DE102012209736A1

DE102012209736A1 - Kalander

Info

Publication number: DE102012209736A1
Application number: DE102012209736A
Authority: DE
Inventors: Levi Dovillaire; Udo Gabbusch; Stephan Hampe; Thomas Hermsen; Stevan Lomic; Jörg Rheims; Roland Scheiflinger
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2012-06-11
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2013-12-12
Also published as: WO2013186135A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kalander (1), der online vor einer Streichanlage (13) angeordnet ist, mit einem Bahnlaufpfad für eine laufende Testliner- oder Kartonbahn (4) durch einen ersten und einen zweiten, jeweils eine erste und eine zweite umlaufende Kontaktfläche aufweisenden Nip (6, 7), wobei die Testliner- oder Kartonbahn (4) in den Kontaktzonen jedes Nips (6, 7) unter Druck- und/oder Temperaturbeaufschlagung behandelbar ist und die erste Kontaktzone des in Bahnlaufrichtung (5) der Bahn (4) ersten Nips (6) eine Länge in Bahnlaufrichtung (5) von höchstens 50 mm aufweist und die zweite Kontaktzone des in Bahnlaufrichtung (5) zweiten Nips (7) eine Länge in Bahnlaufrichtung von mindestens 100 mm aufweist, wobei eine erste Kontaktfläche des ersten Nips (6) und eine erste Kontaktfläche des zweiten Nips (7) identisch sind und zu einer Zentralwalze, vorzugsweise einer Heizwalze (2) gehören und die zweite Kontaktfläche des ersten Nips (6) durch eine Gegenwalze (3) gebildet ist, während die zweite Kontaktfläche des zweiten Nips (7) durch ein umlaufendes Anlageband (8) gebildet ist. Um eine deutliche Festigkeitsverbesserungen der Bahn (4) zu erzeugen, ist vorgesehen, dass eine Befeuchtungseinrichtung (12) für die Testliner- oder Kartonbahn (4) nicht unmittelbar vor dem ersten Nip (6), sondern nur vor dem zweiten Nip (7) vorhanden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kalander, der online vor einer Streichanlage angeordnet ist, mit einem Bahnlaufpfad für eine laufende Testliner- oder Kartonbahn durch einen ersten und einen zweiten, jeweils eine erste und eine zweite umlaufende Kontaktfläche aufweisenden Nip, wobei die Testliner- oder Kartonbahn in den Kontaktzonen jedes Nips unter Druck- und/oder Temperaturbeaufschlagung behandelbar ist und die erste Kontaktzone des in Bahnlaufrichtung ersten Nips eine Länge in Bahnlaufrichtung von höchstens 50 mm aufweist und die zweite Kontaktzone des in Bahnlaufrichtung zweiten Nips eine Länge in Bahnlaufrichtung von mindestens 100 mm aufweist, wobei eine erste Kontaktfläche des ersten Nips und eine erste Kontaktfläche des zweiten Nips identisch sind und zu einer zentralwalze, vorzugsweise einer Heizwalze gehören und die zweite Kontaktfläche des ersten Nips durch eine Gegenwalze gebildet ist, während die zweite Kontaktfläche des zweiten Nips durch ein umlaufendes Anlageband gebildet ist.
Für ein optimales Qualitätsergebnis ist es bei gestrichenen Karton- bzw. Testlinerqualitäten zwingend erforderlich, eine Vorglättung der Papierbahn vor dem Streichen durchzuführen. Hierdurch wird die Bahn geglättet bzw. es werden die Fasern derart plastifiziert, dass eine Rückrauung, hervorgerufen durch die aufgetragene Streichfarbe, weitestgehend ausgeschlossen wird.
Bevorzugt geschieht dieses heute durch Mehrwalzengebilde, wobei hier zwei bis 8 Walzen vorliegen können und alle Walzen mit einer metallischen Oberfläche versehen sind. Diese werden allgemein auch Glättwerke genannt.
Es gibt auch 2-Walzengebilde, wobei hier der vorliegende Nip aus einer harten sowie beheizbaren Walze und einer elastischen, polymerbezogenen Gegenwalze gebildet ist.
Darüber hinaus sind zur Glättung auch Kalander bekannt, bei dem der Nip durch eine beheizte Walze und ein hier anliegendes Metallband gebildet wird. Eine weitere Variante ist ein Kalander, bei dem die Bahn zunächst einen Nip, gebildet aus 2- Walzen, durchläuft und hiernach zwecks gesonderter Faserplastifizierung noch einmal durch einen Nip geführt wird, gebildet aus Gegenwalze und einem hier anliegenden elastischen Band. Dieser nachgeschaltete zweite Nip, bedingt durch lange Kontaktzeit, hohe Temperatur und niedrigem spez. Druck einen intensiven Wärmeübergang, was bei manchen Papiersorten von besonderer Wichtigkeit ist. Beispielhaft sei hier die EP 2 295 632 A1 genannt.
Grundsätzlich hat sich bei der Vorglättung der in dieser Anmeldung betroffenen Qualitäten die zusätzliche Befeuchtung vor dem Nipeinlauf etabliert. Hierbei sind dann aber in der Regel die Kalander gemeint, bei denen der Nip aus Walzen gebildet wird und eine kurze Niplänge aufweist. Der Feuchteauftrag kann durch Dampf- als auch Düsenfeuchter erfolgen. Die zusätzliche Befeuchtung fördert den Wärmeübergang von Heizwalze zu Papierfaser, worauf durch Faserplastifizierung die Mikrorauigkeit verbessert wird.
Nachteilig bei der Befeuchtung vor dem Walzennip ist hierbei, dass die impulsartige Verdichtungswirkung des Walzennips, der auch für eine gleichmäßig kalibrierte Bahn sorgen soll, verstärkt wird, was sich wiederum negativ auf die Festigkeit der Testliner- oder Kartonbahn auswirkt. Man erzielt zwar eine relativ genaue Kalibrierung durch die Befeuchtung vor dem Kalander, aber das spezifische Volumen wird stark verringert. Dies bewirken die sehr hohen Druckspannungen, bedingt durch den schmalen Nip, in Verbindung mit dem hohen Feuchtegehalt. Man spricht im Ergebnis dann von einer guten Makrorauigkeit, die aber auf Kosten des spezifischen Volumens erzeugt wurde.
Es ist die Aufgabe der Erfindung einen Kalander gemäß dem Oberbegriff aufzuzeigen, bei dessen Austritt sowohl Mikro- als auch Makrorauigkeit der hergestellten Karton- oder Testlinerbahn vor der Streichanlage sich nicht gegenüber dem Resultat herkömmlicher Kalander verschlechtert haben, mit dem jedoch zusätzlich deutliche Festigkeitsverbesserungen der Bahn erzeugbar sind.
Die Aufgabe wird bei dem Kalander dadurch gelöst, dass eine Befeuchtungseinrichtung für die Testliner- oder Kartonbahn zwischen dem ersten Nip und dem zweiten Nip vorhanden ist.
Es hat sich in Versuchen herausgestellt, dass die zusätzliche Feuchte den bereits vorliegenden impulsartigen Plastifizierungsvorgang abermals in seiner Wirkung verbessert. Hierdurch erhält man bei gleicher Glätte eine besseres spezifisches Volumen bzw. bei gleichem spez. Volumen eine bessere Glätte. Die Makrorauigkeit kann über den kurzen Nip überraschenderweise auch ohne zusätzliche Befeuchtung in der gewünschten Qualität und allzu große Verdichtung erzielt werden, während die Mikrorauigkeit in dem langen zweiten Nip mit geringen Druckspannungen, d. h. unterhalb von 0,5 MPa, und gutem Wärmeübergang mit Unterstützung der Befeuchtung zu hervorragenden Mikrorauigkeiten führt.
Die kürzeren Nips zeichnen sich durch einen positiven Einfluss auf die Makrorauigkeit (langwellige Dickenschwankungen) aus, die vorwiegend auf die Messmethode Bendtsen Bezug nimmt. Dagegen haben lange Nips eine größere Wirkung bei der Verbesserung der Mikrorauigkeit, die über die Glättemessung PPS s10 beschrieben wird. Die mit dem erfindungsgemäßen Kalander erzeugte Karton- bzw. Testlinerqualität liegt in einem Bereich zwischen 3,5–7,0 µm PPS-10 s bzw. 150–600 ml/min Bendtsen.
Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Anordnung, nämlich der Befeuchtung vor dem zweiten (Band-)Nip liegt darin, dass die hier erzeugte Plastifizierung ein Aufquellen der Papierfasern und damit das Rauwerden, bewirkt durch das Auftragen der wässrigen Streichfarbe, deutlich reduziert. Das Ergebnis ist ein höherer Glanz und eine bessere Glätte. Darüber hinaus erreicht der verbesserte Wärmeübergang eine schonende Blatt-Verdichtung, wodurch beispielweise günstigere Festigkeitseigenschaften erzeugt werden können bzw. bei gleichen Festigkeiten weniger Faserstoff eingesetzt werden kann, und somit die Kosten maßgeblich reduziert werden können.
Bevorzugt ist nicht unmittelbar vor dem ersten Nip unmittelbar vor dem ersten Nip keine Befeuchtungseinrichtung angeordnet. Dadurch, dass die Befeuchtung erst vor dem zweiten Nip vorhanden ist, vermeidet man das Problem, dass die Impulsverdichtung im ersten Nip zu groß wird. Eine aufgefeuchtete Bahn lässt sich deutlicher verdichten und somit in ihrer Festigkeit schwächen, als eine relativ trockene Bahn mit einem Feuchtegehalt zwischen 4 und 7 %.
Mit Hilfe der Zeichnung wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt einen Kalander 1, mit einer Heizwalze 2 und einer Gegenwalze 3. Heizwalzen für Kalander sind allgemein bekannt. Sie werden von innen, beispielsweise durch hindurchgeleitetes heißes Öl oder Wasserdampf, oder von außen, beispielsweise mittels einer Induktions- oder Gebläseheizung, auf eine Oberflächentemperatur von 100 bis 200 °C gebracht. Es ist günstig, wenn die Oberflächentemperatur zumindest 130° C beträgt. Die Gegenwalze ist häufig eine durchbiegungseinstellbare Walze, wie sie ebenfalls allgemein bekannt ist. Diese Walzen besitzen je nach der zu satinierenden Karton- oder Testlinerbahn eine glatte, metallische Oberfläche oder einen Polymerbezug.
Die Karton- oder Testlinerbahn 4 (gestrichelt dargestellt), im Folgenden kurz Bahn genannt, durchläuft den Kalander 1 in Richtung des Pfeils 5. Hinter dem Kalander 1 ist lediglich als punktierter Kasten eine Streichanlage 13 angedeutet. Streichanlagen sind dem Fachmann bekannt. Die Streichfarbe kann beispielsweise über Walzenauftragswerke oder über Spray- bzw. Curtaincoater aufgetragen werden. Vielfach sind solchen Anlagen Trocknungseinrichtungen für die Bahn vor- oder nachgeschaltet.
Die Kontaktfläche der Walzen der Kalanders 1 bildet den kürzeren, in Bahnlaufrichtung maximal 50 mm langen ersten Nip 6, in dem die Bahn 4 behandelt werden kann. Ein zweiter Nip 7, dessen Länge in Bahnlaufrichtung mindesten 100 mm beträgt wird durch die Heizwalze 2 und ein Anlageband 8 gebildet. Das Band wird dabei um Bandleitwalzen 9 geleitet und liegt im Bereich des Nips 7 über einen Umfangsbereich an der Heizwalze 2 an.
Zwischen dem ersten und dem zweiten Nip 6, 7 wird die Bahn 4 von der Heizwalze 2 weggeführt und umläuft eine Leitwalze 10. Dadurch werden zwei Wegstrecken 11a, 11b zwischen dem schmalen Nip 6 (< 50mm) und dem längeren Nip 7 (> 100mm) geschaffen, auf denen die Bahn je nach Anforderung auf der der Heizwalze zu- oder abgewandten Seite befeuchtet werden. Symbolisch werden in der Zeichnung mittels eines Kästchens zwei Befeuchtungseinrichtungen 12 angedeutet.
Es ist von der Beschaffenheit und Glättungsmöglichkeit der Bahn abhängig, ob die Feuchtigkeit besser mit einem Dampffeuchter oder einem Düsenfeuchter aufgetragen wird. Während ein Dampffeuchter durch die Kondensation des Dampfes an der Oberfläche der Bahn diese zusätzlich aufheizen kann, aber in der Flüssigkeitsauftragsmenge begrenzt ist, hat der Düsenfeuchter den Vorteil, winzige Tröpfchen zu erzeugen, die tiefer in die Bahn eindringen können, wodurch eine höhere Auftragsmenge erzielbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Kalander
2: Heizwalze
3: Gegenwalze
4: Karton- oder Testlinerbahn
5: Bahnlaufrichtung
6: erster Nip
7: zweiter Nip
8: Anlageband
9: Bandleitwalze
10: Leitwalze
11a, 11b: Wegstrecke
12: Befeuchtungseinrichtung
13: Streichanlage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2295632 A1 [0005]

Claims

Kalander, der online vor einer Streichanlage (13) angeordnet ist, mit einem Bahnlaufpfad für eine laufende Testliner- oder Kartonbahn (4) durch einen ersten und einen zweiten, jeweils eine erste und eine zweite umlaufende Kontaktfläche aufweisenden Nip (6, 7), wobei die Testliner- oder Kartonbahn (4) in den Kontaktzonen jedes Nips (6, 7) unter Druck- und/oder Temperaturbeaufschlagung behandelbar ist und die erste Kontaktzone des in Bahnlaufrichtung (5) der Bahn (4) ersten Nips (6) eine Länge in Bahnlaufrichtung (5) von höchstens 50 mm aufweist und die zweite Kontaktzone des in Bahnlaufrichtung (5) zweiten Nips (7) eine Länge in Bahnlaufrichtung von mindestens 100 mm aufweist, wobei eine erste Kontaktfläche des ersten Nips (6) und eine erste Kontaktfläche des zweiten Nips (7) identisch sind und zu einer Zentralwalze, vorzugsweise einer Heizwalze (2) gehören und die zweite Kontaktfläche des ersten Nips (6) durch eine Gegenwalze (3) gebildet ist, während die zweite Kontaktfläche des zweiten Nips (7) durch ein umlaufendes Anlageband (8) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Befeuchtungseinrichtung (12) für die Testliner- oder Kartonbahn (4) zwischen dem ersten Nip (6) und dem zweiten Nip (7) vorhanden ist.
Kalander gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar vor dem ersten Nip keine Befeuchtungseinrichtung (12) angeordnet ist.
Kalander gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlageband (8) im zweiten Nip (7) einen Druckspannung unterhalb von 0,5 MPa erzeugt.
Kalander gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizwalze eine Oberflächentemperatur oberhalb von 130° C aufweist.
Kalander gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtungseinrichtung durch einen Düsenfeuchter gebildet ist.
Kalander gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtungseinrichtung durch einen Dampffeuchter gebildet ist.
Kalander gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtungseinrichtung (12) in einem Streckenabschnitt (11a, 11b) zwischen dem ersten Nip (6) und dem zweiten Nip (7) nahe der Bahn (4) angeordnet ist, in dem diese keinen Kontakt zur Heizwalze (2) hat.
Kalander gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenwalze (3) eine harte glatte metallische Oberfläche besitzt.
Kalander gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenwalze (3) einen Polymerbezug aufweist.
Karton oder Testliner, der mit einem Kalander gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 satiniert und anschließend gestrichen wurde, dadurch gekennzeichnet, dass der Karton oder Testliner nach dem Kalander eine Oberflächenqualität in einem Bereich zwischen 3,5–7,0 µm PPS-10 s bzw. 150–600 ml/min Bendtsen aufweist.