DE69803049T2

DE69803049T2 - Verfahren zum kalandrieren und ein kalander zur durchführung des verfahrens

Info

Publication number: DE69803049T2
Application number: DE69803049T
Authority: DE
Inventors: Mika Viljanmaa
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1997-04-02
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2018-03-27
Also published as: JP4008504B2; JP2001518150A; AU6503798A; EP0973972A1; ATE211197T1; FI102305B; CA2285301C; CA2285301A1; FI971343A0; DE69803049D1; EP0973972B1; WO1998044196A1; US6397739B1; FI102305B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kalanderverfahren, bei dem die zu kalandrierende Materialbahn insbesondere eine Papierbahn oder Pappbahn durch den Kalander tritt, wobei in dem Kalander ein Kalanderspalt zwischen einer erwärmbaren harten Walze und einem endlosen flexiblen und im Wesentlichen nicht zusammendrückbaren Kalanderriemen ausgebildet ist, der über die Walze tritt und gegen die erwärmbare harte Walze mittels einer mit einer elastischen Beschichtung versehenen Walze gedrückt wird, wobei durch den Kalanderspalt die zu kalandrierende Bahn tritt, wobei in diesem Zusammenhang die erwärmbare harte Walze erwärmt wird, damit die Oberflächelage der zu kalandrierenden Materialbahn plastiziert wird, die an der Seite der erwärmbaren Walze angeordnet ist, und wobei in diesem Zusammenhang die zu kalandrierende Materialbahn in einen Vorkontakt mit der erwärmbaren Walze vor dem eigentlichen Kalandrieren der Bahn d. h. vor einem Zustand gebracht wird, bei dem die Materialbahn zwischen der erwärmbaren harten Walze und dem Kalanderriemen gedrückt wird.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung einen Kalander, der das Kalanderverfahren anwendet, mit einem Kalanderspalt, der zwischen einer erwärmbaren harten Walze und einem endlosen flexiblem und im Wesentlichen nicht zusammendrückbaren Kalanderriemen ausgebildet ist, der über die Walze tritt und gegen die erwärmbare harte Walze mittels einer mit einer elastischen Beschichtung versehenen Walze gedrückt wird, wobei durch den Kalanderspalt die zu kalandrierende Materialbahn d. h. insbesondere eine Papierbahn oder Pappbahn für ein Vorbeitreten eingesetzt ist, wobei in diesem Zusammenhang die erwärmbare harte Walze so eingerichtet ist, dass sie erwärmt wird, damit die Oberflächenlage der zu kalandrierenden Materialbahn plastiziert, die an der Seite der erwärmbaren Walze angeordnet ist, und wobei in diesem Zusammenhang die zu kalandrierende Materialbahn zu einem Vorkontakt mit der erwärmbaren Walze vor dem eigentlichen Kalandrieren der Bahn d. h. vor dem Zustand tritt, bei dem die Materialbahn so angeordnet ist, dass sie zwischen der erwärmbaren harten Walze und dem Kalanderriemen gepresst wird.
Wenn es erwünscht ist, den Standard des Kalendrierens bei gegenwärtigen Lösungen zu verbessern, ist in der Tat die einzige Möglichkeit das Erhöhen der Anzahl der Kalendrierspalte. Dies führt zu einem komplizierten Aufbau des Kalanders und zu einer komplizierteren Steuerung und Endaufführung der Papierbahn. Insbesondere in dem Fall von Produktionslinien-Maschinen muss es möglich sein, die sich aus der hohen Laufgeschwindigkeit und aus dem Aufführen bei voller Geschwindigkeit ergebenden Widersprüche zu lösen. Versuche sind unternommen worden, um diese Probleme mittels verschiedener Riemen- und Schuhkalander zu lösen, wobei durch diese der Kalanderspalt verlängert wird und somit der Spaltbetrieb wirkungsvoller gestaltet wird. Beispielsweise bei Riemenkalandern, die an sich relativ neue Konstruktionen sind, tritt das zu kalendrierende Papier mittels eines endlosen Riemens in einen Vorkontakt mit einer Heißkalanderwalze, wobei es in diesem Fall möglich ist, einen sehr hohen Temperaturgradienten zu erzeugen, was vom Gesichtspunkt des Kalendrierens günstig ist. Mittels des Riemens wird die effektive Länge des Spaltes erhöht, weil der Vorkontakt angewendet wird und weil für das Riemenmaterial eine Anwendung von erheblich weicheren Polymeren als bei Rollenbeschichtungen möglich ist, ohne dass Probleme aus den Verformungen auftreten, die sich auf die Wärme beziehen. Wenn der Spalt länger ist als bei einem Superkalander oder einem Weichkalander, kann der auf das Papier aufgebrachte Pressimpuls erhöht werden, so dass die Druckspitze nicht außerordentlich hoch wird und das spezifische Volumen nicht beginnt, abzunehmen.
Eine Riemenkalanderlösung ist im Stand der Technik beispielsweise in dem Finnischen Patent Nr. 95 061 (das der Druckschrift EP-A-0 617 165 entspricht) beschrieben. Ein Kalanderausführungsbeispiel gemäß dieser Veröffentlichung ist schematisch in Fig. 1A gezeigt, wobei diese Zeichnung den Stand der Technik wiedergibt. Somit zeigt Fig. 1A eine schematische Darstellung eines Kalanders nach dem Stand der Technik, bei dem der Kalanderspalt N zwischen einer erwärmbaren harten Walze 1 und einem Kalanderriemen ausgebildet ist, der insbesondere ein Metallriemen 5 ist und durch eine Walze 2 mit einer elastischen Beschichtung gestützt ist. Der Metallriemen 5 ist ein endloser Riemen und sein Material kann beispielsweise Stahl sein. Der Riemen tritt über eine Spaltwalze 2, die mit einer elastischen Dichtung 3 versehen ist, und über eine Umkehrwalze 4. Wie dies bereits vorstehend aufgeführt ist, ist bei diesem Kalander nach dem Stand der Technik der Kalanderspalt N somit zwischen einer erwärmbaren harten Walze 1 und dem Metallriemen 5 ausgebildet, der durch eine Kalanderwalze 2 gestützt ist, die mit einer elastischen Beschichtung versehen ist. Eine derartige Lösung ist in der Tat einem Spalt bei einem Weichkalander außerordentlich ähnlich, bei dem jedoch mittels des Metallriemens 5 beide Seiten des Papiers B eine im Wesentlichen gleichen Behandlung unterworfen werden können und somit bewirkt werden kann, dass das Glätten an beiden Seiten des Papiers W gleichzeitig stattfindet.
Des Weiteren zeigt Fig. 1B eine Weiterentwicklung des in Fig. 1A gezeigten Kalanders des Standes der Technik. Bei der Darstellung von Fig. 1B ist der Kalander so erweitert worden, dass er ein Kalander mit zwei Spalten ist, so dass der Kalander zwei erwärmbare Kalanderwalzen 1A und 1B mit harten Seiten, zwei Kalanderwalzen 2A und 2B, die mit elastischen Walzenbeschichtungen 3A und 3B versehen sind, und einen endlosen Metallriemen 5 aufweist. Der endlose Metallriemen 5 tritt über die Walzen 2A und 2B mit den elastischen Beschichtungen und die Walzen mit den elastischen Beschichtungen bilden Kalanderspalte N1 und N2 mit den erwärmbaren Walzen 1A und 1B mit den harten Seiten. Genauer gesagt sind die Kalanderspalte in jedem speziellen Fall zwischen der erwärmbaren Walze 1A und 1B mit der harten Seite und dem Metallriemen 5 ausgebildet, wobei der Metallriemen 5 mittels einer entsprechenden Walze 2A und 2B mit einer elastischen Beschichtung gegen die erwärmbare Walze 1A und 1B mit der harten Breite belastet wird. Wie dies in Fig. 1B gezeigt ist, tritt die Papierbahn W durch den ersten Spalt N1, nach dem die Bahn ausgestrichen ist und mittels der Herausnahmeführungswalzen 4A und 4B umgekehrt wird und in den Seitenspalt N2 geführt wird. Der Aufbau und der Betrieb der Walzen 2A und 2B mit den elastischen Beschichtungen ist der Darstellung von Fig. 1A ähnlich. Die in den Fig. 1A und 1B gezeigten Kalander nach dem Stand der Technik sind für eine Verwendung mit Papiersorten geeignet, die keine lange Spaltzeit erfordern, um geglättet zu werden. Derartige Papiersorten sind bespielsweise beschichtete Sorten, bei denen die Glasübergangstemperatur der Beschichtungspaste gering ist und bei denen daher das Glätten schnell geht.
Im Hinblick auf den Produktionslinienbetrieb schafft ein Riemenkalander einen bedeutsamen Vorteil unter anderem in Hinblick auf das deutliche und geradlinige Laufen der Papierbahn, das widerum eine Stattfinden eines Endstückaufführens bei einer hohen Geschwindigkeit erlaubt. Bei einem mittels eines Gleitschuhs gestützten Riemenkalander wird der Spalt zwischen einem endlosen Riemen und Einer Stahlwalze ausgebildet. Auf Grund des Gleitschuhs wird die Presszone breiter als bei dem vorstehend beschriebenen Riemenkalander. Bei einem Spalt bei einem Schuhkalander verbleibt auf Grund des breiteren Spaltes der maximale Druck niedriger als bei anderen heutigen Kalandern, wobei aus diesem Grund dieser am besten für Papiersorten geeignet ist, bei denen das Halten des spezifischen Volumens eine hohe Bedeutung hat. Was seinen Aufbau betrifft, so ist ein derartiger Schuhkalander in hohem Maße den Langspaltpressen ähnlich, die bereits eine lange Zeit lang verwendet worden sind.
In Bezug auf den Stand der Technik kann als ein Beispiel, bei dem ein Schuhkalendrieren wiedergegeben ist, auf beispielsweise die veröffentlichte Deutsche Patentanmeldung Nr. 43 44 165 verwiesen werden, bei der ein Glättverfahren beschrieben ist, bei dem die faserartige Bahn zwischen zwei erwärmbare Seiten tritt, die an beiden Seiten der Bahn eingesetzt sind, und die gegen die Bahn gedrückt werden können. Der Kompressionsdruck kann sowohl in der Laufrichtung der Bahn als auch in der Querrichtung der Bahn in einer derartigen Weise eingestellt werden, dass er zuvor gewählt wird. Der Stand der Technik umfasst außerdem das US-Patent Nr. 5 162 364, das eine ähnliche Anlage betrifft, die mit einem Gleitschuh versehen ist.
In Bezug auf Riemen gestützte Kalanderkonzepte wird außerdem auf das US-Patent Nr. 54 569 633 verwiesen, in dem ein Bahnfinishingprozess beschrieben ist, bei dem die Flächenabschnitte der Bahn, bei der das Finishing stattfindet, zunächst mit einem hohen Grad an Feuchtigkeit befeuchtet wird (Trockengehalt 50% bis 70%) und danach die Bahn gestützt an einem Riemen in eine Langfinishingzone bei einem niedrigen Druck tritt, wobei diese Zone mehr als einen Walzenspalt aufweist. Bei diesem Verfahren werden als Riemen Papiermaschinengewebe nach dem Stand der Technik angewendet, wie beispielsweise Filze, Siebe oder Polymerriemen, während die eigentliche Oberflächenbehandlung ausschließlich an der Seite der Bahn geschieht, die der Gegenwalze zugewandt angeordnet ist.
Bei mit einem Gleitschuh versehenen Oberflächenbehandlungsvorrichtungen kann berücksichtigt werden, dass der zumindest teilweise schleifende Kontakt zwischen dem Riemen und dem Gleischuh ein Problem darstellt, wobei dieser Kontakt eine sehr hohe Spannung sowohl auf den Gleitschuh als auch auf dem Riemen aufbringt. Wenn eine beim anfänglichen Trocknen einer faserartigen Bahn im Allgemeinen angewendete Technologie angewendet wird, ist erkannt worden, dass die Qualität eines Riemens, der für das Anfangstrocknen geeignet ist und der bei dem Anfangstrocknen gut arbeitet, bei den Zuständen des Finishing der Bahnfläche insbesondere aufgrund seines Widerstandes gegenüber den auf den Riemen aufgebrachten höheren Spannungen ungeeignet ist. Außerdem sind natürlich die auf dem Riemen aufgebrachten hohen örtlichen Spannungen bei Bahnreißsituationen ein annähernd gleichwichtiges Problem wie bei den Polymer beschichteten Walzen selbst wenn ein ähnliches Polymer, das in Riemenform vorhanden ist, erheblich höhere Spannungen als eine Beschichtung toleriert, die an einer Walzenseite steif angebracht ist. Bei Schuhkalandern mit Lösungen, die mit einem Gleitschuh und einem Riemen versehen ist, ist es ein weiteres Problem, dass die Enden des Riemens stets geschlossen sein müssen oder das Verteilen des Fluides und /oder Verdampfungserzeugnisses in die Umgebung in einer anderen Weise verhindert werden muss, wobei diese Fluid und/oder Verdampfungserzeugnis angewendet wird, um die Gleitreibung zu vermindern.
Eine lange Riemenzirkulation und ein langer Walzenspalt bringen ein ähnliches grundsätzliches Problem mit sich. Die Qualität der Riemenseite und eines homogenen inneren Aufbaus sind ein uneingeschränktes Erfordernis, womit eine gleichmäßige Qualität der Bahnoberfläche erzielt werden kann, und darüber hinaus erfordert das Halten der langen Riemenschleifen, die aus einem mehr oder weniger elastischen Material hergestellt sind und die häufig mehr als eine Riemenausrichtungswalze aufweisen, an ihren Positionen in der Querrichtung der Bahn, dass der Aufbau eines Einstellsystems in Verbindung mit der Finishingvorrichtung erheblich kompliziert wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kalanderverfahren und insbesondere ein Kalanderverfahren, das einen Metallriemenkalander anwendet, bei dem mittels eine endlosen Metallriemens ein Kalander mit einem sehr langen Spalt vorgesehen wird, so dass Versuche unternommen werden, sämtliche Stufen des Kalendrierprozesses bei einem und dem gleichen Kalanderspalt ohne unnötige zusätzliche Vorgänge zu erzeugen. Die Grundidee der Erfindung ist es, den Kontakt zwischen der zu behandelnden Bahn und den weichen Walzenbeschichtungen zu verhindern, während jedoch der Vorteil des Effektes des Verlängerns der Kalendrierzone der weichen Walzenbeschichtungen genutzt wird. Somit ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kalanderverfahren zu schaffen, das wesentlich verbessert worden ist im Vergleich zu dem Stand der Technik, und einen Kalander zu schaffen, der gemäß diesem verbesserten Verfahren arbeitet, wobei mittels dieses Kalanders der Kalendrierprozess ohne weiteres steuerbar gestaltet werden kann, und wobei mittels dieses Verfahrens der Aufbau des Kalanders, der das Verfahren ausführt, relativ einfach gestaltet werden kann. Im Hinblick auf das Lösen der Aufgaben der Erfindung ist das erfindungsgemäße Verfahren hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, dass nach der Stufe des Vorkontaktes die eigentliche Pressbehandlung bei der zu kalandrierenden Materialbahn angewendet wird, d. h. dass die Eiahn in dem zwischen der erwärmbaren harten Walze und dem endlosenflexiblen und im Wesentlichen nicht zusammendrückbaren Kalanderriemen ausgebildeten Spalt in zumindest zwei Stufen so kalandriert wird, dass eine Verformung in der Materialbahn so erzeugt wird, dass sie zunächst in einer ersten Pressstufe zwischen der erwärmbaren harten Walze und dem Kalanderriemen mittels einer mit einer elastischen Beschichtung versehen ersten Walze gepresst wird, woraufhin die bei der ersten Pressstufe erzeugte Verformung teilweise unter Steuerung in eine Umkehrstufe umkehren kann, indem die zwischen der erwärmbaren harten Walze und dem Kalanderriemen gestütze Materialbahn unbeweglich gehalten wird, woraufhin eine erneute Verformung in der Materialbahn, die bereits einmal gepresst und teilweise wiederhergestellt wurde, erzeugt wird, indem die Bahn erneut bei einer Finishing-Pressstufe zwischen der erwärmbaren harten Walze und dem Kalanderriemen bei einem wesentlich geringeren Druck und einer linearen Last im Vergleich zu der ersten Pressstufe mittels einer mit einer elastischen Beschichtung versehenen zweiten Walze gepresst wird.
Andererseits ist der erfindungsgemäße Kalander hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, dass im Hinblick auf das Ausführen der eigentlichen Pressbehandlung d. h. des Kalandrierens der Bahn nach der Stufe des Vorkontaktes in der Laufrichtung des Kalanderriemens zumindest zwei Kalanderwalzen, die mit elastischen Beschichtungen versehen sind, hintereinander bei einem Abstand voneinander eingesetzt sind, um den Kalanderriemen gegen die erwärmbare harte Walze so zu drücken, dass der Spalt aus der eigentlichen Pressenzone, die zwischen der ersten Kalanderwalze mit einer elastischen Seite und der erwärmbaren Walze angeordnet ist, aus einer Zone zum Umkehren der Verformung, die nach der Pressenzone folgt, wobei in der Zone die zu kalandrierende Materialbahn zwischen dem Kalanderriemen und der Erwärmungswalze gestützt ist, und aus einer Finishing- Presszone zusammengesetzt ist, die nach der Umkehrzone folgt und zwischen der zweiten Kalanderwalze mit einer Elastischen Seite und der erwärmbaren Walze angeordnet ist, wobei in der Finishing-Pressenzone die lineare Last so eingestellt worden ist, dass sie wesentlich geringer als in der Eigentlichen Pressenzone ist.
Mittels der vorliegenden Erfindung wird im Vergleich zu dem Kalendrierverfahren und den Kalandern nach dem Stand der Technik eine Reihe an bedeutenden Vorteilen erzielt, von denen beispielsweise die folgenden Vorteile in diesem Zusammenhang erwähnt werden können.
Wenn bei der vorliegenden Erfindung ein flexibler, dünner und im wesentlichen nicht zusammendrückbarer Riemen in einer neuen Art und Weise zusammen mit Walzen verwendet wird, die mit zusammendrückbaren oder nicht zusammendrückbaren Beschichtungen versehen sind, wird ein sehr breiter Einstellbereich für den Druck zusammen mit einem gleichzeitigen Bereich von hohen Laufgeschwindigkeiten erzielt. Wenn des Weiteren ein im Wesentlichen nicht zusammendrückbarer Riemen, dessen Material Metall oder beispielsweise ein Hartpolymer wie beispielsweise ein Faser verstärkter Harz sein kann, und eine Walze, die mit einer elastischen Beschichtung versehen ist und die den Riemen an dem Spalt stützt, angewendet werden, wird eine elastische Finishingzone erzielt, die eine Seite mit einer sehr hohen Qualität hat und die an die Bahnseite sehr gut in Übereinstimmung mit der Belastung angepasst ist. Des Weiteren wird mittels der erfindungsgemäßen Lösung eine Finishingvorrichtung vorgesehen, bei der die Gesamtlänge der Bahnbehandlungszone sehr lang ist und bei Bedarf eine Anzahl an Zonen mit unterschiedlichen Druckbereichen hat. Ein wesentlichen Merkmal des erfindungsgemäßen Kalanders ist die Härte des angewendeten Kalanderriemens im Vergleich zu der Walzenbeschichtung. Dadurch wird ein außerordentlich bedeutsamer Vorteil dahingehend geschaffen, dass das Endstückaufführen problemfrei und leicht stattfindet, da das Führungsende der Bahn durch den Kalander als gesamte Breite treten kann. Die weiteren Vorteile und charakteristischen Merkmale der Erfindung gehen aus der nachstehend aufgeführten detaillierten Beschreibung der Erfindung hervor.
Nachstehend ist die vorliegende Erfindung an Hand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Wie dies bereits vorstehend dargelegt ist, zeigen die Fig. 1A und 1B Kalander nach dem Stand der Technik, wobei Fig. 1A eine schematische Darstellung eines Kalanderspaltes zeigt, der mittels einer erwärmbaren harten Walze und einem endlosen Metallriemen vorgesehen ist, der durch einen Walze gestützt ist, die mit einer elastischen Beschichtung versehen ist.
Andererseits zeigt Fig. 1B eine schematische Darstellung eines Kalanders mit zwei Spalten, bei dem die Kalanderspalte zwischen harten Walzen und einem Metallriemen ausgebildet sind, der durch Walzen gestützt ist, die mit elastischen Beschichtungen versehen sind.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Kalanders, der das erfindungsgemäße Kalendrierverfahren anwendet und der einen Glättprozess in fünf Stufen ermöglicht, wobei bei diesem Prozess die Beziehung zwischen und innerhalb der verschiedenen Stufen eingestellt werden kann.
Was den Kalendrierprozess im Allgemeinen betrifft, so kann aufgeführt werden, dass, damit ein Papier glatt wird und von beiden Seiten geglättet werden kann, in dem Kalanderspalt eine glatte Seite an jeder Seite des Papiers vorhanden sein muss. Wenn ein Linienkalander angewendet wird, bilden zwei gegenüberstehende harte Stahlwalzen einen außerordentlich engen Spalt, damit eine Verformung mit der erwünschten Eigenschaft Zeit hat, bei dem Papier bei einer hohen Laufgeschwindigkeit sich auszubilden. Wenn eine der mit harten Seiten versehenen Kalanderwalzen durch einen endlosen Kalanderriemen ersetzt wird, der durch eine Walze oder durch mehrere Walzen gestützt ist, die mit einer elastischen Beschichtung versehen sind, und insbesondere durch einen Metallriemen ersetzt wird, wird ein beträchtlich langer Spalt erzielt, bei dem beide Seiten des Papiers einer gleichen Behandlung unterworfen sind. Das erforderliche Drücken bei dem Kalanderspalt wird hauptsächlich mittels der Walzen erzeugt, die die Kalanderriemen stützen, und teilweise durch ein Einstellen der Spannung des Kalanderriemens. In Abhängigkeit von dem Erfordernis kann der Kalanderriemen entweder durch harte Walzen oder durch Walzen, die mit elastischen Beschichtungen versehen sind, gestützt werden. Die Wirkung des durch harte Stahlwalzen gestützten Kalanderriemens auf das Papier ist derjenigen bei einem Maschinenkalander ähnlich, was bedeutet, dass Schwankungen in Bezug auf die Dicke des Papiers wirkungsvoll kalibriert werden. Da jedoch die Spaltzeit erheblich länger als einem Maschinenkalander auf Grund des Kontaktes zwischen dem Papier und dem Kalanderriemen und auf Grund der Steifigkeit des Kalanderriemens ist, kann angenommen werden, dass die viskoelastische Verformung Zeit hat, um in einem größere Maß als bei normalen Maschinenkalandern stattzufinden.
Ein Stahlriemen, der mittels mit elastischen Beschichtungen versehenen Walzen gestützt ist und an einer Stahlwalze eingesetzt ist, unterwirft das Papier an den Walzen einen Druckimpuls in ähnlicher Weise wie bei einem Superkalander. Außerdem ist in dem Bereich zwischen den Walzen das Papier einem Druckimpuls unterworfen, der aus der Spannung der Riemen herrührt, wobei die Funktion dieses Impulses hauptsächlich dem Verhindern eines Umkehrens der Vorformungen dient, die an den Walzen auftreten. Wenn Walzen mit elastischen Beschichtungen angewendet werden, ist das Risiko einer Beschädigung der Walzenbeschichtungen erheblich geringer als bei einem Superkalander oder bei einem Weichkalander, da die Walzen nicht in einen direkten Kontakt mit dem zu glättenden Papier zu treten, jedoch schützt der Kalanderriemen die Beschichtungen wirkungsvoll vor einem Markieren in dem Falle eines möglichen Bahnreißens. Die Anwendung eines Kalanderriemens bei einem Spalt zwischen dem Papier und einer Walze mit einer elastischen Beschichtung ermöglicht ein effizientes Kühlen der Walze mit elastischer Beschichtung, was dazu beträgt, dass eine hohe Laufgeschwindigkeit ermöglicht wird.
Ein Kalendrieren kann außerdem als ein sogenanntes Reibungskalendrieren ausgeführt werden, das neben dem Drücken des zwischen den Seiten angeordneten Papiers auch auf verschiedenen Geschwindigkeiten der Seiten und des Papiers und auf eine Gleitreibung gegründet ist, die von den Unterschieden bei der Geschwindigkeit herrühren. Ein normales Kopieren, das von einer Druckspannung herrührt, wird verstärkt aufgrund des durch die Reibung bewirkten Ansteigens der Temperatur und auch weil die Reibung zwischen der Glättseite und dem Papier von einer statischen Reibung in eine kinematische Reibung umgewandelt wurde, die, wie dies gut bekannt ist, die niedrigere dieser beiden ist. Selbst obwohl bei den heutigen Lösungen ein Gleiten lediglich in der Maschinenrichtung stattfindet, wird die Bewegung der Polymere auch in der Querrichtung auf Grund des Übergangs von der statischen Reibung in die kinematische Reibung erleichtert. Bei den bislang angewendeten Lösungen ist die Reibung durch ein Drehen der Walzen, die den Spalt bilden, bei einer geringfügigen zueinander bestehenden Geschwindigkeitsdifferenz erzeugt worden. Das Maß des Gleitens pro Längeneinheit war sehr klein, jedoch konnte eine Verbesserung des Endergebnisses bemerkt werden. Die Probleme sind hauptsächlich das Laufverhalten und die genaue Steuerung der Drehgeschwindigkeiten der Walzen. Das Reibungskalendrieren kann ebenfalls bei einem Langspaltkalander angewendet werden, der einen Kalanderriemen anwendet. Bei einem derartigen Kalander ist selbst bei einer sehr geringen Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Seiten das Gleiten, dem das Papier ausgesetzt ist, erheblich hoch auf Grund des Langspaltes. Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen allgemeinen Prinzipien des Kalanders ist die vorliegende Erfindung nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 der vorstehend erwähnten Zeichnungen unter Zuhilfenahme von speziellen alternativen Ausführungsbeispielen der in dieser Zeichnung dargestellten Erfindung erläutert.
Somit zeigt Fig. 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kalanders, wobei in dem Kalander ein Langkalanderspalt N zwischen einer erwärmbaren harten Walze 11 und einem Kalanderriemen ausgebildet ist, der insbesondere ein Metallriemen ist und mittels zwei Walzen 12A und 12B gestützt ist, die mit elastischen Beschichtungen 13A und 13B versehen sind. Somit tritt die zu kalendrierende Materialbahn W, die insbesondere eine Papierbahn, eine Pappbahn oder dergleichen ist, durch den Spalt, in dem an einer Seite eine erwärmbare harte Walze 11 ist und an der entgegengesetzten Seite der Kalanderriemen 15 ist, der als eine endlose Schleife ausgebildet ist und der über die Ausrichtwalzen 14A, 14B, 14C und 14D läuft. Der Kalanderriemen 15 wird gegen die erwärmbare harte Walze 12 belastet, um einen Spalt N auszubilden, der mittels zwei Walzen 12A und 12B sich erstreckt, die mit elastischen Beschichtungen versehen sind. Somit entspricht die Form des Spalts N der Kurvenform der erwärmbaren harten Walze 11 und die Länge des Spaltes N ist von den Durchmessern der Walzen, von dem Abstand zwischen den Walzen 12A und 12B mit der elastischen Beschichtungen zueinander und von der Art und Weise, mit der der Kalanderriemen 15 für ein Laufen durch den Spalt N mittels der Ausrichtwalzen 14A, 14B, 14C und 14D geführt ist, abhängig.
Mittels des in Fig. 2 gezeigten erfindungsgemäßen Kalanders kann der Kalanderprozess deutlich in fünf aufeinanderfolgende Stufen geteilt werden, bei denen die Beziehung zwischen den Stufen eingestellt werden kann, oder wobei einige Stufen vollständig weggelassen werden können.
Die erste Stufe bei dem Kalanderprozess ist eine Stufe eines Vorkontaktes, bei der die zu kalendrierende Materialbahn W, die nachstehend Papierbahn genannt wird, von beiden Seiten in einen Kontakt mit glättenden heißen Seiten gebracht wird, indem die Papierbahn in den Spalt zwischen in diesem Fall insbesondere einem Metallriemen 15 und einer erwärmbaren harten Walze 11 tritt. Die Zone I des Vorkontaktes ist so ausgebildet, dass der Metallriemen 15 in Kontakt mit der erwärmbaren Walze 11 sogar vor dem Spalt tritt, der zwischen der erwärmbaren harten Walze 11 und der ersten mit einer elastischen Seite versehenen Walze 12A ausgebildet ist, die den Metallriemen 15 stützt. Der Abstand des Vorkontaktes, das heißt die Länge der Zone I des Vorkontaktes und somit die Zeitspanne des Vorkontaktes können eingestellt werden, indem der Eintreffwinkel des Metallriemens 15 in Bezug auf die erwärmbare Hartwalze 11 mittels der ersten Ausrichtwalze 14A verändert wird. Die optimale Länge der Zone I des Vorkontaktes hängt von dem für das Papier erwünschten Temperaturgradienten ab, der wiederum von der Papiersorte, der Feuchtigkeit, der Laufgeschwindigkeit, der Anfangstemperatur des Papiers und von Temperaturen der Seiten abhängig ist, die mit dem Papier in Kontakt stehen. Der Wärmeübertragungskoeffizient zwischen dem Papier und der Andrückseite wirkt auf die Übertragung der Wärme von der Walze 11 von dem Metallriemen 15 zu der Papierbahn W bei dem Vorkontakt. Außer durch den Kompressionsdruck zwischen dem Papier und der Andrückseite wird der Wärmeübertragungskoeffizient außerdem in einem wesentlichen Maß durch die Feuchtigkeit des Papiers, durch die Rauhigkeit und die Reinheit der Drückseite und durch die Porösität und Glattheit des Papiers beeinflusst.
Nachdem die Temperaturen die Verteilung der Feuchtigkeit bei dem Papier W in der Zone I des Vorkontaktes geeignet gestaltet worden ist, tritt die Papierbahn W in die Presszone II, das heißt in den Spalt zwischen der erwärmbaren harten Walze 11 und der ersten Walze 12 mit der elastischen Beschichtung. Bei der Pressstufe oder genauer gesagt bei der Presszone II wird die Papierbahn W zwischen heißen glätten Seiten und insbesondere zwischen der erwärmbaren harten Walze 11 und dem Metallriemen 15 gedrückt. Die Form der Verteilung des Drückens in der Presszone II ist ungefähr derjenigen in dem Spalt bei einem Superkalander oder bei einem weichen Kalander ähnlich. Die Form der Verteilung des Drückens kann beeinflusst werden, indem das Beschichtungsmaterial und/oder die Dicke der Walzenbeschichtung 13A an der ersten Walze 12A mit der elastischen Beschichtung verändert wird oder indem der Walzendurchmesser verändert wird und/oder indem die Belastung zwischen den Walzen eingestellt wird. In Bezug auf das Einstellen der Belastung kann aufgeführt werden, dass im Hinblick auf ihren Aufbau und ihren Betrieb die erste Walze 12A mit der elastischen Beschichtung beispielsweise eine Walze sein kann, die in Zonen einstellbar ist, wie dies Fig. 2 gezeigt ist, bei der Walzenmantel 16A so eingerichtet ist, dass er um eine ortsfeste Walzenachse 17A umläuft, wobei der Walzenmantel 16A zu dem Spalt hin in Bezug auf die Achse mittels Belastungselementen 18A und insbesondere hydrostatischen Belastungselementen belastet wird. Mittels einer derartigen in Zonen einstellbaren Walze 12A kann die Belastung in dem Spalt zwischen der Walze mit der elastischen Beschichtung und der erwärmbaren harten Walze 12 in der Querrichtung der Bahn gleichmäßig gestattet werden und, sofern dies erwünscht ist, kann die Belastung nach Bedarf eingestellt werden. Der Metallriemen 15, der der Kurvenform der erwärmbaren harten Walze entspricht, trägt zu einem Verbreitern der Presszone bei und erhöht somit die Wirkzeit.
Bei dem Kalanderprozess folgt der Pressstufe II eine Stufe III eines Umkehrens der Verformung, wobei in dieser Stufe die Papierbahn W ihren Lauf gestützt zwischen der erwärmbaren harten Walze 11 und dem metallischen Riemen 15 fortsetzt. Somit findet ein teilweises Umkehren der in dem Papier in der Pressstufe II erzeugten Verformung unter Steuerung gegen die glatten Seiten statt, während die Temperatur des Papiers immer noch oberhalb der Glasübergangstemperatur ist. Ein geeignetes Drücken oder Pressen zwischen der erwärmbaren harten Walze 11 und dem metallischen Riemen 15 wird erzeugt, indem die Spannung des metallischen Riemens 15 mittels der Ausrichtriemen 14A, 14B, 14C und 14D eingestellt wird. Die Funktion des Drückens zwischen dem metallischen Riemen 15 und der erwärmbaren harten Walze 11 ist nicht das weitere Zusammendrücken des Papiers sondern ausschließlich das Unterstützen des Umkehrens der in dem Papier erzeugten Verformung, so dass die Dicke wieder hergestellt werden kann, jedoch die Seite des Papiers glatt bleibt. Wenn das Papier während des Umkehrens gestützt ist, wird ein Anheben von Spitzenpunkten in dem Papier verhindert, wobei in diesem Zusammenhang die Talpunkte oder Vertiefungspunkte an der Papierseite zu einem Ansteigen in Kontakt mit den Druckseiten neigen und die Glätte des Papiers somit verbessert ist. Während der Stufe des Umkehrens der Verformung wird das Papier konstant durch den Metallriemen gestützt, jedoch neigt in der Presszone II das Papier dazu, breiter zu werden. Andererseits versucht die Reibung zwischen den glatten Metallseiten, die das Papier stützen, und der Papierseite, das Verbreitern der Bahn zu verhindern. Dies erzeugt eine Druckspannung in dem Inneren des Papiers und eine Scherspannung parallel zu der Seite in der Querrichtung in der Papierbahn durch die Wirkung der Reibung. Die in dem Inneren des Papiers vorhandene Druckspannung versucht, die Talbereiche oder Vertiefungsbereiche an der Papierseite anzuheben, was die Glätte und das spezifische Volumen des Papiers verbessert. Andererseits hat, wie dies Vorstehend bereits aufgeführt worden ist, eine Scherspannung parallel zu der Papierseite eine Wirkung, die den Glanz des Papiers erhöht.
Die nächste Stufe das heißt nach der Stufe des Umkehrens der Verformung ist bei dem Kalanderprozess die Finishingpressstufe IV. Bei dieser Finishingpressstufe wird das Papier, das bereits einmal gepresst und umgekehrt worden ist, erneut in einer ähnlichen Weise wie bei der zweiten Stufe das heißt wie bei der Pressstufe gedrückt beziehungsweise gepresst, das heißt es ist immer noch zwischen dem Metallriemen 15 und der erwärmbaren harten Walze 11, während eine Walze 12B mit einer elastischen Beschichtung den Metallriemen 15 gegen die mit einer harten Seite versehene erwärmbare Walze 11 drückt. Die Funktion des Finishingpressens ist, mittels dieses zweiten Druckimpulses insbesondere auf die Abschnitte in dem Papier einzuwirken, die beispielsweise auf Grund einer örtlichen Dickenschwankung ungleichmäßig geblieben sind. Die Auswirkungen des Finishingpressens erstrecken sich tiefer in das Papier hinein als die früheren Stufen, da bei dieser Stufe der Temperaturgradient in dem Papier für ein Ausgleichen Zeit hat und die Temperatur des Papiers völlig oberhalb der Glasübergangstemperatur ist. Aus diesem Grund ist die für die Verformung des Papiers erforderliche Kraft geringer als bei der ersten Pressstufe und die Verringerung des spezifischen Volumens findet noch besser statt. Andererseits sind die Verformungen, die bei dem Finishingpressen angestrebt werden, relativ klein, da das Papier bereits nach den ersten drei Stufen des Glättens relativ glatt ist. Aus diesen Gründen muss die Finishingpressstufe IV erheblich sanfter als die erste Pressstufe II sein, das heißt es ist erforderlich, eine lineare Last und einen Druck anzuwenden, der erheblich geringer als bei der ersten Pressstufe ist, damit das spezifische Volumen des Papiers beibehalten werden kann. Das Einstellen der linearen Last ist relativ einfach, wenn die zweite mit eine elastischen Beschichtung 13B versehene Walze 12B ebenfalls gemäß dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel eine Walze ist, die in Zonen entsprechend der mit einer elastischen Beschichtung versehen ersten Walze 12A einstellbar ist, wobei bei der Walze der Walzenmantel 16B derart eingerichtet ist, dass er in ähnlicher Weise um die ortsfeste Walzenachse 17B umläuft, wobei der Walzenmantel 16B in Bezug auf die Walzenachse zu dem Spalt zwischen der mit der elastischen Beschichtung 13B versehenen Walze 12B und der erwärmbaren harten Walze 11 mittels Belastungsselementen 18B hin belastet wird.
Die letzte Stufe das heißt die fünfte Stufe bei dem Kalanderprozess ist die Nachkontaktstufe V, bei der das Papier W nach dem Finishingpressen zwischen einem metallischen Riemen 21 und der erwärmbaren harten Walze 11 gehalten wird. Die Funktion der Nachkontaktstufe V ist das Stützen des Umkehrens der bei dem Finishingpressen erzeugten Verformung und das Erlauben, dass das Papier in einem derartigen Zustand verbleibt, dass nachteilhafte Verformungen nun in einem Maß vorhanden sind, das so gering wie möglich ist. Die Länge der Nachkontaktstufe V kann eingestellt werden, indem die Position der zweiten Ausrichtwalze 14B eingestellt wird. Im Hinblick auf das Endergebnis wäre es optimal, wenn das Papier in einer gesteuerten Weise auf einer Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur gekühlt werden könnte. Nach dem Kühlen verbleibt ein Umkehren der Verformungen gering, die bei dem Papier auftreten, das in einem glasartigen Zustand vorhanden ist. Ein derartiges Kühlen erfordert einen zweiten ähnlichen Metallriemenkalander, der direkt nach dem eigentlichen Glättkalander angeordnet ist. Die Funktion von dieser zweiten Vorrichtung ist ein Ableiten der Wärme von dem Papier mittels eines gekühlten Langspaltes, so dass das gesamte Papier in einen glasartigen Zustand verfestigt wird, bevor es von dem Spalt weggeht.
Bei einem in Fig. 2 gezeigten Kalander können die verschiedenen Kalanderparameter innerhalb von sehr breiten Änderungsbereichen eingestellt werden. Zunächst können die Temperaturen der Seiten, die die Papierbahn W erwärmen, innerhalb eines sehr breiten Bereiches eingestellt werden. Der untere Grenzwert der Temperatur ist in der Praxis die Temperatur der Maschinenhalle, wenn die harte Walze 11 und der Metallriemen 15 praktisch nicht gekühlt werden, was ebenfalls möglich ist. Es kann angenommen werden, dass das Kühlen hauptsächlich gerade in einem Fall von Belang ist, bei dem zwei Metallriemenkalander hintereinander eingesetzt sind und die Papierbahn, die bereits geglättet worden ist, mittels des letzteren Kalenders auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur der in dem Papier enthaltenen Polymere gekühlt wird, um ein Aufrauhen der Papierseite als ein Ergebnis des Umkehrens der Verformung zu vermeiden. In der Praxis wird jedoch ein konstantes Kühlen einer Vorrichtung mit einer Größe eines Kalanders auf eine Temperatur, die erheblich kälter als die Temperatur der Umgebung ist, sehr kostspielig und ist in der Regel sogar nicht erforderlich, da die Wärme ausreichend Zeit hat, um von den Oberflächenabschnitten des Papiers in einem ausreichenden Maß abgeleitet zu werden, so dass eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur erreicht wird. Der obere Grenzwert der Temperatur bei einem Metallriemenkalander hängt von der zu glättenden Papiersorte und von der speziellen Anwendung ab. Der durch die Anlage selbst eingesetzte obere Grenzwert hängt von der Tolerierung der Wärme durch die Walzen 12A und 12B mit den elastischen Beschichtungen ab, die den Metallriemen 15 stützen. Im Hinblick auf die Walze mit den elastischen Beschichtungen ist es möglich, höhere Temperaturen als bei einem weichen Kalander anzuwenden, da in beiden Fällen die Walzenbeschichtung einmal pro Umdrehung verformt wird, jedoch kann bei einem Metallriemenkalander das Kühlen der Walze effizienter eingerichtet werden, da die Walze selbst nicht in einem direkten Kontakt mit dem Papier und/oder mit der heißen Walze steht, die eine Gegenwalze bildet. Das Erwärmen der erwärmbaren harten Walze 11 kann durch die gegenwärtig zur Verfügung stehenden Einrichtungen und beispielsweise mittels Dampf oder Fluid von dem Inneren oder in induktiver Weise von außen eingerichtet werden. Das Erwärmen des metallischen Riemens 15 wird am besten mittels Induktion ausgeführt. Um ungleichmäßige Seiten zu vermeiden, ist es von Bedeutung, dass die Seiten, die jede Seite des Papiers drücken, die gleiche Temperatur haben.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Kalanderprozess in fünf Stufen wird die Papierbahn W mittels Kontakterwärmung erwärmt.
Das Einstellen des Feuchtigkeitsgehalts in der Papierbahn kann durch ähnliche Einrichtungen wie bei den Kalandern nach dem Stand der Technik ausgeführt werden. Ein geeigneter Feuchtigkeitsgradient kann am einfachsten erzeugt werden, indem die Papierseite mit Dampf unmittelbar vor dem Vorkontakt behandelt wird. Wenn das Maß der Dampfbehandlung abgeschätzt wird, muss berücksichtigt werden, dass während des Kalendrierens fast kein Verdampfen der Feuchtigkeit stattfindet, wohingegen dieses bei Maschinenkalandern und Superkalandern nach jedem Spalt stattfindet, das heißt das Papier muss vor dem Kalendrieren auf eine Trockenheit getrocknet werden, die höher als die letzte angestrebte Trockenheit ist, und der letzte Feuchtigkeitsgehalt wird durch eine Dampfbehandlung der Papierseiten unmittelbar vor dem Kalendrieren erreicht.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Kalendrierprozess mit den fünf Stufen besteht die Druckbehandlung, der das Papier unterworfen ist, aus den Summen der Verteilungen des Drucks in den verschiedenen Stufen. Die Verteilungen in den verschiedenen Stufen können zumindest teilweise unabhängig voneinander eingestellt werden. Bei der Stufe des Vorkontaktes kann das Drücken eingestellt werden, indem die Spannung des metallischen Riemens 15 verändert wird. Neben dem Kontakt zwischen dem Papier und der Rückseite wirkt auch die Drückkraft auf den Wärmeübertragungskoeffizient. Dieser Koeffizient wird außerdem durch die Feuchtigkeit der Papierseite beeinflusst. Bei der Stufe des Vorkontaktes sollte die Druckkraft so hoch wie möglich sein. In einem derartigen Fall ist der begrenzende Faktor die Festigkeit des Metallriemens 15, das heißt wie weit der Metallriemen 15 ohne Beschädigung bei dem Riemen im Betrieb als ein Ergebnis der Ermüdung gespannt werden kann. Bei der ersten Drückstufe oder Pressstufe II ist die Verteilung des Drückens ähnlich wie bei dem Spalt bei einem Superkalander oder einem weichen Kalander. Die Steifigkeit des Metallriemens 15 erweitert jedoch die Form der Verteilung des Drückens und erhöht dadurch die Wirkzeit des Drückens. In der Zone III des Umkehrens der Verformung, die zwischen den Pressstufen II und IV angeordnet ist, rührt das Pressen erneut aus der Spannung des Metallriemens 15 her. Auch bei dieser Stufe kann der Druck so hoch sein, wie dies durch die Festigkeit des Riemens gestattet ist, damit die Seiten des Papiers so fest wie möglich während des Drückens gestützt werden und damit ein unerwünschtes Umkehren der Vorformungen und ein Falten des Papiers vermieden werden kann.
Das mittels der Spannung des Metallriemens 15 erzeugte Drücken ist in jedem Fall im Vergleich zu dem mittels Walzen erzeugten Drücken erheblich geringer. Bei Bedarf kann das Drücken oder Pressen erhöht werden, indem eine elektromagnetische Anzugskraft zwischen dem Metallriemen und der erwärmbaren harten Walze 11 erzeugt wird oder indem der Metallriemen 15 von der Rückseite mittels eines speziellen Gleitschuhs gestützt wird. Jedoch ist es ein Nachteil von jeder dieser Lösungen, dass dadurch die Anlage als Ganzes komplizierter wird. Die Form der Verteilung des Drucks bei der Finishingpressstufe IV entspricht der ersten Pressstufe II, jedoch muss bei dem Finishingpressen die lineare Last auf einer derartigen Höhe eingestellt werden, dass das spezifische Volumen des Papiers nicht verschlechtert wird. Bei der Nachkontaktstufe V ist die Druckverteilung ähnlich wie bei der Stufe I des Vorkontaktes und die Länge des Nachkontaktes und auch die Zeitspanne des Nachkontaktes kann nach Bedarf durch ein Verändern des Weglaufwinkels des Metallriemens 15 verändert werden.
Unter Bezugnahme auf die vorstehend dargelegte Beschreibung ist mittels der Erfindung ein Kalanderverfahren vorgesehen, das bei einem Kalendrieren einer Anzahl an Papiersorten auf Grund seiner in einem breiten Bereich vorliegenden Einstellbarkeit angewendet werden kann. Im Hinblick auf den Kalanderprozess kann des Weiteren aufgeführt werden, dass der Kalanderriemen insbesondere in dem Fall eines Metallriemens erwärmt werden kann. In dem Fall von anderen Materialien und auch in dem Fall eines metallischen Materials kann der Kalanderriemen beispielsweise gekühlt, befeuchtet etc. werden, wenn dies erforderlich ist. Bei dem Kalander kann ein Riemen erwärmt werden und der an der entgegengesetzten Seite des Spaltes angeordnete Riemen kann gekühlt werden, wobei in diesem Fall ein Phänomen erzeugt wird, bei dem die in der zu kalendrierenden Materialbahn vorhandene Feuchtigkeit dazu gebracht werden kann, dass sie in dem Kalanderspalt von der erwärmten Seite zu der gekühlten Seite übertragen wird, wodurch die Seite des zu kalendrierenden Materials, die an der Seite des erwärmten Riemens gesetzt ist, sehr günstig gestaltet werden kann. Eine derartige Lösung ist für ein einseitiges Kalendrieren sehr gut geeignet und insbesondere für ein Kalendrieren für Pappe. Zuvor ist bereits aufgeführt worden, dass ein wesentliches Merkmal des Riemens seine Härte im Vergleich zu dem Walzenbeschichten ist. Dadurch wird ein außerordentlich bedeutsamer Vorteil dahingehend vorgesehen, dass das Aufführen problemfrei und leicht ist, da das Ende der Bahn durch den Kalander in voller Breite treten kann.
Der vorstehend beschriebene Kalander und das vorstehend beschriebene Kalanderverfahren kann, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, weiter verbessert und entwickelt werden, beispielsweise in Übereinstimmung mit der Bahn, für die das Kalanderieren der vorliegenden Erfindung insbesondere gedacht ist und mit dem Kalendrierergebnis, das wunschgemäß erzeugt werden soll.
Versuche sind außerdem unternommen worden, diese speziellen Merkmale durch Fig. 2 darzustellen. An der Einlassseite des Kalendrierspaltes N ist es bei Bedarf möglich, beispielsweise eine Dampfbehandlungsvorrichtung, eine Erwärmungsvorrichtuncr und /oder eine Kühlvorrichtung vorzusehen. Des Weiteren kann die Bahn W vor dem Kalendrieren vorbefeuchtet werden, wenn dies als erforderlich erachtet wird. Wenn der Dampf in den Spalt zwischen der Bahn W und dem Element zugeführt wird, das die Bahn kalendriert, wie beispielsweise die heiße harte Walze 11 und/ oder der Kalendrierriemen 15, wird ein luftfreier Raum zwischen der Bahn W und dem Kalendrierelement 11 und/oder 15 erzielt. Selbst in nur dieser Weise kann das Kalendrierergebnis verbessert werden, da in einem derartigen Fall durch ein Wegbringen der Luft die Übertragung der Wärme erheblich effizienter gestaltet werden kann. Die Dampfliefereinrichtungen sind in Fig. 2 schematisch durch das Bezugszeichen 20 an der Seite der heißen harten Walze 11 bezeichnet und mit dem Bezugszeichen 21 an der Seite des Kalendrierriemens 15 bezeichnet.
Zusätzlich zu der Lieferung von Dampf oder als eine alternative Lösung gegenüber der Lieferung von Dampf kann die Bahn W an der Seite des heißen Walze 11 vorbefeuchtet werden, wodurch die Übertragung der Wärme zwischen der heißen Walze 11 und der Bahn W weiter verbessert wird. Für das Befeuchten ist es möglich, separate Befeuchtigungseinrichtungen 22 anzuwenden, oder für das Befeuchten ist es ebenfalls möglich, an eine Dampfliefereinrichtung 20 zu denken, wie sie vorstehend beschrieben ist, die an der Seite der heißen Walze 11 verwendet wird. Die Bahn W kann außerdem zumindest von der Seite der heißen Walze 11 vorgewärmt werden, bevor die Bahn in den Spalt N eintritt. Für das Vorerwärmen ist es möglich, an eine Anwendung einer Dampfliefereinrichtung 20 zu denken, jedoch ist es an Stelle der vorstehend beschriebenen separaten Vorbefechtungseinrichtung 22 ebenfalls möglich, eine separate Vorerwärmungseinrichtung 22 zu verwenden. In Abhängigkeit von dem erwünschten Kalendrierergebnis und von der Sorte der zu kalendrierenden Bahn W kann außerdem das Vorerwärmen oder das Vorkühlen an der entgegengesetzten Seite der Bahn W das heißt an der Seite des Kalendrierriemens 15 vorgesehen werden. Diese für das Vorerwärmen oder Vorkühlen gedachten Einrichtungen sind durch das Bezugszeichen 23 in Fig. 2 bezeichnet.
Bei einem einseitigen Kalendrieren der Bahn W und insbesondere bei einem Kalendrieren von Pappe ist es günstig, dass die Batn W von der zu der heißen Walze 11 entgegengesetzten Seite durch ein Kühlen des Kalendrierriemens 15 mittels einer Kühleinrichtung 23 gekühlt wird. In einem derartigen Fall drängt das Kalendrieren der Bahn W die in der Bahn vorhandenen Feuchtigkeit zu der Seite des Kühlenkalendrierriemens 15, wobei in diesem Fall die an der Seite der heißen Walze angeordnete Seite der Bahn W eine sehr hohe Qualität erhält. Wenn die Temperatur des Kalendrierriemens 15 eingestellt wird, kann auch das Rollen der Bahn W unter Kontrolle gebracht werden. Wenn dies des Weiteren mit einer Dampfbehandlung in dem Spalt N mittels Dampfbehandlungseinrichtungen 20 und 21 und mit einer Vorbefeuchtung 22 der Bahn von der Seite der heißen Walze 11 verbunden ist, wird eine Pappe mit einer sehr hohen Qualität erhalten, die einseitig kalendriert worden ist.
Vorstehend ist die vorliegende Erfindung an Hand von Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch keineswegs auf die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiel allein beschränkt, sondern verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können Veränderungen innerhalb des Umfangs der erfinderischen Idee aufzeigen, die in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist.

Claims

1. Kalanderverfahren, bei dem die zu kalandrierende Materialbahn (W) insbesondere eine Papierbahn oder Pappbahn durch den Kalander tritt, wobei in dem Kalander ein Kalanderspalt (N) zwischen einer erwärmbaren harten Walze (11) und einem endlosen flexiblen und im Wesentlichen nicht zusammendrückbaren Kalanderriemen (15) ausgebildet ist, der über die Walze tritt und gegen die erwärmbare harte Walze mittels einer mit einer elastischen Beschichtung versehenen Walze gedrückt wird, wobei durch den Kalanderspalt (N) die zu kalandrierende Bahn (W) tritt, wobei in diesem Zusammenhang die erwärmbare harte Walze (11) erwärmt wird, damit die Oberflächelage der zu kalandrierenden Materialbahn (W) plastiziert wird, die an der Seite der erwärmbaren Walze angeordnet ist, und wobei in diesem Zusammenhang die zu kalandrierende Materialbahn (W) in einen Vorkontakt mit der erwärmbaren Walze (11) vor dem eigentlichen Kalandrieren der Bahn (W) d. h. vor einem Zustand gebracht wird, bei dem die Materialbahn (W) zwischen der erwärmbaren harten Walze (11) und dem Kalanderriemen (15) gedrückt wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

nach der Stufe des Vorkontaktes (I) die eigentliche Pressbehandlung bei der zu kalandrierenden Materialbahn (W) angewendet wird, d. h. dass die Bahn in dem zwischen der erwärmbaren harten Walze (11) und dem endlosen flexiblen und im Wesentlichen nicht zusammendrückbaren Kalanderriemen (15) ausgebildeten Spalt (N) in zumindest zwei Stufen so kalandriert wird, dass eine Verformung in der Materialbahn (W) so erzeugt wird, dass sie zunächst in einer ersten Pressstufe (II) zwischen der erwärmbaren harten Walze (11) und dem Kalanderriemen (15) mittels einer mit einer elastischen Beschichtung (13A) versehen ersten Walze (12A) gepresst wird, woraufhin die bei der ersten Pressstufe (II) erzeugte Verformung teilweise unter Steuerung in eine Umkehrstufe (III) umkehren kann, indem die zwischen der erwärmbaren harten Walze (11) und dem Kalanderriemen (15) gestütze Materialbahn (W) unbeweglich gehalten wird, woraufhin eine erneute Verformung in der Materialbahn (W), die bereits einmal gepresst und teilweise wiederhergestellt wurde, erzeugt wird, indem die Bahn erneut bei einer Finishing- Pressstufe (IV) zwischen der erwärmbaren harten Walze (11) und dem Kalanderriemen (15) bei einem wesentlich geringeren Druck und einer linearen Last im Vergleich zu der ersten Pressstufe (II) mittels einer mit einer elastischen Beschichtung (13B) versehenen zweiten Walze (12B) gepresst wird.

2. Kalanderverfahren gemäß Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Bahn, die der Pressbehandlung unterworfen war und die bereits kalandriert wurde, nach der Finishing- Pressstufe (IV) mittels des Kalanderriemens (15) über einen bestimmten Abstand an der erwärmbaren harten Walze (11) gestützt wird, bevor die Bahn (W) zwischen der erwärmbaren harten Walze (11) und dem Kalanderriemen (15) weg tritt.

3. Kalanderverfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass

bei der Stufe (III) des Umkehrens der Verformung die Bahn (W) so gestützt wird, dass die Dicke der Bahn zumindest teilweise wiederhergestellt werden kann, so dass die kalandrierte Seite glatt bleibt.

4. Kalanderverfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Länge der Zone (I) des Vorkontaktes in Übereinstimmung mit dem erwünschten Temperaturgradienten reguliert wird, indem der Eintreffwinkel reguliert wird, bei dem der Kalanderriemen (15) in einen Kontakt mit der erwärmbaren harten Walze (11) eintritt.

5. Kalanderverfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Länge der Nachkontaktzone (V) so reguliert ist, dass nach der Finishing-Presszone (IV) die Verformungen in der Bahn in einem Maß auftreten, das so gering wie möglich ist.

6. Kalanderverfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Materialbahn (W) vor der Stufe (I) des Vorkontaktes bei dem Kalandern zumindest von der Seite der Bahn mit Dampf behandelt wird, die an der Seite der erwärmbaren Walze (11) angeordnet ist.

7. Kalanderverfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Bahn (W) von der Seite der erwärmbaren harten Walze (11) vor der Stufe (I) des Vorkontaktes bei dem Kalandern befeuchtet wird.

8. Kalanderverfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Bahn (W) von der Seite des Kalanderriemens (15) gekühlt wird, indem der Kalanderriemen (15) spätestens vor dem Eintreten der Bahn in die erste Pressstufe (II) gekühlt wird.

9. Kalander, der ein Kalanderverfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche anwendet, mit

einem Kalanderspalt (N), der zwischen einer erwärmbaren harten Walze (11) und einem endlosen flexiblem und im Wesentlichen nicht zusammendrückbaren Kalanderriemen (15) ausgebildet ist, der über die Walze tritt und gegen die erwärmbare harte Walze mittels einer mit einer elastischen Beschichtung versehenen Walze gedrückt wird, wobei durch den Kalanderspalt (N) die zu kalandrierende Materialbahn (W) d. h. insbesondere eine Papierbahn oder Pappbahn für ein Vorbeitreten eingesetzt ist, wobei in diesem Zusammenhang die erwärmbare harte Walze (11) so eingerichtet ist, dass sie erwärmt wird, damit die Oberflächenlage der zu kalandrierenden Materialbahn (W) plastiziert, die an der Seite der erwärmbaren Walze angeordnet ist, und wobei in diesem Zusammenhang die zu kalandrierende Materialbahn (W) zu einem Vorkontakt mit der erwärmbaren Walze (11) vor dem eigentlichen Kalandrieren der Bahn (W) d. h. vor dem Zustand tritt, bei dem die Materialbahn (W) so angeordnet ist, dass sie zwischen der erwärmbaren harten Walze (11) und dem Kalanderriemen (15) gepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass

im Hinblick auf das Ausführen der eigentlichen Pressbehandlung d. h. des Kalandrierens der Bahn (W) nach der Stufe des Vorkontaktes (I) in der Laufrichtung des Kalanderriemens (15) zumindest zwei Kalanderwalzen (12A, 12B), die mit elastischen Beschichtungen (13A, 13B) versehen sind, hintereinander bei einem Abstand voneinander eingesetzt sind, um den Kalanderriemen (15) gegen die erwärmbare harte Walze (11) so zu drücken, dass der Spalt (N) aus der eigentlichen Pressenzone (II), die zwischen der ersten Kalanderwalze (12A) mit einer elastischen Seite und der erwärmbaren Walze (11) angeordnet ist, aus einer Zone (III) zum Umkehren der Verformung, die nach der Pressenzone (II) folgt, wobei in der Zone (III) die zu kalandrierende Materialbahn (W) zwischen dem Kalanderriemen (15) und der Erwärmungswalze (11) gestützt ist, und aus einer Finishing-Presszone (IV) zusammengesetzt ist, die nach der Umkehrzone (III) folgt und zwischen der zweiten Kalanderwalze (12B) mit einer elastischen Seite und der erwärmbaren Walze (11) angeordnet ist, wobei in der Finishing-Pressenzone (IV) die lineare Last so eingestellt worden ist, dass sie wesentlich geringer als in der eigentlichen Pressenzone (II) ist.

10. Kalander gemäß Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Kalanderriemen (15) ein metallischer Riemen und insbesondere ein Stahlriemen ist.

11. Kalander gemäß Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Kalanderriemen (15) ein Riemen aus einem faserverstärkten harten Polymer ist.

12. Kalander gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass

der Kalanderriemen (15) nach der Finishing- Pressstufe (IV) so geführt wird, dass er über einen bestimmten Abstand an der erwärmbaren harten Walze (11) läuft, bevor die Bahn (W) zwischen der erwärmbaren harten Walze (11) und dem Kalanderriemen (15) weg tritt, um so eine Nachkontaktzone (V) für die Bahn (W) auszubilden, wobei in dieser Zone die Bahn zwischen der erwärmbaren Walze (11) und dem Kalanderriemen (15) gestützt ist.

13. Kalander gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass

die mittels der ersten und der zweiten Kalanderwalze (12A, 12B) gegen die erwärmbare Walze (11) erzeugten Drücke im Hinblick auf das Erzeugen der erwünschten linearen Belastung in der eigentlichen Zone (II) und in der Finishing-Pressenzone (IV) einstellbar sind.

14. Kalander gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass

die ersten erste/zweite Kalanderwalze (Kalanderwalzen) (12A, 12B) mit elastischer Seite (Seiten) in Zonen einstellbar ist/sind.

15. Kalander gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass

bei der Stufe (III) des Umkehrens der Verformung die Bahn (W) so eingerichtet ist, dass sie zwischen dem Kalanderriemen (15) und der erwärmbaren Walze (11) so gestützt ist, dass die Dicke der Bahn zumindest teilweise wiederhergestellt werden kann, so dass die kalandierte Seite glatt bleibt.

16. Kalander gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass

die Länge der Zone (I) des Vorkontaktes so eingerichtet ist, dass sie in Übereinstimmung mit dem erwünschten Temperaturgradienten einstellbar ist, indem der Eintreffwinkel geregelt wird, bei dem der Kalanderriemen (15) mit der erwärmbaren harten Walze (11) in Kontakt tritt.

17. Kalander gemäß einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass

die Länge der Nachkontaktzone (V) so eingerichtet ist, dass sie so einstellbar ist, dass nach der Finishing-Pressstufe (IV) Verformungen in der Bahn bis zu einem Maß auftreten, das so gering wie möglich ist.

18. Kalander gemäß einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass

der Kalander mit einer Einrichtung (20, 21) für ein Dampfbehandeln der Materialbahn (W) vor der Stufe (I) des Vorkontaktes bei dem Kalandern zumindest von der Seite der Bahn, die an der Seite der erwärmbaren Walze (11) angeordnet ist, versehen ist.

19. Kalander gemäß einem der Ansprüche 9 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass

der Kalander mit einer Einrichtung (20, 22) zum Befeuchten der Bahn (W) zumindest von der Seite der erwärmbaren harten Walze (11) vor der Stufe (I) des Vorkontaktes bei dem Kalandern versehen ist.

20. Kalander gemäß einem der Ansprüche 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass

der Kalander mit einer Einrichtung zum Kühlen des Kalanderriemens (15) versehen ist und dadurch die Bahn (W) spätestens vor dem Eintreten der Bahn in die Pressstufe (II) gekühlt wird.