EP2071076B1

EP2071076B1 - Bahnbehandlungsvorrichtung

Info

Publication number: EP2071076B1
Application number: EP08165676A
Authority: EP
Inventors: Jochen Autrata; Lars KRÜGER
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2028-10-02
Also published as: DE502008001150D1; ATE478192T1; EP2071076A1; DE102007055734A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Satinage-Bahnbehandlungsvorrichtung für eine Faserstoffbahn, mit wenigstens zwei Walzen und wenigstens zwei über Teilumfänge der Walze geführten umlaufenden flexiblen gleichartigen Bändern.
Im Folgenden wird die Erfindung für einen Kalander zur Glättung von Papier- und Kartonbahnen beschrieben.
Da im Rahmen der Erfindung unter dem Begriff Band auch ein an seinen axialen Enden eingespannter, sehr flexibler Mantel einer Schuhwalze verstanden werden soll, ist als Stand der Technik die DE 10157691 A1 zu nennen. In dieser Veröffentlichung werden zwei Bänder über Teilumfänge einer Walze geführt.
In der WO 03/064761 ist ein Kalander offenbart, bei dem eine Bahn zwischen einer Walze und einem umlaufenden Metallband, das die Walze über einen Teilumfang umschlingt, geglättet wird. Gemäß Fig. 2 und dazugehöriger Beschreibung dieser Anmeldung ist auch vorgesehen, die Bahn zwischen zwei Bändern zu führen.
Dieser Stand der Technik hat den Nachteil, dass die Bahn auf beiden Seiten ungleichmäßig behandelt wird. Um die andere Seite der Bahn genauso behandeln zu können, muss der ersten eine zweite, spiegelverkehrte Einrichtung nachgeschaltet werden. Es ist also das erste Ziel der Erfindung diese ungleichmäßige Behandlung von Bahnseiten zu vermeiden bzw. die gleichmäßige Behandlung in einer Behandlungsvorrichtung zu vereinen.
Ansatzweise wird dieser Aufgabe in der WO 98/044195 Rechnung getragen. Dort werden zwei Bänder genutzt, um eine Papierbahn zwischen sich und durch herkömmliche Walzennips zu führen (siehe insbesondere Abb. 4). Zwischen den Walzennips gibt es nahezu keine Druckbeaufschlagung auf die Bahn. Der Vorteil einer langen Behandlungszone, in der die Bahn mit Druck und Temperatur beaufschlagt wird, ist zum Zeitpunkt dieser Anmeldung noch nicht erkannt worden. Unter einer langen Behandlungszone sind hier Längen oberhalb von 80 mm zu verstehen.
Die zusammengefasste Aufgabe der Erfindung ist es demnach, eine Satinage-Bahnbehandlungsvorrichtung zu schaffen, die beide Seiten einer Bahn in gleicher Weise mit Druck und Wärme in langen Behandlungszonen beaufschlagt.
Die Aufgabe wird durch eine Satinage-Bahnbehandlungsvorrichtung für eine Faserstoffbahn gelöst, mit wenigstens zwei Walzen und wenigstens zwei über Teilumfänge der wenigstens zwei Walzen geführten umlaufenden flexiblen gleichartigen Bändern,

wobei der Bahnlaufpfad der Faserstoffbahn jeweils über einen Walzenumfangsabschnitt zwischen zwei Bändern verläuft und die Bahn in diesen mindestens 80 mm langen Behandlungszonen mit Drücken zwischen 0,1 und 100 MPa beaufschlagbar ist,
wobei der Bahnlaufpfad von der ersten zur zweiten Walze zwischen zwei Bändern verläuft und die zwei Walzen auf gegenübediegenden Seiten der Faserstoffbahn angeordnet sind, und
wobei wenigstens eine Walze und/oder wenigstens ein Band beheizbar ist.

Über jeweils einen Umfangsabschnitt der wenigstens zwei Walzen wird die Bahn zwischen zwei gleichartigen Bändern geführt. Auf diese Weise liegen auf beiden Seiten der Bahn Materialien mit gleicher Rauigkeit an, was zu einer gleichförmigen Glätte auf beiden Seiten führt. Die Bandspannungen ermöglichen Druckkräfte im Bereich der Umlenkung der Bänder, also auf einem Walzenumfangsabschnitt, der als Behandlungszone bezeichnet ist, auf die Bahn, die für eine Satinage, eine ausreichende Belastung mitbringen. Dies gilt insbesondere für Papier- oder Kartonbahnen, die keine hohen Druckbeaufschlagungen, also im Bereich von 0,1 bis 10 MPa, benötigen. Mit der Erfindung sind aber auch höherwertige graphische Papiere satinierbar, wenn Zusatzdruckgeber im Bereich der Behandlungszone eingerichtet sind, die Druckspannungen bis 100 MPa ermöglichen. In Versuchen hat sich gezeigt, dass Behandlungszonen in einem Walzenumfangsabschnitt ab einer Länge von 80 mm besonders gute Resultate in Bezug auf Satinageergebnisse (Glätte, Bulk, Zweiseitigkeit) erbringen, wenn die Bahn zwischen zwei gleichartigen Bändern geführt ist.
Es ist von Vorteil, wenn die Bänder aus Kunststoff bzw. alternativ aus Metall, insbesondere Stahl, bestehen. Beide Materialen bieten Vor-, aber auch Nachteile in Abhängigkeit von der zu behandelnde Bahn. Ein Kunststoffband ist preiswerter und erzeugt durch seine Elastizität eine gleichmäßigere Verdichtung der Bahn. Das Metallband ist glatter herstellbar (wobei sich die Glätte auf die Bahn überträgt) und verschleißfester.
Es ist günstig, wenn für die umlaufenden Bänder Leitwalzen vorgesehen sind und dass eine Walze so angeordnet ist, dass sie den geraden Verlauf wenigstens eines Bandes zwischen zwei Leitwalzen ablenkt, um eine Behandlungszone zu schaffen. Das Band wird über die Leitwalzen, von denen wenigstens eine verschiebbar ist, gespannt. In dieses Band "taucht" die Walze ein. Je nach Eintauchtiefe ergeben sich unterschiedlich lange und auf diese Weise einstellbare Behandlungszonen. Über die Zugspannung im Band kann der Druck auf die Bahn in der Behandlungszone gesteuert werden.
Es sind wenigstens zwei Walzen vorgesehen, bei denen die Bahn jeweils über einen Walzenumfangsabschnitt zwischen zwei Bändern verläuft. Auf diese Weise ist es möglich, die Bahn einmal nach oben und einmal nach unten gekrümmt in einer Behandlungszone zu satinieren. Ein eventueller Wärmezu- oder -abfluss wird ebenfalls vergleichmäßigt.
Der Bahnlaufpfad der Bahn verläuft von der ersten zur zweiten Walze zwischen zwei Bändern. Die Bänder übernehmen dabei eine wärmeisolierende Funktion oder eine über das Querprofil temperaturausgleichende Funktion, je nachdem ob die Bänder aus Kunststoff oder Metall sind.
Von ganz besonderem Vorteil ist es, wenn beide Walzen den geraden Verlauf wenigstens eines Bandes zwischen zwei Leitwalzen ablenken um zwei Behandlungszonen zu schaffen. Im Vergleich mit nur einer "eintauchenden" Walze wird die Anlage durch die überlappenden Bänder nur unwesentlich länger, aber man gewinnt eine zweite Behandlungszone, bei der unabhängig von der ersten ein Druck auf die Bahn eingestellt werden kann.
Mit Vorteil ist dafür gesorgt, dass die Ablenkung und somit der Umschlingungswinkel über Verstelleinrichtungen für wenigstens eine Walze einstellbar ist. Wie bereits erwähnt, können so die Drücke und die Länge der Behandlungszone variiert werden. Solche Walzenverstelleinrichtungen sind aus dem Kalanderbau hinreichend bekannt. In der Regel greifen Hydraulikzylinder unterhalb der Lager an, um die Walzenachse zu verschieben. Es ist aber auch bekannt, solche Verstellwege lediglich durch einen radial beweglichen Mantel, der um eine feststehende Achse dreht, zu realisieren.
Vorzugsweise nähern sich die Bänder in Richtung des Bahnlaufpfades vor einer Behandlungszone einander an und bilden so einen trichterartigen Bahneinlaufabschnitt. Dies hat eine sehr einfache Bahnaufführung beispielsweise nach einem Bahnriss zur Folge.
Da eine Satinage einer Papierbahn nie ohne Wärmeeinwirkung erfolgt sind wenigstens eine Walze und/oder alternativ wenigstens ein Band beheizbar. Beheizte Walzen sind im Papiermaschinenbau hinreichend bekannt. Das Band kann für den Fall, dass es ein Stahlband ist, einfach über eine induktive Außenheizung erfolgen, mit der die Temperatur zusätzlich über das Querprofil profilierbar sein kann. Bevorzugte Oberflächentemperaturen zur Behandlung einer Papierbahn liegen zwischen 40 und 300°C.
Um einen kurzen Druckimpuls innerhalb der Behandlungszone zu erreichen, kann es sinnvoll sein, wenn zwei Walzen unter Dazwischenschalten wenigstens eines Bandes und der Faserstoffbahn über Kraftgeber gegeneinander pressbar sind. Um die Verdichtung der Bahn zu vergleichmäßigen kann dafür gesorgt werden, dass die Oberfläche wenigstens einer Walze mit einem elastischen Belag versehen ist.
Bevorzugt weist in diesem Fall wenigstens eine Walze eine Einstellbarkeit in ihrer Biegung auf. Solche Walzen sind als Walzen mit hydrostatischen Stützelementen oder in Form von sogenannten S-Walzen ebenfalls bekannt. Der Einsatz solcher Walzen bietet den Vorteil, dass Profilprobleme beispielsweise im Bulk der zu behandelnden Bahn ausgeglichen werden können.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Figuren 1 bis 3 zeigen schematische Darstellungen der erfindungsgemäßen Satinage-Bahnbehandlungsvorrichtung.
Die Satinage-Bahnbehandlungseinrichtung 1 in Figur 1 stellt einen Kalander zur Satinage von Papier dar und besitzt zwei Bänder 5, 6. Das erste Band 5 umläuft eine Walze 4 und eine Leitwalze 10. In ähnlicher Gestaltung umläuft das zweite Band 6 eine Walze 3 und eine Leitwalze 10. Alle Walzen 3, 4 sind vorzugsweise in nicht dargestellter Weise über Elektromotoren angetrieben. Der normalerweise gerade Verlauf des Bandes, der sich aus der Tangente an die Walzen 3, 4 und ihrer zugehörigen Leitwalze 10 ergibt, wird durch das "Eintauchen" der Walze 3 in das Band 5 bzw. durch das "Eintauchen" der Walze 4 in das Band 6 abgelenkt. Dieses "Eintauchen" erfolgt über eine Verstelleinrichtung 11 der Walze 3, 4, die beispielhaft als Hydraulikzylinder, der an der Achse der Walze 4 angreift, dargestellt ist. Dadurch ergibt sich ein Umfangsabschnitt α an der Walze 3, 4, in dem beide Bänder 5, 6 an der Walze 3, 4 anliegen.
Zwischen den Bändern 5, 6 befindet sich die Bahn 2. Sie wird über einen trichterförmigen Einlaufabschnitt 12, der durch die Bänder 5, 6 am Eingang der Bahnbehandlungsvorrichtung gebildet wird, zugeführt. Im Anschluss an den Einlaufabschnitt 12 verlaufen die Bänder 5, 6 über einen Teil ihrer Gesamtlänge parallel und bilden mit der Bahn in der Mitte eine Art Sandwich.
Im Bereich des Umfangsabschnitts α an einer Walze 3, 4 wird dabei auf die Bahn aufgrund der Zugspannung in den Bändern eine Behandlungszone 9 mit Drücken zwischen 0,1 und 100 MPa aufgebracht. Zur Realisierung der hohen angegeben Drücke ist in der Regel ein zusätzlicher Kraftgeber 15 vorzusehen, wie er beispielhaft in Form von hydrostatischen Stützelementen in einer Walze 3 in Figur 2 dargestellt ist. Um die Verdichtung der Bahn zu vergleichmäßigen kann in nicht dargestellter Weise dafür gesorgt werden, dass die Oberfläche wenigstens einer Walze mit einem elastischen Belag versehen ist.
Die Bänder 5, 6 sind aus dem gleichen Material gefertigt. In den Ausführungsbeispielen sind Metallbänder mit einer glatten Oberfläche vorgesehen. Für bestimmte Papiersorten, insbesondere matte Papiersorten, sind aber ggf. Kunststoffbänder besser geeignet. Die Bahn wird also auf beiden Seiten mit der gleichen Oberflächenqualität beaufschlagt.
Um die vorteilhafte über 80 mm lange Behandlungszone zwischen zwei Bändern noch besser zur Satinage nutzen zu können, muss Wärme in die Bahn eingebracht werden. Dazu kann beispielsweise eine Walze 3, 4 von innen beheizbar sein, was in Fig. 1 über die peripheren Bohrungen 13 in der Walze 4 angedeutet ist, durch die eine Wärmeträgerfluid geleitet werden kann. Oder es wird eine Außenheizung verwendet, die in der Regel eine induktive Heizung 14 ist. Diese kann auf das Metallband und/oder die Walze 3 wirken.
In Fig. 2 kommt der zusätzliche Vorteil zu der Bahnbehandlungseinrichtung 1 hinzu, dass die beiden Walzen 3, 4 auch gegeneinander wirken können. Kraftgeber 15 pressen den Mantel der Walze 3 radial in Richtung der Achse von Walze 4. Die Bänder 5, 6 und die Bahn 2 erfahren in dem axialen linienförmigen Bereich, in dem die Walzenoberflächen aneinander anliegen würden, wenn weder Band 5, 6 noch Bahn 2 dazwischen geschalten wären, einen Druckimpuls, der bei bestimmten Papiersorten erwünscht ist.
Fig. 3 zeigt eine relativ zum Stand der Technik sehr kurz bauende Bahnbehandlungseinrichtung 1 mit sechs langen Behandlungszonen 9 zwischen zwei Bändern. In vorteilhafter Weise sind die Walzen 3, 4 so angeordnet, dass Zwischenräume 16 vorgesehen sind, in denen die Bahn 2 nur von einer Seite durch ein Band 5, 6 bedeckt ist. In diesen Zwischenräumen 16 ist die Bahn 2 zugänglich für eine Befeuchtung über eine Befeuchtungseinrichtung 17. Für bestimmte Papiersorten ist eine Befeuchtung vor oder während der Satinage gewinnbringend für den Glanz und die Glätte.

Bezugszeichenliste

1: Bahnbehandlungsvorrichtung
2: Bahn
3 bis 4: Walze
5 bis 8: Band
9: Behandlungszone
10: Band-Leitwalze
11: Verstelleinrichtung
12: Bahneinlaufabschnitt
13: Periphere Heizbohrung
14: Induktionsheizung
15: Kraftgeber
16: Zwischenraum
17: Befeuchtungseinrichtung

Claims

Satinage-Bahnbehandlungsvorrichtung für eine Faserstoffbahn, mit wenigstens zwei Walzen (3, 4) und wenigstens zwei über Teilumfänge der wenigstens zwei Walzen (3, 4) geführten umlaufenden flexiblen gleichartigen Bändern (5, 6 7, 8),
- wobei der Bahnlaufpfad der Faserstoffbahn (2) jeweils über einen Walzenumfangsabschnitt (α) zwischen zwei Bändern (5, 6 7, 8) verläuft und die Bahn (2) in diesen mindestens 80 mm langen Behandlungszonen (9) mit Drücken zwischen 0,1 und 100 MPa beaufschlagbar ist,

- wobei der Bahnlaufpfad von der ersten zur zweiten Walze (3, 4) zwischen zwei Bändern (5, 6 7, 8) verläuft und die zwei Walzen (3, 4) auf gegenüberliegenden Seiten der Faserstoffbahn (2) angeordnet sind, und

- wobei wenigstens eine Walze (3, 4) und/oder wenigstens ein Band (5, 6 7, 8) beheizbar ist.
Satinage-Bahnbehandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder (5, 6 7, 8) aus einem Kunststoff bestehen.
Satinage-Bahnbehandlungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder (5, 6 7, 8) aus Metall bestehen.
Satinage-Bahnbehandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für die umlaufenden Bänder (5, 6 7, 8) Leitwalzen (10) vorgesehen sind und dass eine Walze (3, 4) so angeordnet ist, dass sie den geraden Verlauf wenigstens eines Bandes (5, 6 7, 8) zwischen zwei Leitwalzen (10) ablenkt, um eine Behandlungszone (9) zu schaffen.
Satinage-Bahnbehandlungsvorrichtung gemäß einem der Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beide Walzen (3, 4) den geraden Verlauf wenigstens eines Bandes (5, 6 7, 8) zwischen zwei Leitwalzen (10) ablenken, um zwei Behandlungszonen (9) zu schaffen.
Satinage-Bahnbehandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkung und somit die Länge der Behandlungszone (9) über Verstelleinrichtungen (11) für wenigstens eine Walze (3, 4) einstellbar ist.
Satinage-Bahnbehandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Bänder (5, 6 7, 8) in Richtung des Bahnlaufpfades vor einer Behandlungszone (9) einander annähern und so einen trichterartigen Bahneinlaufabschnitt (12) bilden.
Satinage-Bahnbehandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Walzen (3, 4) unter Dazwischenschalten wenigstens eines Bandes (5, 6 7, 8) und der Bahn (2) über Kraftgeber (15) gegeneinander pressbar sind.
Satinage-Bahnbehandlungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Walze (3, 4) in ihrer Biegung einstellbar ist.