DE19519011C2 - Kalander - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kalander zum Behandeln, wie Glätten oder Satinieren, einer Bahn, ins­ besondere einer Papierbahn, mit mindestens zwei einen Walzenspalt zwischen sich bildenden Walzen und einer Aufwickelvorrichtung.

Kalander dieser Art sind vielfach bekannt, beispiels­ weise aus dem Prospekt "Die neuen Superkalander- Konzepte" der Firma Sulzer Papertec aus 1994 (Kenn­ ziffer 05/94d) Die kalandrierte Bahn wird in der Aufwic­ kelvorrichtung zu einer Rolle geformt, deren axiale Län­ ge der Breite der Bahn entspricht. Bei langen Rollen macht es erhebliche Schwierigkeiten, einen gleichmäßi­ gen Wickel zu erzeugen. Es gibt daher zahlreiche Vor­ schläge, die Aufwickelvorrichtung mit Zusatzvorrich­ tungen zu versehen, die das Wickelergebnis verbessern sollen.

Während es zum Behandeln einer Bahn rationeller ist, mit großer Bahnbreite zu arbeiten, werden in der Praxis, z. B. in einer Druckerei, wesentlich geringere Bahnbrei­ ten benötigt. Daher gibt es Rollenschneidmaschinen, die die breite Bahn mit Hilfe von Längsschneidern in einzel­ ne Teilbahnen aufteilen und diese je für sich in einer Wickelstation zu einer Rolle mit geringerer Breite for­ men.

Die Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ka­ lander der eingangs beschriebenen Art hinsichtlich sei­ ner Gebrauchseigenschaften zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruch 1 gelöst.

Bei dieser Konstruktion wird die an der Kalander- Aufwickelvorrichtung bisher erzeugte breite Rolle durch mehrere schmalere Rollen ersetzt. Allein diese Verringerung der Breite bringt bereits eine erhebliche Verbesserung der Wickelqualität. Denn in aller Regel sind Differenzen von die Wickelqualität beeinflussen­ den Bahnparametern bei schmaleren Rollen geringer als bei breiteren Rollen, weil das Rollengewicht kleiner und die Durchbiegung der Rolle aufgrund einer kürzeren Achse geringer ist.

Die Bahn wird wesentlich weniger belastet, weil ein Aufwickelvorgang am Ausgang des Kalanders und ein Abwickelvorgang am Eingang der Rollenschneidma­ schine entfallen. Das Bahnmaterial kann daher stärker beansprucht werden.

Durch den Fortfall einer gesonderten Rollenschneid­ maschine ergeben sich auch geringere Herstellungsko­ sten und ein verminderter Platzbedarf. Darüber hinaus entfallen Transporte vom Kalander zur Rollenschneid­ maschine, was wiederum Personaleinsparungen ermög­ licht. Der Papierausschuß, der sich beim Einziehen von Papierbahnen durch die jeweilige Maschine ergibt, wird etwa halbiert. Die Schneid- und Aufwickelgeschwindig­ keit kann herabgesetzt und damit die Lebensdauer der Wickelmaschine und der Schneidmesser erhöht werden, weil die Verzögerungen, die sich bisher wegen der Dis­ kontinuität des Schneidvorganges ergaben, nicht mehr aufgeholt werden müssen.

Dadurch, daß die Wickelstationen je eine Antriebsvorrichtung mit einer Steuervorrichtung aufweisen, die die Umfangsge­ schwindigkeit der Teilbahn-Rollen annähernd, gleich der Bahngeschwindigkeit im Kalander hält, aber zusätzlich individuelle Korrekturen der Umfangsgeschwindigkeit bewirkt, wird das Wickelergebnis weiter ver­ bessert, und zwar auch dadurch, daß die individuellen Kor­ rekturen von Parametern der Teilbahnen der Teilbahn- Rollen abhängig sind. Der Aufwickelvorgang hängt da­ her teilweise von Kalanderdaten und teilweise von Da­ ten der einzelnen Wickel ab.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß eine insbesondere zonenweise wirkende Steuervorrichtung für die Kalanderfunktio­ nen, wie Druckspannung im Walzenspalt, Temperatur oder Feuchte, vorgesehen ist, die für gewünschten Eigenschaften der Bahn, wie Glätte oder Glanz, sorgt und zusätzlich von Parametern der fertigen Bahn, der Teilbahnen oder der Teilbahn- Rollen abhängig ist. Ein Kalander bildet ein System mit sehr vielen Einwirkungsmöglichkeiten auf die zu behan­ delnde Bahn. Hierbei kann man die gleiche Eigenschaft mit unterschiedlichen Kombinationen der Kalander­ funktionen erreichen, beispielsweise wenn man eine ge­ ringere Druckspannung im Walzenspalt durch eine hö­ here Temperatur ersetzt. Es bereitet daher auch keine Schwierigkeiten, eine zusätzliche Abhängigkeit einzu­ führen, welche für eine höhere Gleichmäßigkeit im Wic­ kel sorgt.

Vorzugsweise sind Meßvorrichtungen für die Teil­ bahn-Rollen-Durchmesser und/oder die Zugspannun­ gen der Teilbahnen, die als Parameter dienen, vorgese­ hen. Bei Berücksichtigung dieser Parameter ergibt sich eine besonders gute Wickelqualität.

Es empfiehlt sich, daß ein Teil der Kalanderfunktio­ nen zonenweise ansteuerbar ist und daß die Steuervor­ richtung die Zonen in Abhängigkeit von Parametern der Teilbahnen oder der Teilbahn-Rollen unterschiedlich aussteuert. Unter Berücksichtigung der individuell an­ zusteuernden Zonen läßt sich für jeden einzelnen Teil­ wickel die optimale Wickelqualität erzielen.

Günstig ist es auch, daß bei Verwendung eines verti­ kalen Walzenstapels die zusätzliche Beeinflussung der Kalanderfunktionen überwiegend im Bereich des unter­ sten Walzenspalts erfolgt. Zum einen hat die Beeinflus­ sung vor, im oder nach dem untersten Walzenspalt die größte Wirkung, weil es sich um den Bereich am Kalan­ derausgang handelt. Zum andern sind für die Wickel­ qualität besonders maßgebende Dickenkorrekturen be­ sonders leicht durch die Unterwalze, ggf. im Zusammen­ wirken mit der Oberwalze, durchzuführen, weil im un­ tersten Walzenspalt wegen des Gewichts der darüber befindlichen Walzen die höchste Druckspannung herrscht.

Wenn der Kalander eine den Walzenspalten vorge­ schaltete Abwickelvorrichtung besitzt, der Kalander al­ so im Offline-Betrieb arbeitet, ist der Erfindungsvor­ schlag besonders wichtig, weil die Bahn, bevor sie in den ersten Walzenspalt eintritt, schon einem Aufwickelvor­ gang am Ende der Papiermaschine und einem Abwic­ kelvorgang am Eingang des Kalanders unterworfen war. Es wird daher dafür gesorgt, daß diese Belastung der Bahn nur einmal auftritt.

Von Vorteil ist eine automatische Bahneinzugsvor­ richtung. Eine solche Vorrichtung ist unter der Bezeich­ nung "Flying Splice" bekannt. Dies erlaubt einen auto­ matischen Rollenwechsel am Kalandereingang.

Mit Vorteil ist jede Wickelstation mit einem automa­ tischen Wickelhülsenwechsler versehen. Immer dann, wenn eine Teilrolle ihren maximalen Durchmesser er­ reicht hat, wird automatisch eine neue Wickelhülse zu­ geführt, so daß die neue Teilrolle ohne Unterbrechung des Kalanderbetriebs aufgebaut werden kann.

Ein Kalender, der allerdings nur eine Wickelstation für je eine Teilbahn aufweist, wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei­ spiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfin­ dungsgemäßen Kalanders und

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf den Schneid- und Aufwickelbereich des Kalanders.

Der in Fig. 1 veranschaulichte Kalander weist einen Walzenstapel 1 auf, der aus acht Walzen besteht, näm­ lich einer beheizbaren, durchbiegungssteuerbaren har­ ten Oberwalze 2, einer weichen Walze 3, einer beheiz­ baren harten Walze 4, einer weichen Walze 5, einer weichen Walze 6, einer beheizbaren harten Walze 7, einer weichen Walze S und einer beheizbaren, durchbie­ gungssteuerbaren 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 von einer Abwickelvorrich­ tung 18 zugeführt, durchläuft unter der Führung von Leitrollen 19 die Arbeitsspalte 10 bis 12, den Wechsel­ spalt 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 Papier­ bahn mit der einen Seite, in den drei unteren Arbeits­ spalten 13 bis 15 mit der anderen Seite an den harten Walzen an, so daß beidseitig die gewünschte Oberflä­ chenstruktur, beispielsweise Glanz oder Glätte, erreicht wird. Die mit einem Flying-Splice-System verbundene Abwickelvorrichtung 18 ist, da allgemein bekannt, ledig­ lich als Kästchen dargestellt.

Zumindest eine der Walzen 2 bis 9 besitzt einen eige­ nen Antrieb 21. In vielen Fällen ist es jedoch zweckmä­ ßig, alle Walzen mit einem solchen Antrieb zu versehen, beispielsweise wenn ein automatisches Einziehen der Papierbahn wünschenswert ist.

Eine Steuervorrichtung 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 orts­ fest gehalten ist. Die Belastung kann auch in umge­ kehrter Richtung erfolgen, wobei die Kraft P auf die Unterwalze 9 wirkt und die Oberwalze 2 orts­ fest gelagert ist. Durch die Belastung ist auch die Druckspannung bestimmt, die in den einzelnen Ar­ beitsspalten 10 bis 15 herrscht. Diese Druckspan­ nung nimmt von oben nach unten zu, weil sich zu der Belastungskraft P jeweils noch das wirksame Gewicht der einzelnen Walzen addiert.
• b) Über die Leitungen 25 und 26 werden die Vor­ richtungen 27 bzw. 28 zum Durchbiegungsaus­ gleich der Oberwalze 2 und der Unterwalze 9 mit Druckmittel beaufschlagt. Diese Vorrichtungen sorgen dafür, daß über die Länge der Walzern eine gleichmäßige Druckspannung herrscht, wie dies an sich bekannt ist. Hierfür können alle üblichen Vor­ richtungen verwendet werden, insbesondere sol­ che, bei denen Stützelemente nebeneinander in ei­ ner Reihe angeordnet sind und einzeln oder zonen­ weise 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 Strah­ lungsheizung, mit Hilfe eines Wärmeträgers u. dgl. er­ folgen. Eine Schutzhaube 31d dient der Wärmeisolation und sorgt dafür, daß die in Folge der Beheizung abge­ strahlte Wärme nur in geringem Maß in die Umgebung abgeführt wird. Nicht veranschaulicht ist es, daß auch weitere Kalanderfunktionen, wie Feuchte oder Bahnge­ schwindigkeit und damit Verweilzeit in den Walzenspal­ ten, beeinflußt werden können.

Wenn die Papierbahn 17 den letzten Walzenspalt 15 verlassen hat, läuft sie durch einen Längsschneider 32, der rotierende Schneidmesser 33 und 34 aufweist, wel­ che auf einer gemeinsamen Achse 35 sitzen und durch einen Motor 36 angetrieben werden. Hierdurch wird die Papierbahn 17, die eine Breite von beispielsweise 8 oder 10 m haben kann, in einzelne Teilbahnen 17a, 17b, 17c . . . zerteilt.

Es folgt eine Aufwickelvorrichtung 37, die eine An­ zahl von Wickelstationen 37a, 37b, 37c . . . aufweist, wel­ che der Anzahl der Teilbahnen 17a, 17b, 17c . . . ent­ spricht. Allen Wickelstationen gemeinsam ist eine Zen­ tralwalze 38, welche eine Antriebsvorrichtung 39 auf­ weist. Außerdem weist jede Wickelstation eine Abstütz­ walze 40a, 40b, 40c . . . auf, die je mit einer eigenen Antriebsvorrichtung 41 versehen sind. Wenn eine Wic­ kelhülse 42 von oben in den Spalt zwischen Zentralwal­ ze 38 und Abstützwalze 40a abgesenkt und durch die rotierende Oberfläche der beiden Walzen in Drehung versetzt wird, nimmt sie eine Teilbahn auf und bildet eine Teilbahn-Rolle 43a. Ähnliches gilt für die Teilbahn- Rollen 43b, 43c, . . . Jeder Teilbahn 17a . . . ist eine Meß­ vorrichtung 44 zur Messung der Zugspannung der Teil­ bahn zugeordnet. Jeder Teilbahn-Rolle 43a . . . ist eine Meßvorrichtung 45 zur Messung des Rollendurchmes­ sers zugeordnet. Die Meßwerte werden in einer zweiten Steuervorrichtung 46 verarbeitet, die die Antriebe 39 und 41 derart einstellt, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Zentralwalze 38 etwa gleich der Bahngeschwindig­ keit im Kalander ist, während für jede Teilbahnrolle 43a . . . erforderliche Korrekturen durch die Antriebsvor­ richtung 41 der Abstützrollen erfolgt. Ist die Umfangs­ geschwindigkeit der Abstützrolle 40a größer als diejeni­ ge der Zentralwalze 38, ergibt sich ein härterer Wickel, ist sie geringer, ein weicherer Wickel.

Statt dessen oder zusätzlich ist die Steuervorrichtung 46 mit der Steuervorrichtung 31 über einen Signalpfad 47 verbunden. Außerdem können der Steuervorrich­ tung 46 über weitere Eingänge 48 zusätzliche Daten, die für den Wickelvorgang von Interesse sind, zugeführt werden, beispielsweise die Dicke der Bahn oder deren Feuchte. Die Steuervorrichtung 23 ist in der Lage, auf­ grund der zugeführten Informationen die Kalander­ funktion derart zu beeinflussen, daß die den letzten Wal­ zenspalt 15 verlassende Papierbahn 17 weitgehend den optimalen Wickelbedingungen entspricht und daher keine oder kaum Eingriffe im Bereich der Aufwickelvor­ richtung 37 vorzunehmen sind. In vielen Fällen kann man daher auf eine individuelle Regelung der Abstütz­ walzen 40a . . . verzichten und durchgehende Abstütz­ walzen vorsehen. Insbesondere bei zonenweise unter­ schiedlicher Beeinflussung der Papierbahn 17 im Kalan­ der läßt sich erreichen, daß die Teilbahnen 17a . . . so gleichmäßig gehalten sind, daß für alle der gleiche Auf­ wickelantrieb verwendet werden kann.

Von der dargestellten Konstruktion kann in vielfa­ cher Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grundge­ danken der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kön­ nen auch Aufwickelvorrichtungen verwendet werden, bei denen die Wickelhülse gelagert und angetrieben ist. Es ist auch möglich, den Kalander im Inline-Betrieb zu verwenden.

Claims (7)

1. Kalander zum Behandeln, wie Glätten oder Sati­ nieren, einer Bahn, insbesondere einer Papierbahn, mit mindestens zwei einen Walzenspalt zwischen sich bildenden Walzen und einer Aufwickelvorrich­ tung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den letzten Walzenspalt (15) und der Aufwickelvorrich­ tung (37) mindestens ein Längsschneider (32) zum Aufteilen der Bahn (17) in mindestens zwei Teilbah­ nen (17a, 17b, 17c) angeordnet ist, daß die Auf­ wickelvorrichtung (37) mindestens zwei Wickelsta­ tionen (37a, 37b, 37c) für je eine Teilbahn (17a, 17b, 17c) aufweist,
daß die Wickelstationen (37a, 37b, 37c) je eine Antriebsvorrichtung (39, 41) mit einer Steuer­ vorrichtung (46) aufweisen, die die Umfangsge­ schwindigkeit der Teilbahn-Rollen (43a, 43b, 43c) annähernd gleich der Bahngeschwindigkeit im Ka­ lander hält aber zusätzlich individuelle Korrektu­ ren der Umfangsgeschwindigkeit bewirkt und
daß die individuellen Korrekturen von Parametern der Teilbahnen (17a, 17b, 17c) der Teil­ bahn-Rollen (43a, 43b, 43c) abhängig sind.

2. Kalander nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß eine insbesondere zo­ nenweise wirkende Steuervorrichtung (23) für die Kalanderfunktionen, wie Druckspannung im Wal­ zenspalt, Temperatur oder Feuchte, vorgesehen ist, die für gewünschte Eigenschaften der Bahn (17), wie Glätte oder Glanz, sorgt und zusätzlich von Parametern der fertigen Bahn (17), der Teilbahnen (17a, 17b, 17c) oder der Teilbahn-Rollen (43a, 43b, 43c) abhängig ist.

3. Kalander nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Meßvorrichtungen (44, 45) für die Teilbahnrollen-Durchmesser und/oder die Zug­ spannungen der Teilbahnen, die als Parameter die­ nen, vorgesehen sind.

4. Kalander nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Teil der Kalanderfunktionen zonenweise ansteuerbar ist und daß die Steuervor­ richtung (23) die Zonen in Abhängigkeit von Para­ metern der Teilbahnen (17a, 17b, 17c) oder der Teil­ bahn-Rollen (43a, 43b, 43c) unterschiedlich aussteu­ ert.

5. Kalander nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines vertikalen Walzenstapels (1) die zusätzliche Beein­ flussung der Kalanderfunktionen überwiegend im Bereich des untersten Walzenspalts (15) erfolgt.

6. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ge­ kennzeichnet durch eine den Walzenspalten (10 bis 16) vorgeschaltete Abwickelvorrichtung (18).

7. Kalander nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ge­ kennzeichnet durch eine automatische Bahnein­ zugsvorrichtung.