Kalander

Abstract

 Es wird ein Kalander (1) angegeben mit einem Walzenstapel aus mindestens fünf Walzen (2-6), von denen mindestens zwei als harte Walzen (1, 5) und die übrigen (2, 4, 6) als weiche Walzen ausgebildet sind, die zwischen sich Nips (23-26) ausbilden, wobei mindestens ein Nip (26) unabhängig von den anderen Nips als Einzelnip betreibbar ist.
Man möchte den Kalander kostengünstiger gestalten.
Hierzu ist vorgesehen, daß alle harten Walzen (3, 5) den gleichen Durchmesser aufweisen und die harte Walze (5), die den Einzelnip (26) begrenzt, mit einer höheren Streckenlast als die mindestens eine andere harte Walze (3) belastbar ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Kalander mit einem Walzenstapel aus mindestens fünf Walzen, von denen mindestens zwei als harte Wälzen und die übrigen als weiche Walzen ausgebildet sind, die zwischen sich Nips ausbilden, wobei mindestens ein Nip unabhängig von den anderen Nips als Einzelnip betreibbar ist.

[0002] Derartige Kalander sind allgemein bekannt. Bei einer Walzenzahl von fünf bis acht werden derartige Kalander als "Janus"-Kalander bezeichnet. Bei zehn oder mehr Walzen handelt es sich um Superkalander. Bei den Walzen gibt es "weiche" Walzen, deren Oberfläche mit einem Kunststoffbezug versehen ist. Diese weichen Walzen wirken zusammen mit "harten" Walzen, deren Oberfläche wesentlich härter als die Oberfläche der weichen Walzen ist. Jeweils eine harte Walze und eine weiche Walze bilden zusammen einen "weichen" Nip, in dem eine Materialbahn, hauptsächlich eine Papierbahn, mit erhöhtem Druck und, falls eine der beiden Walzen beheizt ist, auch mit einer erhöhten Temperatur beaufschlagt werden kann. Wenn die Materialbahn durch den Nip geführt wird, wird sie verdichtet. Gleichzeitig werden ihre Oberflächeneigenschaften, insbesondere Glanz und Glätte, verbessert.

[0003] Um beide Seiten der Materialbahn an einer harten Walze anliegen zu lassen, können entweder zwei derartige Walzenstapel hintereinander in Reihe geschaltet sein oder es ist ein sogenannter Wechselnip vorgesehen, in dem zwei weiche Walzen zusammenwirken. Die weichen Walzen werden im folgenden auch als "elastische Walzen" bezeichnet.

[0004] Bei manchen Papiersorten ist es erforderlich, die Papierbahn durch eine größere Anzahl von Nips laufen zu lassen, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Bei einfacheren Papiersorten kann es hingegen ausreichen, die Papierbahn in lediglich einem einzelnen Nip zu behandeln.

[0005] Aus diesem Grunde hat man Kalander gebaut, die in zwei unterschiedlichen Betriebsarten betrieben werden können. Es ist zum einen möglich, alle Nips zu schließen und die Bahn dann durch entsprechend viele Nips zu führen. Dieser Betrieb wird infolgedessen als "normaler Betrieb" bezeichnet. Es ist andererseits auch möglich, die Bahn lediglich durch einen einzelnen Nip zu führen und dort mit Druck und ggf. Temperatur zu beaufschlagen. Dieser Nip wird dann als Einzelnip oder Single-Nip bezeichnet. Die übrigen Nips bleiben bei einer derartigen Betriebsweise offen, da die Walzen beschädigt werden würden, wenn sie ohne Zwischenlage einer Papierbahn aneinanderliegen und mitdrehen müssen. Der Betreiber eines derartige Kalanders kann also den Kalander entweder im Einzelnip-Betrieb oder im normalen Betrieb fahren und so unterschiedliche Papiersorten satinieren, ohne daß er dafür zwei unterschiedliche Maschinen bereithalten muß.

[0006] Dabei ergibt sich allerdings folgende Problematik: Im normalen Betrieb, bei dem alle Walzen aneinander anliegen, sind die Zwischenwalzen beidseitig abgestützt. Ihre Durchbiegung wird also im wesentlichen durch die Durchbiegung der jeweiligen Endwalzen bestimmt, die in der Regel als Durchbiegeeinstellwalzen ausgebildet sind. Darüber hinaus kommt man mit einer relativ niedrigen Streckenlast aus, weil die Materialbahn in einer Vielzahl von Nips behandelt wird.

[0007] Anders sieht es im Einzelnip-Betrieb aus, der auch als "Single-Nip-Betrieb" bezeichnet wird. In diesem Fall wird die Höhe der Streckenlast von der harten Walze begrenzt, die sonst als Zwischenwalze dient. Der Einzelnip-Betrieb ist also nur möglich, solange die Durchbiegungseinstellwalze der Krümmung der harten Walze folgen kann und die harte Walze im übrigen der Druckbeanspruchung auch ohne Rückhalt durch eine weitere Zwischenwalze gewachsen ist. Um eine bestimmte Streckenlast in dem Einzelnip zu erzielen, muß die entsprechende harte Walze entsprechend groß dimensioniert werden. Da man vielfach alle harten Walzen eines Walzenstapels mit dem gleichen Durchmesser versehen will, kann es dann vorkommen, daß die Höhe der Streckenlast im Single-Nip-Betrieb die Größen aller harten Walzen im Kalander bestimmt. Damit sind im Grunde alle Walzen, die nicht am Single-Nip-Betrieb beteiligt sind, überdimensioniert.

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Kalander kostengünstiger zu gestalten.

[0009] Diese Aufgabe wird bei einem Kalander der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß alle harten Walzen den gleichen Durchmesser aufweisen und die harte Walze, die den Einzelnip begrenzt, mit einer höheren Streckenlast als die mindestens eine andere harte Walze belastbar ist.

[0010] Damit ist es möglich, alle harten Walzen mit dem gleichen Durchmesser zu verwenden und trotzdem im Einzelnip-Betrieb die gewünschten hohen Streckenlasten zu fahren. Es muß lediglich eine einzige Walze, nämlich die den Einzelnip begrenzende Walze, auf eine höhere Belastbarkeit ausgelegt werden. Die übrigen harten Walzen oder jedenfalls die mindestens eine übrige harte Walze kann hingegen preisgünstiger ausgeführt werden, weil sie lediglich im Normalbetrieb verwendet wird, bei dem alle Nips geschlossen sind und diese Walze dann auf beiden Seiten abgestützt ist.

[0011] Vorzugsweise weist die den Einzelnip begrenzende harte Walze einen größeren E-Modul als die übrigen harten Walzen auf. Damit wird diese Walze wesentlich biegesteifer, so daß sie der Verformung durch die im Einzelnip anliegende Gegenwalze einen größeren Widerstand entgegensetzt. Die Streckenlast, die aufgrund der vergrößerten Steifheit der harten Walze erzielt wird, ist dann ausreichend, um eine Papierbahn im Einzelnip-Betrieb zu satinieren.

[0012] Vorzugsweise ist der E-Modul der den Einzelnip begrenzenden harten Walze um mindestens 50 % größer als der E-Modul der übrigen harten Walzen. Dies ist eine deutliche Steigerung. Zwar wird sich die mögliche Streckenlast nicht im gleichen Verhältnis steigern. Die mit einer derartig steiferen Walze erzielbaren Streckenlasten reichen aber aus, um die Materialbahn im Einzelnip-Betrieb ausreichend zu satinieren.

[0013] In einer bevorzugten Ausführungsform ist die den Einzelnip begrenzende harte Walze aus Stahl oder KSTV und die übrigen harten Walzen sind aus Hartguß gebildet. Hartguß ist das übliche Material für "normale" harte Walzen. Hartguß weist aber lediglich ein E-Modul von E = 130.000 N/mm² auf, während Stahl mit E = 210.000 N/mm² und KSTV mit E = 205.000 N/mm² wesentlich biegesteifer sind. KSTV ist hierbei ein Chromstahl, der beispielsweise von der Walzen Irle GmbH, D-57244 Netphen, Deutschland, erhältlich ist.

[0014] Vorzugsweise ist der Einzelnip zwischen einer weichen Endwalze und einer harten Zwischenwalze gebildet. In diesem Fall weist die weiche Endwalze die Durchbiegungseinstellelemente auf und die verbesserte Biegesteifigkeit kommt in der harten Walze voll zum Tragen.

[0015] Bevorzugterweise ist die den Einzelnip begrenzende harte Walze als Heizwalze ausgebildet. Auch im Einzelnip-Betrieb kann man die Papierbahn dann nicht nur mit erhöhtem Druck, sondern auch mit erhöhter Temperatur beaufschlagen.

[0016] Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1

einen Kalander im Normalbetrieb und

Fig. 2

den Kalander im Einzelnip-Betrieb.

[0017] Ein Kalander 1 weist im vorliegenden Fall fünf Walzen 2-6 auf, von denen die beiden Endwalzen 2, 6 und die mittlere Zwischenwalze 4 einen elastischen Belag 7-9 aus einem Kunststoff tragen. Die Dicke des elastischen Belages 7-9 ist hier übertrieben groß dargestellt. Die beiden Endwalzen 2, 6 sind als Durchbiegungseinstellwalzen ausgebildet, d.h. sie weisen hydrostatisch geschmierte Stützelemente 10, 11 auf, die nur schematisch dargestellt sind. Mit den Stützelementen 10, 11 ist es möglich, den beiden Endwalzen 2, 6 eine gewünschte Biegelinie zu vermitteln.

[0018] Die obere Endwalze 2 ist ortsfest in einem Ständer 12 gelagert. Die untere Endwalze 6 ist über eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung 13 abgestützt und nach oben mit einer Anpreßkraft belastbar.

[0019] Die Mittelwalzen 3, 4, 5 sind über Hebel 14, 15, 16 gelenkig im Ständer 12 gelagert. Schematisch dargestellte Anschläge 17, 18, 19 begrenzen eine Bewegung der Zwischenwalzen 3, 4, 5 nach unten, wenn die untere Endwalze 6 abgesenkt wird.

[0020] Der Hebel 16 der untersten Zwischenwalze 5 wirkt mit einem hydraulischen Zylinder 20 zusammen, der ebenfalls im Ständer 12 gelagert ist. Der Hebel 16 kann dazu beispielsweise als zweiarmiger Hebel ausgebildet sein, der um einen Gelenkpunkt 21 im Ständer 12 schwenkbar ist. Wenn der Zylinder 20 unter Druck gesetzt wird, dann kann er die Zwischenwalze 5 in einer abgesenkten Position verriegeln, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Es muß sich dabei allerdings nicht um die unterste Endlage der unteren Zwischenwalze 5 handeln.

[0021] In dem in Fig. 1 dargestellten normalen Betrieb wird eine Papierbahn 22 durch alle Nips 23-26 geführt, die zwischen den Walzen 2-6 gebildet werden, wenn diese Walzen jeweils paarweise unter Zwischenlage der Papierbahn 22 aneinander anliegen. Leitmittel für die Papierbahn 22 sind aus Gründen der Übersicht nicht näher dargestellt. Auch sonstige Zusatzelemente, wie Antriebe der Walzen 2-6, sind nicht dargestellt.

[0022] Die harten Walzen 3, 5, die zwischen den weichen Walzen 2, 4, 6 angeordnet sind, sind als Heizwalzen ausgebildet, d.h. sie weisen beispielsweise periphere Bohrungen 27 auf, durch die ein Heizmedium, beispielsweise heißes Wasser, heißes Öl oder Dampf, strömen kann, um die Oberfläche der harten Walzen 3, 5 auf eine Oberflächentemperatur im Bereich von 80° bis 160°C aufzuheizen.

[0023] In der in Fig. 2 dargestellten Betriebsweise ist die untere Endwalze 6 abgesenkt worden. Dementsprechend sind alle Zwischenwalzen 3-5 abgesenkt worden. Die untere Zwischenwalze 5 wird in einer abgesenkten Position verriegelt und zwar unter der Wirkung des Zylinders 20.

[0024] Wenn nun die untere Endwalze 6 wieder angehoben wird, dann wird der Nip 26 geschlossen, die übrigen Nips 23-25 bleiben aber offen. Die Walzen 2, 3, 4, 5 berühren sich also nicht. Die Papierbahn 22 wird in diesem Fall nur im Einzelnip 26 behandelt.

[0025] Die harten Walzen 3, 5 weisen den gleichen Durchmesser auf. Hierbei ist nicht eine Gleichheit im mathematisch exakten Sinn zu verstehen. Es handelt sich vielmehr um baugleiche Durchmesser, wobei die Durchmesser der Walzen allerdings durch Überarbeitungsmaßnahmen, wie beispielsweise Abdrehen oder ähnliches, verändert werden können.

[0026] Um die untere Zwischenwalze 5 entsprechend belasten zu können, besteht die.untere Zwischenwalze 5 aus einem Werkstoff mit einem relativ großen E-Modul, nämlich aus Stahl mit einem E-Modul von 210.000 N/mm² oder KSTV mit einem E-Modul von 205.000 N/mm², während die andere harte Walze 3 aus Hartguß besteht mit einem E-Modul von 130.000 N/mm². Walzen aus dem Werkstoff KSTV sind beispielsweise von der Walzen Irle GmbH, D-57244 Netphen, Deutschland, erhältlich. Die untere Zwischenwalze 5 ist damit deutlich biegesteifer als die obere Zwischenwalze 3. Würde man auch die untere Zwischenwalze 5 als Hartgußwalze mit dem gleichen Durchmesser ausbilden, würde man eine Streckenlast von 50 N/mm erreichen können. Bei einer Erhöhung des E-Moduls um mindestens 50 % sind Streckenlasten von bis zu 70 N/mm möglich.

[0027] Auf diese Weise vermeidet man eine geometrische Überdimensionierung der nicht am Einzelnip 26 beteiligten Walzen und erhält trotzdem ein einheitliches Aussehen.

[0028] Natürlich kann man einen derartigen Kalander auch mit mehr als den dargestellten fünf Walzen versehen. Je größer die Anzahl der harten Walzen ist, desto größer ist der Vorteil, den man mit der einen, höher belastbaren harten Walze erzielen kann.

Ansprüche

1. Kalander mit einem Walzenstapel aus mindestens fünf Walzen, von denen mindestens zwei als harte Walzen und die übrigen als weiche Walzen ausgebildet sind, die zwischen sich Nips ausbilden, wobei mindestens ein Nip unabhängig von den anderen Nips als Einzelnip betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß alle harten Walzen (3, 5) den gleichen Durchmesser aufweisen und die harte Walze (5), die den Einzelnip (26) begrenzt, mit einer höheren Streckenlast als die mindestens eine andere harte Walze (3) belastbar ist.

2. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Einzelnip (26) begrenzende harte Walze (5) einen größeren E-Modul als die übrigen harten Walzen (3) aufweist.

3. Kalander nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der E-Modul der den Einzelnip (26) begrenzenden harten Walze (5) um mindestens 50 % größer ist als der E-Modul der übrigen harten Walzen (3).

4. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Einzelnip (26) begrenzende harte Walze (5) aus Stahl oder KSTV und die übrigen harten Walzen (3) aus Hartguß gebildet sind.

5. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Einzelnip (26) zwischen einer weichen Endwalze (6) und einer harten Zwischenwalze (5) gebildet ist.

6. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Einzelnip (26) begrenzende harte Walze (5) als Heizwalze ausgebildet ist.

Zeichnung