EP0637467B1 - Kalander zum Auftragen wachshaltiger Dispersionen - Google Patents
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- D21H25/12—Rearranging applied substances, e.g. metering, smoothing; Removing excess material with an essentially cylindrical body, e.g. roll or rod
- D21H25/14—Rearranging applied substances, e.g. metering, smoothing; Removing excess material with an essentially cylindrical body, e.g. roll or rod the body being a casting drum, a heated roll or a calender
Definitions
- the invention relates to a calender for applying a dispersion with solid resins, wax dispersions and surface agents on webs or in particular sheets, with a heatable calender roller, at least one counter-pressure roller arranged at the inlet of the web or the sheet and one offset in the direction of rotation of the calender roller with respect to the counter-pressure roller. preferably designed as a suction roll, take-off roll, and optionally an air knife arranged in the outlet nip.
- Such calenders make it possible to achieve a mirror finish by melting a calender varnish applied to the webs or sheets on the reflecting surface of the calender roller.
- calenders compare for example DE-OS 35 35 685 A1 - calender roll diameters of approximately 450 mm and diameter of the counter-pressure roll of less than 200 mm are common.
- aqueous dispersions with solid resins, wax dispersions and surface agents which also have the advantage of being able to do without pollutants, such as organic solvents, with a small amount of surface application, difficulties arise when using the usual calenders, since the high-gloss ones that are customary and desired for calendering Surfaces can not be achieved, or the throughput speeds must be kept so low that economical work is no longer possible.
- the invention is therefore based on the object of designing a calender of the type mentioned at the outset in such a way that a mirror finish of the calendered coating surface can be achieved even when the special dispersions mentioned are used at high throughput speeds.
- one or more counter-pressure rollers are provided, that the diameters of the calender roller and / or the counter-pressure rollers and their mutual contact pressure are selected so that the pressure strip width of their mutual contact for each counter-pressure roller is preferably between 20 mm and 45 mm is about 35 mm, and that the speed of rotation of the calender roll based on its diameter and the offset of the take-off roll with respect to the first counter-pressure roll are selected such that there is a dwell time of the web or sheet on the calender roll or the endless belt in a belt calender between the inlet gap and Outflow gap of about 2 to 12 sec., Preferably 6 to 7 sec.
- the diameter of the calender roller and the counter-pressure roller which is considerably larger than that of conventional calenders, according to the invention to approximately 1000 mm in the case of the calender roller and approximately 400 to 500 mm in the counter-pressure roller, results in the large printing strip width mentioned, preferably at about 10 to 20 t, for a preferred pressure 35 mm, which is the initial spark for the special dispersion varnish with waxes, in such a way that the varnish actually melts during the passage through this large pressure strip width and the desired mirror gloss can form.
- the rotational speed of the calender roll based on its diameter and the offset of the take-off roll with respect to the counter-pressure roll are selected such that there is a dwell time of the web or sheet on the calender roll between inlet and outlet of approximately 2 to 12 sec., preferably 6 to 7 sec.
- the offset angle of the take-off roller to the counter-pressure roller can also be less than 180 °, provided that the diameter of the calender roller is dimensioned and the related rotational speed of the calender roller is set in such a way that the dwell time necessary for the formation of the coating properties is achieved and the running distance is sufficiently long is.
- a belt calender in which an endless steel belt rotates around the calender roller and a deflection roller spaced apart therefrom, this possibly additionally on the route between the calender roller and the deflection roller can be heated from behind, for example by an infrared heating device.
- the counter-pressure rollers then rest on the calender roller and the take-off roller on the deflecting roller, of course, each with the intermediate arrangement of the endless steel belt.
- the contact pressure may possibly be reduced, since then the initial spark for the special dispersion varnish does not have to be applied by one pressure roller alone, but also the additional pressure rollers can help.
- a calender according to the invention is particularly suitable for processing calender varnishes based on aqueous styrene / acrylate dispersions, such as are commercially available, for example, under the name Wikolith VP 302.
- the sheets then enter the inlet nip 4 between the counter-pressure roller 2 and the calender roller 5, the calender roller having a diameter of approximately 1000 mm and the counter-pressure roller having a diameter of approximately 400 to 500 mm and the contact pressure of the counter-roller on the calender roller approximately 15 t is, so that there is a printing strip width b of preferably> 35 mm, which results in a sufficient initial ignition for the dispersion layer at a temperature of the calender roll from approximately 100 ° C. which results in a sufficient initial ignition for the dispersion layer at a temperature of the calender roll from approx. 100 ° C. so that it melts and then the desired mirror gloss can form during contact on the calender roll up to the take-off roll 6.
- the offset of the take-off roller 6, which is preferably designed as a suction roller, the detachment of the sheets from the calender roller being additionally supported by an air knife 7, is more than 180 ° in the roller calender according to FIG. 1, so that even at high conveying speeds Arch results in a contact time for the arch on the calender roll 5 of 6 to 7 seconds.
- the sheets then reach the belt delivery 8, above which a cooling fan 9 is arranged.
- the belt delivery is also preferably equipped with suction belts, although of course both the take-off roller 6 and the belt delivery 8 could comprise simple rubber rollers or rubber belts, which are quite sufficient for many applications, i.e. for a whole range of sheet materials and sheet thicknesses, in connection with an air knife to ensure clean detachment of the sheets from the calender roll and their transport on the belt delivery.
- FIG. 2 schematically shows a belt calender designed according to the invention, in which, in addition to the calender roll 5 ', an endless steel belt 5''' is provided, which rotates around the calender roll 5 'and a spaced deflection roll 5''. Press the counter-pressure rolls 2, 2' - with the interposition of course the endless steel belt 5 '''- on the calender roll 5', while the take-off roll 6 on the Deflection roller 5 ''.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Kalander zum Auftragen einer Dispersion mit Festharzen, Wachsdispersionen und Oberflächenmitteln auf Bahnen oder insbesondere Bogen, mit einer beheizbaren Kalanderwalze, wenigstens einer am Einlauf der Bahn oder des Bogens angeordneten Gegendruckwalze und einer in Rotationsrichtung der Kalanderwalze gegenüber der Gegendruckwalze versetzten, vorzugsweise als Saugwalze ausgebildeten, Abnahmewalze, sowie ggf. einem im Auslaufspalt angeordneten Luftrakel.
- Derartige Kalander ermöglichen es, durch das Anschmelzen eines auf die Bahnen oder Bogen aufgetragenen Kalanderlacks an der spiegelnden Oberfläche der Kalanderwalze einen Spiegelglanz zu erzielen. Bei derartigen Kalandern - man vergleiche beispielsweise die DE-OS 35 35 685 A1 - sind dabei Kalanderwalzendurchmesser von etwa 450 mm und Durchmesser der Gegendruckwalze von unter 200 mm üblich. Darüber hinaus ist es auch gängig, die Abnahmewalze in kurzem Abstand, d.h. weniger als etwa 90° am Umfang versetzt, hinter der Gegendruckwalze anzuordnen.
- Beim Auftragen insb. wässriger Dispersionen mit Festharzen, Wachsdispersionen und Oberflächenmitteln, die bei geringem Flächenauftrag auch noch den Vorteil haben, ohne Schadstoffe, wie organische Lösungsmittel, auszukommen, ergeben sich aber bei Verwendung der üblichen Kalander Schwierigkeiten, da die für Kalandrierungen üblichen und gewünschten hochglänzenden Oberflächen nicht erzielt werden können, oder aber die Durchsatzgeschwindigkeiten so niedriggehalten werden müssen, daß ein wirtschaftliches Arbeiten nicht mehr möglich ist.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kalander der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß auch bei Verwendung der angesprochenen speziellen Dispersionen mit hohen Durchlaufgeschwindigkeiten ein Spiegelglanz der kalandrierten Lackoberfläche erzielt werden kann.
- Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine oder mehrere Gegendruckwalzen vorgesehen sind, daß die Durchmesser der Kalanderwalze und/oder der Gegendruckwalzen sowie ihr gegenseitiger Anpreßdruck so ausgewählt sind, daß die Druckstreifenbreite ihrer gegenseitigen Anlage je Gegendruckwalze zwischen 20 mm und 45 mm, vorzugsweise etwa 35 mm beträgt, und daß die Rotationsgeschwindigkeit der Kalanderwalze bezogen auf ihren Durchmesser und die Versetzung der Abnahmewalze gegenüber der ersten Gegendruckwalze so gewählt sind, daß sich eine Verweilzeit der Bahn bzw. Bogen an der Kalanderwalze bzw. dem Endlosband bei einem Bandkalander zwischen Einlaufspalt und Auslaufspalt von ca. 2 bis 12 sec., vorzugsweise 6 bis 7 sec., ergibt.
- Durch die erfindungsgemäßen, gegenüber herkömmlichen Kalandern erheblich vergrößerten Durchmesser der Kalanderwalze und der Gegendruckwalze auf ca. 1000 mm bei der Kalanderwalze und etwa 400 bis 500 mm bei der Gegendruckwalze ergibt sich bei einem bevorzugten Druck zwischen 10 und 20 t die angesprochene große Druckstreifenbreite von bevorzugt etwa 35 mm, die eine Initialzündung für den speziellen Dispersionslack mit Wachsen bewirkt, derart, daß der Lack tatsächlich während des Durchlaufs durch diese große Druckstreifenbreite anschmilzt und sich der gewünschte Spiegelglanz ausbilden kann.
- Von besonderer Bedeutung ist dabei auch, daß auch nach dieser Initialzündung des Schmelzvorgangs und der Spiegelglanzausbildung im Bereich der Anlage der Gegendruckwalze an der Kalanderwalze die Bahn bzw. der Bogen noch relativ lange mit der geheizten Oberflache der Kalanderwalze in Kontakt bleibt, wozu gemäß der letzten Merkmalsgruppe des Patentanspruchs 1 vorgesehen ist, daß die Rotationsgeschwindigkeit der Kalanderwalze bezogen auf ihren Durchmesser und die Versetzung der Abnahmewalze gegenüber der Gegendruckwalze so gewählt sind, daß sich eine Verweilzeit der Bahn bzw. Bogen an der Kalanderwalze zwischen Ein- und Auslauf von ca. 2 bis 12 sec., vorzugsweise 6 bis 7 sec., ergibt. Dabei kann der Versetzungswinkel der Abnahmewalze zur Gegendruckwalze auch kleiner als 180° sein, sofern der Durchmesser der Kalanderwalze derart dimensioniert ist und die darauf bezogene Rotationsgeschwindigkeit der Kalanderwalze so eingestellt ist, daß die für die Ausbildung der Beschichtungseigenschaften nötige Verweilzeit erreicht wird und der Laufweg ausreichend lang ist.
- Zur Erhöhung der Verweilzeit der Bögen an der geheizten Kalanderfläche ist es auch möglich, einen Bandkalander zu verwenden, bei dem um die Kalanderwalze und eine davon beabstandete Umlenkwalze ein endloses Stahlband umläuft, wobei dieses ggf. auf der Strecke zwischen der Kalanderwalze und der Umlenkwalze noch zusätzlich von hinten, beispielsweise durch eine Infrarotheizeinrichtung, beheizt werden kann. Bei einem solchen Bandkalander liegen dann die Gegendruckwalzen an der Kalanderwalze an und die Abnahmewalze an der Umlenkwalze, selbstverständlich jeweils unter Zwischenordnung des Endlos-Stahlbandes.
- Dabei hat es sich gezeigt, daß ein Laufweg der Bahn bzw. des Bogens zwischen Gegendruckwalze und Abnahmewalze von ca. 2 m sehr gute Ergebnisse auch bei relativ hohen Laufgeschwindigkeiten ergibt, wobei diese 2 m Laufweg bei einer Gegendruckwalze von 1000 mm Durchmesser problemlos erreicht werden können.
- Bei Vorsehen von mehreren Andruckwalzen, die auf die Strecke zwischen der ersten Andruckwalze und der Abnahmewalze verteilt angeordnet sind, kann ggf. der Anpreßdruck verringert sein, da dann die angesprochene Initialzündung für den speziellen Dispersionslack nicht von der einen Andruckwalze allein aufgebracht werden muß, sondern auch die zusätzlichen Andruckwalzen dazu beitragen können.
- Ein erfindungsgemäßer Kalander eignet sich ganz besonders zur Verarbeitung von Kalanderlacken auf der Basis wässriger Styrol/Acrylatdispersionen, wie sie beispielsweise unter der Bezeichnung Wikolith VP 302 im Handel sind.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
- Fig. 1
- einen schematischen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Walzenkalander, und
- Fig. 2
- einen schematischen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Bandkalander.
- Dabei bezeichnet 1 die Bogenzuführung, auf der die Bogen - anstelle von Bogen könnten auch Bahnen verarbeitet werden, doch ist das erfindungsgemäße Kalandrierverfahren bevorzugt für Bogen anwendbar - nach dem Auftrag der wässrigen wachshaltigen Dispersion über die Gegendruckwalze 2 laufen, wobei sie von einer Bogenführung 3 über die erste Gegendruckwalze 2 geführt werden. Anschließend gelangen die Bogen in den Einlaufspalt 4 zwischen der Gegendruckwalze 2 und der Kalanderwalze 5, wobei die Kalanderwalze einen Durchmesser von etwa 1000 mm und die Gegendruckwalze einen solchen von etwa 400 bis 500 mm aufweist und der Anpreßdruck der Gegenwalze an die Kalanderwalze ca. 15 t beträgt, so daß sich eine Druckstreifenbreite b von bevorzugt > 35 mm ergibt, was bei einer Temperatur der Kalanderwalze ab ca. 100°C eine ausreichende Initialzündung für die Dispersionsschicht ergibt, was bei einer Temperatur der Kalanderwalze ab ca. 100°C eine ausreichende Initialzündung für die Dispersionsschicht ergibt, so daß diese schmilzt und im Anschluß während des Kontakts an der Kalanderwalze bis zur Abnahmewalze 6 sich der gewünschte Spiegelglanz ausbilden kann. Um den Spiegelglanz noch zu verbessern und dabei ggf. den Durchmesser und den Andruck der Gegendruckwalzen kleiner halten zu können wäre es möglich, ggf. weitere, gestrichelt dargestellte Gegendruckwalzen 2' vorzusehen. Die Versetzung der Abnahmewalze 6, die bevorzugt als Saugwalze ausgebildet ist, wobei das Ablösen der Bogen von der Kalanderwalze zusätzlich durch ein Luftrakel 7 unterstützt wird, beträgt bei dem Walzenkalander nach Fig. 1 mehr als 180°, so daß sich auch bei hohen Fördergeschwindigkeiten der Bogen eine Anlagedauer der Bogen an der Kalanderwalze 5 von 6 bis 7 sec. ergibt. Anschließend gelangen die Bogen auf die Bänderauslage 8, über der wiederum ein Kühlgebläse 9 angeordnet ist. Auch die Bänderauslage ist dabei bevorzugt mit Saugbändern ausgerüstet, obgleich selbstverständlich sowohl die Abnahmewalze 6 als auch die Bänderauslage 8 einfache Gummiwalzen oder Gummibänder umfassen könnten, die für viele Anwendungszwecke, also für eine ganze Reihe von Bogenmaterialien und Bogenstärken, durchaus ausreichen, um in Verbindung mit einem Luftrakel ein sauberes Ablösen der Bogen von der Kalanderwalze und ihren Transport auf der Bänderauslage sicherzustellen.
- Die Fig. 2 zeigt schematisch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Bandkalander, bei dem neben der Kalanderwalze 5' ein Endlos-Stahlband 5''' vorgesehen ist, das um die Kalanderwalze 5' und eine beabstandete Umlenkwalze 5'' umläuft Die Gegendruckwalzen 2, 2' drücken dabei - unter Zwischenordnung selbstverständlich des Endlos-Stahlbandes 5''' - an der Kalanderwalze 5' an, während die Abnahmewalze 6 an der Umlenkwalze 5'' anliegt. Bei ggf. zusätzlicher Heizung des Stahlbandes 5''' durch eine Infrarotheizvorrichtung 11 von rückwärts auf dem Weg zwischen der Kalanderwalze 5' und der Umlenkwalze 5'' ergibt sich eine sehr einfache Möglichkeit der Verlängerung der Anlagestrecke und auch der Anlagezeit an der heißen, im vorliegenden Fall durch das Endlos-Stahlband 5''' gebildeten Kalanderoberfläche.
Claims (8)
- Kalander zum Auftragen einer Dispersion mit Festharzen, Wachsdispersionen und Oberflächenmitteln auf Bahnen oder insb. Bogen, mit einer beheizbaren Kalanderwalze, wenigstens einer am Einlauf der Bahn oder des Bogens angeordneten Gegendruckwalze und einer in Rotationsrichtung der Kalanderwalze gegenüber der Gegendruckwalze versetzten, vorzugsweise als Saugwalze ausgebildeten, Abnahmewalze, sowie ggf. einem im Auslaufspalt angeordneten Luftrakel, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Gegendruckwalzen vorgesehen sind, daß die Durchmesser der Kalanderwalze (5) und/oder der Gegendruckwalzen (2) sowie ihr gegenseitiger Anpreßdruck so ausgewählt sind, daß die Druckstreifenbreite (b) ihrer gegenseitigen Anlage je Gegendruckwalze zwischen 20 mm und 45 mm, vorzugsweise etwa 35 mm, beträgt, und daß die Rotationsgeschwindigkeit der Kalanderwalze (5) bezogen auf ihren Durchmesser und die Versetzung der Abnahmewalze (6) gegenüber der ersten Gegendruckwalze (2) so gewählt sind, daß sich eine Verweilzeit der Bahn bzw. Bogen an der Kalanderwalze (5) bzw. dem Endlosband (5''') bei einem Bandkalander zwischen Einlaufspalt (4) und Auslaufspalt (10) von ca. 2 bis 12 sec., vorzugsweise 6 bis 7 sec., ergibt.
- Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versetzung der Abnahmewalze (6) gegenüber der ersten Gegendruckwalze (2) mehr als 180° beträgt.
- Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als Bandkalander mit einem um die Kalanderwalze (5') und eine Umlenkwalze (5'') umlaufenden Endlos-Metallband (5''') ausgebildet ist, wobei die Gegendruckwalzen (2, 2') an der Kalanderwalze (5) und die Abnahmewalze an der Umlenkwalze (5'') anliegen.
- Kalander nach Anspruch 3, dadurch gekennzecihnet, daß das Endlos-Metallband (5''') zwischen der Kalanderwalze (5') und der Umlenkwalze (5'') von rückwärts, vorzugsweise durch eine Infrarot-Strahlungsheizung (11), beheiztbar ist.
- Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalanderwalze (5) einen Durchmesser von ca. 1000 mm und die Gegendruckwalzen (2) einen Durchmesser von ca. 400 bis 500 mm besitzen.
- Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzecihnet, daß der Anpreßdruck der Gegendruckwalzen (2, 2') an der Kalanderwalze (5) 10 bis 20 t, vorzugsweise 15 t, beträgt.
- Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufweg der Bahn bzw. des Bogens zwischen der ersten Gegendruckwalze (2) und der Abnahmewalze (6) ca. 2 m beträgt.
- Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch seine Verwendung zur Verarbeitung von Kalanderlacken auf der Basis wässrige Styrol/Acrylatdispersionen.
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