EP0792966A1 - Kalander zum Satinieren von Papier - Google Patents
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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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B13/00—Machines and apparatus for drying fabrics, fibres, yarns, or other materials in long lengths, with progressive movement
- F26B13/10—Arrangements for feeding, heating or supporting materials; Controlling movement, tension or position of materials
- F26B13/14—Rollers, drums, cylinders; Arrangement of drives, supports, bearings, cleaning
Definitions
- the invention relates to a calender for calendering paper which, as a web of a selectable width, passes through at least one nip which is delimited by a heatable hard roller and a soft roller provided with an elastic cover. It is not only the absolute temperature that is decisive. Rather, a predetermined temperature difference between the section covered and the uncovered section must not be exceeded.
- the invention is therefore based on the object of demonstrating a way of effectively protecting the cover against overheating in a simple manner even with different web widths.
- circumferential insulating tapes which reduce heat transfer and which cover the edge regions of the cover which are free of the web, at least in the nip.
- these insulating tapes contribute in two respects to the fact that the edge areas of the elastic cover that are free of the paper web are not overheated. On the one hand, due to their insulating effect, the heat transfer from the surface of the hard roller to the Cover reduced. On the other hand, the insulating tape can form a support that prevents the hard roller from coming too close to the cover or even touching the cover. Basically, these insulation tapes simulate the missing paper web.
- Endless insulation tapes which are guided over at least one deflection roller and tensioned by a tensioning device, are particularly recommended. These insulation tapes wrap around the associated roller only over part of their circumference and are then guided on a path defined by one or more deflection rollers. Here, heat can be dissipated through the surrounding air or through a cooling device.
- the tensioning device ensures that the insulating tapes lie smoothly on the associated roller. As a result, the insulating tapes are driven by the wrapped roller.
- the insulating tapes wrap around the hard roller. This is especially true if the hard roller has a larger width of its cylindrical part due to the oxbow effect than the width of the cylindrical part of the cover. This gives a particularly good support.
- Another recommended alternative is that the insulating tapes wrap around the cover of the soft roller. As a result, the thermal load on the insulating tape is reduced considerably.
- the insulating tapes expediently have a smaller thickness than the paper of the web. This ensures that the insulating tapes do not change the compressive stress at the edges of the paper web inadmissibly.
- the insulating tapes have a lower resistance to deformation than the paper of the web.
- Such an insulating tape is easier to compress than the paper and therefore has no negative influence on the satin finish of the paper web edges.
- the insulation tapes are advantageously made of fiber-reinforced plastic. Depending on what temperatures the hard roller can reach on its surface, the material of the insulating tapes must be selected so that there is no overheating.
- the width of the insulating tapes is selected so that they do not protrude beyond the cylindrical part of the hard roller or the cover of the soft roller. With such guidance of the insulating tapes, there is no danger that the tape runs.
- a detection device which detects the position of the web edges for the purpose of determining the width of the insulating tapes and their positioning in the nip. This facilitates the use of the insulation tapes.
- one roller is a deflection adjustment roller with zone control and the pressure in the zones assigned to the insulating tapes is reduced compared to the other zones. This allows the desired compressive stress profile to be set with high accuracy, even when processing webs of different widths.
- the two-roll calender illustrated in FIGS. 1 to 3 has a hard roll 2 and a soft roll 3.
- the hard roller has a cylindrical part 4 which is heated approximately uniformly over its entire width A, for example with heating oil which is passed through axially parallel bores near the surface, by an electric heating device or the like.
- the soft roller 3 carries a cover 5, the cylindrical part 6 of which has a width B, which in this exemplary embodiment is smaller than the width A of the cylindrical part 4 of the hard roller 2, but can also have other values.
- the rollers 2 and 3 form a nip 7 in which a web 8 of paper with a maximum width C is satinized.
- a web 8 of paper with a maximum width C is satinized.
- areas 9 of the cover 5 of such a small width a, for example 10 or 15 mm or less, that they are kept at a distance from the hot surface of the hard roller 2 by the web 8 and cannot be damaged.
- a web 8a with a smaller width C1 is provided.
- free edge regions 10 with a larger width b of the cylindrical part 6 of the cover 5 due to the heat transfer from the hard roller 2 at risk.
- two insulating tapes 11 are provided, which partially wrap around the hard roller 2 and have a width d, which essentially completely covers the areas 10, connect to an edge 12 of the tape 8a and not over the end of the cylindrical part 4 protrude the hard roller 2. In this way, the area 10 is protected against excessive heating and, at the same time, the insulating tapes 11 run safely.
- the tapes are preferably made of a fiber-reinforced plastic, which has a higher temperature resistance.
- Fig. 2 also shows two detection devices 16 and 17 which detect the web edges.
- the width B of the insulating tapes 11 is determined and also determined how far the insulating tapes have to be pushed axially inwards in order to be optimally effective.
- the detection devices can be formed, for example, by photocells.
- Fig. 3 shows that the insulating tape 11 is an endless insulating tape, which wraps around the hard roller 2 over more than half of its circumference and is passed over a deflection roller 13 which can be tensioned by means of a tensioning device 14 indicated by arrows.
- the insulating tape 11 is driven by the rotating hard roller 2. This means that during the installation on the hard roller heated parts of the insulating tape temporarily the free Exposed to atmosphere and can cool there, if necessary with the help of a cooling device.
- FIG. 4 An alternative is illustrated in FIG. 4.
- the same calender with the hard roll 2 and the soft roll 2 is illustrated there.
- the insulating tape 11a wraps around the elastic cover 5 of the soft roller 3 and is pressed against the cover 5 by a deflection roller 13a, which is loaded by a tensioning device indicated by the arrows 14a.
- the insulating tape 11a is driven by the rotating soft roller 3.
- the soft roller 3 is a deflection adjusting roller which has a number of zones 15, each of which pressure medium is supplied with a predetermined pressure.
- the zones are formed, for example, by one hydrostatic support element or several such support elements.
- the zones 15 'located in the region of the insulating tapes 11 are subjected to a lower pressure than the other supporting elements.
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Abstract
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Kalander zum Satinieren von Papier, das als Bahn mit wählbarer Breite mindestens einen Walzenspalt durchläuft, der durch eine beheizbare harte Walze und eine mit einem elastischen Bezug versehene weiche Walze begrenzt ist. Dabei ist nicht nur die absolute Temperatur maßgebend. Vielmehr darf auch eine vorbestimmte Temperaturdifferenz zwischen dem von der Bahn bedeckten und dem unbedeckten Abschnitt nicht überschritten werden.
- Da bei modernen Kalandern hohe Temperaturen an der Oberfläche der harten Walze angewendet werden und die Temperaturbeständigkeit des elastischen Bezuges der weichen Walze vielfach auf unter dieser Temperatur liegende Werte beschränkt ist, muß dafür gesorgt werden, daß keine Überhitzung des elastischen Bezuges auftritt. Dies ist dort nicht zu befürchten, wo der Bezug von der wärmeabführenden Papierbahn abgedeckt ist. Außerhalb der Papierbahn befindliche Abschnitte des Bezuges sind jedoch durch Überhitzung gefährdet.
- Aus diesem Grund ist es bekannt (DE 39 07 216 A1), die Bahn in einer Breite durch den Walzenspalt zu führen, die mindestens so groß ist wie die Breite des Bezuges. Es bleibt dann allerdings ein nicht kalandrierter Randstreifen, der abgeschnitten und entfernt werden muß. Bei Kalandern mit mehreren Walzenspalten kann es durch die nicht satinierten Ränder zu Bahnlaufproblemen kommen. Auch ist diese Lösung nicht praktikabel, wenn Bahnen unterschiedlicher Breite erzeugt werden müssen.
- Eine andere Möglichkeit besteht darin (DE 41 21 381 C1), die Bahnbreite kleiner zu halten als die weiche Walze und den freiliegenden Teil des Bezuges durch Auftragen eines dünnen und scharf abgegrenzten Wasserfilms zu kühlen. Die Kühlvorrichtung ist längs einer Traverse parallel zur Walze verschiebbar und kann daher unterschiedlichen Bahnbreiten angepaßt werden. Die hierfür erforderlichen Kühlvorrichtungen und Temperaturmeßsysteme sind jedoch aufwendig, unzuverlässig und vor allem bei hohen Oberflächentemperaturen nicht effektiv genug.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie man auf einfache Weise auch bei unterschiedlichen Bahnbreiten einen wirksamen Schutz des Bezuges gegen Überhitzung erreichen kann.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch umlaufende, die Wärmeübertragung vermindernde Isolationsbänder, die zumindest im Walzenspalt die von der Bahn freien Randbereiche des Bezugs abdecken.
- Diese Isolationsbänder tragen in doppelter Hinsicht dazu bei, daß die von der Papierbahn freien Randbereiche des elastischen Bezuges nicht überhitzt werden. Zum einen wird aufgrund ihrer Isolationswirkung die Wärmeübertragung von der Oberfläche der harten Walze auf den Bezug vermindert. Zum anderen kann das Isolationsband eine Abstützung bilden, die eine zu große Annäherung der Oberfläche der harten Walze an den Bezug oder gar eine Berührung des Bezuges verhindern. Im Grund simulieren diese Isolationsbänder die fehlende Papierbahn.
- Besonders empfehlen sich Endlos-Isolationsbänder, die über mindestens eine Umlenkrolle geführt und durch eine Spannvorrichtung gespannt sind. Diese Isolationsbänder umschlingen die zugehörige Walze nur über einen Teil ihres Umfangs und werden dann auf einer durch eine oder mehrere Umlenkrollen bestimmten Bahn geführt. Hierbei kann Wärme durch die umgebende Luft oder auch durch eine Kühlvorrichtung abgeführt werden. Die Spannvorrichtung sorgt dafür, daß die Isolationsbänder glatt an der zugehörigen Walze anliegen. Infolgedessen werden die Isolationsbänder von der umschlungenen Walze angetrieben.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform umschlingen die Isolationsbänder die harte Walze. Dies gilt insbesondere, wenn die harte Walze wegen des Oxbow-Effekts eine größere Breite seines zylindrischen Teils hat als die Breite des zylindrischen Teils des Bezuges. Dies ergibt eine besonders gute Abstützung.
- Eine ebenfalls empfehlenswerte Alternative besteht darin, daß die Isolationsbänder den Bezug der weichen Walze umschlingen. Hierdurch wird die Wärmebelastung des Isolationsbandes ganz erheblich reduziert.
- Zweckmäßigerweise haben die Isolationsbänder eine geringere Dicke als das Papier der Bahn. Damit wird sichergestellt, daß die Isolationsbänder nicht die Druckspannung an den Papierbahnrändern unzulässig verändern.
- Stattdessen oder außerdem kann dafür gesorgt sein, daß die Isolationsbänder einen geringeren Verformungswiderstand als das Papier der Bahn haben. Ein solches Isolationsband ist leichter komprimierbar als das Papier und hat daher keinen negativen Einfluß auf die Satinage der Papierbahnränder.
- Mit Vorteil bestehen die Isolationsbänder aus faserverstärktem Kunststoff. In Abhängigkeit davon, welche Temperaturen die harte Walze an ihrer Oberfläche annehmen kann, ist das Material der Isolationsbänder so auszuwählen, daß keine Überhitzung erfolgt.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß die Breite der Isolationsbänder so gewählt ist, daß sie nicht über den zylindrischen Teil der harten Walze oder des Bezuges der weichen Walze hinausragen. Bei einer solchen Führung der Isolationsbänder besteht keine Gefahr, daß das Band verläuft.
- In weiterer Ausgestaltung empfiehlt sich eine Erkennungsvorrichtung, die die Position der Bahnkanten zwecks Festlegung der Breite der Isolationsbänder und ihrer Positionierung im Walzenspalt erfaßt. Dies erleichtert den Einsatz der Isolationsbänder.
- Mit besonderem Vorteil ist die eine Walze eine Durchbiegungseinstellwalze mit Zonensteuerung und ist der Druck in den den Isolationsbändern zugeordneten Zonen gegenüber den anderen Zonen reduziert. Hiermit läßt sich das gewünschte Druckspannungsprofil mit hoher Genauigkeit einstellen, auch wenn unterschiedlich breite Bahnen bearbeitet werden.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Zwei-Walzen-Kalander bei der Behandlung einer Papierbahn mit maximaler Breite,
- Fig. 2
- den Kalander der Fig. 1 bei der Behandlung einer schmaleren Papierbahn,
- Fig. 3
- eine Seitenansicht des Kalanders der Fig. 2 und
- Fig. 4
- eine abgewandelte Ausführungsform ähnlich der Fig. 3.
- Der in den Fig. 1 bis 3 veranschaulichte Zwei-Walzen-Kalander weist eine harte Walze 2 und eine weiche Walze 3 auf. Die harte Walze besitzt einen zylindrischen Teil 4, der über seine gesamte Breite A etwa gleichmäßig beheizt ist, beispielsweise mit Heizöl, das durch achsparallele Bohrungen nahe der Oberfläche geleitet wird, durch eine elektrische Heizvorrichtung o.dgl. Die weiche Walze 3 trägt einen Bezug 5, dessen zylindrischer Teil 6 eine Breite B hat, die in diesem Ausführungsbeispiel kleiner ist als die Breite A des zylindrischen Teils 4 der harten Walze 2, aber auch andere Werte haben kann.
- Die Walzen 2 und 3 bilden einen Walzenspalt 7, in welchem eine Bahn 8 aus Papier mit maximaler Breite C satiniert wird. Zu beiden Seiten der Bahn 8 verbleiben Bereiche 9 des Bezuges 5 von so geringer Breite a, beispielsweise 10 oder 15 mm oder weniger, daß sie durch die Bahn 8 im Abstand von der heißen Oberfläche der harten Walze 2 gehalten werden und keinen Schaden nehmen können.
- In Fig. 2 ist eine Bahn 8a mit geringerer Breite C1 vorgesehen. Hier sind freie Randbereiche 10 mit größerer Breite b des zylindrischen Teils 6 des Bezuges 5 durch die Wärmeübertragung von der harten Walze 2 her gefährdet. Um dies zu vermeiden, sind zwei Isolationsbänder 11 vorgesehen, die die harte Walze 2 teilweise umschlingen und eine Breite d aufweisen, die die Bereiche 10 im wesentlichen vollständig überdeckt, an einer Kante 12 des Bandes 8a anschließen und nicht über das Ende des zylindrischen Teils 4 der harten Walze 2 hinausragen. Auf diese Weise ist der Bereich 10 vor einer zu starken Erwärmung geschützt und gleichzeitig ein sicherer Lauf der Isolationsbänder 11 gewährleistet. Die Bänder bestehen vorzugsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff, der eine höhere Temperaturbeständigkeit hat.
- Fig. 2 zeigt ferner zwei Erkennungsvorrichtungen 16 und 17, welche die Bahnkanten erfassen. In Abhängigkeit hiervon wird die Breite B der Isolationsbänder 11 festgelegt und außerdem bestimmt, wie weit die Isolationsbänder axial nach innen geschoben werden müssen, um optimal wirksam zu sein. Die Erkennungsvorrichtungen können beispielsweise durch Photozellen gebildet sein. Sobald die Kanten der Papierbahn 8a erfaßt worden sind, kann man die Bänder 11 von außen her axial in den Walzenspalt 7 hineinfahren. Danach kann der Walzenspalt geschlossen und der Betrieb aufgenommen werden. Sollte sich die Bahn 8a während der Produktion über einen zulässigen Toleranzbereich ändern, müßten die Isolationsbänder entsprechend neu positioniert werden.
- Fig. 3 zeigt, daß das Isolationsband 11 ein Endlos-Isolationsband ist, das die harte Walze 2 über mehr als die Hälfte ihres Umfangs umschlingt und über eine Umlenkwalze 13 geleitet wird, die mittels einer durch Pfeile angedeuteten Spannvorrichtung 14 gespannt werden kann. Infolgedessen wird das Isolationsband 11 von der sich drehenden harten Walze 2 angetrieben. Dies bedeutet, daß während der Anlage an der harten Walze erhitzte Teile des Isolationsbandes zeitweilig der freien Atmosphäre ausgesetzt werden und dort abkühlen können, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme einer Kühlvorrichtung.
- Eine Alternative ist in Fig. 4 veranschaulicht. Dort ist der gleiche Kalander mit der harten Walze 2 und der weichen Walze 2 veranschaulicht. Das Isolationsband 11a umschlingt jedoch den elastischen Bezug 5 der weichen Walze 3 und wird durch eine Umlenkwalze 13a, die von einer durch die Pfeile 14a angedeuteten Spannvorrichtung belastet ist, an den Bezug 5 angepreßt. Auch hier wird das Isolationsband 11a durch die sich drehende weiche Walze 3 angetrieben.
- In Fig. 2 ist ferner schematisch dargestellt, daß die weiche Walze 3 eine Durchbiegungseinstellwalze ist, die eine Reihe von Zonen 15 aufweist, denen jeweils Druckmittel mit einem vorbestimmten Druck zugeführt wird. Die Zonen werden beispielsweise durch je ein hydrostatisches Stützelement oder mehrere solcher Stützelemente gebildet. Die im Bereich der Isolationsbänder 11 befindlichen Zonen 15' werden mit einem geringeren Druck beaufschlagt als die übrigen Stützelemente.
Claims (10)
- Kalander zum Satinieren von Papier, das als Bahn mit wählbarer Breite mindestens einen Walzenspalt durchläuft, der durch eine beheizbare harte Walze und eine mit einem elastischen Bezug versehene weiche Walze begrenzt ist, gekennzeichnet durch umlaufende, die Wärmeübertragung vermindernde Isolationsbänder (11, 11a), die zumindest im Walzenspalt (7) die von der Bahn (8a) freien Randbereiche des Bezugs (5) im wesentlichen abdecken.
- Kalander nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Endlos-Isolationsbänder (11, 11a), die über mindestens eine Umlenkrolle (13; 13a) geführt und durch eine Spannvorrichtung (14; 14a) gespannt sind.
- Kalander nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsbänder (11) die harte Walze (2) umschlingen.
- Kalander nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsbänder (11a) den Bezug (5) der weichen Walze (3) umschlingen.
- Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsbänder (11) eine geringere Dicke als das Papier der Bahn (8a) haben.
- Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsbänder (11) einen geringeren Verformungswiderstand als das Papier der Bahn (8a) haben.
- Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsbänder (11) aus faserverstärktem Kunststoff bestehen.
- Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (d) der Isolationsbänder (11, 12) so gewählt ist, daß sie nicht über den zylindrischen Teil (4, 6) der harten Walze (2) oder des Bezuges (5) der weichen Walze (3) hinausragen.
- Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Erkennungsvorrichtung (16, 17), die die Position der Bahnkanten (12) zwecks Festlegung der Breite der Isolationsbänder (11) und ihrer Positionierung im Walzenspalt (7) erfaßt.
- Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Walze (3) eine Durchbiegungseinstellwalze mit Zonensteuerung ist und der Druck in den den Isolationsbändern (11) zugeordneten Zonen (15') gegenüber den anderen Zonen (15) reduziert ist.
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