EP0744492A1

EP0744492A1 - Kalander

Info

Publication number: EP0744492A1
Application number: EP96107755A
Authority: EP
Inventors: Franz Kayser
Original assignee: Voith Sulzer Finishing GmbH
Current assignee: Voith Sulzer Finishing GmbH
Priority date: 1995-05-24
Filing date: 1996-05-15
Publication date: 1996-11-27
Anticipated expiration: 2016-05-15
Also published as: ATE189018T1; DE59604207D1; JPH08325981A; US5771793A; CA2176641A1; DE19519011C1; DE19519011C2; DE19549669C2; EP0744492B1; CA2176641C

Abstract

Ein Kalander zum Behandeln, wie Glätten oder Satinieren, einer Bahn, insbesondere einer Papierbahn, weist mindestens zwei Walzen (2 bis 9) und eine Aufwickelvorrichtung (37) auf. Zwischen dem letzten Walzenspalt (15) und der Aufwickelvorrichtung (37) ist mindestens ein Längsschneider (32) zum Aufteilen der Bahn (17) in mindestens zwei Teilbahnen (17a, 17b, 17c) angeordnet. Die Aufwickelvorrichtung (37) weist mindestens zwei Wickelstationen (37a, 37b, 37c) für je eine Teilbahn (17a, 17b, 17c) auf. Dies ergibt gute Wickelergebnisse und weitere Vorteile. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kalander zum Behandeln, wie Glätten oder Satinieren, einer Bahn, insbesondere einer Papierbahn, mit mindestens zwei einen Walzenspalt zwischen sich bildenden Walzen und einer Aufwickelvorrichtung.
Kalander dieser Art sind vielfach bekannt, beispielsweise aus dem Prospekt "Die neuen Superkalander-Konzepte" der Firma Sulzer Papertec aus 1994 (Kennziffer 05/94 d). Die kalandrierte Bahn wird in der Aufwickelvorrichtung zu einer Rolle geformt, deren axiale Länge der Breite der Bahn entspricht. Bei langen Rollen macht es erhebliche Schwierigkeiten, einen gleichmäßigen Wickel zu erzeugen. Es gibt daher zahlreiche Vorschläge, die Aufwickelvorrichtung mit Zusatzvorrichtungen zu versehen, die das Wickelergebnis verbessern sollen.
Während es zum Behandeln einer Bahn rationeller ist, mit großer Bahnbreite zu arbeiten, werden in der Praxis, z.B. in einer Druckerei, wesentlich geringere Bahnbreiten benötigt. Daher gibt es Rollenschneidmaschinen, die die breite Bahn mit Hilfe von Längsschneidern in einzelne Teilbahnen aufteilen und diese je für sich in einer Wickelstation zu einer Rolle mit geringerer Breite formen.
Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kalander der eingangs beschriebenen Art hinsichtlich seiner Gebrauchseigenschaften zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen dem letzten Walzenspalt und der Aufwickelvorrichtung mindestens ein Längsschneider zum Aufteilen der Bahn in mindestens zwei Teilbahnen angeordnet ist und daß die Aufwickelvorrichtung mindestens zwei Wikkelstationen für je eine Teilbahn aufweist.
Bei dieser Konstruktion wird die an der Kalander-Aufwickelvorrichtung bisher erzeugte breite Rolle durch mehrere schmalere Rollen ersetzt. Allein diese Verringerung der Breite bringt bereits eine erhebliche Verbesserung der Wickelqualität. Denn in aller Regel sind Differenzen von die Wickelqualität beeinflussenden Bahnparametern bei schmaleren Rollen geringer als bei breiteren Rollen, weil das Rollengewicht kleiner und die Durchbiegung der Rolle aufgrund einer kürzeren Achse geringe ist.
Die Bahn wird wesentlich weniger belastet, weil ein Aufwickelvorgang am Ausgang des Kalanders und ein Abwickelvorgang am Eingang der Rollenschneidmaschine entfallen. Das Bahnmaterial kann daher stärker beansprucht werden.
Durch den Fortfall einer gesonderten Rollenschneidmaschine ergeben sich auch geringere Herstellungskosten und ein verminderter Platzbedarf. Darüber hinaus entfallen Transporte vom Kalander zur Rollenschneidmaschine, was wiederum Personaleinsparungen ermöglicht. Der Papierausschuß, der sich beim Einziehen von Papierbahnen durch die jeweilige Maschine ergibt, wird etwa halbiert. Die Schneid- und Aufwickelgeschwindigkeit kann herabgesetzt und damit die Lebensdauer der Wickelmaschine und der Schneidmesser erhöht werden, weil die Verzögerungen, die sich bisher wegen der Diskontinuität des Schneidvorganges ergaben, nicht mehr aufgeholt werden müssen.
Eine bevorzugte Möglichkeit besteht darin, daß die Wickelstationen je eine Antriebsvorrichtung mit einer Steuervorrichtung aufweisen, die die Umfangsgeschwindigkeit der Teilbahn-Rollen annähernd gleich der Bahngeschwindigkeit im Kalander hält, aber zusätzlich individuelle Korrekturen der Umfangsgeschwindigkeit bewirkt. Hierdurch wird das Wickelergebnis weiter verbessert.
Dies gilt insbesondere, wenn die individuellen Korrekturen von Parametern der Teilbahnen der Teilbahn-Rollen abhängig sind. Der Aufwickelvorgang hängt daher teilweise von Kalanderdaten und teilweise von Daten der einzelnen Wickel ab.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß eine insbesondere zonenweise wirkende Steuervorrichtung für die Kalanderfunktionen, wie Druckspannung im Walzenspalt, Verweilzeit im Walzenspalt, Temperatur oder Feuchte, vorgesehen ist, die für gewünschten Eigenschaften der Bahn, wie Glätte oder Glanz, sorgt und zusätzlich von Parametern der fertigen Bahn, der Teilbahnen oder der Teilbahn-Rollen abhängig ist. Ein Kalander bildet ein System mit sehr vielen Einwirkungsmöglichkeiten auf die zu behandelnde Bahn. Hierbei kann man die gleiche Eigenschaft mit unterschiedlichen Kombinationen der Kalanderfunktionen erreichen, beispielsweise wenn man eine geringere Druckspannung im Walzenspalt durch eine höhere Temperatur ersetzt. Es bereitet daher auch keine Schwierigkeiten, eine zusätzliche Abhängigkeit einzuführen, welche für eine höhere Gleichmäßigkeit im Wickel sorgt.
Vorzugsweise sind Meßvorrichtungen für die Teilbahn-Rollen-Durchmesser und/oder die Zugspannungen der Teilbahnen, die als Parameter dienen, vorgesehen. Bei Berücksichtigung dieser Parameter ergibt sich eine besonders gute Wickelqualität.
Es empfiehlt sich, daß ein Teil der Kalanderfunktionen zonenweise ansteuerbar ist und daß die Steuervorrichtung die Zonen in Abhängigkeit von Parametern der Teilbahnen oder der Teilbahn-Rollen unterschiedlich aussteuert. Unter Berücksichtigung der individuell anzusteuernden Zonen läßt sich für jeden einzelnen Teilwickel die optimale Wickelqualtiät erzielen.
Günstig ist es auch, daß bei Verwendung eines vertikalen Walzenstapels die zusätzliche Beeinflussung der Kalanderfunktionen überwiegend im Bereich des untersten Walzenspalts erfolgt. Zum einen hat die Beeinflussung vor, im oder nach dem untersten Walzenspalt die größte Wirkung, weil es sich um den Bereich am Kalanderausgang handelt. Zum andern sind für die Wickelqualität besonders maßgebende Dickenkorrekturen besonders leicht durch die Unterwalze, ggf. im Zusammenwirken mit der Oberwalze, durchzuführen, weil im untersten Walzenspalt wegen des Gewichts der darüber befindlichen Walzen die höchste Druckspannung herrscht.
Wenn der Kalander eine den Walzenspalten vorgeschaltete Abwickelvorrichtung besitzt, der Kalander also im Offline-Betrieb arbeitet, ist der Erfindungsvorschlag besonders wichtig, weil die Bahn, bevor sie in den ersten Walzenspalt eintritt, schon einem Aufwickelvorgang am Ende der Papiermaschine und einem Abwickelvorgang am Eingang des Kalanders unterworfen war. Es wird daher dafür gesorgt, daß diese Belastung der Bahn nur einmal auftritt.
Von Vorteil ist eine automatische Bahneinzugsvorrichtung. Eine solche Vorrichtung ist unter der Bezeichnung "Flying Splice" bekannt. Dies erlaubt einen automatischen Rollenwechsel am Kalandereingang.
Mit Vorteil ist jede Wickelstation mit einem automatischen Wickelhülsenwechsler versehen. Immer dann, wenn eine Teilrolle ihren maximalen Durchmesser erreicht hat, wird automatisch eine neue Wickelhülse zugeführt, so daß die neue Teilrolle ohne Unterbrechung des Kalanderbetriebs aufgebaut werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kalanders und
Fig. 2: eine schematische Draufsicht auf den Schneid- und Aufwickelbereich des Kalanders.

Der in Fig. 1 veranschaulichte Kalander weist einen Walzenstapel 1 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 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 ein Wechselspalt 16, der durch zwei weiche Walzen 5 und 6 begrenzt ist.
Eine Papierbahn 17 wird von einer Abwickelvorrichtung 18 zugeführt, durchläuft unter der Führung von Leitrollen 19 die Arbeitsspalte 10 bis 12, den Wechselspalt 16 und die Arbeitsspalte 13 bis 15, worauf sie in einer Wickelvorrichtung 20 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. Die mit einem Flying-Splice-System verbundene Abwickelvorrichtung 18 ist, da allgemein bekannt, lediglich als Kästchen dargestellt.
Zumindest eine der Walzen 2 bis 9 besitzt einen eigenen Antrieb 21. In vielen Fällen ist es jedoch zweckmäßig, alle Walzen mit einem solchen Antrieb zu versehen, beispielsweise wenn ein automatisches Einziehen der Papierbahn wünschenswert ist.
Eine Steuervorrichtung 23 hat mehrere Funktionen:

a) Über eine Leitung 24 wird 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. Durch die Belastung ist auch die Druckspannung bestimmt, die in den einzelnen Arbeitsspalten 10 bis 15 herrscht. Diese Druckspannung nimmt von oben nach unten zu, weil sich zu der Belastungskraft P jeweils noch das wirksame Gewicht der einzelnen Walzen addiert.
b) Über die Leitungen 25 und 26 werden die Vorrichtungen 27 bzw. 28 zum Durchbiegungsausgleich der Oberwalze 2 und der Unterwalze 9 mit Druckmittel beaufschlagt. Diese Vorrichtungen sorgen dafür, daß über die Länge der Walzen eine gleichmäßige Druckspannung herrscht, wie dies an sich bekannt ist. Hierfür können alle üblichen Vorrichtungen verwendet werden, insbesondere solche, bei denen Stützelemente nebeneinander in einer Reihe angeordnet sind und einzeln oder zonenweise mit unterschiedlichem Druck beaufschlagt werden können.
c) Die Walzen 2, 4, 7 und 9 sind beheizbar, wie dies durch Pfeile H angedeutet ist. Die Heizenergie wird über strichpunktierte Pfade 27 bis 30 zugeführt. Dies kann durch elektrische Beheizung, durch Strahlungsheizung, mit Hilfe eines Wärmeträgers u.dgl. erfolgen. Eine Schutzhaube 31 dient der Wärmeisolation und sorgt dafür, daß die in Folge der Beheizung abgestrahlte Wärme nur in geringem Maß in die Umgebung abgeführt wird. Nicht veranschaulicht ist es, daß auch weitere Kalanderfunktionen, wie Feuchte oder Bahngeschwindigkeit und damit Verweilzeit in den Walzenspalten, beeinflußt werden können.

Wenn die Papierbahn 17 den letzten Walzenspalt 15 verlassen hat, läuft sie durch einen Längsschneider 32, der rotierende Schneidmesser 33 und 34 aufweist, welche auf einer gemeinsamen Achse 35 sitzen und durch einen Motor 36 angetrieben werden. Hierdurch wird die Papierbahn 17, die eine Breite von beispielsweise 8 oder 10 m haben kann, in einzelne Teilbahnen 17a, 17b, 17c ... zerteilt.
Es folgt eine Aufwickelvorrichtung 37, die eine Anzahl von Wickelstationen 37a, 37b, 37c ... aufweist, welche der Anzahl der Teilbahnen 17a, 17b, 17c ... entspricht. Allen Wickelstationen gemeinsam ist eine Zentralwalze 38, welche eine Antriebsvorrichtung 39 aufweist. Außerdem weist jede Wickelstation eine Abstützwalze 40a, 40b, 40c ... auf, die je mit einer eigenen Antriebsvorrichtung 41 versehen sind. Wenn eine Wickelhülse 42 von oben in den Spalt zwischen Zentralwalze 38 und Abstützwalze 40a abgesenkt und durch die rotierende Oberfläche der beiden Walzen in Drehung versetzt wird, nimmt sie eine Teilbahn auf und bildet eine Teilbahn-Rolle 43a. Ähnliches gilt für die Teilbahn-Rollen 43b, 43c, ...
Jeder Teilbahn 17a ... ist eine Meßvorrichtung 44 zur Messung der Zugspannung der Teilbahn zugeordnet. Jeder Teilbahn-Rolle 43a ... ist eine Meßvorrichtung 45 zur Messung des Rollendurchmessers zugeordnet. Die Meßwerte werden in einer zweiten Steuervorrichtung 46 verarbeitet, die die Antriebe 39 und 41 derart einstellt, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Zentralwalze 38 etwa gleich der Bahngeschwindigkeit im Kalander ist, während für jede Teilbahnrolle 43a ... erforderliche Korrekturen durch die Antriebsvorrichtung 41 der Abstützrollen erfolgt. Ist die Umfangsgeschwindigkeit der Abstützrolle 40a größer als diejenige der Zentralwalze 38, ergibt sich ein härterer Wickel, ist sie geringer, ein weicherer Wickel.
Stattdessen oder zusätzlich ist die Steuervorrichtung 46 mit der Steuervorrichtung 31 über einen Signalpfad 47 verbunden. Außerdem können der Steuervorrichtung 46 über weitere Eingänge 48 zusätzliche Daten, die für den Wickelvorgang von Interesse sind, zugeführt werden, beispielsweise die Dicke der Bahn oder deren Feuchte. Die Steuervorrichtung 23 ist in der Lage, aufgrund der zugeführten Informationen die Kalanderfunktion derart zu beeinflussen, daß die den letzten Walzenspalt 15 verlassende Papierbahn 17 weitgehend den optimalen Wickelbedingungen entspricht und daher keine oder kaum Eingriffe im Bereich der Aufwickelvorrichtung 37 vorzunehmen sind. In vielen Fällen kann man daher auf eine individuelle Regelung der Abstützwalzen 40a ... verzichten und durchgehende Abstützwalzen vorsehen. Insbesondere bei zonenweise unterschiedlicher Beeinflussung der Papierbahn 17 im Kalander läßt sich erreichen, daß die Teilbahnen 17a ... so gleichmäßig gehalten sind, daß für alle der gleiche Aufwickelantrieb verwendet werden kann.
Von der dargestellten Konstruktion kann in vielfacher Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können auch Aufwickelvorrichtungen verwendet werden, bei denen die Wickelhülse gelagert und angetrieben ist. Es ist auch möglich, den Kalander im Inline-Betrieb zu verwenden.

Claims

Kalander zum Behandeln, wie Glätten oder Satinieren, einer Bahn, insbesondere einer Papierbahn, mit mindestens zwei einen Walzenspalt zwischen sich bildenden Walzen und einer Aufwickelvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem letzten Walzenspalt (15) und der Aufwickelvorrichtung (37) mindestens ein Längsschneider (32) zum Aufteilen der Bahn (17) in mindestens zwei Teilbahnen (17a, 17b, 17c) angeordnet ist und daß die Aufwickelvorrichtung (37) mindestens zwei Wickelstationen (37a, 37b, 37c) für je eine Teilbahn (17a, 17b, 17c) aufweist.
Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickelstationen (37a, 37b, 37c) je eine Antriebsvorrichtung (39, 41) mit einer Steuervorrichtung (46) aufweisen, die die Umfangsgeschwindigkeit der Teilbahn-Rollen (43a, 43b, 43c) annähernd gleich der Bahngeschwindigkeit im Kalander hält, aber zusätzlich individuelle Korrekturen der Umfangsgeschwindigkeit bewirkt.
Kalander nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die individuellen Korrekturen von Parametern der Teilbahnen (17a, 17b, 17c) der Teilbahn-Rollen (43a, 43b, 43c) abhängig sind.
Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine insbesondere zonenweise wirkende Steuervorrichtung (23) für die Kalanderfunktionen, wie Druckspannung im Walzenspalt, Verweilzeit im Walzenspalt, Temperatur oder Feuchte, vorgesehen ist, die für gewünschten Eigenschaften der Bahn (17), wie Glätte oder Glanz, sorgt und zusätzlich von Parametern der fertigen Bahn (17), der Teilbahnen (17a, 17b, 17c) oder der Teilbahn-Rollen (43a, 43b, 43c) abhängig ist.
Kalander nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Meßvorrichtungen (44, 45) für die Teilbahnrollen-Durchmesser und/oder die Zugspannungen der Teilbahnen, die als Parameter dienen, vorgesehen sind.
Kalander nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Kalanderfunktionen zonenweise ansteuerbar ist und daß die Steuervorrichtung (23) die Zonen in Abhängigkeit von parametern der Teilbahnen (17a, 17b, 17c) oder der Teilbahn-Rollen (43a, 43b, 43c) unterschiedlich aussteuert.
Kalander nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines vertikalen Walzenstapels (1) die zusätzliche Beeinflussung der Kalanderfunktionen überwiegend im Bereich des untersten Walzenspalts (15) erfolgt.
Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine den Walzenspalten (10 bis 16) vorgeschaltete Abwickelvorrichtung (18).
Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine automatische Bahneinzugsvorrichtung.
Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wickelstation (37a, 37b, 37c) mit einem automatischen Wickelhülsenwechsler versehen ist.