DE20319984U1

DE20319984U1 - Mehrwalzenkalander

Info

Publication number: DE20319984U1
Application number: DE20319984U
Authority: DE
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Metso Paper Oy
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-12-23
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2013-12-24
Also published as: CN2679220Y; FI20031732A; WO2005052253A1; FI20031732A0; FI116979B

Abstract

Mehrwalzenkalander, bestehend aus wenigstens einem Walzenstapel (12), wobei der Walzenstapel (12) mindestens drei Walzen aufweist, die vorgesehen sind, zwischen sich Kalandrierspalte (N₁ – N₉) zu bilden, wobei in den Kalandrierspalten (N₁ – N₉) jeweils eine Thermowalze (15, 17, 20, 22) und eine mit weicher Oberfläche versehene Kalandrierwalze (16, 18, 19, 21) gegeneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass von den Thermowalzen (15, 17, 20, 22) des Mehrwalzenkalanders (10) zumindest eine eine mit matter Oberfläche versehene Thermowalze ist.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Mehrwalzenkalander gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Vom Stand der Technik ist bekannt, dass eine Papierbahn zur Erzeugung von Druckpapier mit matter Oberfläche in Kalandrierspalten kalandriert wird, in denen zwei Kalandrierwalzen mit weicher Oberfläche gegeneinander angeordnet sind. Ein allgemein verwendeter Kalandertyp war der Softkalander. Vom Stand der Technik ist auch ein Verfahren zum Kalandrieren von Druckpapier mit matter Oberfläche bekannt, bei dem in einem zweispaltigen Mattsoftkalander eine Polymerwalze mit weicher Oberfläche und eine matte Thermowalze verwendet wurden, die gegeneinander angeordnet sind. Mit diesem bekannten Konzept wird ein sehr glattes Mattpapier mit sehr geringem Glanz erzielt.
Vom Stand der Technik bekannt sind Mehrwalzenkalander, z.B. Superkalander, vom Typ eines von der Anmelderin unter der Handelsbezeichnung OptiLoad vermarkteten Mehrwalzenkalanders. Mehrwalzenkalander weisen zumindest einen Walzenstapel auf, der wenigstens drei Walzen aufweist, die aufeinander angeordnet sind. Die aufeinanderliegenden Walzen haben untereinander Spaltkontakt und die zu kalandrierende Papierbahn oder ein ähnliches bahnartiges Material ist angeordnet, durch die zwischen den Walzen vorhandenen Spalte zu laufen. Die Spalte wurden von gegeneinanderliegenden Walzen wie Thermowalzen, im Allgemeinen beheizbare Walze mit metallischer Oberfläche, z.B. Hartgusswalzen gebildet, deren Gegenwalzen aus Faserwalzen oder Walzen mit Polymeroberfläche, d.h. sog. weichen Walzen bestanden.
Zum Stand der Technik wird auf die EP-Anmeldung 1 329 549 hingewiesen, in der ein Kalander erläutert wird, in dem der Walzenstapel aus mindestens fünf Walzen gebildet wird, von denen wenigsten zwei harte Walzen und die übrigen mit weicher Beschichtung versehene Walzen sind, zwischen welchen die Spalte gebildet werden, und von den Spalten wenigstens einer von den übrigen Spalten unabhängig ist.
In der EP-Patentschrift 0 822 289 ist wiederum ein Kalander beschrieben, der einen Walzenstapel aufweist, der zwei Endwalzen und wenigsten eine Zwischenwalze aufweist, wobei die Endwalzen eine Durchbiegungskompensationsvorrichtung aufweisen, die in Richtung der Zwischenwalze arbeitet und wobei mindestens eine der Endwalzen zum Kompensieren der Durchbiegung eine Zusatzvorrichtung aufweist, die von der Zwischenwalze weg arbeitet, und weiter eine Zusatzwalze aufweist, die als duchbiegungskompensierte Walze gebaut ist und auf der anderen Seite dieser Endwalze angeordnet ist wie die Zwischenwalze.
In der EP-Patentschrift 0 890 676 ist wiederum ein Kalander beschrieben, der mehrere Walzen aufweist, deren Wellen in der Pressebene angeordnet sind, wobei die benachbarten Walzen einen Spalt zwischen sich bilden und dieser eine Steuerungsvorrichtung zum Öffnen und Schließen des Spaltes aufweist, mit der die Walzen gesteuert werden können derart, dass zwischen zwei geschlossenen Spalten mindestens zwei geöffnete Spalte vorhanden sind.
In der DE-Patentschrift 189 32 064 ist wiederum ein Kalander beschrieben, der zum Kalandrieren von Papier oder ähnlichem bahnartigem Material zwei Walzenstapel aufweist, welche eine Oberwalze, eine Unterwalze und zwei Zwischenwalzen aufweisen, wobei die Oberwalze und die Unterwalze durchbiegungskompensierte Walzen sind und mit denen vorgesehen ist, mehrere verschiedene Papiersorten zu fahren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Erzeugung von Mattpapier mit einem Mehrwalzenkalander und einen Mehrwalzenkalander zur Erzeugung von Mattpapier zu schaffen.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht auch darin, einen Mehrwalzenkalander zur Erzeugung von Papier mit matter Oberfläche zu schaffen, mit dem die durch partielle Spaltfahrweise verursachten Probleme vermieden werden. Wie vom Stand der Technik bekannt, kamen partielle Spaltfahrweisen zur Anwendung, weil der an den glänzenden Thermowalzen entstehende Glanz des Papieres vermieden werden soll. Typischerweise werden bei der partiellen Spaltfahrweise eine oder mehrere Thermowalzen gegen Polymerwalzen getauscht und es wird nur durch die Spalte zwischen den Polymerwalzen gefahren. Die partielle Spaltfahrweise verursacht unter anderem dadurch Probleme, dass die Walzen bei geschlossenen Spalten verschmutzen und verschleißen können, wenn sie ohne Papier gefahren werden und sich zum anderen die miteinander in Kontakt befindlichen Walzen während des Kalandrierens gedreht haben, wobei statischer Strom entstanden ist. Zusätzlich hat bei Mehrwalzenkalandern die partielle Spaltfahrweise mit geöffneten Spalten Belastungsprobleme verursacht, weil die Belastungshebel lediglich kleine Linienbelastungen vertragen.
Ein vom Stand der Technik bekanntes Problem besteht darin, dass wenn auf der Papierproduktionslinie verschiedene Papiersorten gefahren werden sollen, verschiedene Kalander zur Erzeugung verschiedener Papiersorten angeschafft werden mussten. Der Erfindung liegt als eine Aufgabe zu Grunde, eine hinsichtlich der Investitionskosten günstige Alternative gegenüber der Anschaffung eines ganz separaten Mattkalanders zu schaffen, wobei der Mehrwalzenkalander aber auch für die Herstellung von glänzenden Papiersorten schnell zur Verfügung steht.
Zur Lösung der erwähnten und weiter unten deutlich werdenden Aufgaben ist für die Erfindung im Wesentlichen charakteristisch, was im Kennzeichnungsteil von Anspruch 1 gesagt ist.
Erfindungsgemäß wird die Bahn in einem Mehrwalzenkalander kalandriert, der eine oder mehrere Mattthermowalzen aufweist, wobei mit dem Kalander Druckpapier mit matter Oberfläche gefahren werden kann.
Die mattbeschichteten Thermowalzen sind vorzugsweise keramikbeschichtete Mattthermowalzen und ihre Beschichtung besteht vorzugsweise aus einer 300–500 μm dicken keramischen Schicht, die aus Al₂O₃ und ZrO₂ oder Cr₂O₃, TiO₂ und möglicherweise einem dritten Metalloxid oder aus Al₂TiO₅, vorzugsweise 50–80 % Al₂O₃ und 20–50 % ZrO₂ oder 50–92 % Cr₂O₃, 3–50 % TiO₂ und möglicherweise einem dritten Metalloxid oder Al₂TiO₅ besteht und die Rauhigkeit der Beschichtung zweckmäßig Ra=0,2–2,0 μm, vorzugsweise 0,4–1,0 μm beträgt. Die Beschichtung wird hinsichtlich ihrer Rauhigkeit in geeigneter Weise der gewünschten Mattpapierqualität entsprechend behandelt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind alle Thermowalzen des Mehrwalzenkalanders mattbeschichtete Thermowalzen, wobei Mattsorten im Mehrwalzenkalander durch alle Spalte gefahren werden können, womit eine sehr glatte Mattqualität erzielt wird.
Die Erfindung ermöglicht auch, dass derselbe Mehrwalzenkalander sowohl Thermowalzen mit glänzender als auch matter Oberfläche aufweisen kann, womit bei Änderung der Fahrweise mit demselben Mehrwalzenkalander sowohl matte als auch glänzende Qualitäten gefahren werden können.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann sehr günstig ausgeführt werden, wenn die Papiermaschine schon mit einem Mehrwalzenkalander ausgerüstet ist, wobei dessen Thermowalzen oder ein Teil von diesen durch mattbeschichtete Thermowalzen ersetzt werden kann und zum anderen der Mehrwalzenkalander sehr schnell wieder auf die Herstellung von glänzenden Papiersorten umgerüstet werden kann, indem die Thermowalzen mit matter Oberfläche durch gewöhnliche Thermowalzen mit glänzender Oberfläche ersetzt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Figuren der beigefügten Zeichnung ausführlich beschrieben, auf deren Einzelheiten die Erfindung jedoch nicht eng begrenzt werden soll.
In 1 ist ein vom Stand der Technik an sich bekannter Mehrwalzenkalander schematisch dargestellt, der erfindungsgemäß für die Herstellung von Mattpapier vorgesehen ist.
In 2A und 2B sind zwei verschiedene Fahrweisenausführungsformen zum Fahren von Papier in einem Mehrwalzenkalander gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt.
In 1 ist der Superkalander allgemein mit der Bezugsnummer 10 bezeichnet und er weist einen Kalanderständer 11 auf, an den ein aus mehreren Walzen gebildeter Walzenstapel 12 in vertikaler Ebene montiert ist. Der Walzenstapel 12 weist eine Oberwalze 13, eine Unterwalze 14 sowie zwischen Oberwalze und Unterwalze mehrere aufeinander angeordnete Zwischenwalzen 15–22 auf, die derart angeordnet sind, dass sie miteinander in Spaltkontakt sind. Die Papierbahn W wird über eine Streckwalze 135 und eine Abnahmewalze 136 in den Pressenspalt N₁ und weiter durch die anderen Pressenspalte N₂–N₈ des Kalanders geführt und schließlich durch den untersten Spalt N₉ herausgeführt. Zwischen den Spalten N₁–N₉ wird die Papierbahn W mit Hilfe von Abnahmewalzen 156, 167 von der Oberfläche der Walzen abgenommen.
In dem Mehrwalzenkalander nach 1 werden die Zwischenwalzen des Walzenstapels 12 abwechselnd aus Thermowalzen mit matter Oberfläche und deren Gegenwalzen mit weicher Oberfläche gebildet. Es ist jedoch absolut möglich, dass die Anzahl der Zwischenwalzen wesentlich kleiner als die in den Figuren dargestellte ist, wobei jedoch über 4 Walzen vorhanden sind. Es ist ebenfalls völlig klar, dass die Anzahl der Zwischenwalzen wesentlich größer sein kann als die der Darstellung, und die Walzen können z.B. in zwei Walzenstapeln angeordnet sein, die beide über 4 Walzen aufweisen. Von den Thermowalzen 15, 17, 20, 22 ist zumindest eine heizbar, je nach Anwendung zumindest die obersten 15, 17 und vorzugsweise sind alle Thermowalzen heizbar.
Die Oberwalze 13 des Kalanders 10 ist eine durchbiegungskompensierte Walze, deren Lagergehäuse 131 direkt und stationär am Kalanderständer 11 befestigt ist. Die Welle der durchbiegungskompensierten Oberwalze 13 ist an das genannte Lagergehäuse 131 montiert und die Walze ist in gewöhnlicher Weise mit innenseitigen Belastungsvorrichtungen ausgerüstet, mit denen die Durchbiegung des Walzenmantels in gewünschter Weise geregelt werden kann.
Die Unterwalze 14 des Kalanders ist in entsprechender Weise eine durchbiegungskompensierte Walze, deren Walzenmantel drehbar auf der Walzenwelle montiert ist und die Walze 14 ist mit innenseitigen Belastungsvorrichtungen ausgerüstet, mit denen die Durchbiegung des Walzenmantels in gewünschter Weise geregelt werden kann. Die Welle der Unterwalze 14 ist an die Lagergehäuse 141 montiert, die an Belastungsarme 144 montiert sind, die mit Hilfe von Gelenken 145 gelenkig am Kalanderständer 11 befestigt sind. Zwischen dem Kalanderständer 11 und den Belastungsarmen 144 sind Unterzylinder 143 montiert, mit denen die Unterwalze 14 in vertikaler Ebene versetzt werden kann. Der Walzenstapel 12 kann somit mit den Unterzylindern 143 belastet werden und zusätzlich kann der Walzenstapel 12 mit Hilfe der genannten Zylinder 143 geöffnet werden. Dank der durchbiegungskompensierten Unterwalze 14 können die Liniendruckprofile in den Spalten N₁–N₉ des Walzenstapels 12 gleichmäßig gehalten werden. Auch die Unterwalze 14 ist mit einer elastischen Polymerbeschichtung 142 versehen.
Erfindungsgemäß ist die oberste Zwischenwalze 15 eine mit matter Oberfläche versehene Thermowalze, die an den Enden in Lagergehäusen 151 drehbar gelagert ist. Die Lagergehäuse 151 sind an Arme 152 montiert, die mit in axialer Richtung der Walze 15 verlaufenden Gelenken 153 am Kalanderständer 11 schwenkbar gelagert sind. Die Arme 152 sind mit Entlastungsvorrichtungen 154 ausgerüstet, die aus druckmediumbetriebenen Kolben-Zylindervorrichtungen bestehen, die an. einem Ende an den genannten Armen 152 und am entgegengesetzten Ende am Kalanderständer 11 befestigt sind. Die Kolben-Zylindervorrichtungen 154 können aus Hydraulik- oder Druckluftzylindern oder Ähnlichen bestehen.
Die zweitoberste Zwischenwalze 16 ist eine Walze mit weicher Oberfläche, die mit elastischer Polymerbeschichtung 166 versehen ist. Die genannte Walze 16 ist an den Enden in Lagergehäusen 161 drehbar gelagert, die entsprechend an Armen 162 montiert sind. Die Arme 162 sind mit in axialer Richtung der Walze 16 verlaufenden Gelenken 163 am Kalanderständer 11 schwenkbar gelagert. Die Arme 162 sind mit Entlastungsvorrichtungen ausgerüstet, z.B. mit druckmediumbetriebenen Kolben-Zylindervorrichtungen 164, die an einem Ende an den genannten Armen 162 und am entgegengesetzten Ende am Kalanderständer 11 befestigt sind. An den Lagergehäusen 161 der zweitobersten Zwischenwalze 16 sind weiter die Lagergehäuse der Abnahmewalze 167 befestigt. Obwohl die Unterstützung der übrigen Zwischenwalzen in der Figur nicht näher dargestellt ist, ist aus der Figur jedoch deutlich erkennbar, dass die Unterstützung der Walzen 17–22 entsprechend ausgeführt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Zwischenwalzen 15–22 des Walzenstapels 12 abwechselnd aus Thermowalzen mit matter Oberfläche und Walzen mit weicher Oberfläche. Erfindungsgemäß bestehen mindestens zwei Thermowalzen aus Thermowalzen mit matter Oberfläche. Die Thermowalzen können auch mit Heizung ausgerüstet werden, entweder derart, dass alle Thermowalzen 15, 17, 20, 22 des Walzenstapels 12 beheizbare Walzen sind oder derart, dass nur die obersten Thermowalzen 15, 17 des Walzenstapels 12 als beheizbar vorgesehen sind. Für die polymerbeschichteten weichen Walzen 16, 18, 19, 22 kann gegebenenfalls Kühlung vorgesehen werden.
Erfindungsgemäß sind in dem Kalander also wenigstens eine, zweckmäßig mehrere, vorzugsweise alle Thermowalzen mit matter Oberfläche versehen, womit mattbeschichtete Kalandrierqualitäten gefahren werden können. Die Thermowalze mit matter Oberfläche ist vorzugsweise eine Keramikwalze, deren. Beschichtung vorzugsweise eine 300–500 μm dicke keramische Schicht ist, die vorzugsweise aus 50–80 % Al₂O₃ und 20–50 % ZrO₂ oder 50–92 % Cr₂O₃, 3–50 % TiO₂ und möglicherweise einem dritten Metalloxid oder Al₂TiO₅ besteht und dies Rauhigkeit der Beschichtung beträgt zweckmäßig Ra=0,2–2,0 μm, vorzugsweise; 0,4–1,0 μm. Die Beschichtung wird hinsichtlich ihrer Rauhigkeit in geeigneter-Weise der gewünschten Mattpapierqualität entsprechend behandelt.
In 2A und 2B sind zwei verschiedene Fahrweisenausführungen gezeigt. In 2A und 2B sind mit Bezugszeichen p Polymerwalzen, mit m Mattthermowalzen und mit k glänzende Thermowalzen bezeichnet. Die Bahn ist mit Bezugszeichen W gekennzeichnet.
In 2A ist eine Fahrweise zum Fahren einer glänzenden Qualität gezeigt, wobei die Mattwalzen m die Glätte erzeugen und der Glanz von den glänzenden Walzen k kommt. In 2B ist wiederum eine Fahrweise zur Erzeugung einer Mattqualität mit demselben Walzensystem gezeigt, und wie aus 2B hervorgeht, berührt die Bahn W keine Thermowalze k, wodurch ihre Oberfläche nicht glänzend wird.
Wie aus den in 2A und 2B gezeigten Fahrweisenausführungsformen des Mehrwalzenkalanders einer Ausführungsform der Erfindung hervorgeht, wird mit der Erfindung ein bedeutender Vorteil erzielt, wenn mit ein und demselben Mehrwalzenkalander durch Änderung der Fahrweise sowohl Qualitäten mit glänzender als auch matter Oberfläche gefahren werden können, indem Spalte gewählt werden, durch welche die Bahn W je nach der gewünschten Papierqualität gefahren wird.
Im Vorstehenden wurde die Erfindung unter Hinweis auf nur einen Mehrwalzenkalandertyp erläutert, aber der erfindungsgemäße Gedanke ist auch in Mehrwalzenkalandern anderen Typs vollständig anwendbar, und die Erfindung soll nicht nur auf die in der Figur gezeigte Ausführungsform begrenzt werden.

Claims

Mehrwalzenkalander, bestehend aus wenigstens einem Walzenstapel (12), wobei der Walzenstapel (12) mindestens drei Walzen aufweist, die vorgesehen sind, zwischen sich Kalandrierspalte (N₁ – N₉) zu bilden, wobei in den Kalandrierspalten (N₁ – N₉) jeweils eine Thermowalze (15, 17, 20, 22) und eine mit weicher Oberfläche versehene Kalandrierwalze (16, 18, 19, 21) gegeneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass von den Thermowalzen (15, 17, 20, 22) des Mehrwalzenkalanders (10) zumindest eine eine mit matter Oberfläche versehene Thermowalze ist.
Mehrwalzenkalander (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Thermowalzen (15, 17, 20, 22) des Mehrwalzenkalanders (10) Thermowalzen mit matter Oberfläche sind.
Mehrwalzenkalander (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermowalze mit matter Oberfläche eine matte Thermowalze mit keramischer Oberfläche ist.