DE60104996T2

DE60104996T2 - Verfahren und vorrichtung zum kalandrieren von papier mit einer beheizten walze

Info

Publication number: DE60104996T2
Application number: DE60104996T
Authority: DE
Inventors: Matti Lares; Timo Torvi; Heikki Kaarakka; Ville Tiistola; Seppo Palonen
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2001-02-16
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2021-02-17
Also published as: FI20000341A0; ATE274105T1; EP1266088A1; DE60104996T3; FI20000341L; FI113288B; AU2001237478A1; EP1266088B2; EP1266088B1; JP2003522857A; DE60104996D1; WO2001061107A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Kalendrieren von Papier bei einem Kalander gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Vorrichtung für ein Kalendrieren von Papier bei einem Kalander gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 8.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der Druckschrift EP-A-0 926 297 bekannt.
Wenn der Standard zum Kalendrieren einer Papierbahn bei herkömmlichen Lösungen verbessert wird, war tatsächlich die einzige Möglichkeit bei Superkalandern das Erhöhen der Anzahl an Kalendrierspalten. Dies hat zu einem komplizierteren Aufbau des Kalanders und zu einer komplizierteren Steuerung und Endstückaufführen der Papierbahn geführt. Im Falle von in der Fertigungslinie befindlichen Maschinen muss es insbesondere möglich sein, die Widersprüche zu lösen, die sich aus der hohen Laufgeschwindigkeit und aus dem Aufführen bei voller Geschwindigkeit ergeben. Es sind Versuche unternommen worden, diese Probleme zu lösen, unter anderem mittels verschiedener Riemen- und Schuhkalander, durch die der Kalendrierspalt verlängert wird und somit der Betrieb des Spaltes effizienter gestaltet wird. Riemenkalander sind bislang unter anderem in den finnischen Patenten 95 061, 102 304 und 102 305 beschrieben. Die sich auf Schuhkalander beziehende Technologie ist wiederum bspw. in der Veröffentlichung DE 43 44 165 und in dem Patent US 5 163 364 beschrieben.
Riemen- und Schuhkalander, d. h. allgemeiner gesagt ein Langspaltkalendrieren, schaffen einen Glanz, der demjenigen einer superkalendrierten Qualität entspricht oder zumindest ziemlich nahe dem Glanz ist, der mittels Superkalendrieren erzielt wird, jedoch ist es schwierig, eine entsprechende Glätte zu erzielen. Der maximale Druck in dem Spalt eines Riemen- und eines Schuhkalanders bleibt aufgrund eines breiteren Spaltes niedriger als bei herkömmlichen Spalten, die zwischen zwei Walzen ausgebildet sind, wobei aus diesem Grund Langspaltkalander am besten für Papiersorten geeignet sind, bei denen eine Erhaltung des spezifischen Volumens von höher Bedeutung ist. Ein Langspaltkalendrieren hat sich als besonders günstig bei einem Kalendrieren von Papiersorten mit niedrigem Glanz (unter 40% Hunter) herausgestellt. Wenn ein deutlich höherer Glanz erwünscht und erforderlich ist, ist der durch einen Langspaltkalander vorgesehene Spaltdruck selbst nicht ausreichend, um einen Glanz auszubilden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zum Kalendrieren von Papier zu schaffen, wobei durch dieses Verfahren und diese Vorrichtung die Nachteile im Zusammenhang mit dem Stand der Technik vermieden werden, und wobei dieses Verfahren und diese Vorrichtung ein verbessertes Kalendrierergebnis in Bezug auf den Stand der Technik vorsehen. Im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren hauptsächlich durch das Merkmal des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gekennzeichnet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist wiederum durch das Merkmal des kennzeichnenden Teils von Anspruch 8 gekennzeichnet.
Die Erfindung schafft eine Anzahl an Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik und von diesen Vorteilen können beispielsweise die folgenden in diesem Zusammenhang aufgeführt werden. Die Eigenschaften eines Langspaltkalanders und eines herkömmlichen Kalanders, der mit einem Walzenspalt versehen ist, sind bei der vorliegenden Erfindung mit dem Ergebnis kombiniert worden, dass insbesondere dann, wenn ein langer Spalt mit einem niedrigen Druck als der erste Spalt des Kalanders verwendet wird, ein derartiger langer und mit niedrigem Druck versehener Spalt es ermöglicht, das Papier vor dem anschließenden Walzenspalt zu erwärmen, zu plastizieren und geeignet zu formen. Dadurch kann das spezifische Volumen des Papiers ohne Kompromisse im Hinblick auf andere Qualitätseigenschaften erhalten bleiben. Bei der Standardglanzhöhe kann eine Einsparung bei dem spezifischen Volumen von sogar ungefähr 7% im Vergleich zu einem herkömmlichen Superkalandrieren erzielt werden. Der erreichte Nutzen ist auf eine längere Spaltverweilzeit und auf höhere Kalendriertemperaturen gegründet. Der Kalendrierprozess ist üblicherweise ein eher „heftiger" Vorgang gegenüber dem Papier, aber insbesondere dann, wenn ein Kalendrierspalt, der in der erfindungsgemäßen Weise lang ist, als der erste Spalt des Kalanders insbesondere verwendet wird, wird durch diesen keine so große Spannung auf das Papier wie bei herkömmlichen Walzenspalten mit dem Ergebnis auferlegt, dass die Struktur des Papiers beim Kalendrieren nicht leidet. Die Festigkeitseigenschaften des Papiers können günstig gehalten werden. Der erfindungsgemäße Aufbau sieht mehr Kräfte vor, die parallel zu der Papieroberfläche sind, und durch die Wirkung dieser Kräfte, die parallel zu der Oberfläche sind, und auch durch die Wirkung der Plastisierung der Bahn wird die Glätte des kalendrierten Papiers außerdem besser als bei dem herkömmlichen Standard. Im Vergleich mit insbesondere einem gegenwärtigen Weichkalendrieren können eine verbesserte Mikrorauhigkeit und ein höherer Glanz zusätzlich zu der Erhaltung des spezifischen Volumens als die Nutzen der vorliegenden Erfindung erachtet werden. Gemäß der Erfindung kann das Kalendrieren außerdem derart ausgeführt werden, dass ein Walzenspalt als der erste Spalt verwendet wird und ein Langspalt lediglich nach diesem verwendet wird, wenn der Prozess dies erforderlich macht. Es ist natürlich ebenfalls möglich, den Kalander derart anzuwenden, dass lediglich ein Spalt, entweder der Langspalt oder der weiche Spalt, in Anwendung ist. Das Dickenprofilieren der Bahn wird jedoch mittels des Walzenspalts ausgeführt. Die weiteren Vorteile und kennzeichnenden Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachstehend dargelegten detaillierten Beschreibung der Erfindung hervor.
Nachstehend ist die Erfindung in beispielartiger Weise unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, die eine schematische Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des Kalanders gemäß der vorliegenden Erfindung ist, der insbesondere für ein zweiseitiges Kalendrieren gedacht ist.
Der in der Zeichnung gezeigte Kalander weist zwei Kalendriereinheiten 10, 110 auf, die hintereinander in Bezug auf die Laufrichtung einer Papierbahn W angeordnet sind. Der die in der Zeichnung gezeigten beiden Kalendriereinheiten 10, 110 aufweisende Kalander wird in dem Fall verwendet, bei dem die Papierbahn W an beiden Seiten kalendriert wird. Typischerweise sind Papiere von dieser Art, die an beiden Seiten kalendriert werden, bspw. Feinpapiere, die für ein Offsetdrucken gedacht sind. Natürlich kann die vorliegende Erfindung auch bei einem einseitigen Kalendrieren der Papierbahn W angewendet werden, wobei in diesem Zusammenhang lediglich eine der in der Zeichnung gezeigten Kalendriereinheiten benötigt wird. Typischerweise sind Papiere von dieser Art, die lediglich an einer Seite zu kalendrieren sind, bspw. Etikettenpapiere.
Die erste Kalendriereinheit 10 weist einen Kalendrierrahmen 11 auf, in dem eine Langspaltwalze 12, eine erwärmbare Kalendrierwalze d. h. eine sog. Thermowalze 16 und eine dritte Kalendrierwalze 17 eingepasst sind, um einen Stapel auszubilden. Die Walzen 12, 16, 17 bilden miteinander Kalendrierspalte N₁, N₂, von denen der Spalt N₁ zwischen der Langspaltwalze 12 und der erwärmbaren Kalendrierspalte 16 ein Langspalt ist und in einer entsprechenden Weise der Spalt N₂ zwischen der erwärmbaren Kalendrierwalze 16 und der dritten Kalendrierwalze 17 ein Walzenspalt ist. Bei der in der Zeichnung gezeigten Darstellung weist die Langspaltwalze 12 eine Walzenstütze 13, einen an dieser angeordneten Riemenmantel 14 und auch einen Belastungsschuh 15 auf, durch den der Riemenmantel 14 gegen die erwärmbare Kalendrierspalte 16 belastet wird, um den Langspalt N₁ auszubilden. Die dritte Kalendrierwalze 17 kann, wie dies in der Zeichnung gezeigt ist, eine sog. weiche Walze sein, die mit einer weichen Walzenbedeckung 18, insbesondere mit einer Polymerbedeckung, versehen ist. In diesem Fall ist der Walzenspalt N₂ zwischen der erwärmbaren Kalendrierwalze 16 und der dritten Kalendrierwalze 17 ein weicher Spalt. Wenn andererseits das Papier, das kalendriert wird, es erforderlich macht, kann die dritte Kalendrierwalze 17 ohne eine weiche Polymerbedeckung sein, so dass die dritte Kalendrierwalze 17 eine harte Walze ist, wobei in diesem Zusammenhang der Walzenspalt N₂ ebenfalls ein harter Spalt ist.
In der Darstellung der Zeichnung tritt die Papierbahn W, während sie durch eine Breitstreckwalze 20 geführt wird, zunächst in den Langspalt N₁ der Kalendriereinheit 10. Von dem Langspalt N₁ tritt die Papierbahn W mittels einer Entnahmewalze 21 und einer Breitstreckwalze 22 in den Walzenspalt N₂. Von dem zweiten Spalt der ersten Kalendriereinheit 10, d. h. von dem Walzenspalt N₂, tritt die Papierbahn W bei der Darstellung der Zeichnung mittels Führungs- und Ausrichtwalzen 23 bis 27 zu der zweiten Kalendriereinheit 110 des Kalanders. Wenn die Papierbahn W lediglich an einer Seite kalendriert werden muss, tritt sie natürlich nicht zu der zweiten Kalendriereinheit 110, sondern die Papierbahn W kann nach dem zweiten Spalt, d. h. dem Walzenspalt N₂, der ersten Kalendriereinheit 10 direkt zu einem weiteren Behandeln, bspw. zu einem Aufroller, treten.
Wie dies bereits vorstehend aufgeführt ist, hat der in der Zeichnung gezeigt Kalander außerdem die zweite Kalendriereinheit 110, deren Aufbau und Betrieb ähnlich wie bei der ersten Kalendriereinheit 10 ist. Somit ist in der Zeichnung der Rahmen der zweiten Kalendriereinheit mit dem Bezugszeichen 111 bezeichnet, ist die in dem Rahmen sitzende Langspaltwalze mit dem Bezugszeichen 112 bezeichnet, ist die erwärmbare Walze mit dem Bezugszeichen 116 bezeichnet und ist die dritte Kalendrierwalze mit dem Bezugszeichen 117 bezeichnet. In ähnlicher Weise wie bei der ersten Kalendriereinheit 10 weist die Langspaltwalze 112 bei der zweiten Kalendriereinheit 110 ebenfalls eine Walzenstütze 113, einen an der Stütze angeordneten Riemenmantel 114 und auch einen Belastungsschuh 115 auf, mittels dem der Riemenmantel 114 gegen die erwärmbare Kalendrierwalze 116 belastet wird, um den ersten Spalt der zweiten Kalendriereinheit 110 d. h. einen Langspalt N₃ auszubilden. Des weiteren bildet in ähnlicher Weise wie bei der ersten Kalendriereinheit 10 die dritte Kalendrierwalze 117 mit der erwärmbaren Walze 116 den zweiten Spalt der Kalendriereinheit, d. h. einen Walzenspalt N₄. Auch bei dieser Kalendriereinheit kann die dritte Kalendrierwalze 117 eine mit einer weichen Oberfläche versehene Walze sein, die mit einer weichen Walzenbedeckung und insbesondere mit einer Polymerbedeckung 118 versehen ist, jedoch ist es statt dessen ebenfalls möglich, eine harte Walze anzuwenden, wenn der Prozess dies erforderlich macht. Wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, tritt die Papierbahn W, während sie durch die Führungs- und Ausrichtwalzen, die bereits vorstehend erwähnt wurden, und auch durch die Führungswalze 119 und eine Breitstreckwalze 120 geführt wird, von der ersten Kalendriereinheit 10 in den ersten Spalt der zweiten Kalendriereinheit 110, d. h. in den Langspalt N₃. Von diesem Langspalt N₃ tritt die Papierbahn W bei dem Ausführungsbeispiel der Zeichnung mittels einer Entnahmewalze 121 und einer Breitstreckwalze 122 in den zweiten Spalt der Kalendriereinheit, d. h. in den Walzenspalt N₄. Von dem Walzenspalt N₄ tritt die Papierbahn W zu einem weiteren Behandeln, bspw. zu einem Aufroller.
Bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Papierbahn W somit an beiden Seiten kalendriert, zunächst durch den Langspalt N₁, N₃ und danach durch den Walzenspalt N₂, N₄, wobei der Walzenspalt entweder ein weicher Spalt oder ein harter Spalt sein kann. Des weiteren wird, wie dies vorstehend beschrieben ist, eine erhebliche Einsparung an spezifischem Volumen unter Verwendung des Langspalts N₁, N₃ im Vergleich zu bspw. einem herkömmlichen Superkalendrieren erzielt, und der Kalendriereffekt wird durch den Walzenspalt N₂, N₄ verbessert, um einen ausreichenden Glanz vorzusehen. Das Dickenprofilieren der Papierbahn wird mittels des Walzenspalts durchgeführt. Das Kalendrieren kann außerdem zunächst mittels des Walzenspalts N₂, N₄ und lediglich danach mittels des Langspalts N₁, N₃ verwirklicht werden, wenn der Prozess dies erforderlich macht. In diesem Zusammenhang ist der Lauf der Papierbahn W entgegengesetzt zu dem in der Zeichnung dargestellten Lauf.
Vorstehend ist die vorliegende Erfindung in beispielartiger Weise unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht ausschließlich auf das in der Zeichnung gezeigte Beispiel beschränkt, sondern verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung können innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche variieren.

Claims

Verfahren zum Kalendrieren von Papier bei einem Kalander, der zumindest eine Kalendriereinheit (10; 110) aufweist, bei der ein erster Kalendrierspalt (N₁; N₃) zwischen einer erwärmbaren Kalendrierwalze (16; 116) und einer ersten Walze (12; 112) ausgebildet ist, wobei durch den Spalt eine Papierbahn (W) geführt wird, um zu laufen, damit das Papier an zumindest einer Seite kalendriert wird, wobei bei der Kalendriereinheit (10; 110) ein zweiter Kalendrierspalt (N₂; N₄) mit der erwärmbaren Kalendrierwalze (16; 116) und einer dritten Kalendrierwalze (17; 117) ausgebildet ist, wobei dieser Spalt ein Walzenspalt ist, und wobei die Papierbahn (W) so geführt wird, dass sie durch den Walzenspalt (N₂; N₄) derart läuft, dass bei beiden Kalendrierspalten (N₁, N₃; N₂, N₄) die gleiche Seite der Papierbahn (W) in Kontakt mit der erwärmbaren Kalendrierwalze (16; 116) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Walze (12; 112) eine Langspaltwalze ist, so dass der erste Spalt ein Langspalt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kalendrierspalt (N₂; N₄) zwischen einer Kalendrierwalze (17; 117), die mit einer weichen Walzenbedeckung (18; 118) versehen ist, und der erwärmbaren Kalendrierwalze (16; 116) derart ausgebildet ist, dass der zweite Kalendrierspalt (N₂; N₄) ein weicher Spalt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kalendrierspalt (N₂; N₄) zwischen einer mit einer harten Oberfläche versehenen Kalendrierwalze (17; 117) und der erwärmbaren Kalendrierwalze (16; 116) derart ausgebildet ist, dass der zweite Kalendrierspalt (N₂; N₄) ein harter Spalt ist.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierbahn (W) in der Kalendriereinheit (10; 110) zunächst mittels des ersten Kalendrierspalts (N₁; N₃), d. h. mittels eines Langspalts, und danach mittels des zweiten Kalendrierspalts (N₂; N₄), d. h. mittels eines Walzenspalts, kalendriert wird und zwischen den Kalendrierspalten die Papierbahn (W) von dem Kontakt mit der Oberfläche der erwärmbaren Kalendrierwalze (16; 116) weg herausgenommen wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierbahn (W) in der Kalendriereinheit (10; 110) zunächst mittels des zweiten Kalendrierspalts (N₂; N₄), d. h. mittels eines Walzenspalts, und danach mittels des ersten ersten Kalendrierspalts (N₁; N₃), d. h. mittels eines Langspalts, kalendriert wird, und zwischen den Kalendrierspalten die Papierbahn (W) von dem Kontakt der Oberfläche mit der erwärmbaren Kalendrierwalze (16; 116) weg herausgenommen wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kalendriereinheit (10; 110) ein Dickenprofilieren der Papierbahn (W) mittels des Walzenspalts (N₂; N₄) ausgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Kalander die Papierbahn (W) durch zwei aufeinanderfolgende Kalendriereinheiten (10; 110) tritt, zwischen denen die Papierbahn (W) derart gedreht wird, dass bei den aufeinanderfolgenden Kalendriereinheiten eine andere Seite der Papierbahn mit der erwärmbaren Kalendrierwalze (16; 116) in Kontakt gelangt, um die Papierbahn (W) an beiden Seiten zu kalendrieren.
Vorrichtung zum Kalendrieren von Papier bei einem Kalander, der zumindest eine Kalendriereinheit (10; 110) aufweist, die einen Kalendrierrahmen (11; 111) und eine erwärmbare Kalendrierwalze (16; 116) und eine erste Walze (12; 112) hat, die in dem Rahmen montiert ist, wobei die Walzen miteinander einen ersten Kalendrierspalt (N₁; N₃) ausbilden, durch den eine Papierbahn (W) geführt werden kann, um zu laufen, damit die Papierbahn an zumindest einer Seite kalendriert wird, wobei eine dritte Kalanderwalze (17; 117) in der Kalendriereinheit (10; 110) sitzt, wobei diese Walze einen zweiten Kalendrierspalt (N₂; N₄) mit der erwärmbaren Kalendrierwalze (16; 116) ausbildet, wobei dieser Spalt ein Walzenspalt ist, wobei in diesem Zusammenhang die Papierbahn (W) so geführt werden kann, dass sie durch den Walzenspalt (N₂; N₄) derart läuft, dass in beiden Kalendrierspalten (N₁, N₃; N₂, N₄) die gleiche Seite der Papierbahn (W) in Kontakt mit der erwärmbaren Kalendrierwalze (16; 116) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Walze (12; 112) eine Langspaltwalze ist, so dass der erste Kalendrierspalt ein Langspalt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Kalendrierwalze (17; 117) mit einer weichen Walzenbedeckung (18; 118) derart versehen ist, dass der Kalendrierspalt (N₂; N₄) zwischen der dritten Kalendrierwalze (17; 117) und der erwärmbaren Kalendrierwalze (16; 116) ein weicher Spalt ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzenbedeckung (18; 118) von der dritten Kalendrierwalze (17; 117) eine Polymerbedeckung ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Kalendrierwalze (17; 117) eine mit einer harten Oberfläche versehene Kalendrierwalze (17; 117) ist, so dass der Kalendrierspalt (N₂; N₄) zwischen der dritten Kalendrierwalze (17; 117) und der erwärmbaren Kalendrierwalze (16, 116) ein harter Spalt ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kalendriereinheit (10; 110) die Papierbahn (W) so eingerichtet ist, dass sie zunächst in den ersten Kalendrierspalt (N₁; N₃), d. h. in einen Langspalt, läuft, wobei danach die Papierbahn (W) von dem Kontakt mit der Oberfläche der erwärmbaren Kalendrierwalze (16; 116) weg und danach in den zweiten Kalendrierspalt (N₂; N₄), d. h. in einen Walzenspalt, geführt wird.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kalendriereinheit (10; 110) die Papierbahn (W) so eingerichtet ist, dass sie zunächst in den zweiten Kalendrierspalt (N₂; N₄), d. h. in einen Walzenspalt läuft, wobei danach die Papierbahn (W) von dem Kontakt mit der Oberfläche der erwärmbaren Kalendrierwalze (16, 116) weg und danach in den ersten Kalendrierspalt (N₁; N₃), d. h. in einen Langspalt, geführt wird.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalendriereinheit (10; 110) mit Einrichtungen zum Ausführen des Dickenprofilierens der Papierbahn (W) mittels des Walzenspalts (N₂; N₄) versehen ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalander zwei aufeinanderfolgende Kalendriereinheiten (10; 110) aufweist, durch die die Papierbahn (W) so gedreht tritt, dass bei den aufeinanderfolgenden Kalendriereinheiten (10; 110) eine andere Seite der Papierbahn mit der erwärmbaren Kalendrierwalze (16, 116) in Kontakt gelangt, um die Papierbahn (W) an beiden Seiten zu kalendrieren.