[0001] Die Erfindung betrifft einen Kalander mit mindestens drei Walzen, deren Achsen in
einer Pressebene angeordnet sind, wobei jeweils benachbarte Walzen einen Nip zwischen
sich ausbilden, wobei zumindest einige der Walzen mit einem elastischen Belag versehen
sind, und mit einer Steuervorrichtung zum Öffnen und Schließen der Nips. Die Erfindung
betrifft weiterhin ein Verfahren zum Satinieren mit diesem Kalander.
[0002] Kalander dienen zum Behandeln von Materialbahnen, insbesondere zum Satinieren von
Papierbahnen. Die Erfindung soll im Folgenden anhand eines Papier-Kalanders beschrieben
werden, ohne auf diesen Anwendungszweck begrenzt zu sein.
[0003] Bei der Satinage einer Papierbahn wird die Papierbahn durch den Kalander geführt
und in den Nips, die auch als "Walzenspalte" bezeichnet werden, mit Druck und gegebenenfalls
auch mit einer erhöhten Temperatur beaufschlagt. Die Art der Druckbehandlung im Kalander
bestimmt hierbei die Oberflächeneigenschaften der Materialbahn. Hierbei lässt sich
in erster Näherung feststellen, dass mit der Anzahl der Nips auch die Güte der Oberfläche
besser wird.
[0004] In vielen Fällen ist allerdings eine hohe Oberflächenqualität gar nicht erforderlich
oder erwünscht. Man kommt dann mit einer geringeren Anzahl von Nips aus. Es gibt Papierfabriken,
die sowohl glänzende Papiere, die durch mehrere Nips gefahren werden, als auch Mattpapiere
herstellen wollen, die nur einen oder zwei Nips passieren.
[0005] Es ist daher beispielsweise aus
EP 0 661 405 A1 bekannt, einen Kalander mit vier Walzen und drei Nips so auszubilden, dass er wahlweise
mit drei, zwei oder auch nur mit einem Nip gefahren werden kann, wobei jeweils der
oder die untersten Nips geschlossen sind, während die verbleibenden Nips geöffnet
bleiben. Die Streckenlast, die auf die Papierbahn wirkt, lässt sich hier verändern.
Allerdings sind hierzu drei Durchbiegeeinstellwalzen erforderlich.
[0006] In der älteren
deutschen Patentanmeldung 196 31 056 ist ein weiterer Kalander beschrieben, bei dem in einem Kalander ein Walzenstapel
mit mehreren Nips kombiniert ist mit einem Walzenpaar, das nur einen Nip zwischen
sich ausbildet. Beide Walzenstapel haben eine Walze gemeinsam. Sie können alternativ
betrieben werden.
[0007] Alle diese Kalander und die Kalandrierverfahren im Stand der Technik berücksichtigen
nicht, dass Materialbahnen mit unterschiedlichen Papierqualitäten oft mit unterschiedlichen
Bahnbreiten an dem Kalander ankommen. Qualitativ hochwertige Papiere, die anschließend
auch in mehreren Walzenspalten geglättet werden, können deutlich schmaler als die
zukünftigen matteren Papiere sein. Dafür kommen mehrere Ursachen in Betracht. Möglicherweise
ist die breitere Materialbahn nicht so stark getrocknet worden oder sie hat einfach
ein anderes Flächengewicht oder bei der Stoffzusammensetzung hat eine gröbere Ausmahlung
stattgefunden.
[0008] Es ist in den Papierfabriken typisch, die Materialbahnen, die durch alle Nips gefahren
werden, etwas breiter als die elastischen Beläge der elastischen Walzen im Kalander
herzustellen, denn die Beläge dürfen ohne äußere Kühlung auf keinen Fall in Kontakt
mit den anliegenden Heizwalzen kommen. Der nichtsatinierte schmale überstehende Rand
wird nach dem Kalander beschnitten.
[0009] Sollen jetzt aber Materialbahnen satiniert werden die breiter sind, wird der Randbeschnitt
sehr groß und somit der Ausschuss verhältnismäßig hoch. Entsprechend unwirtschaftlich
wird die Satinage der breiteren Materialbahnen.
[0010] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Flexibilität bei der Satinage von unterschiedlich
breiten Materialbahnen mit geringerem Aufwand zu erhöhen.
[0011] Diese Aufgabe wird bei einem Kalander der eingangs genannten Art gemäß Anspruch 1
dadurch gelöst, dass zumindest eine der elastischen Walzen einen breiteren, d.h. in
der axialen Länge der Walze längeren elastischen Belag hat als zumindest eine andere
elastische Walze des Kalanders. Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 10 bei einem Verfahren
zum Satinieren einer Materialbahn mit einem Kalander dadurch gelöst, dass die Walzen
so eingestellt werden, dass sich neben zumindest einem geschlossenen Nip geöffnete
Nips befinden, wobei zumindest eine der elastischen Walzen, die an der Bildung eines
geschlossenen Nips beteiligt ist, durch den die Materialbahn geführt wird, einen breiteren,
d.h. in der axialen Länge der Walze längeren elastischen Belag hat als zumindest eine
elastische Walze, die an der Bildung eines geöffneten Nips beteiligt ist.
[0012] Mit dieser Ausgestaltung lässt sich der Kalander sowohl so betreiben, dass mehrere
Nips für eine schmalere Materialbahn geschlossen sind, in denen sie mit Druck beaufschlagt
wird. Dies führt zu einer relativ hohen Oberflächenqualität. Der Kalander kann aber
auch so betrieben werden, dass für breitere Materialbahnen nicht alle Nips geschlossen
sind. Im Gegensatz zu bekannten Kalandern, bei denen die geschlossenen Nips mit wenigstens
einer elastischen Walze gebildet werden, deren Belag die gleiche Länge hat, wie die
der elastischen Walzen, die einen geöffneten Nip bilden, geht man nun den Weg, diese
Walzen mit einem breiteren Belag zu versehen. Auf diese Weise können in den normalerweise
ein oder zwei geschlossenen Nips Materialbahnen größerer Breite satiniert werden,
und es muss ein weniger breiter Randstreifen abgeschnitten werden.
[0013] Bevorzugt sind vor einer elastischen Walze mit breiterem elastischen Belag am Rand
Kühleinrichtungen vorgesehen sind, die auf den Belag wirken. Werden nämlich schmalere
Bahnen, die etwas breiter sind als die schmaleren Beläge durch alle Nips gefahren,
so kann es sein, dass bei Mitbenutzung der Walzen mit den längeren Belägen diese an
den Enden seitlich der Papierbahn überstehen und in Gefahr kommen, Kontakt mit den
anliegenden Heizwalzen zu bekommen. Deshalb werden bei dieser Fahrweise die elastischen
Beläge am Rand durch die Kühleinrichtung gekühlt.
[0014] Bevorzugt ist ein geschlossener Nip durch zumindest eine der beiden äußeren Walzenpaare
gebildet. Dies vereinfacht die Steuerung der Walzen. In vielen Kalandern ist ohnehin
vorgesehen, dass die Walzen auseinander gefahren werden können, so dass alle Nips
geöffnet werden, beispielsweise zum Einführen der Papierbahn. Wenn die beiden äußeren
Walzenpaare die geschlossenen Nips bilden, dann reicht es zum Schließen der Nips aus,
wenn zwei Walzen bewegt werden.
[0015] In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die beiden Endwalzen als
Durchbiegeeinstellwalzen ausgebildet sind. Man erreicht damit, dass die beiden geschlossenen
Nips mit Druckkräften beaufschlagt werden können, die über die Kräfte hinausgehen,
die zum Ausgleich des Eigengewichts der Walzen notwendig sind. Auch eine Querprofilierung
wird ermöglicht. Damit wird die Behandlungsmöglichkeit erweitert.
[0016] Vorzugsweise ist von den elastischen Walzen mit breiterem elastischen Belag mindestens
eine angetrieben. Damit ist die Behandlung der Materialbahn in beiden Nips möglich,
ohne dass die Materialbahn unzulässig hohen Zugkräften ausgesetzt wird.
[0017] Mit Vorteil weisen alle Walzen einen eigenen Antrieb auf und zumindest die Antriebe
der Walzen, die die geöffneten Nips begrenzen, sind einzeln steuerbar. Diese Antriebe
können dann, wenn die Nips offen bleiben, stillgesetzt werden, so dass die Walzen
nicht mehr mitdrehen.
[0018] Mit Vorteil ist eine elastische Walze mit breiterem Belag oder deren benachbarte
Walze, mit der die elastische Walze einen Nip bildet, im Ständer festgelegt. Auch
dies vereinfacht die Steuerung. Zum Erzeugen des geschlossenen Nips muss lediglich
die andere Walze herangeführt und gegebenenfalls mit Druck beaufschlagt werden.
[0019] Mit Vorteil ist bei mindestens einem Nip eine Walze arretierbar, und die andere Walze
weist einen Druckgeber an einem Hebel auf. Um die Nips zu schließen, ist daher nur
eine einzige Walzenbewegung notwendig. Die andere Walze wird festgelegt.
[0020] Hierbei ist besonders bevorzugt, dass der Druckgeber auf ein Ende eines zweiarmigen
Hebels wirkt, an dessen anderem Ende die andere Walze angeordnet ist. Hierdurch steht
genügend Platz für den Druckgeber zur Verfügung. Die Hebelübersetzung kann noch ausgenutzt
werden, um eine geeignete Kraftbeaufschlagung im Nip sicherzustellen.
[0021] Vorzugsweise ist eine Walze als Walze mit Mantelhub ausgebildet. Dies ist eine Möglichkeit,
die alternativ oder zusätzlich zu der Verwendung eines Druckgebers am zweiarmigen
Hebel gewählt werden kann. Bei einer Walze mit Mantelhub wird der notwendige Druck
im Nip dadurch erzeugt, dass der gesamte Walzenmantel verfahren wird.
[0022] Mit Vorteil ist wenigstens ein Nip als weicher Nip ausgebildet, der durch zwei mit
elastischem Belag versehene benachbarte Walzen erzeugt wird. Man kann dann den Kalander
entweder als herkömmlicher Mehrwalzenkalander mit einer Vielzahl von Nips fahren oder
als sogenannter SoftSoftkalander mit mindestens einem weichen Walzenspalt.
[0023] Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung
mit Zeichnungen beschrieben. Hierin zeigen:
- Figur 1:
- eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kalanders
- Figur 2:
- eine schematische Darstellung der Fahrweise unterschiedlicher Papierbahnbreiten vergleichsweise
im Stand der Technik und gemäß der Erfindung
[0024] Ein Kalander 1 weist in einem Gestell 2 sechs Walzen 3 bis 8 auf, deren Achsen in
einer Pressenebene 9 übereinander liegen.
[0025] Jeweils benachbarte Walzen bilden Nips oder Walzenspalte 10-14. Wenn die Walzen 3-8
auseinander gefahren werden, werden die Nips 10-14 geöffnet. Wenn die Walzen 3-8 zusammengefahren
werden, werden die Nips 10-14 geschlossen. Hierzu ist die oberste Walze 3 im Gestell
2 festgelegt, die mittleren Walzen 4-7 sind an Hebeln 15-18 im Gestell 2 aufgehängt,
und die unterste Walze 8 ist in einem Schlitten 19 im Gestell 2 verfahrbar und wird
von einem Hubzylinder 20 angetrieben. Wenn der Hubzylinder 20 abgesenkt wird, können
die Hebel 15-18 soweit nach unten geschwenkt werden, dass sie auf nicht näher dargestellten
Anschlägen aufliegen.
[0026] Diese Betriebsweise eines derartigen Kalanders ist an sich bekannt. In den geschlossenen
Nips kann die Materialbahn mit Druck und gegebenenfalls einer erhöhten Temperatur
behandelt werden. Hierbei sind die unterste Walze 8 und gegebenenfalls die oberste
Walze 3 als Durchbiegungseinstellwalzen ausgebildet. Die Walzen 3, 5, 6 und 8 weisen
einen elastischen Oberflächenbezug auf, so dass die Nips 10, 11 und 13, 14 als so
genannte weiche Walzenspalte ausgebildet sind. Der mittlere Nip 12 ist als so genannter
Wechselspalt ausgebildet, d.h. hier liegen zwei weiche Walzen gegenüber. Die Walzen
4 und 7 haben hingegen eine harte Oberfläche.
[0027] Ferner sind eine Reihe von Umlenkrollen 22-26 vorgesehen, die zur Führung einer Materialbahn
21 durch den Kalander 1 dienen.
[0028] Die Materialbahn 21 kann nun in einer Betriebsweise, die an sich bekannt ist, in
allen Nips 10-14 behandelt werden. In diesem Fall handelt es sich in der Regel um
eine schmalere Materialbahn, die in der Figur 2 die Bezeichnung 21 a erhält. Die Materialbahn
kann aber auch, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, so behandelt werden, dass sie
nur in zwei Nips, nämlich den Nips 10 und 14, behandelt wird. In diesem Fall handelt
es sich in der Regel um eine breitere Materialbahn, die in der Figur 2 die Bezeichnung
21 b erhält.
[0029] Zu diesem Zweck sind die Walzen 3-8 des Kalanders 1 so eingestellt, dass nur die
Walzen 3 und 4 gegeneinander gedrückt werden und die Walzen 7 und 8. Dementsprechend
sind die Nips 11-13 geöffnet und nur die Nips 10 und 14 geschlossen. Dadurch wird
es möglich, dass man die Materialbahn 21 in zwei weichen Nips 10 und 14 so behandeln
kann, dass jede Seite der Materialbahn 21 einmal an einer weichen Walze anliegt. Die
Umlenkrollen 24 und 26 dienen dazu, die Materialbahn 21 an den Nips 12 und 13 vorbeizuführen.
Der Nip 11 wird durchlaufen, ohne dass hier eine Behandlung der Materialbahn erfolgt.
[0030] Die Steuerung der Walzen, die zum Schließen der Nips 10 und 14 notwendig ist, erfolgt
nun folgendermaßen:
[0031] Die oberste Walze 3 ist im Gestell 2 festgelegt. Die zweitoberste Walze 4 ist auf
einem Arm eines zweiarmigen Hebels 15 befestigt. Am anderen Arm greift ein Druckgeber
27 an. Wenn der Druckgeber 27, der beispielsweise als Kolben-ZylinderEinheit ausgebildet
sein kann, den Arm des Hebels 15 nach unten bewegt, dann wird die Walze 4 nach oben
gegen die Walze 3 gedrückt. Da die oberste Walze 3 als Durchbiegungseinstellwalze
ausgebildet ist, kann man die Druckkräfte, die vom Druckgeber 27 erzeugt werden, in
relativ weiten Bereichen frei wählen.
[0032] Der Hebel 18, an dem die Walze 7 gelagert ist, wird in der abgesenkten Position,
bei der die übrigen Nips 11-13 geöffnet sind, mit Hilfe einer Feststelleinrichtung
28 gegenüber dem Gestell 2 arretiert. Der Nip 14 wird dann dadurch geschlossen, dass
der Hubzylinder 20 die unterste Walze 8 anhebt. Da auch die unterste Walze 8 als Durchbiegungseinstellwalze
ausgebildet ist, kann man auch hier die Kräfte relativ frei wählen.
[0033] Alle Walzen 3-8 weisen einen eigenen Antrieb 29-34 auf, wobei zumindest die Antriebe
der Walzen 5 und 6 unabhängig von den übrigen Antrieben steuerbar sind. Sie können
dann stillgesetzt werden, wenn die Walzen 5 und 6 aufgrund der geöffneten Nips 11
bis 13 beim Behandeln der Materialbahn 21 nicht in Aktion treten müssen.
[0034] In der dargestellten Form kann man mit dem Kalander 1 sowohl eine volle Satinage
in fünf Nips 10-14 durchführen, um eine hohe Oberflächengüte zu erzielen, d.h. eine
Papierbahn mit hohen Glanz- und Glättewerten zu erzeugen, als auch, wie in Fig. 1
dargestellt, die Materialbahn 21 nur in zwei Nips behandeln, so dass eine verminderte
Oberflächenqualität erhalten wird, die aber für viele Verwendungszwecke vollkommen
ausreicht.
[0035] Erfindungsgemäß weisen die Walzen 3 und 8 einen breiteren elastischen Belag auf als
die Walzen 5 und 6. Durch diese beiden Nips wird in dem Ausführungsbeispiel eine breitere
Materialbahn 21 gefahren. Da die Materialbahn 21 in der Regel etwas breiter als der
Belag ist, ist der nach dem Kalander angeordnete, in der Zeichnung nicht dargestellte
Randbeschnitt deutlich geringer, als würde man die breitere Materialbahn durch Walzenspalte
führen, die nur die schmaleren Beläge aufweisen. Wird anschließend eine bessere Produktqualität
gewünscht, kann die Materialbahn, die auf die Breite der schmaleren Beläge an Walze
5 und 6 angepasst ist, durch alle Walzenspalte gefahren werden. Dazu ist es ratsam,
die längeren Beläge der Walzen 3 und 8 am Rand zu kühlen, was beispielsweise über
nicht in der Zeichnung dargestellte aber bekannte Blasluftkühlung erfolgen kann.
[0036] Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung, wie im Stand der Technik im Vergleich
zu der Erfindung unterschiedliche Materialbahnbreiten gefahren werden. Symbolisch
wird die Länge der elastischen Walzen 3, 5, 6, 8, bzw. genauer gesagt deren Beläge,
mit einer gekreuzten Schraffur angedeutet. Die Heizwalzen 4 und 7 sind quergestreift,
und die Breite der Materialbahn 21, 21 a, 21 b ist durch ein unschraffiertes Kästchen
dargestellt. Die beiden übereinander angeordneten Darstellungen auf der linken Seite
entsprechen der neuen Erfindung, die beiden übereinander angeordneten Darstellungen
rechts zeigen den Stand der Technik.
[0037] Jeweils die obere Darstellung steht für den Durchlauf einer schmaleren Papierbahn
durch alle Nips, während die unteren beiden die Satinage einer breiteren Bahn in nur
zwei Nips zeigt (die mittleren Walzenspalte sind geöffnet ohne Materialbahn gezeigt).
[0038] Jeweils unterhalb der symbolisch dargestellten Walzen 3 bis 8 ist die Papierbahnbreite
gezeigt und die Stelle, an der der Randbeschnitt 38 erfolgen kann. In den Darstellungen
des Standes der Technik auf der rechten Seite haben alle elastischen Beläge aller
elastischen Walzen 3, 5, 6, 8 die gleiche Länge. Etwa in der gleichen Breite findet
nach dem Kalander der Randbeschnitt 38 statt. Bei breiteren Materialbahnen 21 b ist
der Verlust entsprechend größer. Die fertige verkaufsfähige Bahnbreite 41 a ist für
beide Papiersorten gleich groß.
[0039] Anders sieht dies bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Belagslänge aus. Für
eine schmalere Materialbahn ist das Ergebnis zwar noch das gleiche, wobei der über
die Materialbahnbreite überstehende elastische Belag über Kühleinrichtungen 37 gekühlt
werden muss. Dies ist wegen des Freiraums an den Endwalzen ohne Probleme durch dort
angeordnete Kühlluftdüsen realisierbar. Die fertige Materialbahnbreite 41a ist wie
die des Standes der Technik. Allerdings für die nicht so hochwertigen, etwas breiteren
Papiere kann wegen der größeren Belagslänge der beteiligten elastischen Walze 3 und
8 im ersten und letzten Nip der Randbeschnitt 38 deutlich weiter nach außen gezogen
werden und der Verschnitt wird dadurch wesentlich geringer. Die fertige Materialbahnbreite
41 b ist in diesem Fall vergrößert, was die Herstellungsmenge verkaufsfähigen Papiers
pro Zeiteinheit gegenüber dem Stand der Technik erhöht.
[0040] Die Erfindung soll nicht auf elastische Walzen beschränkt sein, die auf einem festen
Grundkörper (Rohr) einen elastischen Belag haben, sondern auch für elastische Walzen
gelten, bei denen der gesamte Walzenmantel aus einem elastischen Material besteht.
1. Kalander mit mindestens drei Walzen, deren Achsen in einer Pressebene angeordnet sind,
wobei jeweils benachbarte Walzen einen Nip zwischen sich ausbilden, wobei zumindest
einige der Walzen mit einem elastischen Belag versehen sind, und mit einer Steuervorrichtung
zum Öffnen und Schließen der Nips, dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine der elastischen Walzen (3, 8) einen breiteren, d.h. in der axialen
Länge der Walze längeren elastischen Belag hat als zumindest eine andere elastische
Walze (5, 6) des Kalanders.
2. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
vor einer elastischen Walze (3, 8) mit breiterem elastischen Belag am Rand Kühleinrichtungen
(37) vorgesehen sind, die auf den Belag wirken.
3. Kalander nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Endwalzen (3, 8) als Durchbiegeeinstellwalzen ausgebildet sind.
4. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass von den elastischen Walzen mit breiterem elastischen Belag (3, 8) mindestens eine
angetrieben ist.
5. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine elastische Walze mit breiterem Belag oder deren benachbarte Walze, mit der die
elastische Walze einen Nip bildet, im Ständer festgelegt ist.
6. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einem Nip (10, 14) eine Walze arretierbar ist und die andere Walze
einen Druckgeber (20, 27) an einem Hebel (15) aufweist.
7. Kalander nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
der Druckgeber (20, 27) auf ein Ende eines zweiarmigen Hebels (15) wirkt, an dessen
anderem Ende die andere Walze (4) angeordnet ist.
8. Kalander nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Walze (3) als Walze mit Mantelhub ausgebildet ist.
9. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Nip (10, 14) als weicher Nip ausgebildet ist, der durch zwei mit elastischem
Belag versehene benachbarte Walzen erzeugt wird.
10. Verfahren zum Satinieren einer Materialbahn mit einem Kalander insbesondere nach einem
der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
die Walzen (3-8) so eingestellt werden, dass sich neben zumindest einem geschlossenen
Nip geöffnete Nips befinden, wobei zumindest eine der elastischen Walzen, die an der
Bildung eines geschlossenen Nips (10, 14) beteiligt ist, durch den die Materialbahn
geführt wird, einen breiteren, d.h. in der axialen Länge der Walze längeren elastischen
Belag hat als zumindest eine elastische Walze, die an der Bildung eines geöffneten
Nips (11-13) beteiligt ist.