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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Satinieren einer Papierbahn,
die nach einem am Ende eines Produktionsabschnitts erfolgenden Trocknens aufgerollt,
zu einem off-line-Kalander transportiert, dort abgerollt und durch
den Kalander geführt
wird.
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Ein
derartiges Verfahren verwendet man insbesondere bei der Herstellung
von höherwertigen Papieren,
nämlich
SC-A-Papieren oder
sogar SC-A-Plus-Papieren, bei denen an die Qualität der Oberfläche hohe
Anforderungen gestellt werden. Insbesondere möchte man Oberflächenqualitäten erzielen,
die für
eine spätere
Bedruckbarkeit im Tiefdruckverfahren ausreicht.
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Um
eine derartige Qualität
sicherzustellen, werden auch heute noch off-line-Kalander mit einer relativ
großen
Walzenzahl von mindestens zehn Walzen verwendet. Da die off-line-Kalander
in der Regel etwas langsamer arbeiten als die sie versorgende Papiermaschine,
sind vielfach zwei off-line-Kalander für eine Papiermaschine vorgesehen.
Im Gegensatz dazu werden SC-B-Papiere üblicherweise on-line hergestellt,
d.h. die Papierbahn wird vor der Aufrollung durch einen 2 × 2-Walzen-Softkalander
gefahren. Mit einer derartigen Vorgehensweise läßt sich aber die für SC-A oder
SC-A-Plus Papiere gewünschte
Oberflächenqualität nicht
erreichen.
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Bei
steigenden Geschwindigkeiten der Papiermaschine müssen die
off-line-Kalander entsprechend angepaßt werden, um der Produktion
folgen zu können.
Man versucht in der Regel, auch ihre Produktionsgeschwindigkeit
zu erhöhen.
Eine Geschwindigkeitserhöhung
hat jedoch zur Folge, daß zum
Erreichen der Qualitätsziele,
z.B. Glätte,
die Linienlast und/oder die Oberflächentemperatur der beheizten
Walzen erhöht
werden muß.
Diese Änderung der
Betriebsparameter kann aber negative Auswirkungen haben. Beispielsweise
kann sich eine höhere Schwarzsatinage
ergeben.
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Eine
weitere Maßnahme
ist die Erhöhung
der Walzenzahl auf beispielsweise 12 Walzen. Dies erhöht die Kosten
für die
Herstellung und den Betrieb des Kalanders.
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Im
Extremfall kann die Installation eines dritten off-line-Kalanders erforderlich
sein. Auch dies erhöht
naturgemäß die Kosten
zumal hier eine Aufstellfläche
für den
dritten Kalander bereitgehalten werden muß, die wiederum höhere Gebäudekosten
nach sich zieht.
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DE 699 15 647 T2 zeigt
ein Verfahren zum Satinieren einer Papierbahn
1, die nach
einem am Ende eines Produktionsabschnitts erfolgenden Trocknen aufgerollt,
zu einem off-line-Kalander transportiert, dort abgerollt und durch
den Kalander geführt
wird
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DE 40 37 166 C1 zeigt
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Papierbahnbreitenregelung. Eine
Papierbahn wird in einer Papiermaschine hergestellt, die sich im
wesentlichen aus einem Stoffauflauf, einer Siebpartie, einer Pressenpartie,
einer Trockenpartie, einem Softglättwerk und einer Aufrolleinrichtung
zusammensetzt. Das Softglättwerk
weist dabei eine weiche Walze und eine beheizte Gegenwalze auf.
Um eine Berührung
der weichen Walze und der harten Walze zu verhindern, wird die Papierbahn bereits
in der Siebpartie durch Randspritzer auf eine Breite geschnitten,
die genau der Berührungszone zwischen
der weichen Walze und der harten Walze entspricht.
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DE 100 84 571 T1 zeigt
ein Verfahren zum Herstellen von Papier und eine Papiermaschinenlinie.
In der Papiermaschinenlinie stehen online ein Vorkalander, der im
Anschluß an
die Trockenpartie angeordnet ist, und ein Multinip-Kalander, der
kurz vor der Aufrollung angeordnet ist.
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In
DE 699 19 559 T2 ist
ein Verfahren zur Herstellung von beschichtetem Papier oder Karton offenbart,
wobei die zu behandelnde Materialbahn zuerst in einem Langspaltkalander,
der durch einen Riemen und eine Trägerwalze gebildet wird, vorkalandriert
wird und nach dem Beschichten in einem Kalander mit einem kurzen
Nip end kalandriert wird. Falls erforderlich, erfolgt vor dem Vorkalandrieren eine
Vorbehandlung der Materialbahn, um die Bearbeitungseigenschaften
der Materialbahn zu verbessern. Zum Vorbehandeln kann beispielsweise
eine Vorbefeuchtung gehören.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Satinage in einem off-line-Kalander
an steigende Papiermaschinen-Geschwindigkeiten anzupassen.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
daß die
Papierbahn zwischen dem Trocknen und dem Aufrollen in einer mindestens
einen durch eine harte Walze begrenzten Nip aufweisenden Kalandriereinheit
vorsatiniert wird, wobei die Papierbahn vor dem Einlaufen in die
Kalandriereinheit und/oder beim Durchlaufen der Kalandriereinheit
befeuchtet wird.
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Mit
dieser Vorgehensweise wird die Papierbahn vor dem Aufrollen on-line
satiniert, also bereits hier mit einer gewissen Glätte versehen.
Diese Glätte geht
bei der Zwischenlagerung der Papierbahn auf dem Tambour nicht mehr
verloren, d.h. die Papierbahn läuft
mit einer erhöhten
Glätte
in den off-line-Kalander ein. Dementsprechend kann man auch mit
Produktionsparametern des off-line-Kalanders,
die für
eine niedrigere Kalander-Geschwindigkeit gedacht waren, ein zufriedenstellendes
Endergebnis des Kalanders erreichen. Durch die Vorsatinage in der
on-line-Kalandriereinheit läßt sich
also die Geschwindigkeit des off-line-Kalanders erhöhen und
somit an eine steigende Geschwindigkeit der Papiermaschine anpassen,
ohne daß man
eine Verschlechterung der Oberflächenqualität oder sonstige Nachteile,
wie z.B. Schwarzsatinage in Kauf nehmen muß. Im Idealfall ist sogar eine
Qualitätsverbesserung
möglich.
Da man die Papierbahn vor dem Einlaufen in die Kalandriereinheit
und/oder beim Durchlaufen der Kalandriereinheit befeuchtet, ist
man nicht mehr darauf angewiesen, daß die Papierbahn nach dem Trocknen
genau die Zielfeuchte hat, die zum Vorsatinieren erforderlich ist.
Durch die Zugabe von Feuchtigkeit beim Vorsatinieren läßt sich
die Glätte an
der Oberfläche
der Papierbahn in der Regel steigern.
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Vorzugsweise
wird mindestens eine den Nip begrenzenden Walze auf eine Oberflächentemperatur
im Bereich von 60 bis 300°C
beheizt. Die Beheizung hat den Vorteil, daß die Papierbahn in der Kalandriereinheit
leichter geglättet
werden kann. Trotz der relativ hohen Temperatu ren ist eine übermäßig große Energiezufuhr
an dieser Stelle nicht erforderlich, weil die Papierbahn aufgrund
des vor dem Vorsatinieren erfolgenden Trocknens bereits eine relativ hohe
Temperatur aufweist. Die Vorsatinage erfolgt also energiesparend.
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Bevorzugterweise
wird die Papierbahn im Nip mit einer Streckenlast von maximal 1.000
N/mm beaufschlagt. Die Streckenlast wird natürlich in Abhängigkeit
vom gewünschten
Ergebnis gewählt.
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Bevorzugterweise
befeuchtet man die Papierbahn nach dem Durchlaufen der Kalandriereinrichtung
und vor dem Aufrollen. Wenn die Papierbahn in der Kalandriereinheit
nicht nur mit erhöhtem Druck,
sondern auch mit erhöhter
Temperatur beaufschlagt wird, dann verliert sie Feuchte. Dieser
Feuchteverlust wird durch die Befeuchtung ausgeglichen, so daß eine ausreichend
feuchte Papierbahn aufgerollt werden kann. Die Befeuchtung hier
muß noch nicht
einmal übermäßig gleichförmig sein.
Die Papierbahn wird auf einen Tambour aufgerollt und bleibt dort
zumindest für
eine Zeit zwischengelagert, die erforderlich ist, um den vollen
Tambour vom Ausgang der Papiermaschine zum off-line-Kalander zu
transportieren. Diese Zeit reicht für einen gewissen Feuchtigkeitsausgleich
der aufgerollten Papierbahn aus. Nicht auszuschließen ist,
daß die
Bahn nach dem sie in der beschriebenen Weise in der Vorkalandriereinheit
befeuchtet worden ist, auch im Offline-Kalander noch einmal befeuchtet
wird, wenn es erforderlich sein sollte.
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Bevorzugterweise
kalibriert man die Papierbahn in der Kalandriereinheit vor. Dies
hat erhebliche Vorteile beim Aufrollen der Papierbahn. Die Wickelqualität steigt,
da die Papierbahn nicht nur vorkalandriert, sondern auch profilkorrigiert
ist.
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Auch
ist von Vorteil, wenn man in der Kalandriereinheit mindestens einen
Soft-Nip, der durch eine weiche und eine harte Walze gebildet ist,
einen Hart-Nip, der durch zwei harte Walzen gebildet ist, einen
Breitnip, der durch eine Schuhwalze und ein Gegendruckelement gebildet
ist, oder eine Kombination von mindestens zwei dieser Nip-Arten
verwendet. Der Begriff "harte" Walze und "weiche" Walze ist hier relativ
zu verstehen. Eine weiche Walze hat eine Oberfläche, die weicher ist als die
Oberfläche
einer harten Walze. Für
weiche Walzen verwendet man in der Regel einen Oberflächenbezug
aus einem elastomeren Kunststoff. Mit einem Soft-Nip läßt sich
eine bessere Glätte
erzeugen. Mit einem Hart-Nip läßt sich
eine bessere Profilkorrektur erzeugen. Ein Soft-Nip erlaubt eine
Glättung
mit einem relativ geringen Volumenverlust. Der Fachmann wird die
geeignete Nip-Art unter Beachtung der gegebenen Randbedingungen
leicht herausfinden können.
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Auch
ist von Vorteil, wenn man die Zweiseitigkeit der Papierbahn in der
Kalandriereinheit auf ein vorbestimmtes Maß vermindert. In diesem Fall
muß man
beim Durchlaufen des off-line-Kalanders der Zweiseitigkeit nicht
mehr eine so große
Aufmerksamkeit schenken. In diesem Fall kann es zum Beispiel möglich sein,
daß man
die Zahl der Nips vor und nach dem Wechselnip im off-line-Kalander angleicht und
so die Zahl der Walzen insgesamt vermindern kann.
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Auch
ist von Vorteil, wenn man in der Kalandriereinheit Walzen gleicher
Bauart wie im off-line-Kalander verwendet. In diesem Fall können Reservenwalzen
in der Kalandriereinheit und im off-line-Kalander gemeinsam genutzt
werden, was die Vorratshaltung und damit die Kosten senken hilft.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigt
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die
einzige Figur eine schematische Darstellung der Vorgehensweise zum
Satinieren einer Papierbahn.
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Eine
Papierbahn 1, die in einer nur schematisch dargestellten
Papiermaschine 2 hergestellt und in einer Trockengruppe 3 getrocknet
wird, wird, wenn es sich um höherwertiges
Papier, wie SC-A- oder SC-A-Plus-Papier handelt, in einer Aufrollung 4 auf einen
Tambour 5 aufgerollt. Der Tambour 5 wird dann,
wie dies durch einen gestrichelt gezeichneten Transportweg 6 dargestellt ist,
zu einer Abwicklung 7 transportiert. In der Abwicklung 7 wird
die Papierbahn 1 vom Tambour 5 abgewickelt und
durch einen Kalander 8 geleitet, der im vorliegenden Fall
zehn Walzen 9 bis 18 aufweist. Von den zehn Walzen
sind die Oberwalze 9 und die Unterwalze 18 als
elastische Walzen ausgebildet. Auch die Zwischenwalzen 11, 13, 14 und 16 sind
als elastische Walzen ausgebildet, die auch als weiche Walzen bezeichnet
werden. Sie weisen einen Belag 19 aus einem Kunststoff
auf.
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Zwischen
jeweils einer weichen Walze 9, 11, 13, 14, 16, 18 und
einer harten Walze 10, 12, 15, 17 ist
ein sogenannter weicher Nip 20 gebildet. Zwischen den beiden
weichen Walzen 13, 14 ist ein Wechselnip gebildet.
Vor dem Durchlaufen des Wechselnips liegt die Unterseite der Papierbahn 1 an einer
harten Walze an. Nach dem Durchlaufen des Wechselnips 21 liegt
die Oberseite der Papierbahn 1 an einer harten Walze an,
so daß eine
beidseitige Glättung
erzielt werden kann.
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Der
Kalander 8 ist langsamer als die Papiermaschine 2,
d.h. er arbeitet mit einer geringeren Geschwindigkeit. Zudem entstehen
Zeitverluste durch das Einlegen des Tambours in die Abrollung 7 und das
Herausnehmen eines Tambours aus der Aufrollung 22. Dementsprechend
sind für
eine Papiermaschine 2 in der Regel zwei Kalander 8 vorgesehen.
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Wenn
nun die Geschwindigkeit der Papiermaschine 2 steigt, dann
würden
bei ansonsten unveränderten
Arbeitsgeschwindigkeiten der Kalander 8 auch die beiden
Kalander nicht ausreichen. Um einen dritten Kalander zu vermeiden,
muß daher
die Arbeitsgeschwindigkeit des Kalanders 8 erhöht werden.
Dies hat jedoch zur Folge, daß zur
Erreichung der Qualitätsziele,
wie Rauhigkeit und Glätte,
die Linienlast und/oder die Oberflächentemperatur der beheizten,
harten Walzen 10, 12, 15, 17 erhöht werden muß. Dies
kann aber andere Nachteile zur Folge haben, beispielsweise eine
höhere
Schwarzsatinage.
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Eine
Alternative besteht darin, die Anzahl der Walzen im Kalander 8 von
zehn auf zwölf
zu erhöhen.
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Um
diese Maßnahmen
nicht treffen zu müssen,
ist nun zwischen der Trockengruppe 3 der Papiermaschine 2 und
der Aufrollung 4 eine Kalandriereinheit 23 angeordnet,
die im vorliegenden Fall zwei Walzenstapel 24, 25 mit
jeweils zwei Walzen aufweist. Jeder Walzenstapel weist eine weiche
Walze 26, 28 und eine harte, beheizte Walze 27, 29 auf,
wobei die Papierbahn so durch die beiden Walzenstapel 24, 25 geführt wird,
daß zunächst die
Oberseite an der harten Walze 27 und dann die Unterseite
an der harten Walzen 29 anliegt. Natürlich kann die Reihenfolge
der Walzen auch umgekehrt sein.
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In
der Kalandriereinrichtung 23 wird die Papierbahn 1 mit
Linienlasten von 10 bis 1.000 N/mm beaufschlagt. Dadurch erfolgt
eine Vorsatinage oder Vorglättung.
Gleichzeitig erfolgt auch eine gewisse Kalibrierung. Die Kalibrierung
kann vor allem dann bewirkt werden, wenn in einem der Walzenstapel 24, 25 eine
weiche Walze 26, 28 durch eine nicht näher dargestellte
harte Walze ersetzt wird. Bei der nicht näher dargestellten harten Walze
kann es sich um eine Profilierungswalze vom Typ Nipco oder Nipcorect
handeln. Zur Kalibirierung können aber
auch externe Mittel herangezogen werden, z.B. eine Induktivheizung.
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Natürlich kann
man zur Vorsatinage in der Kalandriereinheit 23 auch mehr
als die beiden dargestellten Nips verwenden. Dies läßt sich
beispielsweise dadurch realisieren, daß man die Walzenstapel 24, 25 mit
mehr als nur zwei Walzen ausführt
oder eine entsprechend größere Anzahl
von Walzenstapeln hintereinander anordnet.
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Der
Kalandriereinheit 23 ist eine Nachfeuchtungseinheit 30 nachgeschaltet,
die die Papierbahn 1 nachfeuchtet, wenn dies erforderlich
ist. Die Papierbahn verliert in der Kalandriereinheit 23 in
der Regel eine gewisse Feuchtigkeit, so daß man für optimale Bedingungen im Kalander 8 eine
Feuchtigkeitserhöhung
vornehmen sollte.
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Vor
der Kalandriereinheit 23 ist eine Auffeuchtungseinrichtung 31 angeordnet,
die die aus der Trockengruppe 3 der Papiermaschine 2 kommende und
mit einer relativ hohen Temperatur versehene Papierbahn 1 auffeuchtet.
Natürlich
können
auch in der Kalandriereinheit 23 noch Befeuchtungseinrichtungen
vorhanden sein, auch wenn dies nicht näher dargestellt ist.
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Die
beheizten, harten Walzen 27, 29 in der Kalandriereinheit
können
mit Oberflächentemperaturen
im Bereich von 60 bis 300°C
betrieben werden. Anstelle der dargestellten weichen Nips können, wie dies
oben bereits erwähnt
worden ist, auch ein oder mehrere harte Nips oder auch ein Breitnip
verwendet werden, der durch eine Walze und eine Schuhwalze gebildet
ist.
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Auch
wenn dies aufgrund der nicht maßstäblichen
Darstellung nicht deutlich zu erkennen ist, kann vorgesehen sein,
daß man
beispielsweise die harten Walzen 27, 29 aus der
Kalandriereinheit 23 mit den harten Walzen 10, 12, 15, 17 des
Kalanders 8 austauscht. Auch die weichen Walzen 26, 28 können identisch
zu den beiden Endwalzen 9, 18 des Kalanders 8 ausgebildet
sein.
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Mit
der dargestellten Vorgehensweise bleiben die Kalandrierbedingungen
im off-line-Kalander 8 moderat oder können sogar reduziert werden.
Die Korrektur der Zweiseitigkeit kann bereits in der Kalandriereinheit 23 erfolgen,
also on-line, so daß man auf
diesen Punkt beim Durchlaufen des Kalanders 8 nicht mehr
so stark achten muß.
Die Wickelqualität
in der Aufrollung 4 steigt, da die Papierbahn 1 bereits vorkalandriert
und profilkorrigiert ist. Reservewalzen können im Kalander 8 und
in der Kalandriereinheit 23 gemeinsam genutzt werden.
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Die
Ausfallzeiten der Linie aufgrund von eventuellen Kalanderproblemen
werden geringer, da man immer eine Ausweichmöglichkeit hat.
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Selbst
wenn sämtliche
Kalander 8 ausfallen sollten, könnte man immer noch ein zweites
Produkt mit einer niedrigeren Qualität on-line in der Kalandriereinheit 23 produzieren.