DE19821820A1 - Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus Karton - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus Karton, die ein Glättwerk umfaßt, bestehend aus wenigstens zwei Glättwalzen, die miteinander einen Preßspalt bilden und weiterhin eine Auftragseinrichtung umfaßt mit der die Materialbahn befeuchtbar ist, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß eine harte und eine weiche Glättwalze ein Glättwalzenpaar (2, 3, 4) bilden und die wenigstens eine Auftragseinrichtung (5-11) zumindest einer der beiden Glättwalzen des Glättwalzenpaares (2, 3, 4) direkt zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei der Herstellung von Materialbahnen aus Papier oder Karton wird zumeist die Bahn zwecks Oberflächenveredelung geglättet (auch als Kalandrieren bezeichnet). Dabei ist es Ziel, Dickenunterschiede innerhalb der Bahn auszugleichen und eine bestimmte Glätte zu erreichen, um beispielsweise die spätere Bedruckbarkeit der Bahn zu verbessern.

In vielen Maschinen zur Herstellung von Kartonbahnen wird die erforderliche Glätte, meist vor dem Streichvorgang, in einem sogenannten "Wet-stack-Kalander" erzeugt. Dies ist ein nach der Trockenpartie eingebautes Glättwerk mit üblicherweise 6 bis 8 harten Walzen, wobei an einigen davon (häufig an 3) sogenannte Wasserschaber angebracht sind. Diese Wasserschaber sind als Rinnen mit einer Abdichtung gegen die Walzenoberfläche ausgebildet und z. B. mit einer Mischung aus Wasser und Stärke, Polyvinylalkohol oder anderen Flüssigkeiten gefüllt. Der Flüssigkeitsspiegel dieser Wasserschaber liegt so hoch, daß er über der Abdichtung liegt und die Flüssigkeit mit der Walzenoberfläche in Berührung kommt. Dadurch wird sie mit letzterer mitgenommen und in den nächsten darüberliegenden Preßspalt transportiert. Dort befeuchtet sie die Bahnoberfläche, um die Glättwirkung zu verbessern und gleichzeitig die Fasern in die Oberfläche der Kartonbahn einzubinden.

Ein derartiger Wet-stack ist mit erheblichen Unzulänglichkeiten behaftet.

Das äußert sich im folgenden:

• - Die aufgetragene Filmdicke kann nur sehr ungenau, z. B. durch Veränderung der Höhe des Flüssigkeitsspiegels oder durch die Viskosität des Auftragsmediums beeinflußt werden.
• - Bei Abrissen kann die Materialbahn an der Walzenoberfläche des Wett-stack haften bleiben und zum "Einwickeln" einer oder mehrerer Walzen führen.
• - Die Einrichtung ist störanfällig und wartungsaufwendig.
• - Wegen Korrosionsgefahr müssen Walzenlegierungen verwendet werden, die Nachteile, z. B. hinsichtlich der Standzeit haben.
• - Infolge der Anordnung aller Walzen übereinander sind die in den einzelnen Spalten wirkenden Linienkräfte teilweise abhängig vom Walzengewicht und können nicht immer so gewählt werden, wie es für den Glättprozeß hinsichtlich Glätteentwicklung und Minimierung des Verlustes an Biegesteifigkeit der Bahn wünschenswert wäre.
• - Dadurch, daß die Materialbahn während des Laufes durch das Wet-stack-Glättwerk immer wieder wechselseitig gekrümmt wird, geht Biegesteifigkeit verloren.

Ein Vorschlag zum Ersatz eines solchen Wet-stack ist in der DE-297 10 804 U1 offenbart. Hierbei ist vorgesehen, daß einem Kalander-Walzenpaar zum Kalandrieren einer Kartonbahn in Maschinenrichtung unmittelbar vor dem Kalanderspalt eine Filmpresse vorgeschaltet ist. Im Filmpreßspalt wird eine Flüssigkeit auf die Oberfläche der Kartonbahn übertragen und die Kartonbahn dadurch befeuchtet, wodurch die Glättewirkung verbessert wird.

Als Kalanderwalzen sind harte Walzen (harter Preßspalt) vorgesehen.

Durch den harten Kalanderspalt wird die Kartonbahn aber immer noch zu stark beansprucht, und man benötigt einen erhöhten Platzbedarf für das Anordnen der Filmpresse.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einer geeigneten Vorrichtung eine möglichst geringe Beanspruchung der Materialbahn, insbesondere Kartonbahn, beim Glätten bzw. Kalandrieren zu gewährleisten und darüber hinaus die Glättwirkung noch zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruches 1 gelöst.

Durch die Walzenkombination hart/weich wird die Bahn (zumindest auf einer Seite) weniger beansprucht als bisher. Aufgrund des weichen Preßspaltes (Nips) wird auch die Glättwirkung besser, da eine Friktion besteht und der Preßspalt verlängert wird.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das aufzutragende Medium direkt auf die Glättwalze aufbringbar ist, wodurch die Flüssigkeit noch näher als bei der DE 297 10 804 vor dem Glättspalt aufgetragen wird. Dadurch wird eine noch kürzere Einwirkzeit erreicht, wodurch das Auftragsmedium nicht tiefer als notwendig in die Bahn eindringen kann. Dadurch wird die trockene Materialbahn innen nicht befeuchtet und kann sich dadurch auch beim Durchlauf durch den oder die nachfolgenden Preßspalte in ihrer Dicke und ihrer Biegesteifigkeit nicht unerwünscht vermindern.

Dieser positive Effekt wird noch verstärkt wenn die Linienkräfte der Glättwalzenpaare entsprechend der geforderten Wirkung unabhängig von der Walzenlast in den einzelnen Glättspalten einstellbar sind, zumal die Linienkräfte aufgrund des Eigengewichtes der Walzen oft höher als erwünscht sind. Eine unnötige Verdichtung der Bahn und die bereits oben erwähnte Verminderung der Biegesteifigkeit wird damit also vermieden.

Vor allem aber ist eine sehr genaue Dosierung des Auftragsmediums möglich, um die Glättwirkung zuverlässig steuern zu können und um zu vermeiden, daß zu große Mengen aufgetragen werden, die später wieder getrocknet werden müssen.

Die beste Glättwirkung wird erzielt, wenn das Auftragsmedium auf eine oder mehrere der harten Walzen aufgetragen wird.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in weiteren Unteransprüchen beschrieben.

Durch das Vorsehen mehrerer Glättwalzenpaare wird die Glättwirkung erheblich verbessert, wobei aber erwähnt werden soll, daß eine Glättwirkung auch mit nur einem einzigen Glättwalzenpaar schon erreichbar ist. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Walzenpaare zueinander wird gewährleistet, daß die Bahn so wenig wie möglich und so gleichmäßig wie möglich beansprucht wird.

Vor allem die Geradführung der Bahn durch die einzelnen Glättwalzenpaare schützt die Bahn vor Verlust an Biegesteifigkeit.

Als Auftragseinrichtungen für die Befeuchtung, Leimung oder Pigmentierung der Bahn sind alle herkömmlichen bekannten Einrichtungen wie Düsenauftragswerke mit Dosier­ elementen in Form von Rakeln, wie Rollrakel mit glatter oder profilierter Oberfläche oder Rakelklingen, Freistrahlauftragswerke oder auch Walzenauftragswerke mit nachgeschalteten Dosiereinrichtungen wie ebengenannt, verwendbar.

Durch deren Anordnung direkt an der Glättwalze wird der erforderliche Raumbedarf weiter verringert. Der Platzbedarf und die Kosten für eine zusätzliche Filmpresse werden hierbei eingespart.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Zeichnungen weiter erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 In schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Vorrichtung mit übereinander auf Abstand angeordneten Glättwalzenpaaren.

Fig. 2 Desgleichen wie Fig. 1 - mit horizontal angeordneten Glättwalzenpaaren.

Fig. 3 Zueinander versetzt ohne Abstand zueinander angeordnete Glättwalzenpaare.

Fig. 4 bis 6 Weitere Ausführungsvarianten zu Fig. 3 mit versetzt angeordneten Glättwalzenpaaren.

Fig. 4 Ein herkömmliches Wet-stack Glättwerk mit dosierendem Auftragswerk.

In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Aus Fig. 1 ist eine Anordnung entnehmbar, wo eine Materialbahn B aus Karton aus einer nicht in der Figur dargestellten Trockenpartie kommend in Pfeilrichtung über Umlenkwalzen 1 durch den Preßspalt P1 bis P3 dreier übereinander auf Abstand angeordneter Glättwalzenpaare 2, 3, 4 hindurchgeführt wird.

Jedes Walzenpaar besteht aus einer harten und einer weichen Walze, wobei in dieser Figur ein Beispiel gewählt wurde, bei dem auf der einen Bahnseite alle harten Walzen und auf der anderen Bahnseite alle weichen Walzen angeordnet sind.

Die weichen Walzen sind in der Figur mit einem Innenkreis versehen.

Die harten Walzen sind beheizbar.

Eine herkömmliche Auftragseinrichtung 5 zum Zwecke einer genau einstellbaren und reproduzierbaren Menge an Auftragsmedium ist an der ersten unteren harten Walze des Glättwalzenpaares 2 angeordnet.

Mit dieser dosierten Auftragsmenge ist ein kontrolliertes Einebnen bzw. Einbinden der Fasern der Kartonbahn möglich.

Im Beispiel ist hier eine Einrichtung mit einem Sumpf und einer den Sumpf begrenzenden Rollrakel 6 als Dosierelement gewählt.

Eine Anordnung der Glättwalzenpaare 2, 3, 4 in horizontaler Richtung zeigt Fig. 2.

Hier ist die Anordnung der einzelnen Glättwalzen so getroffen, daß jeweils eine harte Walze einer weichen Walze gegenübersteht.

Der harten Walze des ersten Glättwalzenpaares 2 ist wieder eine Auftragseinrichtung 7 zugeordnet. Die Auftragseinrichtung 7 stellt in diesem Fall beispielhaft ein Freistrahldüsenauftragswerk mit nachgeschalteter Rakelklinge 8 mit einstellbarer Anpreßkraft dar. Der harten Walze des nachfolgenden Glättwalzenpaares 3 ist eine Auftragseinrichtung 5 zugeordnet. Hier kommt wieder ein Sumpfauftragswerk mit Rollrakel 6 zum Einsatz.

Es könnte aber ebenso eine andere verfügbar Auftragseinrichtung mit Dosiermöglichkeit verwendet werden.

Eine weitere Ausführungsvariante ist aus Fig. 3 entnehmbar, bei der nur zwei Glättwalzenpaare 2 und 3 vorgesehen sind.

Diese Paare 2 und 3 sind versetzt und ohne Abstand zueinander angeordnet, so daß die Bahn mäanderartig - aber nur mit leichter Krümmung - die Preßspalte P₁, P₂ und einen zusätzlichen Preßspalt Pz durchläuft. Der zusätzliche Preßspalt Pz entsteht im vorliegenden Fall durch die zwei übereinander liegenden harten Walzen.

Bei einer ebenfalls möglichen vertauschten Anordnung der Walzen gem. Fig. 4 bilden zwei weiche Walzen einen Spalt S, der aber hier kein Preßspalt ist. Bei dieser Variante wird im Preßspalt P₁ einmal die Oberseite B_o und einmal die Unterseite B_u im Preßspalt P₂ geglättet.

Eine weitere Variante bei der 3 mal die Unterseite der Bahn B_u geglättet wird, zeigt Fig. 5 und bei der die Oberseite der Bahn B_o 3 mal im Preßspalt (also P₁, P₂, Pz) geglättet wird, zeigt Fig. 6.

Aus Vereinfachungsgründen ist in den Fig. 4-6 keine Auftragseinrichtung eingezeichnet. Diese Figuren sollen nur die unterschiedlich wählbaren Konfigurationen veranschaulichen.

Um die Variationsmöglichkeit für die einzusetzenden Auftragseinrichtungen zu demonstrieren, sind in der Fig. 3 wieder Sumpf-Auftragseinrichtungen 5 sowie eine Auftragseinrichtung 9 mit einer sogenannten Übertragungswalze 10 eingezeichnet. Die Übertragungswalze 10 kann einen speziellen Bezug aufweisen mit einer zum Zwecke der Dosierung strukturierten Oberfläche.

In Fig. 7 ist dargestellt, daß bei einem bereits, in einer Papier- oder Kartonherstellungsmaschine vorhandenen Wet-stack zum Glätten der Bahn ebensolche wie oben beschriebene Auftragseinrichtungen mit Dosiermöglichkeit angeordnet sein können.

Im vorliegenden Beispiel sind Düsenauftragswerke gewählt.

Der in der Fig. 7 dargestellte Wet-stack besteht aus 6 Glättwerkswalzen, wobei die untere mit einem Antrieb versehen ist. Diese Glättwalzen sind einreihig übereinander angeordnet und bilden Preßnips P₁ bis P₅.

Der in der Beschreibungseinleitung genannte Nachteil der Wet-stack-Walzen ist damit zwar noch nicht aufgehoben, aber eine genaue und kontrollierte Befeuchtung der Bahn und die Vermeidung der anderen, in der Beschreibungseinleitung genannten Nachteile sind hierdurch nunmehr möglich.

Die in den Figuren dargestellten Ausführungen stellen keineswegs ein Dogma dar. Sie können selbstverständlich weiter variiert werden. So sind die einzelnen Glättwalzen beispielsweise auch seitenvertauscht einbaubar, oder die Bahnführung kann in einer anderen als der angegebenen Richtung verlaufen. Ebenso sind die Auftragseinrichtungen frei wählbar. Deren Einsatz hängt vor allem von der geforderten Oberflächenqualität ab. Außerdem können mehr Glättwalzenpaare als in den Beispielen dargestellt sind oder noch weniger (z. B. nur ein einziges Paar) vorhanden sein.

Im Anschluß an die erfindungsgemäße Glättung können sich weitere Beschichtungsvorgänge, Trocknungsvorgänge und Nachglättungen anschließen.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung einer laufenden Materialbahn, insbesondere aus Karton umfassend:

• - Ein Glättwerk bestehend aus wenigstens zwei Glättwalzen, welche miteinander einen Preßspalt bilden, durch den die Materialbahn läuft.
• - Eine Auftragseinrichtung zur Befeuchtung, Leimung oder Pigmentierung der zu glättenden Materialbahn dadurch gekennzeichnet, daß eine harte Glättwalze und eine weiche Glättwalze ein Glättwalzenpaar (2, 3, 4) bilden und die Auftragseinrichtung (5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) zumindest einer der beiden Glättwalzen des Glättwalzenpaares (2, 3, 4) direkt zugeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere einen Preßspalt (P1, P2, Pz) miteinander bildende Glättwalzenpaare (2, 3, 4) vorgesehen sind, die in Laufrichtung der Materialbahn (B) vertikal übereinander oder horizontal hintereinander koaxial angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glättwalzenpaare (2, 3, 4) derart angeordnet sind, daß jeweils eine harte Glättwalze einer weichen Glättwalze parallel gegenüber steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glättwalzenpaare (2, 3, 4) derart angeordnet sind, daß sich jeweils auf der einen Bahnseite die harten Glättwalzen und auf der anderen Bahnseite die weichen Glättwalzen befinden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glättwalzenpaare (2, 3) zueinander versetzt und ohne Abstand zueinander angeordnet sind, so daß in Laufrichtung der Materialbahn gesehen die nun übereinander befindlichen Glättwalzen miteinander einen weiteren Preßspalt (Pz) bzw. Spalt (S) bilden.

6. Vorrichtung nach einem oder mehren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß als Auftragseinrichtung ein an sich bekanntes Düsenauftragswerk (11) mit Dosiereinrichtung in Form einer Rollrakel (6) mit glatter oder gerillter Oberfläche oder einer Rakelklinge (8), ein Sumpfauftragswerk (5), oder ein Freistrahldüsenauftragswerk (7) oder auch ein Walzenauftragswerk (9) mit einer Übertragungswalze (10) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßspalt (P₁, P₂, Pz) zwischen den Glättwalzenpaaren (2, 3, 4) mit einer frei einstellbaren, von der Walzenlast unabhängigen Linienkraft beaufschlagt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auftragseinrichtung (5, 6, 7, 8, 9, 10, 11) der harten Glättwalze zugeordnet ist.