EP0732444A1 - Kalander für die Behandlung einer Papierbahn und Verfahren zu dessen Betrieb - Google Patents

Kalander für die Behandlung einer Papierbahn und Verfahren zu dessen Betrieb Download PDF

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EP0732444A1
EP0732444A1 EP96103276A EP96103276A EP0732444A1 EP 0732444 A1 EP0732444 A1 EP 0732444A1 EP 96103276 A EP96103276 A EP 96103276A EP 96103276 A EP96103276 A EP 96103276A EP 0732444 A1 EP0732444 A1 EP 0732444A1
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calender according
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calender
stack
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Franz Kayser
Rolf Dr. Van Haag
Ulrich Rothfuss
Reinhard Wenzel
Dieter Junk
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Voith Sulzer Finishing GmbH
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/02—Rolls; Their bearings
    • D21G1/0233—Soft rolls
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/02—Rolls; Their bearings

Definitions

  • the invention relates to a calender for the treatment of a paper web, in particular for the production of gravure-capable paper, with a roll stack which can be loaded from the end and which has a working nip formed between a hard and a soft roll and an alternating nip between two soft rolls Part of the rolls can be heated and at least one end roll can be controlled by deflection, and a method for operating this calender.
  • Calenders of this type are widely known, for example from the brochure "The New Super Calender Concepts” from Sulzer Papertec from 1994 (code 05/94 d). They are used for the final treatment of a paper web so that it has a desired value Smoothness, gloss, thickness, bulk and the like. receives, and are set up separately from a paper machine.
  • the "soft" or elastic rollers have a cover consisting mainly of fiber material.
  • the heated rollers have a surface temperature limited to around 80 ° C.
  • the average compressive stress in the nips is between 15 and 30 N / mm 2 in normal operation, and values up to a maximum of about 40 N / mm 2 have already been used in the lowest working gap.
  • roller diameters are larger than those of the supercalender due to their strength, high line loads have to be applied in order to generate the compressive stresses required for a desired calendering result.
  • replacement rolls for the elastic rolls are expensive because they are to be controllable at the same time as deflection.
  • the invention has for its object to provide a calender of the type described above, which is also suitable for the treatment of gravure and other high quality papers, but is cheaper to manufacture and operate.
  • the stack has only eight rollers and, in order to increase the deformation energy to be supplied to the paper web, the condition is at least for one working gap that the dwell time is at least 0.1 ms and that the heating of a heatable roller delimiting the working gap a surface temperature of at least 100 ° C and the load on the rollers are designed for an average compressive stress in the working gap of at least 42 N / mm 2 .
  • the condition applies that, at least for one working gap, the condition applies that the dwell time is at most 0.9 ms and that the heating to a surface temperature of at most 150 ° C. and the load to an average compressive stress of at most 60 N / mm 2 is designed. In fact, only a moderate increase in surface temperature and compressive stress is required. In most cases, a surface temperature of less than 130 ° C and an average compressive stress of less than 50 N / mm 2 are sufficient.
  • the preferred dwell time is 0.2 to 0.5 ms.
  • condition applies to the majority or all of the six working columns. Because the increased values are evenly distributed over several working columns, very small increases are sufficient.
  • top and bottom rollers are heated.
  • the heat energy can be supplied better via these hard rollers than via the adjacent soft roller. This also applies if the top and / or bottom roller can be controlled by deflection, because, for example, a heated hydraulic fluid can be supplied.
  • the soft rollers have a plastic cover.
  • Such plastic-related rollers are much better suited than rollers covered with fiber material for operation with increased medium compressive stress. They allow operation with a compressive stress of more than 42 N / mm 2 .
  • the reference should be designed for a compressive strength of up to about 60 N / mm 2 .
  • plastic cover consists essentially of fiber-reinforced epoxy resin.
  • Such a plastic cover has a service life of at least twelve weeks.
  • An example of this is a cover from "TopTec 4" from Scapa Kern, Wimpassing / Austria.
  • the stack is arranged in-line in a paper machine or coating machine.
  • the paper web therefore arrives at an elevated temperature, for example 60 ° C., at the inlet nip of the calender and therefore only needs a small amount of heat in order to make sufficient deformation energy available.
  • plastic covers which are desirable for reasons of higher compressive stress, are particularly suitable because, in contrast to paper covers, they are much less sensitive to markings and therefore rarely have to be removed and sanded.
  • all rollers have a drive.
  • the paper web can therefore be drawn in with the calender running because all the rollers can be brought to the same speed before the gaps are closed.
  • the stack be covered by a protective hood that reduces heat radiation.
  • a protective hood reduces the heat radiation, so that the manufacturing hall does not have to be heated as much and excessively air-conditioned.
  • the temperature inside the hood is kept at a higher value, so that the heat input via the heating device can be kept low.
  • the illustrated calender 1 has a roll stack consisting of eight rolls, namely a heatable, deflection-controllable hard top roll 2, a soft roll 3, a heatable hard roll 4, a soft roll 5, a soft roll 6, a heatable hard roll 7 , a soft roller 8 and a heatable, deflection-controllable hard lower roller 9.
  • a heatable, deflection-controllable hard top roll 2 a soft roll 3
  • a heatable hard roll 4 a soft roll 5
  • a soft roll 6 a heatable hard roll 7
  • a soft roller 8 and a heatable, deflection-controllable hard lower roller 9.
  • a paper web 17 is fed from a paper machine 18, passes through the working gaps 10 to 12, the changing gap 16 and the working gaps 13 to 15 under the guidance of guide rollers 19, whereupon it is wound up in a winding device 20.
  • the paper web lies on one side, in the three lower working gaps 13 to 15 on the other side against the hard rollers, so that the desired surface structure, for example gloss or smoothness, is achieved on both sides.
  • each of the rollers 2 to 9 has its own drive 21. This enables the paper web 17 to be drawn in during operation.
  • Each of the soft rollers 3, 5, 6 and 8 has a cover 22 made of plastic, in particular fiber-reinforced plastic. This material is less sensitive to marking than paper, so that the longer service lives that are essential for in-line operation are achieved. In addition, a higher compressive stress can be applied to the cover. It is also more resistant to higher temperatures than paper.
  • the force P is used to ensure that the mean compressive stress p in the working gaps 10 to 12 and 13 to 15, in particular in the lowest gap, is between 42 and 60 N / mm 2 , and preferably above 45 N / mm 2 .
  • the surface temperature of the heatable rollers 2, 4, 7 and 9 is between 100 and 150 ° C.
  • the diameter of the rollers and the elasticity of the covering 22 are chosen so that there is a gap width of approximately 2 to 15 mm, preferably approximately 8 mm. Depending on the web speed, this leads to dwell times t in each working gap of 0.1 to 0.9 ms. It is preferred if the temperature T is only slightly above the lower limit, for example 110 ° C., and if the compressive stress is only slightly above the lower limit, for example 50 N / mm 2 .
  • the target quantity Zg which corresponds to the above relationship (I) is plotted in a three-dimensional diagram in the ordinate, the compressive stress p in N / mm 2 in one abscissa and the dwell time t in ms in the other abscissa.
  • Three areas are more constant Temperature T entered in ° C, of which the 100 ° C area with full lines and dots at the network crossings, the 125 ° C area with dash-dotted lines with circles at the network crossings and the 150 ° C area with dashed lines with crosses at the network crossings is.
  • the arithmetic mean of the dwell time t, the surface temperature T and the mean compressive stress p is first determined from all six working columns. If one goes into the diagram of FIG. 2 with these values, one can immediately determine whether the target variable Zg lies in the desired target range between 0.8 and 0.9. In many cases, the results of the paper treatment can be improved by the fact that the rollers, in particular the center rollers, are mounted in levers in an unillustrated manner, the overhanging weights being advantageously compensated for by supporting devices, as is known from EP 0 285 942 B1.

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Abstract

Ein Kalander für die Behandlung einer Papierbahn, insbesondere zur Erzeugung von tiefdruckfähigem Papier, weist einen Stapel von nur acht Walzen (2-9) auf. Zur Erhöhung der der Papierbahn (17) zuzuführenden Verformungsenergie gilt zumindest für einen und insbesondere den untersten Arbeitsspalt, vorzugsweise aber für die Mehrheit der Arbeitsspalte oder alle Arbeitsspalte (10-15) als Bedingung, daß die Verweilzeit-Summe mindestens 0,1 ms beträgt und daß die Beheizung (H) einer den Arbeitsspalt begrenzenden beheizbaren Walze (2, 4, 7, 9) auf eine Oberflächentemperatur von mindestens 100°C und die Belastung (P) der Walzen auf eine mittlere Druckspannung im Arbeitsspalt von mindestens 42 N/mm<2> ausgelegt ist. Eine besonders gute Bedruckbarkeit ergibt sich, wenn man Oberflächentemperatur, Druckspannung und Verweilzeit im Spalt in eine bestimmte Beziehung setzt. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Kalander für die Behandlung einer Papierbahn, insbesondere zur Erzeugung von tiefdruckfähigem Papier, mit einem vom Ende her belastbaren Walzenstapel, der zwischen jeweils einer harten und einer weichen Walze gebildete Arbeitsspalte und zwischen zwei weichen Walzen einen Wechselspalt aufweist, wobei ein Teil der Walzen beheizbar und mindestens eine Endwalze durchbiegungssteuerbar ist, und auf ein Verfahren zum Betrieb dieses Kalanders.
  • Kalander dieser Art sind vielfach bekannt, beispielsweise aus dem Prospekt "Die neuen Superkalanderkonzepte" der Firma Sulzer Papertec aus 1994 (Kennziffer 05/94 d). Sie dienen der abschließenden Behandlung einer Papierbahn, damit diese einen gewünschten Wert der Glätte, des Glanzes, der Dicke, des Bulk u.dgl. erhält, und sind getrennt von einer Papiermaschine aufgestellt. Die "weichen" oder elastischen Walzen tragen einen hauptsächlich aus Fasermaterial bestehenden Bezug. Die beheizbaren Walzen haben eine auf etwa 80°C begrenzte Oberflächentemperatur. Die mittlere Druckspannung in den Walzenspalten liegt im Normalbetrieb zwischen 15 und 30 N/mm2, im untersten Arbeitsspalt sind auch schon Werte bis maximal etwa 40 N/mm2 angewendet worden. Für einfach zu satinierende Papiere, wie z.B. Schreibpapier, genügt ein Stapel mit 9 oder 10 Walzen. Für höherwertige Papiere, wie tiefdruckfähige Papiere, technische Papiere oder Verdichtungspapiere werden 12 bis 16 Walzen benötigt. Eine solche Großmaschine ist teuer und hat einen erheblichen Raumbedarf.
  • Des weiteren sind sogenannte Kompaktkalander bekannt, bei denen eine beheizbare Walze mit einer durchbiegungssteuerbaren weichen Walze einen Spalt bildet und zur beidseitigen Behandlung der Papierbahn auch zwei derartige Kalander hintereinander geschaltet werden können. Hiermit lassen sich aber nur einfach zu satinierende Papiere, nicht aber technische Papiere, z.B. Silicon-Rohpapiere sowie Papiere für den Tiefdruck, herstellen. Außerdem muß ein großer Teil der Verformungsenergie als Wärme zugeführt werden. Die beheizbaren Walzen haben daher eine Oberflächentemperatur von 160 bis 200° C. Es wird viel Wärmeenergie abgestrahlt, die durch Klimaanlagen wieder abgeführt werden muß. Weil die Walzendurchmesser festigkeitsbedingt größer als beim Superkalander sind, müssen hohe Streckenlasten aufgebracht werden, um die für ein gewünschtes Satinageergebnis notwendigen Druckspannungen zu erzeugen. Des weiteren sind Austauschwalzen für die elastischen Walzen teuer, weil sie gleichzeitig durchbiegungssteuerbar sein sollen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kalander der eingangs beschriebenen Art anzugeben, der auch für die Behandlung von tiefdruckfähigen und anderen hochwertigen Papieren geeignet, aber billiger in der Herstellung und im Betrieb ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stapel nur acht Walzen aufweist und zur Erhöhung der der Papierbahn zuzuführenden Verformungsenergie zumindest für einen Arbeitsspalt als Bedingung gilt, daß die Verweilzeit mindestens 0,1 ms beträgt und daß die Beheizung einer den Arbeitsspalt begrenzenden beheizbaren Walze auf eine Oberflächentemperatur von mindestens 100°C und die Belastung der Walzen auf eine mittlere Druckspannung im Arbeitsspalt von mindestens 42 N/mm2 ausgelegt ist.
  • Durch die Reduzierung der Stapelhöhe wird der Einfluß des Walzengewichts auf die Streckenlast vermindert. Man kann daher bei gleicher Streckenlast im untersten Spalt im obersten Eingangsspalt mit einer höheren Streckenlast als bei den bekannten Superkalandern arbeiten. Überraschenderweise genügt es daher, die zuzuführende Verformungsenergie moderat zu steigern, um auch hochwertige Papiere zufriedenstellend bearbeiten zu können. So kann die Wärmezufuhr bei Temperaturen erfolgen, die nur etwas über den bisher üblichen Temperaturen liegen und daher die Wärmeabstrahlung nur geringfügig erhöhen. Auch stehen hierfür die verschiedensten Wärmeträger zur Verfügung; es gibt keine Schwierigkeiten wie bei den hohen Temperaturen, die bei einem Kompaktkalander angewendet werden müssen. Auch genügt eine relativ geringe Erhöhung der Druckspannung, die mechanisch ohne weiteres ertragen werden kann und höchstens bei der Wahl des Bezuges der elastischen Walze zu berücksichtigen ist. Indem beide Maßnahmen (verstärkte Beheizung und verstärkte Belastung) zumindest in einem Arbeitsspalt, vorzugsweise dem untersten Arbeitsspalt, gleichzeitig angewendet werden, lassen sich außerordentlich gute Ergebnisse auch bei einem schnellaufenden Kalander und bei hochwertigen Papieren erzielen. Da der Walzenstapel eine geringere Höhe als bekannte Superkalander hat, benötigt man auch niedrigere Gebäude, was die Aufstellungskosten erheblich senkt.
  • Zweckmäßigerweise ist dafür gesorgt, daß zumindest für den einen Arbeitsspalt die Bedingung gilt, daß die Verweilzeit höchstens 0,9 ms beträgt und daß die Beheizung auf eine Oberflächentemperatur von maximal 150°C und die Belastung auf eine mittlere Druckspannung von maximal 60 N/mm2 ausgelegt ist. Es ist daher tatsächlich nur eine moderate Erhöhung der Oberflächentemperatur und der Druckspannung erforderlich. In den meisten Fällen genügt sogar eine Oberflächentemperatur von weniger als 130°C und eine mittlere Druckspannung von weniger als 50 N/mm2. Die bevorzugte Verweilzeit beträgt 0,2 bis 0,5 ms.
  • Besonders vorteilhaft ist es, daß die Bedingung für die Mehrheit oder alle der sechs Arbeitsspalte gilt. Weil die erhöhten Werte gleichmäßig auf mehrere Arbeitsspalte verteilt sind, genügen sehr geringfügige Erhöhungen.
  • In diesem Zusammenhang empfiehlt es sich, daß Ober- und Unterwalze beheizbar sind. Über diese harten Walzen läßt sich die Wärmeenergie besser zuführen als über die angrenzende weiche Walze. Dies gilt auch, wenn die Ober- und/oder Unterwalze durchbiegungssteuerbar sind, weil man beispielsweise eine beheizte Druckflüssigkeit zuführen kann.
  • Besonders günstig ist es, daß die weichen Walzen einen Kunststoffbezug tragen. Solche kunststoffbezogenen Walzen sind wesentlich besser als mit Fasermaterial bezogene Walzen für den Betrieb bei erhöhter mittlerer Druckspannung geeignet. Sie erlauben einen Betrieb mit einer Druckspannung von mehr als 42 N/mm2. Insbesondere sollte der Bezug auf eine Druckspannungs-Belastbarkeit bis etwa 60 N/mm2 ausgelegt sein.
  • Dies gilt insbesondere, wenn der Kunststoffbezug im wesentlichen aus faserverstärktem Epoxidharz besteht. Ein solcher Kunststoffbezug hat eine Standzeit von wenigstens zwölf Wochen. Als Beispiel hierfür wird ein Bezug aus "TopTec 4" der Firma Scapa Kern, Wimpassing/Österreich genannt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Stapel in-line einer Papiermaschine oder Streichmaschine angeordnet. Die Papierbahn kommt daher mit erhöhter Temperatur, beispielsweise mit 60° C, am Einlaßspalt des Kalanders an und benötigt daher nur noch eine geringe Wärmezufuhr, um eine ausreichende Verformungsenergie verfügbar zu machen. Bei einem solchen in-line-Betrieb sind Kunststoffbezüge, die schon aus Gründen der höheren Druckspannung erwünscht sind, besonders geeignet, weil sie - im Gegensatz zu Papierbezügen - wesentlich weniger gegen Markierungen empfindlich sind und daher nur selten ausgebaut und abgeschliffen werden müssen.
  • Zweckmäßigerweise besitzen alle Walzen einen Antrieb. Die Papierbahn kann daher bei laufendem Kalander eingezogen werden, weil alle Walzen auf die gleiche Geschwindigkeit gebracht werden können, ehe die Spalte geschlossen werden.
  • Empfehlenswert ist es auch, daß der Stapel von einer Schutzhaube abgedeckt ist, die die Wärmeabstrahlung reduziert. Ein solche Schutzhaube verringert die Wärmeabstrahlung, so daß sich die Fabrikationshalle nicht so stark erwärmt und übermäßig klimatisiert werden muß. Umgekehrt wird die Temperatur im Innern der Haube auf einem höheren Wert gehalten, so daß die Wärmezufuhr über die Heizvorrichtung gering gehalten werden kann.
  • Ein Verfahren zum Betrieb eines zuvor beschriebenen Kalanders ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß die gemittelten Zahlenwerte der Oberflächentemperatur T [in °C], der mittleren Druckspannung p [in N/mm2] und der Verweilzeit t [in ms] aller Arbeitsspalte so gewählt sind, daß die nachstehende Beziehung (I) für eine Zielgröße Zg gilt: Zg = 1,378-0,00356·T-(0,00825-5,12·10 -5 T)p-[0,039+(0,188- 0,00112T)p·e -0,093p ]t·e -0,421t = 0,8 bis 0,9.
    Figure imgb0001
  • Da man die Verweilzeit t bei einem gegebenen Kalander nur in geringem Maße variieren kann, stehen zur Erfüllung der vorstehenden Bedingung hauptsächlich die Oberflächentemperatur T und die mittlere Druckspannung p zur Verfügung
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kalanders und
    Fig. 2
    in einem Diagramm die Abhängigkeit der Zielgröße Zg von Oberflächentemperatur T, Druckspannung p und Verweilzeit t.
  • Der veranschaulichte Kalander 1 weist einen Walzenstapel auf, der aus acht Walzen besteht, nämlich einer beheizbaren, durchbiegungssteuerbaren harten Oberwalze 2, einer weichen Walze 3, einer beheizbaren harten Walze 4, einer weichen Walze 5, einer weichen Walze 6, einer beheizbaren harten Walze 7, einer weichen Walze 8 und einer beheizbaren, durchbiegungssteuerbaren harten Unterwalze 9. Auf diese Weise ergeben sich sechs Arbeitsspalte 10 bis 15, die je durch eine harte Walze und eine weiche Walze begrenzt sind, und ein Wechselspalt 16, der durch zwei weiche Walzen 5 und 6 begrenzt ist.
  • Eine Papierbahn 17 wird aus einer Papiermaschine 18 zugeführt, durchläuft unter der Führung von Leitrollen 19 die Arbeitsspalte 10 bis 12, den Wechselspalt 16 und die Arbeitsspalte 13 bis 15, worauf sie in einer Wickelvorrichtung 20 aufgewickelt wird. In den drei oberen Arbeitsspalten 10 bis 12 liegt die Papierbahn mit der einen Seite, in den drei unteren Arbeitsspalten 13 bis 15 mit der anderen Seite an den harten Walzen an, so daß beidseitig die gewünschte Oberflächenstruktur, beispielsweise Glanz oder Glätte erreicht wird.
  • Wegen der direkten Verbindung des Kalanders 1 mit der Papiermaschine 18 ergibt sich ein in-line-Betrieb. Aus diesem Grund besitzt jede der Walzen 2 bis 9 einen eigenen Antrieb 21. Dies ermöglicht ein Einziehen der Papierbahn 17 während des Betriebes. Jede der weichen Walzen 3, 5, 6 und 8 besitzt einen Bezug 22 aus Kunststoff, insbesondere faserverstärktem Kunststoff. Dieses Material ist weniger markierungsempfindlich als Papier, so daß die für den in-line-Betrieb wesentlichen längeren Standzeiten erreicht werden. Außerdem kann der Bezug mit höherer Druckspannung beaufschlagt werden. Er ist auch gegenüber höheren Temperaturen beständiger als Papier.
  • Ein Steuergerät 23 hat mehrere Funktionen:
    • a) Über eine Leitung 24 wird die Kraft P festgelegt, mit der die Oberwalze 2 nach unten gedrückt wird, wobei die Unterwalze 9 zweckmäßigerweise ortsfest gehalten ist. Die Belastung kann auch in umgekehrter Richtung erfolgen, wobei die Kraft P auf die Unterwalze 9 wirkt und die Oberwalze 2 ortsfest gelagert ist. Durch die Belastung ist auch die Druckspannung bestimmt, die in den einzelnen Arbeitsspalten 10 bis 15 herrscht. Diese Druckspannung nimmt von oben nach unten zu, weil sich zu der Belastungskraft P jeweils noch das Gewicht der einzelnen Walzen addiert. Allerdings ist der Kraftzuwachs geringer als bei bekannten Superkalandern mit 9 bis 16 Walzen.
    • b) Über die Leitungen 25 und 26 werden die Vorrichtungen 27 bzw. 28 zum Durchbiegungsausgleich der Oberwalze 2 und der Unterwalze 9 mit Druckmittel beaufschlagt. Diese Vorrichtungen sorgen dafür, daß über die Länge der Walzen eine gleichmäßige Druckspannung herrscht, wie dies an sich bekannt ist. Hierfür können alle üblichen Vorrichtungen verwendet werden, insbesondere solche, bei denen Stützelemente nebeneinander in einer Reihe angeordnet sind und einzeln oder zonenweise mit unterschiedlichem Druck beaufschlagt werden können.
    • c) Die Walzen 2, 4, 7 und 9 sind beheizbar, wie dies durch Pfeile H angedeutet ist. Die Heizenergie wird über strichpunktierte Pfade 27 bis 30 zugeführt. Dies kann durch elektrische Beheizung, durch Strahlungsheizung, mit Hilfe eines Wärmeträgers u.dgl. erfolgen. Eine Schutzhaube 31 dient der Wärmeisolation und sorgt dafür, daß die in Folge der Beheizung abgestrahlte Wärme nur in geringem Maß in die Umgebung abgeführt wird.
  • Mit Hilfe der Kraft P wird dafür gesorgt, daß die mittlere Druckspannung p in den Arbeitsspalten 10 bis 12 und 13 bis 15, insbesondere im untersten Spalt, zwischen 42 und 60 N/mm2, und vorzugsweise über 45 N/mm2 liegt. Mit Hilfe der Beheizung H wird dafür gesorgt, daß die Oberflächentemperatur der beheizbaren Walzen 2, 4, 7 und 9 zwischen 100 und 150°C liegt. Die Durchmesser der Walzen und die Elastizität des Belages 22 sind so gewählt, daß sich eine Spaltbreite von etwa 2 bis 15 mm, vorzugsweise etwa 8 mm, ergibt. Dies führt in Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit zu Verweilzeiten t in jedem Arbeitsspalt von 0,1 bis 0,9 ms. Bevorzugt wird es, wenn die Temperatur T nur wenig über der unteren Grenze liegt, also beispielsweise bei 110°C, und wenn die Druckspannung nur wenig über der unteren Grenze liegt, beispielsweise bei 50 N/mm2.
  • Es wurde gefunden, daß die Bedruckbarkeit bei Natur- und leichtgestrichenen Papieren nicht unbedingt mit dem erzielten Glanz oder der Glätte der Papierbahn zusammenhängt, sondern vielmehr mit der Verdichtung bzw. deren Kehrwert Bulk (in cm3/g). Das Maß für die Bedruckbarkeit im Tiefdruckverfahren wird dabei bestimmt durch die Anzahl der "missing dots" (fehlende Rasterpunkte im Viertel- und Halbtonbereich). Die besten Ergebnisse in dieser Hinsicht erhält man, wenn man in allen Arbeitsspalten dafür sorgt, daß die im Verfahrensanspruch angegebene Bedingung erfüllt ist.
  • In Fig. 2 ist in einem dreidimensionalen Diagramm in der Ordinate die Zielgröße Zg, die der obigen Beziehung (I) entspricht, in der einen Abszisse die Druckspannung p in N/mm2 und in der anderen Abszisse die Verweilzeit t in ms aufgetragen. Es sind drei Flächen konstanter Temperatur T in °C eingetragen, von denen die 100°C-Fläche mit vollausgezogenen Linien und Punkten an den Netzkreuzungen, die 125°C-Fläche strichpunktiert mit Kreisen an den Netzkreuzungen und die 150°C-Fläche gestrichelt mit Kreuzen an den Netzkreuzungen dargestellt ist. Um zu den gewünschten Zielgrößen zu gelangen, wird zunächst von allen sechs Arbeitsspalten der arithmetische Mittelwert der Verweilzeit t, der Oberflächentemperatur T und der mittleren Druckspannung p festgestellt. Geht man mit diesen Werten in das Diagramm der Fig. 2, kann man sofort feststellen, ob die Zielgröße Zg im gewünschten Zielbereich zwischen 0,8 und 0,9 liegt. Vielfach lassen sich die Ergebnisse der Papierbehandlung noch dadurch verbessern, daß die Walzen, insbesondere die Mittelwalzen in nicht veranschaulichter Weise in Hebeln gelagert sind, wobei mit Vorteil die überhängenden Gewichte durch Stützvorrichtungen kompensiert sind, wie dies aus EP 0 285 942 B1 bekannt ist.

Claims (11)

  1. Kalander für die Behandlung einer Papierbahn, insbesondere zur Erzeugung von tiefdruckfähigem Papier, mit einem vom Ende her belastbaren Walzenstapel, der zwischen jeweils einer harten und einer weichen Walze gebildete Arbeitsspalte und zwischen zwei weichen Walzen einen Wechselspalt aufweist, wobei ein Teil der Walzen beheizbar und mindestens eine Endwalze durchbiegungssteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel nur acht Walzen (2 bis 9) aufweist und zur Erhöhung der der Papierbahn (17) zuzuführenden Verformungsenergie zumindest für einen Arbeitsspalt (15) als Bedingung gilt, daß die Verweilzeit mindestens 0,1 ms beträgt und daß die Beheizung (H) einer den Arbeitsspalt begrenzenden beheizbaren Walze (2, 4, 7, 9) auf eine Oberflächentemperatur (T) von mindestens 100°C und die Belastung (P) der Walzen auf eine mittlere Druckspannung im Arbeitsspalt von mindestens 42 N/mm2 ausgelegt ist.
  2. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest für den einen Arbeitsspalt (15) die Bedingung gilt, daß die Verweilzeit höchstens 0,9 ms beträgt und daß die Beheizung (H) auf eine Oberflächentemperatur von maximal 150°C und die Belastung (P) auf eine mittlere Druckspannung von maximal 60 N/mm2 ausgelegt ist.
  3. Kalander nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingung für die Mehrheit oder alle der sechs Arbeitsspalte (10 bis 15) gilt.
  4. Kalander nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Ober- und Unterwalze (2, 9) beheizbar sind.
  5. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die weichen Walzen (3, 5, 6, 8) einen Kunststoffbezug (22) tragen.
  6. Kalander nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffbezug (22) auf eine Druckspannungs-Belastbarkeit bis 60 N/mm2 ausgelegt ist.
  7. Kalander nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffbezug (22) im wesentlichen aus faserverstärktem Epoxidharz besteht.
  8. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel in-line einer Papiermaschine (18) oder Streichmaschine angeordnet ist.
  9. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß alle Walzen (2 bis 9) einen Antrieb (21) besitzen.
  10. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel von einer Schutzhaube (31) abgedeckt ist, die die Wärmeabstrahlung reduziert.
  11. Verfahren zum Betrieb eines Kalanders nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die gemittelten Zahlenwerte der Oberflächentemperatur T [in °C], der mittleren Druckspannung p [in N/mm2] und der Verweilzeit t [in ms] aller Arbeitsspalte so gewählt sind, daß die nachstehende Beziehung für eine Zielgröße Zg gilt: Zg = 1,378-0,00356·T-(0,00825-5,12·10 -5 T)p-[0,039+(0,188-0,00112T)p·e -0,093p ]t·e -0,421t = 0,8 bis 0,9.
    Figure imgb0002
EP96103276A 1995-03-09 1996-03-04 Kalander für die Behandlung einer Papierbahn und Verfahren zu dessen Betrieb Revoked EP0732444B1 (de)

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DE19508349 1995-03-09
DE19508349A DE19508349C2 (de) 1995-03-09 1995-03-09 Kalander für die Behandlung einer Papierbahn und Verfahren zu dessen Betrieb

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EP0732444A1 true EP0732444A1 (de) 1996-09-18
EP0732444B1 EP0732444B1 (de) 1998-10-21

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