DE3416211A1

DE3416211A1 - Verfahren zum kalandrieren von mit einer magnetschicht versehenen bahnen und kalander zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE3416211A1
Application number: DE19843416211
Authority: DE
Inventors: Josef Dr.-Ing. Pav; Richard 4150 Krefeld Rauf; Peter Dr.-Ing. 4155 Grefrath Svenka; Reinhard Dipl.-Ing. 4150 Krefeld Wenzel
Original assignee: Kleinewefers GmbH
Current assignee: Kleinewefers GmbH
Priority date: 1984-05-02
Filing date: 1984-05-02
Publication date: 1985-11-07
Also published as: GB8511041D0; JPH0567910U; DE3416211C2; SE8502041L; FI851503L; GB2157976B; NL8501161A; JPS60239922A; FI81296B; SE8502041D0; CA1241813A; GB2157976A; US4639346A; FI851503A0; CH666569A5; FI81296C

Description

DR.-ING. ULRICH KNOBLAUCH PATEiMTAN WALT " β pränkfurttmain ι, den 30. April 1984

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KLEINEWEFERS GMBH, KREFELD

Verfahren zum Kalandrieren von mit einer Magnetschicht versehenen Bahnen und Kalander zur Durchführung dieses Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kalandrieren von mit einer Magnetschicht versehenen Bahnen, insbesondere zur Herstellung von Ton- und Viedeobändern, bei dem die Bahn durch eine Behandlungszone transportiert wird, in der sie einer Pressung in mindestens zwei Walzenspalten und dabei einer Beheizung unterworfen wird, sowie auf einen Kalander zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ton- und Videobänder bestehen aus Kunststoffolien, die auf einer Seite mit einer Magnetschicht versehen sind und eine sehr geringe Dicke, zumeist unter 10 μηι haben. Das Kalandrieren ist erforderlich, um durch Einebnen der Oberfläche und Vergleichmäßigen der Massenverteilung der aufgetragenen Schicht eine Glättung der Oberfläche zu bewirken. Die hierfür bisher verwendeten Kalander besitzen einen Stapel vertikal übereinander angeordneter Walzen, wobei die nacheinander jeweils nach Umlenkung durch eine neben dem Stapel angeordnete Leitwalze durchlaufenen Walzenspalten zumindest teilweise aus elastischen Walzen, also mit einem viskoelastischen Belag aus Natur- oder Kunststoffen versehenen Walzen, und harten Walzen, zumeist aus Stahl oder Hartguß bestehend und begrenzt

einige dieser Walzen beheizt sind, beispielsweise durch einen hindurchströmenden Wärmeträger. Die so hergestellten Ton- und Videobänder haben sich in der Praxis bewährt. Ihre Qualität ist allerdings unterschiedlich und vermag auch im günstigsten ! Fall einen vorgegebenen Standard nicht zu überschrei- j ten. I

Es ist ferner ein Kalander zur Behandlung von durchlau- !

fenden Materialbahnen bekannt (DE-AS 11 13 357), bei dem eine mit elastischem Bezug versehene Basiswalze mit mehreren an ihrem Umfang anliegenden harten Außenwalzen aus Metall Walzenspalten bildet. Die Außenwalzen können beheizbar sein. Zwei benachbarte Außenwalzen sind maschinenfest gelagert. Die beiden anderen Außenwalzen sind je mit einer Anpreßvorrichtung versehen, so daß die schwimmend gelagerte Basiswalze von zwei Außenwalzen gegen die beiden anderen Außenwalzen gedrückt werden kann. Dieser Kalander ist insbesondere zur Behandlung von Papier bestimmt, kann aber auch für Kunststoff, Textilien oder beschichtete Materialien verwendet werden, wobei aber Ton- und Videobänder nicht erwähnt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit dessen Hilfe die Qualität der mit einer Magnetschicht versehenen Bahnen verbessert und insbesondere vergleichmäßigt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bahn auf der Oberfläche einer einzigen Walze durch die Behandlungszone transportiert wird, hierbei mit der die Magnetschicht tragenden Seite an der Walzenoberfläche anliegt und kontinuierlich auch zwischen den Pressungen beheizt wird.

Bei diesem Vorgehen liegt die Magnetschicht während der gesamten Behandlung an ein und derselben Oberfläche an. Da sie nicht von einer Kalanderwalze abgehoben und unter Verwendung von Leitwalzen der j 5 nächsten Kalanderwalze zugeführt werden muß, wird j j die Magnetschicht außerordentlich geschont, so j daß sich eine höhere Qualität ergibt. Da die Bahn kontinuierlich und nicht nur im Bereich der Walzenspalte beheizt wird, kann ein höheres Maß an Ver- j formungsenergie thermisch bzw. die gewünschte thermi- j sehe Energie auf einem geringeren Temperaturniveau ■ zugeführt werden, was ebenfalls der Qualitätsverbesserung dient. Das kontinuierliche Aufliegen auf ein und derselben Oberfläche sowie das kontinuierliche Beheizen verhindern auch eine über die Breite ungleichmäßige Temperatur der Bahn, wie sie im bekannten Fall unvermeidlich ist, wenn die Bahn zwischen aufeinanderfolgenden Walzenspalten durch den freien Raum transportiert und hierbei an den Rändern von der Umgebungsluft stärker als in der Mitte abgekühlt wird. Hierdurch ergibt sich eine Vergleichmäßigung der Qualität über die Breite.

Mit besonderem Vorteil wird die Bahn in den Walzenspalten voneinander unabhängig einstellbaren Pressungen ausgesetzt. Dies steht im Gegensatz zu dem bekannten Kalandrieren, bei dem die Preßkräfte nur an einer Stelle eingeleitet werden und dann infolge des Gewichts der Walzen von oben nach unten zunehmen. '■ Die individuelle Einstellung der Preßkräfte verbessert ebenfalls die Qualität. Insbesondere läßt sich der hohe Qualitätsgrad auch bei großer Bahngeschwindigkeit aufrechterhalten.

Günstig ist es, wenn die Bahn auch schon vor der ersten Pressung beheizt wird. Der Bahn ist daher schon vor der ersten Pressung ein Teil der Verformungsenergie zugeführt worden. Man kann demnach mit geringeren Preßkräften oder mit einer geringeren Zahl von Walzenspalten arbeiten, so daß infolge J

ι der geringeren Beanspruchung eine höhere Qualität

erzielbar ist.

Ferner sollte dafür gesorgt sein, daß sich bei Umlenkungen außerhalb der Behandlungszone die Magnetschicht auf der konvexen Seite der Bahn befindet. Die Magnetschicht bleibt daher außer Berührung mit den Umlenkorganen, so daß sie weniger als bisher beansprucht wird.

Ein Kalander zur Durchführung des Verfahrens, bei dem eine Basiswalze mit mindestens zwei an ihrem Umfang anliegenden Außenwalzen je einen Walzenspalt bildet und eine Walzenheizvorrichtung vorgesehen ■ ist, hat das Kennzeichen, daß die Basiswalze mit der Walzenheizvorrichtung versehen und maschinenfest gelagert ist, während die Außenwalzen je mit einer Anpreßvorrichtung versehen sind.

Die Basiswalze übernimmt hierbei die kontinuierliche Abstützung der die Magnetschicht tragenden Seite der Bahn und gleichzeitig die kontinuierliche Beheizung. Da die Außenwalzen je für sich an die maschinenfest gelagerte Basiswalze gedrückt werden, kann die Streckenlast in jedem Walzenspalt individuell eingestellt werden.

Vorzugsweise besitzt die Basiswalze einen harten Mantel mit glatter Oberfläche. Hierdurch wird die Glätte der magnetischen Schicht erheblich verbessert.

Mindestens eine Außenwalze sollte einen elastischen Belag tragen, damit die übliche Superkalandrierung der Bahn erfolgen kann. Der Belag wird nur einmal pro Umdrehung belastet. Infolge dieser Herabsetzung der Lastwechselzahl wird die spezifische Beanspruchung der Walzenoberfläche reduziert, wodurch die Lebensdauer bzw. die Laufzeit der Walzen entsprechend erhöht wird.

Besonders günstig ist es, daß die Außenwalze eine Durchbiegungsregelwalze ist, deren Walzenmantel auf über die Breite verteilten, durch Druckgeber belasteten Stützelementen gelagert ist und daß eine Regelvorrichtung die den Druckgebern zuzuführenden Drücke einzeln oder gruppenweise einzustellen vermag. Auf diese Weise ist in den Walzenspalten die Streckenlastverteilung genau einstellbar, so daß bei einer entsprechenden Überwachung der Bahndaten ein hoher Gleichmäßigkeitsgrad über die Bahnbreite erzielt werden kann.

Insbesondere ist es günstig, daß eine Temperatur-Meßvorrichtung die Temperatur der Oberfläche des elastischen Belags über die Breite der Außenwalze mißt und daß die Regelvorrichtung die den Druckgebern zuzuführenden Drücke in Abhängigkeit von der Oberflächentemperatur einstellt. Auf diese Weise wird die infolge der Walkarbeit des elastischen Belags unvermeidliche Wärmeentwicklung dazu ausgenutzt, eine Korrekturenergie zuzuführen. Da der gleiche Kalandrierungseffekt mit unterschiedlichen Paarungen von Druck und Temperatur im Walzenspalt erzielbar ist und desweiteren die Oberflächentemperatur des

elastischen Belags von den zuzuführenden Drücken abhängt, läßt sich auf diese Weise ein sehr gleichmäßiger Kalandrierungseffekt über die Bahnbreite erzielen.

; 5 Desweiteren empfiehlt es sich, daß eine der Behand-

lungszone vorgeschaltete Leitwalze so angeordnet

j ist, daß die Bahn schon vor dem ersten Walzenspalt

! auf der Basiswalze aufliegt. Damit ist sichergestellt,

; daß schon vor dem ersten Walzenspalt eine Beheizung

! 10 erfolgt.

Die Leitwalzen sollten so angeordnet sein, daß sie die von der Basiswalze abgewandte Seite der Bahn berühren. Auf diese Weise wird die Magnetschicht geschont.

Wenn die Zahl der Außenwalzen größer ist als die Zahl der für die Behandlung benötigten Walzenspalte, kann man die jeweils nicht benötigten Außenwalzen abheben, ausbauen und durch andere Außenwalzen ersetzen, ohne daß störende Betriebsunterbrechungen auftreten. Es ist zu berücksichtigen, daß der elastische Belag der Außenwalzen von Zeit zu Zeit abgedreht werden muß.

Wenn die Basiswalze einen größeren Durchmesser hat als die Außenwalzen, ergibt sich eine Vergrößerung der Heizstrecke und eine bessere Wärmezufuhr. Außerdem wird die Magnetschicht weniger stark durch Krümmung des Bandes belastet. Außerdem vergrößert sich die Breite des Walzenspaltes und es werden extreme Druckspitzen im Spalt vermieden.

Es ist sogar möglich, die harte Basiswalze mit einer ebenfalls harten Außenwalze zusammenwirken zu lassen, um die Bahndicke sehr genau festzulegen. Hierbei sollte dann zumindest die erste Außenwalze die harte Walze sein.

Bei Verwendung von zwei hintereinander geschalteten Basiswalzen sollten die Leitwalzen so angeordnet sein, daß die zweite Basiswalze von der der ersten Basiswalze zugewandten Seite der Bahn berührt wird. Die Magnetschicht wird daher bewußt auch in der zweiten Stufe geschont.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß verwendbaren Kalanders

Fig. 2 eine schematische Ansicht zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines zweistufigen Verfahrens.
20

In Fig. 1 ist ein Kalander mit einem Gestell 1 veranschaulicht, das zwei Ständer 2 aufweist, von denen nur der eine zu sehen ist. Das Gestell 1 weist Lager 3 für eine Basiswalze 4 auf. Diese ist mit einer Walzenheizvorrichtung 5 (Fig. 2) ausgestattet. Zu diesem Zweck ist ein Walzenmantel 6 vorgesehen, in dessen Innenraum 7 über einen Zulaufanschluß 8 ein Wärmeträger eingeführt werden kann, der über einen Ablaufstutzen 9 abgeführt wird. An den Umfang der Basiswalze 4 sind vier Außenwalzen 10, 11, 12 und 13 anpreßbar. Deren Lagerblöcke 14 sind in Haltern 15 angeordnet und durch Arretiervorrichtungen 16 gesichert. Die Halter 15 sind an Verstellhebeln 17 angebracht, die um ständerfeste Drehpunkte 18 schwenkbar sind. Jeder Verstellhebel 17 ist mittels der Kolbenstange

eines am Ständer 2 angelenkten Hydrozylinders derart verschwenkbar, daß die Außenwalze 10 vom Umfang der Basiswalze 4 abgehoben, wieder an den Umfang herangefahren und an diesen mittels einer gewünschten Anpreßkraft angedrückt werden kann.

Die Ständer 2 weisen ferner Lager 21 für eine Bahn-Vorratswalze 22 und Lager 23 für eine Bahn-Aufwickelwalze 24 auf. Leitwalzen 26, 27, 28 und 29 für die Bahn 25 sind in den Ständern 2 gelagert. '■

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, bestehen die Außenwalzen 10 bis 13 je aus einem Walzenmantel 30, der mit einem viskoelastischen Belag 31 aus Natur- oder Kunststoffen versehen ist. Der Walzenmantel 30 ist auf einer ersten Gruppe von hydrostatischen Stützelementen 32 und einer zweiten Gruppe von hydrostatischen Stützelementen 33 gelagert, die in bekannter Weise über die Walzenbreite verteilt angeordnet und durch Druckgeber 34, 35, 36 und 37 auf einem drehfest in den Lagerblöcken 14 gehaltenen Träger 38 abgestützt sind.

Auf diese Weise ergeben sich vier Walzenspalte 39, 40, 41 und 42, durch welche die Bahn 25 hindurchgeführt wird. Hierbei liegt die mit der Magnetschicht versehene Seite, die durch Pfeile 43 gekennzeichnet ist, an der Oberfläche der beheizten Basiswalze 4 an. Die Leitwalzen 26, 27 und 28 sind so angeordnet, daß die Bahn die Basiswalze 4 über mehr als drei Viertel des Umfangs umschlingt. Dagegen kommt die Magnetschicht nicht mit den Leitwalzen 26, 27, 28 und 29 in Berührung.

In Fig. 2 ist eine mit einem Prozeßleitsystem ausgestattete Regelvorrichtung 44 veranschaulicht, die über entsprechende Wandler 45 einerseits Meßsignale aus dem Kalander empfängt und andererseits Signale für Druck- und Wärmezufuhr an den Kalander gibt. So werden mit Hilfe von Sensoren 46 und 47 Eigenschaften E der Bahn 25 über die Breite der Bahn gemessen, hier insbesondere die Glätte. Ein Sensor 48 mißt die Temperatur der Oberfläche der Basiswalze 4, ein Sensor 49 die Temperatur der Bahn zwischen den beiden ersten Walzenspalten. Meßvorrichtungen 50 und 51 messen die Oberflächentemperatur des elestischen Belages 31, der Außenwalzen 10 und 13. Ähnliche Meßvorrichtungen sind auch bei den Außenwalzen 11 und 12 vorgesehen. Umgekehrt wird über Druckleitungen 52 Druckmittel mit vorbestimmtem Druck zu den Hydrozylindern 20 geleitet. Druckleitungen 53 und 54 dienen der Druckmittelzufuhr zu den Druckgebern 34 bis 36 der Außenwalze 10, Druckleitungen 55 und 56 der Druckmittelzufuhr zu den Druckgebern der Außenwalze 13. Entsprechendes gilt für die Außenwalzen 11 und 12. Es handelt sich jeweils um eine Vielzahl von Leitungen, welche jede zu einem Druckgeber oder zu einer Gruppe von Druckgebern führt. Dann gibt es eine Wärmeträgerzuleitung 57, mit der ein Wärmeträger in den Innenraum 7 der Basiswalze 4 geleitet wird. Die Regeleinrichtung besitzt weitere Eingänge 58, über die Sollwerte, andere Parameter oder funktionelle Zusammenhange zwischen Druck und Temperatur, zwischen bestimmten Bahneigenschaften und den aufzubringenden Verformungsenergien usw. eingegeben werden können.

Der Kalander kann beispielsweise derart betrieben werden, daß aufgrund der Meßergebnisse des Sensors

eine bestimmte Kombination der Temperatur der Basiswalze 4 und des Drucks der Hydrozylinder 20 vorgebenen wird. Aufgrund der Messungen des Sensors 47 werden diese Sollwerte jeweils korrigiert. Ein Temperatur-Regelkreis mit dem Sensor 48 sorgt dafür, daß der Temperatur-Istwert dem Sollwert entspricht. Entsprechende Regelkreise sorgen dafür, daß der Druck— Istwert dem Sollwert entspricht. Außerdem werden die den Druckgebern 34 bis 37 zuzuführenden Drücke in Abhängigkeit von den Sensoren 46, 47 und 49 derart beinflußt, daß die Bahn 25 am Austritt über ihre Breite annähernd gleiche Qualität hat. Das kann bedeuten, daß in den Walzenspalten 39 bis 42 eine über die Walzenbreite ungleichmäßige Streckenlastverteilung auftritt, um mittels höherer Drücke und durch Walkarbeit erzeugter höherer Temperaturen zusätzliche Beeinflussungen zu erzielen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 entspricht der erste Kalander 100 dem in Fig. 2 veranschaulichten Kalander. Der zweite Kalander 200 hat den gleichen Aufbau. Die Bahn 125, die beide Kalander durchläuft, ist durch die Leitwalzen 126 bis 129 und 226 bis 228 so geführt, daß die mit einem Pfeil 143 gekennzeichnete Bahnseite, welche die Magnetschicht trägt, in beiden Kalandern an der Basiswalze 104 und 204 anliegt, während sie jeweils von den Leitwalzen abgewandt ist.

Häufig genügen zwei oder drei Walzenspalte zur Behandlung der Bahn. Es kann dann eine der Außenwalzen abgehoben werden und als Reserve dienen. Wenn beispielsweise die Außenwalze 11 abgehoben ist und die Außenwalze 10 repariert werden soll, kann diese abgehoben und gleichzeitig die Außenwalze 11 ange-

stellt werden, gegebenfalls nach Vorwärmung, so daß der Betrieb keine unzulässige Unterbrechung erleidet. Da die Außenwalzen sich außerhalb der Warenbahn-FUhrungselemente befinden, können Sie ohne weiteres im Betrieb abgehoben werden.

j Es kann auch eine andere Anzahl als die vier Außenwal- ! zen mit einer Basiswalze zusammenwirken.

Die Außenwalzen können beispielsweise einen Aufbau haben, wie er in der älteren deutschen Patentanmeldung P 33 25 385.4-12 beschrieben ist.

Für die nachstehenden Bauelemente können beispielsweise die folgenden handelsüblichen Geräte benutzt werden:

Regelvorrichtung 44 Fa. Digital Equipment

Typ LSI 11/23 20

Eigenschafts-Sensoren 46, 47 Fa. Lippke, Neuwied

Typ KL

Temperatursensoren 48 bis 51 Fa. Heimann GmbH, Wiesbaden

Typ KT 17

Claims

Patentansprüche

10

Verfahren zum Kalandrieren von mit einer Magnetschicht versehenen Bahnen, insbesondere zur Herstellung von Ton- und Videobändern, bei dem die Bahn durch eine Behandlungszone transportiert wird, in der sie einer Pressung in mindestens zwei Walzenspalten und dabei einer Beheizung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn auf der Oberfläche einer einzigen Walze durch die Behandlungszone transportiert wird, hierbei mit der die Magnetschicht tragenden Seite an der Walzenoberfläche anliegt und kontinuierlich auch zwischen den Pressungen beheizt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn in den Walzenspalten voneinander unabhängig einstellbaren Pressungen ausgesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn auch schon vor der ersten Pressung beheizt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei Umlenkungen außerhalb der Behandlungszone die Magnetschicht auf der konvexen Seite der Bahn befindet.
5. Kalander zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem eine Basis-

walze mit mindestens zwei an ihrem Umfang anliegenden Außenwalzen je einen Walzenspalt bildet und eine Walzenheizvorrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiswalze mit der Walzenheizvorrichtung versehen und maschinenfest gelagert ist, während die Außenwalzen (10 bis 13) je mit einer Anpreßvorrichtung (20) versehen sind.
6. Kalander nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiswalze (4) einen harten Mantel mit glatter Oberfläche besitzt.
7. Kalander nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Außenwalze (10 bis 13) einen elastischen Belag (31) trägt.
8. Kalander nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwalze (10 bis 13) eine Durchbiegungsregelwalze ist, deren Walzenmantel auf über die Breite verteilten, durch Druckgeber (34 bis 37) belasteten Stützelementen (32, 33) gelagert ist und daß eine Regelvorrichtung (44) die den Druckgebern zuzuführenden Drücke einzeln oder gruppenweise einzustellen vermag.
9. Kalander nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperatur-Meßvorrichtung (50, 51) die Temperatur der Oberfläche des elastisehen Belags (31) über die Breite der Außenwalze (10 bis 13) mißt und daß die Regelvorrichtung (44) die den Druckgebern (34 bis 37) zuzuführenden Drücke in Abhängigkeit von der Oberflächentemperatur einstellt.
10. Kalander nach einem der Ansprüche 5 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, daß eine der Behandlungszone vorgeschaltete Leitwalze (27) so angeordnet ist, daß die Bahn (25) schon vor dem ersten . 5 Walzenspalt (42) auf der Basiswalze aufliegt.

ι
11. Kalander nach einem der Ansprüche 5 bis 10, ϊ dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwalzen

(26 bis 29) so angeordnet sind, daß sie die

! 10 von der Bäsiswalze (4) abgewandte Seite der Bahn (25) berühren.
12. Kalander nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der Außenwalzen (10 bis 13) größer ist als die Zahl

der für die Behandlung benötigten Walzenspalte.
13. Kalander nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiswalze

(4) einen größeren Durchmesser hat als die Außenwalzen (10 bis 13).
14. Kalander nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die erste Außenwalze (13) eine harte Walze ist.
15. Kalander nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von zwei hintereinandergeschalteten Basiswalzen (104, 204) die Leitwalzen (126 bis 129; 226 bis 228) so angeordnet sind, daß die zweite Basiswalze von der der ersten Basiswalze zugewandten Seite der Bahn (125) berührt wird.