EP2295632A1 - Kalander - Google Patents

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EP2295632A1
EP2295632A1 EP10166646A EP10166646A EP2295632A1 EP 2295632 A1 EP2295632 A1 EP 2295632A1 EP 10166646 A EP10166646 A EP 10166646A EP 10166646 A EP10166646 A EP 10166646A EP 2295632 A1 EP2295632 A1 EP 2295632A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
web
nip
roller
calender
central
Prior art date
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Granted
Application number
EP10166646A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2295632B1 (de
Inventor
Axel Hißen
Dr. Jörg Rheims
Günter HALMSCHLAGER
Jean Y. Nouaze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP2295632A1 publication Critical patent/EP2295632A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2295632B1 publication Critical patent/EP2295632B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • 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
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/0066—Calenders; Smoothing apparatus using a special calendering belt

Definitions

  • the invention relates to a calender with a web running path for a running paper or board web through a first and a second, each having a first and a second circumferential contact surfaces having nip, wherein the web in the contact zones of each nip under pressure and / or temperature is treatable and the first contact zone of the first nip has a length in the web running direction of at least 100 mm and the second contact zone of the second nip has a length in the web running direction of at most 50 mm, wherein a first contact surface of the first and a first contact surface of the second nip are identical and closed a central roller and the second contact surface of the second nip is formed by a second roller.
  • the extended nip can be achieved on a roller by using an additional elastic band which partially wraps around the roller to extend the contact zone.
  • the band may be made of a plastic or a metal.
  • a short contact zone in a roll calender acts in contrast to the long contact zone in a Breitnipkalander significantly different on the web.
  • the invention has a calender to the content, at the central roller both a wide and a narrow nip are arranged.
  • Such an arrangement is for example from the DE102007024581 A1 , and here in particular from the FIGS. 1 and 3 known.
  • To produce the longer nip a metal belt partially wrapped around the roller is used.
  • the short nip is formed by a counter roll.
  • the disadvantage of the illustrated arrangement is that two longer nips are used, of which the second is to cause as little as possible heat input into the web by cooling the band forming the second contact surface of the third nip. Thus, it should not come to a so-called flash evaporation.
  • this desire can only be realized with an energy-technically unfavorably high cooling capacity on the belt.
  • a metal strip calender which, with its metal strip, forms a longer nip on a central roll.
  • the second roll is a non-temperable roll with an elastic surface.
  • an influence of the pressure of the second nip forming the shorter nid on the pressure distribution in the longer nip formed by the band is unavoidable.
  • even slight changes in the thickness profile of the strip and the resulting pressure pulses on the central roll impose a negative influence on the transverse pressure profile in the shorter nip.
  • the task is fulfilled by the combination of two characteristics.
  • First - the first characteristic - runs the web running path such that the web at least over a wrapping angle of 50 °, preferably at least 70 °, on the second roller, which is designed to be tempered. It creates in this way the possibility before or after the second nip and in the second nip to cool the track on one side at will or heat.
  • Common methods for heating the roll are known to the person skilled in the art and include the internal flow through with hot tempering fluids and the external heating by induction or hot air.
  • cooling methods of the roll are known which include flowing the roll through cooled fluids and blowing with cooled air.
  • the second characteristic provides that the planes of action of the two nips, which are respectively defined by the contact zone center in the web running direction and the central axis of the central roll, are at an angle of 75 ° to 105 ° to each other. Thus, almost any influence of a pressure change in the first or second nip on the other can be excluded.
  • the active planes are at an angle of 90 ° to one another.
  • the printing direction in a nip is then no longer important for the adjustment of the pressure cross-section in the other nip.
  • Under pressure profile is here to understand the pressure profile, which is set perpendicular to the web running direction.
  • the central roll is also tempered.
  • the possibility is created to also heat or cool the other side of the web.
  • the tempering of the web side, which rests against the central roller, can increase the Satinage intricate.
  • the second contact surface of the first nip is formed by a circulating band.
  • a band may for example be made of a plastic or steel. It rotates in the simplest case, three guide rollers and abuts over a peripheral portion of the central roller, so that a long contact zone and thus a long nip for the web is formed.
  • the length of the contact zone and the contact pressure of the band can be made changeable.
  • the second contact surface of the first nip is formed by a heatable metal strip.
  • a metal strip is significantly easier tempered than a typically provided with low thermal conductivity and also insulating plastic tape.
  • induction devices and blowing devices in question.
  • either the metal strip or the central roll can be brought to elevated temperature.
  • the first case consider whether to provide the central roller with an elastic coating, so that the second nip is a soft nip. This improves the uniform compaction of the web.
  • the web running path can be designed so that the central roller is arranged in the web running direction in front of or behind the second roller.
  • the expert has to decide case by case, depending on which paper or cardboard type is to be satined.
  • the strip touches the central roll at a wrap angle of more than 50 °, preferably at least 70 °, and the heat transfer to the second roll is to be as high as possible, then it is favorable if the web running path fits the central roll and the second roll is S-shaped wraps. It remains to lay the design of the calender, the axes of the central roller and second roller in a horizontal, vertical or inclined at any other angle plane.
  • the web running path is traversable in both directions. This allows a freer selection in the paper quality to be treated.
  • paper and cardboard which preferably initially abut over a large angle of wrap on the heated second roll to be well soaked, then passed through a soft or hard nip for calibration and finally to be finished on a heated metal strip.
  • paper and board grades which should be smoothed on both sides in the long first nip, then compacted in a short nip and finally cooled on the second roll.
  • the calender has a particular advantage if it has a humidifying device in the inlet of the web.
  • a moistened paper or board web can be satined to a higher quality.
  • Both figures show a calender 1 according to the invention with a central roll 11, the surface of which constitutes a peripheral contact surface 4.1, 5.1.
  • a first contact zone is formed with a further circumferential contact surface 4.2.
  • a second contact zone 7 is formed by means of the contact surface 5.2 of a second roller 12, which constitutes a second nip 5.
  • the first contact zone 6 is over 100 mm long (in the circumferential direction), the second contact zone 7 is less than 50 mm long.
  • a web travel path 3 determines the path on which a paper or board web 2 is passed through the calender 1, in particular through the contact zones 6, 7. In the contact zones 6, 7, the web 2 is subjected to pressure and / or temperature.
  • the second contact surface 4.2 is predetermined by the surface of a circumferential metal strip 13 according to the embodiment. Instead, however, it is also possible to use plastic strips or a shoe roll likewise known in the prior art, since they too can produce a contact zone length of more than 100 mm.
  • the system pressure in this first long nip is usually between 0.05 and 5 N / mm 2 .
  • the metal strip is guided over band guide rollers 14. These have an adjusting device (indicated at two band guide rollers by the arrow with the reference numeral 20). Depending on which of the belt guide rollers 14 have such an adjustment device 20, the contact zone length can be changed via this and the contact pressure of the metal strip 13 on the central roller 11 can be determined.
  • the second roller 12 can supply or dissipate heat energy; So it is designed to be tempered.
  • the roller 12 can be tempered from the inside via a heat transfer fluid.
  • a heat transfer fluid For the treatment of the web, many possibilities of influence remain here because the web 2 wraps around the second roller at least 50 °, preferably at least 70 °. Over such a large peripheral portion of the web can be added or removed a lot of heat.
  • the wrap angle is indicated by the arrow 16.
  • the second nip 5 could become a soft nip when the second roll has an elastic coating 17.
  • the roller 12 it is also possible to provide the roller 12 with a coating 17 which conducts heat particularly well. It is advantageous if the compressive stress in the second nip 5 is significantly higher than that in the first nip 4, particularly preferably in the range of 10 to 30 N / mm 2 .
  • the angle 21 between the two active planes is not less than 75 ° and not greater than 105 °. Preferably, it is understandably 90 °.
  • FIG. 1 The big difference between the two FIGS. 1 and 2 lies in the web running direction 10.
  • FIG. 1 The web runs first through the long first contact zone 6, then through the short second contact zone 7 and then is still in a total S-shaped web running path 3 on the second roller 12 at.
  • FIG. 2 the same calender 1 is used. However, web 2 is first brought into contact with second roller 12 via web deflection rollers 15, again S-shaped, then passes through short second contact zone 7 and is finally finished in a long first contact zone 6.
  • an air squeezing device provided in a manner not shown, which ensures that no air boundary layer between web 2 and the surface of the second roller 12 is drawn in, can be very advantageous in order to increase the heat transfer value between web 2 and roller 12 ,
  • the driving style is heavily dependent on the paper or board type.

Landscapes

  • Paper (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kalander mit einem Bahnlaufpfad (3) für eine laufende Papier- oder Kartonbahn (2) durch einen ersten und einen zweiten, jeweils eine erste und eine zweite umlaufende Kontaktfläche (4.1, 4.2, 5.1, 5.2) aufweisenden Nip (4, 5), wobei die Bahn (2) in den Kontaktzonen (6, 7) jedes Nips (4, 5) unter Druck- und/oder Temperaturbeaufschlagung behandelbar ist und die erste Kontaktzone (6) des ersten Nips (4) eine Länge in Bahnlaufrichtung (10) von mindestens 100 mm aufweist und die zweite Kontaktzone (7) des zweiten Nips (5) eine Länge in Bahnlaufrichtung (10) von höchstens 50 mm aufweist, wobei eine erste Kontaktfläche (4.1) des ersten Nips (4) und eine erste Kontaktfläche (5.1) des zweiten Nips (5) identisch sind und zu einer Zentralwalze (11) gehören und die zweite Kontaktfläche (5.2) des zweiten Nips (5) durch eine zweite Walze (12) gebildet ist. Um die Unabhängigkeit der Nips voneinander zu verbessern und die Bahn vielseiltiger behandeln zu können, wird vorgesehen, dass a) der Bahnlaufpfad (3) derart verläuft, dass die Bahn (2) wenigstens über einen Umschlingungswinkel (16) von 50°, vorzugsweise wenigstens 70°, an der zweiten Walze (12), die temperierbar ausgeführt ist, anliegt und b) die Wirkebenen (8, 9) der beiden Nips(4, 5) , die jeweils durch die Kontaktzonenmitte in Bahnlaufrichtung (10) und die Mittelachse der Zentralwalze (11) definiert sind, im Winkel (21) von 75° bis 105° zueinander stehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kalander mit einem Bahnlaufpfad für eine laufende Papier- oder Kartonbahn durch einen ersten und einen zweiten, jeweils eine erste und eine zweite umlaufende Kontaktflächen aufweisenden Nip, wobei die Bahn in den Kontaktzonen jedes Nips unter Druck- und/oder Temperaturbeaufschlagung behandelbar ist und die erste Kontaktzone des ersten Nips eine Länge in Bahnlaufrichtung von mindestens 100 mm aufweist und die zweite Kontaktzone des zweiten Nips eine Länge in Bahnlaufrichtung von höchstens 50 mm aufweist, wobei eine erste Kontaktfläche des ersten und eine erste Kontaktfläche des zweiten Nips identisch sind und zu einer Zentralwalze gehören und die zweite Kontaktfläche des zweiten Nips durch eine zweite Walze gebildet ist.
  • In den vergangenen Jahren wurden verschiedene Methoden entwickelt, mit denen sich eine Warenbahn aus Papier oder Karton mittels eines sogenannten Breitnipkalanders glätten lässt. Dabei wird die Kontaktzone, in der die Warenbahn geglättet wird, nicht durch zwei gegeneinander gepresste feste Walzen erzeugt, sondern es wird ein Aggregat installiert, welches es erlaubt, in Laufrichtung der Warenbahn, der sogenannten Maschinenrichtung oder MD (= machine direction), einen verlängerten Nip beispielsweise größer als 100 mm, zu erzeugen. Alle Verfahren haben zum Ziel, den positiven Effekt der Verbesserung der Oberflächenqualität der Bahn zu erreichen, und gleichzeitig den dabei auftretenden, unerwünschten Dickenverlust zu minimieren, sinnvollerweise auf einen derartigen Wert, der kleiner ist als bei einem konventionellen Walzenkalander.
  • Der verlängerte Nip kann an einer Walze erreicht werden, indem man ein zusätzliches elastisches Band einsetzt, das die Walze teilweise umschlingt, um die Kontaktzone zu verlängern. Das Band kann aus einem Kunststoff oder einem Metall bestehen. Oder man erzeugt den verlängerten Nip durch eine sogenannte Schuhwalze, bei der ein statisches, konkav geformtes und von einem weichen, rotierenden Mantel umhülltes Element gegen die Walze gepresst wird.
  • Eine kurze Kontaktzone in einem Walzenkalander wirkt im Vergleich zur langen Kontaktzone bei einem Breitnipkalander deutlich anders auf die Warenbahn.
  • Grundsätzlich gibt es vier wesentliche Einflussfaktoren auf die Satinage einer Warenbahn. Dies sind die Druckspannung im Nip, die übertragene Wärme, die Oberflächengüte der Kontaktflächen mit der Bahn und die eingeschlossene Feuchtigkeit in der Bahn. Dabei zeichnen sich kürzere Nips durch einen positiven Einfluss auf die Makrorauigkeit (langwellige Dickenschwankungen) aus, die vorwiegend auf die Messmethode Bendtsen Bezug nimmt. Dagegen haben lange Nips eine größere Wirkung bei der Verbesserung der Mikrorauigkeit, die über die Glättemessung PPS s10 beschrieben wird.
  • Es ist leicht verständlich, dass man über einen Breitnip aufgrund der längeren Verweilzeit eine größere Wärmemenge in die Bahn einbringen kann. Dadurch wird allerdings auch die Gefahr einer plötzlichen und zerstörerisch auf die Warenbahn wirkenden Verdampfung nach dem Nip vergrößert. Es ist auch verständlich, dass in einer kürzeren Kontaktzone größere Druckkräfte eingeleitet werden können, die zwar der Warenbahn in der Regel einen höheren Glanz und eine bessere Glätte verleihen, im Grundsatz aber auch unerwünschte Dickeverluste zufügen. Insbesondere in Mehrwalzenkalandern wird eine Papier- oder Kartonbahn deutlich komprimiert.
  • Die Erfindung hat einen Kalander zum Inhalt, an dessen Zentralwalze sowohl ein breiter als auch ein schmaler Nip angeordnet sind. Eine solche Anordnung ist beispielsweise aus der DE102007024581 A1 , und hier insbesondere aus den Figuren 1 und 3 bekannt. Zur Erzeugung des längeren Nips wird ein die Walze teilweise umschlingendes Metallband genutzt. Der kurze Nip wird durch eine Gegenwalze gebildet. Der Nachteil bei der dargestellten Anordnung ist der, dass zwei längere Nips eingesetzt werden, von denen der zweite einen möglichst geringen Wärmeeintrag in die Bahn verursachen soll, indem das Band, das die zweite Kontaktfläche des dritten Nips bildet, gekühlt wird. Somit soll es nicht zu einer sogenannten Flashverdampfung kommen. Da die Bahn aber weiterhin an der heißen Zentralwalze anliegt, ist dieser Wunsch nur mit einer energietechnisch unvorteilhaft hohen Kühlleistung auf das Band zu realisieren.
  • Aus der WO 2009/077643 A1 ist ein Metallbandkalander bekannt, der mit seinem Metallband einen längeren Nip an einer Zentralwalze darstellt. An der Zentralwalze liegt gegenüber dem Band auch eine zweite Walze an und beide Walzen zusammen bilden einen weiteren Nip für die Bahn. Die zweite Walze ist eine nicht temperierbare Walze mit einer elastischen Oberfläche. Bei dieser Konstellation ist ein Einfluss der Druckgebung der den kürzeren Nid bildenden zweiten Walze auf die Druckverteilung im längeren, durch das Band gebildeten Nip unvermeidbar. Umgekehrt verleihen selbst geringe Änderungen im Dickenprofil des Bandes und die daraus resultierenden Druckimpulse auf die Zentralwalze einen negativen Einfluss auf das Druckquerprofil in dem kürzeren Nip gegenüber.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Kalander, der über einen langen und einen kurzen Nip an einer Zentralwalze verfügt, gegenüber dem Stand der Technik so zu verbessern, dass eine Ausnutzung der Satinageparameter Druck und Temperatur in beiden Nips unabhängiger voneinander ist als zuvor und die Bahn vielseitiger behandelt werden kann.
  • Die Aufgabe wird durch die Kombination von zwei Kennzeichen erfüllt.
  • Zunächst - erstes Kennzeichen - verläuft der Bahnlaufpfad derart, dass die Bahn wenigstens über einen Umschlingungswinkel von 50°, vorzugsweise wenigstens 70°, an der zweiten Walze, die temperierbar ausgeführt ist, anliegt. Man schafft sich auf diese Weise die Möglichkeit vor bzw. nach dem zweiten Nip und in dem zweiten Nip die Bahn einseitig nach Belieben zu kühlen oder zu heizen. Gängige Methoden zur Beheizung der Walze sind dem Fachmann bekannt und umfassen das innere Durchströmen mit heißen Temperierfluiden sowie die Außenbeheizung durch Induktion oder Heißluft. Ebenso sind Kühlverfahren der Walze bekannt, die das Durchströmen der Walze mit gekühlten Fluiden und das Anblasen mit gekühlter Luft einschließen.
  • Das zweite Kennzeichen sieht vor, dass die Wirkebenen der beiden Nips, die jeweils durch die Kontaktzonenmitte in Bahnlaufrichtung und die Mittelachse der Zentralwalze definiert sind, im Winkel von 75° bis 105° zueinander stehen. Damit kann nahezu jeder Einfluss einer Druckänderung im ersten oder zweiten Nip auf den jeweils anderen ausgeschlossen werden.
  • Man erhält so einen Kalander mit einem breiten ersten Nip und einem kurzen zweiten Nip in besonders kompakter Bauform. Dennoch sind Druck und Temperatur in den beiden Nips weitgehend unabhängig voneinander einstellbar.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn die Wirkebenen im Winkel von 90° zueinander stehen. Die Druckrichtung in einem Nip hat dann überhaupt keine Bedeutung mehr für die Einstellung des Druckquerprofils im anderen Nip. Unter Druckquerprofil ist hier das Druckprofil zu verstehen, das senkrecht zur Bahnlaufrichtung eingestellt wird.
  • Vorzugsweise ist die Zentralwalze ebenfalls temperierbar. Auf diese Weise wird die Möglichkeit geschaffen, auch die andere Bahnseite entsprechend zu heizen oder zu kühlen. Die Temperierung der Bahnseite, die an der Zentralwalze anliegt, kann die Satinageleistung steigern.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die zweite Kontaktfläche des ersten Nips durch ein umlaufendes Band gebildet wird. Ein solches Band kann beispielsweise aus einem Kunststoff oder aus Stahl gefertigt sein. Es umläuft im einfachsten Fall drei Leitwalzen und liegt über einen Umfangsabschnitt an der Zentralwalze an, so dass eine lange Kontaktzone und somit ein langer Nip für die Bahn gebildet wird. Über eine Verstellbarkeit der Leitwalzen kann die Länge der Kontaktzone und der Anlagedruck des Bandes veränderbar gestaltet werden.
  • Mit Vorteil ist dafür gesorgt, dass die zweite Kontaktfläche des ersten Nips durch ein temperierbares Metallband gebildet wird. Dadurch entsteht eine dritte Einflussnahmemöglichkeit auf die Temperatur der Bahn. Ein Metallband ist bedeutend einfacher temperierbar als ein typischerweise mit geringer Wärmeleitfähigkeit ausgestattetes und zudem isolierendes Kunststoffband. Auch hier kommen Induktionsvorrichtungen und Anblasvorrichtungen in Frage. Je nachdem, ob die Bahn ein- oder zweiseitig geglättet werden soll, kann neben der Beheizung der zweiten Walze entweder das Metallband oder die Zentralwalze auf erhöhte Temperatur gebracht werden. Im ersten Fall ist zu überlegen, ob man die Zentralwalze mit einem elastischen Belag versieht, so dass der zweite Nip ein Softnip ist. Das verbessert die gleichmäßige Verdichtung der Bahn. Im zweiten Fall kann auf den Vorteil der Beheizbarkeit des Bandes ggf. verzichtet werden und das Band durch eine Schuhwalze mit elastischem Mantel ersetzt werden.
  • Es gibt zwei Möglichkeiten, den Kalander zu durchfahren. Alternativ kann der Bahnlaufpfad so gestaltet sein, dass die Zentralwalze in Bahnlaufrichtung vor oder hinter der zweiten Walze angeordnet ist. Hier muss der Fachmann von Fall zu Fall entscheiden, je nachdem um welche Papier- oder Kartonsorte es sich handelt, die satiniert werden soll.
  • Wenn das Band die Zentralwalze unter einem Umschlingungswinkel von mehr als 50°, vorzugsweise wenigstens 70°, berührt und die Wärmeübertragung an der zweiten Walze möglichst hoch sein soll, so ist es günstig, wenn der Bahnlaufpfad die Zentralwalze und die zweite Walze S-förmig anliegend umschlingt. Es bleibt, zur Gestaltung des Kalanders die Achsen von Zentralwalze und zweiter Walze in eine waagrechte, senkrechte oder unter jedem anderen Winkel geneigte Ebene zu legen.
  • Es ist vorteilhaft, wenn der Bahnlaufpfad in beide Richtungen durchfahrbar ist. Das ermöglicht eine freiere Auswahl in der zu behandelnden Papierqualität. Es gibt Papier- und Kartonsorten, die bevorzugt zunächst über einen großen Umschlingungswinkel an der beheizten zweiten Walze anliegen, um gut durchwärmt zu werden, dann zur Kalibrierung durch einen Soft- oder Hartnip geführt werden und schließlich an einem beheizten Metallband veredelt werden sollen. Es gibt auch auf der anderen Seite Papier- und Kartonsorten, die beispielsweite im langen ersten Nip beidseitig erwärmt geglättet, danach in einem kurzen Nip verdichtet und schließlich an der zweiten Walze abgekühlt werden sollen. Insgesamt bietet der erfindungsgemäße Kalander hier zahlreiche Möglichkeiten einer Bahnbehandlung.
  • Einen besonderen Vorteil besitzt der Kalander, wenn er im Einlauf der Bahn eine Befeuchtungseinrichtung aufweist. Eine befeuchtete Papier- oder Kartonbahn lässt sich hochwertiger satinieren. Dabei sind im Stand der Technik sowohl Düsenfeuchter, die sich durch sehr kleine Tröpfchengrößen auszeichnen, die rasch in die Bahn eindringen können, als auch Dampffeuchter bekannt, die wesentlich größere Wassermengen auf der Bahn kondensieren lassen können und dem dem Fachmann bekannten Moisture Gradient Calendering sehr zuträglich sind.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigt
    • Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kalanders mit einem Bahnlaufpfad von der Zentralwalze zur zweiten Walze und
    • Figur 2 eine schematische Darstellung des gleichen erfindungsgemäßen Kalanders mit einem Bahnlaufpfad von der zweiten Walze zur Zentralwalze.
  • In beiden Figuren erkennt man einen erfindungsgemäßen Kalander 1 mit einer Zentralwalze 11, deren Oberfläche eine umlaufende Kontaktfläche 4.1, 5.1 darstellt. In einem ersten Nip 4 wird mit einer weiteren umlaufenden Kontaktfläche 4.2 eine erste Kontaktzone gebildet.
  • Um 90° versetzt auf dem Umfang der Zentralwalze wird mittels der Kontaktfläche 5.2 einer zweiten Walze 12 eine zweite Kontaktzone 7 gebildet, die einen zweiten Nip 5 darstellt.
  • Die erste Kontaktzone 6 ist über 100 mm lang (in Umfangsrichtung), die zweite Kontaktzone 7 ist unter 50 mm lang.
  • Ein Bahnlaufpfad 3 bestimmt den Weg, auf dem eine Papier- oder Kartonbahn 2 durch den Kalander 1, insbesondere durch die Kontaktzonen 6, 7 geführt wird. In den Kontaktzonen 6, 7 wird die Bahn 2 mit Druck und/oder Temperatur beaufschlagt.
  • Im ersten Nip 4 wird gemäß dem Ausführungsbeispiel die zweite Kontaktfläche 4.2 durch die Oberfläche eines umlaufenden Metallbandes 13 vorgegeben. Stattdessen können aber auch Kunststoffbänder oder eine ebenfalls im Stand der Technik bekannte Schuhwalze eingesetzt werden, denn auch diese vermögen eine Kontaktzonenlänge über 100 mm herzustellen. Der Anlagedruck in diesem ersten langen Nip liegt in der Regel zwischen 0,05 und 5 N/mm2.
  • Das Metallband wird über Bandleitwalzen 14 geführt. Diese besitzen eine Verstellvorrichtung (angedeutet an zwei Bandleitwalzen durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 20). Je nachdem welche der Bandleitwalzen 14 solch eine Verstellvorrichtung 20 besitzen, kann über diese die Kontaktzonenlänge verändert und der Anlagedruck des Metallbandes 13 an der Zentralwalze 11 bestimmt werden.
  • Um die Bahn 2 in der langen ersten Kontaktzone 6 beidseitig mit Wärme zu beaufschlagen, kann sowohl die Zentralwalze 11, beispielsweise von innen über ein Heizfluid, als auch das Metallband 13, beispielsweise über eine Induktionsheizung 18.1, beheizt sein.
  • Auch der zweiten Walze 12 kann man Wärmeenergie zu- oder abführen; sie ist also temperierbar ausgeführt. In der Figur 1 ist durch den Kasten 18.2 beispielsweise eine Induktionsheizung oder ein Kühlgebläse dargestellt. Genauso gut kann die Walze 12 von innen über ein Wärmeträgerfluid temperierbar sein. Für die Behandlung der Warenbahn bleiben hier viele Einflussmöglichkeiten, weil die Bahn 2 die zweite Walze mindestens 50°, vorzugsweise wenigstens 70°, umschlingt. Über einen derart großen Umfangsabschnitt kann der Bahn sehr viel Wärme zugefügt oder entzogen werden. In der Figur 1 ist der Umschlingungswinkel durch den Pfeil 16 angedeutet.
  • Oft ist es sinnvoll, wenn eine der Walzen 11, 12 eine Beschichtung 17 aufweist. Aus technologischen Gründen kommt hier beispielsweise eine elastische Beschichtung in Frage. So könnte der zweite Nip 5 zu einem weichen Nip werden, wenn die zweite Walze eine elastische Beschichtung 17 aufweist. Es ist aber wahlweise auch möglich, die Walze 12 mit einer besonders gut Wärme leitenden Beschichtung 17 zu versehen. Es ist vorteilhaft, wenn die Druckspannung im zweiten Nip 5 deutlich über der im ersten Nip 4 liegt, besonders bevorzugt im Bereich 10 bis 30 N/mm2.
  • Fast alle Papier- und Kartonqualitäten lassen sich leichter glätten, wenn dem Kalander 1 eine Befeuchtungseinrichtung 19 vorgeschaltet ist. Zu dem bekannten Effekt des Temperature Gradient Calendering gesellt sich dann der bekannte Effekt des Moisture Gradient Calendering. Dieser bewirkt, dass nur die feuchte Oberfläche eingeebnet wird, während das innere Volumen der Bahn 2 weitgehend erhalten bleibt.
  • Für beide Nips ist eine sogenannte Wirkebene 8, 9 definiert. Die Ebenen werden jeweils durch die Mitte des Nips in Umfangsrichtung und die Mittelachse der Zentralwalze 11 gelegt. Damit die Anlagedrücke in den Kontaktzonen 6, 7 sich gegenseitig möglichst wenig beeinträchtigend auf das jeweilige Druckprofil auswirken, ist der Winkel 21 zwischen den beiden Wirkebenen nicht kleiner als 75° und nicht größer als 105°. Vorzugsweise liegt er verständlicherweise bei 90°.
  • Der große Unterschied zwischen den beiden Figuren 1 und 2 liegt in der Bahnlaufrichtung 10. In Figur 1 läuft die Bahn zuerst durch die lange erste Kontaktzone 6, anschließend durch die kurze zweite Kontaktzone 7 und liegt dann noch in einem insgesamt S-förmigen Bahnlaufpfad 3 an der zweiten Walze 12 an. In Figur 2 wird der gleiche Kalander 1 verwendet. Die Bahn 2 wird jedoch über Bahnumlenkwalzen 15 zunächst, wiederum S-förmig, in Kontakt mit der zweiten Walze 12 gebracht, durchläuft dann die kurze zweite Kontaktzone 7 und wird schließlich in einer langen ersten Kontaktzone 6 endbehandelt. Es sei erwähnt, dass eine in nicht dargestellter Weise vorgesehene Luftabquetschvorrichtung, die dafür sorgt, dass keine Luftgrenzschicht zwischen Bahn 2 und der Oberfläche der zweiten Walze 12 mit eingezogen wird, sehr vorteilhaft sein kann, um den Wärmeübergangswert zwischen Bahn 2 und Walze 12 zu erhöhen. Die Fahrweise ist in starkem Maße von der Papier- bzw. Kartonsorte abhängig.
  • Es ist selbstverständlich auch möglich mehrere der Kalander hintereinander anzuordnen, um auf diese Weise beispielsweise beide Bahnseiten einmal an einer Zentralwalze anliegen zu haben. So kann die Satinagearbeit intensiviert werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kalander
    2
    Papier- oder Kartonbahn (kurz: Bahn)
    3
    Bahnlaufpfad
    4
    erster Nip
    4.1, 4.2
    Kontaktflächen des ersten Nip
    5
    zweiter Nip
    5.1, 5.2
    Kontaktflächen des zweiten Nip
    6
    erste Kontaktzone
    7
    zweite Kontaktzone
    8
    Wirkebene erster Nip
    9
    Wirkebene zweiter Nip
    10
    Bahnlaufrichtung
    11
    Zentralwalze
    12
    zweite Walze
    13
    Band, Metallband
    14
    Leitwalze Band
    15
    Leitwalze Bahn
    16
    Umschlingungswinkel
    17
    Beschichtung
    18.1, 18.2
    Induktionsheizung oder Kühlgebläse
    19
    Befeuchtungseinrichtung
    20
    Verstellvorrichtung
    21
    Winkel zwischen den Wirkebenen

Claims (10)

  1. Kalander mit einem Bahnlaufpfad (3) für eine laufende Papier- oder Kartonbahn (2) durch einen ersten und einen zweiten, jeweils eine erste und eine zweite umlaufende Kontaktfläche (4.1, 4.2, 5.1, 5.2) aufweisenden Nip (4, 5), wobei die Bahn (2) in den Kontaktzonen (6, 7) jedes Nips (4, 5) unter Druck- und/oder Temperaturbeaufschlagung behandelbar ist und die erste Kontaktzone (6) des ersten Nips (4) eine Länge in Bahnlaufrichtung (10) von mindestens 100 mm aufweist und die zweite Kontaktzone (7) des zweiten Nips (5) eine Länge in Bahnlaufrichtung (10) von höchstens 50 mm aufweist, wobei eine erste Kontaktfläche (4.1) des ersten Nips (4) und eine erste Kontaktfläche (5.1) des zweiten Nips (5) identisch sind und zu einer Zentralwalze (11) gehören und die zweite Kontaktfläche (5.2) des zweiten Nips (5) durch eine zweite Walze (12) gebildet ist,
    und wobei
    a) der Bahnlaufpfad (3) derart verläuft, dass die Bahn (2) wenigstens über einen Umschlingungswinkel (16) von 50°, vorzugsweise wenigstens 70°, an der zweiten Walze (12), die temperierbar ausgeführt ist, anliegt und
    b) die Wirkebenen (8, 9) der beiden Nips(4, 5) , die jeweils durch die Kontaktzonenmitte in Bahnlaufrichtung (10) und die Mittelachse der Zentralwalze (11) definiert sind, im Winkel (21) von 75° bis 105° zueinander stehen.
  2. Kalander gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkebenen (8, 9) im Winkel (21) von 90° zueinander stehen.
  3. Kalander gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralwalze (11) temperierbar ist.
  4. Kalander gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kontaktfläche (4.2) des ersten Nips (4) durch ein umlaufendes Band (13) gebildet wird.
  5. Kalander gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kontaktfläche (4.2) des ersten Nips (4) durch ein temperierbares Metallband (13) gebildet wird.
  6. Kalander gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralwalze (11) in Bahnlaufrichtung (10) vor der zweiten Walze (12) angeordnet ist.
  7. Kalander gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Walze (12) in Bahnlaufrichtung (10) vor der Zentralwalze (11) angeordnet ist.
  8. Kalander gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bahnlaufpfad (3) die Zentralwalze (11) und die zweite Walze (12) S-förmig anliegend umschlingt.
  9. Kalander gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bahnlaufpfad (3) in beide Richtungen durchfahrbar ist.
  10. Kalander gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Bahnlaufrichtung (10) vor dem Kalander (1) eine Befeuchtungseinrichtung (19) angeordnet ist.
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