DE69703610T2 - Verfahren zum kalendrieren einer papierbahn und kalender zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kalandrieren einer Papierbahn, in dem die Papierbahn durch einen mittels zweier Walzen gebildeten Kalandrierspalt geleitet wird, von welchen Spaltwalzen zumindest eine Walze mit Hilfe einer Beschichtung aus einem Polymer oder gleichartigem Material oder mit Hilfe eines Bandes, das über die Walze geleitet wird und durch den Spalt verläuft, weichflächig gemacht worden ist, wobei das Profil des Kalandrierspalts reguliert wird, um jegliche, in der in den Kalander eintretenden Bahn vorhandene Fehler zu kompensieren.
• Die Erfindung bezieht sich auch auf einem Kalander, der einen Kalandrierspalt aufweist, der zwischen zwei Kalanderwalzen gebildet ist, von welchen Kalanderwalzen, die den Spalt bilden, zumindest eine Walze mit einer weichen Oberflächenschicht aus einem Polymer oder gleichartigem Material in der Form einer Beschichtung oder eines Bandes, das über die Walze geleitet wird und durch den Spalt verläuft, versehen ist, wobei der Kalander mit Reguliervorrichtungen zum Regulieren des Profils des Kalandrierspalts versehen ist, um jegliche Fehler, die in der in den Kalandrierspalt eintretenden Bahn vorhanden sind, zu kompensieren.
• In der in einen Kalander eintretenden Papierbahn treten Variationen auf, die in dem Naßende und in der Trocknerpartie einer Papiermaschine entstehen. Es muss möglich sein, den Betrieb des Kalanders zu steuern, d. h. das Profil des Kalandrierspalts muss einstellbar sein, um diese Mängel zu kompensieren. Herkömmlicherweise ist die Profileinstellung, die in dem Kalander stattfindet, dadurch bewerkstelligt worden, dass der Durchmesser einer Spaltwalze örtlich variiert wird. Der Durchmesser ist herkömmlich beispielsweise dadurch variiert worden, dass der Mantel einer Metallwalze entsprechend örtlich erwärmt oder gekühlt wird. Unter anderem sind Heißluftblas-, Infrarotheiz- und verschiedene elektrische Heizelemente in der örtlichen Erwärmung des Walzenmantels versucht worden. Allerdings besteht ein Nachteil des Verfahrens unter anderem in ihrer Langsamkeit, und zwar insbesondere, wenn ein beheizter Abschnitt in der Walze gekühlt wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass es für die Wärme möglich geworden ist, in dem Mantel einer Metallwalze geleitet zu werden, woraufhin die Erwärmung nicht so örtlich, wie beabsichtigt, gewesen ist. Ein signifikanter Nachteil besteht zusätzlich in der Tatsache, dass das Variieren des Durchmessers des Walzenmantels relativ große Temperaturunterschiede erforderlich gemacht hat, woraufhin die Temperatur der Spaltwalze in der Axialrichtung sogar bis zu einem beträchtlichen Ausmaß variiert hat. Dies wiederum hatte eine deutliche Auswirkung auf den Papierglanz, d. h. die Papierbahn konnte nach dem Kalandrieren mehr oder weniger glänzende Streifen haben. Eine in Zonen einstellbare Walze repräsentiert eine neuere Technologie in der Regulierung des Kalanderprofils, wobei jedoch diese Walze keine sehr engen Einstellzonen gestattet.
• Mit Bezug auf den Stand der Technik sei zusätzlich auf das US-Patent Nr. 4 658 716 verwiesen, das eine Kalandrierwalze offenbart, die eine Vielzahl von in der Axialrichtung der Walze voneinander beabstandet eingerichteten Infrarotheizern aufweist. Der Zweck dieser Infrarotheizern liegt insbesondere darin, den Durchmesser der Kalandrierwalze einzustellen, um die in der Querrichtung der in den Kalandrierspalt eintretenden Papierbahn auftretenden Variationen zu kompensieren, d. h. die Veröffentlichung offenbart insbesondere die Einstellung des Profils des Kalandrierspalts durch ein äußeres Erwärmen einer Metallwalze. Die damit verknüpften Probleme wurden allerdings bereits oben diskutiert.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein neues Verfahren zum Kalandrieren einer Papierbahn sowie einen Kalander, der von diesem Verfahren Gebrauch macht, zu schaffen, mit welchem Verfahren und mit welchem Kalander die mit dem Stand der Technik verknüpften Nachteile vermieden werden und der eine Verbesserung in der Einstellung des Profils eines Kalandrierspalts verschafft. Um die Aufgaben der Erfindung zu lösen, ist das erfindungsgemäße Verfahren hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierung des Profils während des Betriebs der Maschine durchgeführt wird, indem die Eigenschaften einer Beschichtung oder entsprechend eines Bandes an einer weichflächigen Walze örtlich in einer Richtung quer zu der Maschinenrichtung variiert werden.
• Der von dem erfindungsgemäßen Verfahren Gebrauch machende Kalander ist wiederum hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, dass die Profilreguliervorrichtungen in Wirkverbindung mit einer Kalanderwalze angeordnet sind, die mit einer weichen Oberflächenschicht versehen ist, und diese eingerichtet sind, um die Eigenschaften der Oberflächenschicht in einer erwünschten Weise in einer Richtung quer zu der Maschinenrichtung zu variieren.
• Die Erfindung verschafft einen beträchtlichen Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, wobei von den mit der Erfindung erreichbaren Vorteilen beispielsweise erwähnt werden kann, dass eine örtliche Profilregulierung in einer einfacheren Weise in der Axialrichtung durchführbar ist, und zwar unter anderem weil die in der Axialrichtung erforderlichen Temperaturdifferenzen sehr klein sind, und zwar beträchtlich kleiner als bisher. Die Temperaturdifferenzen können selbst in der Größenordnung von weniger als 1ºC liegen. Da in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Metallwalze oder ein Metallmantel einer Walze nicht dazu gebracht wird, zum Zwecke einer Profileinstellung erhitzt zu werden, ist es möglich, Heizvorrichtungen näher aneinander als bisher zu platzieren, da es in der erfindungsgemäßen Anwendung möglich geworden ist, einen sehr engen Bereich einer Walzenbeschichtung in einer solchen Weise zu erwärmen, dass sich Wärme von diesem Bereich nicht anderweitig in der Axialrichtung der Walze verteilt. Dies wiederum liegt in der Tatsache begründet, dass die Walzenbeschichtung als eine effektive Isolierung wirkt. Ein signifikanter Vorteil gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Anordnungen besteht zusätzlich darin, dass im Vergleich mit einer bisherigen Wärmeprofilierung eine Profilregulierung beträchtlich schneller in beiden Richtungen bewerkstelligbar ist. Die weiteren Vorteile und charakteristischen Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung ersichtlich.
• Nachfolgend ist die Erfindung beispielhaft mit Bezug auf die Figuren in der beigefügten Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 eine vollständig schematische Veranschaulichung eines mit zwei Walzen versehenen Kalanders, in welchem einer der Kalanderwalzen eine Beschichtung hat.
• Fig. 2 eine Veranschaulichung entsprechend Fig. 1 eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Kalanders, in welchem ein elastisches Band eingerichtet ist, um über eine der Kalanderwalzen zu verlaufen.
• In Fig. 1 ist der Kalander generell mit 10 bezeichnet. Der Kalander ist ein mit zwei Walzen versehener Kalander, in welchem zwischen den Kalanderwalzen 11, 12 ein Kalandrierspalt N ausgebildet ist. Eine Papierbahn W geht durch den Spalt N in der in der Figur gezeigten Weise. Die erste Kalanderwalze 11 ist in dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 eine hartflächige Walze oder eine Metallwalze, wogegen die weitere Walze 12 der Kalanderwalzen mit einer elastischen weichen Beschichtung 13 versehen ist. Die Beschichtung ist beispielsweise aus einem Polymermaterial oder einem für den Zweck geeigneten gleichartigen Material angefertigt. Mit 14 ist in Fig. 1 eine Heizvorrichtung bezeichnet; da Fig. 1 eine Seitenansicht des Kalanders 10 ist, ist in dieser Figur lediglich eine Heizvorrichtung ersichtlich. Allerdings ist verständlich, dass eine Vielzahl derartiger Heizvorrichtungen 14 in der Axialrichtung der Walze 12 in einer solchen Weise vorhanden sind, dass die Heizvorrichtungen 14 über die Axiallänge der Walze 12 gleichmäßig beabstandet sind. Es ist möglich, Heizvorrichtungen 14 selbst in 100 mm-Abständen oder in noch kleineren Abständen in der Axialrichtung der Walze anzuordnen. Die Eigenschaften der Beschichtung 13 werden mit Hilfe der Heizvorrichtungen 14 derart variiert, dass die Linearlastverteilung in dem Spalt N nach Wunsch bewerkstelligbar ist. Die Beschichtung 13 wird örtlich aufgeweicht mittels der durch die Heizvorrichtungen 14 gemäß den Eigenschaften der in den Spalt N eintretenden Bahn erzeugten Wärme. Die Wärmewirkung verteilt sich nicht in der Querrichtung der Bahn W, da die Beschichtung 13 gut gegen Wärme isoliert. Erwünschte Wirkungen werden durch geringere Wärmemengen und Temperaturen erzielt als bislang, wobei die notwendigen örtlichen Temperaturdifferenzen sehr gering sind, und zwar selbst in der Größenordnung von unter 1ºC. Somit ist der Energiebedarf der Heizvorrichtungen 14 sehr gering. Eine Regulierung kann sehr schnell in beiden Richtungen bewerkstelligt werden, und zwar im Vergleich mit beispielsweise einer Situation, in der die Metallwalze 11 erwärmt und in einer entsprechenden Weise abgekühlt werden würde.
• In der in Fig. 2 gezeigten Anordnung ist der Kalander generell mit 20 bezeichnet. Ein Kalandrierspalt N ist in dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2 zwischen Walzen 21, 22 gebildet, von denen die erste Walze 21 eine hartflächige Walze ist. Der Verlauf der Bahn W entspricht dem in Fig. 1 beschriebenen. Die zweite Kalanderwalze 22 ist auch eine hartflächige Walze, wobei jedoch über diese Walze ein Endlosband, ein Band oder dergleichen 23 geleitet wird, das über die zweite Kalanderwalze 22 und eine Leitwalze 25 verläuft. Das Material des Bands 23 ist beispielsweise ein verstärktes Polymerband, in welchem das Polymermaterial demjenigen entspricht, das als die Beschichtung 13 der Walze 12 gemäß Fig. 1 verwendet wird. Somit entsprechen die Eigenschaften dieses Bands 23 den Eigenschaften der Beschichtung 13. Der Kalander 20 ist ferner mit Heizvorrichtungen 24 versehen, deren beabsichtigte Anwendung und Betrieb demjenigen entspricht, der in Verbindung mit den Heizvorrichtungen 14 in Fig. 1 beschrieben ist.
• Die Profileinstellung der obigen Beschreibung wurde vorgeschlagen, um mittels Wärme durchgeführt zu werden. Allerdings ist es möglich, dass die Beschichtung 13 oder das Band 23 beispielsweise in einer solchen Weise geschichtet wird, dass es eine Schicht enthält, die empfindlich gegenüber einer Profilreguliervorrichtung ist. In diesem Falle könnte die Regulierung beispielsweise mit Hilfe von Mikrowellen, eines Magnetfelds oder dergleichen durchgeführt werden.
• In der Profilregulierung, die mittels Wärme bewerkstelligt wird, kann eine Erwärmung beispielsweise durch Infrarotheizer mittels eines Wärmegebläses oder in einer anderen äquivalenten Weise vorgesehen werden. Unter den derzeit bekannten Heizeinrichtungen ist eine Infrarotheizung wahrscheinlich die am meisten angewendete.
• Oben ist die Erfindung beispielhaft mit Bezug auf die Figuren in der beigefügten Zeichnung beschrieben worden. Die Erfindung ist allerdings nicht auf die in den Figuren gezeigten beispielhaften Ausführungsbeispiels alleine beschränkt, sondern können verschiedene Ausführungsbeispiels der Erfindung innerhalb des Bereiches der in den beigefügten Ansprüchen definierten erfinderischen Idee variieren.

Claims (7)

1. Verfahren zum Kalandrieren einer Papierbahn, in dem die Papierbahn (W) durch einen mittels zweier Walzen (11, 12; 21, 22) gebildeten Kalandrierspalt (N) geleitet wird, von welchen Spaltwalzen zumindest eine Walze (12; 22) mit Hilfe einer Beschichtung (13) aus einem Polymer oder gleichartigem Material oder mit Hilfe eines Bandes (23), das über die Walze (22) geleitet wird und durch den Spalt (N) verläuft, weichflächig gemacht worden ist, wobei das Profil des Kalandrierspalts (N) reguliert wird, um jegliche, in der in den Kalander (10; 20) eintretenden Bahn (W) vorhandene Fehler zu kompensieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Regulierung des Profils während des Betriebs der Maschine durchgeführt wird, indem die Eigenschaften der Beschichtung (13) oder entsprechend des Bandes (23) an der weichflächigen Walze (12; 22) örtlich in einer Richtung quer zu der Maschinenrichtung variiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eigenschaften der Beschichtung (13) oder des Bandes (23) mit Hilfe von Wärme variiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (13) oder das Band (23) aufgeweicht wird, indem es örtlich erwärmt wird, und es abgehärtet wird, indem es örtlich gekühlt wird.

4. Kalander, der von dem Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche Gebrauch macht, mit einem Kalandrierspalt (N), der zwischen zwei Kalanderwalzen (11, 12; 21, 22) gebildet ist, von welchen Kalanderwalzen, die den Spalt (N) bilden, zumindest eine Walze (12; 22) mit einer weichen Oberflächenschicht aus einem Polymer oder gleichartigem Material in der Form einer Beschichtung (13) oder eines Bandes (23), das über die Walze (22) geleitet wird und durch den Spalt (N) verläuft, versehen ist, wobei der Kalander (10; 20) mit Reguliervorrichtungen (14; 24) zum Regulieren des Profils des Kalandrierspalts (N) versehen ist, um jegliche Fehler, die in der in den Kalandrierspalt (N) eintretenden Bahn (W) vorhanden sind, zu kompensieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilreguliervorrichtungen (14; 24) in Wirkverbindung mit der Kalanderwalze (12; 22) angeordnet sind, die mit einer weichen Oberflächenschicht (13; 23) versehen ist, und diese eingerichtet sind, um die Eigenschaften der Oberflächenschicht in einer erwünschten Weise in einer Richtung quer zu der Maschinenrichtung zu variieren.

5. Kalander nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilreguliervorrichtungen (14; 24) eingerichtet sind, um die Temperatur der weichen Oberflächenschicht (13; 23) örtlich zu variieren, um die Härte der Oberflächenschicht zu variieren.

6. Kalander nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilreguliervorrichtungen (14; 24) Infrarotheizeinrichtungen aufweisen.

7. Kalander nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die weichen Oberflächenschicht (13; 23) der Kalanderwalze (12; 22) in einer solchen Weise beschichtet ist, dass sie eine Schicht enthält, die empfindlich gegenüber der Profilreguliervorrichtung (14; 24) ist.