DE19729531C2 - Papierkalander - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Papierkalander mit mehre­ ren Walzen, deren Achsen in einer Pressenebene angeord­ net sind, wobei jeweils benachbarte Walzen einen Nip zwischen sich ausbilden, und mit einer Steuervorrich­ tung zum Öffnen und Schließen der Nips.

Papierkalander dienen zum Behandeln, insbesondere zum Satinieren von Papierbahnen. Die Erfindung soll im fol­ genden anhand eines Papier-Kalanders beschrieben wer­ den, ohne auf diesen Anwendungszweck begrenzt zu sein.

Bei der Satinage einer Papierbahn wird die Papierbahn durch den Kalander geführt und in den Nips, die auch als "Walzenspalte" bezeichnet werden, mit Druck und ge­ gebenenfalls auch mit einer erhöhten Temperatur beauf­ schlagt. Die Art der Druckbehandlung im Kalander be­ stimmt hierbei die Oberflächeneigenschaften. Hierbei läßt sich in erster Nährung feststellen, daß mit der Anzahl der Nips auch die Güte der Oberfläche besser wird.

In vielen Fällen ist allerdings eine hohe Oberflächen­ qualität gar nicht erforderlich oder erwünscht. Man kommt dann mit einer geringeren Anzahl von Nips aus.

Es ist daher beispielsweise aus EP 0 661 405 A1 be­ kannt, einen Kalander mit vier Walzen und drei Nips so auszubilden, daß er wahlweise mit drei, zwei oder auch nur mit einem Nip gefahren werden kann, wobei jeweils der oder die untersten Nips geschlossen sind, während die verbleibenden Nips geöffnet bleiben. Die Strecken­ last, die auf die Papierbahn wirkt, läßt sich hier ver­ ändern. Allerdings sind hierzu drei Durchbiegeeinstell­ walzen erforderlich. Außerdem ist die Folge der Nips festgelegt. Der Behandlung im zweiten Nip muß eine Be­ handlung im dritten Nip folgen, wenn beide Nips ge­ schlossen sind. Dies schränkt die Variationsmöglichkei­ ten ein.

In der älteren deutschen Patentanmeldung 196 31 056 ist ein weiterer Kalander beschrieben, bei dem in einem Ka­ lander ein Walzenstapel mit mehreren Nips kombiniert ist mit einem Walzenpaar, das nur einen Nip zwischen sich ausbildet. Beide Walzenstapel haben eine Walze ge­ meinsam. Sie können alternativ betrieben werden. Aller­ dings ist auch hier der apparative Aufwand aufgrund ei­ ner zusätzlichen Durchbiegeeinstellwalze mit zwei Wirk­ richtungen relativ hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Flexibi­ lität bei der Satinage von Materialbahnen mit geringe­ rem Aufwand zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird bei einem Kalander der eingangs ge­ nannten Art dadurch gelöst, daß die Walzen so einstell­ bar sind, daß sich zwischen zwei geschlossenen Nips mindestens zwei geöffnete Nips befinden.

Mit dieser Ausgestaltung läßt sich der Kalander sowohl so betreiben, daß alle Nips geschlossen sind, d. h. die Materialbahn wird in allen Nips mit Druck beaufschlagt. Dies führt zu einer relativ hohen Oberflächenqualität. Der Kalander kann aber auch so betrieben werden, daß nicht alle Nips geschlossen sind. Im Gegensatz zu be­ kannten Kalandern, bei denen die nicht benötigten Nips einfach zu Beginn der Behandlung der Materialbahn weg gelassen werden, also geöffnet bleiben, wählt man je­ doch bei der vorliegenden Erfindung einen anderen Weg. Man satiniert die Materialbahn in einem oder mehreren geschlossenen Nips, überspringt dann einige nicht benö­ tigte Nips, die geöffnet bleiben, und behandelt dann die Materialbahn in dem oder den geschlossenen Nips weiter. Dadurch, daß die Nips, in denen die Material­ bahn nicht behandelt wird, geöffnet bleiben, werden die Walzen hier geschont. Insbesondere bei weichen Nips, d. h. Walzenspalten, die von einer Walze mit einer wei­ chen Oberflächenschicht begrenzt sind, ist es praktisch nicht möglich, den Nip zu schließen und die Papierbahn wegzulassen, ohne daß dies zu Zerstörungen führt. Die Papierbahn fehlt dann als Isolator, was über die Zeit zu einem ungleichmäßigen Temperaturanstieg auf dem ela­ stischen Belag führen würde. Der Bezug bombiert sich dann thermisch auf und kann zerstört werden. Außerdem können auch in den Walzenspalt einlaufende Verunreini­ gungen zu Oberflächenbeschädigungen am Bezug führen. Wenn die Nips allerdings geöffnet bleiben, besteht die­ se Gefahr nicht. Man ist nun nicht mehr darauf festgelegt, eine Behandlungsfolge von Nips zu durchlaufen, wie sie durch die Walzenreihenfolge im Kalander vorge­ geben ist. Dadurch, daß Nips geöffnet bleiben und um­ fahren werden können, kann man die Abfolge der Behand­ lungsschritte der Materialbahn relativ frei wählen. Man kombiniert also in einem Kalander sowohl die Möglich­ keiten, eine Satinage zur Erzielung von hohem Glanz bzw. hoher Glätte durchzuführen mit der Möglichkeit, durch eine Behandlung in einer geringen Anzahl von Nips auch eine niedrigere Oberflächenqualität zu erzeugen. Die Einsatzmöglichkeiten des Kalanders werden hierdurch erweitert.

Bevorzugt sind die geschlossenen Nips durch die beiden äußeren Walzenpaare gebildet. Dies vereinfacht die Steuerung der Walzen. In vielen Kalandern ist ohnehin vorgesehen, daß die Walzen auseinandergefahren werden können, so daß alle Nips geöffnet werden, beispielswei­ se zum Einführen der Papierbahn. Wenn die beiden äuße­ ren Walzenpaare die geschlossenen Nips bilden, dann reicht es zum Schließen der Nips aus, wenn zwei Walzen bewegt werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die beiden Endwalzen als Durchbiegeeinstellwalzen aus­ gebildet sind. Man erreicht damit, daß die beiden ge­ schlossenen Nips mit Druckkräften beaufschlagt werden können, die über die Kräfte hinausgehen, die zum Aus­ gleich des Eigengewichts der Walzen notwendig sind. Da­ mit wird die Behandlungsmöglichkeit erweitert.

Vorzugsweise ist von den die beiden geschlossenen Nips begrenzenden Walzen jeweils mindestens eine angetrie­ ben. Damit ist die Behandlung der Materialbahn in beiden Nips möglich, ohne daß die Materialbahn unzulässig hohen Zugkräften ausgesetzt wird.

Mit Vorteil weisen alle Walzen einen eigenen Antrieb auf und zumindest die Antriebe der Walzen, die die ge­ öffneten Nips begrenzen, sind einzeln steuerbar. Diese Antriebe können dann, wenn die Nips offen bleiben, stillgesetzt werden, so daß die Walzen nicht mehr mit­ drehen.

Mit Vorteil ist bei einem geschlossenen Nip eine der ihn begrenzenden Walzen im Ständer festgelegt. Auch dies vereinfacht die Steuerung. Zum Erzeugen des ge­ schlossenen Nips muß lediglich die andere Walze heran­ geführt und gegebenenfalls mit Druck beaufschlagt wer­ den.

Hierbei ist es besonders bevorzugt, daß die festgelegte Walze die oberste Walze ist und die unterste Walze ei­ nen Hubantrieb aufweist. Eine derartige Konstruktion ist von herkömmlichen Kalandern her bekannt, bei denen alle Nips dadurch geschlossen werden, daß die unterste Walze angehoben wird und dann nach und nach alle ande­ ren Walzen mitnimmt, bis die zweite Walze von oben die oberste Walze erreicht. Man kann nun mit zwei einfachen Modifikationen einen derartigen Kalander in einen er­ findungsgemäßen Kalander umbauen. Hierzu muß lediglich die zweite Walze von unten arretierbar sein und die zweite Walze von oben einen eigenen Hubantrieb aufwei­ sen. Eine derartige Umrüstung ist einfach und kann auch bei bestehenden Kalandern vorgenommen werden.

Mit Vorteil ist bei mindestens einem geschlossenen Nip eine Walze arretierbar und die andere Walze weist einen Druckgeber auf. Um die Nips zu schließen ist daher nur eine einzige Walzenbewegung notwendig. Die andere Walze wird festgelegt.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß der Druckgeber auf ein Ende eines zweiarmigen Hebels wirkt, an dessen an­ derem Ende die andere Walze angeordnet ist. Hierdurch steht genügend Platz für den Druckgeber zur Verfügung. Die Hebelübersetzung kann noch ausgenutzt werden, um eine geeignete Kraftbeaufschlagung im Nip sicherzustel­ len.

Vorzugsweise ist die andere Walze als Walze mit Mantel­ hub ausgebildet. Dies ist eine Möglichkeit, die alter­ nativ oder zusätzlich zu der Verwendung eines Druckge­ bers am zweiarmigen Hebel gewählt werden kann. Bei ei­ ner Walze mit Mantelhub wird der notwendige Druck im Nip dadurch erzeugt, daß der gesamte Walzenmantel ver­ fahren wird.

Mit Vorteil sind die beiden geschlossenen Nips als wei­ che Nips ausgebildet. Man kann dann den Kalander entwe­ der als herkömmlicher Mehrwalzenkalander mit einer Vielzahl von Nips fahren oder als eine Folge von zwei Softkalandern mit jeweils nur einem weichen Walzen­ spalt.

Vorteilhafterweise ist einer der geöffneten Nips als Wechselspalt ausgebildet. Ein derartiger Wechselspalt ist in einem Kalander notwendig, bei dem alle Walzen in einem Ständer angeordnet sind, aber beide Seiten der Materialbahn gleichartig beaufschlagt werden sollen. Gerade im Wechselspalt, bei dem zwei weiche Walzen aneinander anliegen, sollte ein Leerlaufen aber vermieden werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Kalanders und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines Kalanders.

Ein Kalander 1 weist in einem Gestell 2 sechs Walzen 3 bis 8 auf, deren Achsen in einer Pressenebene 9 über­ einander liegen.

Jeweils benachbarte Walzen bilden Nips oder Walzenspal­ te 10-14. Wenn die Walzen 3-8 auseinandergefahren wer­ den, werden die Nips 10-14 geöffnet. Wenn die Walzen 3-­ 8 zusammengefahren werden, werden die Nips 10-14 ge­ schlossen. Hierzu ist die oberste Walze 3 im Gestell 2 festgelegt, die mittleren Walzen 4-7 sind an Hebeln 15-­ 18 im Gestell 2 aufgehängt und die unterste Walze 8 ist in einem Schlitten 19 im Gestell 2 verfahrbar und wird von einem Hubzylinder 20 angetrieben. Wenn der Hubzy­ linder 20 abgesenkt wird, dann können die Hebel 15-18 soweit nach unten geschwenkt werden, daß sie auf nicht näher dargestellten Anschlägen aufliegen.

Diese Betriebsweise eines derartigen Kalanders ist an sich bekannt. In den geschlossenen Nips kann die Ma­ terialbahn mit Druck und gegebenenfalls einer erhöhten Temperatur behandelt werden. Hierbei sind die unterste Walze 8 und gegebenenfalls die oberste Walze 3 als Durchbiegungseinstellwalzen ausgebildet. Die Walzen 3, 5, 6 und 8 weisen einen elastischen Oberflächenbezug auf, so daß die Nips 10, 11 und 13, 14 als sogenannte weiche Walzenspalte ausgebildet sind. Der mittlere Nip 12 ist als sogenannter Wechselspalt ausgebildet, d. h. hier liegen zwei weichen Walzen gegenüber. Die Walzen 4 und 7 haben hingegen eine harte Oberfläche.

Ferner sind eine Reihe von Umlenkrollen 22-26 vorgese­ hen, die zur Führung einer Materialbahn 21 durch den Kalander 1 dienen.

Die Materialbahn 21 kann nun in einer Betriebsweise, die an sich bekannt ist, in allen Nips 10-14 behandelt werden. Sie kann aber auch, wie dies in Fig. 1 darge­ stellt ist, so behandelt werden, daß sie nur in zwei Nips, nämlich den Nips 10 und 14, behandelt wird.

Zu diesem Zweck sind die Walzen 3-8 des Kalanders 1 so eingestellt, daß nur die Walzen 3 und 4 gegeneinander gedrückt werden und die Walzen 7 und 8. Dementsprechend sind die Nips 11-13 geöffnet und nur die Nips 10 und 14 geschlossen. Dadurch wird es möglich, daß man die Ma­ terialbahn 21 in zwei weichen Nips 10 und 14 so behan­ deln kann, daß jede Seite der Materialbahn 21 einmal an einer weichen Walze anliegt. Die Umlenkrollen 24 und 26 dienen dazu, die Materialbahn 21 an den Nips 12 und 13 vorbeizuführen. Der Nip 11 wird durchlaufen, ohne daß hier eine Behandlung der Materialbahn erfolgt.

Die Steuerung der Walzen, die zum Schließen der Nips 10 und 14 notwendig ist, erfolgt nun folgendermaßen:
Die oberste Walze 3 ist im Gestell 2 festgelegt. Die zweitoberste Walze 4 ist auf einem Arm eines zweiarmi­ gen Hebels 15 befestigt. Am anderen Arm greift ein Druckgeber 27 an. Wenn der Druckgeber 27, der bei­ spielsweise als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet sein kann, den Arm des Hebels 15 nach unten bewegt, dann wird die Walze 4 nach oben gegen die Walze 3 ge­ drückt. Da die oberste Walze 3 als Durchbiegungsein­ stellwalze ausgebildet ist, kann man die Druckkräfte, die vom Druckgeber 27 erzeugt werden, in relativ weiten Bereichen frei wählen.

Der Hebel 18, an dem die Walze 7 gelagert ist, wird in der abgesenkten Position, bei der die übrigen Nips 11-­ 13 geöffnet sind, mit Hilfe einer Feststelleinrichtung 28 gegenüber dem Gestell 2 arretiert. Der Nip 14 wird dann dadurch geschlossen, daß der Hubzylinder 20 die unterste Walze 8 anhebt. Da auch die unterste Walze 8 als Durchbiegungseinstellwalze ausgebildet ist, kann man auch hier die Kräfte relativ frei wählen.

Alle Walzen 3-8 weisen einen eigenen Antrieb 29-34 auf, wobei zumindest die Antriebe der Walzen 5 und 6 unab­ hängig von den übrigen Antrieben steuerbar sind. Sie können dann stillgesetzt werden, wenn die Walzen 5 und 6 aufgrund der geöffneten Nips 11 bis 13 beim Behandeln der Materialbahn 21 nicht in Aktion treten müssen.

In der dargestellten Form kann man mit dem Kalander 1 sowohl eine volle Satinage in fünf Nips 10-14 durchfüh­ ren, um eine hohe Oberflächengüte zu erzielen, d. h. ei­ ne Papierbahn mit hohen Glanz- und Glättewerten zu er­ zeugen, als auch, wie in Fig. 1 dargestellt, die Ma­ terialbahn 21 nur in zwei Nips behandeln, so daß eine verminderte Oberflächenqualität erhalten wird, die aber für viele Verwendungszwecke vollkommen ausreicht.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausgestaltung eines Kalanders 1', bei dem lediglich für den obersten Nip 10 die Schließmechanik geändert wurde.

Hierzu ist die Walze 4 an einem einarmign Hebel 15' an­ geordnet, der mit Hilfe einer Arretierungseinrichtung 35 in einer bestimmten Winkellage gegenüber dem Gestell 2 gehalten werden kann. Dementsprechend kann die Walze 4 gegenüber dem Gestell 2 in einer bestimmten Position festgelegt werden.

Die oberste Walze 3' ist als Mantelhubwalze ausgebil­ det. Ihr Mantel kann also auf die Walze 4 abgesenkt werden, um den Nip 10 zu schließen. Im übrigen arbeitet der Kalander 1' genau wie der Kalander 1 nach Fig. 1.

Die Steuerung der Betriebsweise erfolgt über eine sche­ matisch dargestellte Steuervorrichtung 36, die bei dem Kalander 1 nach Fig. 1 mit dem Hubzylinder 20 und dem Druckkraftgeber 27 sowie der Feststelleinrichtung 28 verbunden ist und deren Arbeitsweise steuert. Beim Ka­ lander 1' nach Fig. 2 ist die Steuervorrichtung 36 mit dem Hubzylinder 20, der Feststelleinrichtung 28, der Arretierungseinrichtung 35 und der Einstelleinrichtung für den Mantelhub der Walze 3' verbunden.

Claims (12)

1. Papierkalander mit mehreren Walzen, deren Achsen in einer Pressenebene angeordnet sind, wobei jeweils benachbarte Walzen einen Nip zwischen sich ausbil­ den, und mit einer Steuervorrichtung zum Öffnen und Schließen der Nips, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzen (3-8) so einstellbar sind, daß sich zwischen zwei geschlossenen Nips (10, 14) mindestens zwei geöffnete Nips (11-13) befinden.

2. Kalander nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geschlossenen Nips (10, 14) durch die bei­ den äußeren Walzenpaare (3, 4; 7, 8) gebildet sind.

3. Kalander nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Endwalzen (3, 8) als Durchbiegeein­ stellwalzen ausgebildet sind.

4. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den die beiden geschlosse­ nen Nips (10, 14) begrenzenden Walzen (3, 4; 7, 8) jeweils mindestens eine angetrieben ist.

5. Kalander nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Walzen (3-8) einen eigenen Antrieb (29-34) aufweisen und zumindest die Antriebe (31, 32) der Walzen (5, 6), die die geöffneten Nips (11-13) be­ grenzen, einzeln steuerbar sind.

6. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem geschlossenen Nip (10) eine der ihn begrenzenden Walzen (3, 4) im Ständer festgelegt ist.

7. Kalander nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die festgelegte Walze (3) die oberste Walze ist und die unterste Walze (8) einen Hubantrieb (20) aufweist.

8. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei mindestens einem geschlos­ senen Nip (10, 14) eine Walze (4, 7) arretierbar ist und die andere Walze einen Druckgeber (20, 27) aufweist.

9. Kalander nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckgeber (27) auf ein Ende eines zweiar­ migen Hebels (15) wirkt, an dessen anderem Ende die andere Walze (4) angeordnet ist.

10. Kalander nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die andere Walze (3') als Walze mit Mantelhub ausgebildet ist.

11. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden geschlossenen Nips (10, 14) als weiche Nips ausgebildet sind.

12. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß einer der geöffneten Nips (12) als Wechselspalt ausgebildet ist.