-
Die
Erfindung betrifft einen Breitnip-Kalander mit einer Schuhwalze
und einer Gegenwalze, die zwischen sich einen Breitnip bilden, wobei
die Schuhwalze einen umlaufenden Mantel aufweist, der durch einen
Anpreßschuh
mit annähernd
konkaver Anpreßfläche in Richtung
auf die Gegenwalze druckbeaufschlagbar ist, und der Anpreßschuh asymmetrisch
zu einer Ebene angeordnet ist, in der die Achsen von Schuhwalze
und Gegenwalze liegen.
-
Ein
derartiger Breitnip-Kalander ist aus
DE 43 44 165 A1 bekannt. Durch die Verschiebung
des Anpreßschuhs
zur auslaufenden Seite des Nips und relativ zu der Ebene, in der
die Achsen von Schuhwalze und Gegenwalze liegen, kann man eine Druckverlaufskurve
auf ein optimales Glättergebnis
hin optimieren.
-
Das
Glätten
einer Bahn, insbesondere einer Papierbahn oder Kartonbahn, in einem
Breitnip-Kalander hat den Vorteil, daß man, verglichen mit dem Glätten in
einem Kalander, der durch zwei Walzen gebildet ist, eine relativ
lange Behandlungszeit der Bahn im Breitnip erreicht. Diese längere Behandlungszeit
ermöglicht
es, den Druck zu verringern, ohne daß man ein verschlechtertes
Glättergebnis
erhält.
Darüber
hinaus hat das Satinieren in einem Breitnip-Kalander den Vorteil,
daß das
Volumen der Bahn geschont wird, d.h. die Bahn wird nicht so stark komprimiert
wie beim Satinieren zwischen zwei Walzen.
-
Die
Gegenwalze ist in der Regel beheizt. Die Oberflächentemperatur kann bis zu
300°C betragen. Aus
diesem Grund wird der Anpreßschuh
aus der im Ruhezustand zylindrischen Kontur des Mantels herausgefahren,
um außerhalb
des Arbeitsbereichs, in dem die Schuhwalze und die Gegenwalze durch
die den Breitnip durchlaufende Bahn getrennt sind, einen Kontakt
zwischen dem in der Regel hitzeempfindlichen Mantel und der Gegenwalze
zu vermeiden.
-
Die
Satinage in einem Breitnip-Kalander hat sich für viele Bahnen, insbesondere
Bahnen aus Papier oder Karton, bewährt. In einigen Fällen läßt sich jedoch
insbesondere bei der Satinage von Papierbahnen beobachten, daß sich Falten
in der Bahn bilden.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Faltenbildung zu vermeiden.
-
Diese
Aufgabe wird bei einem Breitnip-Kalander der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, daß bei einem
vorbestimmten Anpreßdruck
zwischen Schuhwalze und Gegen walze mindestens 70% einer Anpreßlänge, in
der eine den Breitnip durchlaufende Bahn Kontakt mit dem Mantel
hat, in Bahnlaufrichtung hinter der Ebene liegen, die durch die
Achsen von Schuhwalze und Gegenwalze definiert ist.
-
Man
geht davon aus, daß die
Faltenbildung in der Bahn durch einen Dehnungs- und Schrumpfungsprozeß des Mantels
im Breitnip hervorgerufen wird. Der Anpreßschuh hat, bedingt durch seine
annähernd
konkave Gestalt, einen einlaufseitigen "Höcker" und einen auslaufseitigen "Höcker" und dazwischen ein Tal. Diese Ausgestaltung
ist erforderlich, damit die zu satinierende Bahn über die
Anpreßlänge mit
einem vorbestimmten Druck an der Gegenwalze anliegen kann. Dieser
Druck muß zwar über die
Anpreßlänge nicht
konstant sein. Dennoch sollte in der Regel die Kontur des Anpreßschuhs
zumindest im wesentlichen der Außenkontur der Gegenwalze entsprechen.
Wenn man die Bedingungen über
die gesamte Anpreßlänge konstant
halten möchte,
dann hat die Anpreßfläche des
Anpreßschuhs
eine Krümmung
mit einem Radius, der annähernd
dem Radius der Gegenwalze plus der Dicke des Mantels plus der Dicke
der den Breitnip durchlaufenden Bahn entspricht. Dies hat zur Folge,
daß der
Mantel an den ein- und auslaufseitigen Höckern des Anpreßschuhs gedehnt
wird. In der dazwischen liegenden, konkaven Zone kann sich der Mantel
wieder zusammenziehen. Durch diesen Schrumpf, der sich auf die im Breitnip
gepreßte
Bahn überträgt, können Falten
in der Bahn entstehen. Die Bahn wäre damit Ausschuß. Wenn
man nun den Anpreßschuh
asymmetrisch aufbaut oder anordnet, dann ist die einlaufseitige
Kontur des Anpreßschuhs
flacher. Dementsprechend wird der Mantel beim Einlaufen in den Breit nip
nicht mehr so stark gedehnt wie vorher. Dementsprechend entsteht
auch ein verringerter Schrumpf in der konkaven Anpreßfläche. Dieser
verringerte Schrumpf reicht dann nicht mehr aus, um zu einer Faltenbildung
zu führen,
wenn 70% der Anpreßlänge hinter
der Ebene liegen, die die Achsen von Gegenwalze und Schuhwalze miteinander
verbindet. An der Auslaufseite des Anpreßschuhs ergibt sich dann zwar
eine stärkere Dehnung.
Diese ist aber weitgehend unkritisch. Wenn die Dehnung auf die Bahn übertragen
wird, hat dies keine nachteiligen Folgen. Der nachfolgende Schrumpf
des Mantels erfolgt dann in einem Bereich, in dem der Mantel keinen
Kontakt mehr mit der Bahn hat.
-
Vorzugsweise
liegen mindestens 80%, insbesondere mindestens 95%, der Anpreßlänge hinter der
Ebene. Je größer der
Bereich der Anpreßlänge ist,
der hinter der Ebene liegt, desto geringer ist die Gefahr, daß der Mantel
im Kontakt mit der Bahn schrumpft. Ausschließen kann man dies sicherlich dann,
wenn 100% der Anpreßlänge hinter
der Ebene liegen. Bei dem Anpreßdruck
kann es sich um den Betriebsdruck handeln, der beim Satinieren der
Bahn gewählt
wird. Man kann auch einen willkürlich
gewählten
Mindestdruck vorgeben von beispielsweise 0,1 MPa.
-
Bevorzugterweise
weist der Anpreßschuh
einen einlaufseitigen und einen auslaufseitigen Höcker auf,
wobei der einlaufseitige Höcker
niedriger als der auslaufseitige Höcker ist. Zusammen mit der
asymmetrischen Anordnung der Anpreßlänge führt dies zu einer weiteren
Verminderung der Dehnung des Mantels vor dem Kontakt mit der Bahn.
Dementsprechend ist das Risiko eines Schrumpfs des Mantels, solange
er noch in Kontakt mit der Bahn steht, geringer.
-
Vorzugsweise
ist der Mantel faserverstärkt. Auch
dies ist eine Maßnahme,
um den Schrumpf des Mantels klein zu halten. Ein faserverstärkter Mantel dehnt
sich gegenüber
einem nicht faserverstärkten Mantel,
der ansonsten gleich ausgebildet ist, weniger stark aus. Dementsprechend
ist auch der Schrumpf geringer.
-
Bevorzugterweise
ist der Mantel an seiner mit der Bahn in Kontakt stehenden Oberfläche mit
einer harten, glatten Oberflächenschicht
versehen. Diese Oberflächenschicht
bewirkt dann eine verminderte Reibung gegenüber der Bahn. Sollte es im Mantel
zu einem Schrumpfprozeß kommen,
dann wird dieses Schrumpfen nicht vollständig oder sogar gar nicht auf
die Bahn übertragen,
weil der Mantel gegenüber
der Bahn etwas gleiten kann. Da die Oberflächenschicht zusätzlich hart
ist, bietet sie zusätzlich einen
mechanischen Widerstand gegen ein Schrumpfen.
-
Vorzugsweise
ist die Oberflächenschicht wärmeleitend
ausgebildet. Dies hat den zusätzlichen Vorteil,
daß man über die
Oberflächenschicht
eine Wärmemenge
in die Bahn eintragen kann, um sie besser zu glätten. Die Glätte der
Oberflächenschicht hat
dann zwei Aufgaben. Sie führt
zum einen zu der oben erwähnten
Reibungsverminderung zwischen dem Mantel und der Bahn. Sie sorgt
zum anderen für eine
verbesserte Glätte
der am Mantel anliegenden Oberfläche
der Bahn. Da üblicherweise
primär
die an der Gegenwalze anliegende Seite geglättet wird, ergibt sich hier
eine verbesserte zweiseitige Glättung.
-
Hierbei
ist besonders bevorzugt, daß die Oberflächenschicht
als Metallschicht ausgebildet ist. Eine Metallschicht ist eine besonders
einfache Ausführungsform.
Beispielsweise kann man ein Metall auf dem Mantel aufdampfen oder
auf andere Weise aufbringen. Man kann unter Umständen auch ein Metallband zwischen
dem Mantel und der Bahn durch den Breitnip führen.
-
Vorzugsweise
liegt die Bahn an der Gegenwalze an, bevor sie mit dem Mantel in
Kontakt kommt. Bei dieser Ausgestaltung ist man bei der Gestaltung
des Dehnverhaltens des Mantels freier.
-
Hierbei
ist besonders bevorzugt, daß der Mantel
eine Dehnzone mit einer maximalen Dehnung aufweist, die in Laufrichtung
vor einer Position liegt, an der der Mantel mit der Bahn in Kontakt
kommt. Wenn der Anpreßschuh
aus der Kontur des unverformten Mantels herausgedrückt wird,
entsteht, wie oben ausgeführt,
immer eine Dehnung des Mantels. Wenn man nun diese Dehnung, zumindest
aber die maximale Dehnung, in einem Bereich stattfinden läßt, wo noch
kein Kontakt zwischen dem Mantel und der Bahn besteht, dann kann
der Mantel bis zum Kontakt mit der Bahn schrumpfen. Eine Übertragung des
Schrumpfs an die Bahn findet dann nicht mehr statt oder ist stark
vermindert.
-
Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung eines Breitnip-Kalanders und
-
2 eine
vergrößerte Ausschnittsdarstellung
nach 1.
-
Ein
Breitnip-Kalander 1 weist eine Schuhwalze 2 und
eine Gegenwalze 3 auf, die zwischen sich einen Breitnip 4 bilden,
durch den eine Bahn 5 mit einer Laufrichtung 6 geführt ist.
-
Die
Gegenwalze 3 ist eine harte, beheizte Walze. Als Beispiel
für eine
Beheizungsmöglichkeit sind
mehrere periphere Bohrungen 7 dargestellt, durch die ein
Wärmeträgermedium,
beispielsweise heißes Öl, geleitet
werden kann, um die Oberfläche 8 der
Gegenwalze 3 auf eine Temperatur bis zu 300°C zu beheizen.
Die Gegenwalze weist eine Drehachse 9 auf.
-
Die
Schuhwalze 2 weist einen umlaufenden Mantel 10 auf,
der mit Hilfe eines Anpreßschuhs 11 in Richtung
auf die Gegenwalze 3 gedrückt wird. Der Anpreßschuh 11 weist
eine konkave Anpreßfläche 12 auf,
deren konkave Form der Form der Gegenwalze 3 angepaßt ist.
Die Anpreßfläche weist
also eine Einmuldung auf mit einem Radius, der dem Radius der Gegenwalze 3 plus
der Dicke des Mantels 10 plus der Dicke der Bahn 5 entspricht.
Abweichungen von einer derartigen Form sind möglich.
-
Der
Anpreßschuh 11 ist
auf einem den Mantel 10 durchsetzenden Träger 13 über mindestens
einen Druckgeber 14 abgestützt. Durch Beaufschlagen des
Druckgebers 14 bzw. der Druckgeber 14 läßt sich im
Breitnip 4 ein vorbestimmter Handlungsdruck erzeugen.
-
Der
Mantel 10 ist im unbelasteten Zustand zylinderförmig und
läuft auch
im Betrieb nach Art einer Walze um eine Achse 15 um. Die
beiden Achsen 9, 15 liegen in einer gemeinsamen
Ebene 16.
-
Es
läßt sich
nun erkennen, daß der
Anpreßschuh 11 nicht
symmetrisch zu dieser Ebene 16 angeordnet ist, sondern
asymmetrisch dazu. Mindestens 70% der Länge, auf der die Bahn 5 im
Breitnip 4 Kontakt mit dem Mantel 10 hat, liegen
in Bahnlaufrichtung 6 hinter der Ebene 16. Günstiger
ist es, wenn ein noch größerer Teil
in Laufrichtung 6 hinter der Ebene 16 liegt, beispielsweise
80% oder sogar 95%. Im Extremfall liegen sogar 100% dieser Anpreßlänge in Laufrichtung 6 hinter
der Ebene 16, wie dies in 2 dargestellt
ist.
-
In
Laufrichtung 6 auf der einlaufseitigen Seite der Anpreßfläche 12 ist
ein einlaufseitiger Höcker 17 und
auf der anderen Seite der Anpreßfläche 12 ist
ein auslaufseitiger Höcker 18 vorgesehen.
Natürlich
erstrecken sich die beiden Höcker 17, 18 genau
wie die Anpreßfläche 12 über die
gesamte Arbeitsbreite des Breitnip-Kalanders 1. Der Höcker 17 ist
immer kleiner als der Höcker 18 und
kann unter Umständen
sogar ganz entfallen.
-
Wenn
nun der Mantel 10, der in seiner "Ruheform" die Form eines Kreiszylinders hat,
durch Ausfahren des Anpreßschuhs 11 verformt
wird, dann wird der Mantel 10 gedehnt, wenn er über den
einlaufseitigen Höcker 17 läuft. Zur
Mitte der Anpreßfläche 12 hin
läßt die Dehnung
nach und der Mantel 10 schrumpft. Danach wird er durch
den auslaufseitigen Höcker 18 wieder
gedehnt.
-
Dies
hat zur Folge, daß sich
Falten in der Bahn 5 bilden können, wenn sich der Schrumpf
des Mantels auf die Bahn 5 überträgt.
-
Um
dies zu vermeiden, gestaltet man den Anpreßschuh 11 so, daß die einlaufseitige
Kontur flacher ist. Beim Ausführungsbeispiel
der 1 ist beispielsweise der einlaufseitige Höcker 17 niedriger
als der auslaufseitige Höcker 18.
Hinter der Ebene 16 (in Laufrichtung 6) entsteht
eine deutlich größere Andrucklänge und
damit eine deutlich größere Andruckfläche als
einlaufseitig. Bei konstantem Druckprofil ist damit die Andruckkraft
nicht mehr auf die Mittellinie oder Achse 9 der Gegenwalze 3 gerichtet,
sondern erzeugt ein Kippmoment um diese Linie.
-
Beim
Ausführungsbeispiel
nach 2 ist der Anpreßschuh 11 sogar so
weit versetzt, daß die
Anpreßfläche 12 vollständig in
Laufrichtung 6 der Bahn 5 hinter der Ebene 16 liegt.
Der einlaufseitige Höcker 17 ist
so klein, daß er
nicht mehr sichtbar ist. Man kann ihn auch vollkommen weglassen.
Die Bahn 5 liegt an der Gegenwalze 3 an, bevor
sie mit dem Mantel 10 der Schuhwalze 2 in Kontakt
kommt.
-
Der
Mantel 10 ist aus einem elastischen Material und kann zur
Festigkeitssteigerung mit Fasern 19 verstärkt sein.
Er kann auch eine Oberflächenschicht 20 aus
einem harten, glatten und wärmeleitenden
Material haben. Die Oberflächenschicht 20 kann
beispielsweise als metallische Schicht ausgebildet sein.
-
Bei
der Ausführungsform
nach 2 berührt die
Bahn 5 die Gegenwalze 3, bevor sie mit dem Mantel 10 in
Kontakt kommt. Zusätzlich
ist dafür
gesorgt, daß eine
Dehnung des Mantels 10 stattfindet, bevor der Mantel 10 und
die Bahn 5 in Kontakt kommen. Diese Anordnung kann unter
Umständen
problematisch werden, weil der Mantel 10 am auslaufseitigen
Höcker 18 des
Anpreßschuhs 11 sehr
stark gedehnt wird, vor allem bei sehr langem Breitnip und/oder
Gegenwalzen 3 mit kleinem Durchmesser. Deshalb kann es
günstiger
sein, einen Teil des Anpreßschuhs 11 vor
der Ebene 16 anzuordnen, wie dies aus 1 zu
erkennen ist.
-
Die
Länge des
Breitnips 4 und damit die wirksame Länge des Anpreßschuhs 11 variiert
natürlich mit
dem Druck. Um hier eine klare Definition treffen zu können, wird
vorgesehen, daß die
70%, mit der die wirksame Anpreßlänge hinter
der Ebene 16 liegt, entweder bei dem vorgesehenen Betriebsdruck
erreicht werden oder bei einem Druck von 0,1 MPa.
-
Um
flexibel zu bleiben, kann der Breitnip-Kalander 1 auch
so ausgeführt
sein, daß man
die Position des Anpreßschuhs 11 durch
Wechsel der entsprechenden Teile (Anpreßschuh 11, Druckgeber 14) noch
variieren kann.