DE10157691B4 - Kalander und Verfahren zum Glätten einer Faserstoffbahn - Google Patents
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Abstract
Kalander
zum Glätten
einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn,
bei der die Bahn durch mehrere Nips geführt ist, die jeweils zwischen
einer Walzenoberfläche
und einer Gegenfläche gebildet
sind, wobei die Gegenflächen
jeweils durch einen durch einen Anpreßschuh gegen die Walzenoberfläche gepreßten umlaufenden
Mantel gebildet sind und die Walzenoberflächen von mindestens zwei Nips
auf derselben Walze ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein beheizter
Breitnip (6) mit einer Heizeinrichtung (15) und ein darauf in Bahnlaufrichtung
(14) folgender gekühlter
Breitnip (7) auf derselben Walze mit einer Kühleinrichtung (22) versehen
ist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Kalander zum Glätten einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, bei der die Bahn durch mehrere Nips geführt ist, die jeweils zwischen einer Walzenoberfläche und einer Gegenfläche gebildet sind, wobei die Gegenflächen jeweils durch einen durch einen Anpreßschuh gegen die Walzenoberfläche gepreßten umlaufenden Mantel gebildet sind und die Walzenoberflächen von mindestens zwei Nips auf derselben Walze ausgebildet sind, sowie ein Verfahren zum Glätten einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, bei dem die Bahn nacheinander durch mindestens zwei Breitnips geführt wird, die zwischen einer den Breitnips gemeinsamen Walzenoberfläche und einem durch einen Anpreßschuh gegen die Walzenoberfläche gepreßten umlaufenden Mantel gebildet sind.
- Ein derartiger Kalander und ein derartiges Verfahren sind aus
DE 43 22 876 A1 bekannt. Der gesamten Vorrichtung kann eine Einrichtung zum Kühlen oder Heizen zugeordnet werden. Bei einer Abfolge von zwei Breitnips werden beide Walzen beheizt. Statt dessen kann die Walze auch von innen her über ein Wärmeträgermedium wie Öl, Wasser oder Dampf beheizt werden. - Aus WO 95/21962 A1 ist eine Vorrichtung zum Entwässern einer Papierbahn bekannt, die entsprechende Breitnips aufweist. Die Papierbahn wird dabei zusammen mit einem Filzband durch den Breitnip geführt und dort mit Druck mit erhöhter Temperatur beaufschlagt, so daß das Wasser aus der Papierbahn in die Filzbahn überwechseln kann.
- Zum Glätten einer Papier- oder Kartonbahn verwendet man üblicherweise einen Kalander, bei dem die Bahn durch Nips geleitet wird, die zwischen einander benachbarten Walzen ausgebildet sind. Hier erfolgt allerdings auch eine starke Verdichtung.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Qualität der Oberfläche der Bahn mit einer volumenschonenden Behandlung zu verbessern.
- Diese Aufgabe wird bei der Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein beheizter Breitnip mit einer Heizeinrichtung und ein darauf in Bahnlaufrichtung folgender gekühlter Breitnip auf derselben Walze mit einer Kühleinrichtung versehen ist.
- Man hat beobachtet, daß man unter anderen Umständen, insbesondere ohne die Zwischenlage eines Filzbandes, eine be kannte Breitnip-Vorrichtung, die man auch als Schuhpresse bezeichnet, zum Glätten einer Papier- oder Kartonbahn verwenden kann. Je mehr Nips vorhanden sind, desto besser wird die Glätte. Der Aufwand steigt aber auch entsprechend. Erfindungsgemäß verwendet man die Walze für mindestens zwei Breitnips. Bei nur zwei Breitnips ist also lediglich eine einzelne Walze erforderlich, um die Bahn in einem stärkeren Maße zu glätten als nur in einem Breitnip. Bei nur einer Walze vermindern sich nicht nur die Herstellungs- und Unterhaltskosten. Auch der benötigte Bauraum wird drastisch vermindert. Der Mantel kann auf unterschiedliche Arten ausgebildet sein. Eine Möglichkeit ist die Verwendung eines relativ steifen Mantels, der elastisch genug ist, um sich an die Krümmung der Walze anzupassen, im übrigen aber praktisch nach Art einer Walze umläuft. Dieser Mantel kann stirnseitig mit Scheiben versehen sein. Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung eines weniger steifen Bandes, das über Stützrollen in einem Umlauf geführt wird, wobei die Umlenkrollen praktisch ein Polygon definieren. Ein derartiges Band kann auch relativ dünn sein. Mit der Abfolge eines beheizten Breitnips mit einer Heizeinrichtung und eines gekühlten Breitnips mit einer Kühleinrichtung macht man sich die Erkenntnis zunutze, daß man den Glättvorgang bei einer Papier- oder Kartonbahn verbessern kann, wenn man der Bahn Wärme zuführt. Man geht davon aus, daß die Wärme zu einer zumindest teilweisen Plastifizierung der Oberfläche führt, so daß sich die glatte Oberfläche der Walze in die Papier- oder Kartonbahn einprägen kann. Allerdings ist diese Oberfläche im heißen Zustand noch sehr empfindlich. Wenn man die Bahn mit der heißen Oberfläche dann durch einen gekühlten Breitnip führt, dann werden die Oberflächeneigenschaften der Bahn sozusagen eingefroren. Hierbei zeigt sich der be sondere Vorteil der Verwendung von nur einer Walze für beide Vorgänge. Die Oberfläche der Walze, die zum Glätten der Bahn im beheizten Nip verwendet worden ist, wird auch verwendet, um die Oberflächeneigenschaften einzufrieren. Beim "Einfrieren" können als keine Qualitätsänderungen auftreten, die sich nachteilig auf das Erscheinungsbild der Bahn auswirken können.
- Bevorzugterweise wirken die Heizeinrichtung und die Kühleinrichtung auf die Oberfläche der Walze. Wenn sich die Walze dreht, durchläuft ihre Oberfläche abwechselnd den beheizten Breitnip und den gekühlten Breitnip. Wenn man nun die Heizeinrichtung und die Kühleinrichtung nur auf die Oberfläche der Walze wirken läßt, dann läßt sich dieser Temperaturwechsel relativ einfach und mit geringem Aufwand bewerkstelligen. Es ist nicht notwendig, größere Wärmemengen auf die Walze aufzubringen oder von ihr zu entfernen. Wenn man die Oberfläche beheizt oder kühlt, dann verbleibt die Wärme, die der Walze zugeführt wird, auch im Bereich der Oberfläche. Sie kann von dort leichter auf die Bahn übertragen werden. Für das Kühlen gilt das Gleiche. Dort wird sozusagen eine Wärmesenke geschaffen, mit der Wärme von der Bahn abgenommen werden kann.
- Bevorzugterweise weist die Walze eine Oberflächenschicht mit einer geringen Wärmekapazität auf, die von einem Trägerkörper thermisch isoliert ist. Man bringt also nur so viel Wärme auf die Walze auf, wie für die Behandlung der Bahn notwendig ist. Ein weiteres Aufheizen der Walze wird vermieden. Dies spart Energie. Das Gleiche gilt auch beim Kühlen der Walze. Man kühlt lediglich eine vergleichsweise dünne Oberflächenschicht, muß also den Trägerkörper der Walze nicht mit kühlen. Neben der Energieeinsparung hat diese Vorgehensweise den Vorteil, daß ein Betrieb mit einer größeren Bahngeschwindigkeit möglich ist, weil sich die Walze entsprechend schnell drehen kann. Die dadurch bedingten Temperaturwechselfrequenzen sind mit einer dünnen Oberflächenschicht mit einer geringen Wärmekapazität durchaus zu realisieren.
- Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Bahngeschwindigkeit, die Wärmekapazität der Oberflächenschicht und das Wärmeaufnahmevermögen der Bahn so aufeinander abgestimmt sind, daß am Ausgang des beheizten Breitnips ein Wärmeausgleich zwischen der Bahn und der Walze praktisch abgeschlossen ist. Man muß die Walze dann nur noch von der Bahntemperatur herunterkühlen, nicht jedoch an und für sich überflüssige Wärme entfernen, die nicht auf die Bahn gelangt ist. Dies ist eine energiesparende Betriebsweise.
- Auch ist von Vorteil, wenn hinter dem beheizten Breitnip eine Bahnführungseinrichtung angeordnet ist, die die Bahn von der Walze abhebt, und die Kühleinrichtung in einer Tasche der Bahn angeordnet ist, die durch die Bahnführungseinrichtung gebildet ist. Mit dieser Ausgestaltung erreicht man mehrere Vorteile. Zum einen wird die Bahn von der noch beheizten Walze abgehoben, d.h. sie kann schon anfangen, abzukühlen. Zum anderen ist es mit dieser Ausgestaltung möglich, die Kühleinrichtung direkt auf die Oberfläche der Walze wirken zu lassen, was die Effektivität vergrößert.
- Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Bahn im ersten Breitnip beheizt und im zweiten Breitnip gekühlt wird.
- Wie oben im Zusammenhang mit dem Kalander ausgeführt, ist es auf diese Weise möglich, eine relativ hohe Oberflächenqualität, insbesondere im Hinblick auf die Glätte zu erzielen, weil sich die beheizte Bahn besser glätten läßt als eine kalte Bahn. Im gekühlten Breitnip wird dann die im beheizten Breitnip hergestellte glatte Oberfläche eingefroren, so daß die glatte Oberfläche nach dem Verlassen der Vorrichtung beibehalten wird. Die Walzen-oberfläche beim Glätten im beheizten Nip und beim Einfrieren der geglätteten Oberfläche im gekühlten Nip ist die gleiche, so daß in beiden Breitnips vergleichbare Oberflächenbeeinflussungen im Hinblick auf die Glätte erzielen kann.
- Vorzugsweise beaufschlagt man die Walze lediglich an ihrer Oberfläche thermisch. Dies hat den Vorteil, daß man Wärme lediglich dort aufbringt oder abnimmt, wo es erforderlich ist. Es ist nicht erforderlich, eine Walze vollständig aufzuheizen oder abzukühlen. Damit läßt sich die Temperaturwechselfrequenz erhöhen und die Betriebsgeschwindigkeit steigern.
- Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigt die
- Einzige Fig. eine schematische Ansicht eines Kalanders zum Glätten einer Faserstoffbahn.
- Ein Kalander
1 zum Glätten einer Faserstoffbahn2 , die im folgenden kurz als "Bahn" bezeichnet ist, weist eine Walze3 auf, die mit zwei nachgiebigen Mänteln4 ,5 zu sammenwirkt und dabei einen ersten Breitnip6 und einen zweiten Breitnip7 bildet. Hierzu ist der Mantel4 mit Hilfe eines Anpreß- oder Stützschuhs8 gegen die Walze3 gepreßt und legt sich dabei über einen vorbestimmten Umfangsabschnitt an die Walze3 an. Der Mantel4 muß hierbei flexibel genug sein, um sich der Krümmung der Walze3 anpassen zu können. Der Stützschuh8 weist eine Andruckfläche9 auf, die eine an die Krümmung der Walze3 angepaßte Krümmung aufweist. In der Andruckfläche9 können nicht näher dargestellte, aber an sich bekannte Schmiermittelversorgungseinrichtungen angeordnet sein, um ein reibungsarme Gleiten des Mantels4 über den Stützschuh8 zu gewährleisten. Beispielsweise kann es sich hierbei um eine hydrostatische Schmierung handeln. Der Mantel4 ist hierbei über Stützrollen10 geführt, die lediglich schematisch dargestellt sind. Der Mantel4 läuft nach Art einer Walze um. - In entsprechender Weise ist der Mantel
5 auf der um 180° gegenüberliegenden Seite der Walze3 durch einen Stützschuh11 gegen die Walze3 gepreßt. Der Mantel5 ist ebenfalls flexibel, so daß er unter der Wirkung der Andruckfläche12 des Stützschuhs11 , deren Krümmung an die Krümmung der Walze3 angepaßt ist, gegen die Walze3 gedrückt wird. Der Mantel5 umschlingt die Walze3 dabei ebenfalls über einen vorbestimmten Umfangsbereich. Der Mantel5 ist hierbei durch schematisch dargestellte Stützrollen13 abgestützt und läuft ebenfalls nach Art einer Walze um. Der Umlauf der beiden Mäntel4 ,5 und der Walze3 ergibt sich aus der Bewegungsrichtung14 der Bahn2 . - Dargestellt ist, daß die beiden Breitnips
6 ,7 in Umfangsrichtung der Walze gesehen die gleiche Länge aufweisen. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. - Vor dem Breitnip
6 , den die Bahn2 als erstes durchläuft, ist eine Heizeinrichtung15 angeordnet, die auf die Oberfläche der Walze3 wirkt. Die Heizeinrichtung15 ist dabei so dicht wie möglich vor dem Breitnip6 angeordnet, so daß Wärmeverluste zwischen dem Beheizen der Walze3 und dem Eintritt der Oberfläche der Walze3 in den Breitnip6 klein gehalten, also nahezu vermieden werden. - Die Walze
3 weist einen Trägerkörper16 auf, der gebildet ist durch ein Walzenrohr17 und eine darauf befindliche Kunststoffschicht18 , die einen Wärmeisolator bildet. Auf die Außenseite der Kunststoffschicht18 ist eine relativ dünne Oberflächenschicht19 aus einem wärmeleitenden Material, beispielsweise einem Metall, angeordnet. Diese Oberflächenschicht19 hat einerseits eine hohe Glätte, andererseits aber nur eine vergleichsweise geringe Wärmekapazität. - Die Heizeinrichtung
15 beheizt lediglich die Oberflächenschicht19 der Walze3 . Ein Aufheizen des Walzenrohres17 wird durch die Kunststoffschicht18 vermieden, die die Oberflächenschicht19 thermisch vom Rest der Walze isoliert. Die Wärmekapazität der Oberflächenschicht19 ist so gewählt, daß bei einer entsprechenden Geschwindigkeit der Bahn2 und des Wärmeaufnahmevermögens der Bahn2 ein Wärmeausgleich zwischen der Bahn2 und der Oberflächenschicht19 zumindest weitgehend ab geschlossen ist, wenn die Bahn2 den Breitnip6 verläßt. - Hinter dem Breitnip
6 ist eine Umlenkrolle20 angeordnet, über die die Bahn2 geführt ist. Dadurch ist eine Tasche21 zwischen der Bahn2 und der Walze3 gebildet, in der eine Kühleinrichtung22 angeordnet ist. Die Kühleinrichtung22 wirkt ebenfalls auf die Oberflächenschicht19 der Walze. Beispielsweise kann sie gekühlte Luft auf die Oberflächenschicht aufblasen. Dementsprechend ist der zweite Breitnip7 , den die Bahn in Laufrichtung hinter dem ersten Breitnip6 durchläuft, gekühlt. Damit ist es möglich, die im ersten Breitnip erzeugte Glätte der Oberfläche sozusagen "einzufrieren", d.h. den noch labilen Zustand der Oberfläche am Ausgang des Breitnips6 zu fixieren. Am Ausgang des Breitnips7 steht dann eine handhabbare Bahn zur Verfügung, deren Oberfläche zumindest auf der der Walze3 zugewandten Seite eine relativ große Glätte aufweist. Diese Glätte wird mit einer volumenschonenden Behandlung erzielt, weil die Verweilzeit im beheizten Breitnip6 relativ hoch ist, also eine relativ lange Einwirkungszeit gegeben ist, die Druckspannungen im Breitnip6 aber vergleichsweise gering sind. - Die Anordnung der Kühleinrichtung in der Tasche
21 hat darüber hinaus noch den Vorteil, daß auch die Bahn2 auf der der Walze3 zugewandten Seite gekühlt werden kann. Dies bereitet das "Einfrieren" der Oberfläche vor. - Die Heizeinrichtung
15 kann beispielsweise induktiv arbeiten. Der Einsatz von heißer Luft ist ebenfalls mög lich. Schließlich ist es auch möglich, die Oberflächenschicht19 der Walze3 mit Infrarot-Strahlung zu beaufschlagen. - Auch für die Kühleinrichtung
22 gibt es verschiedene Realisierungsmöglichkeiten. Oben wurde bereits gekühlte Luft erwähnt. Es ist aber auch möglich, eine Kontaktkühlung vorzunehmen, beispielsweise die Oberfläche der Oberflächenschicht19 an einer gekühlten Gegenwalze abrollen zu lassen.
Claims (8)
- Kalander zum Glätten einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, bei der die Bahn durch mehrere Nips geführt ist, die jeweils zwischen einer Walzenoberfläche und einer Gegenfläche gebildet sind, wobei die Gegenflächen jeweils durch einen durch einen Anpreßschuh gegen die Walzenoberfläche gepreßten umlaufenden Mantel gebildet sind und die Walzenoberflächen von mindestens zwei Nips auf derselben Walze ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein beheizter Breitnip (
6 ) mit einer Heizeinrichtung (15 ) und ein darauf in Bahnlaufrichtung (14 ) folgender gekühlter Breitnip (7 ) auf derselben Walze mit einer Kühleinrichtung (22 ) versehen ist. - Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (
15 ) und die Kühleinrichtung (22 ) auf die Oberfläche der Walze (3 ) wirken. - Kalander nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (
3 ) eine Oberflächenschicht (19 ) mit einer geringen Wärmekapazität aufweist, die von einem Trägerkörper (17 ) thermisch isoliert ist. - Kalander nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahngeschwindigkeit, die Wärmekapazität der Oberflächenschicht (
19 ) und das Wärmeaufnahmevermögen der Bahn (2 ) so aufeinander abgestimmt sind, daß am Ausgang des beheizten Breitnips (6 ) ein Wärmeausgleich zwischen der Bahn (2 ) und der Walze (3 ) praktisch abgeschlossen ist. - Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem beheizten Breitnip (
6 ) eine Bahnführungseinrichtung (20 ) angeordnet ist, die die Bahn (2 ) von der Walze (3 ) abhebt, und die Kühleinrichtung (22 ) in einer Tasche der Bahn (2 ) angeordnet ist, die durch die Bahnführungseinrichtung (20 ) gebildet ist. - Verfahren zum Glätten einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, bei dem die Bahn nacheinander durch mindestens zwei Breitnips geführt wird, die zwischen einer den Breitnips gemeinsamen Walzenoberfläche und einem durch einen Anpreßschuh gegen die Walzenoberfläche gepreßten umlaufenden Mantel gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn im ersten Breitnip beheizt und im zweiten Breitnip gekühlt wird.
- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Beheizen und das Kühlen unter Verwendung derselben Walze erfolgt.
- Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Walze lediglich an ihrer Oberfläche thermisch beaufschlagt.
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