EP0775777B1 - Kalander in einer Papier- oder Streichmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Papier- oder Streichmaschine mit innerhalb dieser Maschine angeordnetem Kalander nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

DE 295 04 034 U1 zeigt eine Anordnung zur Behandlung einer Papierbahn mit einem Kalander, der innerhalb der Papier- oder Streichmaschine, also In-Line, angeordnet ist und die die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist.

US 4 332 191 A zeigt einen Kalander mit zwei oder drei Walzenstapeln, von denen jeder drei Walzen und zwei Nips aufweist. Die Walzenstapel können von einer Papierbahn nacheinander durchfahren werden. Jede Walze hat einen eigenen Antrieb. Zum Einführen der Papierbahn in den Kalander ist eine Seilführung vorgesehen, die zwei Seile aufweist, die die Papierbahn zwischen sich klemmen, und entlang des Weges der Papierbahn durch den Kalander mitläuft.

N. Gamsjäger, Elastische Kalanderwalzenbezüge auf Basis Faser-Kunststoff-Verbund, Das Papier 48, 1994, Nr. 6, Seiten 334-348, beschreibt Walzenbezüge, bei denen der Einsatz von Reinigungssystemen, wie Schabern, bei kritischen Papierqualitäten erforderlich ist, um Zerstörungen der Bezüge zu vermeiden.

US 4 022 366 A zeigt eine Vorrichtung zum Transport einer Papierbahn von der Trockenzone einer Papiermaschine zu einem Kalander, bei der die Papierbahn auf ein luftdurchlässiges Band aufgelegt wird, das annähernd mit Papiermaschinengeschwindigkeit läuft. Das Band liegt auf einem Saugkasten auf, der unter Unterdruck gesetzt wird. Vor dem ersten Nip des Kalanders ist eine Abhebeeinrichtung vorgesehen, mit der die Papierbahn vom Band abgeblasen wird.

DE 93 06 176 U1 zeigt eine beheizbare Walze, die peripher gebohrte Kanäle aufweist, durch die Dampf geleitet werden kann.

Aus zahlreichen Veröffentlichungen sind jedem Fachmann für die Papierherstellung Soft-Kalander bekannt. Die Kalander, die aus einer harten, beheizten Hartguß- oder Stahlwalze und einer oder zwei elastischen Walzen, die mit der harten Walze einen oder zwei Walzenspalte bilden, bestehen, können innerhalb der Papier- oder Streichmaschine stehen. Diese Kalander sind allerdings nur bei einfach zu satinierenden Papieren, wie beispielsweise Zeitungsdruckpapier einsetzbar. Das in der Papiermaschine erzeugte Papier wird demnach vor der ersten Aufwicklung satiniert.

Für höherwertige Papiere, wie beispielsweise Tiefdruckpapiere, werden sogenannte Superkalander zur Satinage verwendet. Diese stehen außerhalb der Papiermaschine und bestehen aus einem größeren Stapel übereinander angeordneter Walzen. Diese Art von Kalander, der ebenfalls harte, beheizte Walzen und elastisch bezogene Walzen besitzt, ist eine Rollenabwicklung vorgeschaltet, von der eine nach der Papiermaschine aufgewickelte unsatisierte Papierbahn durch die 8 bis 13 Walzenspalte des Superkalanders bis zu einer erneuten Aufwicklung geführt wird. Bei dieser Art von Kalander besitzen wenigstens 40% der Walzen einen elastischen Bezug oder Belag. Dadurch, daß der Superkalander sehr viel mehr Walzenspalte als ein Soft-Kalander besitzt, kann auf die Papierbahn eine größere Verformungsarbeit aufgebracht werden, die beispielsweise für hohe Glanz- und Glättewerte der Papierbahn sorgt.

Es ist mehrfach darüber nachgedacht worden, die seit mehr als hundert Jahren existierenden Superkalander innerhalb der Papiermaschine anzuordnen. Diese Idee ist aber aus den folgenden Hauptgründen immer wieder gescheitert:

1. In Superkalandern wird die Papierbahn nach dem Durchlauf durch einen Walzenspalt über eine Umlenkrolle zum nächstfolgenden Walzenspalt zurückgeführt. Diese Umlenkung der Papierbahn um nahezu 180° konnte bei den gegebenen Umlenkradien (Radius der Umlenkwalze) von etwa 150 bis 200 mm und den hohen Aufführgeschwindigkeiten (ca. 1000 bis 1200 m/min) der aus der Papiermaschine kommenden Papierbahn wegen der hohen Zentrifugalkräfte an den Umlenkwalzen bislang nicht realisiert werden.

2. Ein Schließen der einzelnen Walzenspalte war ohne Abriß der Papierbahn bei den hohen Geschwindigkeiten nicht möglich. (Im Superkalander werden die Walzenspalte nach manuellem Aufführen der Papierbahn im Stillstand oder bei sehr langsamen Geschwindigkeiten geschlossen).

3. Die niedrige Standzeit der elastischen Superkalanderwalzen von etwa einer Woche erlaubte keinen reibungslosen und durchgängigen Betrieb der Papiermaschine, denn in diesen Intervallen müßten die meist mit Fasermaterial bezogenen Walzen ausgebaut und die durch Faltungen im Papier verursachten Markierungen weggeschliffen werden.

4. Superkalander in der Papiermaschine hätten keinen Zugang zum Reinigen der elastischen Walzen von Harzund Strichablagerungen mehr zugelassen, was aber für die Lebensdauer der Bezüge sehr entscheidend ist. Die mit Fasermaterial bezogenen Walzen erlaubten auch keine Entfernung von Ablagerungen mit einem Schaber, da dieser den Belag zerstörte.

5. Insbesondere bei sehr hochwertigen Papieren (z.B. Kunstdruckpapier) konnte ein Superkalander wegen der hohen Geschwindigkeitsvorgabe durch die Papiermaschine nicht in ausreichendem und in über die Bahnbreite ausgeglichenem Maße der Papierbahn Wärme zuführen. Deshalb war es nötig, zwei oder eventuell sogar drei langsamer als die Papiermaschine laufende Superkalander der Papiermaschine nachzuschalten. Um in der Verweilzeit im Walzenspalt die für die gewünschten Glättewerte notwendige Wärme in die Papierbahn zu überführen, hätten bei In-Line-Geschwindigkeiten zu teure Ölheizungen mit großem Wärmeträgerdurchsatz für die Heizwalzen eingesetzt werden müssen.

Wollte man wegen des Personalaufwandes dennoch die Satinage in die Papiermaschine integrieren, mußte man mehrere Soft-Kalander hintereinanderschalten, was zu erheblichem Platzbedarf führte.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kalander zur Erzeugung hoher Papierqualitäten für den Betrieb innerhalb einer Papier- oder Streichmaschine besser geeignet zu machen.

Gelöst wird die Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Um höherwertige Papiere zu satinieren, reichen ein oder zwei Walzenspalte nicht aus. Es wurde erkannt, daß auch innerhalb der Papier- oder Streichmaschine wenigstens vier Walzenspalte für ein zufriedenstellendes Satinageergebnis notwendig sind. Das bedeutet, daß wenigstens fünf Walzen übereinander angeordnet eingesetzt werden müssen. Dabei sollten wenigstens die mittleren Walzenlager über Hebel mit dem Kalandergestell verbunden sein. Unter den mittleren Walzenlagern versteht man alle Kalanderwalzenlager mit Ausnahme derjenigen der Ober- bzw. Unterwalze. Das Einführen der Papierbahn erfolgt bei geöffneten Walzenspalten. Geöffnet werden diese durch eine vom Superkalander her bekannte Trenneinrichtung. Oft geschieht dies, indem die Unterwalze abgesenkt wird und die Hebel der mittleren Walzen gegen einen darunterliegenden Anschlag stoßen. Der Fallweg der Hebel ist jeweils so eingestellt, daß sich Walzenspalte von 5 bis 10 mm einstellen. Um diese Spalte nach dem Einführen der Papierbahn wieder zu schließen, wird üblicherweise ein Hydraulikzylinder eingesetzt, der die Unterwalze und in der weiteren Folge auch die anderen mittleren Walzen anhebt bis alle Spalte geschlossen sind. Erfindungsgemäß wird für jede Walze ein eigener Antrieb eingesetzt, der die Umfangsgeschwindigkeit der jeweiligen Walze auf Bahngeschwindigkeit bringt. Dadurch wird ein Abriß der Papierbahn beim Schließen der Walzenspalte ausgeschlossen.

Die beheizbaren Walzen müssen so gestaltet sein, daß eine gute Wärmeübertragung von einem Heizmedium an die Papierbahn erfolgen kann. Denn eine gleichmäßige Erwärmung der Papierbahn ist für den Satinageprozeß wesentlich. Den besten und über die Walzenbreite gleichmäßigsten Wärmeübergang durch Konvektion von einem Wärmeträger an die Walzeninnenwand bietet Wasserdampf, der zudem in jeder Papierfabrik in ausreichendem Maße zur Verfügung steht. Die Heizwalzen können auch mit peripheren Bohrungen versehen sein, durch die der Dampf geleitet wird. Um ausreichende Satinageergebnisse bei hochwertigen Papieren zu erzielen, ist es von Vorteil, wenn wenigstens zwei beheizbare Walzen in den Kalander eingebaut sind.

Insbesondere die Beschaffenheit der elastischen Walzenbeläge ist für den erfindungsgemäßen Kalander von Bedeutung. Sie müssen erstens abriebfest sein wie die Beläge von Soft-Kalandern, um eine ausreichende Standzeit zu besitzen, da man beim Walzenwechsel ansonsten den ganzen Papierherstellungsprozeß unterbrechen müßte. Zweitens müssen sie von hoher Markierungsresistenz sein, da Beschädigungen der Walzenbeläge sich im Papier sofort bemerkbar machen. Und drittens muß der Belag so beschaffen sein, daß er durch die Anstellung einer Schaberklinge zum Reinigen der Walzen nicht zerstört wird. Zur Realisierung dieser drei Forderungen eignet sich nur ein Kunststoffbelag.

Um die Papierbahn durch den Kalander hindurchzuleiten, bedarf es einer zusätzlichen Vorrichtung zum Einziehen eines Einführstreifens, da ähnlich wie beim Superkalander die Papierbahn nach einem Walzenspalt um eine Umlenkwalze in den nächsten Walzenspalt geführt wird, und das - anders als beim Superkalander - mit Papiermaschinengeschwindigkeitsvorgaben. Eine solche Vorrichtung zum Einziehen eines Einführstreifens können beispielsweise zwei parallel zum gewünschten Papierverlauf mitlaufende Seile sein, zwischen die ein von der Papierbahn geschnittener Einführstreifen eingeklemmt wird. Dies geschieht, indem die beiden Seile vor dem Kalander zusammengeführt werden, eine sogenannte Seilschere bilden, gemeinsam über Seilrollen gemäß dem gewünschten Papierlauf durch den Kalander geführt werden und sich nach dem Kalander wieder öffnen, um den Einführstreifen wieder freizugeben. Der Einführstreifen, der eine Breite von 300 bis 500 mm haben kann, wird vor dem Kalander seitlich von der aus der Papiermaschine kommenden Bahn geschnitten. Während dieser Einführstreifen dann durch den Kalander bis beispielsweise zu einer Aufwicklung geführt wird, wird der größte Teil der Papierbahn in einen Pulper geleitet. Erst nach Beendigung des Einziehvorgangs des Einführstreifens wird der Einführstreifen durch eine Bewegung des Messers immer breiter geschnitten, bis schließlich die volle Breite der Papierbahn durch den Kalander geführt wird.

Zusätzlich zu Seilen werden Einziehvorrichtungen verwendet, die nach folgendem Prinzip arbeiten. Der Einführstreifen wird auf ein endloses perforiertes Tragband, welches annähernd mit Papier-oder Streichmaschinengeschwindigkeit um zwei Rollen läuft, von denen wenigstens eine angetrieben ist, geleitet. Ein Saugkasten unterhalb des Tragbandes bewirkt, daß die Papierbahn auf dem Tragband haftet und mit dem laufenden Band mitgeführt wird.

Zusätzliche Einführhilfen können auch noch Luftdüsen oder Luftleitbleche bekannter Bauart sein.

Nachstehend soll ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kalanders anhand der Zeichnung beschrieben werden.

Der Kalander (1) besitzt acht Walzen (2 bis 9), von denen vier Walzen (2, 4, 7, 9) eine harte metallische Oberfläche und vier Walzen (3, 5, 6, 8) einen elastischen Kunststoffbelag (13) aufweisen. Alle Walzen sind mit ihren Walzenzapfen in Lagergehäusen (23, 23') gelagert. Die Lagergehäuse (23') der mittleren Walzen (3, 4, 5, 6, 7, 8) sind an Hebeln (24) angebracht, deren Drehpunkt (25) sich am Kalandergestell (26) befindet. Es ist ein Hydraulikzylinder (27) vorgesehen, der einerseits die für die Satinage nötigen Kräfte im geschlossenen Walzenspalt aufbringt und andererseits die Unterwalze (9) absenken kann. Durch das Absenken der Unterwalze (9) legen sich die Hebel (24) auf Anschlägen (28) ab, und zwar in der Weise, daß sich zwischen den Walzen Spalte von 5 bis 10 mm bilden. Dadurch wird der Einziehvorgang des Einführstreifens (21) ermöglicht. Die Zeichnung zeigt den Zustand des Kalanders nach erneutem Schließen der Walzen, was durch Ausfahren des Hydraulikzylinders (27) geschieht. In diesem Ausführungsbeispiel kann den beiden mittleren harten Walzen (4, 7) in nicht dargestellter Weise Heizdampf zur Beheizung zugeführt werden. Der Heizdampf wird durch periphere Bohrungen (22) geleitet, damit er seine Wärme an die Walze abgeben kann. Symbolisch sind vor dem Kalander (1) der vorangehende Teil der Papiermaschine (10) und nach dem Kalander (1) der folgende Teil der Papiermaschine (11), beispielsweise eine Aufwicklung, nur als Kasten dargestellt. Jede der im Kalander befindlichen Walzen (2 bis 9) besitzt einen eigenen Antrieb (12). Beispielhaft ist an einer elastischen Walze (3) ein handelsüblicher Schaber (14) installiert. In der Praxis müßte ein solcher Schaber (14) an der Mehrzahl der elastischen Walzen (3, 5, 6, 8) installiert werden. Zwei endlose mitlaufende Seile (15, 16) sind so über Seilrollen (17) geführt, daß sie vor dem Kalander eine Seilschere (29) bilden, die einen von dem vorangehenden Teil der Papiermaschine (10) kommenden Einführstreifen (21) zwischen sich einklemmen kann. Die Seile (15, 16) führen den Einführstreifen durch den Kalander und geben ihn nach dem Kalander (1) frei für den nachfolgenden Teil der Papiermaschine (11). In diesem Ausführungsbeispiel ist zusätzlich zu den Seilen an beispielhafter Stelle ein Tragband (18) eingezeichnet. Es ist perforiert und läuft um zwei Tragrollen (19), von denen eine in nicht dargestellter Weise angetrieben ist. Unter dem den Einführstreifen (21) tragenden Teil des Tragbandes (18) befindet sich ein Saugkasten (20), in dem in nicht dargestellter Weise ein Unterdruck erzeugt wird. In Richtung des Tragbandes (18) ist der Saugkasten (20) offen, so daß der Einführstreifen (21) durch die Perforation des Tragbandes (18) angesaugt wird und an dem Tragband haftet.

Claims (3)

1. Papier- oder Streichmaschine mit innerhalb dieser Maschine angeordnetem Kalander (1) mit übereinander angeordneten Walzen (2 bis 9), die in Walzenlagern gelagert sind und von denen wenigstens 40% einen elastischen Bezug aufweisen, mit folgenden Merkmalen:

   a) der Kalander (1) besteht aus mehr als vier übereinander angeordneten Walzen (2 bis 9),

   b) jede der Walzen (2 bis 9) des Kalanders (1) besitzt einen eigenen Antrieb (12),

   c) der Kalander besitzt wenigstens zwei beheizbare Walzen,

   d) die Bezüge der elastischen Walzen (3, 5, 6, 8) bestehen aus einem markierungsunempfindlichen Kunststoff, der das Ansetzen einer Schaberklinge (14) gestattet,
   gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

   e) der Kalander (1) besitzt eine Vorrichtung zum Einziehen eines Papiereinführstreifens (21), die zwei den Papiereinführstreifen (21) zwischen sich klemmende, mitlaufende Seile (15, 16) und perforierte, annähernd mit Papiermaschinen- oder Streichmaschinen geschwindigkeit laufende, im Kalander (1) angeordnete Tragbänder (18), unter denen sich ein Saugkasten (20) befindet, aufweist.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die mittleren Walzenlager (23') über Hebel (24) mit dem Kalandergestell (26) verbunden sind.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beheizbaren Walzen (4, 7) dampfbeheizt sind.

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