EP1609907A1 - Breitnipkalander und Verfahren zum Satinieren einer Materialbahn - Google Patents

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EP1609907A1
EP1609907A1 EP05104597A EP05104597A EP1609907A1 EP 1609907 A1 EP1609907 A1 EP 1609907A1 EP 05104597 A EP05104597 A EP 05104597A EP 05104597 A EP05104597 A EP 05104597A EP 1609907 A1 EP1609907 A1 EP 1609907A1
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EP
European Patent Office
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jacket
compensation
nip calender
dilution
shoe
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EP05104597A
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English (en)
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EP1609907B1 (de
Inventor
Jörg Rheims
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Voith Patent GmbH
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Voith Paper Patent 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
    • D21G1/006—Calenders; Smoothing apparatus with extended nips

Definitions

  • the invention relates to a Breitnipkalander with a Shoe roll, which has a circumferential coat and a Anpreßschuh has, and a counter-roller, with the Shoe roll together forms a nip, wherein the Pressure shoe in the direction of the counter roll displaced is and the coat in a workspace from a Circular shape out radially deformed outwards.
  • a nip calender is used to Satin a paper or board web.
  • the satinage in the Breitnipkalander has opposite a Satinage in a "normal" calender, the two cooperating Rolling has the advantage that the treatment time can be extended while those prevailing in the broad nip Compressive stresses are usually lower than in a nip formed between two rollers. This causes the web in the nip a smaller Suffers volume loss.
  • the surface properties, which are generated in a nip are but quite similar to the surface properties, which reaches in a "normal” calender become.
  • the counter-roller is usually heated.
  • the on the surface the counter roll are prevailing temperatures so high that there is a risk that the coat is damaged when in contact with the counter roll comes.
  • the material web, in the nip is satin, between the jacket and the counter roll is located, the risk of damage is comparatively small, because the material web has a direct contact prevented between the jacket and the counter roll.
  • one must outside the width of the web Ensure that contact between the counter roll and the coat does not take place.
  • the coat is by the Pressing shoe outwards in the direction of the counter roll pressed so that the jacket in the region of the counter roll Has conical sections at both ends.
  • the invention is based on the object problems to reduce the reeling of webs of material which are in have been satined a wide nip.
  • the jacket dilution compensation one of the surfaces that bounds the broad nip, in deformed a direction in which the average surface pressure becomes even. So you put the "thickness" of the wide nip over the entire working width so to speak "constant".
  • the jacket dilution compensation one towards the axial center of the workspace has decreasing effect. It can be namely, observe that the MantelverPSnung not Abruptly stops, but the coat of the "kink" starting from the end of the Anpreßschuhs starting an increasing Thickness towards the axial center of the working area experiences. For example, the length is in which the coat returns to its normal thickness goes, about 20 to 35 mm. Now if you have the effect the material compensation decreases, then the Fact that with increasing approach at the axial center of the mantle the dilution of the Mantels weakens.
  • the jacket has a reinforcing insert on.
  • a reinforcing insert for example can be formed by a fabric layer, causes that the coat can be stretched less here. This limits the strain to a thickness range of the jacket, which is radially outside the reinforcing insert lies. Under favorable circumstances, the Coat radially inside the reinforcing insert even compressed when deformed by the pressure shoe. As a result, the total dilution of the jacket can be something keep smaller so that you can the material dilution compensation can operate with less effort.
  • the reinforcing insert is in the of Counter-roller facing away half the thickness of the shell arranged.
  • the reinforcing insert in a range of 10 to 50% of the thickness of the shell be arranged. This avoids a negative influence of the calendering process by the reinforcing insert.
  • the jacket dilution compensation preferably acts the inside of the coat. There is enough space available, namely inside the shoe roll. Activities, those who work from the outside are not necessarily required.
  • the jacket dilution compensation acts on the pressure shoe.
  • the interaction between the pressure shoe and the coat can be in the described small orders of magnitude quite compensate for a dilution of the shell.
  • the jacket dilution compensation heated the pressure shoe. By heating the pressure shoe increases its volume and then presses stronger, so to speak, against the counter-roller.
  • the jacket dilution compensation in the middle range a reduced contact pressure in the direction of the counter roll generated.
  • the pressure shoe is in lesser Dimensions towards the counter roller strained, as on the axial ends of the work area. This too leads to the fact that the thickness of the web in the nip can be kept even and the surface properties practically across the width of the material web can be kept constant.
  • the jacket dilution compensation at the lateral ends of the workspace generates an increased contact pressure.
  • the pressure shoe is So something "bent” or definitely so burdened, that the shell dilution is compensated.
  • the jacket dilution compensation preferably generates an enlarged oil pad between the pressure shoe and the coat.
  • Such an oil pad is usually between the pressure shoe and the jacket available to the friction between the pressure shoe and the jacket decrease. If you now have a larger, i. thicker or with greater force acting oil pad at the axial Ends of the workspace created, then you can with the help of this thickened oil pad the jacket dilution compensate easily.
  • the pressure shoe is in the lateral Ends of the workspace continue towards the counter roll before.
  • the pressure shoe is not only curved in the circumferential direction of the backing roll, but he has a corresponding "curvature” also in the axial direction the counter roll on.
  • This vault is limited however, on relatively small areas at the axial Ends of the pressure shoe. Due to this deformation in the direction on the counter roll, the dilution of the Also compensate for mantels.
  • Such a "vaulting" can be realized, for example, that the edge support elements under the pressure shoe with more Pressure supplied or further extended.
  • the pressure shoe in the region of his lateral ends thicker than in a central area is. This is an embodiment, for example can be made by grinding.
  • the jacket dilution compensation can also be applied to the counter roll Act.
  • the jacket dilution compensation the counter roll heated the heating in the Area of the lateral ends of the work area stronger as in a middle area of the workspace is. Where the heating is stronger, the Diameter of the counter roll increased. Because this enlargement only a few microns must be, the heating is sufficient the counter roll out. Alternatively or additionally it is possible, the counter roll with an enlarged diameter range to be provided on the axial edge.
  • a Breitnipkalander 1 has a shoe roll 2, the forms a nip 4 with a counter-roller 3, through a guided material web not shown is to be satiated there.
  • the material web it is, for example, a web of paper or cardboard.
  • the counter-roller 3 is not shown in detail Measures heated.
  • a heat transfer medium can be use, for example, a hot liquid or a hot gas, such as steam. Also a heating from the outside with the help of inductive or Infrared heaters is possible.
  • the shoe roll 2 has a jacket 5, which at its completed two axial ends by end plates 6 is that over camp 7 on a stationary Axis 8 are supported.
  • the jacket 5 is by a pressure shoe 9 in the direction pressed against the counter roll 3, i. through the pressure shoe 9 one is able to with a certain pressure on to the wide nip 4 continuous material web Act.
  • the pressure shoe 9 is supported on the axis 8 and is loaded by pressure transducer 10 and above all shifted away from the axis 8, so that the jacket 5, as shown in Fig. 1, deformed from its circular shape becomes. At the two axial ends then arise in Cut conical sections 11, because the axially outer Ends of the shell 5 attached to the end plates 6 are and thus not further shifted radially outward can be. By this formation of the jacket 5 prevents the jacket 5 outside a working area, in which the material web is arranged, comes into contact with the hot counter roll 3.
  • Fig. 2 shows now the end portion of the pressure shoe 9 with the jacket 5 and the counter roll 3. Due to the deformation of the shell 5 results in section 11 a Elongation caused by a hatched circular segment 12 is symbolized. Of course, limited the strain is not on this circular segment 12, but extends around an edge 13 at the axial End faces of the pressure shoe 9 around about 20 to 35 mm. Since the material of the jacket 5 a volume constancy has, is with the elongation, ie an enlargement the axial length of the shell 5 a reduction connected to his thickness. It corresponds to the volume that is additionally required by the circular segment 12 would. This decrease in thickness is not special large. It is in the range of about 2 to 30 microns.
  • shell dilution compensation This measure will be short referred to as "shell dilution compensation”. She can be realized in different ways, the will be briefly described below.
  • the jacket dilution compensation has an effect in the direction decreases to the axial center of the counter roll 3 and expediently on the said small edge area limited in the order of 20 to 50 mm.
  • a sheath that is in the Area of the circular ring segment 12, optionally also still in sections 11 and in the sections 11 opposite sides of the circular ring segments 12, has a slightly increased thickness.
  • the jacket dilution is precompensated, so to speak, i.e. in the deformed state, the coat has then at least in the work area everywhere the same Thickness.
  • the jacket 5 may have a reinforcing insert 14.
  • a reinforcing insert 14 may, for example be formed by a tissue.
  • the reinforcement insert 14 is in half the jacket 5, which faces away from the counter-roller 3. For example, if the jacket has a thickness of 5 mm, then it remains from the reinforcing insert 14 to the top of the jacket 5 facing the counter roll 3 is, a material thickness of about 3 mm.
  • a first measure symbolized by an arrow 15 is, is that the pressure shoe 9th heated at its axial ends. This leads to a slight thickening of the pressure shoe 9 in the area its axial ends and so to a compensation of Dilution of the jacket.
  • One can, as shown by an arrow 20 is, the pressure shoe 9 in a small extent in Preceding direction of the counter roll 3, in particular in that the pressure shoe 9 in this area a has slightly increased thickness.
  • the shell dilution compensation also act on the counter roll 3, for example, by means of heating elements 21, the act on the axial end portions of the counter roll 3, So heat the end areas stronger than a middle one Area.
  • Such heating leads to an increase in diameter the counter roll 3 and thus also to a homogenization of the broad nip 4 over its axial length.
  • the smoothness effect to improve at the edge of the track.
  • This can be, for example by zonewise heating of the counter roll, so more Temperature at the edge by the heating elements 21, realize. With the higher temperature also increases Smoothing effect.
  • the heating has so next to the diameter increase an additional effect. Also through a larger applied amount of moisture, ie steam or Water, on the edge of the smoothing effect can be increased.

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Abstract

Es wird ein Breitnipkalander (1) angegeben mit einer Schuhwalze (2), die einen umlaufenden Mantel (5) und einen Anpreßschuh (9) aufweist, und einer Gegenwalze (3), die mit der Schuhwalze (2) zusammen einen Breitnip (4) bildet, wobei der Anpreßschuh (9) in Richtung auf die Gegenwalze (3) verlagerbar ist und den Mantel (3) zumindest in einem Arbeitsbereich aus einer Kreisform heraus radial nach außen verformt. Man möchte Probleme bei der Aufrollung von Materialbahnen vermindern, die in einem Breitnip satiniert worden sind. Hierzu ist vorgesehen, daß eine Mantelverdünnungskompensation vorgesehen ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Breitnipkalander mit einer Schuhwalze, die einen umlaufenden Mantel und einen Anpreßschuh aufweist, und einer Gegenwalze, die mit der Schuhwalze zusammen einen Breitnip bildet, wobei der Anpreßschuh in Richtung auf die Gegenwalze verlagerbar ist und den Mantel in einem Arbeitsbereich aus einer Kreisform heraus radial nach außen verformt.
Ein Breitnipkalander wird beispielsweise verwendet, um eine Papier- oder Kartonbahn zu satinieren. Die Satinage im Breitnipkalander hat gegenüber einer Satinage in einem "normalen" Kalander, der zwei zusammenwirkende Walzen aufweist, den Vorteil, daß die Behandlungszeit verlängert werden kann, während die im Breitnip herrschenden Druckspannungen in der Regel geringer sind als die in einem zwischen zwei Walzen ausgebildeten Nip. Dies führt dazu, daß die Bahn im Breitnip einen geringeren Volumenverlust erleidet. Die Oberflächeneigenschaften, die in einem Breitnip erzeugt werden, sind jedoch durchaus vergleichbar mit den Oberflächeneigenschaften, die in einem "normalen" Kalander erreicht werden.
Die Gegenwalze ist in der Regel beheizt. Die an der Oberfläche der Gegenwalze herrschenden Temperaturen sind dabei so hoch, daß die Gefahr besteht, daß der Mantel beschädigt wird, wenn er mit der Gegenwalze in Kontakt kommt. Solange sich die Materialbahn, die im Breitnip satiniert wird, zwischen dem Mantel und der Gegenwalze befindet, ist das Risiko einer Beschädigung vergleichsweise klein, weil die Materialbahn einen direkten Kontakt zwischen dem Mantel und der Gegenwalze verhindert. Allerdings muß man außerhalb der Breite der Materialbahn dafür sorgen, daß ein Kontakt zwischen der Gegenwalze und dem Mantel nicht stattfindet. Um diese Voraussetzung zu erfüllen, wird der Mantel durch den Anpreßschuh nach außen in Richtung auf die Gegenwalze gedrückt, so daß der Mantel im Bereich der Gegenwalze an beiden Enden konusförmige Abschnitte aufweist.
Man hat nun festgestellt, daß sich vor allem bei relativ dünnen Papieren, insbesondere bei dünnen grafischen Papieren, Probleme bei der Aufrollung ergeben, wenn diese Papiere in einem Breitnipkalander behandelt worden sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Probleme bei der Aufrollung von Materialbahnen zu vermindern, die in einem Breitnip satiniert worden sind.
Diese Aufgabe wird bei einem Breitnipkalander der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine Mantelverdünnungskompensation vorgesehen ist.
Man geht bei einem derartigen Breitnipkalander davon aus, daß die Probleme bei der Aufrollung auf eine Verdickung der Materialbahn am Rand zurückzuführen sind.
Bei dünnen grafischen Papieren, die eine Dicke von ca. 50 bis 55 µm in der Bahnmitte aufweisen, ist zu beobachten, daß sie am Rand bis zu ca. 5 µm dicker sind. Der zu dicke Rand führt dann zu Problemen bei der Aufrollung. Auch ein zweiter Durchgang durch einen Breitnip-Kalander ist gelegentlich problematisch. Des weiteren kann man beobachten, daß die Rauhigkeit im Randbereich größer und der Glanz geringer ist. Diese beschriebenen Effekte sind allerdings nur in den Randbereichen zu beobachten, nicht jedoch über die Bahnbreite. Man führt dies darauf zurück, daß sich der Mantel in den Randbereichen der Materialbahn etwas verdünnt, weil er durch den Anpreßschuh aus seiner kreiszylindrischen Form heraus verformt wird. Man nimmt nun an, daß diese dünneren Mantelabschnitte zur Folge haben, daß die Materialbahn am Rand weniger stark komprimiert wird. Auch die Satinageeffekte sind in diesem Randbereich weniger stark ausgeprägt. Beheben kann man diese Probleme nun dadurch, daß man die Verdünnung des Mantels kompensiert. Zusätzlich erhält man als besonderen Vorteil, daß der Glanz über die Breite der Bahn gleichmäßiger wird. Für die Kompensation der Mantelverdünnung gibt es eine Reihe von Möglichkeiten.
Beispielsweise kann man einen Mantel verwenden, der im Bereich der seitlichen Enden des Arbeitsbereichs eine größere Dicke als in einem mittleren Bereich des Arbeitsbereichs aufweist. Man vorkompensiert also die Verdünnung des Mantels dadurch, daß man den Mantel dort dicker macht, wo im Betrieb eine Verdünnung zu befürchten ist. Dies hat dann zur Folge, daß der Mantel im gesamten Arbeitsbereich die gleiche Dicke aufweist und negative Effekte durch einen zu dünnen Mantel am Rand nicht auftreten können.
Auch ist von Vorteil, wenn die Mantelverdünnungskompensation eine der Flächen, die den Breitnip begrenzt, in eine Richtung verformt, in der die mittlere Flächenpressung gleichmäßiger wird. Man stellt also die "Dicke" des Breitnips über die gesamte Arbeitsbreite sozusagen "konstant" ein.
Auch ist von Vorteil, wenn die Mantelverdünnungskompensation eine in Richtung auf die axiale Mitte des Arbeitsbereichs abnehmende Wirkung aufweist. Es läßt sich nämlich beobachten, daß auch die Mantelverdünnung nicht abrupt aufhört, sondern der Mantel von der "Knickstelle" am Ende des Anpreßschuhs ausgehend eine zunehmende Dicke in Richtung auf die axiale Mitte des Arbeitsbereichs erfährt. Beispielsweise beträgt die Länge, in der sich der Mantel wieder auf seine normale Dicke begibt, etwa 20 bis 35 mm. Wenn man nun die Wirkung der Materialkompensation abnehmen läßt, dann wird der Tatsache Rechnung getragen, daß mit zunehmender Annäherung an die axiale Mitte des Mantels die Verdünnung des Mantels schwächer wird.
Vorzugsweise weist der Mantel eine Verstärkungseinlage auf. Eine derartige Verstärkungseinlage, die beispielsweise durch eine Gewebelage gebildet sein kann, bewirkt, daß der Mantel hier weniger gedehnt werden kann. Damit beschränkt man die Dehnung auf einen Dickenbereich des Mantels, der radial außerhalb der Verstärkungseinlage liegt. Unter günstigen Umständen wird der Mantel radial innerhalb der Verstärkungseinlage sogar gestaucht, wenn er durch den Anpreßschuh verformt wird. Dadurch läßt sich die Gesamtverdünnung des Mantels etwas kleiner halten, so daß man die Materialverdünnungskompensation mit geringerem Aufwand betreiben kann.
Vorzugsweise ist die Verstärkungseinlage in der von der Gegenwalze abgewandten Hälfte der Dicke des Mantels angeordnet. Beispielsweise kann die Verstärkungseinlage in einem Bereich von 10 bis 50 % der Dicke des Mantels angeordnet sein. Man vermeidet damit eine negative Beeinflussung des Satinagevorgangs durch die Verstärkungseinlage.
Vorzugsweise wirkt die Mantelverdünnungskompensation an der Innenseite des Mantels. Dort steht genügend Platz zur Verfügung, nämlich im Innern der Schuhwalze. Maßnahmen, die von außen wirken, sind dann nicht unbedingt erforderlich.
Hierbei ist bevorzugt, daß die Mantelverdünnungskompensation auf den Anpreßschuh wirkt. Durch eine Beeinflussung des Zusammenspiels zwischen dem Anpreßschuh und dem Mantel läßt sich in den geschilderten kleinen Größenordnungen durchaus eine Verdünnung des Mantels kompensieren.
Hierbei ist bevorzugt, daß die Mantelverdünnungskompensation den Anpreßschuh beheizt. Durch die Beheizung vergrößert der Anpreßschuh sein Volumen und drückt dann sozusagen stärker gegen die Gegenwalze.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, daß die Mantelverdünnungskompensation im mittleren Bereich eine verminderte Anpreßkraft in Richtung auf die Gegenwalze erzeugt. Im mittleren axialen Bereich des Arbeitsbereichs wird der Anpreßschuh also in geringerem Maße in Richtung auf die Gegenwalze belastet, als an den axialen Enden des Arbeitsbereichs. Auch dies führt dazu, daß die Dicke der Materialbahn im Breitnip gleichmäßiger gehalten werden kann und die Oberflächeneigenschaften über die Breite der Materialbahn praktisch konstant gehalten werden können.
Hierbei ist von Vorteil, daß die Mantelverdünnungskompensation an den seitlichen Enden des Arbeitsbereichs eine erhöhte Anpreßkraft erzeugt. Der Anpreßschuh wird also etwas "aufgebogen" oder auf jeden Fall so belastet, daß die Mantelverdünnung kompensiert wird.
Vorzugsweise erzeugt die Mantelverdünnungskompensation ein vergrößertes Ölpolster zwischen dem Anpreßschuh und dem Mantel. Ein derartiges Ölpolster ist in der Regel zwischen dem Anpreßschuh und dem Mantel vorhanden, um die Reibung zwischen dem Anpreßschuh und dem Mantel herabzusetzen. Wenn man nun ein größeres, d.h. dickeres oder mit größerer Kraft wirkendes Ölpolster an den axialen Enden des Arbeitsbereichs erzeugt, dann kann man mit Hilfe dieses verdickten Ölpolsters die Mantelverdünnung problemlos kompensieren.
Vorzugsweise steht der Anpreßschuh im Bereich der seitlichen Enden des Arbeitsbereichs weiter in Richtung auf die Gegenwalze vor. Der Anpreßschuh ist also nicht nur in Umfangsrichtung der Gegenwalze gewölbt, sondern er weist eine entsprechende "Wölbung" auch in Axialrichtung der Gegenwalze auf. Diese Wölbung beschränkt sich allerdings auf relativ kleine Bereiche an den axialen Enden des Anpreßschuhs. Durch diese Verformung in Richtung auf die Gegenwalze läßt sich die Verdünnung des Mantels ebenfalls kompensieren. Eine derartige "Wölbung" läßt sich beispielsweise dadurch realisieren, daß die Randstützelemente unter dem Anpreßschuh mit mehr Druck versorgt oder weiter ausgefahren werden.
Hierbei ist bevorzugt, der Anpreßschuh im Bereich seiner seitlichen Enden dicker als in einem mittleren Bereich ist. Dies ist eine Ausführungsform, die beispielsweise durch Schleifen hergestellt werden kann.
Die Mantelverdünnungskompensation kann auch auf die Gegenwalze wirken.
Hierbei ist bevorzugt, daß die Mantelverdünnungskompensation die Gegenwalze beheizt, wobei die Beheizung im Bereich der seitlichen Enden des Arbeitsbereichs stärker als in einem mittleren Bereich des Arbeitsbereichs ist. Dort, wo die Beheizung stärker ist, wird der Durchmesser der Gegenwalze vergrößert. Da diese Vergrößerung nur wenige µm betragen muß, reicht die Beheizung der Gegenwalze aus. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, die Gegenwalze mit einem vergrößerten Durchmesserbereich am axialen Rand zu versehen.
Eine weitere Maßnahme besteht darin, daß die Mantelverdünnungskompensation eine Dehnungszone des Mantels außerhalb des Arbeitsbereichs anordnet. Man verlagert also die Verdünnung, die durch die Dehnung verursacht wird, in einen Bereich außerhalb des Arbeitsbereichs.
Auch kann die Mantelverdünnungskompensation eine dem Breitnip nachgeschaltete Dickenmeßeinrichtung aufweisen, die die Dicke einer den Breitnip durchlaufenden Materialbahn mißt, wobei die Mantelverdünnungskompensation in Abhängigkeit der ermittelten Dicke ihre Wirkung verändert. Damit erhält man einen Regelkreis, der dafür sorgt, daß die zu satinierende Materialbahn über ihre gesamte Breite trotz der Verdünnung des Mantels eine gleichbleibende Dicke erhält.
Bei einem Verfahren zum Satinieren einer Materialbahn in einem Breitnipkalander mit einer Schuhwalze, die einen umlaufenden Mantel und einen Anpreßschuh aufweist, und einer Gegenwalze, die mit der Schuhwalze zusammen einen Breitnip bildet, wobei man den Anpreßschuh in Richtung auf die Gegenwalze verlagert und den Mantel in einem Arbeitsbereich aus einer Kreisform heraus radial nach außen verformt, wird die obengenannte Aufgabe dadurch gelöst, daß man eine Mantelverdünnung kompensiert.
Mit dieser Maßnahme vermeidet man, daß die Verdünnung des Mantels, die sich durch das Herausformen des Mantels aus der Kreisform heraus ergibt, negative Auswirkungen auf die Satinage, insbesondere auf die Dickengestaltung, der durch den Breitnip laufenden Materialbahn hat. Zur Mantelverdünnung kann man die oben im Zusammenhang mit dem Breitnipkalander vorgestellten Maßnahmen verwenden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
Fig. 1
eine schematische Schnittansicht durch einen Breitnipkalander und
Fig. 2
einen vergrößerten Ausschnitt Z aus Fig. 1.
Ein Breitnipkalander 1 weist eine Schuhwalze 2 auf, die mit einer Gegenwalze 3 einen Breitnip 4 bildet, durch den eine nicht näher dargestellte Materialbahn geführt wird, um dort satiniert zu werden. Bei der Materialbahn handelt es sich beispielsweise um eine Bahn aus Papier oder Karton.
Die Gegenwalze 3 ist durch nicht näher dargestellte Maßnahmen beheizt. Zur Beheizung läßt sich ein Wärmeträgermedium verwenden, beispielsweise eine heiße Flüssigkeit oder ein heißes Gas, beispielsweise Dampf. Auch eine Beheizung von außen mit Hilfe von Induktiv- oder Infrarot-Heizeinrichtungen ist möglich.
Die Schuhwalze 2 weist einen Mantel 5 auf, der an seinen beiden axialen Enden durch Stirnscheiben 6 abgeschlossen ist, die über Lager 7 auf einer stationären Achse 8 abgestützt sind.
Der Mantel 5 wird durch einen Anpreßschuh 9 in Richtung auf die Gegenwalze 3 gedrückt, d.h. durch den Anpreßschuh 9 ist man in der Lage, mit einem gewissen Druck auf die dem Breitnip 4 durchlaufende Materialbahn zu wirken.
Der Anpreßschuh 9 ist auf der Achse 8 abgestützt und wird durch Druckgeber 10 belastet und vor allem auch von der Achse 8 weg verlagert, so daß der Mantel 5, wie in Fig. 1 dargestellt, aus seiner Kreisform verformt wird. An den beiden axialen Enden ergeben sich dann im Schnitt konische Abschnitte 11, weil die axial äußeren Enden des Mantels 5 an den Stirnscheiben 6 befestigt sind und somit nicht weiter radial nach außen verlagert werden können. Durch diese Ausformung des Mantels 5 verhindert man, daß der Mantel 5 außerhalb eines Arbeitsbereichs, in dem die Materialbahn angeordnet ist, mit der heißen Gegenwalze 3 in Kontakt kommt.
Fig. 2 zeigt nun den Endbereich des Anpreßschuhs 9 mit dem Mantel 5 und der Gegenwalze 3. Aufgrund der Verformung des Mantels 5 ergibt sich im Abschnitt 11 eine Dehnung, die durch ein schraffiertes Kreisringsegment 12 symbolisiert ist. Selbstverständlich beschränkt sich die Dehnung nicht auf dieses Kreisringsegment 12, sondern erstreckt sich um eine Kante 13 an den axialen Stirnseiten des Anpreßschuhs 9 herum über etwa 20 bis 35 mm. Da das Material des Mantels 5 eine Volumenkonstanz aufweist, ist mit der Dehnung, also einer Vergrößerung der axialen Länge des Mantels 5 eine Verringerung seiner Dicke verbunden. Sie entspricht dem Volumen, das durch das Kreisringsegment 12 zusätzlich erforderlich wäre. Diese Abnahme der Dicke ist nicht besonders groß. Sie liegt im Bereich von etwa 2 bis 30 µm. Sie ist um so größer, je steiler der Winkel ist, mit dem der Mantel 5 ausgelenkt wird. Sie ist auch um so größer, je dicker der Mantel ursprünglich ist. Sie ist wiederum größer, je stärker der Anpreßschuh 9 angehoben wird. Auch eine relativ kleine Abnahme der Dicke führt aber dazu, daß die den Breitnip 4 durchlaufende Materialbahn an den seitlichen Rändern etwas weniger stark komprimiert wird. Bei dünnen grafischen Papieren, die eine Dicke von etwa 50 bis 55 µm aufweisen, kann man eine Verdickung am Rand um etwa 5 µm beobachten. Der zu dicke Rand führt zu Problemen bei der Aufrollung sowie beim zweiten Durchgang durch den Breitnipkalander 1. Des weiteren ist die Rauhigkeit im Randbereich größer und der Glanz geringer. Allerdings beschränken sich diese Effekte auf einen Bereich von etwa 25 mm von der Kante der Materialbahn.
Ein derartiger Fehler ist weder auf eine thermische Bombage der Gegenwalze 3 noch auf eine Verformung des Anspreßschuhs 9 im Randbereich zurückzuführen. Man führt einen derartigen Fehler vielmehr hauptsächlich auf die oben erwähnte Verdünnung des Mantels 5 zurück.
Um diese Erscheinung zu beseitigen, kompensiert man nun die Verdünnung des Mantels. Diese Maßnahme wird kurz als "Mantelverdünnungskompensation" bezeichnet. Sie kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden, die im folgenden kurz beschrieben werden.
Man kann entweder die Gegenwalze oder den Anpreßschuh oder den Mantel 5 im Bereich des axialen Endes des Arbeitsbereichs so verformen, daß der Breitnip 4 über seine Arbeitsbreite eine konstante Dicke erhält.
In jedem Fall ist es günstig, wenn die Mantelverdünnungskompensation eine Wirkung aufweist, die in Richtung auf die axiale Mitte der Gegenwalze 3 abnimmt und sich zweckmäßigerweise auf den genannten kleinen Randbereich in der Größenordnung von 20 bis 50 mm beschränkt.
Man kann beispielsweise einen Mantel verwenden, der im Bereich des Kreisringsegment 12, gegebenenfalls auch noch in den Abschnitten 11 und in den auf der den Abschnitten 11 gegenüberliegenden Seiten der Kreisringsegmente 12, eine geringfügig vergrößerte Dicke aufweist. Damit wird die Mantelverdünnung sozusagen vorkompensiert, d.h. im verformten Zustand hat der Mantel dann jedenfalls im Arbeitsbereich überall die gleiche Dicke.
Der Mantel 5 kann eine Verstärkungseinlage 14 aufweisen. Eine derartige Verstärkungseinlage 14 kann beispielsweise durch ein Gewebe gebildet sein. Die Verstärkungseinlage 14 befindet sich dabei in der Hälfte des Mantels 5, die von der Gegenwalze 3 abgewandt ist. Wenn der Mantel beispielsweise eine Dicke von 5 mm aufweist, dann verbleibt von der Verstärkungseinlage 14 zur Oberseite des Mantels 5, die der Gegenwalze 3 zugewandt ist, eine Materialdicke von etwa 3 mm.
Man kann nun in erster Nährung davon ausgehen, daß sich der Mantel im Bereich der Verstärkungseinlage 14 nicht dehnt, sondern nur radial außerhalb der Verstärkungseinlage 14. Unter günstigen Umständen wird der Mantel radial innerhalb der Verstärkungseinlage 14 gestaucht, so daß die Mantelverdünnung weniger stark ins Gewicht fällt.
Man kann nun an der Innenseite des Mantels 5 Maßnahmen angreifen lassen, um die Mantelverdünnung zu kompensieren. Eine erste Maßnahme, die durch einen Pfeil 15 symbolisiert ist, besteht darin, daß man den Anpreßschuh 9 an seinen axialen Enden beheizt. Dies führt zu einer geringfügigen Verdickung des Anpreßschuhs 9 im Bereich seiner axialen Enden und so zu einer Kompensation der Verdünnung des Mantels. Man kann auch, wie dies durch einen Pfeil 16 dargestellt ist, in der axialen Mitte des Anpreßschuhs eine verminderte Anpreßkraft in Richtung auf den Anpreßschuh 9 wirken lassen oder an den axialen Enden, wie dies durch einen Pfeil 17 dargestellt ist, eine vergrößerte Anpreßkraft auf den Anpreßschuh 9 wirken lassen. Beide Maßnahmen führen dazu, daß der Breitnip 4 über seine axiale Länge (das ist die Erstreckung parallel zur Achse 18 der Gegenwalze 3) eine konstante Dicke aufweist.
Man kann auch, wie dies durch einen Pfeil 19 angedeutet ist, zwischen dem Anpreßschuh 9 und dem Mantel 5 ein vergrößertes und damit dickeres Ölpolster einspeisen. Zwischen dem Anpreßschuh 9 und dem Mantel 5 wird in der Regel ohnehin eine Schmierung erzeugt, beispielsweise durch ein hydrostatisches oder hydrodynamisches Ölpolster. Wenn man nun im Bereich der axialen Enden Öl unter einem größeren Druck oder mit einem größeren Volumen einspeist, dann wird der Mantel 5 in geringem Maße stärker gegen die Gegenwalze 3 bewegt.
Man kann, wie dies durch einen Pfeil 20 dargestellt ist, den Anpreßschuh 9 auch in einem geringen Maße in Richtung auf die Gegenwalze 3 vorwölben, insbesondere dadurch, daß der Anpreßschuh 9 in diesem Bereich eine etwas vergrößerte Dicke aufweist.
Alternativ oder zusätzlich kann man die Mantelverdünnungskompensation auch auf die Gegenwalze 3 wirken lassen, beispielsweise mit Hilfe von Heizelementen 21, die auf die axialen Endbereiche der Gegenwalze 3 wirken, also die Endbereiche stärker beheizen als einen mittleren Bereich.
Eine derartige Beheizung führt zu einer Durchmesservergrößerung der Gegenwalze 3 und damit auch zu einer Vergleichmäßigung des Breitnips 4 über seine axiale Länge.
In nicht näher dargestellter Weise kann man auch die Verdünnungszone des Mantels axial nach außen verlagern.
In manchen Fällen reicht es auch aus, den Glätteffekt am Bahnrand zu verbessern. Dies läßt sich beispielsweise durch zonenweises Beheizen der Gegenwalze, also mehr Temperatur am Rand durch die Heizelemente 21, realisieren. Mit der höheren Temperatur erhöht sich auch der Glätteffekt. Die Beheizung hat also neben der Durchmesservergrößerung eine zusätzliche Wirkung. Auch durch eine größere aufgebrachte Feuchtmenge, also Dampf oder Wasser, am Rand kann die Glättwirkung erhöht werden.
In nicht näher dargestellter Weise kann man dafür sorgen, daß die Dicke der Materialbahn, insbesondere am Randbereich, während der Produktion gemessen wird. Die Mantelverdünnungskompensation werden dann in Abhängigkeit von der ermittelten Dicke der Materialbahn geregelt, so daß die Auswirkungen der Mantelverdünnung minimiert und das Querprofil egalisiert werden.

Claims (19)

  1. Breitnipkalander (1) mit einer Schuhwalze (2), die einen umlaufenden Mantel (5) und einen Anpreßschuh (9) aufweist, und einer Gegenwalze (3), die mit der Schuhwalze (2) zusammen einen Breitnip (4) bildet, wobei der Anpreßschuh (9) in Richtung auf die Gegenwalze (3) verlagerbar ist und den Mantel (5) in einem Arbeitsbereich aus einer Kreisform heraus radial nach außen verformt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mantelverdünnungskompensation vorgesehen ist.
  2. Breitnipkalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelverdünnungskompensation einen Mantel (5) aufweist, der im Bereich der seitlichen Enden des Arbeitsbereichs eine größere Dicke als in einem mittleren Bereich des Arbeitsbereichs aufweist.
  3. Breitnipkalander nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelverdünnungskompensation eine der Flächen, die den Breitnip (4) begrenzt, in eine Richtung verformt, in der die mittlere Flächenpressung gleichmäßiger wird.
  4. Breitnipkalander nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelverdünnungskompensation eine in Richtung auf die axiale Mitte des Arbeitsbereichs abnehmende Wirkung aufweist.
  5. Breitnipkalander nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (5) eine Verstärkungseinlage (14) aufweist.
  6. Breitnipkalander nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlage (14) in der von der Gegenwalze (3) abgewandten Hälfte der Dicke des Mantels (5) angeordnet ist.
  7. Breitnipkalander nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelverdünnungskompensation an der Innenseite des Mantels (5) wirkt.
  8. Breitnipkalander nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelverdünnungskompensation auf den Anpreßschuh (9) wirkt.
  9. Breitnipkalander nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelverdünnungskompensation den Anpreßschuh (9) beheizt.
  10. Breitnipkalander nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelverdünnungskompensation im mittleren Bereich eine verminderte Anpreßkraft in Richtung auf die Gegenwalze (3) erzeugt.
  11. Breitnipkalander nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelverdünnungskompensation an den seitlichen Enden des Arbeitsbereichs eine erhöhte Anpreßkraft erzeugt.
  12. Breitnipkalander nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelverdünnungskompensation ein vergrößertes Ölpolster zwischen dem Anpreßschuh (9) und dem Mantel (5) erzeugt.
  13. Breitnipkalander nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßschuh (9) im Bereich der seitlichen Enden des Arbeitsbereichs weiter in Richtung auf die Gegenwalze (3) vorsteht.
  14. Breitnipkalander nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßschuh (9) im Bereich seiner seitlichen Enden dicker als in einem mittleren Bereich ist.
  15. Breitnipkalander nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelverdünnungskompensation auf die Gegenwalze (3) wirkt.
  16. Breitnipkalander nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelverdünnungskompensation die Gegenwalze (3) beheizt, wobei die Beheizung im Bereich der seitlichen Enden des Arbeitsbereichs stärker als in einem mittleren Bereich des Arbeitsbereichs ist.
  17. Breitnipkalander nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelverdünnungskompensation eine Dehnungszone des Mantels außerhalb des Arbeitsbereichs anordnet.
  18. Breitnipkalander nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelverdünnungskompensation eine dem Breitnip (4) nachgeschaltete Dickenmeßeinrichtung aufweist, die die Dicke einer den Breitnip durchlaufenden Materialbahn mißt, wobei die Mantelverdünnungskompensation in Abhängigkeit der ermittelten Dicke ihre Wirkung verändert.
  19. Verfahren zum Satinieren einer Materialbahn in einem Breitnipkalander mit einer Schuhwalze, die einen umlaufenden Mantel und einen Anpreßschuh aufweist, und einer Gegenwalze, die mit der Schuhwalze zusammen einen Breitnip bildet, wobei man den Anpreßschuh in Richtung auf die Gegenwalze verlagert und den Mantel in einem Arbeitsbereich aus einer Kreisform heraus radial nach außen verformt, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mantelverdünnung kompensiert.
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