstapel an die Breite jeder einzelnen, mit einem solchen Kalander zu kalandrierenden Faserbahn angepasst. Mit anderen Worten, wenn sich die Breite der zu kalandrierenden Faserbahn ändert, werden üblicherweise die weichen Walzen ausgetauscht, d. h. bei einer schmaleren Faserbahn kommen Walzen mit einem schmaleren elastischen Überzug zum Einsatz.
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Bei solchen, mehrere übereinander angeordnete Walzen aufweisenden Kalandern erhöht sich die Linearlast in dem Walzenstapel von der obersten bis zur untersten Walze stetig, da auf den ersten Walzenspalt lediglich die Kraft der obersten Walze, auf den untersten Walzenspalt jedoch die Kraft sämtlicher darüber liegenden Walzen wirkt. Um eine bestimmte Qualität der Faserbahn erreichen zu können, ist es in einigen Fällen erforderlich, bereits in dem obersten Walzenspalt eine sehr hohe Linearlast einzustellen, um den geforderten Walzenspaltdruck zu gewährleisten, wodurch sich im untersten Walzenspalt eine entsprechend höhere Linearlast ergibt.
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Wenn sich im Falle einer derart hohen Linearlast im unteren Bereich des Walzenstapels Softwalzen befinden, deren elastischer Überzug aus den oben genannten Gründen, d. h. insbesondere bei der Herstellung schmalerer Faserbahnen, eine geringere Breite aufweist, so verteilt sich die Linearlast entsprechend auf eine geringere Breite, was zu stark erhöhten Linearlasten in den unteren Walzen des Walzenstapels führt. Letztendlich hat dies zur Konsequenz, dass bestimmte Faserbahnqualitäten, insbesondere bei Faserbahnen mit einer geringen Breite, nicht hergestellt werden können, da ansonsten der elastische Überzug der Softwalzen aufgrund der zu hohen Linearlast sehr schnell beschädigt werden würde.
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Des Weiteren ist es bei derartigen Kalandern bekannt, dass das Aufführen der Bahn durch Walzenspalte, in denen zumindest eine der Walzen beheizt ist, also sogenannte heiße Walzenspalte, mittels manuellem Bahnaufführen und mit geschlossenen Walzenspalten durchgeführt wird, wobei der Kalander mit einer sehr geringen, auch als ”Kriechgeschwindigkeit” bezeichneten Geschwindigkeit betrieben wird. In einigen Anwendungsfällen, insbesondere wenn Release-Grade-Papier bzw. Verpackungspapier hergestellt wird, ist die notwendige Temperatur der auch als Thermowalzen bezeichneten beheizbaren Walzen so hoch, dass die einen weichen Überzug aufweisenden Softwalzen beschädigt werden können, da ihre thermische Belastbarkeit durch die hohen Temperaturen der Thermowalzen überschritten werden. Allerdings ist es nahezu unmöglich, die Oberflächentemperatur der Thermowalzen in einer angemessenen Zeit zu verringern, insbesondere da die Temperatur des durch dieselben strömenden Heizmediums bis zu 200°C beträgt, wodurch die Oberfläche der Thermowalzen auch annähernd diese Temperatur aufweist. Dagegen sind die für den weichen Überzug der Softwalzen verwendeten Materialien nur in der Lage, einer Temperatur von ungefähr 160°C ohne Beschädigung zu widerstehen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kalandrierung einer Faserbahn zu schaffen, die eine Umgehung der oben beschriebenen Probleme ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 für eine Vorrichtung zur Kalandrierung einer Faserbahn genannten Merkmale gelöst.
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Durch die größere Breite des weichen Überzugs zumindest einer der Softwalzen wird die auf diese Softwalze wirkende Linearlast auf eine größere Fläche verteilt, wodurch sich, bezogen auf dieselbe Fläche, eine geringere Linearlast ergibt. Dadurch lassen sich höhere Walzenspaltdrücke erzielen und es können auch schmalere Faserbahnen mit Qualitäten hergestellt werden, die bislang nicht erreichbar waren.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass die Softwalzen weniger häufig gewechselt werden müssen, da sie für unterschiedliche Breiten von Faserbahnen eingesetzt werden können.
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Wenn in einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Softwalze, die einen weichen Überzug aufweist, der erheblich breiter ist als die Breite der zu kalandrierenden Faserbahn, in dem unteren Bereich der Vorrichtung angeordnet ist, so wird der Tatsache Rechnung getragen, dass die hohen Linearlasten insbesondere im unteren Bereich der Vorrichtung auftreten. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform ist darin zu sehen, dass die beheizten Walzen im unteren Bereich der Vorrichtung meist eine geringere Temperatur aufweisen als die beheizten Walzen im oberen Bereich derselben, sodass der breitere Überzug der Softwalzen nicht durch die mit derselben in Kontakt befindlichen beheizten Walze beschädigt wird, wenn es sich um eine Softwalze im unteren Bereich der Vorrichtung handelt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, dass der weiche Überzug der wenigstens einen Softwalze ein polymeres Material aufweist.
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Eine alternative Ausführungsform kann darin bestehen, dass der weiche Überzug der wenigstens einen Softwalze ein faserverstärktes Material aufweist.
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Aus Anspruch 5 ergibt sich ein Verfahren zur Kalandrierung einer Faserbahn, das zur Lösung der oben genannten Aufgabe beiträgt.
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Dieses Verfahren nutzt in sehr vorteilhafter Weise die oben beschriebenen Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wodurch es möglich ist, Faserbahnen mit den unterschiedlichsten Qualitäten und in den unterschiedlichsten Breiten, insbesondere in sehr geringen Breiten, herzustellen.
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Ein alternatives Verfahren ist in Anspruch 6 angegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, beim Ausführen der Faserbahn die Walzenspalte in einem Bereich mit hoher Walzentemperatur zu öffnen und in einem Bereich mit niedriger Walzentemperatur zu schließen und die Faserbahn dementsprechend in die geöffneten bzw. geschlossenen Walzenspalten einzuführen.
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Durch die geöffneten Walzenspalte in dem Bereich mit hoher Walzentemperatur wird eine Beschädigung der Walzenoberflächen dieser Walzen verhindert, wohingegen in dem Bereich mit niedriger Walzentemperatur bereits mit geschlossenen Walzenspalte gefahren werden kann. Dadurch kann an den Walzen, die bei der Bildung der geschlossenen Walzenspalte beteiligt sind, auf Hilfsantriebe verzichtet werden, wodurch sich niedrige Kosten sowie geringere Einstell- und Wartungserfordernisse ergeben.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, dass nach dem Schließen sämtlicher Walzenspalte, also wenn das Einführen der Bahn in die Kalandriervorrichtung beendet ist, eine einfachere Ansteuerung sämtlicher Walzen der Vorrichtung möglich ist, weil lediglich eine geringere Anzahl an Walzenspalten geschlossen werden muss. Darüber hinaus verringert sich die Gefahr von Bahnabrissen, wenn weniger Walzenspalte geschlossen werden müssen.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich außerdem daraus, dass der eigentliche Betrieb der Vorrichtung, d. h. der Start des Kalandrierverfahrens, früher erfolgen kann.
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Um einen problemlosen Transport der Faserbahn auch durch die geöffneten Walzenspalte zu gewährleisten, kann in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Walzen in dem Bereich mit hoher Walzentemperatur mittels Hilfsantrieben angetrieben werden.
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Eine sichere Durchführung des Verfahrens kann gewährleistet werden, wenn die Walzenspalte in dem Bereich mit hoher Walzentemperatur geschlossen werden, sobald die Faserbahn über die gesamte Breite in die Walzenspalte eingeführt worden ist.
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Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es zeigt:
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1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Seitenansicht;
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2 eine sehr schematische Ansicht einer der Walzen der Vorrichtung aus 1;
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3 ein Diagramm, das die Verteilung der Linearlast in den einzelnen Walzenspalten der Vorrichtung aus 1 zeigt; und
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4 eine weitere Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Kalandrierung einer Faserbahn W. Die Vorrichtung 1 weist mehrere Walzen auf, auf welche nachfolgend näher eingegangen wird. Sämtliche Walzen der Vorrichtung 1 bilden zwischen sich jeweilige Walzenspalte N, in denen die Faserbahn W in an sich bekannter Weise kalandriert wird.
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Grundsätzlich ist zumindest eine der Walzen der Vorrichtung 1 als Thermowalze bzw. beheizte Walze 2 ausgebildet, d. h. es handelt sich um eine Walze, die beheizt ist und eine harte Oberfläche aufweist. Zumindest eine der Walzen ist als sogenannte Softwalze 3 ausgebildet, d. h. es handelt sich um eine Walze, welche nicht beheizt ist und einen weichen, elastischen Bezug bzw. Überzug 3a aufweist, der lediglich in 2 zu erkennen ist. Da sowohl die Art und Weise der Beheizung der beheizten Walze 2 sowie die Beschaffenheit und die Aufbringung des Überzugs 3a auf die Softwalzen 2 an sich bekannt sind, wird hierin nicht näher darauf eingegangen. Der weiche Überzug 3a der wenigstens einen Softwalze 3 kann beispielsweise ein polymeres Material oder auch ein faserverstärktes Material aufweisen. Im vorliegenden Fall sind jeweils mehrere der beheizten Walzen 2 und mehrere der Softwalzen 3 vorgesehen, wobei sich im dargestellten Ausführungsbeispiel die beheizten Walzen 2 und die Softwalzen 3 jeweils abwechseln. Selbstverständlich ist die Anzahl der Walzen W sowie die Aufteilung derselben in beheizte Walzen 2 und in Softwalzen 3 und damit auch die Anzahl der Walzenspalte N beliebig. Bei der obersten und der untersten Walze der Vorrichtung 1 handelt es sich um eine sogenannte biegungskompensierte Walze 4, die für die vorliegende Erfindung keine Rolle spielen und auf die deshalb auch nicht näher eingegangen wird. Die biegungskompensierten Walzen 4 können von an sich bekannter Bauart sein.
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Mit der Vorrichtung 1 ist es möglich, Faserbahnen W mit unterschiedlicher Breite zu kalandrieren. Hierzu wird die Breite des weichen Überzugs 3a an die Breite der zu behandelnden Faserbahn W angepasst, indem bei einer geringeren Breite der Faserbahn W die Breite des Überzugs 3a entsprechend verringert wird. Dadurch ist bei einer entsprechend schmalen Faserbahn W die Breite des Überzugs 3a erheblich geringer als die Breite der Softwalze 3, auf dem der Überzug 3a angebracht ist.
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Da die nachfolgend als Linearlast bezeichnete Kraft, die auf die Walzen 2, 3 und 4 in der Vorrichtung 1 wirkt, aufgrund der Gewichtskraft der sich darüber befindenden Walzen 2, 3 und 4 insbesondere im unteren Bereich der Vorrichtung 1 sehr hoch ist, führt diese verringerte Breite des Überzugs 3a der Softwalzen 3 insbesondere bei den unteren Softwalzen 3 zu einer derart hohen Linearlast, dass es nicht möglich ist, Faserbahnen unterhalb einer bestimmten Breite und mit einer bestimmten erwünschten Qualität zu kalandrieren.
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Aus diesem Grund weist zumindest eine der Softwalzen 3, vorzugsweise eine im unteren Bereich der Vorrichtung 1 angeordnete Softwalze 3, einen Überzug 3a auf, der erheblich breiter ist als die Breite der zu kalandrierenden Faserbahn W. In 2 ist dies beispielhaft dargestellt und es ist zu erkennen, dass die Breite b1 des weichen Überzugs 3a der Softwalze 3 zwar deutlich geringer ist die Breite b2 der Softwalze 3 selbst, aber dennoch erheblich breiter als die Breite b3 der zu kalandrierenden Faserbahn W. Dadurch wird die Linearlast auf eine größere Fläche verteilt und damit verringert.
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Da die Temperatur der beheizten Walzen 2 im unteren Bereich der Vorrichtung 1 geringer ist als im oberen Bereich, stellt dieses Vergrößern der Breite des Überzugs 3a der Softwalze 3 keine Gefährdung für den welchen Überzug 3a dar obwohl derselbe in direktem Kontakt mit der benachbarten beheizten Walze 2 kommen kann. Die Vorrichtung 1 kann also sowohl für die Kalandrierung von Faserbahnen W mit unterschiedlicher Qualität als auch von Faserbahnen W mit unterschiedlicher Breite eingesetzt werden. Für jede spezifische Ausführungsform der Vorrichtung 1 sollte ermittelt werden, welche der Softwalzen 3 dafür geeignet sind, mit einem Überzug 3a ausgestattet zu werden, der eine größere Breite aufweist als die mit der Vorrichtung 1 zu behandelnde Faserbahn W.
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3 zeigt ein Diagramm, in dem die Linearlast in dem jeweiligen Walzenspalt W dargestellt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwölf Walzenspalte N vorgesehen, die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 und das damit durchgeführte, erfindungsgemäße Verfahren sind jedoch auch bei jeder anderen Anzahl an Walzenspalten N durchführbar. Dabei ist erkennbar, dass die Linearlast von dem obersten Walzenspalt N1 nach unten, also in Richtung des untersten Walzenspalts N12, zunimmt. Da die zweitunterste Softwalze 3 jedoch, wie oben beschrieben, mit einem Überzug 3a versehen ist, der eine größere Breite als die Breite der zu kalandrierenden Faserbahn W aufweist, sinkt im neunten Walzenspalt N9 die Linearlast sehr stark ab, sodass im untersten Walzenspalt N12 sogar eine geringere Linearlast erreicht wird als in einem der mittleren Walzenspalte, beispielsweise in Walzenspalt N8. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 und das damit durchgeführte Verfahren kann die Linearlast in dem untersten Walzenspalt N12 damit um bis zu 30% verringert werde.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 1 zur Kalandrierung der Faserbahn W. Die Vorrichtung 1 aus 4 weist ebenfalls mehrere, mit einer harten Oberfläche versehene, beheizte Walzen bzw. Thermowalzen 2 und mehrere, einen weichen, elastischen Überzug 3a aufweisende und nicht beheizte Softwalzen 3 auf. Grundsätzlich handelt es sich zumindest bei einer der Walzen um eine beheizte Walze 2 und bei zumindest einer der Walzen um eine Softwalze 3. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind, ähnlich wie bei der Vorrichtung 1 gemäß 1, die beheizten Walzen 2 und die Softwalzen 3 abwechselnd angeordnet, wobei die oberste und die unterste Walze der Vorrichtung 1 wiederum als biegungskompensierende Walze 4 ausgebildet sind.
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Die Temperatur der beheizten Walzen 2 ist im oberen Bereich der Vorrichtung 1 größer als im unteren Bereich derselben, besonders bevorzugt nimmt die Temperatur der beheizten Walzen 2 von oben nach unten kontinuierlich ab. Dies gilt im vorliegenden Fall, in dem die Faserbahn W im oberen Bereich der Vorrichtung 1 in dieselbe eingeführt wird. Wenn die Faserbahn W im unteren Bereich in die Vorrichtung 1 eingeführt wird, so weisen die beheizten Walzen 2 im unteren Bereich der Vorrichtung 1 eine höhere Temperatur auf als im oberen Bereich derselben.
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Um das Einführen der Faserbahn W in die Vorrichtung 1 zu vereinfachen, sind die Walzenspalte N in dem Bereich mit der hohen Walzentemperatur, im vorliegenden Ausführungsbeispiel also im oberen Bereich der Vorrichtung 1, geöffnet, sodass die Faserbahn W in einfacher Weise in die Walzenspalte N eingeführt werden kann und die weichen Überzüge 3a der Softwalzen 3 nicht mit den heißen Oberflächen der beheizten Walzen 2 in Berührung kommen. In einem ersten Schritt wird also die Faserbahn W in die geöffneten Walzenspalte N im oberen Bereich der Vorrichtung 1 eingeführt. In dem Bereich mit niedriger Walzentemperatur sind die Walzenspalte N dagegen geschlossen, was dadurch ermöglicht wird, dass bei einer niedrigeren Walzentemperatur nicht die Gefahr besteht, dass der weiche Überzug 3a der Softwalzen 3 durch die hohen Temperaturen der beheizten Walzen 2 beschädigt wird. Vorzugsweise werden die Walzenspalte N in dem Bereich mit hoher Temperatur geschlossen, sobald die Faserbahn W über die gesamte Breite in die Walzenspalte N eingeführt worden ist. In den geschlossenen Walzenspalten N wird die Faserbahn W dann kalandriert.
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Vorzugsweise werden die Walzen 2 und 3 in dem Bereich mit hoher Walzentemperatur mittels sehr schematisch dargestellter Hilfsantriebe 5 angetrieben. Die Hilfsantriebe 5 können in an sich bekannter Weise z. B. als Elektro-, Hydraulik- oder Pneumatikmotoren ausgeführt sein. Die Hilfsantriebe 5 sind vorzugsweise mit Antriebsrollen versehen, die gegen die anzutreibende Walze gepresst werden, um dieselben anzutreiben. Der Antrieb derjenigen Walzen 2 und 3, welche die geschlossenen Walzenspalte N bilden, ist nicht erforderlich, da diese ja in Kontakt miteinander sind und sich daher gegenseitig antreiben. Daher kann in dem Bereich mit niedriger Walzentemperatur auf die Hilfsantriebe 5 verzichtet werden.
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In dem durch die Walzen 2, 3 und 4 gebildeten Walzenstapel der Vorrichtung 1 kann ein Wendenip bzw. Wendewalzenspalt vorgesehen sein, der sich vorzugsweise im mittleren Bereich bzw. in der Mitte des Walzenstapels befindet und vorzugsweise durch zwei einander gegenüberliegende bzw. zueinander benachbarte Softwalzen 3 bzw. Vollwalzen gebildet ist, und der dafür verwendet wird, die Faserbahn W gegen die beheizten Walzen 2 im mittleren Bereich des Walzenstapels zu leiten bzw. zu pressen. Auf diese Weise können werden beide Seiten der Faserbahn W in einem Walzenstapel kalandriert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0890676 U1 [0002]
- DE 29521610 U1 [0002]
