DE60119956T2

DE60119956T2 - Verfahren und anordnung zum kalandrieren einer bahn mit langspaltkalander

Info

Publication number: DE60119956T2
Application number: DE60119956T
Authority: DE
Inventors: Matti Lares; Mikko Appleton TANI; Kimmo Saharinen; Henri Vaittinen; Pekka Koivukunnas; Reijo PIETIKÄINEN
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 2000-10-02
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2021-09-22
Also published as: DE60119956D1; ATE327376T1; WO2002029159A1; AU2001289975A1; EP1330573A1; EP1330573B1; JP2004510897A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für ein Kalandrieren einer Materialbahn und auf einen Kalanderaufbau zum Ausführen dieses Verfahrens.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für ein Kalandrieren einer Materialbahn, insbesondere einer Papierbahn oder Kartonbahn, in einem Langspaltkalander, bei dem die Gegenwalze von der Langspaltwalze eine erwärmte Walze mit einer Oberfläche aus Metall ist, wobei in diesem Fall die Länge von dem Spalt in der Laufrichtung der Materialbahn innerhalb eines Bereiches von ungefähr 10 mm bis 500 mm ist. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf einen Kalanderaufbau für ein Kalandrieren einer Materialbahn, insbesondere einer Papierbahn oder Kartonbahn, wobei der Aufbau einen Langspaltkalander aufweist, bei dem die Gegenwalze von der Langspaltwalze eine erwärmte Walze mit einer Oberfläche aus Metall ist, wobei die Walzen von ihm einen Langspalt zwischen ihnen ausbilden, wobei die Länge von diesem in der Laufrichtung der Bahn innerhalb des Bereiches von ungefähr 10 mm bis 500 mm ist.
Beim Verbessern der Qualität des Kalandrierens war es in der Praxis bislang die einzige Möglichkeit, die Anzahl an Kalandrierspalten zu erhöhen, was zu einem komplexeren Kalanderaufbau und zu einem schwierigeren Papierbahnsteuern und -aufführen geführt hat. Versuche sind unternommen worden, diese Probleme zu lösen unter Verwendung von verschiedenen Riemen- und Schuhkalandern, durch die der Kalandrierspalt verlängert wird und somit der Betrieb des Spaltes verbessert wird. Beispielsweise wird mit Riemenkalandern kalandriertes Papier mittels eines endlosen Riemens zu einem Anfangskontakt mit einer heißen Kalanderwalze gebracht, wodurch ein steiler Temperaturgradient, der für ein Kalandrieren von Vorteil ist, erzielt werden kann. Mittels des Riemens nimmt die effektive Länge des Spaltes zu aufgrund des anfänglichen Kontaktes und weil es möglich ist, viel weichere Polymere als Riemenmaterial als bei Walzenbeschichtungen zu verwenden, ohne dass sich Probleme aus der Verformung aufgrund der Wärme ergeben. Mittels eines Spaltes, der länger als bei einem Superkalander oder einem Weichkalander ist, kann der auf das Papier gerichtete Druckimpuls erhöht werden, ohne dass die Druckspitze zu groß wird und das spezifische Volumen abzunehmen beginnt.
Eine Riemenkalandrierlösung ist zuvor beispielsweise in der finnischen Patentveröffentlichung Nr. 95 061 und in der Druckschrift WO-98/00 270 vorgeschlagen worden, bei der der Kalandrierspalt zwischen einer erwärmten mit einer harten Oberfläche versehenen Walze und einem Metallriemen ausgebildet ist, der mittels einer Kalanderwalze mit einer elastischen Beschichtung gestützt ist. Ein Nachteil dieser Lösung ist, dass der maximale Spaltdruck für verschiedene Papiersorten, die einen hohen Grad an Kalandrieren erforderlich machen, unzureichend ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lösung zu erzielen, durch die ein Kalandrieren zwischen zwei harten Flächen ohne die Nachteile ausgeführt werden kann, die sich auf ein herkömmliches Maschinenkalandrieren beziehen, wie beispielsweise relativ große Schwankungen im Hinblick auf den Glanz und eine Abnahme des spezifischen Volumens. Diese Nachteile werden durch den relativ hohen Spaltdruck bewirkt, der beim Maschinenkalandrieren verwendet wird und der typischerweise in der Größenordnung von ungefähr 100 MPa ist.
Um die Aufgaben der vorliegenden Erfindung zu lösen, ist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass als eine Langspaltwalze eine Walze verwendet wird, deren Mantel aus einem Metall hergestellt ist, zumindest was seinen kalandrierenden Längsmittelbereich anbelangt; dass bei dem Verfahren ein Spaltdruck innerhalb des Bereiches von ungefähr 0,1 MPa bis ungefähr 50 MPa auf die Materialbahn W gerichtet wird, und dass die Oberflächentemperatur der Walzen vor dem Spalt N auf einen Wert von ungefähr 60°C bis ungefähr 350°C eingestellt wird. Der Spaltdruck ist vorzugsweise innerhalb des Bereiches von ungefähr 0,2 MPa bis ungefähr 15 MPa und die Oberflächentemperatur ist vorzugsweise innerhalb des Bereiches von ungefähr 120°C bis ungefähr 300°C. Im Vergleich zu einem Maschinenkalandrieren wird gemäß der Lösung der vorliegenden Erfindung unter anderem ein gleichförmigerer Glanz, eine Bewahrung des spezifischen Volumens und eine gute Glätte erzielt.
Der Kalanderaufbau gemäß der vorliegenden Erfindung ist wiederum dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel von der Langspaltwalze aus Metall hergestellt ist, zumindest was seinen kalandrierenden Längsmittelbereich anbelangt.
Die vorliegende Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben.
1 zeigt eine bildliche Ansicht von dem Langspaltkalanderaufbau gemäß der vorliegenden Erfindung unter Betrachtung von dem Ende.
2 zeigt eine bildliche perspektivische Ansicht von einem Ausführungsbeispiel von einem Riemenmantel der Langspaltwalze, das bei einem Kalanderaufbau gemäß der vorliegenden Erfindung anwendbar ist.
3 zeigt eine bildliche Ansicht von einem anderen Ausführungsbeispiel von einem Riemenmantel von einer Langspaltwalze, das bei einem Kalanderaufbau gemäß der vorliegenden Erfindung anwendbar ist, unter Betrachtung von dem Ende.
Gemäß 1 hat der Kalanderaufbau gemäß der vorliegenden Erfindung eine Schuhwalze 15, an der an einer ortsfesten Achse 16 an dem Spalt N ein Belastungselement 17 angeordnet ist, das einen Schuhteil 19 aufweist, der sich über die Breite des Spaltes (in der Längsrichtung der Walze) erstreckt, und das Kolben 20 aufweist, die diesen belasten. Um den Schuh 19 herum läuft ein Riemenmantel 30, der aus Metall hergestellt ist, zumindest in seinem kalandrierenden Mittelbereich, wie dies in 2 gezeigt ist. Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weist der mittlere Bereich von dem Riemenmantel 30 einen Stahlriemen 31 auf, der sich über die Länge des Schuhs 19 erstreckt und mit dem Endabschnitte 32 verbunden sind, die aus einem elastischen Material gestaltet sind, das beispielsweise Polymer, Gummi, Silikon, etc. sein kann. Die Endabschnitte 32 sind mit dem Stahlriemen 31 in einer flexiblen Weise, beispielsweise durch Kleben oder Vulkanisieren verbunden. Die Verbindung ist an einem Punkt außerhalb von dem Schuhteil 19 gestaltet, um zu vermeiden, dass eine eine Ermüdung bewirkende Belastung auf den Stahlriemen gerichtet wird.
Der Stahlriemen 30 kann außerdem vollständig aus Metall gestaltet sein, beispielsweise indem die Endabschnitte von dem Riemenmantel mit elastischen Abdichtringen versehen werden, die so eingesetzt sind, dass sie sich mit dem Mantel drehen, wie dies in dem finnischen Patent Nr. 66 932 beschrieben ist.
3 zeigt eine Lösung, bei der ein dünnwandiger Metallzylinder 41 über dem Polymerriemen 40 einer Schuhwalze 15 sitzt, wobei der Zylinder an Ort und Stelle mittels des Innenluftdrucks der Walze festgezogen wird. Die Länge von dem Zylinder 41 ist die gleiche wie die Breite von der Materialbahn und er ist nicht an den Endaufbauarten der Schuhwalze fixiert, wodurch eine Belastung, die in den Metallmaterialien eine Ermüdung bewirkt, in dem Randbereich des Schuhs vermieden wird.
Zwischen der Langspaltwalze 15 und ihrer erwärmten mit einer Metalloberfläche versehenen Gegenwalze 11 ist ein Langspalt N ausgebildet, durch den die Materialbahn W geführt wird, womit diese kalandriert wird. Auf die Bahn wird ein Spaltdruck gerichtet, der innerhalb des Bereiches von ungefähr 0,1 bis ungefähr 50 MPa ist, vorzugsweise innerhalb des Bereiches von ungefähr 0,2 bis ungefähr 15 MPa, was erheblich weniger als der Druck ist, der bei einem normalen Maschinenkalander verwendet wird, der in der Größenordnung von 100 MPa ist. Die Oberflächentemperatur der Walzen vor dem Spalt N wird auf einen Wert von ungefähr 60°C bis ungefähr 350°C und vorzugsweise auf einen Wert von ungefähr 120°C bis ungefähr 300°C eingestellt, wenn die Oberflächentemperatur, die bei einem herkömmlichen Maschinenkalander angewendet wird, typischerweise innerhalb des Bereiches von ungefähr 60°C bis ungefähr 120°C ist.
Die Länge von dem Spalt N in der Laufrichtung der Materialbahn ist vorzugsweise innerhalb des Bereiches von ungefähr 10 mm bis ungefähr 500 mm. Die Oberflächerauhigkeit R_a von sowohl dem Stahlriemen 30 der Langspaltwalze 15 als auch der Außenfläche der Gegenwalze 11 ist vorzugsweise geringer als 0,3 μm, wodurch die Materialbahn W einer Glanzbehandlung ausgesetzt werden kann. Der Kalanderaufbau gemäß der vorliegenden Erfindung kann außerdem für einen einseitigen oder beidseitigen Mattantrieb verwendet werden, indem ein ausreichend hoher Wert R_a für den Stahlriemen und/oder die Oberfläche der Gegenwalze verwendet wird, beispielsweise innerhalb des Bereiches von R_a = ungefähr 0,4 bis ungefähr 2,0 μm.
Die Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung ist sowohl auf eine in der Fertigungslinie stattfindende Anwendung als auch auf eine außerhalb der Fertigungslinie stattfindende Anwendung anwendbar. Es ist denkbar, den Kalanderaufbau gemäß der vorliegendenden Erfindung beispielsweise bei der Pressenpartie anzuwenden, um die Materialbahn zu trocknen, um vor der Beschichtungsmaschine ein Vorkalandrieren auszuführen oder für ein Endkalandrieren nach der Beschichtungsmaschine.
Wenn das Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung in der Trockenpartie in der Papiermaschine angewendet wird, kann die Papiermaschine verkürzt werden, indem ein Teil des Trocknungszylinders weggelassen wird.

Claims

Verfahren zum Kalandrieren einer Materialbahn (W), insbesondere einer Papierbahn oder Kartonbahn in einem Langspaltkalander, bei dem die Gegenwalze (11) von der Langspaltwalze (15) eine erwärmte Walze ist, wobei in diesem Fall die Länge von dem Spalt (N) in der Laufrichtung der Materialbahn (W) innerhalb des Bereiches von ungefähr 70 mm bis 270 mm ist, dadurch gekennzeichnet, dass als eine Langspaltwalze (15) eine Walze verwendet wird, deren Mantel (30) aus einem Metall hergestellt ist, zumindest was seinen kalandrierenden Längsmittelbereich (31) anbelangt; dass bei dem Verfahren ein Spaltdruck innerhalb des Bereiches von ungefähr 0,1 MPa bis ungefähr 50 MPa auf die Materialbahn (W) gerichtet wird, und dass die Temperatur der Walzen (11, 15) vor dem Spalt (N) auf einen Wert von ungefähr 60°C bis ungefähr 350°C eingestellt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spaltdruck innerhalb des Bereiches von ungefähr 0,2 MPa bis ungefähr 15 MPa ist und, dass die Oberflächentemperatur der Walzen vor dem Spalt (N) innerhalb des Bereiches von ungefähr 120°C bis ungefähr 300°C ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren Walzen (11, 15) verwendet werden, bei denen die Oberflächenrauhigkeit (R_a) von der Außenfläche ihres Mantels geringer als 0,3 μm ist.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren eine Langspaltwalze (15) angewendet wird, deren Riemenmantel (30) vollständig aus Metall hergestellt ist.
Kalanderaufbau zum Kalandrieren einer Materialbahn (W), vorzugsweise einer Papierbahn oder Kartonbahn, wobei der Aufbau einen Langspaltkalander aufweist, bei dem die Gegenwalze von der Langspaltwalze (15) eine erwärmte Walze (11) mit einer Oberfläche aus Metall ist, wobei seine Walzen (11, 15) einen Langspalt (N) zwischen ihnen ausbilden, wobei die Länge von dem Spalt in der Laufrichtung der Materialbahn (W) innerhalb des Bereiches von ungefähr 70 mm bis 270 mm ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (30) von der Langspaltwalze (15) aus Metall hergestellt ist, zumindest was seinen kalandrierenden Längsmittelbereich (31) anbelangt.
Kalanderaufbau gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Bereich von dem Riemenmantel (30) aus einem Stahlriemen (31) besteht, wobei an seinen Rändern flexibel verbundene Endabschnitte (32) sind, die aus einem elastischen nichtmetallischen Material hergestellt sind.
Kalanderaufbau gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (32) mit dem Stahlriemen (31) durch Kleben oder Vulkanisieren verbunden sind.
Kalanderaufbau gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemenmantel (30) vollständig aus Metall hergestellt ist.
Kalanderaufbau für ein Kalandrieren einer Materialbahn (W), vorzugsweise einer Papierbahn oder Kartonbahn, wobei der Aufbau einen Langspaltkalander aufweist, bei dem die Gegenwalze von der Langspaltwalze (15) eine erwärmte Walze (11) mit einer Oberfläche aus Metall ist, wobei die Walzen (11, 15) von ihm einen Langspalt (N) zwischen ihnen ausbilden, wobei die Länge von diesem in der Laufrichtung der Bahn (W) innerhalb des Bereiches von ungefähr 10 mm bis 500 mm ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel von der Langspaltwalze (15) aus einem Riemen (40) besteht, der aus einem Polymer hergestellt ist, über den ein dünnwandiger Metallzylinder (41) gesetzt ist.
Kalanderaufbau gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallzylinder (41) an Ort und Stelle mittels des Innenluftdrucks von der Walze festgezogen ist oder verbunden ist, indem er an den Polymerriemen (40) in einer derartigen Weise geklebt oder vulkanisiert ist, dass er sich mit diesem dreht.