EP0779393A1 - Kalander für die Behandlung einer Papierbahn und Anwendung dieses Kalanders - Google Patents

Kalander für die Behandlung einer Papierbahn und Anwendung dieses Kalanders Download PDF

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EP0779393A1
EP0779393A1 EP96118498A EP96118498A EP0779393A1 EP 0779393 A1 EP0779393 A1 EP 0779393A1 EP 96118498 A EP96118498 A EP 96118498A EP 96118498 A EP96118498 A EP 96118498A EP 0779393 A1 EP0779393 A1 EP 0779393A1
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EP
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elastic
roller
rollers
working
calender according
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EP96118498A
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EP0779393B1 (de
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Franz Kayser
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Voith Paper GmbH and Co KG
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Voith Sulzer Finishing GmbH
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Application filed by Voith Sulzer Finishing GmbH filed Critical Voith Sulzer Finishing GmbH
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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 treatment of a paper web which successively passes through first and second working nips, which are each formed between a hard roll and an elastic roll, one side of the web in the first working nips on the hard rolls and in the second working gaps on the elastic rollers, as well as on an application of this calender.
  • Calenders of the type considered here are widely known. Attempts have been made to give the paper web a high gloss or high smoothness on both sides by first pressing one surface elastically against the smooth hard rollers in the first working nips and then elastically pressing the other surface against the hard rollers in the second working nips.
  • the calender has a roll stack, which is between the first and the second working nips has an alternating gap, or it consists of two or more stacks which are successively traversed by the paper web (DE-U-295 04 034).
  • the invention has for its object to provide a calender of the type described above, with which it is possible to give the paper web approximately the same, high gloss or smoothness on both sides.
  • At least the elastic roller delimiting the last working gap has a lower surface roughness than at least one elastic roller delimiting a first working gap and this lower surface roughness R a ⁇ 0.35 ⁇ m.
  • This proposal is based on the surprising finding that the surface of the elastic roller not only forms an abutment in order to press the opposite side of the paper web against the hard roller for the purpose of gloss and smoothness and possibly due to a micro-slip between this surface and the paper web, the gloss and To promote smoothness, but that its surface texture acts on the paper in a manner similar to the hard roller. This applies in particular if the paper is easier to plasticize due to higher temperature, higher pressure load and / or higher humidity.
  • the surface roughness R a relates to the mean roughness value, that is to say the arithmetic mean of the absolute amounts of the distances between the actual profile and the central profile.
  • the elastic rollers with less surface roughness advantageously have an average roughness depth R z ⁇ 2.5 ⁇ m.
  • the ratio of the surface roughness R a of the elastic roller and the hard roller is ⁇ 7. In practice, it is never possible to match the surface roughness of the elastic roller to that of the hard roller. However, the smallest possible ratio should be striven for.
  • the hard roller has a surface layer made of a wear-resistant material such as tungsten carbide.
  • This surface layer can also be produced with a high degree of smoothness. Due to its wear resistance, it is also suitable for being able to place a scraper on it without impairing the surface quality of the roller.
  • the elastic roller For the construction of the elastic roller with low surface roughness, it is recommended that it has an elastic cover made of plastic.
  • the elastic cover can consist of a fiber-reinforced plastic base layer and a fiber-reinforced plastic cover layer.
  • the base layer can be chosen with particular attention to the elasticity and the top layer with special consideration to the high smoothness.
  • the elastic roller has a cover made of a plastic with such a large resilience that the depth of the permanent deformation after passing through an up to 1 mm thick defect through the working gap is at most 5% of the defect thickness.
  • the large resilience means that the high surface smoothness of the elastic rollers is not lost even with imperfections.
  • the first and second working gaps are arranged in a stack which is traversed by the paper web from top to bottom and are separated from one another by an alternating gap which is delimited by two elastic rollers.
  • the rolls delimiting the second working gaps are particularly heavily loaded due to the weight of the rolls located above them.
  • the compressive stresses occurring in the second working columns are correspondingly high.
  • the low roughness of the last elastic roller has a particularly favorable effect.
  • the stack consists of eight rollers and has four first working gaps and two second working gaps.
  • a very small number of rollers can be used with this construction.
  • Two second working gaps are sufficient to achieve the desired gloss and smoothness value. The fact is exploited that even in the first four working gaps there is a certain smoothing of the paper web surface resting on the elastic rollers, even if elastic rollers with a usual surface roughness R a ⁇ 0.5 ⁇ m are provided there.
  • top and bottom roller of the stack is formed by a heatable hard roller.
  • the stack can consist of eight rollers, but the interchangeable nip is in the middle of the stack.
  • the invention also relates to the use of the aforementioned calender for producing coated paper with almost identical gloss on both sides of at least 75% according to Gardner and above, in particular over 80% gloss according to Gardner.
  • the calender 1 illustrated in FIG. 1 has a roll stack which, from top to bottom, has an elastic upper roll 2, a heatable hard roll 3, an elastic roll 4, a heatable hard roll 5, an elastic roll 6, an elastic roll 7, a heated hard roller 8 and an elastic lower roller 9 comprises.
  • the elastic rollers 6 and 7 form an interchangeable nip 10 between them.
  • a paper web 17 which is taken from an unwinding device 18 (off-line) or a paper machine (in-line), first passes through the first working gaps 11 to 14, one side 19 of the paper web coming into contact with the hard rollers 3 and 5, and following the changing gap 10, the second working gaps 15 and 16, in which the other side 20 of the paper web 17 comes into contact with the hard roller 8 before the web reaches a winding device 21.
  • the paper web 17 is deflected in the usual way via guide rollers 22.
  • a control unit 23 uses a signal line 24 to determine the force P with which the roll stack is loaded.
  • Top roller 2 and bottom roller 9 are deflection adjustment rollers, the degree of deflection of which is influenced by control lines 25 and 26.
  • the three heatable hard rollers 3, 5 and 8 are supplied with heating energy H, for which control lines 27, 28 and 29 are provided. If appropriate, there is also a moistening device which allows the paper web to enter the calender 1 with a predetermined moisture F.
  • the elastic roller 9 consists of a hollow jacket 30 which carries an elastic cover 31.
  • This cover preferably consists of a fiber-reinforced plastic base layer 32, which is mainly responsible for the elasticity, and a fiber-reinforced plastic cover layer 33, which is mainly responsible for the smoothness of the surface 34.
  • fibers primarily those made of plastic, such as aramid fibers ("Kevlar"), come into consideration.
  • the reference plastic is, for example, an epoxy resin.
  • the top roller 2 has the same structure.
  • the elastic rollers 4, 6 and 7 are constructed similarly, with the difference that instead of the hollow shell there is a full or filled core.
  • An example of such an elastic cover 31 is a cover from "TopTec 4" from Scapa Kern, Wimpassing / Austria.
  • the elastic roller 9 delimiting the lowest working gap 16 has a surface roughness R a ⁇ 0.35 ⁇ m, preferably 0.2 to 0.3 ⁇ m have.
  • This value R a is shown in FIG. 3 as follows: the actual profile I is delimited on the upper side by the reference profile A and on the underside by the basic profile B. The middle profile C is selected so that the sum of the material-filled areas D1 enclosed above it by the actual profile I is equal to the sum of the material-free areas D2 enclosed by the actual profile I below it. The average roughness value R a is then the arithmetic mean of the absolute values Amounts of the distances h1 of the actual profile I from the middle profile C.
  • the averaged roughness depth R z is formed as the arithmetic mean of the individual roughness depths (h2) of five adjacent individual measurement sections into which a roughness reference section is divided. This value should be 9 ⁇ 2.5 ⁇ m on the surface 34 of the elastic roller 9.
  • the upper elastic rollers 2, 4 and 6 need not have this high degree of surface quality. It is sufficient if they have a surface roughness R a ⁇ 0.5 ⁇ m in the usual way. This value can be achieved without difficulty by cutting material, for example by grinding, which is possible at relatively low cost.
  • R a ⁇ 0.35 ⁇ m an additional treatment is required in the materials known today, for example leveling the surface with the aid of a counter-roller, which is preferably in contact with low slip, with both rollers overlapping.
  • the roll stack consists of a hard upper roll 35, an elastic roll 36, a hard roll 37, an elastic roll 38, an elastic roll 39, a hard roll 40, an elastic roll 41 and a hard lower roll 42.
  • the changing nip 43 is located between the elastic rollers 38 and 39.
  • a paper web 44 runs through the first working nip in front of the changing nip 43 and second working nip behind the changing nip 43.
  • the dwell time in the working columns should be between 0.1 and 0.9 ms, preferably between 0.2 and 0.5 ms.
  • the calender was particularly suitable for coated papers with a weight of 100 to 150 g / m 2 . It made no great difference whether the screen side of the paper came into contact with the hard rollers or with the elastic rollers.

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Abstract

Bei einem Kalander (1) für die Behandlung einer Papierbahn (17), die nacheinander erste und zweite Arbeitsspalte (11, 12, 13, 14; 15, 16) durchläuft, die jeweils zwischen einer harten Walze (3, 5, 8) und einer elastischen, insbesondere einen Kunststoffbezug (31) tragenden Walze (2, 4, 6, 7, 9) gebildet sind, besitzt zumindest die den letzten Arbeitsspalt (16) begrenzende elastische Walze (9) eine geringere Oberflächenrauhigkeit als wenigstens eine einen ersten Arbeitsspalt (11 bis 14) begrenzende elastische Walze (2, 4, 6), wobei diese geringere Oberflächenrauhigkeit Ra < 0,35 µm ist. Die Anwendung des Kalanders (1) zur Erzeugung eines gestrichenen Papiers mit beidseitig nahezu gleichem Glanz von mindestens 75 % nach Gardner ist vorgesehen. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Kalander für die Behandlung einer Papierbahn, die nacheinander erste und zweite Arbeitsspalte durchläuft, die jeweils zwischen einer harten Walze und einer elastischen Walze gebildet sind, wobei die eine Seite der Bahn in den ersten Arbeitsspalten an den harten Walzen und in den zweiten Arbeitsspalten an den elastischen Walzen anliegt, sowie auf eine Anwendung dieses Kalanders.
  • Kalander der hier betrachteten Art sind vielfach bekannt. Man versuchte, der Papierbahn beidseitig einen hohen Glanz bzw. eine hohe Glätte zu verleihen, indem zunächst die eine Oberfläche in den ersten Arbeitsspalten elastisch gegen die glatten harten Walzen und dann in den zweiten Arbeitsspalten die andere Oberfläche elastisch gegen die harten Walzen gepreßt werden. Zu diesem Zweck weist der Kalander einen Walzenstapel auf, der zwischen den ersten und den zweiten Arbeitsspalten einen Wechselspalt besitzt, oder er besteht aus zwei oder mehr Stapeln, die nacheinander von der Papierbahn durchlaufen werden (DE-U-295 04 034). Hierbei war es allerdings schwierig, beidseitig annähernd gleiche Glanz- bzw. Glättewerte zu erzielen. Dies gilt insbesondere, wenn man zum Zweck der Reduzierung der Zahl der Kalanderwalzen die Druckspannung im Arbeitsspalt auf Werte über 45 N/mm2, die Oberflächentemperatur der beheizbaren harten Walzen auf mindestens 100°C und gegebenenfalls die Feuchte der zuzuführenden Papierbahn auf 5 % und mehr erhöht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kalander der eingangs beschriebenen Art anzugeben, mit dem es möglich ist, der Papierbahn beidseitig annähernd gleiche, hohe Glanz- oder Glättewerte zu verleihen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest die den letzten Arbeitsspalt begrenzende elastische Walze eine geringere Oberflächenrauhigkeit als wenigstens eine einen ersten Arbeitsspalt begrenzende elastische Walze besitzt und diese geringere Oberflächenrauhigkeit Ra < 0,35 µm ist.
  • Dieser Vorschlag beruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß die Oberfläche der elastischen Walze nicht nur ein Widerlager bildet, um die gegenüberliegende Papierbahnseite zwecks Glanz- und Glättebildung gegen die harte Walze zu drücken und gegebenenfalls aufgrund eines Mikroschlupfes zwischen dieser Oberfläche und der Papierbahn die Glanz- und Glättebildung zu unterstützen, sondern daß seine Oberflächenbeschaffenheit in ähnlicher Weise wie die harte Walze auf das Papier einwirkt. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Papier durch höhere Temperatur, höhere Druckbelastung und/oder höhere Feuchtigkeit leichter plastifizierbar ist.
  • Üblicherweise haben elastische Walzen eine Oberflächenrauhigkeit von mindestens Ra = 0,5 µm. Wirkt dieses Rauhigkeitsprofil in den zweiten Arbeitsspalten, so reduziert es die in den ersten Arbeitsspalten mit Hilfe der glatten, harten Walzen erzeugten Glanz- und Glättewerte. Dies ist nicht der Fall, wenn elastische Walzen mit der beanspruchten geringeren Oberflächenrauhigkeit Ra < 0,35 µm verwendet werden. Sie beeinträchtigen die in den ersten Arbeitsspalten bereits erzielten Glanz- oder Glättewerte nicht oder korrigieren diese Werte, wenn sie aufgrund eines rauhen Kunststoffbezuges verschlechtert worden sind, sogar wieder nach oben. Daher ist es erfindungsgemäß erforderlich, daß die elastische Walze zumindest des letzten Arbeitsspaltes die erwähnte geringe Oberflächenrauhigkeit besitzt. Allerdings bringt die hierfür erforderliche Feinbearbeitung höhere Kosten mit sich. Daher können dort, wo die Rauhigkeit keine Rolle spielt, also im Bereich der ersten Arbeitsspalte, durchaus elastische Walzen üblicher Art, also mit höherer Rauhigkeit von Ra ≥ 0,5 µm verwendet werden.
  • Günstig ist es, daß alle die zweiten Arbeitsspalte begrenzenden elastischen Walzen eine geringere Oberflächenrauhigkeit Ra < 0,35 µm besitzen. Hierbei kann eine Reduzierung der in den ersten Arbeitsspalten erzielten Glanz- und Glättewerte vollständig vermieden werden.
  • Die Effekte sind um so besser, je kleiner die geringere Oberflächenrauhigkeit ist. Empfehlenswert sind Werte Ra = 0,2 bis 0,3 µm.
  • Die Oberflächenrauhigkeit Ra betrifft den Mittenrauhwert, also den arithmetischen Mittelwert der absoluten Beträge der Abstände des Ist-Profils vom mittleren Profil. Mit Vorteil weisen die elastischen Walzen geringerer Oberflächenrauhigkeit eine gemittelte Rauhtiefe Rz < 2,5 µm auf. Die gemittelte Rauhtiefe ist das arithmetische Mittel aus den Einzelrauhtiefen fünf aneinandergrenzender Einzelmeßstrecken, in die die Rauhheitsbezugstrecke unterteilt ist, und liegt üblicherweise bei Rz = 4,5 bis 5,0 µm.
  • Außerdem ist es empfehlenswert, daß alle die ersten Arbeitsspalte begrenzenden elastischen Walzen eine größere Oberflächenrauhigkeit besitzen als die den letzten Arbeitsspalt begrenzende elastische Walze. Dies führt zu optimalen Ergebnissen bei geringsten Bearbeitungskosten.
  • Des weiteren ist zweckmäßigerweise zu berücksichtigen, daß zumindest im letzten Arbeitsspalt das Verhältnis der Oberflächenrauhigkeiten Ra von elastischer Walze und harter Walze <7 ist. Praktisch gelingt es nie, die Oberflächenrauhigkeit der elastischen Walze derjenigen der harten Walze anzupassen. Es ist aber ein möglichst kleines Verhältnis anzustreben.
  • Zur Erzielung besonders hoher Glanz und Glättewerte sollte dafür gesorgt werden, daß zumindest die den letzten Arbeitsspalt begrenzende harte Walze eine Oberflächenrauhigkeit Ra = 0,04 bis 0,05 µm besitzt.
  • Von Vorteil ist es auch, daß die harte Walze eine Oberflächenschicht aus einem abnutzungsresistenten Material, wie Wolframkarbid, besitzt. Diese Oberflächenschicht läßt sich auch mit einem hohen Glättegrad herstellen. Sie ist infolge ihrer Abnutzungsresistenz auch dazu geeignet, daß man an sie einen Schaber anstellen kann, ohne daß die Oberflächengüte der Walze beeinträchtigt wird.
  • Für den Aufbau der elastischen Walze mit geringer Oberflächenrauhigkeit empfiehlt es sich, daß sie einen elastischen Bezug aus Kunststoff trägt.
  • Insbesondere kann der elastische Bezug aus einer faserverstärkten Kunststoff-Grundschicht und einer faserverstärkten Kunststoff-Deckschicht bestehen. Die Grundschicht kann hierbei unter besonderer Berücksichtigung der Elastizität und die Deckschicht unter besonderer Berücksichtigung der hohen Glätte gewählt werden.
  • Günstig ist es auch, daß die elastische Walze einen Bezug aus einem Kunststoff mit so großem Rückstellvermögen aufweist, daß die Tiefe der bleibenden Verformung nach Durchlauf einer bis zu 1 mm dicken Störstelle durch den Arbeitsspalt höchstens 5 % der Störstellendicke beträgt. Das große Rückstellvermögen bewirkt, daß die hohe Oberflächenglätte der elastischen Walzen auch bei Störstellen nicht verlorengeht.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß die ersten und zweiten Arbietsspalte in einem von der Papierbahn von oben nach unten durchlaufenen Stapel angeordnet und durch einen Wechselspalt, der durch zwei elastische Walzen begrenzt ist, voneinander getrennt sind. Bei einem solchen Walzenstapel sind die die zweiten Arbeitsspalte begrenzenden Walzen wegen des Gewichts der darüber befindlichen Walzen besonders stark belastet. Entsprechend hoch sind die in den zweiten Arbeitsspalten auftretenden Druckspannungen. Demzufolge wirkt sich die geringe Rauhigkeit der letzten elastischen Walze besonders günstig aus.
  • Dies gilt insbesondere, wenn die elastische Walze des letzten Arbeitsspaltes die unterste Walze des Stapels bildet. Sie erzeugt an der einen Seite der Papierbahn einen ähnlich hohen Glanz- oder Glättewert wie er an der gegenüberliegenden Papierbahnseite von der harten Walze verliehen wird.
  • Als besonders günstig hat es sich herausgestellt, daß der Stapel aus acht Walzen besteht sowie vier erste Arbeitsspalte und zwei zweite Arbeitsspalte aufweist. Bei dieser Konstruktion kann eine sehr kleine Walzenzahl verwendet werden. Es genügen zwei zweite Arbeitsspalte, um den gewünschten Glanz- und Glättewert zu erreichen. Es wird nämlich die Tatsache ausgenutzt, daß auch schon in den ersten vier Arbeitsspalten eine gewisse Glättung der an den elastischen Walzen anliegenden Papierbahnoberfläche erfolgt, auch wenn dort elastische Walzen mit üblicher Oberflächenrauhigkeit Ra ≥ 0,5 µm vorgesehen sind.
  • Bei einer Alternative ist dafür gesorgt, daß die oberste und unterste Walze des Stapels durch eine beheizbare harte Walze gebildet ist.
  • Auch hier kann der Stapel aus acht Walzen bestehen, wobei sich der Wechselspalt aber in der Stapelmitte befindet.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf die Anwendung des zuvor erwähnten Kalanders zur Erzeugung eines gestrichenen Papiers mit beidseitig nahezu gleichem Glanz von mindestens 75 % nach Gardner und darüber, insbesondere über 80 % Glanz nach Gardner.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Kalander,
    • Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine elastische Walze,
    • Fig. 3 die Rauhigkeit in vergrößertem Maßstab und
    • Fig. 4 eine zweite Ausführungsform eines Kalanders.
  • Der in Fig. 1 veranschaulichte Kalander 1 weist einen Walzenstapel auf, der von oben nach unten eine elastische Oberwalze 2, eine beheizbare harte Walze 3, eine elastische Walze 4, eine beheizbare harte Walze 5, eine elastische Walze 6, eine elastische Walze 7, eine beheizbare harte Walze 8 und eine elastische Unterwalze 9 umfaßt. Die elastischen Walzen 6 und 7 bilden zwischen sich einen Wechselspalt 10. Darüber gibt es erste Arbeitsspalte 11, 12, 13 und 14 und darunter zweite Arbeitsspalte 15 und 16. Eine Papierbahn 17, die von einer Abwickelvorrichtung 18 (off-line) oder einer Papiermaschine (in-line) ausgeht, durchläuft zunächst die ersten Arbeitsspalte 11 bis 14, wobei die eine Seite 19 der Papierbahn mit den harten Walzen 3 und 5 in Berührung kommt, und im Anschluß an den Wechselspalt 10 die zweiten Arbeitsspalte 15 und 16, in denen die andere Seite 20 der Papierbahn 17 mit der harten Walze 8 in Berührung kommt, ehe die Bahn zu einer Aufwickelvorrichtung 21 gelangt. Die Umlenkung der Papierbahn 17 erfolgt in üblicher Weise über Leitwalzen 22.
  • Ein Steuergerät 23 legt über eine Signalleitung 24 fest, mit welcher Kraft P der Walzenstapel belastet wird. Oberwalze 2 und Unterwalze 9 sind Durchbiegungseinstellwalzen, deren Durchbiegungsgrad über Steuerleitungen 25 und 26 beeinflußt wird. Die drei heizbaren harten Walzen 3, 5 und 8 werden mit Heizenergie H versorgt, wofür Steuerleitungen 27, 28 und 29 vorgesehen sind. Gegebenenfalls ist auch noch eine Befeuchtungsvorrichtung vorhanden, welche die Papierbahn mit einer vorgegebenen Feuchte F in den Kalander 1 einlaufen läßt.
  • Die harten Walzen sind Stahlwalzen, die einen Bezug aus Wolframkarbid tragen. Diese Schicht hat eine Oberflächenrauhigkeit von Ra = 0,04 bis 0,05 und ist äußerst abnutzungsresistent.
  • Die elastische Walze 9 besteht aus einem hohlen Mantel 30, der einen elastischen Bezug 31 trägt. Dieser Bezug besteht vorzugsweise aus einer faserverstärkten Kunststoff-Grundschicht 32, welche hauptsächlich für die Elastizität verantwortlich ist, und einer faserverstärkten Kunststoff-Deckschicht 33, die hauptsächlich für die Glätte der Oberfläche 34 verantwortlich ist. Als Fasern kommen in erster Linie solche aus Kunststoff, wie Aramidfasern ("Kevlar"), in Betracht. Der Bezugs-Kunststoff ist beispielsweise ein Epoxidharz. Die Oberwalze 2 hat den gleichen Aufbau. Die elastischen Walzen 4, 6 und 7 sind ähnlich aufgebaut mit dem Unterschied, daß statt des hohlen Mantels ein voller oder gefüllter Kern vorhanden ist. Als Beispiel für einen solchen elastischen Bezug 31 sei ein Bezug aus "TopTec 4" der Firma Scapa Kern, Wimpassing/Österreich, genannt.
  • Wichtig für die Erfindung ist es, daß die den untersten Arbeitsspalt 16 begrenzende elastische Walze 9, besser noch alle einen zweiten Arbeitsspalt begrenzenden elastischen Walzen 7 und 9, eine Oberflächenrauhigkeit Ra < 0,35 µm, vorzugsweise 0,2 bis 0,3 µm besitzen. Dieser Wert Ra stellt sich gemäß Fig. 3 wie folgt dar: Das Istprofil I wird an der Oberseite durch das Bezugsprofil A und an der Unterseite durch das Grundprofil B begrenzt. Das mittlere Profil C ist so gewählt, daß die Summe der über ihm vom Istprofil I eingeschlossenen, werkstofferfüllten Flächenstücke D1 gleich der Summe der unter ihm vom Istprofil I eingeschlossenen, werkstofffreien Flächenstücke D2 ist. Der Mittenrauhwert Ra ergibt sich dann als arithmetischer Mittelwert der absoluten Beträge der Abstände h1 des Istprofils I vom mittleren Profil C.
  • Demgegenüber ist die gemittelte Rauhtiefe Rz als das arithmetische Mittel aus den Einzelrauhtiefen (h2) fünf aneinandergrenzender Einzelmeßstrecken, in die eine Rauhheitsbezugsstrecke unterteilt wird, gebildet. Dieser Wert sollte an der Oberfläche 34 der elastischen Walze 9 < 2,5 µm sein.
  • Die oberen elastischen Walzen 2, 4 und 6 brauchen nicht diesen hohen Grad an Oberflächengüte aufzuweisen. Es genügt, wenn sie in üblicher Weise eine Oberflächenrauhigkeit Ra ≥ 0,5 µm haben. Dieser Wert läßt sich ohne Schwierigkeiten durch spanabhebende Materialabnahme, z.B. durch Schleifen, erzielen, was mit verhältnismäßig geringen Kosten möglich ist. Um dagegen die Oberflächenrauhigkeit Ra < 0,35 µm zu erreichen, ist bei den heute bekannten Werkstoffen eine Zusatzbehandlung erforderlich, beispielsweise das Einebnen der Oberfläche mit Hilfe einer vorzugsweise mit geringem Schlupf anliegenden Gegenwalze, wobei sich beide Walzen decken.
  • Bei der Ausführungsform nach der Fig. 4 besteht der Walzenstapel aus einer harten Oberwalze 35, einer elastischen Walze 36, einer harten Walze 37, einer elastischen Walze 38, einer elastischen Walze 39, einer harten Walze 40, einer elastischen Walze 41 und einer harten Unterwalze 42. Der Wechselspalt 43 befindet sich zwischen den elastischen Walzen 38 und 39. Eine Papierbahn 44 durchläuft vor dem Wechselspalt 43 erste Arbeitsspalte und hinter dem Wechselspalt 43 zweite Arbeitsspalte.
  • Mit den elastischen Walzen geringer Oberflächenrauhigkeit wurden zahlreiche Versuche gefahren. In allen Fällen zeigte sich, daß auf beiden Seiten 19 und 20 der Papierbahn 17 hohe Glanzwerte und zwar in nahezu gleicher Größe, erzielt wurden. In Abhängigkeit vom Papiergewicht, von der Druckspannung in den Arbeitsspalten, von der Temperatur der harten Walzen, von der Verweilzeit in den Arbeitsspalten und von der Feuchtigkeit des Papiers ergaben sich Glanzwerte von 76 bis 83 % nach Gardner und Glättewerte bis zu 2.500 nach Bekk(s).
  • Hierbei haben sich als günstig herausgestellt mittlere Druckspannungen im untersten Arbeitsspalt von mehr als 45 bis zu 60 N/mm2, Oberflächentemperaturen der harten Walzen von 100 bis 150°C und Papierfeuchten von 5 bis 7 %. Die bevorzugten Bereiche lagen bei 50 bis 55 N/mm2, 110 bis 125°C und 6 % Feuchte. Die Verweilzeit in den Arbeitsspalten sollte zwischen 0,1 und 0,9 ms liegen, vorzugsweise zwischen 0,2 und 0,5 ms.
  • Besonders geeignet war der Kalander für gestrichene Papiere mit einem Gewicht von 100 bis 150 g/m2. Es machte keine großen Unterschiede, ob die Siebseite des Papiers zunächst mit den harten Walzen oder mit den elastischen Walzen in Berührung kam.
  • Um die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung zu beweisen wurde ein Versuch mit dem Kalander der Fig. 1 durchgeführt, wobei die elastische Walze 2 und die elastische Walze 7 eine Rauhigkeit Ra = 0,5 µm besaßen, während die elastischen Walzen 4, 6 und 9 eine verminderte Rauhigkeit Ra = 0,3 µm aufwiesen. Die Papierbahn 17 wurde zunächst nach dem vierten Arbeitsspalt 14 herausgefahren und vermessen. Die Oberseite, die viermal gegen eine harte Walze angelegen hatte, besaß 81 % Glanz, während die bisher nur elastische Walzen berührende Unterseite bereits 74 % Glanz aufwies. Dieser Wert blieb nach dem Wechselspalt 10 mit 80/75 % nahezu unverändert. Nach dem zweiten Arbeitsspalt 15 lag der Glanz bei 75/80 %. D.h. die Oberseite verlor durch die Berührung mit der rauhen und daher matten elastischen Walze mit Ra = 0,5 µm fünf Prozentpunkte, wogegen die Unterseite durch die erstmalige Berührung mit der beheizten harten Walze 8 insgesamt fünf Prozentpunkte im Glanz dazu gewann. Nach Durchlaufen des letzten Arbeitsspalts 16 lag das Glanzergebnis bei 82/82 %. Das bedeutet, daß die Oberseite nun durch den Kontakt mit der untersten glatten elastischen Walze wieder um sieben Prozentpunkte im Glanz zulegte.
  • Daraus muß geschlossen werden, daß sich durch den Kontakt einer bereits glänzenden Papierbahnseite mit einer elastischen Walze, die eine Oberflächenrauhigkeit Ra ≤ 0,5 µm besitzt, ein Glanzverlust von fünf Prozentpunkten, bei zweimaligem Kontakt sogar noch mehr, ergeben kann. Sorgt man demgegenüber dafür, daß die in den ersten Arbeitsspalten 11 bis 14 durch Anlage an den harten Walzen erzeugte glänzende Papierbahn-Oberfläche nur noch oder wenigstens im letzten Arbeitsspalt mit einer sehr glatten elastischen Walze in Kontakt kommt, ist es möglich, die gewünschten Glanz- bzw. Glättewerte auf beiden Seiten zu erhalten. Deshalb sollte dafür gesorgt werden, daß nach dem Wechselspalt keine elastischen Bezüge höherer Rauhigkeit mehr mit der geglätteten Oberfläche des Papiers in Berührung kommen, oder wenigstens dafür, daß die letzte Bearbeitung mit einer sehr glatten elastischen Walze erfolgt, die eventuell eingetretene Beeinträchtigungen der Oberfläche wieder ausgleicht.
  • Wegen weiterer Einzelheiten des Kalanders und seiner Betriebsweise wird auf die Angabe des DE-U-295 04 034 verwiesen. Sie führen in Kombination mit der elastischen Walze geringer Rauhigkeit, wie sie vorliegend beansprucht werden, zu besonders guten Ergebnissen.

Claims (18)

  1. Kalander für die Behandlung einer Papierbahn, die nacheinander erste und zweite Arbeitsspalte durchläuft, die jeweils zwischen einer harten Walze und einer elastischen Walze gebildet sind, wobei die eine Seite der Bahn in den ersten Arbeitsspalten an den harten Walzen und in den zweiten Arbeitsspalten an den elastischen Walzen anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die den letzten Arbeitsspalt (16) begrenzende elastische Walze (9; 41) eine geringere Oberflächenrauhigkeit als wenigstens eine einen ersten Arbeitsspalt (11 bis 14) begrenzende elastische Walze (2, 4, 6; 36, 38) besitzt und diese geringere Oberflächenrauhigkeit Ra < 0,35 µm ist.
  2. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle die zweiten Arbeitsspalte (15, 16) begrenzenden elastischen Walzen (7, 9; 39, 41) eine geringere Oberflächenrauhigkeit Ra < 0,35 µm besitzen.
  3. Kalander nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die geringere Oberflächenrauhigkeit Ra = 0,2 bis 0,3 µm beträgt.
  4. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Walzen geringerer Oberflächenrauhigkeit eine gemittelte Rauhtiefe Rz < 2,5 µm aufweisen.
  5. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle die ersten Arbeitsspalte (11 bis 14) begrenzenden elastischen Walzen (2, 4, 6; 36, 38) eine größere Oberflächenrauhigkeit besitzen als die den letzten Arbeitsspalt (16) begrenzende elastische Walze (9; 41).
  6. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest im letzten Arbeitsspalt (16) das Verhältnis der Oberflächenrauhigkeiten Ra von elastischer Walze und harter Walze <7 ist.
  7. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die den letzten Arbeitsspalt (16) begrenzende harte Walze (8; 42) eine Oberflächenrauhigkeit Ra = 0,04 bis 0,05 µm besitzt.
  8. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die harte Walze (8; 42) eine Oberflächenschicht aus einem abnutzungsresistenten Material, wie Wolframkarbid, besitzt.
  9. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Walzen einen elastischen Bezug (31) aus Kunststoff tragen.
  10. Kalander nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, der elastische Bezug (31) aus einer faserverstärkten Kunststoff-Grundschicht (32) und einer faserverstärkten Kunststoff-Deckschicht (33) besteht.
  11. Kalander nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Walze (9) einen Bezug (31) aus einem Kunststoff mit so großem Rückstellvermögen aufweist, daß die Tiefe der bleibenden Verformung nach Durchlauf einer bis zu 1 mm dicken Störstelle durch den Arbeitsspalt (16) höchstens 5 % der Störstellendicke beträgt.
  12. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Arbeitsspalte in einem von der Papierbahn (17) von oben nach unten durchlaufenen Stapel angeordnet und durch einen Wechselspalt (10; 43), der durch zwei elastische Walzen (6, 7; 38, 39) begrenzt ist, voneinander getrennt sind.
  13. Kalander nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Walze (9) des letzten Arbeitsspaltes (16) die unterste Walze des Stapels bildet.
  14. Kalander nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel aus acht Walzen besteht sowie vier erste Arbeitsspalte (11 bis 14) und zwei zweite Arbeitsspalte (15, 16) aufweist.
  15. Kalander nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die oberste und unterste Walze des Stapels durch eine beheizbare harte Walze (35, 42) gebildet ist.
  16. Kalander nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel aus acht Walzen besteht und der Walzenspalt (43) sich in der Stapelmitte befindet.
  17. Anwendung des Kalanders nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zur Erzeugung eines gestrichenen Papiers mit beidseitig nahezu gleichem Glanz von mindestens 75 % nach Gardner.
  18. Anwendung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Glanz nach Gardner beidseitig über 80 % liegt.
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