EP0735185B1 - Kalander für die zweiseitige Papierbehandlung - Google Patents

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EP0735185B1
EP0735185B1 EP96104020A EP96104020A EP0735185B1 EP 0735185 B1 EP0735185 B1 EP 0735185B1 EP 96104020 A EP96104020 A EP 96104020A EP 96104020 A EP96104020 A EP 96104020A EP 0735185 B1 EP0735185 B1 EP 0735185B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
roll
calender according
rolls
soft
roller
Prior art date
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EP96104020A
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English (en)
French (fr)
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EP0735185A3 (de
EP0735185A2 (de
Inventor
Rolf Dr. Van Haag
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Sulzer Finishing GmbH
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Publication date
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Application filed by Voith Sulzer Finishing GmbH filed Critical Voith Sulzer Finishing GmbH
Publication of EP0735185A2 publication Critical patent/EP0735185A2/de
Publication of EP0735185A3 publication Critical patent/EP0735185A3/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus

Definitions

  • the invention relates to a calender for the double-sided paper treatment with a stack of rollers, which is a hard top roller, a hard bottom roller and in between further hard and soft rollers as well between a hard and a soft roller formed working column and one between two soft ones Rolls formed alternating gap and by forces acting on the stack ends in the stacking direction is resilient.
  • Such calenders are for example from the prospectus "The new super calender concepts" from Sulzer Papertec Krefeld GmbH from May 1994. You serve to satin coated and uncoated papers, for example printing paper or silicone base paper.
  • Metal rollers are referred to as “hard” rollers a smooth and hard surface that essentially are responsible for the smoothness and shine.
  • Soft” rolls are rolls with a elastic or soft surface that essentially ensure even compaction. The Alternating gap is required so that both sides of the Paper web experience an approximately even treatment. It is common to use a calender with 12 to 16 rolls use, with the alternating gap in the lower Half of the stack is located.
  • EP 0 230 563 A1 describes a positioning device known from roll surfaces, in which a roll stack is provided with seven rollers, of which the Top roller, the bottom roller and the center roller as a bending adjustment roller are trained. The remaining rollers are mounted on levers. Hydraulic servomotors that at the levers or at the ends of the bending adjustment rollers attack, serve to raise and lower the roller surface, to hold in the desired position and by the Relieve the effects of overhanging weights. Soft rollers and working and formed with their help Alternating column to eliminate the differences both sides of the paper web are not mentioned.
  • the invention has for its object a calender of the type described at the outset, to a large extent the same satin results for a particular one Paper type, but a smaller one Construction height and its manufacturing and operating costs are lower.
  • the stack has 8 rollers, of which the two middle rollers form the alternating gap that one of the Intermediate rolls a bending adjustment roll with jacket stroke is whose sheath is resilient due to an upper Support device and a lower pressure-bearing support device on a carrier penetrating the coat is supported, and that by the upper support device supporting force exerted on the jacket is greater than that exerted by the lower support Supporting force.
  • the number of working gaps is above the exchange gap equal to the number of Working column below the alternating gap and thus less than with the well-known super calender. Nevertheless the same calendering result as with a 12-roll calender achieved because in all working columns relatively large line load to be worked can.
  • the middle bending adjustment roller causes that the above the alternating gap on the hard Rolling paper side a similar treatment learns how the below the exchange gap to the hard rolls of paper. Both in the bottom Working gap of the bottom half of the stack too in the bottom working gap of the top half of the stack can work with the maximum permissible compressive stress become. The compressive stresses can also be correspondingly large in the columns above.
  • the three nips above the alternating nip at 8-roll calenders achieve the same result as in the 12-roll calender, the first seven working gaps. Because a bending adjustment roller with a jacket stroke is used it can be used in a stack whose Rolling in the usual way, for example by lowering the lower roller, can be separated from each other.
  • the calender Since the calender has a lower overall height, needed one also lower buildings, what the set-up costs significantly lowers. Furthermore, the calender is due the lower number of rollers in both the manufacture and inexpensive to operate.
  • one of the two middle rollers is designed as a bending adjustment roller.
  • the decoupling of the upper and lower load systems is special big because the coat of the one covered Bending adjustment roller is easier to deform. Moreover the different loads affect each half of the stack.
  • the calendering performance can be improved even more take into account that the sum of the products from dwell time and medium compressive stress in the working columns above the alternating gap 80% to 120% of the Total of the products mentioned in the working columns below of the exchange gap. Because dwell time and Compressive stress are two key factors in the Paper deformation.
  • rollers be light in weight. This happens in the case of the hard rollers in that they have the smallest possible Diameter and the thinnest possible wall thickness exhibit. With the soft rollers one should instead the compact and heavy rolls with paper cover use lighter structures.
  • the soft Rolls contain voids.
  • the soft Rolls contain voids.
  • hollow tubes provided with a cover are considered.
  • the soft roller a jacket made of fiber-reinforced plastic, such as epoxy resin having.
  • fiber reinforcement in particular With carbon fibers, stability and low can be Combine weight with each other.
  • the upper and / or lower rollers can advantageously be heated. It is therefore already in the first and also in the last gap Heat can be supplied on both sides of the paper web Offers correction options.
  • top and / or bottom roller is a bend adjustment roller. Deflection control allows the line load over the Keep the width of the paper web constant so as to to achieve a very even satin finish.
  • the illustrated calender 1 has a roll stack which consists of eight rollers, namely one heatable, deflection-controllable hard top roller 2, a soft roller 3, a heatable hard roller 4, a soft roller 5, a deflection controllable soft roller 6, a heatable hard roller 7, a soft roller 8 and a heatable, deflection controllable hard bottom roller 9.
  • a paper web 17 is fed from a paper machine, passes under the guidance of idlers 18 the working column 10 to 12, the alternating gap 16 and the working column 13 to 15, whereupon it in a winding device is wound up.
  • the top three Working columns 10 to 12 is the paper web with the one side, in the three lower working columns 13 to 15 with the other side on the hard rollers, see above that the desired surface structure on both sides, for example Gloss or smoothness is achieved.
  • Top roller 2 and bottom roller 9 are as bending adjustment rollers trained, in which the roller shell 19 by a series of support elements 20 on a non-rotatable Carrier 21 are supported.
  • the soft roller 6 is also formed as a bending adjustment roller, the jacket 22 via an upper support device 23, formed by a series of support elements, and a lower support device 24, formed by a series of support elements, on a non-rotatable and stationary support 25 is supported.
  • This roller 6 is designed with a jacket stroke, i.e. the jacket 22 as a whole is relative to Carrier 25 vertically adjustable.
  • Such bend adjustment rollers are known, for example in the form of NIPCO or HYDREIN rollers.
  • the support elements can also replaced by other known support devices become.
  • the remaining rollers 3, 4, 5, 7 and 8 are with their journals mounted on levers 26 which are fixed to the frame Pivots 27 are pivotable.
  • a compensator 28 the Effect of the overhanging weights, such as the Guide roller 18, compensated and thereby the effective weight the associated roller keeps small.
  • the compensators 28 can be loaded in any way, for example by a fluid pressure or a Feather.
  • the carrier can be used to separate the rollers of the stack 1 the lower roller 9 is lowered by means of a lifting cylinder 29 become. This lowers the levers 26 stored rollers 3, 4, 5, 6, 8 until the levers on an unillustrated attack that occurs in the compensator may be involved, while the soft roller 6 drops until the jacket stroke by one internal attack has ended. If between everyone Rolls should give a gap of 4 mm, for example, the roller 3 by 4 mm, the roller 4 by 8 mm, the roller 5 by 12 mm and the jacket 22 of the roller 6 by 16 mm can be moved down.
  • the soft rollers for example 3, have a support tube 30 with a cavity 31. There is a on the support tube Plastic sheath 32 arranged, for example fiber-reinforced epoxy resin can exist. Such soft roller is much lighter than a normal one Roller with a cover made of fiber material.
  • the top roller 2 has one for this purpose Induction heating device 33.
  • the heating energy can also be supplied in other ways, for example by electrical resistance heating, by radiant heating, with the help of a heat transfer medium and the like.
  • a control unit 34 coordinates the individual parameters paper web treatment. So, besides the heating energy H1 to H4 set the force P with which the top roller 2 is pressed down, the lower roller 9 is expediently kept stationary. The load can also be done in the opposite direction, the Force P acts on the lower roller 9 and the upper roller 2 is stationary.
  • the support elements in the rollers 2, 6 and 9 are pressures pl, individually or in zones, p2, p3 and p4 are fed to all three bending adjustment rollers ensure that the length of the rollers there is an even compressive stress. Furthermore the support devices 23 and 24 of the roller 6 so controlled that the force acting upwards is something is greater than the downward force.
  • the line load f5 is the most effective Weight of the roller 7 and the line load f6 in the working gap 15 around the effective weight of the rollers 7 and 8 greater.
  • the aim is that the total of the line loads f1 + f2 + f3 of the top working column 10, 11 and 12 at 80% to 120%, preferably about 100%, of Sum of the line loads f4 + f5 + f6 of the three lowest Working column 13, 14 and 15 lies.
  • the top total should be 80% to 120% of the lower total.
  • the treatment is in the three first working columns 10, 11 and 12 of the treatment in the last three working columns 13, 14 and 15 so strongly approximated that the satin effect on both sides the paper web is largely the same. Perhaps Any necessary corrections can be made with the help of different Heating of the heated rollers 2, 4, 7 and 9 can be made.
  • the temperature is only slightly above the lower limit, for example 110 ° C., and if the compressive stress is only slightly above the lower limit, for example 50 N / mm 2 . Compared to a 12-roll calender, slight increases in thermal and mechanical energy are therefore sufficient to achieve the same calendering results with an 8-roll calender.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kalander für die zweiseitige Papierbehandlung mit einem Walzenstapel, der eine harte Oberwalze, eine harte Unterwalze und dazwischen weitere harte und weiche Walzen sowie jeweils zwischen einer harten und einer weichen Walze gebildete Arbeitsspalte und einen zwischen zwei weichen Walzen gebildeten Wechselspalt aufweist und der durch an den Stapelenden angreifende Kräfte in Stapelrichtung belastbar ist.
Derartige Kalander sind beispielsweise aus dem Prospekt "Die neuen Superkalander-Konzepte" der Firma Sulzer Papertec Krefeld GmbH aus Mai 1994 bekannt. Sie dienen dazu, gestrichene und ungestrichene Papiere zu satinieren, beispielsweise Druckpapiere oder Silicon-Rohpapiere. Als "harte" Walzen bezeichnet man Metallwalzen mit einer glatten und harten Oberfläche, die im wesentlichen für die Glätte und den Glanz verantwortlich sind. Als "weiche" Walzen bezeichnet man Walzen mit einer elastischen oder weichen Oberfläche, die im wesentlichen für eine gleichmäßige Verdichtung sorgen. Der Wechselspalt ist erforderlich, damit beide Seiten der Papierbahn eine etwa gleichmäßige Behandlung erfahren. Üblich ist es, einen Kalander mit 12 bis 16 Walzen zu verwenden, wobei sich der Wechselspalt in der unteren Hälfte des Stapels befindet. Hiermit wird der Tatsache Rechnung getragen, daß die den Stapel von oben nach unten durchlaufende Papierbahn oben in geringerem Maße geglättet wird als unten, weil die zumeist vom oberen Ende her wirkende Belastung durch die Gewichte der Walzen und eventuell damit verbundener Teile, wie überhängender Gewichte, nach unten hin zunimmt. Dies führt zu einer von oben nach unten zunehmenden Streckenlast bzw. Druckspannung und/oder Verweilzeit in den Arbeitsspalten. Diese Kalander haben daher eine große Bauhöhe und sind aufgrund der großen Anzahl von Walzen sehr teuer.
Aus EP 0 230 563 A1 ist eine Vorrichtung zum Positionieren von Walzenflächen bekannt, bei der ein Walzenstapel mit sieben Walzen vorgesehen ist, von denen die Oberwalze, die Unterwalze und die Mittelwalze als Biegeeinstellwalze ausgebildet sind. Die übrigen Walzen sind an Hebeln gelagert. Hydraulische Stellmotoren, die an den Hebeln bzw. an den Enden der Biegeeinstellwalzen angreifen, dienen dazu, die Walzenfläche zu-heben, abzusenken, in gewünschter Lage zu halten und von den Einwirkungen der überhängenden Gewichte zu entlasten. Weiche Walzen und mit ihrer Hilfe gebildete Arbeits-und Wechselspalte zur Beseitigung der Unterschiede auf beiden Seiten der Papierbahn sind nicht erwähnt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kalander der eingangs beschriebenen Art anzugeben, der weitgehend die gleichen Satinageergebnisse für eine bestimmte Papiersorte sicherstellt, aber eine kleinere Bauhöhe hat und dessen Herstellungs- und Betriebskosten geringer sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stapel 8 Walzen aufweist, von denen die beiden mittleren Walzen den Wechselspalt bilden, daß eine der Zwischenwalzen eine Biegeeinstellwalze mit Mantelhub ist, deren Mantel durch eine obere druckbelastbare Stützvorrichtung und eine untere druckbelastbare Stützvorrichtung auf einem den Mantel durchsetzenden Träger abgestützt ist, und daß die von der oberen Stützvorrichtung auf den Mantel ausgeübte Stützkraft größer ist als die von der unteren Stützvorrichtung ausgeübten Stützkraft.
Bei dieser Konstruktion ist die Anzahl der Arbeitsspalte oberhalb des Wechselspalts gleich der Anzahl der Arbeitsspalte unterhalb des Wechselspalts und damit geringer als beim bekannten Superkalander. Trotzdem wird das gleiche Satinageergebnis wie bei einem 12-Walzen-Kalander erzielt, weil in allen Arbeitsspalten mit verhältnismäßig großer Streckenlast gearbeitet werden kann. Insbesondere bewirkt die mittlere Biegeeinstellwalze, daß die oberhalb des Wechselspalts an den harten Walzen anliegende Papierseite eine ähnliche Behandlung erfährt, wie die unterhalb des Wechselspalts an den harten Walzen anliegende Papierseite. Sowohl im untersten Arbeitsspalt der unteren Hälfte des Stapels auch im untersten Arbeitsspalt der oberen Hälfte des Stapels kann mit der maximal zulässigen Druckspannung gearbeitet werden. Entsprechend groß können auch die Druckspannungen in den darüber befindlichen Spalten sein. Die drei Walzenspalte oberhalb des Wechselspalts beim 8-Walzen-Kalander erzielen das gleiche Resultat wie beim 12-Walzen-Kalander die ersten sieben Arbeitsspalte. Da eine Biegeeinstellwalze mit Mantelhub verwendet wird, kann sie in einem Stapel verwendet werden, dessen Walzen in üblicher Weise, beispielsweise durch Absenken der Unterwalze, voneinander getrennt werden können.
Da der Kalander eine geringere Bauhöhe hat, benötigt man auch niedrigere Gebäude, was die Aufstellungskosten erheblich senkt. Des weiteren ist der Kalander wegen der geringeren Walzenzahl sowohl in der Herstellung als auch im Betrieb kostengünstig.
Günstig ist es, daß eine der beiden mittleren Walzen als Biegeeinstellwalze ausgebildet ist. Die Entkopplung des oberen und des unteren Belastungssystems ist besonders groß, weil der Mantel der mit einem Bezug versehenen Biegeeinstellwalze leichter verformbar ist. Außerdem wirken die unterschiedlichen Belastungen je auf einer Hälfte des Stapels.
Dies gilt insbesondere, wenn die fünfte Walze von oben als Biegeeinstellwalze ausgebildet ist. Der Einfluß des Walzengewichts auf den untersten Arbeitsspalt ist dann am geringsten.
Des weiteren empfiehlt es sich, daß die Zwischenwalzen mit Ausnahme der Biegeeinstellwalze an Hebeln gelagert sind, die durch Kompensatoren zum Ausgleich überhängender Gewichte belastet sind. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß nur das Walzengewicht, nicht aber überhängende Gewichte u.dgl. in die in jedem Arbeitsspalt herrschende Streckenlast eingeht. Dies ergibt eine steile Belastungskennlinie, gemäß der in allen Arbeitsspalten mit verhältnismäßig hoher Streckenlast gearbeitet werden kann.
Günstig ist es, daß die Summe der Streckenlasten in den Arbeitsspalten oberhalb des Wechselspalts 80% bis 120% der Summe der Streckenlasten der Arbeitsspalte unterhalb des Wechselspalts beträgt. Die Summe der Streckenlasten ist ein guter Anhaltspunkt für die mechanische Einwirkung auf das Papier. Auch wenn die Summe der Streckenlasten oberhalb des Wechselspalts nicht identisch mit der Summe der Streckenlasten unterhalb des Wechselspalts ist, erhält man dennoch den Forderungen der Praxis voll entsprechende, hervorragende Satinageergebnisse.
Die Kalandrierleistung läßt sich noch besser dadurch berücksichtigen, daß die Summe der Produkte aus Verweilzeit und mittlerer Druckspannung in den Arbeitsspalten oberhalb des Wechselspaltes 80% bis 120% der Summe der genannten Produkte in den Arbeitsspalten unterhalb des Wechselspalts beträgt. Denn Verweilzeit und Druckspannung sind zwei maßgebende Faktoren für die Papierverformung.
Als vorteilhafte Maßnahme wird angesehen, daß die Walzen selbst ein geringes Gewicht haben. Dies geschieht bei den harten Walzen dadurch, daß sie den kleinstmöglichen Durchmesser und eine möglichst dünne Wandstärke aufweisen. Bei den weichen Walzen sollte man anstelle der kompakten und schweren Walzen mit Papierbezug leichter bauende Konstruktionen verwenden.
Dies kann vorzugsweise dadurch geschehen, daß die weichen Walzen Hohlräume enthalten. Insbesondere kommen hierfür mit einem Bezug versehene Hohlrohre in Betracht.
Vorteile bietet es auch, wenn die weiche Walze einen Kunststoffmantel aufweist. Solche Bezüge sind wesentlich dünner als Papierbezüge und dementsprechend leichter.
Hierbei empfiehlt es sich ferner, daß die weiche Walze einen Mantel aus faserverstärktem Kunststoff, wie Epoxidharz aufweist. Durch die Faserverstärkung, insbesondere mit Kohlefasern, läßt sich Stabilität und geringes Gewicht miteinander vereinen.
In weiterer Ausgestaltung ist dafür gesorgt, daß zumindest eine harte Walze beheizbar ist. Dies ermöglicht es, thermische Verformungsenergie zuzuführen, so daß insgesamt mit einer geringeren Streckenlast gearbeitet werden kann. Hinzu kommt aber, daß man durch unterschiedliche Beheizung in den verschiedenen Arbeitsspalten noch ein höheres Maß der Anpassung des Satinageergebnisses auf beiden Papierbahnseiten erzielen kann.
Mit Vorteil sind die Ober- und/oder Unterwalze beheizbar. Schon im ersten und auch im letzten Spalt ist daher Wärme zuführbar, was auf beiden Seiten der Papierbahn Korrekturmöglichkeiten bietet.
Vorzüge bietet es auch, daß die Ober- und/oder Unterwalze eine Biegungseinstellwalze ist. Die Durchbiegungssteuerung erlaubt es, die Streckenlast über die Breite der Papierbahn konstant zu halten, um so ein sehr gleichmäßiges Satinageergebnis zu erzielen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kalanders und
Fig. 2
einen Schnitt durch eine weiche Walze.
Der veranschaulichte Kalander 1 weist einen Walzenstapel auf, der aus acht Walzen besteht, nämlich einer beheizbaren, durchbiegungssteuerbaren harten Oberwalze 2, einer weichen Walze 3, einer beheizbaren harten Walze 4, einer weichen Walze 5, einer durchbiegungssteuerbaren weichen Walze 6, einer beheizbaren harten Walze 7, einer weichen Walze 8 und einer beheizbaren, durchbiegungssteuerbaren harten Unterwalze 9. Auf diese Weise ergeben sich sechs Arbeitsspalte 10 bis 15, die je durch eine harte Walze und eine weiche Walze begrenzt sind, und in deren Mitte ein Wechselspalt 16, der durch zwei weiche Walzen 5 und 6 begrenzt ist.
Eine Papierbahn 17 wird aus einer Papiermaschine zugeführt, durchläuft unter der Führung von Leitrollen 18 die Arbeitsspalte 10 bis 12, den Wechselspalt 16 und die Arbeitsspalte 13 bis 15, worauf sie in einer Wikkelvorrichtung aufgewickelt wird. In den drei oberen Arbeitsspalten 10 bis 12 liegt die Papierbahn mit der einen Seite, in den drei unteren Arbeitsspalten 13 bis 15 mit der anderen Seite an den harten Walzen an, so daß beidseitig die gewünschte Oberflächenstruktur, beispielsweise Glanz oder Glätte erreicht wird.
Oberwalze 2 und Unterwalze 9 sind als Biegeeinstellwalzen ausgebildet, bei denen der Walzenmantel 19 durch eine Reihe von Stützelementen 20 auf einem drehfesten Träger 21 abgestützt sind. Auch die weiche Walze 6 ist als Biegeeinstellwalze ausgebildet, wobei der Mantel 22 über eine obere Stützvorrichtung 23, gebildet durch eine Reihe von Stützelementen, und eine untere Stützvorrichtung 24, gebildet durch eine Reihe von Stützelementen, auf einem drehfesten und ortsfesten Träger 25 abgestützt ist. Diese Walze 6 ist mit Mantelhub ausgebildet, d.h. der Mantel 22 ist als Ganzes relativ zu Träger 25 vertikal verstellbar. Derartige Biegeeinstellwalzen sind bekannt, beispielsweise in der Form von NIPCO- oder HYDREIN-Walzen. Die Stützelemente können auch durch andere bekannte Stützvorrichtungen ersetzt werden.
Die übrigen Walzen 3, 4, 5, 7 und 8 sind mit ihren Lagerzapfen an Hebeln 26 gelagert, die um gestellfeste Drehpunkte 27 schwenkbar sind. Am freien Ende ist jeder Hebel durch einen Kompensator 28 belastbar, der die Wirkung der überhängenden Gewichte, beispielsweise der Leitwalze 18, kompensiert und dadurch das wirksame Gewicht der zugehörigen Walze klein hält. Die Kompensatoren 28 können in beliebiger Weise belastet sein, beispielsweise durch einen Flüssigkeitsdruck oder eine Feder.
Zum Trennen der Walzen des Stapels 1 kann der Träger der Unterwalze 9 mittels eines Hubzylinders 29 abgesenkt werden. Hierdurch senken sich die an Hebeln 26 gelagerten Walzen 3, 4, 5, 6, 8 ab, bis die Hebel an einem nicht veranschaulichten Anschlag, der in den Kompensator einbezogen sein kann, anliegt, während die weiche Walze 6 absinkt, bis der Mantelhub durch einen internen Anschlag beendet ist. Wenn sich zwischen allen Walzen ein Spalt von beispielsweise 4 mm ergeben soll, muß die Walze 3 um 4 mm, die Walze 4 um 8 mm, die Walze 5 um 12 mm und der Mantel 22 der Walze 6 um 16 mm nach unten bewegt werden können.
Die weichen Walzen, zum Beispiel 3, weisen ein Tragrohr 30 mit einem Hohlraum 31 auf. Auf dem Tragrohr ist ein Kunststoffmantel 32 angeordnet, der beispielsweise aus faserverstärktem Epoxidharz bestehen kann. Eine solche weiche Walze ist wesentlich leichter als eine übliche Walze mit einem Bezug aus Fasermaterial.
Eine oder mehrere der harten Walzen 2, 4, 7, 9 sind beheizbar, wie dies durch die Pfeile H1 bis H4 angedeutet ist. Die Oberwalze 2 besitzt zu diesem Zweck einen Induktionsheizvorrichtung 33. Die Heizenergie kann aber auch auf andere Art zugeführt werden, beispielsweise durch elektrische Widerstandsheizung, durch Strahlungsheizung, mit Hilfe eines Wärmeträgers u.dgl.
Ein Steuergerät 34 koordiniert die einzelnen Parameter der Papierbahnbehandlung. So wird außer der Heizenergie H1 bis H4 die Kraft P festgelegt, mit der die Oberwalze 2 nach unten gedrückt wird, wobei die Unterwalze 9 zweckmäßigerweise ortsfest gehalten ist. Die Belastung kann auch in umgekehrter Richtung erfolgen, wobei die Kraft P auf die Unterwalze 9 wirkt und die Oberwalze 2 ortsfest gelagert ist. Den Stützelementen in den Walzen 2, 6 und 9 werden einzeln oder zonenweise Drücke pl, p2, p3 und p4 zugeführt, die bei allen drei Biegeeinstellwalzen dafür sorgen, daß über die Länge der Walzen eine gleichmäßige Druckspannung herrscht. Darüber hinaus werden die Stützvorrichtungen 23 und 24 der Walze 6 so angesteuert, daß die nach oben wirkende Kraft etwas größer ist als die nach unten wirkende Kraft. Auf diese Weise werden die Arbeitsspalte 10 bis 12 im oberen Teil des Stapels 1 und die Arbeitsspalte 13 bis 15 im unteren Teil des Stapels voneinander entkoppelt. Man kann daher in den drei oberen Walzenspalten eine Behandlung der einen Papierseite vornehmen, die derjenigen der anderen Seite des Papiers in den drei unteren Arbeitsspalten ähnlich ist.
Bei einer Belastung des Stapels durch eine Kraft P ergibt sich im ersten Arbeitsspalt 10 eine Streckenlast f1, die von der Kraft P und dem wirksamen Gewicht der Oberwalze 2 abhängt, im zweiten Arbeitsspalt 11 eine Streckenlast f2, die von der Kraft P und den wirksamen Gewichten der beiden oberen Walzen 2 und 3 abhängt, und im dritten Arbeitspalt 12 eine Streckenlast f3, die von der Kraft P und den wirksamen Gewichten der Walzen 2 bis 4 abhängt. Die zugehörige Stützkraft wird durch die obere Stützvorrichtung 23 aufgebracht. Völlig unabhängig hiervon sind die Streckenlasten f4, f5 und f6 in den darunterliegenden Arbeitsspalten 13 bis 15. Die Streckenlast f4 im Arbeitsspalt 13 hängt allein von der Kraft ab, welche durch die untere Stützvorrichtung 24 erzeugt wird. Die Streckenlast f5 ist um das wirksame Gewicht der Walze 7 und die Streckenlast f6 im Arbeitsspalt 15 um das wirksame Gewicht der Walzen 7 und 8 größer. Angestrebt wird es, daß die Summe der Streckenlasten f1 + f2 + f3 der obersten Arbeitsspalte 10, 11 und 12 bei 80% bis 120%, vorzugsweise etwa 100%, der Summe der Streckenlasten f4 + f5 + f6 der drei untersten Arbeitsspalte 13, 14 und 15 liegt.
Zu ähnlichen Ergebnissen führt es, wenn man nicht die Streckenlast in den einzelnen Spalten, sondern die Verweilzeit und die Druckspannung in jedem Arbeitsspalt berücksichtigt, indem die Summe der Produkte für die drei obersten Arbeitsspalte mit der Summe dieser Produkte für die drei unteren Arbeitsspalte verglichen wird. Auch hier sollte die obere Summe 80% bis 120% der unteren Summe betragen.
Bei dieser Auslegung ist die Behandlung in den drei ersten Arbeitsspalten 10, 11 und 12 der Behandlung in den drei letzten Arbeitsspalten 13, 14 und 15 so stark angenähert, daß auch der Satinageeffekt auf beiden Seiten der Papierbahn weitgehend gleich ist. Eventuell noch notwendige Korrekturen können mit Hilfe unterschiedlicher Beheizung der beheizbaren Walzen 2, 4, 7 und 9 vorgenommen werden.
Als zweckmäßig erwiesen sich Werte der Druckspannung im Arbeitsspalt, insbesondere in den untersten Arbeitsspalten 12 und 15 jeder Stapelhälfte, zwischen 42 und 60 N/mm2. Mit Hilfe der Beheizung H1 bis H4 erhielten die beheizbaren Walzen 2, 4, 7 und 9 eine Oberflächentemperatur zwischen 100 und 150° C. Die Durchmesser der weichen Walzen und die Elastizität ihres Belages 34 waren so gewählt, daß sich eine Spaltbreite von etwa 2 bis 15 mm, vorzugsweise etwa 8 mm, ergab. Dies führt in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit zu Verweilzeiten in jedem Arbeitsspalt von 0,1 bis 0,9, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 ms. Bevorzugt wird es, wenn die Temperatur nur wenig über der unteren Grenze liegt, also beispielsweise bei 110° C, und wenn die Druckspannung nur wenig über der unteren Grenze liegt, beispielsweise bei 50 N/mm2. Gegenüber einem 12-Walzen-Kalander genügen daher geringfügige Erhöhungen der thermischen und mechanischen Energie, um dieselben Satinierergebnisse mit einem 8-Walzen-Kalander zu erzielen.

Claims (12)

  1. Kalander für die zweiseitige Papierbehandlung mit einem Walzenstapel, der eine harte Oberwalze, eine harte Unterwalze und dazwischen weitere harte und weiche Walzen sowie jeweils zwischen einer harten und einer weichen Walze gebildete Arbeitsspalte und einen zwischen zwei weichen Walzen gebildeten Wechselspalt aufweist und der durch an den Stapelenden angreifende Kräfte in Stapelrichtung belastbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel (1) 8 Walzen (2 bis 9) aufweist, von denen die beiden mittleren Walzen (5, 6) den Wechselspalt (16) bilden, daß eine der Zwischenwalzen (6) eine Biegeeinstellwalze mit Mantelhub ist, deren Mantel (22) durch eine obere druckbelastbare Stützvorrichtung (23) und eine untere druckbelastbare Stützvorrichtung (24) auf einem den Mantel durchsetzenden Träger (25) abgestützt ist, und daß die von der oberen Stützvorrichtung (23) auf den Mantel (22) ausgeübte Stützkraft größer ist als die von der unteren Stützvorrichtung (24) ausgeübten Stützkraft.
  2. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden mittleren Walzen (5, 6) als Biegeeinstellwalze ausgebildet ist.
  3. Kalander nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte Walze (6) von oben als Biegeeinstellwalze ausgebildet ist.
  4. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwalzen (2, 3, 4, 5, 7, 8) mit Ausnahme der Biegeeinstellwalze (6) an Hebeln gelagert sind, die durch Kompensatoren (28) zum Ausgleich überhängender Gewichte belastet sind.
  5. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Streckenlasten (f1 + f2 + f3) in den Arbeitsspalten (10 bis 12) oberhalb des Wechselspalts (16) 80% bis 120% der Summe der Streckenlasten (f4 + f5 + f6) der Arbeitsspalte (13 bis 15) unterhalb des Wechselspalts beträgt.
  6. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Produkte aus Verweilzeit und mittlerer Druckspannung in den Arbeitsspalten (10, 11, 12) oberhalb des Wechselspalts (16) 80 % bis 120% der Summe der genannten Produkte in den Arbeitsspalten (13, 14, 15) unterhalb des Wechselspalts (16) beträgt.
  7. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weichen Walzen (3) Hohlräume (31) enthalten.
  8. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die weiche Walze (3) einen Kunststoffmantel (32) aufweist.
  9. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die weiche Walze (3) einen Mantel (32) aus faserverstärktem Kunststoff aufweist.
  10. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine harte Walze (2, 4, 7, 9) beheizbar ist.
  11. Kalander nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober- und/oder Unterwalze (2, 9) beheizbar ist.
  12. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober- und/oder Unterwalze (2, 9) ebenfalls eine Biegeeinstellwalze ist.
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