EP0735185A2 - Kalander für die zweiseitige Papierbehandlung - Google Patents

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EP0735185A2
EP0735185A2 EP96104020A EP96104020A EP0735185A2 EP 0735185 A2 EP0735185 A2 EP 0735185A2 EP 96104020 A EP96104020 A EP 96104020A EP 96104020 A EP96104020 A EP 96104020A EP 0735185 A2 EP0735185 A2 EP 0735185A2
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EP
European Patent Office
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roller
rollers
soft
jacket
calender according
Prior art date
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EP96104020A
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English (en)
French (fr)
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EP0735185A3 (de
EP0735185B1 (de
Inventor
Rolf Dr. Van Haag
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 Sulzer Finishing GmbH
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Publication date
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Application filed by Voith Sulzer Finishing GmbH filed Critical Voith Sulzer Finishing GmbH
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Publication of EP0735185A3 publication Critical patent/EP0735185A3/de
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21GCALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00Calenders; Smoothing apparatus

Definitions

  • the invention relates to a calender for double-sided paper treatment with a roll stack, which has a hard upper roll, a hard lower roll and in between further hard and soft rolls, as well as a working gap formed between a hard and a soft roll and an alternating gap formed between two soft rolls and which can be loaded in the stack direction by forces acting on the stack ends.
  • Such calenders are known, for example, from the brochure "The New Super Calender Concepts” from Sulzer Papertec Krefeld GmbH from May 1994. They serve to satin coated and uncoated papers, for example printing papers or silicone base papers.
  • "Hard” rollers are metal rollers with a smooth and hard surface, which are essentially responsible for the smoothness and gloss.
  • “Soft” rollers are rollers with an elastic or soft surface that essentially ensure even compaction. The alternating gap is required so that both sides of the paper web are treated approximately evenly. It is common to use a calender with 12 to 16 rolls, with the alternating nip in the lower half of the stack.
  • a device for positioning roll surfaces in which a roll stack with seven rolls is provided, of which the top roll, the bottom roll and the center roll are designed as bending adjustment rolls.
  • the other rollers are mounted on levers. Hydraulic servomotors, which act on the levers or on the ends of the bending adjustment rollers, serve to raise, lower, hold the roller surface in the desired position and relieve it from the effects of the overhanging weights. Soft rollers and working and changing gaps formed with their help to eliminate the differences on both sides of the paper web are not mentioned.
  • the invention has for its object to provide a calender of the type described above, which largely ensures the same calendering results for a particular type of paper, but has a smaller height and its manufacturing and operating costs are lower.
  • the stack has 8 rollers, of which the two middle rollers form the changing gap, that one of the intermediate rollers is a bending adjustment roller with a jacket stroke, the jacket of which by an upper pressure-bearing support device and a lower pressure-bearing support device on the jacket penetrating carrier is supported, and that the supporting force exerted by the upper support device on the jacket is greater than the supporting force exerted by the lower support device.
  • the number of working gaps above the alternating gap is equal to the number of working gaps below the alternating gap and thus less than in the known supercalender. Nevertheless, the same calendering result is achieved as with a 12-roll calender, because it is possible to work with a relatively large line load in all working columns.
  • the middle bending adjustment roller has the effect that the paper side abutting the hard rollers above the alternating nip is treated similarly to the paper side abutting the hard rollers below the alternating nip.
  • Both the lowest working gap in the lower half of the stack and the lowest working gap in the upper half of the stack can be used with the maximum permissible compressive stress.
  • the compressive stresses in the gaps above can also be correspondingly large.
  • the three nips above the alternating nip in the 8-roll calender achieve the same result as in the 12-roll calender the first seven working nips. Since a bending adjustment roller with a jacket stroke is used, it can be used in a stack, the rollers of which can be separated from one another in the usual way, for example by lowering the lower roller.
  • the calender Since the calender has a lower overall height, lower buildings are also required, which considerably reduces installation costs. Furthermore, the calender is inexpensive to manufacture and operate because of the smaller number of rolls.
  • one of the two middle rollers is designed as a bending adjustment roller.
  • the decoupling of the upper and the lower load system is particularly large because the jacket of the bending adjustment roller provided with a cover is easier to deform.
  • the different loads act on one half of the stack.
  • the fifth roller is designed as a bending adjustment roller from above.
  • the influence of the roller weight on the lowest working gap is then the least.
  • the intermediate rollers with the exception of the bending adjustment roller, are mounted on levers which are loaded by compensators to compensate for overhanging weights. In this way it is ensured that only the roller weight, but not overhanging weights and the like. into the line load prevailing in each working gap. This results in a steep load characteristic, according to which it is possible to work with a relatively high line load in all working columns.
  • the sum of the line loads in the working gaps above the alternating gap is 80% to 120% of the total of the line loads of the working gaps below the alternating gap.
  • the sum of the line loads is a good indication of the mechanical impact on the paper. Even if the sum of the line loads above the alternating gap is not identical with the sum of the line loads below the alternating gap, you still get excellent satin results that meet the requirements of practice.
  • the calendering performance can be taken into account even better if the sum of the products from the dwell time and mean compressive stress in the working gaps above the alternating gap is 80% to 120% of the sum of the products mentioned in the working gaps below the alternating gap. Because dwell time and compressive stress are two decisive factors for paper deformation.
  • rollers themselves are light in weight. This happens with the hard rollers in that they have the smallest possible diameter and the thinnest possible wall thickness. In the case of the soft rollers, one should use lighter structures instead of the compact and heavy rollers with paper cover.
  • the soft roller has a plastic jacket. Such covers are much thinner than paper covers and accordingly lighter.
  • the soft roller has a jacket made of fiber-reinforced plastic, such as epoxy resin.
  • the fiber reinforcement in particular with carbon fibers, allows stability and low weight to be combined.
  • At least one hard roller can be heated. This makes it possible to supply thermal deformation energy, so that overall a lower line load can be used. In addition, however, it is possible to achieve a higher degree of adaptation of the calendering result on both sides of the paper web by different heating in the different working gaps.
  • the upper and / or lower rollers can advantageously be heated. Heat can therefore be supplied in the first and also in the last gap, which offers correction options on both sides of the paper web.
  • top and / or bottom roller is a bend adjustment roller.
  • the deflection control allows the line load to be kept constant across the width of the paper web in order to achieve a very even satin finish result.
  • the illustrated calender 1 has a roll stack consisting of eight rolls, namely a heatable, deflection-controllable hard top roll 2, a soft roll 3, a heatable hard roll 4, a soft roll 5, a deflection-controllable soft roll 6, a heatable hard roll 7, a soft roller 8 and a heatable, deflection-controllable hard lower roller 9.
  • a heatable, deflection-controllable hard top roll 2 a soft roll 3, a heatable hard roll 4, a soft roll 5, a deflection-controllable soft roll 6, a heatable hard roll 7, a soft roller 8 and a heatable, deflection-controllable hard lower roller 9.
  • a paper web 17 is fed from a paper machine, passes through the working gaps 10 to 12, the changing gap 16 and the working gaps 13 to 15 under the guidance of guide rollers 18, whereupon it is wound up in a winding device.
  • the paper web lies on one side, in the three lower working gaps 13 to 15 on the other side against the hard rollers, so that the desired surface structure, for example gloss or smoothness, is achieved on both sides.
  • the top roller 2 and bottom roller 9 are designed as bending adjustment rollers, in which the roller jacket 19 is supported on a non-rotatable carrier 21 by a series of support elements 20.
  • the soft roller 6 is also designed as a bending adjustment roller, the jacket 22 being supported on a non-rotatable and stationary support 25 via an upper support device 23, formed by a series of support elements, and a lower support device 24, formed by a series of support elements.
  • This roller 6 is designed with a jacket stroke, i.e. the jacket 22 as a whole is vertically adjustable relative to the carrier 25.
  • Bending adjustment rollers of this type are known, for example in the form of NIPCO or HYDREIN rollers.
  • the support elements can also be replaced by other known support devices.
  • each lever can be loaded by a compensator 28, which Effect of the overhanging weights, for example the guide roller 18, compensated and thereby keeps the effective weight of the associated roller small.
  • the compensators 28 can be loaded in any way, for example by a liquid pressure or a spring.
  • the carrier of the lower roller 9 can be lowered by means of a lifting cylinder 29.
  • the rollers 3, 4, 5, 6, 8 mounted on levers 26 lower until the levers abut an abutment (not illustrated) which can be included in the compensator, while the soft roller 6 drops until the jacket stroke is complete an internal attack has ended. If there is to be a gap of, for example, 4 mm between all the rollers, the roller 3 must be able to be moved down by 4 mm, the roller 4 by 8 mm, the roller 5 by 12 mm and the jacket 22 of the roller 6 by 16 mm .
  • the soft rollers for example 3, have a support tube 30 with a cavity 31.
  • a plastic jacket 32 is arranged on the support tube, which can consist, for example, of fiber-reinforced epoxy resin.
  • Such a soft roller is much lighter than a conventional roller with a cover made of fiber material.
  • One or more of the hard rollers 2, 4, 7, 9 can be heated, as indicated by the arrows H1 to H4.
  • the upper roller 2 has an induction heating device 33 for this purpose.
  • the heating energy can, however, also be supplied in another way, for example by electrical resistance heating, by radiant heating, with the aid of a heat transfer medium and the like.
  • a control unit 34 coordinates the individual parameters of the paper web treatment. So, besides the heating energy H1 to H4 determine the force P with which the upper roller 2 is pressed down, the lower roller 9 advantageously being held stationary. The loading can also take place in the opposite direction, the force P acting on the lower roller 9 and the upper roller 2 being mounted in a stationary manner. Pressures p1, p2, p3 and p4 are supplied individually or in zones to the support elements in the rolls 2, 6 and 9, which ensure that all three bending adjustment rolls ensure that there is a uniform compressive stress over the length of the rolls. In addition, the support devices 23 and 24 of the roller 6 are controlled so that the force acting upwards is somewhat greater than the force acting downwards.
  • the working gaps 10 to 12 in the upper part of the stack 1 and the working gaps 13 to 15 in the lower part of the stack are decoupled from one another. It is therefore possible to treat the one side of the paper in the three upper nips which is similar to that on the other side of the paper in the three lower working nips.
  • a line load f1 results in the first working gap 10, which depends on the force P and the effective weight of the top roller 2, and in the second working gap 11 a line load f2 results on the force P and the effective weights of the two upper rollers 2 and 3, and in the third working gap 12 a line load f3, which depends on the force P and the effective weights of the rollers 2 to 4.
  • the associated support force is applied by the upper support device 23.
  • the line loads f4, f5 and f6 in the working gaps 13 to 15 underneath are completely independent of this.
  • the line load f4 in the working gap 13 depends solely on the force which is generated by the lower support device 24.
  • the line load f5 is around the effective weight of the roller 7 and the line load f6 in the working gap 15 larger by the effective weight of the rollers 7 and 8.
  • the aim is that the sum of the line loads f1 + f2 + f3 of the uppermost working columns 10, 11 and 12 at 80% to 120%, preferably about 100%, of the sum of the line loads f4 + f5 + f6 of the three lowest working columns 13, 14 and 15 lies.
  • the results are similar, by comparing the sum of the products for the top three working columns with the sum of these products for the three lower working columns.
  • the upper total should be 80% to 120% of the lower total.
  • the treatment in the first three working columns 10, 11 and 12 is so close to the treatment in the last three working columns 13, 14 and 15 that the satin effect on both sides of the paper web is largely the same. Any necessary corrections can be made using different heating of the heated rollers 2, 4, 7 and 9.
  • the temperature is only slightly above the lower limit, for example at 110 ° C., and if the compressive stress is only slightly above the lower limit, for example at 50 N / mm 2 . Compared to a 12-roll calender, slight increases in thermal and mechanical energy are therefore sufficient to achieve the same calendering results with an 8-roll calender.

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Abstract

Ein Kalander für die zweiseitige Papierbehandlung besitzt einen Walzenstapel (2). Zwischen jeweils einer harten und einer weichen Walze werden Arbeitsspalte (10 bis 15) und zwischen zwei weichen Walzen ein Wechselspalt (16) gebildet. Der Stapel weist 8 Walzen (2 bis 9) auf, von denen die beiden mittleren Walzen (5, 6) den Wechselspalt (16) bilden. Eine der Zwischenwalzen (6) ist eine Biegeeinstellwalze mit Mantelhub, die eine obere druckbelastbare Stützvorrichtung (23) und eine untere druckbelastbare Stützvorrichtung (24) aufweist. Die von der oberen Stützvorrichtung (23) auf den Mantel (22) ausgeübte Stützkraft ist größer als die von der unteren Stützvorrichtung (24) ausgeübte Stützkraft. Auf diese Weise kann beiden Seiten der Papierbahn annähernd die gleiche Satinagebehandlung gegeben werden.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Kalander für die zweiseitige Papierbehandlung mit einem Walzenstapel, der eine harte Oberwalze, eine harte Unterwalze und dazwischen weitere harte und weiche Walzen sowie jeweils zwischen einer harten und einer weichen Walze gebildete Arbeitsspalte und einen zwischen zwei weichen Walzen gebildeten Wechselspalt aufweist und der durch an den Stapelenden angreifende Kräfte in Stapelrichtung belastbar ist.
  • Derartige Kalander sind beispielsweise aus dem Prospekt "Die neuen Superkalander-Konzepte" der Firma Sulzer Papertec Krefeld GmbH aus Mai 1994 bekannt. Sie dienen dazu, gestrichene und ungestrichene Papiere zu satinieren, beispielsweise Druckpapiere oder Silicon-Rohpapiere. Als "harte" Walzen bezeichnet man Metallwalzen mit einer glatten und harten Oberfläche, die im wesentlichen für die Glätte und den Glanz verantwortlich sind. Als "weiche" Walzen bezeichnet man Walzen mit einer elastischen oder weichen Oberfläche, die im wesentlichen für eine gleichmäßige Verdichtung sorgen. Der Wechselspalt ist erforderlich, damit beide Seiten der Papierbahn eine etwa gleichmäßige Behandlung erfahren. Üblich ist es, einen Kalander mit 12 bis 16 Walzen zu verwenden, wobei sich der Wechselspalt in der unteren Hälfte des Stapels befindet. Hiermit wird der Tatsache Rechnung getragen, daß die den Stapel von oben nach unten durchlaufende Papierbahn oben in geringerem Maße geglättet wird als unten, weil die zumeist vom oberen Ende her wirkende Belastung durch die Gewichte der Walzen und eventuell damit verbundener Teile, wie überhängender Gewichte, nach unten hin zunimmt. Dies führt zu einer von oben nach unten zunehmenden Streckenlast bzw. Druckspannung und/oder Verweilzeit in den Arbeitsspalten. Diese Kalander haben daher eine große Bauhöhe und sind aufgrund der großen Anzahl von Walzen sehr teuer.
  • Aus EP 0 230 563 A1 ist eine Vorrichtung zum Positionieren von Walzenflächen bekannt, bei der ein Walzenstapel mit sieben Walzen vorgesehen ist, von denen die Oberwalze, die Unterwalze und die Mittelwalze als Biegeeinstellwalze ausgebildet sind. Die übrigen Walzen sind an Hebeln gelagert. Hydraulische Stellmotoren, die an den Hebeln bzw. an den Enden der Biegeeinstellwalzen angreifen, dienen dazu, die Walzenfläche zu heben, abzusenken, in gewünschter Lage zu halten und von den Einwirkungen der überhängenden Gewichte zu entlasten. Weiche Walzen und mit ihrer Hilfe gebildete Arbeits- und Wechselspalte zur Beseitigung der Unterschiede auf beiden Seiten der Papierbahn sind nicht erwähnt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kalander der eingangs beschriebenen Art anzugeben, der weitgehend die gleichen Satinageergebnisse für eine bestimmte Papiersorte sicherstellt, aber eine kleinere Bauhöhe hat und dessen Herstellungs- und Betriebskosten geringer sind.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stapel 8 Walzen aufweist, von denen die beiden mittleren Walzen den Wechselspalt bilden, daß eine der Zwischenwalzen eine Biegeeinstellwalze mit Mantelhub ist, deren Mantel durch eine obere druckbelastbare Stützvorrichtung und eine untere druckbelastbare Stützvorrichtung auf einem den Mantel durchsetzenden Träger abgestützt ist, und daß die von der oberen Stützvorrichtung auf den Mantel ausgeübte Stützkraft größer ist als die von der unteren Stützvorrichtung ausgeübten Stützkraft.
  • Bei dieser Konstruktion ist die Anzahl der Arbeitsspalte oberhalb des Wechselspalts gleich der Anzahl der Arbeitsspalte unterhalb des Wechselspalts und damit geringer als beim bekannten Superkalander. Trotzdem wird das gleiche Satinageergebnis wie bei einem 12-Walzen-Kalander erzielt, weil in allen Arbeitsspalten mit verhältnismäßig großer Streckenlast gearbeitet werden kann. Insbesondere bewirkt die mittlere Biegeeinstellwalze, daß die oberhalb des Wechselspalts an den harten Walzen anliegende Papierseite eine ähnliche Behandlung erfährt, wie die unterhalb des Wechselspalts an den harten Walzen anliegende Papierseite. Sowohl im untersten Arbeitsspalt der unteren Hälfte des Stapels auch im untersten Arbeitsspalt der oberen Hälfte des Stapels kann mit der maximal zulässigen Druckspannung gearbeitet werden. Entsprechend groß können auch die Druckspannungen in den darüber befindlichen Spalten sein. Die drei Walzenspalte oberhalb des Wechselspalts beim 8-Walzen-Kalander erzielen das gleiche Resultat wie beim 12-Walzen-Kalander die ersten sieben Arbeitsspalte. Da eine Biegeeinstellwalze mit Mantelhub verwendet wird, kann sie in einem Stapel verwendet werden, dessen Walzen in üblicher Weise, beispielsweise durch Absenken der Unterwalze, voneinander getrennt werden können.
  • Da der Kalander eine geringere Bauhöhe hat, benötigt man auch niedrigere Gebäude, was die Aufstellungskosten erheblich senkt. Des weiteren ist der Kalander wegen der geringeren Walzenzahl sowohl in der Herstellung als auch im Betrieb kostengünstig.
  • Günstig ist es, daß eine der beiden mittleren Walzen als Biegeeinstellwalze ausgebildet ist. Die Entkopplung des oberen und des unteren Belastungssystems ist besonders groß, weil der Mantel der mit einem Bezug versehenen Biegeeinstellwalze leichter verformbar ist. Außerdem wirken die unterschiedlichen Belastungen je auf einer Hälfte des Stapels.
  • Dies gilt insbesondere, wenn die fünfte Walze von oben als Biegeeinstellwalze ausgebildet ist. Der Einfluß des Walzengewichts auf den untersten Arbeitsspalt ist dann am geringsten.
  • Des weiteren empfiehlt es sich, daß die Zwischenwalzen mit Ausnahme der Biegeeinstellwalze an Hebeln gelagert sind, die durch Kompensatoren zum Ausgleich überhängender Gewichte belastet sind. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß nur das Walzengewicht, nicht aber überhängende Gewichte u.dgl. in die in jedem Arbeitsspalt herrschende Streckenlast eingeht. Dies ergibt eine steile Belastungskennlinie, gemäß der in allen Arbeitsspalten mit verhältnismäßig hoher Streckenlast gearbeitet werden kann.
  • Günstig ist es, daß die Summe der Streckenlasten in den Arbeitsspalten oberhalb des Wechselspalts 80% bis 120% der Summe der Streckenlasten der Arbeitsspalte unterhalb des Wechselspalts beträgt. Die Summe der Streckenlasten ist ein guter Anhaltspunkt für die mechanische Einwirkung auf das Papier. Auch wenn die Summe der Streckenlasten oberhalb des Wechselspalts nicht identisch mit der Summe der Streckenlasten unterhalb des Wechselspalts ist, erhält man dennoch den Forderungen der Praxis voll entsprechende, hervorragende Satinageergebnisse.
  • Die Kalandrierleistung läßt sich noch besser dadurch berücksichtigen, daß die Summe der Produkte aus Verweilzeit und mittlerer Druckspannung in den Arbeitsspalten oberhalb des Wechselspaltes 80% bis 120% der Summe der genannten Produkte in den Arbeitsspalten unterhalb des Wechselspalts beträgt. Denn Verweilzeit und Druckspannung sind zwei maßgebende Faktoren für die Papierverformung.
  • Als vorteilhafte Maßnahme wird angesehen, daß die Walzen selbst ein geringes Gewicht haben. Dies geschieht bei den harten Walzen dadurch, daß sie den kleinstmöglichen Durchmesser und eine möglichst dünne Wandstärke aufweisen. Bei den weichen Walzen sollte man anstelle der kompakten und schweren Walzen mit Papierbezug leichter bauende Konstruktionen verwenden.
  • Dies kann vorzugsweise dadurch geschehen, daß die weichen Walzen Hohlräume enthalten. Insbesondere kommen hierfür mit einem Bezug versehene Hohlrohre in Betracht.
  • Vorteile bietet es auch, wenn die weiche Walze einen Kunststoffmantel aufweist. Solche Bezüge sind wesentlich dünner als Papierbezüge und dementsprechend leichter.
  • Hierbei empfiehlt es sich ferner, daß die weiche Walze einen Mantel aus faserverstärktem Kunststoff, wie Epoxidharz aufweist. Durch die Faserverstärkung, insbesondere mit Kohlefasern, läßt sich Stabilität und geringes Gewicht miteinander vereinen.
  • In weiterer Ausgestaltung ist dafür gesorgt, daß zumindest eine harte Walze beheizbar ist. Dies ermöglicht es, thermische Verformungsenergie zuzuführen, so daß insgesamt mit einer geringeren Streckenlast gearbeitet werden kann. Hinzu kommt aber, daß man durch unterschiedliche Beheizung in den verschiedenen Arbeitsspalten noch ein höheres Maß der Anpassung des Satinageergebnisses auf beiden Papierbahnseiten erzielen kann.
  • Mit Vorteil sind die Ober- und/oder Unterwalze beheizbar. Schon im ersten und auch im letzten Spalt ist daher Wärme zuführbar, was auf beiden Seiten der Papierbahn Korrekturmöglichkeiten bietet.
  • Vorzüge bietet es auch, daß die Ober- und/oder Unterwalze eine Biegungseinstellwalze ist. Die Durchbiegungssteuerung erlaubt es, die Streckenlast über die Breite der Papierbahn konstant zu halten, um so ein sehr gleichmäßiges Satinageergebnis zu erzielen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
  • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kalanders und
    Fig. 2
    einen Schnitt durch eine weiche Walze.
  • Der veranschaulichte Kalander 1 weist einen Walzenstapel auf, der aus acht Walzen besteht, nämlich einer beheizbaren, durchbiegungssteuerbaren harten Oberwalze 2, einer weichen Walze 3, einer beheizbaren harten Walze 4, einer weichen Walze 5, einer durchbiegungssteuerbaren weichen Walze 6, einer beheizbaren harten Walze 7, einer weichen Walze 8 und einer beheizbaren, durchbiegungssteuerbaren harten Unterwalze 9. Auf diese Weise ergeben sich sechs Arbeitsspalte 10 bis 15, die je durch eine harte Walze und eine weiche Walze begrenzt sind, und in deren Mitte ein Wechselspalt 16, der durch zwei weiche Walzen 5 und 6 begrenzt ist.
  • Eine Papierbahn 17 wird aus einer Papiermaschine zugeführt, durchläuft unter der Führung von Leitrollen 18 die Arbeitsspalte 10 bis 12, den Wechselspalt 16 und die Arbeitsspalte 13 bis 15, worauf sie in einer Wickelvorrichtung aufgewickelt wird. In den drei oberen Arbeitsspalten 10 bis 12 liegt die Papierbahn mit der einen Seite, in den drei unteren Arbeitsspalten 13 bis 15 mit der anderen Seite an den harten Walzen an, so daß beidseitig die gewünschte Oberflächenstruktur, beispielsweise Glanz oder Glätte erreicht wird.
  • Oberwalze 2 und Unterwalze 9 sind als Biegeeinstellwalzen ausgebildet, bei denen der Walzenmantel 19 durch eine Reihe von Stützelementen 20 auf einem drehfesten Träger 21 abgestützt sind. Auch die weiche Walze 6 ist als Biegeeinstellwalze ausgebildet, wobei der Mantel 22 über eine obere Stützvorrichtung 23, gebildet durch eine Reihe von Stützelementen, und eine untere Stützvorrichtung 24, gebildet durch eine Reihe von Stützelementen, auf einem drehfesten und ortsfesten Träger 25 abgestützt ist. Diese Walze 6 ist mit Mantelhub ausgebildet, d.h. der Mantel 22 ist als Ganzes relativ zu Träger 25 vertikal verstellbar. Derartige Biegeeinstellwalzen sind bekannt, beispielsweise in der Form von NIPCO- oder HYDREIN-Walzen. Die Stützelemente können auch durch andere bekannte Stützvorrichtungen ersetzt werden.
  • Die übrigen Walzen 3, 4, 5, 7 und 8 sind mit ihren Lagerzapfen an Hebeln 26 gelagert, die um gestellfeste Drehpunkte 27 schwenkbar sind. Am freien Ende ist jeder Hebel durch einen Kompensator 28 belastbar, der die Wirkung der überhängenden Gewichte, beispielsweise der Leitwalze 18, kompensiert und dadurch das wirksame Gewicht der zugehörigen Walze klein hält. Die Kompensatoren 28 können in beliebiger Weise belastet sein, beispielsweise durch einen Flüssigkeitsdruck oder eine Feder.
  • Zum Trennen der Walzen des Stapels 1 kann der Träger der Unterwalze 9 mittels eines Hubzylinders 29 abgesenkt werden. Hierdurch senken sich die an Hebeln 26 gelagerten Walzen 3, 4, 5, 6, 8 ab, bis die Hebel an einem nicht veranschaulichten Anschlag, der in den Kompensator einbezogen sein kann, anliegt, während die weiche Walze 6 absinkt, bis der Mantelhub durch einen internen Anschlag beendet ist. Wenn sich zwischen allen Walzen ein Spalt von beispielsweise 4 mm ergeben soll, muß die Walze 3 um 4 mm, die Walze 4 um 8 mm, die Walze 5 um 12 mm und der Mantel 22 der Walze 6 um 16 mm nach unten bewegt werden können.
  • Die weichen Walzen, zum Beispiel 3, weisen ein Tragrohr 30 mit einem Hohlraum 31 auf. Auf dem Tragrohr ist ein Kunststoffmantel 32 angeordnet, der beispielsweise aus faserverstärktem Epoxidharz bestehen kann. Eine solche weiche Walze ist wesentlich leichter als eine übliche Walze mit einem Bezug aus Fasermaterial.
  • Eine oder mehrere der harten Walzen 2, 4, 7, 9 sind beheizbar, wie dies durch die Pfeile H1 bis H4 angedeutet ist. Die Oberwalze 2 besitzt zu diesem Zweck einen Induktionsheizvorrichtung 33. Die Heizenergie kann aber auch auf andere Art zugeführt werden, beispielsweise durch elektrische Widerstandsheizung, durch Strahlungsheizung, mit Hilfe eines Wärmeträgers u.dgl.
  • Ein Steuergerät 34 koordiniert die einzelnen Parameter der Papierbahnbehandlung. So wird außer der Heizenergie H1 bis H4 die Kraft P festgelegt, mit der die Oberwalze 2 nach unten gedrückt wird, wobei die Unterwalze 9 zweckmäßigerweise ortsfest gehalten ist. Die Belastung kann auch in umgekehrter Richtung erfolgen, wobei die Kraft P auf die Unterwalze 9 wirkt und die Oberwalze 2 ortsfest gelagert ist. Den Stützelementen in den Walzen 2, 6 und 9 werden einzeln oder zonenweise Drücke p1, p2, p3 und p4 zugeführt, die bei allen drei Biegeeinstellwalzen dafür sorgen, daß über die Länge der Walzen eine gleichmäßige Druckspannung herrscht. Darüber hinaus werden die Stützvorrichtungen 23 und 24 der Walze 6 so angesteuert, daß die nach oben wirkende Kraft etwas größer ist als die nach unten wirkende Kraft. Auf diese Weise werden die Arbeitsspalte 10 bis 12 im oberen Teil des Stapels 1 und die Arbeitsspalte 13 bis 15 im unteren Teil des Stapels voneinander entkoppelt. Man kann daher in den drei oberen Walzenspalten eine Behandlung der einen Papierseite vornehmen, die derjenigen der anderen Seite des Papiers in den drei unteren Arbeitsspalten ähnlich ist.
  • Bei einer Belastung des Stapels durch eine Kraft P ergibt sich im ersten Arbeitsspalt 10 eine Streckenlast f1, die von der Kraft P und dem wirksamen Gewicht der Oberwalze 2 abhängt, im zweiten Arbeitsspalt 11 eine Streckenlast f2, die von der Kraft P und den wirksamen Gewichten der beiden oberen Walzen 2 und 3 abhängt, und im dritten Arbeitspalt 12 eine Streckenlast f3, die von der Kraft P und den wirksamen Gewichten der Walzen 2 bis 4 abhängt. Die zugehörige Stützkraft wird durch die obere Stützvorrichtung 23 aufgebracht. Völlig unabhängig hiervon sind die Streckenlasten f4, f5 und f6 in den darunterliegenden Arbeitsspalten 13 bis 15. Die Streckenlast f4 im Arbeitsspalt 13 hängt allein von der Kraft ab, welche durch die untere Stützvorrichtung 24 erzeugt wird. Die Streckenlast f5 ist um das wirksame Gewicht der Walze 7 und die Streckenlast f6 im Arbeitsspalt 15 um das wirksame Gewicht der Walzen 7 und 8 größer. Angestrebt wird es, daß die Summe der Streckenlasten f1 + f2 + f3 der obersten Arbeitsspalte 10, 11 und 12 bei 80% bis 120%, vorzugsweise etwa 100%, der Summe der Streckenlasten f4 + f5 + f6 der drei untersten Arbeitsspalte 13, 14 und 15 liegt.
  • Zu ähnlichen Ergebnissen führt es, wenn man nicht die Streckenlast in den einzelnen Spalten, sondern die Verweilzeit und die Druckspannung in jedem Arbeitsspalt berücksichtigt, indem die Summe der Produkte für die drei obersten Arbeitsspalte mit der Summe dieser Produkte für die drei unteren Arbeitsspalte verglichen wird. Auch hier sollte die obere Summe 80% bis 120% der unteren Summe betragen.
  • Bei dieser Auslegung ist die Behandlung in den drei ersten Arbeitsspalten 10, 11 und 12 der Behandlung in den drei letzten Arbeitsspalten 13, 14 und 15 so stark angenähert, daß auch der Satinageeffekt auf beiden Seiten der Papierbahn weitgehend gleich ist. Eventuell noch notwendige Korrekturen können mit Hilfe unterschiedlicher Beheizung der beheizbaren Walzen 2, 4, 7 und 9 vorgenommen werden.
  • Als zweckmäßig erwiesen sich Werte der Druckspannung im Arbeitsspalt, insbesondere in den untersten Arbeitsspalten 12 und 15 jeder Stapelhälfte, zwischen 42 und 60 N/mm2. Mit Hilfe der Beheizung H1 bis H4 erhielten die beheizbaren Walzen 2, 4, 7 und 9 eine Oberflächentemperatur zwischen 100 und 150° C. Die Durchmesser der weichen Walzen und die Elastizität ihres Belages 34 waren so gewählt, daß sich eine Spaltbreite von etwa 2 bis 15 mm, vorzugsweise etwa 8 mm, ergab. Dies führt in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit zu Verweilzeiten in jedem Arbeitsspalt von 0,1 bis 0,9, vorzugsweise 0,2 bis 0,5 ms. Bevorzugt wird es, wenn die Temperatur nur wenig über der unteren Grenze liegt, also beispielsweise bei 110° C, und wenn die Druckspannung nur wenig über der unteren Grenze liegt, beispielsweise bei 50 N/mm2. Gegenüber einem 12-Walzen-Kalander genügen daher geringfügige Erhöhungen der thermischen und mechanischen Energie, um dieselben Satinierergebnisse mit einem 8-Walzen-Kalander zu erzielen.

Claims (12)

  1. Kalander für die zweiseitige Papierbehandlung mit einem Walzenstapel, der eine harte Oberwalze, eine harte Unterwalze und dazwischen weitere harte und weiche Walzen sowie jeweils zwischen einer harten und einer weichen Walze gebildete Arbeitsspalte und einen zwischen zwei weichen Walzen gebildeten Wechselspalt aufweist und der durch an den Stapelenden angreifende Kräfte in Stapelrichtung belastbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel (1) 8 Walzen (2 bis 9) aufweist, von denen die beiden mittleren Walzen (5, 6) den Wechselspalt (16) bilden, daß eine der Zwischenwalzen (6) eine Biegeeinstellwalze mit Mantelhub ist, deren Mantel (22) durch eine obere druckbelastbare Stützvorrichtung (23) und eine untere druckbelastbare Stützvorrichtung (24) auf einem den Mantel durchsetzenden Träger (25) abgestützt ist, und daß die von der oberen Stützvorrichtung (23) auf den Mantel (22) ausgeübte Stützkraft größer ist als die von der unteren Stützvorrichtung (24) ausgeübten Stützkraft.
  2. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden mittleren Walzen (5, 6) als Biegeeinstellwalze ausgebildet ist.
  3. Kalander nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte Walze (6) von oben als Biegeeinstellwalze ausgebildet ist.
  4. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwalzen (2, 3, 4, 5, 7, 8) mit Ausnahme der Biegeeinstellwalze (6) an Hebeln gelagert sind, die durch Kompensatoren (28) zum Ausgleich überhängender Gewichte belastet sind.
  5. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Streckenlasten (f1 + f2 + f3) in den Arbeitsspalten (10 bis 12) oberhalb des Wechselspalts (16) 80% bis 120% der Summe der Streckenlasten (f4 + f5 + f6) der Arbeitsspalte (13 bis 15) unterhalb des Wechselspalts beträgt.
  6. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Produkte aus Verweilzeit und mittlerer Druckspannung in den Arbeitsspalten (10, 11, 12) oberhalb des Wechselspalts (16) 80 % bis 120% der Summe der genannten Produkte in den Arbeitsspalten (13, 14, 15) unterhalb des Wechselspalts (16) beträgt.
  7. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weichen Walzen (3) Hohlräume (31) enthalten.
  8. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die weiche Walze (3) einen Kunststoffmantel (32) aufweist.
  9. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die weiche Walze (3) einen Mantel (32) aus faserverstärktem Kunststoff aufweist.
  10. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine harte Walze (2, 4, 7, 9) beheizbar ist.
  11. Kalander nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober- und/oder Unterwalze (2, 9) beheizbar ist.
  12. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober- und/oder Unterwalze (2, 9) ebenfalls eine Biegeeinstellwalze ist.
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