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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kalendrieraufbau für eine Papiermaschine
gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 zum Herstellen von Papiersorten mit höherem Glanz,
insbesondere Papiersorten mit einem Glanz (Hunter in %) von über 40,
wie dies beispielsweise auf der Druckschrift US-A-4 670 102 bekannt
ist.
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Das
Kalendrieren ist ein Verfahren, mittels dem die Eigenschaften, insbesondere
das Dickenprofil, die Glätte,
der Glanz und die Oberflächenporosität eines
bahnartigen Materials wie beispielsweise eine Papierbahn im Allgemeinen
verbessert werden sollen. Beim Kalendrieren tritt die Papierbahn
in einen Spalt, der zwischen Walzen ausgebildet ist, die gegeneinander
gepresst werden, und bei dem die Papierbahn durch die Wirkung der
Temperatur, der Feuchtigkeit und der Spaltbelastung verformt wird, wobei
in diesem Zusammenhang die physikalischen Eigenschaften der Papierbahn
beeinflusst werden können,
indem die vorstehend erwähnten
Parameter und die Wirkzeit gesteuert werden. Die guten physikalischen
Eigenschaften, die durch das Kalendrieren erzielt werden, führen zu
einer besseren Druckqualität,
wodurch sie einen Wettbewerbsvorteil für den Papierhersteller mit
sich bringen. Papiersorten, die eine geringfügige Menge an Beschichtung
enthalten, sind umweltfreundlicher als übermäßig beschichtete Sorten. Die
Rohmaterialkosten von Papier werden grob derart gebildet, dass,
je weniger chemischer Halbstoff und je mehr mechanischer Halbstoff
und Füllstoffe
in dem Papier vorhanden sind, um so kostengünstiger das Papier ist. Die
Brennbarkeit von unbeschichteten Papiersorten ist erheblich besser
im Vergleich zu beschichteten Sorten, und es ist somit möglich, Papierabfall
als Energiequelle zu verwenden und dadurch die Recyclingkosten zu
vermeiden, die derzeit noch ziemlich hoch sind.
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In
der Praxis ist ein Langspaltkalendrieren als günstig befunden worden, um Niedrigglanzpapiersorten
das heißt
Sorten mit einem Glanz (Hunter in %) von unter 40 durch Kalendrieren
zu erzeugen. Wenn ein höherer
Glanz erforderlich ist, ist die Spaltbelastung bei dem Langspaltkalendrieren
nicht ausreichend, um einen Glanz vorzusehen. Mit immer mehr zunehmenden
Laufgeschwindigkeiten wird das Kalendrieren zu einem Engpass bei
dem Papierherstellungsprozess, und eine zufriedenstellende Qualität wird durch
derzeitige Maschinenkalendriereinheiten nicht erzielt. Einige der
Nachteile des gegenwärtigen
Papierherstellprozesses sind außerdem,
dass
- – der
Verlust an spezifischem Volumen zunimmt, wenn der Glanz verbessert
wird,
- – zum
Vorsehen einer ausreichenden Glanzqualität es erforderlich ist, Bahnen
mit einer Unmenge an Beschichtung anzuwenden und/oder ein außerhalb
der Fertigungslinie stattfindendes Kalendrieren anzuwenden, insbesondere
ein Mehrspaltsuperkalendrieren und/oder ein Weichkalendrieren, und
- – die
Investitionskosten und die Raumerfordernis hoch sind.
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a
Mit Maschinenkalendrieren ist hierbei und nachstehend ein Kalendrieren
bei einer Kalendriereinheit gemeint, bei der Spalte zwischen übereinander
angeordneten nicht elastischen mit einer glatten Oberfläche versehenen
Metallwalzen ausgebildet sind. Die Länge des Spaltes bei einer Maschinenkalendriereinheit
ist von dem Durchmesser der Walzen und von der Dicke der Papierbahn,
die kalendriert wird, abhängig,
wobei sie typischerweise sehr gering ist, wobei daher die Spaltbelastung
in den Spalten relativ hoch ist.
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b
Superkalendrieren, das bei einem außerhalb der Fertigungslinie
stattfindenden Vorgang in der Praxis das beste Ergebnis im Hinblick
auf die Qualität
vorsieht, bedeutet vorstehend und nachstehend ein Kalendrieren bei
einer Kalendriereinheit, bei der Spalte zwischen einer mit einer
glatten Oberfläche
versehenen Walze, wie beispielsweise eine Metallwalze oder eine
mit einer harten Oberfläche
versehene Walze, und einer Walze ausgebildet sind, die mit einer
elastischen Beschichtung bedeckt ist, wie beispielsweise eine Papierwalze
oder eine Polymerwalze, wobei in diesem Zusammenhang ein beachtlich
breiter Spalt ausgebildet wird. Die mit der elastischen Oberfläche versehene
Walze stimmt mit den Konturen der Oberfläche des Papiers überein und presst
die entgegengesetzte Seite des Papiers gleichmäßig gegen die mit der glatten
Oberfläche versehene
Metallwalze. Aufgrund der mit der elastischen Oberfläche versehenen
Walze ist die Kalendrierzeit außerdem
länger,
wobei daher zum Sicherstellen einer angemessenen Leistung die Papiermaschine
derzeit sogar mit drei Superkalandern ausgestattet sein muss. Bei
einem Superkalander sind derzeit typischerweise 10 bis 12 Spalte
vorhanden. Für
die Zwecke eines Behandelns von beiden Seiten weist der Kalander
einen sogenannten Umkehrspalt auf, bei dem zwei mit elastischer
Oberfläche
versehene Walzen vorhanden sind, die aneinander angeordnet sind.
Die lineare Belastung bei dem Superkalander nimmt von dem oberen
Spalt zu dem Bodenspalt hin aufgrund der Schwerkraft zu, jedoch kann
durch Anwenden einer Entlastung dieser Walzen diese Zunahme der
Last ausgeglichen werden.
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C
Mit Weichkalendrieren ist vorstehend und nachstehend ein Kalendrieren
bei einer Kalendriereinheit gemeint, bei der Spalte in einer Art
und Weise ausgebildet sind, die derjenigen eines Superkalanders ähnlich ist,
und zwar zwischen einer mit einer glatten Oberfläche versehenen Metallwalze
und einer mit einer elastischen Beschichtung bedeckten Walze, wobei
in diesem Zusammenhang ein Spalt mit einer wesentlichen Breite ausgebildet
ist. Bei einem Weichkalander ist jeder Spalt zwischen separaten
Walzenpaaren ausgebildet, so dass die Spaltbelastung in den einzelnen
Spalten bei jedem einzelnen Spalt eingestellt werden kann. Die Maschinenkalander
einer Papiermaschine können
durch Weichkalander ersetzt werden. Um beide Seiten der Bahn bei
einem Kalander zu behandeln, werden die Positionen der Walzen bei
aufeinanderfolgenden Spalten so ausgetauscht, dass beide Seiten
der Bahn in der gleichen Weise behandelt werden.
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d
Mit Langspaltkalendrieren ist vorstehend und nachstehend ein Kalendrieren
bei einer Kalendriereinheit gemeint, bei der ein Spalt zwischen
einer mit einem elastischen Mantel versehenen Walze, wobei der Mantel
der Walze beispielsweise aus Polyurethan gestaltet ist, und einer
Presswalze, Schuhwalze ausgebildet ist, die mit Innenbelastungsschuhen
versehen ist und die aus Metall hergestellt ist. Ein Langspaltkonzept,
das durch die Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung auf den
Markt gebracht worden ist, wird OptiDwellTM genannt,
das zwei verschiedene Langspaltkalander umfasst:
- i.
OptiDwell ShoeTM-Kalander auf der Grundlage der
Schuhpresstechnologie,
- ii. OptiDwell BeltTM-Kalander auf der
Grundlage der Walzentechnologie/Riementechnologie.
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Die
Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Schwächen und
Nachteile im Zusammenhang mit dem gegenwärtigen Kalendrieren zu beseitigen
oder zumindest zu minimieren und einen neuen und erfinderischen
Kalendrieraufbau für
eine Papiermaschine zu schaffen, wobei dieser Aufbau es ermöglicht,
dass Papiersorten mit einem höheren Glanz
durch Kalendrieren erzeugt werden, insbesondere jene Sorten mit
einem Glanz (Hunter in %) von über
40.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines
Kalendrieraufbaus der zu Beginn erwähnten Art gelöst, wobei
die hauptsächlichen
spezifischen Merkmale von diesem Aufbau in dem kennzeichnenden Teil
des beigefügten
unabhängigen
Anspruches aufgeführt
sind.
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Somit
ist die vorliegende Erfindung auf eine neue und erfinderische Idee
dahingehend gegründet, dass
bei einem Paar an Kalendriereinheiten, die aus verschiedenen und
separaten Kalendriereinheiten ausgebildet sind, die Spaltbelastung
in der letzten Kalendriereinheit höher als die Spaltbelastung
in der vorhergehenden Kalendriereinheit ist.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das als besonders vorteilhaft erachtet wird, weist
der Aufbau eine Kombination auf, bei der in der Maschinenrichtung
zunächst
zumindest eine in der Fertigungslinie befindliche Langspaltkalendriereinheit
mit einem Spalt oder mit zwei Spalten vorhanden ist, die in vorteilhafter
Weise zumindest einen Kalendriervorgang bei einem Langspalt aufweist,
und wobei danach zumindest eine andere in der Fertigungslinie befindliche
oder außerhalb
der Fertigungslinie befindliche Kalendriereinheit vorhanden ist.
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Auf
der Grundlage von Versuchsergebnissen von dem erfindungsgemäßen Aufbau
war es möglich,
herauszufinden, dass es vorteilhaft ist, zunächst mittels eines in der Fertigungslinie
befindlichen Langspaltschuhkalanders und danach mittels eines anderen
in der Fertigungslinie befindlichen oder außerhalb der Fertigungslinie
befindlichen Kalanders zu kalendrieren, wobei dieser wahlweise entweder aus
zumindest einer Weichkalendriereinheit oder aus zumindest einer
Superkalendriereinheit ausgebildet ist. Es ist vorteilhaft, genau
diese Reihenfolge aufzugreifen, da die Bahn an der Seite einer weichen
Walze rau wird, wenn der letzte Kalander ein Langspaltschuhkalander
ist. Im Vergleich zu einer Situation, bei der ein Langspaltkalendrieren,
das eine geringere Spaltbelastung erzeugt, nach einem in der Fertigungslinie
stattfindenden Kalendrieren ausgeführt wird, bei dem eine höhere Spaltbelastung
erzeugt wird, kann befunden werden, dass ein Glanzvorteil von einer
Höhe von
15 Prozenteinheiten mittels des erfindungsgemäßen Kalendrieraufbaus erzielt
wird. In ähnlicher
Weise kann, wenn der erfindungsgemäße Kalendrieraufbau mit einem
herkömmlichen
in der Fertigungslinie stattfindenden Kalendrieren verglichen wird,
ein Glanzvorteil von einigen wenigen Prozenteinheiten mittels des
erfindungsgemäßen Kalendrieraufbaus
erzielt werden.
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In
bezug auf die Vorteile der vorliegenden Erfindung, kann des weiteren
erwähnt
werden, dass insbesondere das Dickenprofilieren der Bahn bei der zweiten
in der Fertigungslinie oder außerhalb
der Fertigungslinie befindlichen Kalendriereinheit ausgeführt werden
kann, die nach der in der Fertigungslinie befindlichen Langspaltkalendriereinheit
angeordnet ist, und dass der erfindungsgemäße Aufbau verbesserte Eigenschaften
des Papiers und deren Kombinationen und im Vergleich zu der Zeit
in Verwendung befindlichen in der Fertigungslinie befindlichen Kalandern
und Superkalandern eine verringerte Mikrorauhigkeit, einen höhereren
Glanz und eine Einsparung bei dem spezifischen Volumen vorsieht.
In bezug auf die Vorteile der vorliegenden Erfindung kann des weiteren
erwähnt
werden, dass, wenn bereits Superkalander bei der Anlage vorhanden
sind, ein Langspaltkalendrieren als ein in der Fertigungslinie stattfindendes
Kalendrieren ausgeführt
werden kann und danach die Bahn in der Fertigungslinie in einer normalen
Weise bei geeigneten Prozessbedingungen kalendriert oder superkalendriert
werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung und weitere Vorteile, die durch diese erzielbar
sind, sind nachstehend in beispielartiger Weise durch einige Ausführungsbeispiele
der Erfindung, die als vorteilhaft erachtet werden, unter Bezugnahme
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
in schematischer Weise ein erstes vorteilhaftes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
in schematischer Weise ein zweites vorteilhaftes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt
einen Kalendrieraufbau gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, das als für eine Papiermaschine zum Herstellen
von Papiersorten mit einem höheren
Glanz als vorteilhaft erachtet wird, insbesondere jene Papiersorten
mit einem Glanz (Hunter in %) von über 40. Der Kalendrieraufbau
des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels ist aus einem
Paar an Kalendriereinheiten ausgebildet, das eine Kombination an
Kalendriereinheiten aufweist, die in der Maschinenrichtung hintereinander
und voneinander entfernt angeordnet sind, wobei bei dieser Kombination
die Spaltbelastung in der letzten in der Fertigungslinie oder außerhalb
der Fertigungslinie befindlichen Kalendriereinheit 2 höher als
die Spaltbelastung bei der vorhergehenden in der Fertigungslinie
befindlichen Kalendriereinheit 1 ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist im Hinblick auf ein Erzeugen einer Papiersorte mit
höherem
Glanz bei dem Paar an Kalendriereinheiten:
- – die erste
in der Fertigungslinie befindliche Kalendriereinheit 1 bei
dem Ausführungsbeispiel
von 1 eine Langspaltkalendriereinheit mit einem Spalt,
die einen Langspalt hat, der zwischen einer mit einem steifen Mantel
versehenen Metallwalze 11, vorteilhafterweise eine Thermowalze,
und einer Schuhwalze 10 mit elastischem Mantel ausgebildet
ist. Die Schuhwalze 10 ist mit einem (in der Zeichnung
nicht gezeigten) Innengleitschuh versehen, der, während er
an dem Rahmenaufbau an der Innenseite der Schuhwalze 10 gestützt ist,
den Mantel der Schuhwalze 10 presst, oder sie ist mit einem
(in der Zeichnung nicht gezeigten) Walzenaufbau/Riemenaufbau versehen,
der um die Schuhwalze herum gegen die Metallwalze 11 angeordnet
ist, die die Thermowalze von dieser Art an Langspaltkalendriereinheit
ist, und
- – die
zweite in der Fertigungslinie oder außerhalb der Fertigungslinie
befindliche Kalendriereinheit 2 bei dem Ausführungsbeispiel
von 1 ein Weichkalander mit einem Spalt, der einen
Spalt hat, der zwischen einer Walze 20, die mit einer elastischen
Beschichtung bedeckt ist, und einer Metallwalze 21 ausgebildet
ist, die vorteilhafterweise eine Thermowalze ist. In diesem Zusammenhang
gibt es Grund, zu betonen, dass der Weichkalander üblicherweise
zwei Spalte aufweist, die zwischen Paaren an Walzen ausgebildet
sind, die voneinander beabstandet sind, so dass die Positionen der
Metallwalze 21 und der beschichteten Walze 20 in
bezug auf die Bahn umgekehrt sind, damit beide Seiten der Bahn so kalendriert
werden, dass sie im Wesentlichen identisch sind.
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2 zeigt
einen Kalendrieraufbau gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, das als vorteilhaft erachtet wird, für eine Papiermaschine
zum Herstellen von Papiersorten mit höherem Glanz, insbesondere jene
mit einem Glanz (Hunter in %) von über 40. Der Kalendrieraufbau
des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels ist aus einem
Paar an Kalendriereinheiten 1 und 3 ausgebildet,
das eine Kombination an unterschiedlichen Kalendriereinheiten aufweist,
die in der Maschinenrichtung hintereinander und voneinander beabstandet
angeordnet sind, wobei in diesem Zusammenhang in ähnlicher
Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel
von 1 die Spaltbelastung bei der letzten in der Fertigungslinie
oder außerhalb
der Fertigungslinie befindlichen Kalendriereinheit 3 höher als
die Spaltbelastung bei der vorangehenden in der Fertigungslinie
befindlichen Kalendriereinheit 1 ist. Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es, um ein Aufrauen des Papiers zu verhindern, von
Vorteil, dass die Spaltbelastung bei dem letzten Langspalt der in der
Fertigungslinie befindlichen Langspaltkalendriereinheit 1 geringer
als die Spaltbelastung bei dem ersten Spalt des Superkalanders 3 oder
der zweiten in der Fertigungslinie oder außerhalb der Fertigungslinie
befindlichen Kalendriereinheit ist, die nach dieser in der Maschinenrichtung
angeordnet ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist im Hinblick auf ein Herstellen einer Papiersorte mit
hohem Glanz bei dem Paar an Kalendriereinheiten:
- – die erste
in der Fertigungslinie befindliche Kalendriereinheit 1 bei
dem Ausführungsbeispiel
von 2 eine Kalendriereinheit 1 mit zwei Spalten, bei
der in der Maschinenrichtung
– der erste Spalt ein kurzer
Spalt ist, der zwischen zwei Metallwalzen 11 und 12 ausgebildet
ist,
– der
zweite Spalt ein Langspalt ist, der zwischen einer mit einem steifen
Mantel versehenen Metallwalze 11, in vorteilhafter Weise
eine Thermowalze, und einer mit einem elastischen Mantel versehenen
Schuhwalze 10 ausgebildet ist. Die Schuhwalze 10 weist
einen (in der Zeichnung nicht gezeigten) Innengleitschuh auf, der,
während
er an dem Rahmenaufbau an der Innenseite der Schuhwalze 10 gestützt ist,
den Mantel der Schuhwalze 10 presst, oder einen (in der
Zeichnung nicht gezeigten) Walzenaufbau/Riemenaufbau auf, der um
die Schuhwalze herum gegen die Metallwalze 11 angeordnet
ist, die eine Thermowalze von der Art einer Langspaltkalendriereinheit
ist, und
- – die
zweite in der Fertigungslinie oder außerhalb der Fertigungslinie
befindliche Kalendriereinheit 2 bei dem Ausführungsbeispiel
2 ein Mehrspaltsuperkalander ist, bei dem jeder Spalt zwischen einer
mit einer elastischen Oberfläche
versehenen Walze 30, beispielsweise eine Papierwalze oder Polymerwalze,
und einer mit einer harten Oberfläche versehenen Walze, wie beispielsweise
eine Metallwalze 31, in vorteilhafter Weise eine Thermowalze,
ausgebildet ist.
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Es
sollte hierbei betont werden, dass die Reihenfolge der Walzen sich
von der vorstehend dargelegten Darstellung in Verbindung mit den 1 und 2 derart
unterscheiden kann, dass zumindest eine der Thermowalzen 11, 21 bei
einer oberen Position ist. Die Walzen können außerdem um die Thermowalze 11, 21 beispielsweise
in der folgenden Reihenfolge angeordnet sein: eine Langspaltwalze,
eine Thermowalze und eine weiche Walze; oder eine weiche Walze,
eine Thermowalze und eine Langspaltwalze.
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Vorstehend
ist die vorliegende Erfindung lediglich in beispielartiger Weise
anhand von einigen als vorteilhaft erachteten Ausführungsbeispielen
von ihr beschrieben. Dies soll natürlich die vorliegende Erfindung
nicht einschränken
und, wie dies für
Fachleute offensichtlich ist, es sind viele alternative Lösungen und
Variationen innerhalb der erfinderischen Idee und ihres Schutzumfangs,
der in den beigefügten
Ansprüchen
definiert ist, denkbar.