Systems for Finishingvoith.com/corp-de/voith-paper_twogether_special-2003_de.pdfzellige...

Magazin für Papiertechnik

Sonderausgabe

Systems for Finishing

Inhaltsverzeichnis

EDITORIAL

Vorwort 1

SYSTEMS FOR FINISHING

Ein Traum wurde wahr 2

Voith Paper Rollenschneider – und die Rollenausrüstung schneidet gut ab 4

VariFlex™-Doppeltragwalzenroller produzieren bei Rhein Papierin Hürth perfekte Fertigrollen für den Zeitungsdruck 8

Voith VariTop™ bei SCA Graphic Paper Laakirchen PM 11 –Rollenschneiden auf höchstem Niveau 10

Twister™ Automatic – Vollautomatische Rollenverpackung mit dem Twister™ 12

Janus™ Concept und Janus™ MK 2 – Meilensteine zur erfolgreichen Satinage 16

Die Technologie der Satinage von LWC-Papieren 23

Die Technologie der SC-Papier-Satinage 28

Janus™ MK 2 – Maschinenbauliche Aspekte moderner Online-Kalander 33

Der Einfluss der Walzenbezüge und -beschichtungen auf die Satinagequalität 37

Elastische Walzenbezüge für Janus™-Kalander 41

CeraCal™ – eine optimierte Hochleistungsbeschichtung für harte Kalanderwalzen 45

Die Ecosoft™-Kalander-Familie und ihr neuestes Mitglied, der Ecosoft™ Delta 48

Neue Konzepte für gestrichene holzhaltige Papiere 52

Der DF-Coater – eine Streichtechnik der neuen Generation 56

Krieger komplettiert die Produktpalette von Voith Paper –Infrarot Trockner, integrierte Trocknungsanlagen und Apparate zur berührungslosen Bahnführung 62

Innovative Oberflächenbehandlung von Verschleißteilen bei Blue Solid – nicht nur für die Papierindustrie 66

Mit der Präzision eines Schweizer Uhrwerks – VPT Walztechnik AG Zürich, ein Unternehmen der Voith Paper, baut Druckmaschinen bei Burda/Offenburg auf Nipco™ Print-Walzen um 68

1

Sehr geehrter Kunde, lieber Leser,

Sie halten heute die Sonderausgabe „Finishing“ des twogether Magazins in der Hand.Nicht ganz zufällig wurde der Erscheinungstermin dieses Sonderheftes zum jetzigenZeitpunkt gewählt, war doch bereits seit langem die Integration der Jagenberg Papier-technik erwartet worden.

Jetzt, da dies endlich geschehen ist, werden wir alles daran setzen, die hohenErwartungen, welche Sie als unsere Kunden in dieses neue Unternehmen haben,auch zu erfüllen.

Voith Paper hat damit eine strategische Lücke, speziell im Finishing Prozess,geschlossen. Dabei spielen neben Rollenschneidern auch die ProzesselementeStreichen und Trocknen eine wichtige Rolle.

Die ersten Beiträge beschreiben deshalb den heutigen Stand der Wickeltechnologiesowie die Integration und Ergänzung dieser Prozessschritte durch unsere Twister™Transport- und Verpackungstechnologie; hierzu werden Sie in Zukunft sicher nochmehr erfahren.

Aber auch auf dem Gebiet der Satinage-Technologie hat sich in den letzten Jahrenwirklich Bahnbrechendes ereignet – angefangen mit der Einführung der Janus™ -Technologie und weiter über die zunehmende Entwicklung hin zur Online-Satinageunter Einsatz völlig neuer Walzenbezüge und Beschichtungen.

Die Grenzen des technisch / technologisch Machbaren wurden hierbei stets angehobenund neu definiert, wobei die Wirtschaftlichkeit dieser Anlagen ständig verbessertwerden konnte.

Selbstkritisch müssen wir feststellen, dass wir manchmal etwas zu mutig waren.Letztlich hat dies jedoch vor allem die Technologie der SC-Satinage in bisher nichtvorstellbare Bereiche vorangetrieben und Voith Paper zum Marktführer auf diesemGebiet gemacht.

Das vorliegende Heft soll deshalb auch als Standortbestimmung der Satinage-Technologie an der Schwelle zum neuen Jahrhundert dienen und den heutigen Standder Technik umfassend darstellen.

Neben dem Satinieren, Schneiden, Wickeln und Verpacken ist das Streichen undTrocknen von Papier ein Schlüsselelement im Finishing Prozess. Auch hier hat sichin der vergangenen Dekade der Übergang von der Offline- zur Online-Technologievollzogen. Die Jagenberg Technologie bietet hier eine ideale Ergänzung zum Produkt-portfolio von Voith Paper und Voith IHI in diesem Segment.

Voith Paper trägt als Prozesslieferant umfassend gesehen entscheidend zur Ver-besserung der Oberflächeneigenschaften aller Papiersorten bei und ist damit derkompetente Partner für das Finishing in der Papierindustrie.

Ich wünsche Ihnen viel Freude beim Lesen unserer Sonderausgabe „Finishing“ des twogether Magazins.

Thomas KollerFür das neue Voith Paper Finishing Team

Thomas KollerVoith Paper Krefeld

2

Bereits 1999 sagte Dr. Michael Rogowski, damals Vorsitzen-

der des Konzernvorstands der J. M. Voith AG, dass es für ihn ein Traum

wäre, wenn Jagenberg und Voith zusammenkommen würden – und

handelte sich sofort Kritik des damaligen Rheinmetallvorsitzenden

Hans U. Brauner ein. Doch dies ist nicht der Anfang der Geschichte.

Die Chronologie der Jagenberg-Zusammenschlüsse liest sich

wie folgt:

Ein Traum wurde wahr

1993Kooperation mit Sulzer Escher Wyss(Ravensburg).

1994Auflösung der Kooperation aufgrund desJoint Ventures Voith und Sulzer.

1995/96Kooperation mit Beloit.

November 1999Verkauf an den AutomobilzuliefererSachsenring (Zwickau); parallel dazu fin-den auch Verhandlungen mit Voith statt.

März 2000Rückabwicklung des Verkaufs anSachsenring und Verkauf an dieInvestorengruppe Millenium CapitalGmbH & Co. (München).

März 2000Ausscheiden des Rheinmetall-Aufsichts-ratsvorsitzenden und Rückabwicklungdes Verkaufs an Millenium Capital.

2000 Der neue Vorstandsvorsitzende KlausEberhardt nimmt die Verkaufsverhand-lungen mit Voith wieder auf.

Oktober 2001Voith kauft die Sparte Papiertechnik derJagenberg AG.

Juni 2002Der Produktbereich Querschneider wirdan Bielomatik weiter veräußert.

Thomas Koller

Voith Paper Krefeld, Deutschland

3

„Damit haben“, wie es Hans Müller, Vor-sitzender der Geschäftsführung VoithPaper, auf einer Zellcheming Pressekonfe-renz 1999 einmal formulierte: „Braut undBräutigam endlich zueinander gefunden.“

Heute, im Herbst 2002, sind jedoch die„Flitterwochen“ vorbei und der harte All-tag der Integration bestimmt das Tages-geschäft. Wichtige und weitreichendeEntscheidungen waren in der ersten Jah-reshälfte zu treffen. Die wichtigsten:

● Schließung der Jagenberg Maschinen-bau GmbH zur Reduzierung derÜberkapazitäten in der Fertigung

● Integration der Jagenberg Papier-technik GmbH in die Voith PaperFinishing Division und letztlich

● Zusammenlegung der StandorteNeuss (Rollenschneider) und Krefeld(Kalander und Twister) zu einemgemeinsamen Standort in Krefeld.

Die letzte Entscheidung wurde im Junidieses Jahres getroffen, und bereits fürDezember 2002 ist der Umzug der Beleg-schaft vom 39 km entfernten Neuss nachKrefeld geplant. Der von Jagenberg eben-falls erworbene Produktbereich Streich-technik wird zukünftig in Heidenheimintegriert, wobei ca. 35 ehemalige Jagen-berg-Mitarbeiter am Standort Krefelddie installierten Jagenberg-Streichanlagensowie Umbauten schwerpunktmäßig be-treuen werden.

Die Schwerpunkte der gemeinsamenArbeit – neben der schnellen Integrationam Standort Krefeld – sind

● die Produktentwicklung im BereichRollenschneidmaschinen

● der weitere Ausbau der Service-aktivitäten

● die weitere Optimierung der aus-gelieferten Rollenschneidmaschinen

● und letztlich die Optimierung derKostenstrukturen

zur gesamthaften Stärkung der Wettbe-werbsposition der Voith Paper FinishingDivision.

Die Integration am Standort Krefeld bietetdie beste Voraussetzung dafür, dass sichdas neue Unternehmen nun wieder umdas Wichtigste kümmern kann – unserewertgeschätzten Kunden!

Die Auftragseingänge der letz-ten Wochen stimmen uns sehroptimistisch – wir sind auf demrichtigen Weg!

Die zukünftige Führungsstruktur des in-tegrierten Finishing-Unternehmens siehtwie folgt aus:

Thomas KollerSprecher der Geschäftsführung und verantwortlich für die Bereiche● Produktion● Materialwirtschaft, Logistik, Montage● Kalander● Nipco● Personal

Dr. Lothar BoppMitglied der Geschäftsführung (CFO) und verantwortlich für die Bereiche● Recht, Patente, Versicherungen● Informationstechnologie● Rechnungswesen, Controlling,

Finanzen

Hans-Peter MarleauxMitglied der Geschäftsführung und verantwortlich für die Bereiche● Verkauf Neu- und Gebrauchtmaschinen● Marketing● Kundenversuche

Dr. Ing. Michael SchopenMitglied der Geschäftsführung und verantwortlich für die Bereiche● Rollenschneidmaschinen● Rollenpack- und Transportanlagen● Service● Qualität

Die Abmessungen der Fertigrollen, die für den Rotations-druck bestimmt sind, haben sich in den letzten Jahren geändert:Rollenbreite und Rollendurchmesser sind gewachsen. Manchesspricht dafür, dass diese Entwicklung auch weitergehen wird. Dashat natürlich Auswirkungen auf die Rollenschneider: schwerereRollen einwandfrei zu wickeln, verlangt neue Lösungen.

Der folgende Beitrag gibt einen Überblick über das breiteSpektrum der State-of-the-Art Voith Rollenschneider und zeigt auf,wie durch gezielte Auswahl aus den verschiedenen Typen Kon-zepte entstehen, die auf den jeweiligen Einsatzfall zugeschnittensind und die optimale Fertigrollen gewährleisten.

4

Georg Müller

Voith Paper Rollenschneider –und die Rollenausrüstung schneidet gut ab

Die diversen Rollenschneider-Typen

Voith Paper liefert seit mehr als hundert-zwanzig Jahren Rollenschneider. Heutewerden auf Rollenschneidern Rollen pro-duziert, deren Breiten zwischen 70 mmund 4.600 mm liegen und deren Auf-wickeldurchmesser bis zu 2.500 mm rei-chen. Die schwersten Fertigrollen wiegen10 t pro Stück.

Abgedeckt wird diese enorme Bandbreitedurch vier verschiedene Maschinentypen:VariSoft™, der Tissue-RollenschneiderVariFlex™, der „Alleskönner“VariPlus™, schwerpunktmäßig fürveredelte, insbesondere für gestrichenePapiereVariTop™, für die größten undschwersten Fertigrollen mit höchstenAnsprüchen.Die Abb. 1, 2, 5 und 6 zeigen die 4 Typen.

1


5

Die verschiedenenWickelkonzepte

Man unterscheidet zwei Wickelkonzepte:● das Doppeltragwalzenkonzept (Abb. 3)● das Stützwalzenkonzept (Abb. 4) .

Beim Doppeltragwalzenroller wird der ge-samte Rollensatz in einem Walzenbettaufgerollt, das aus zwei Tragwalzen be-steht. Der Doppeltragwalzenroller hatalso zwei Nips. Diese Maschine zeichnetsich durch einfache Bedienung und ho-hen Wirkungsgrad aus. Auch schmalsteRollen können ohne weiteres aufge-wickelt werden.

Zu diesem Typ Rollenschneider gehörender VariFlex™ und der VariSoft™.

Beim Stützwalzenroller werden die Rolleneinzeln in separaten Wickelstationen auf-gerollt. Sie liegen dabei jeweils nur aneiner Stützwalze an. Pro Rolle gibt esalso nur einen einzigen Nip. Jede Rollekann in ihrer separaten Station übereinen eigenen Zentrumsantrieb mit einemzusätzlichen Drehmoment beaufschlagtwerden. Der Stützwalzenroller ist ein sehrkomfortabler Rollenschneider, bei demjede Wickelstation gewissermaßen eineeigene Rollmaschine darstellt.

Abb. 1: VariPlus.

Abb. 2: VariSoft.

Abb. 3: Doppeltragwalzenroller.

Abb. 4: Stützwalzenroller.

2

3

4

Die Stützwalzenroller von Voith Paperwerden unter den Markennamen Vari-Plus™ und VariTop™ vertrieben.

Die Belastung zwischen den Walzen undden Rollen, also die Nip-Last, erhöhtsich bei Doppeltragwalzenrollern auf-grund des wachsenden Rolleneigen-gewichtes mit zunehmendem Rollen-durchmesser zwangsläufig. Anders beimStützwalzenroller: Hier kann die Nip-Lastbeliebig eingestellt werden, da jede Rollein einer separaten Station gehalten wird.

Deshalb lässt sich z. B. ein VariTop™ fürdie verschiedensten Papiere und Anforde-rungen einsetzen; technologisch bringt erdafür alle Voraussetzungen mit.

Allerdings ist das Investitionsvolumen füreinen Stützwalzenroller deutlich höher alsfür einen Tragwalzenroller. Daher stelltsich bei den verschiedenen Einsatzfällenimmer die Frage: Bis wann ist der Dop-peltragwalzenroller ausreichend und abwann sollte das Stützwalzenkonzept ein-gesetzt werden? Zu beachten ist dabei,dass durch die Entwicklung der Walzen-beläge MultiDrive™ und JagFlex™ (Nähe-res s.u.) das Einsatzspektrum des Dop-peltragwalzenrollers entscheidend erwei-tert werden konnte.

6

Eine neue GenerationRollenschneider

Als Antwort auf die gestiegenen Forde-rungen – immer höhere Geschwindigkei-ten, immer breitere Maschinen, immerbessere Wickelqualitäten – entwickelteVoith Paper eine neue Generation vonRollenschneidern.

Unter dem Namen VariFlex™ ist so einDoppeltragwalzenroller entstanden, aufdem auch sehr empfindliche, hochwer-tige Papiere perfekt gewickelt werdenkönnen.

Auch die bewährten Stützwalzenrollervom Typ VariTop™ bzw. VariPlus™ sinddurchgreifend modernisiert worden: BeiGeschwindigkeiten bis zu 3.000 m/min,deutlich größeren Rollenbreiten undDurchmessern sowie einem erheblich ge-steigerten Automatisierungsgrad produ-zieren sie einwandfrei gewickelte Rollen,d.h. kantengerade gewickelte Rollen ohnePlatzer und Riegel.

Die auf allen Voith Paper Rollenschnei-dern erzielte hervorragende Qualität derFertigrollen resultiert dabei nicht zuletztaus dem Einsatz von Walzen mit Elasto-merbeschichtung. Diese Beschichtung

wird entsprechend den spezifischen An-forderungen des jeweiligen Kunden-papiers aus den beiden Typen MultiDrive™und JagFlex™ ausgewählt. Die Belägebestehen aus extrem belastbaren, abrieb-festen Elastomeren, siehe Abb. 6 .

MultiDrive™ ist ein Vollelastomer, dessenEigenschaften sich hervorragend dazueignen, die Wickelstruktur einer Rolle ineinem breiten Spektrum zu beeinflussenund so den Wünschen und Anforderun-gen des Kundenproduktes gerecht zuwerden. Die zentralen Wickelwalzen inden Stützwalzenrollmaschinen VariTop™und VariPlus™ werden aus diesem Grundstandardmäßig mit einer MultiDrive™-Be-schichtung ausgestattet.

In Tragwalzenrollmaschinen des TypsVariFlex™ wird die Tragwalze in der ers-ten Position mit MultiDrive™ beschich-tet. Dies gewährleistet auch in dieserMaschine den Aufbau einer in weitenGrenzen beeinflussbaren, sehr gutenWickelstruktur. Es gibt den geschnittenenPapierbahnen eine sichere Führungs-stabilität, so dass sehr gerade Rollenstirn-seiten entstehen.

Ein weiterer, wesentlicher Vorteil sind dieguten ausgleichenden Eigenschaften bei

CD-Dickenprofilschwankungen. Durch die-se ausgleichenden Eigenschaften werdennachweislich zahlreiche Wickelfehler ver-hindert, die beim Einsatz von Stahlwalzenunvermeidbar sind.

Das Zellelastomer JagFlex™ ist wesent-lich „weicher“ als MultiDrive™ und durchseine Zellstruktur sehr kompressibel.Dieser Belag hat technologisch andereAufgaben zu erfüllen als MultiDrive™.Die mit Jagflex™ beschichtete Tragwalze2 erzeugt keinen Wickelhärteanstieg imNip, sondern übernimmt nur eine tragen-de Funktion. Zusätzlich gewährleistet diezellige Oberflächenstruktur dieses Mate-rials eine schlupffreie Übertragung desDrehmomentes auf die Rolle.

Als Belag auf der Andruckwalze gewähr-leistet JagFlex™ einen guten Kontakt zwi-schen Papier und Walze über die gesamteArbeitsbreite, so dass ausgezeichnete Rol-lenanwicklungen entstehen.

Die bisher „harten“ Walzen werden also„weich“ gemacht, wodurch die im Kon-taktbereich zwischen Walze und Bahn aufdas Papier ausgeübte Druckspannungstark reduziert wird. Ein möglicher Rol-len-Fehler durch harte Walzen wird durchAbb. 7 veranschaulicht.

5

Abb. 5: VariFlex.

7

Abb. 6: Elastomerbeschichtete „weiche“ Walze.

Abb. 7: „Riegel“.

Abb. 8: VariTop.

Abb. 9: Versuchsrollenschneider im Technologiezentrum.

8

6 7

● die Endbeleimung, d. h. die Fixierungder Bahnenden auf den Fertigrollen

● die Anfangsbeleimung, d. h. das An-kleben der Bahnanfänge an die Hülsen

● das Bahntrennen zwischen End- undAnfangsbeleimung

● die Zufuhr und das Einlegen neuerHülsen in korrekter Reihenfolge

● das Einführen einer neuen maschinen-breiten Papierbahn.

Technikum mitVersuchsrollenschneider

Voith Paper unterhält ein eigenes Techni-kum mit einer universellen Versuchsroll-maschine (Abb.9) .

Sie kann sowohl im Tragwalzenmoduswie im Stützwalzenmodus betrieben wer-den. Alle Wickelkomponenten, Antriebs-und Steuereinheiten sind immer auf demneuesten Stand der Entwicklung. DieserRoller wird für ausführliche Wickelver-suche mit Kundenpapier vorgehalten.Solche Versuche sind die Voraussetzungfür die optimale Ausgestaltung neuerAnlagen, respektive die bestmöglicheLösung für Umbauvorhaben.

Ausblick

Neu- und Weiterentwicklungen beanspru-chen bei sorgfältiger Durchführung nichtunerheblichen Zeitaufwand. Unter diesemAspekt ist es selbstverständlich, dass beiVoith bereits an einem Folgekonzept ge-arbeitet wird.

Alle Anstrengungen unterliegen einemGrundsatz: Erhaltung der Qualität desKundenproduktes beim Wickelvorgang.Ziele sind die Steigerung der Produkti-vität der Maschine u.a. durch

● Gesicherte Erhöhung der Maschinen-geschwindigkeit, vor allem bei heutekritischen Sorten

● Optimierung des Automatikbetriebes(Zeit und Zuverlässigkeit).

9

Die in Abb. 7 dokumentierten „Riegel“gehen auf eine Überdehnung des Papiersbeim Wickeln auf Stahlwalzen zurück undsind in aller Regel irreversibel. WeicheWalzen verhindern dagegen durch ihreunterschiedliche Wickeldynamik dieseund zahlreiche andere Fehler wie etwaKreppfalten, Platzstellen, Bauchigwerdender Rollenstirnseiten und seitliche Bahn-verläufe.

Die neuen, weichen Walzensysteme lassensich übrigens problemlos in bestehendeAnlagen integrieren. Zahlreiche Kundenhaben diese Möglichkeit auch bereits mitVorteil genutzt.

Automatisierung

Voith Paper hält für die Rollenschneiderfolgende Automatisierungsoptionen be-reit:

● den Butt-Splicer zum automatischenWechseln der Mutterrollen

● den Abtransport der leeren Tamboure● das zielgenaue Anhalten der Maschine

bei Erreichen der vorgegebenenPapierlänge oder des vorbestimmtenRollendurchmessers

8

Im Jahr 2000 beschloss Myllykoski als „Global Player“ und

Spezialist für ungestrichene und gestrichene grafische Druckpapiere,

mitten in Europa eine komplett neue Anlage für Zeitungsdruckpapier

zu errichten. Die Verhandlungen führten im März 2001 zur Vergabe der

neuen PM 1 an Voith Paper. Einen Monat später folgte die Bestellung

von zwei Doppeltragwalzenrollern VariFlex L™ (AB 8.200 mm) und

einem Umroller VariFlex S™ (AB 2.800 mm).Stefan Maier


VariFlex™-Doppeltragwalzenroller produzieren bei Rhein Papier in Hürthperfekte Fertigrollen für den Zeitungsdruck

Die beiden Rollenschneider sind so aus-gelegt, dass sie die gesamte Produktionder PM 1, d. h. 280.000 jato Zeitungs-druckpapier mit einem Flächengewichtvon 36 bis 48 g/m2 sicher bewältigenkönnen. Mit einer Betriebsgeschwindig-keit bis zu 2.500 m/min werden verkaufs-fähige Fertigrollen mit einem Aufroll-durchmesser von 1.350 mm produziert.

Die VariFlex™-Doppeltragwalzenroller sind– die Ergebnisse vor Ort haben das ein-mal mehr in eindrucksvoller Weise be-stätigt – die idealen Rollenschneider fürZeitungsdruckpapier. Warum das so ist,soll nachstehend näher erläutert werden.

Zeitungsdruckpapierrollen, die auf her-kömmlichen Doppeltragwalzenrollern,d. h. Rollern, deren Tragwalzenoberflä-

chen aus Stahl bestehen, hergestellt wor-den sind, weisen häufig Kreppfalten auf.Diese in der Papierfabrik meist nicht er-kannten, weil versteckten, Fehler führenin der Druckmaschine zwangsläufig zuAbrissen. Derartige Rollen sind also Aus-schuss. Ursächlich für die Kreppfaltensind die hohen radialen Druckspannun-gen in den Nips zwischen den Stahltrag-walzen und der Papierrolle.

Um dort zu hohe Druckspannungen zuvermeiden, war man bislang genötigt, dieRollengewichte deutlich in Grenzen zuhalten – anders ausgedrückt: Die Rollen-durchmesser durften ein bestimmtes Maßnicht überschreiten. Die Produktivität derherkömmlichen Doppeltragwalzenrollerwar also limitiert. Mit dieser Beschrän-kung hat der VariFlex™ „aufgeräumt“:

1

9Systems for Finishing

Seine erste Tragwalze ist nämlich mitdem inkompressiblen Vollelastomer Multi-Drive™ beschichtet. Die Wickeldynamikauf diesem Spezialbelag unterscheidetsich signifikant von der entsprechendenDynamik beim Wickeln auf harten Trag-walzen. Dazu folgendes:

Grundsätzlich gilt für die Verarbeitungvon Zeitungspapier, dass zur Vermeidunggroßer Lagenverschiebungen (große J-Linie) und der damit verbundenen Krepp-faltenproblematik eine möglichst hoheWickelhärte im einlaufenden Nip benötigtwird. Gleichzeitig sollen aber die radialenDruckspannungen in diesem Nip so ge-ring wie möglich gehalten werden, weilhohe Druckspannungen nämlich für dieGröße von Lagenverschiebungen verant-wortlich sind. Bei Maschinen mit her-kömmlichen Stahlwalzen erhöht mandurch das stärkere Eindringen der Walzein die Aufwickelrolle zwar die Wickelhär-te, vergrößert damit aber gleichzeitig dieschädlichen radialen Druckspannungen.Bei ungleichmäßigen Querprofilen kanndas zu exzessiven Überbelastungen ineinzelnen Bereichen der Rollenbreiteführen, was dann zwangsläufig Wickel-fehler nach sich zieht. Man hat nun ver-sucht, durch möglichst große Walzen-durchmesser und durch eine Erhöhungdes Bahnzugs – durch die Erhöhung desBahnzugs wurde freilich die Abrisshäufig-keit wieder gesteigert – der Begrenzungdes Wickeldurchmessers zu begegnen.Großen Erfolg hat man dabei allerdingsnicht gehabt.

Ist die Tragwalze im einlaufenden Niphingegen mit einer flexiblen MultiDrive™-Beschichtung versehen, so wird dieserElastomer-Belag im Nip durch das Ge-

Abb. 1: VariFlex™-Doppeltragwalzenroller beiRhein Papier in Hürth, Deutschland.

wicht der Rolle zusammengedrückt.Durch die damit verbundene Reduzierungder Belagdicke findet ein dynamischerVerdrängungsprozess innerhalb des Bela-ges statt. Der Belag wird beim Passierender Engstelle unter der Rolle beschleu-nigt, wodurch er eine höhere Geschwin-digkeit annimmt, die sich auf die Rolleüberträgt. Diese Geschwindigkeit ist grö-ßer als die des unbelasteten Belages unddamit auch größer als die der einlaufen-den Bahn. Die Geschwindigkeitsdifferenzwird im Nip in Bahndehnung, also inWickelhärte umgesetzt.

Durch die Technologie des flexiblen Multi-Drive™-Belages können bei simultanerReduzierung des Bahnzuges sogar höhereWickelhärten erzeugt werden, als das beieiner großen Stahlwalze in Kombinationmit hohen Bahnzügen möglich ist. Gleich-zeitig verringert sich dank der Abplattungdes Belages aber auch die spezifischeradiale Druckbelastung auf die Wickel-rolle mit der Folge, dass die schädlichenLagenverschiebungen entfallen. Fernerbewirkt die Flexibilität des Belages eineoptimale Anpassung an das Rollenprofil.

Die eben beschriebenen positiven Eigen-schaften haben den Voith Paper Rollen-schneidern der neuen Generation den Rufeingetragen, „auf leisen Sohlen erfolg-reich“ zu sein. Das Wortspiel ist stimmig.In knapper Form veranschaulicht es eineder wesentlichen Ursachen für die injüngster Zeit erzielten Verbesserungen.Mehr als 150 Neumaschinen und Umbau-ten (auch Wettbewerbsmaschinen) wur-den bisher von Voith mit flexiblen Wal-zenbezügen ausgestattet und befindensich mit ausgezeichneten Ergebnissen imEinsatz.

Selbstverständlich zeichnet sich der Vari-Flex™ auch durch einen sehr hohen Auto-matisierungsgrad aus. Dazu gehören ne-ben dem automatischen Verbinden derneuen Bahn mit dem Ende der alten auchdie automatischen Set-Wechsel in derAufrollung, mit Anfangs- und Endverkle-bung der Rollen. Hierdurch wird einenahezu kontinuierliche Produktion derMaschinen erreicht.

Zeitungspapier, das heute in der Regel zu100% aus Altpapier und mit hohen Pro-duktions- und Verarbeitungsgeschwindig-keiten hergestellt wird, verlangt hochmo-derne Rollenschneider. Die VariFlex™Doppeltragwalzenroller, die Rollen miteinwandfreier Wickelqualität und Durch-messern bis 1.350 mm produzieren, be-weisen, dass hier ein zukunftsorientiertesWickelprinzip verwirklicht worden ist.Damit möchte der Verfasser schließen.Das letzte Wort soll der Kunde haben:

„Wir bei Rhein Papier“, sagt BernhardSchmidt als Projektleiter, „sind stolzauf unsere neue Gesamtanlage. Die PMist bekanntlich mit einer Geschwindigkeitangefahren worden, wie sie bisher nochnie bei einer Inbetriebnahme erreichtworden ist. Auch sind wir mit verkaufs-fähigen Rollen früher auf den Marktgekommen als ursprünglich geplant. DieWickelqualität, die wir auf den Rollen-schneidern erzielen, zeigt, dass wir mitVariFlex™ die richtige Wahl getroffenhaben. Derzeit arbeitet das Voith-TeamHand in Hand mit unserem Team am„Feintuning“ der Maschinen. Beide Grup-pen sind bestens aufeinander ein-gestimmt. Wir kommen deshalb zügigvoran. Kompliment und Dank an alleBeteiligten!“

10

Der SCA Konzern, eines der größten europäischen Unter-

nehmen der holz- und zellstoffverarbeitenden Industrie, hat die

Produktverantwortung für chlorfreie graphische Naturpapiere in

Laakirchen konzentriert. Auf den dortigen PM 10 und 11 werden

insgesamt rund 485.000 jato SC-Tiefdruck- bzw. Offsetpapiere her-

gestellt. Die Besonderheiten der produzierten Qualitäten wie Grapho

Gravure, Grapho Set und Grapho Grande liegen im voluminösen,

gleichmäßigen Papier mit höchster Opazität, höchstem Druckglanz,

sauberer und melierfreier Oberfläche und ausgezeichnetem,

homogenem Farbstand. Bemerkenswert sind auch die strengen

ökologischen Vorgaben, die in Laakirchen eingehalten werden, was

dem Werk einen wichtigen österreichischen Umweltschutzpreis

eingebracht hat.

Reinhard Hehner


Voith VariTop™ bei SCA GraphicPaper Laakirchen PM 11 –

Rollenschneiden auf höchstem Niveau

Um all diesen Anforderungen gerecht zuwerden, hat SCA Laakirchen sich bei derneuen PM 11 für ein „Konzept auf höchs-tem Niveau“ entschieden. Die PM 11 vonVoith Paper basiert auf dem One PlatformConcept und beinhaltet alle Module fürdie Produktion hochwertigster SCA+ Tief-druck- und Offsetqualitäten. Zu der neuenLinie gehört auch ein VariTop™ Rollen-schneider (Abb. 1) . Er ist der dritte sei-ner Art vor Ort, daher die BezeichnungRSM 3 (Rollenschneidmaschine 3).

Schon dies zeigt, wie zufrieden der Kundemit seinen Rollenschneidern ist.

Die RSM 3 zählt zu der neuesten Genera-tion Stützwalzenwickler. (Insgesamt sindseit Einführung des VariTop™ 150 Ma-schinen dieses Typs geliefert worden).Die technischen Daten der RSM 3 lauten:● Arbeitsbreite 8.800 mm● Konstruktionsbreite 12.000 mm● Betriebsgeschwindigkeit 2.800 m/min● Konstruktionsgeschwindigkeit

3.200 m/min● Betriebs-Aufwickeldurchmesser

1.500 mm● Konstruktions-Aufwickeldurchmesser

1.650 mm● Rollengewicht 10 t


Die obige Aufstellung belegt die gewalti-gen Reserven, die in der RSM 3 stecken.Liegen die Maximalabmessungen der Fer-tigrollen heutzutage noch bei 1.500 mmDurchmesser und Breiten von 3.700 mm,so deutet sich doch insofern bereits jetztein Quantensprung bei den Druckmaschi-nen ab, als deren Arbeitsbreite über kurzoder lang auf 4.300 mm steigen wird. Re-serve zu haben, tut da also gut.

Die Anlage soll nun vor dem Hintergrunddes Maschinenbildes (Abb. 2) etwasnäher beschrieben werden.

Die von der Abrollung (1) kommendeBahn läuft zunächst in die Schneidpartie(2), dann in die Beleimungseinrichtung,schließlich in den Nip zwischen Zug-unterbrechungswalze und Stützwalze (3)und zuletzt um die Stützwalze herum indie Wickelstationen (4). Die Messerposi-tionierung in der Schneidpartie erfolgtautomatisch. Ober- und Untermesser wer-den über ein angetriebenes Band verfah-ren. Da die Verstellung für alle Elementegemeinsam vorgenommen wird, kann dieNeupositionierung auch bei eingezogenerBahn erfolgen. Die Messerpartie ist mitBlue Slit™-Obermessern bestückt. DieStandzeit dieser Messer ist zwei- bis drei-mal länger als die Standzeit herkömmli-cher Messer. Bei den Untermessern han-

Abb. 1: VariTop™ bei SCA Graphic PaperLaakirchen PM 11.

Abb. 2: Schema VariTop™.

delt es sich um patentierte Messer, dienach einem Nachschleifen nicht rekali-briert zu werden brauchen. Die Leim-applikatoren werden gemeinsam auto-matisch aus ihrer Ruheposition in dieArbeitsposition geschwenkt und tragendann den Leim auf die Bahn auf. An-schließend schwenken sie in die Ruhepo-sition zurück. Die Bahnzugsunterbre-chungswalze entkoppelt den Bahnzug imAufwicklungsbereich vom Abrollzug. DieAufwickelstationen sind mit zusätzlichenZentrumsantrieben und Andruckrollen ver-sehen. Ihre Positionierung erfolgt analogzur Messerpositionierung. Durch das Zu-sammenwirken von Bahnzugsunterbre-chungswalze, Andruckwalzen und Zen-trumsantrieben erhalten die Fertigrolleneine an die spätere Weiterverarbeitunggezielt angepaßte Wickelstruktur undeine geometrisch einwandfreie Form(kantengerade, kein Teleskopieren). Dazuträgt auch die Beschichtung der Stützwal-ze mit dem MultiDrive™-Belag bei. DieRSM 3 ist weitestgehend dezentral aufge-baut. Die Steuerung über Bus-Technikersetzt die parallele Verdrahtung. DasBedienungskonzept beinhaltet neben derrechnergeführten Zentralbedienung mitgraphischen Bedienoberflächen in derSchaltwarte auch lokale Bedienterminalsmit Display. Ein Fehler-Diagnose-Systemgibt bei Störungen sofort Auskunft über

die Art, den Ort, die Ursache und denZeitpunkt der Störung und erteilt Hinwei-se für die Fehlerbehebung.

Dr. J. Hafellner , SCA Graphic PaperLaakirchen, kommentiert den Anlauf derRSM 3 wie folgt: „Die Montage lief glatt.Die reine Montagezeit betrug 6 Wochen.Diese kurze Frist ist sicherlich auch aufdie vorherige Komplettmontage im Her-stellerwerk zurückzuführen. Komplimentan die findigen Inbetriebnehmer: Um denVariTop™ bereits vor Anlauf der PM 11zu testen und zu optimieren, haben siePapier von der schmaleren PM 10 aufeinen Tambour der neuen PM 11 ge-wickelt und damit erste Tests auf RSM 3durchgeführt. Nach dem Anlauf der neu-en PM war die RSM 3 infolgedessensofort in der Lage, das Papier zu verar-beiten. Dabei wurden Geschwindigkeitenbei 2.400 m/min stabilisiert. Optimierun-gen mit Ziel 2.800 m/min sind in vollemGange. Die Maschine hat offenbar nochbedeutende Reserven. Und die wollen wirin nächster Zeit gemeinsam Schritt fürSchritt erschließen.“

Voith freut sich über dieses positiveUrteil und bedankt sich seinerseits für diegute Zusammenarbeit, die gewiss auchdie Phase der Feinoptimierung bestim-men wird.

2

1

1

2

3

4 4

12

Obwohl eine solche Verpackung rechtaufwendig ist, ist sie weltweit in prak-tisch jeder Papierfabrik anzutreffen. DerGrund ist auch einleuchtend, denn diePackpapierverpackung erfüllt die zahlrei-chen, zum Teil auch gegensätzlichenAnforderungen an die Papierrollenver-packung bei weitem am besten. Gegen-über einer Folienverpackung ist sie erheb-lich stabiler und dauerhafter. Außerdemlassen sich auf der Packpapierverpackungauch allgemeine Marketinginformationenund wichtige Warn- und Klassifizierungs-hinweise aufdrucken. Deshalb gibt eskaum eine Papierfabrik, die nicht mindes-

Volker Schölzke

Twister™ Automatic – Vollautomatische Rollenverpackung mit dem Twister™

tens über eine klassische Packpapier-Rol-lenverpackungsanlage verfügt. Diese An-lagen sind seit Jahrzehnten bewährt undentsprechend der geforderten Leistungunterschiedlich stark automatisiert.

Bedingt durch das breite Größenspek-trum der zu verpackenden Rollen sind dieVerpackungsanlagen herkömmlicher Bau-art freilich sehr aufwendig. Für unter-schiedliche Rollenbreiten und -durchmes-ser müssen entsprechende Deckelgrößenund Packpapierbreiten vorgehalten wer-den, die dann mehr oder weniger automa-tisch gehandhabt werden.

Es ist schon erstaunlich, nur selten ist man sich weltweit

so einig wie in diesem Fall: Die optimale Verpackung für Papier-

rollen ist die Packpapierverpackung mit zusätzlichen Innen- und

Außenstirndeckeln. Die hochempfindlichen Rollenstirnseiten

werden durch Innenstirndeckel aus Wellpappe oder festem Karton

wirkungsvoll vor Beschädigungen während des Transportes und

der senkrechten Lagerung geschützt. Die aus einem PE-beschich-

teten Kraftpapier bestehenden Außenstirndeckel bilden gemeinsam

mit dem PE-laminierten Kraftpapier eine sehr stabile und gleich-

zeitig klimadichte Verpackung.

1



Hier hat Voith Paper mit dem Twister™neue Wege beschritten (Abb.1) . Der vonVoith Paper entwickelte Twister™ benö-tigt nur noch eine einzige Abwicklung miteinem 500 mm breiten Packpapier, umdie gesamte in der Papierindustrie heuteübliche Palette mit unterschiedlichen Rol-lenbreiten und -durchmessern verpackenzu können. Und nicht nur das, auch allezukünftigen Rollenbreiten sind für denTwister™ kein Problem. Im Vergleich zuherkömmlichen Verpackungsmaschinenentfallen beim Twister™ die zahlreichenAbwicklungen und das aufwendige Vor-zugssystem mit dem komplexen Leimauf-tragswerk. Die verfahrbare und winkel-verstellbare Abwicklung des Twisters™wird vom patentierten Servo-Antrieb sogesteuert, dass die zu verpackende Rollein einem Arbeitsgang automatisch mit dergewünschten Anzahl Packpapierlagen spi-ralförmig umwickelt wird. Die einzelnenLagen werden dabei durch eine odermehrere Leimspuren miteinander festverbunden. Die 500 mm breite Packpa-pierbahn eignet sich auch hervorragendfür den zusätzlichen (optionalen) Schutzbeider Rollenkanten, die bekanntermaßenwährend des Transports besonders starkgefährdet sind.

Mit dem Twister™ ist es gelungen, diebisherigen Rollenpackanlagen maschi-nenbaulich wesentlich zu vereinfachen,ohne dabei Kompromisse in der Funk-tionalität einzugehen. Im Gegenteil, derTwister™ bietet im Vergleich mit konven-tionellen Verpackungsmaschinen mehrFunktionalität: Die fertigen Rollen sindstabiler verpackt und sehen optisch bes-ser aus. Einige Kunden berichten, dassdie Anzahl der von den Druckereien we-gen Transportschäden reklamierten Rol-

len um mehr als die Hälfte gesunken ist,seitdem sie ihre Rollen mit dem Twister™verpacken.

Die zahlreichen Vorteile des Twisters™verbunden mit der großen Flexibilität undder kompakten Bauweise sind so über-zeugend, dass die Mehrzahl der in denletzten vier Jahren realisierten Investitio-nen für Packmaschinen auf diesem Kon-zept beruhen. Insgesamt wurden seit 1996mehr als 20 Anlagen mit dem Twister™von Voith Paper realisiert.

Bestärkt durch diesen Erfolg setzte sichVoith Paper das ehrgeizige Ziel, auch dasaufwendige Anlegen der Innen- undAußendeckel drastisch zu vereinfachen.

Getreu dem Motto, dass nur die Teile kei-ne Probleme bereiten, die erst gar nichtvorhanden sind, wurden beim neu konzi-pierten vollautomatischen Deckelhandlingkonsequent alle bisher benötigten Bautei-le, Übergabestationen, Halter, Hubtischeund sonstigen Hilfseinrichtungen wegge-lassen und durch den bekannten 6-Ach-sen-Industrie-Roboter ersetzt.

Beim Twister™ Automatic werden die bei-den Innendeckel von je einem Robotermittels Sauggreifer direkt vom Paletten-stapel genommen und an die Rollenstirn-seite gestellt, wo sie solange festgehaltenwerden, bis der automatisch umgefaltetePackpapierüberstand die Deckel fixiert.Um die Reichweite der Roboter zu er-höhen, können sie auf spezielle Verfahr-einheiten montiert werden. Die Roboter-Steuerung übernimmt dann die Aufgabe,auch diese zusätzliche Achse zu steuern.Mit diesem System kommt man selbst beieinem umfangreichen Spektrum von ver-

Abb. 1: Twister™ , Wickel- und Faltstation.

Abb. 2: Papierspender.

Abb. 3: Innendeckelroboter.

3

schiedenen Innendeckeln ohne Transfer-oder Übergabestationen aus (Abb. 3) .

Der Außendeckelroboter ist mit einemspeziellen Doppelgreifer ausgerüstet, dersich automatisch den unterschiedlichenDurchmessern anpasst. Die Deckel wer-den direkt von der Palette entnommen.Eine spezielle Separiereinrichtung stelltsicher, dass selbst stark miteinander ver-

2

14

zahnte Deckel zuverlässig vereinzelt wer-den. Sobald die schwenkbare Packpressein Aufnahmeposition steht, legt der Ro-boter die beiden Deckel millimetergenauan die beiden bis zu 180° Grad heißenPackpressenschilder an.

Ein vierter Roboter ist für das Etikettierender Rollen zuständig. Er entnimmt mit ei-nem Doppelgreifer die beiden üblicher-weise DIN A3 großen Etiketten vomDrucker, führt die Rückseite der Etikettenan einer Heißleimvorrichtung vorbei unddrückt das eine Etikett auf die Rollen-stirnseite und das zweite Etikett sorg-fältig und faltenfrei auf den Rollenballen.Alternativ ist auch die Verwendung vonSelbstklebeetiketten möglich, wobei dasTrägerpapier mittels einer speziellen Auf-rollvorrichtung direkt am Drucker vomEtikett getrennt wird.

Ergänzt wird die Rollenverpackungsanla-ge mit einem Rollentransportsystem zumAntransport der unverpackten Rollen zumTwister™ und zum Abtransport der ver-packten Rollen ins Lager.

Bereits nach dem Ausstoßen des Rollen-wurfes aus der Rollenschneidmaschine(RSM) treffen die Rollen auf die pneuma-tische Rollenstoppleiste. Diese segmen-tierte Stoppleiste lässt jede zweite Rolleauf den sich anschließenden Plattentrans-porteur durchrollen. Dieses Vereinzelnder Rollen ermöglicht es dem Bedienerder RSM, die Stirnseiten zu kontrollierenund die Rollen mit einem Barcode-Etiketteindeutig zu kennzeichnen. Von jetzt ankönnen die Rollen auf ihrem weiterenWeg durch die Papierfabrik bis zur Pack-maschine mit einem Laserscanner auto-matisch identifiziert werden.

Entsprechend den Produktions- undVersandvorgaben ist es möglich, demTwister™ für jede Rolle eine individuelleVerpackungsart vorzugeben. So kann z.B.einer Rolle mit einer vierlagigen Seever-packung unmittelbar eine Rolle folgen,die zweilagig verpackt wird und außer-dem einen zusätzlichen Kantenschutz er-hält.

Gesteuert wird dieser Prozess von demspeziell für den Twister™ entwickeltenProzessleitsystem Rolltronic™ (Abb.4) .

Dieses System kommuniziert mit den inder Papierfabrik installierten Produkti-onsplanungs- und Lagerverwaltungsrech-nern. Außerdem sorgt die Rolltronic™dafür, dass die Rollendaten wie z. B. Ge-wicht, Breite und Durchmesser immer derrichtigen Rolle zugeordnet werden, damit

Abb. 4: Bedieneroberfläche Rolltronic™.


Abb. 5: Anlagenlayout Twister™ 2 Line Automatic.

es beim Drucken der Etiketten nicht zuFehlern kommt.

Die von Voith Paper für den Rollentrans-port eingesetzten Transportelemente sindspeziell für den beschädigungsfreienTransport von Papierrollen konstruiertworden. Auch diese Elemente wurdenüber die Jahre kontinuierlich weiterent-wickelt und für ihre spezielle Aufgabeoptimiert.

Die für den Plattentransporteur verwen-dete kugelgelagerte und damit reibungs-arme Förderkette erlaubt den Einsatz vonfrequenzgeregelten Antriebsmotoren mitgeringer Leistung, obwohl die Förderge-schwindigkeit heutzutage meist 60 m/minbeträgt und die zu transportierenden Rol-lengewichte schon fast 10 t pro Rolle be-tragen können.

Erst die neue Generation der Platten-transporteure hat es ermöglicht, beimTwister™ Line die Verpackungsleistungauf bis zu 120 Rollen/h zu erhöhen. Ob-wohl die Modulbauweise des Twisters™zahlreiche Layout-Varianten zur Anpas-sung an die örtlichen Gegebenheiten zu-lässt, ist der Twister™ Line die im Marktbeliebteste Variante. Das Verpacken im„Vorbeifahren“, ohne Ausstoßen und Fan-gen der Rolle, lässt das Herz eines jedenProduktionsleiters höher schlagen. Einnoch schonenderes Rollenhandling istnicht mehr vorstellbar (Abb. 5) .

Fazit

Die Twister™ Verpackungsanlagen mitden zugehörigen Transportelementen be-stechen durch ihre einfache, übersichtli-che und zweckmäßige maschinenbauliche

Ausführung. Beim Twister™ Automaticsind die Peripherie-Elemente im Feld kon-sequent eliminiert und daher auch keinepotenzielle Fehlerquelle mehr. Das erhöhtzusätzlich die Betriebssicherheit, wassich natürlich positiv auswirkt, je längerdie Anlage in Betrieb ist.

Das bei herkömmlichen Verpackungsan-lagen vorhandene Risiko von zahlreichenungeplanten Stillständen, verursachtdurch zunehmenden Verschleiß und Ver-schmutzung, wurde beim Twister™ bau-artbedingt erheblich minimiert.

Ergänzt mit den auf den Twister™ abge-stimmten Rollentransportelementen bie-tet Voith Paper der Papierfabrik eine um-fassende, moderne und wirtschaftlicheLösung für die Rollenlogistik, vom Rol-lenschneider bis ins Rollenlager.

16

Joachim Hinz

Jost Hefter

Voith Paper, Krefeld

Voith Paper, Krefeld

Die Geschichte des Papiers ist auch die Geschichte des

Glättens. Schon beim handgeschöpften Papier kämpfte die Feder

mit der Papieroberfläche, deshalb glättete man diese zunächst mit

einem Glättstein, später dann mit wasserkraftbetriebenen Glätt-

hämmern. Die Drucker waren die Ersten, die das Ganze „ins Rollen“

brachten und erstmals Holzwalzen mit einer Handkurbel ein-

setzten, eine Technologie, welche die Grundlage der heutigen

Papierherstellung bildete. Denn mit dem Aufkommen der Papier-

maschine um die Wende zum 19. Jahrhundert begann mit der

kontinuierlichen Arbeitsweise auch das Zeitalter der Walzen.

Diese Walzen sind bis heute das Herzstück jeder Papiermaschine

und besonders jedes Glätteverfahrens.


Janus™ Concept und Janus™ MK 2 –Meilensteine zur erfolgreichen Satinage

Aber die Walzen brachten andere Proble-me mit sich und auch die mit Hartguss-walzen bestückten Maschinenglättwerkestießen schließlich qualitativ an ihreGrenzen. Die Alternative war der Super-kalander, doch wegen der niedrigenArbeitsgeschwindigkeit bedeutete er dasEnde des Online-Betriebes und damiteinen zusätzlichen, teuren Arbeitsgangfür das Glätten. Eine schnelle Papier-maschine benötigte mehrere, meist dreiSuperkalander.

Etwa ab 1980 gab es in der Satinage neueImpulse mit der Einführung des Soft-kalanders, bei dem erstmals beheizteWalzen zusammen mit kunststoffbezoge-nen Walzen eingesetzt wurden. In vielenAnlagen erfolgreich, konnten aber auchdie Softkalander nicht alle Qualitätsanfor-derungen erfüllen. In diesem Bereich bliebweiterhin der klassische Superkalanderunangefochten, allerdings konstruktivkaum verändert. Die Hauptursache für dielangandauernde Stagnation im Superka-landerbau waren die baumwollbezogenenWalzen.

Dass der Markt reif war für diese neueTechnologie, zeigte sich an der hohenZahl von Installationen, speziell am zu-nehmenden Anteil ungestrichener SC-Naturpapiere. Der erste Online-Janus™-Kalander im Jahr 1996 und vor allem der1999 eingeführte, völlig neu konzipierteJanus™ MK 2 setzten die Meilensteine inder modernen Satinagetechnik und mar-kieren heute in der Papierindustrie dieSpitze dieser Entwicklung. Die nachste-henden Ausführungen setzen den Schwer-punkt auf den Bereich der SC-Papiere undzeigen deutlich die Entwicklung, welcheVoith Paper mit der Markteinführung die-ser neuen Satinagetechnologie in kürzes-ter Zeit angestoßen und weitergeführt hat.

Entwicklungsschritte

Mit den Offline-Janus™-Kalandern konntein nur drei bis vier Jahren die Betriebsge-schwindigkeit beim Satinieren von SC-APapieren gegenüber den Superkalandernvon ca. 600 m/min auf ca. 1.100 m/mingesteigert werden, wie Abb. 2 zeigt.

Aufbruch

Das änderte sich jedoch geradezusprunghaft mit der Einführung der kunst-stoffbeschichteten Walzen in die Super-kalander. Als erstes Unternehmen präsen-tierte 1995 Voith Paper in Krefeld dieUmsetzung dieser neuen Bezugstechnolo-gie in einem innovativen Maschinenkon-zept, dem Kalander nach dem Janus™Concept.

ungestrichene Papieregestrichene Papiere

Umbauten

1995 96 97 98 99 2000 01 2002

Anza

hl

1. J

anus

Lab

orka

land

er

1

5

10

15

20

25

301

1980 1985 1990 1995 2000

1. Ja

nus

1. Ja

nus

MK

2

PM Geschwindigkeit

~SC-B

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

SC-A+

Betr

iebs

gesc

hwin

digk

eit [

m/m

in]

~SC-A

1980 1985 1990 1995 2000

1. Ja

nus

1. J

anus

MK

2

SC-B

10

20

30

40

50

60

70

80

SC-A+SC-A

Tage

ston

nen/

m A

B

90

0

18

Trotz der ebenfalls von ca. 1.200 m/minauf 1.600 m/min gestiegenen PM-Geschwindigkeiten bewältigen heute bei-spielsweise nur zwei Offline-Janus™-Kalander mit Geschwindigkeiten von1.100 bis 1.200 m/min die gestiegeneProduktion einer Anlage für SC-A+ Papierin Nordamerika.

Die mutige Weitsicht eines Papierherstel-lers in Deutschland und die enge Zusam-menarbeit mit Voith Paper führten 1996zur Entscheidung für den ersten Online-Einsatz eines Janus™-Kalanders in einerPapiermaschine für Zeitungsdruck- undTiefdruckpapiere.

Das bedeutete einen weiteren Schritt ineine neue Dimension des Glättens: Zumersten Mal konnte die Satinagegeschwin-digkeit online weit nach oben bis über1.350 m/min gesteigert werden bei gleich-zeitig deutlich verbesserter Oberflächen-qualität.

Dies war für die Mitarbeiter bei VoithPaper in Krefeld der Anstoß zur Entwick-lung eines völlig neuen Konzeptes: des

Janus™ MK 2 – ein Technologiekonzept,das den Online-Gedanken konsequent wei-terführt. Der erste Online-Einsatz dieserneuen Janus™-Generation erfolgte 1999im selben Werk des oben erwähnten deut-schen Papierherstellers in einer Voith-Papiermaschine, diesmal für die Erzeu-gung von SC-A Papieren. Diese Anlageermöglichte mit Arbeitsgeschwindigkei-ten bis 1.550 m/min eine weitere Leis-tungssteigerung.

Da mit diesem neuen Technologiekonzeptnicht nur die Arbeitsgeschwindigkeit er-heblich gesteigert wurde, sondern sichauch der Wirkungsgrad verbesserte, stiegauch die Produktivität sprunghaft an, wieAbb. 3 in t/m Arbeitsbreite (AB) zeigt.Besonders deutlich wird das bei Hoch-geschwindigkeits-Papiermaschinen mitOnline-Janus™-Kalandern.

Insgesamt lässt sich sagen, dass in einemZeitraum von nur fünf Jahren die Satina-ge nach dem Janus™ Concept einenQuantensprung vom klassischen Super-kalander in eine auf das Mehrfache ge-steigerte Produktivitätsebene bewirkte.

Zwischenbetrachtung

Es war ein zwar zeitlich kurzer, aber tech-nisch weiter und manchmal steinigerWeg. Im Folgenden wird auf einige tech-nische Details eingegangen, die deutlichmachen, welche Veränderungen notwen-dig waren, um den über einen langenZeitraum entstandenen Entwicklungsstauim Superkalanderbau innerhalb von vierbis fünf Jahren aufzulösen und in eineneue erfolgreiche Anlagentechnologieumzusetzen.

Erfahrungen bei derEntwicklung

Kunststoffbezüge

In der Anfangsphase häuften sich Be-schädigungen der Bezüge von elastischenWalzen. Sie zeigten, dass die Qualitätender Kunststoffbezüge den erhöhten An-forderungen im Dauerbetrieb nicht immerüber einen längeren Zeitraum gewachsenwaren. Deshalb wurden die Eigenerwär-mung des Bezugsmaterials und das

2 3

Abb. 1: Kumulative Anzahl von Janus™-Kalander-Lieferungen.

Abb. 2: Entwicklung der Betriebs-geschwindigkeit.

Abb. 3: Entwicklung der Produktivität.

Abb. 4: Anlage Port Hawkesbury.

19

Dämpfungsverhalten optimiert. Die Eigen-schaft, lokal entstehende Wärme besserabzuleiten und die Anfälligkeit gegen ört-liche Überpressungen wurden stetig ver-bessert.

Weitere Schritte waren die permanenteTemperierung der Walzen im Prozess unddas Wiederanfahren mit betriebswarmenWalzen. Da so stets geometrisch undthermisch exakte Walzenkörper vorliegen,werden Bezugsschäden vermieden undwird eine gleichmäßige Produktionsqua-lität gesichert.

Insgesamt verbesserte sich die Qualitätder Kunststoffbezüge deutlich: heute er-reicht die Einsatzdauer etwa 1.000 Stun-den. Dennoch steht hier noch weitereEntwicklungsarbeit an, da die Linienkräftederzeit auf maximal 400 bis 450 N/mmbegrenzt werden, aber technologisch hö-here Linienkräfte möglich sind.

Walzenoberflächen

Ein entscheidender Faktor für die Satina-ge der Papiere sind die beheizten harten

Walzen mit Oberflächentemperaturen biszu 170 °C. Bei erhöhter Satinage-Tempe-ratur lösen sich vermehrt klebrige Be-standteile aus dem Papier. Verschmut-zungen der Walzen und daraus resultie-rende Löcher im Papier sowie Bahnrissewaren in einigen Fällen die Folge. Heutebegegnet man dieser Problematik durcheine effiziente Beschaberung aller Kalan-derwalzen.

Eine besondere technische Herausforde-rung stellte dabei die Beschaberung derKunststoffbezüge dar.

Die Lösung war der Einsatz von speziel-len Schaberbalken, Klingenhaltern undKlingenmaterialien in der neuesten Gene-ration der Janus™ MK 2-Kalander. DassHartgusswalzen ohne Oberflächenbe-schichtung den Prozessbedingungen nichtausreichend lange standhalten können,hatte die Praxiserfahrung bereits in derVergangenheit gezeigt. Die Walzen wur-den zu rau und verloren an Formgenauig-keit, vor allem an den Bahnrändern. Heu-te kommen – abhängig von den im Pro-zess auf die Walzen einwirkenden Ver-

schleißmechanismen – die unterschied-lichsten Schutzschichten zum Einsatz.Diese werden entweder durch thermi-sches oder galvanisches Beschichten auf-gebracht, wobei stets auf eine optimaleBeschaberung Wert gelegt wird. BeideBeschichtungsarten wurden in den ver-gangenen Jahren weiter optimiert, da diedeutlich erhöhte Geschwindigkeit, die na-hezu doppelt so hohe Temperatur und vorallem die wesentlich höhere Feuchtigkeitim Prozess den abrasiven und korrosivenVerschleiß wesentlich erhöhen.

Barring

Das Brummen oder auch Heulen von Wal-zen ist ein bekanntes Phänomen, das vorallem von Mehrwalzenglättwerken undDruckmaschinen her bekannt war. In denSuperkalandern trat dieser Effekt nur sel-ten auf, was auf die kurzen Laufzeiten derPapierwalzen zurückzuführen ist. Mit derdeutlich längeren Laufzeit der Bezüge inden Janus™-Kalandern, verbunden mitden Geschwindigkeits- und Linienkraft-steigerungen, traten auch wieder Barring-Erscheinungen auf.

4

20

Da jedes Walzensystem mit Papier elas-tisch reagiert, kann das Barring-Phäno-men auch durch präziseste Walzen nichtverhindert werden. Mit der Weiterentwick-lung der Kunststoffbezüge gelang es aber,die schädlichen Auswirkungen des Bar-rings – bis hin zur Lärmentwicklung undeiner Qualitätsbeeinträchtigung am Papier– in Grenzen zu halten.

Bestimmte Bezugsqualitäten zeigten sichals weniger anfällig und deren Optimie-rung brachte weitere Verbesserung; ge-nerell haben sich dabei die Safir™-Bezügevon Voith Paper am besten bewährt.

Neben anderen Maßnahmen brachte vorallem der Einbau von Online-Systemenzur Zustandsüberwachung des gesamtenWalzensystems Abhilfe. Mit den Voith„Condition Monitoring Systemen“ VMMund VTM stehen heute exzellente Werk-zeuge zur Früherkennung von entstehen-dem Barring und störendem Verschleißder Walzenoberflächen zur Verfügung.

Schnellöffnung

Größte Aufmerksamkeit erforderte auchdas für den Schutz der Walzen erforderli-che „Schnellöffnen der Walzenspalte“.Mit dem innovativen NipProtect™-Systemerfolgt heute der Abbau der Linienkraftin allen Nips gleichzeitig in deutlich weni-ger als 0,5 Sekunden. Obwohl sich dieÖffnungswege der untersten Walzen ge-genüber dem Superkalander mehr alsverdreifacht haben, garantiert dieses neu-entwickelte, wartungsfreie und selbstein-stellende Hydrauliksystem eine schonen-de Öffnung des Walzenpaketes und redu-ziert die Stoßbelastungen der mechani-schen Bauteile auf ein Minimum.

Überführung

Eine wichtige Voraussetzung für die Inte-gration des Janus™-Kalanders in diePapiermaschine war die Beherrschungdes Aufführprozesses. Der Überführstrei-fen ist aufgrund der hohen Betriebsge-schwindigkeit und des langen Zick-Zack-Weges durch den Kalander einer beson-ders hohen Belastung ausgesetzt.

Eine sehr intensive Entwicklungsarbeit,die fast ausschließlich in Form von Ver-suchen durchgeführt wurde, ergab, dasseine Kombination aus Fibron-Vakuum-transportbändern und Überführseilen dengeforderten schonenden Transport desÜberführstreifens gewährleistet.

Im Janus™-Kalander wurden zahlreicheKomponenten an das Überführsystemangepasst, um den Weg für den Papier-streifen frei zu machen. Die Qualität desÜberführstreifens wird heute durch dieVerwendung eines Doppelspitzenschnei-ders verbessert, der den Überführstreifenca. 100 mm neben der Bahnkante heraus-schneidet. So wird der Randbereich mitseinen extremen Schrumpfspannungen,Kantenbeschädigungen und Positions-schwankungen gemieden.

Struktur-Steifigkeit

Die Produktionserfahrungen mit allen in-stallierten Janus™-Kalandern der erstenGeneration waren die Grundlage für diekonsequente Weiterentwicklung des Tech-nologiekonzeptes, die sich dann im neuenJanus™ MK 2 niederschlug. Auffallend istbereits das äußere 45°-Design, welchesden Janus™ MK 2 von allen „Superkalan-der“-artigen Kalandern unterscheidet.

Neben den bereits aufgeführten Optimie-rungen sind vor allem die extrem gestie-gene Steifigkeit der Ständerkonstruktionsowie die wesentlich verbesserte Zugäng-lichkeit fast aller Kalanderkomponentenzu nennen. Die Eigenfrequenz, die im we-sentlichen von der Steifigkeit der Stän-derkonstruktion abhängt, konnte gegen-über bisherigen Konstruktionen um dasüber Fünffache gesteigert werden, sodass zukünftig auch die allerhöchstenProzessgeschwindigkeiten von über2.000 m/min problemlos beherrscht wer-den können.

Modifizierte Prozess-bedingungen

Eingangsfeuchte

Bedingt durch höhere Geschwindigkeiten,Drücke und Temperaturen haben sich imRahmen der neuen Satinage-Konzepteauch einige Unterschiede in der Fahrwei-se ergeben, z. B. hinsichtlich der Ein-gangsfeuchte. So werden heute mit 11bis 12% Feuchte wesentlich höhereFeuchtwerte vor dem Janus™-Kalanderbenötigt, um die gewünschte Glätte undEndfeuchte der Papiere zu erreichen. Einegezielte Rückfeuchtung vor dem Kalanderund die Bedampfung im Kalander in Ver-bindung mit der Dickenquerprofilregelungdurch Dampfblaskästen sind mittlerweileStand der Technik.

Überkompensation

Für die Qualität der Bahn ist nicht nurhöchste Gleichmäßigkeit in Querrichtungerforderlich, sondern hinzu kommt mitder gezielt eingestellten Zunahme der


Linienkräfte von Nip zu Nip ein weitererwichtiger Satinage-Parameter. Durch dieKompensation des Walzeneigengewichtesist es gelungen, eine ideale Kennlinie derLinienkraftzunahme im Kalander zu in-stallieren. In den ersten Nips wird dasPapier mit mehr Linienkraft als beim un-kompensierten Kalander satiniert, wobeidiese Linienkraft in den unteren Nips re-duziert werden kann.

Janus™-Satinage bedeutet hierbei aller-dings auch, dass in den oberen Nips nurso kräftig kalandriert wird, dass dasPapier nicht „überpresst“ wird. DiesemEffekt trägt auch der Janus™ MK 2 Rech-nung, der zwar für bis zu 100% Kompen-sation der Walzenlasten ausgelegt seinkönnte, aber sinnvollerweise mit einergezielten Linienkraftzunahme von Nip zuNip betrieben wird.

Breitenverhältnisse

Selbstverständlich spielen für die Qualitätder Satinage auch vorgelagerte Prozess-Einflussfaktoren eine wichtige Rolle, sodass insbesondere bei der Optimierung

von Qualität und Produktion auch ganz-heitliche Prozessbetrachtungen in dieÜberlegungen einbezogen werden müssen.

Neben dem Stoffeintrag und der Stoff-behandlung sind die Bedingungen in derPapiermaschine von wesentlicher Bedeu-tung. Die Unterdrückung des Schrump-fens der Bahn in den modernen Papier-maschinen bis zum Ende der Trockenpar-tie führt neben einem deutlich veränder-ten Schrumpf im Kalander hier auch zuveränderten Bahnlaufeigenschaften.

Technologische Ergebnisse

Glätte bzw. Rauigkeit

Die Abhängigkeit der Glättewerte beiSC-Papieren von Geschwindigkeit undverschiedenen Kalandersystemen zeigtAbb. 5 . Als Grundlage dieser Kurvendienten die im Versuchskalander ermittel-ten Daten, ergänzt durch Betriebswerteeiniger neuerer Anlagen, die eine guteÜbereinstimmung zeigen. Es ist bemer-kenswert, dass die Glättewerte trotz der

bisherigen beträchtlichen Geschwindig-keitssteigerungen in der Spitze praktischgleich geblieben sind, ja heute – wie beider Tendenz zum SC-A+ deutlich wird –eher nach oben tendieren. Es wird aberauch deutlich, dass für die uneinge-schränkte Online-SC-A Produktion zu-sätzliche Entwicklungen in der Satinageerforderlich sind, um das Qualitätsniveaubei noch höheren Geschwindigkeiten zuhalten oder weiter voranzutreiben.

Abb. 6 vergleicht weitere Eigenschaftenvor und nach dem Umbau von vorhande-nen Superkalandern in Janus™-Kalanderzur Herstellung von SC-A Papier in einerdeutschen Papierfabrik. Der große An-stieg der Satiniergeschwindigkeit von750 m/min auf 1.100 m/min blieb prak-tisch ohne Auswirkungen auf die Qualität.Ähnliche Erfahrungen werden auch ausanderen Voith Paper-Anlagen berichtet.

Schwarzsatinage

Dass auch andere prozessbedingte Ein-flüsse, wie z. B. der Stoffeintrag, auf dieSchwarzsatinage Einfluss haben können,

Abb. 5: Satinage von SC-Papier in Abhängig-keit von der Geschwindigkeit mit Superkalandernund Janus™-Kalandern.

Abb. 6: Betriebliche VergleichsdatenSuperkalander /Janus™-Kalander bei SC-A Papier.

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

2,0

1,8

1,6

1,4

1,2

1,0

ArbeitsbereichSuperkalander

ArbeitsbereichJanus Kalander

Betriebswerte

Rau

igke

it de

r PP

S 10

s [µ

m]

Betriebsgeschwindigkeit [m|min]

5 6

Glanz

Rauigkeit PPS-10S

Porosität

Schwarzsatinage

Opazität

Weiße

Superkalander750 m/min340 N/mm120°C Vorlauf

52,3

0,98

17

55

91,95

68,43

Janus Kalander1.100 m/min370 N/mm190°C Vorlauf

57,9

0,9

16

56,1

91,71

67,55


59,3

0,87

15

57,5

91,49

66,24


53,8

0,95

167

53,9

92,05

68,41

22

ist bekannt. Für die Janus™-Kalanderselbst zeigten sich die Besonderheiten,dass richtig ausgewählte Kunststoffbezü-ge gegenüber den Baumwoll-Walzen derSuperkalander einen deutlichen Vorteil imHinblick auf Schwarzsatinage bieten.

Gestrichene Papiere

Einige Beobachtungen seien noch er-wähnt, die sich besonders auf den Be-reich der gestrichenen Papiere beziehen,bei denen – im Vergleich zu SC-Sorten –die Betriebsbedingungen im Hinblick aufGeschwindigkeiten und Drücke im Allge-meinen niedriger sind, wenn auch in eini-gen Fällen mit relativ hohen Temperatu-ren gearbeitet wird.

Holzfrei gestrichene Papiere

Hier haben die eingesetzten Janus™-Kalander gezeigt, dass trotz höherer

Geschwindigkeit schon mit moderatenStreckenlasten von 200 - 250 N/mm hoheGlanzwerte zu erzielen sind. Es wird einedeutlich verbesserte Planlage, insbeson-dere auch bei Rollen-Offset-Papieren be-obachtet, wie auch generell eine bessereKonstanz der Ergebnisse im Vergleichzum Superkalander erzielt wird.

LWC-Papiere

Erste Erfahrungen belegen, dass die on-line satinierten Papiere extrem wenigstauben und in den Druckmaschinen sehrgut laufen. Der gemessene Druckglanz istrelativ zum Papierglanz sehr hoch.

Schlussbetrachtung

Die dargestellten großen Fortschritte inder Satinage, besonders in einer derartkurzen Zeitspanne, waren allerdings nurmöglich unter Einsatz erheblicher finanzi-eller und personeller Mittel. Aber ebensowichtig waren größte gemeinsame An-strengungen und eine positive, intensiveZusammenarbeit des Herstellers und derBetreiber, gelegentlich auch die Geduldder Letzteren, wofür zu danken ist.

Durch die bahnbrechenden Entwicklun-gen bei Voith Paper entwickelte sich der

bisher nur intermittierend betreibbare,konstruktiv eher schlichte Superkalanderin weniger als 5 Jahren zum modernenJanus™-Kalander und schließlich zumJanus™ MK 2, der heute im Online-Be-trieb der Papiermaschine selbst höchsteAnforderungen erfüllt. Durch seine ideale,45°-geneigte Form unterscheidet er sichbereits optisch grundsätzlich von allenvertikalen Vorgängern und demonstriertschon damit den Beginn einer neuen Zeit-rechnung bei der Satinage. Erstmals kannhier von einem wirklichen „Online“-Kalan-der gesprochen werden, der heute keineBarriere mehr für den durchgängigenOnline-Betrieb in der Papiermaschinebedeutet. Diese Entwicklung wird sichdeshalb rasch weiter durchsetzen.

Ausblick

Die Oberfläche der Druckpapiere gewinntals – zunehmend mehrfarbiger – Werbe-träger immer mehr an Bedeutung, und dasPapier soll auch zukünftig im Wettbewerbmit den neuen E-Medien bestehen. Des-halb sind neben höchstmöglicher Produk-tivität auch Glätte, Glanz und Gleich-mäßigkeit die entscheidenden Qualitäts-merkmale. Da dies gleichermaßen für un-gestrichene wie gestrichene Papiere gilt,wird das Janus™ Concept und besondersder in die Papiermaschine online inte-grierte Janus™ MK 2-Kalander zu einemzunehmend wichtigen und mitentschei-denden Maßstab für den Erfolg einer An-lage. Seine Grenzen, auch für die zukünf-tigen Anforderungen des Herstellungs-prozesses, sind noch lange nicht erreichtund Voith Paper wird die Entwicklung desJanus™ MK 2 auch weiterhin mit Engage-ment vorantreiben.


Rohpapierqualität

Gla

nz L

ehm

ann

Tapp

i 75°

MD

Zeitungsdruck LWC Offset

39

52

50

45

40

35

30

LWC-Papiere finden vor allem Verwendung für Zeitschriften,

Akzidenzen und Kataloge, die im Mehrfarbendruck bedruckt werden.

Die Anforderungen an die Oberflächeneigenschaften dieser Papiere

reichen dabei von Matt bis Hochglanz. Das setzt eine entsprechend

breite Fächerung der Satinagetechnologie voraus.

Michael Ganasinski

Die Technologie der Satinagevon LWC-Papieren

Zur Satinage von LWC-Papieren wurdenbis vor wenigen Jahren fast ausschließ-lich Superkalander eingesetzt. Das änder-te sich erst durch die Einführung derJanus™-Concept-Technologie. Tatsacheist, dass LWC-Papiere heutzutage bereitsin grossem Umfang online produziertwerden können. Die von Voith Paper hier-für offerierten Konzepte beruhen auf dembewährten Janus™-Kalander.

Die folgenden Ausführungen beginnenmit einigen Bemerkungen zum Einfluss,den das Rohpapier, die Streichfarbenzu-sammensetzung und das Vorglätten aufdas Satinageergebnis hat. Danach werdendie einzelnen für LWC-Papiere in Fragekommenden Janus™ MK 2-Layouts prä-sentiert. Sodann wird aufgezeigt, wiedurch die richtige Auswahl aus den ver-schiedenen Optionen das für den jeweili-gen Einsatzfall beste Satinagekonzeptentsteht. Ein konkretes Fallbeispiel – hierdie PM 4 „Pionier“ der Perlen AG – run-det den Bericht ab.

Einfluss von Rohpapier,Streichfarbenzusammensetzungund Vorglätten

Bei Papieren mit hoher Porosität be-obachtet man eine verstärkte Penetrationdes Striches in das Blatt hinein. Das führtzu einer schlechteren Abdeckung der Pa-pieroberfläche und wirkt sich negativ auf

die Glanz- und Glätteentwicklung aus. Da-mit der Strich an der Oberfläche „stehenbleibt“, muss man von vornherein für eindichteres Blattgefüge sorgen. In derAbb. 1 ist die Glanzentwicklung für LWC-Papier aus zwei verschiedenen Rohpapier-qualitäten dargestellt. Im übrigen nimmtder Einsatz von DIP (Deinked Pulp) beimLWC tendenziell zu. Je größer der DIP-Anteil, desto höher ist die Neigung zurSchwarzsatinage, durch die das Papierein „graues“, geflecktes Aussehen erhält.

Wesentliche Bedeutung für Glanz undGlätte hat natürlich auch die Strich-zusammensetzung. In der Übersicht(Abb. 2) ist das Glanz- und Glättepoten-zial einiger Strichkomponenten festge-halten.

Unabhängig vom jeweiligen Auftragsver-fahren (Film-, Blade- oder Curtain-Coa-ting) bzw. der jeweiligen Strichzusam-mensetzung empfiehlt es sich, das Roh-papier vor dem Streichen mit Hilfe eines

1


24

Glättwerks (Abb. 3) zu kalibrieren. Dashat zwei Vorteile: Zum einen werden opti-male Dickenquerprofile geschaffen, wasdie Runnability der Bahn in der Streich-maschine wesentlich erhöht, zum ande-ren wird die Bahn moderat vorgeglättet,was dem nachfolgenden Satinageprozessentgegenkommt.

Janus™ MK 2-Layouts

Mögliche Varianten für ein Online-Sati-nagekonzept für LWC-Offset Papiere

Abb. 1: Einfluss der Streichrohpapierqualitätauf den Glanz.

Abb. 2: Glanz- und Glättepotenzial wichtigerStrichkomponenten.

Abb. 3: Glättwerk.

Abb. 4: Online-Janus™ MK 2, 1 x 10 Walzen.

2

4

wären beispielsweise ein 6-WalzenJanus™ MK 2 oder ein 10-Walzen Janus™MK 2 (Abb. 4) . Bei diesen Konfiguratio-nen werden beide Papierbahnseiten in je2 bzw. 4 heißen Nips satiniert.

Die obere und die untere Walze sind alskunststoffbezogene Nipco™- bzw. Nipco-rect™-Walze ausgeführt, wobei eineNipcorect™-Walze in der Regel dannnicht erforderlich ist, wenn die Papier-bahn vor dem Streichvorgang bereits aufeinem Glättwerk kalibriert worden ist.

Die mit verschleißresistenten Beschich-tungen versehenen Thermowalzen werdenin der Regel ölbeheizt und können Ober-flächentemperaturen von bis zu 170 °Cerreichen.

Bei diesen 1-Stack-Bauformen bilden diezwei mittleren, kunststoffbezogenen Wal-zen den sogenannten Wechselspalt. Ummit diesen Anlagen eine Zweiseitigkeitdes Papiers ausgleichen zu können, müs-sen oberhalb und unterhalb des Wechsel-spaltes unterschiedliche Temperaturni-veaus eingestellt werden.

Für den Fall, dass es sich bei den zu sati-nierenden Papieren von Hause aus umsehr zweiseitige Qualitäten handelt, be-nötigt der Papiermacher optimale Vor-aussetzungen zur gezielten Beeinflussungder Zweiseitigkeit.

Hier bietet Voith Paper beispielsweise dieMöglichkeit an, einen 1x8-, 2x3- oder2x5- Janus™ MK 2 einzusetzen.

Bei der 8-walzigen Variante ist die Anzahlan heißen Nips je Papierbahnseite asym-

Komponente Glanz und Glätte Bemerkungen

Plastikpigment +++ Hohe Kosten

Kaolin ++ Geringere Weiße

Kalziumkarbonat + Hohe Weiße

Talkum Gleitfähigkeit, Reduzierung von Kernplatzern

Stärke Billig, Erhöhung der Steifigkeit

Latex Einfluss auf Luftdurchlässigkeit

und somit Bedruckbarkeit

Kleine Korngrößenverteilung + Bessere Abdeckung, hohe Kosten

Zunehmendes Strichgewicht ++ Hohe Kosten3


metrisch verteilt. So erfolgt die Satinageauf der eingangs raueren Papierseite invier heißen Nips, währenddessen die ten-denziell glattere Papierseite nur in zweiheißen Nips satiniert wird. Zusätzlichkönnen noch für beide Papierseiten un-terschiedliche Temperaturniveaus zumAusgleich der Zweiseitigkeit eingestelltwerden.

Die 2x3- oder die 2x5-walzigen Variantenzeichnen sich besonders durch ihre hoheFlexibilität aus, da hier zwei voneinanderunabhängige Satinageregionen in einemStänder vereinigt sind.

Das heißt, neben einer asymmetrischenTemperatureinstellung lässt sich jederStack auch mit einer vom anderen Stackabweichenden, individuell variierbarenStreckenlast betreiben.

Auswahl der Satinagekonzeptefür LWC

Die Auswahl des richtigen Satinagekon-zeptes richtet sich einerseits nach denangestrebten Oberflächeneigenschaftenund andererseits nach der anvisiertenProduktionsgeschwindigkeit des jeweili-gen LWC-Papiers. Denn sie entscheiden,unter welchen Voraussetzungen bei-spielsweise die Janus™ MK 2-Technolo-gie in der Lage ist, den Bedürfnissen desKunden gerecht zu werden. Nachfolgendsind zunächst typische Oberflächeneigen-schaften von LWC-Papieren dargestellt(Abb. 5) .

Als weitere Orientierungshilfe für die Aus-wahl von Satinagekonzepten hat VoithPaper für die unterschiedlichsten Papier-

Abb. 5: Typische Oberflächeneigenschaftenvon LWC-Papieren.

Abb. 6: Produktlandkarte LWC, filmcoated.

Abb. 7: Produktlandkarte LWC, blade coated.

qualitäten „Produktlandkarten“ erstellt.Sie geben einen detaillierten Überblicküber das heute Machbare dar.

In den Abb. 6 und 7 ist ein Auszug ausdiesen Produktlandkarten für ein film-gestrichenes und ein bladegestrichenesLWC-Papier dargestellt.

Verdeutlicht wird hierbei das jeweils er-reichbare Glanzniveau in Abhängigkeitvon der PM-Geschwindigkeit und demSatinagekonzept.

Für den Fall, dass ein Kunde nach heu-tigem Stand eine filmgestrichene LWC-Offset-Qualität in Verbindung mit einemGlanzniveau von ≤ 55 % Gardner undeiner PM-Geschwindigkeit von 1.400m/min produzieren will, würde VoithPaper einen Online-Janus™ MK 2 mit1x6- oder 2x3-Walzen empfehlen.

Sollte der gleiche Kunde hingegen eineTiefdruckqualität mit einem Glanzniveauvon ca. ≥ 65% nach Gardner anstreben,käme unter diesen Voraussetzungen derEinsatz von zwei Offline-Janus™ MK 2Kalandern mit 1x10-Walzen in Betracht.In gleicher Weise lassen sich auch beiden bladegestrichenen LWC-Papieren dieSatinagekonzepte in Abhängigkeit vonden jeweiligen PM-Geschwindigkeitenund Oberflächeneigenschaften festlegen.

Produktionserfahrungen mit derOnline-Satinage von LWC-Offset

Die erste richtungsweisende Neuanlagehinsichtlich der Online-Satinage vonLWC-Offset-Papieren ging im Oktober2000 mit der PM 4 „Pionier“ der Perlen

LWC Glanz Rauigkeit Gardner [%] PPS S 10 [µm]

Offset-Satin – 1,8 - 2,8

Offset-glänzend 50 - 60 1,1 - 1,7

Tiefdruck 55 - 70 0,75 - 1,2

Gla

nz G

ardn

er [

%]

PM Geschwindigkeit Betrieb [m/min]1000 1200 1400 1600 1800 2000

45

50

55

60

65

Janus™6 Walzen

Janus™8 Walzen

Janus™ 10 Walzen Offline

70

Janus™10 Walzen

Gla

nz G

ardn

er [

%]

PM Geschwindigkeit Betrieb [m/min]

1000 1200 1400 1600 1800 200030

35

40

45

50

55

60

65

Ecosoft™2x2 Walzen250 N/mm

Janus™6 Walzen

Janus™8 Walzen


Ecosoft™2x2 Walzen350 N/mm

70

Janus™10 Walzen

5

6

7

26

Papier AG, Schweiz, in Betrieb (Abb. 8).Die Produktionslinie basiert auf dem„One Platform Paper Machine Concept™“von Voith Paper und besteht im Detailaus folgenden Komponenten:● Duoformer TQv™ mit einem

ModuleJet-Stoffauflauf;● Tandem-NipcoFlex™-Pressenpartie,

wobei die erste Presse doppelt befilztausgeführt wurde und die zweite Pres-se einen oben liegenden Filz besitzt;

● der bewährten TopDuoRun™-Trocken-partie;

● 2 Walzen-Glättwerk, welches mit einer36-zonigen Nipcorect™-Walze für eineoptimale Dickenquerprofilregelung aus-gestattet wurde;

● SpeedFlow™ für simultanen Filmstrich;● für die Trocknung des Striches folgt

ein Heißluft-Schwebetrockner und einezusätzliche Infrarot-Trockenstrecke,mit der sich auch das Feuchtequer-profil beeinflussen lässt;

● die Einstellung der angestrebtenOberflächeneigenschaften des Papierswird mit einem 2x3-Walzen Janus™MK 2 realisiert;

● für das optimale Aufwickeln der teilssehr glatten Papiere, bei niedrigsten

Ausschussraten bis zu einem Durch-messer von 3.200 mm wurde am Endeder PM 4 ein Sirius™-Roller installiert.

Mit einer Arbeitsbreite von 5.360 mm undeiner Konstruktionsgeschwindigkeit von1.500 m/min zählt die „Pionier“ PM 4zwar nicht zu den größten und schnells-ten (was im übrigen auch nicht bezwecktwar), aber mit Sicherheit zu den innova-tivsten Neuanlagen.

Eine weitere Anlage für die Online-Produktion von LWC-Papier zeigen dieAbb. 10 und 11 . Es handelt sich um diePM 1 von Madison in Alsip/USA, die miteinem 8-walzigen Online-Janus™ MK 2ausgestattet ist.

PM 4 Janus™ MK 2

Der in die „Pionier“ PM 4 integrierte 2x3-Walzen Janus™ MK 2-Kalander (Abb. 8)verfügt nicht nur über die bereits erwähn-ten designbedingten Vorteile. Dank seineraußerordentlichen Flexibilität versetzt derJanus™ MK 2 den Kunden auch in dieLage, ein ungewöhnlich breites Sorten-

spektrum zu satinieren (Standard-Zei-tungsdruck, höherwertige Druckpapierefür den Coldset- und den Heatsetbereich,matte und glänzende LWC-Offset-Papie-re). Perlen kann also sehr schnell aufwechselnde Anforderungen des Marktesreagieren und sichert sich so einen nichtzu unterschätzenden Wettbewerbsvorteil.

Um diese Flexibilität zu erreichen, sinddie Thermowalzen an den Ständern orts-fest befestigt, während die kunststoff-bezogenen Walzen als selbstbelastendeNipco™-F-Walzen ausgeführt sind. Durchdas separate Ansteuern der Nipco™-Walzen kann einerseits mittels Mantel-hubs jeder Nip einzeln geschlossen wieauch individuell mit einer gewünschtenStreckenlast beaufschlagt werden.

Dies bedeutet auch, dass beispielsweisefür einen 2x1-Nip-Betrieb oder einenSingle-Nip-Betrieb der Bahnlauf nicht ge-ändert zu werden braucht, da die Papier-bahn durch die nicht benötigten, offenenWalzenspalte hindurchlaufen kann.

Mit der 2x2-Nip-Standardfahrweise las-sen sich bei Streckenlasten zwischen

8

27

300 N/mm und 400 N/mm und Vorlauf-temperaturen von 180 °C bis 230 °C dieangestrebten glänzenden LWC-Offset-Qualitäten satinieren.

Die Standardfahrweise hat sich ebenfallsfür die Produktion von ungestrichenenPapieren der Qualität „Extra 70 Heatset“bewährt. In diesem Fall bewegen sich dieStreckenlasten zwischen 120 N/mm und200 N/mm in Kombination mit Vorlauf-temperaturen um 80° C.

Für die Produktion von matten LWC-Papieren wird der Janus™ MK 2 derzeitim 2x1-Nip-Modus betrieben, das heißt,jede Papierbahnseite läuft einmal gegendie Thermowalzen, die mit einer Vorlauf-temperatur von je 80°C betrieben werden.Die Streckenlasten bewegen sich bei dieserFahrweise zwischen 110 und 140 N/mm.

Die Qualitäten „Extra 70 Coldset“ undStandard-Zeitungsdruck lassen sich imSingle-Nip-Betrieb (1. Nip im Stack 2)herstellen. Hierbei beträgt die Strecken-last jeweils 50 N/mm und die Vorlauftem-peratur 70° C.

Die „Pionier“ PM 4 produziert täglich biszu 550 t LWC-Papiere im Flächenge-wichtsbereich von 52 bis 70 g/m2 undetwa 420 t aufgebesserte Zeitungsdruck-qualitäten von 45 bis 52 g/m2.

Die bis dato erreichten Qualitätseigen-schaften sind in der Tabelle (Abb. 9) zu-sammengefasst.

Ausblick

Insbesondere im Bereich LWC-Offset undULWC ist ein zunehmendes Interesse anOnline-Maschinenkonzepten und somitauch an der Online-Satinage zu beobach-ten. Der Trend geht dahin, die Flächenge-wichte zu reduzieren und den DIP-Anteilzu erhöhen.

Im Tiefdruckbereich behauptet sich ausden geschilderten Gründen nach wie vordie Offline-Satinage. Allerdings lassensich heute die vormals benötigten bei-spielsweise 3 Superkalander durch 2 Off-line Janus™ MK 2 Kalander ersetzen. Frei-lich wird auch hier das Interesse an On-line-Kalanderkonzepten immer deutlicher.

9LWC Offset LWC Matt Heat 60 g/m2 60 g/m2 Set

Glanz Lehmann T480 [%]gemessen in Laufrichtung 50 – –

Glanz Gardner [%]gemessen in Laufrichtung 55 - 60 – –

Rauigkeit PPS S20 [µm] – 2,7 2,4

Helligkeit T452 [%] 76 80 70

Opazität DIN 5316 [%] 92 93 93

Dicke DIN EN 20534 [µm] ≈57 ≈69 ≈69

Bulk DIN 53105[cm3/g] ≈0,95 ≈1,15 ≈1,3

C L

.

.

10

Abb. 8: Online-Janus™ MK 2, Perlen PM 4.

Abb. 9: Qualitätseigenschaften diverser aufder „Pionier“ PM 4 Perlen hergestellter Papiere.

Abb. 10 und 11: Online-Janus™ MK 2,Madison Alsip.

11

Mit der Entwicklung der Janus™-Satinagetechnologie

in der ersten Hälfte der 90-er Jahre wurde es erstmals möglich,

die technologischen Vorteile des Superkalanders (Abb.1) mit den

wirtschaftlichen Vorteilen des Ecosoft™-Kalanders (Abb. 2) zu

kombinieren. Es war nun möglich, auch qualitativ hochwertige SC-

Papiere mit vielwalzigen Kalandern bei hohen Geschwindigkeiten

online zu satinieren.

28

Ulrich Rothfuss

Die Technologie der SC-Papier-Satinage

In konsequenter Weiterentwicklung die-ser Technologie wurde nur wenige Jahrespäter die Janus™ MK 2-Kalandergenera-tion im Markt eingeführt (Abb. 3). Erstdieses Kalanderkonzept mit seinem um45° geneigten Layout wurde den speziel-len Anforderungen der Online-Satinagegerecht.

Während Ecosoft™-Kalander heute vor-wiegend zur Satinage von Standard-Zei-tungsdruckpapieren und sogenanntenSC-C Qualitäten eingesetzt werden – hierwerden 1 bis 2 Nips benötigt –, erfordernhöherwertige SC-Papiere mehr Nips. Jenach Stoffeintrag, Qualitätsanspruch undGeschwindigkeit kommen heute 6-, 8-oder 10-walzige Janus™ MK 2-Kalander

online zum Einsatz. 10- und 12-walzigeKalander werden offline eingesetzt.

In Abb. 4 sind die verschiedenen SC-Pa-piere mit ihren normalerweise üblichenGlanz- und Rauigkeitswerten den entspre-chenden Kalanderkonfigurationen, aus-gedrückt in „Anzahl heiße Nips“, zugeord-net.

Gleichzeitig werden auch Geschwindig-keitslimits genannt, die insbesondere beiden hochveredelten SC-A Qualitäten eineOnline-Satinage gegenwärtig unmöglichmachen können.

Das Satinageergebnis ist hierbei natürlichauch sehr stark vom Stoffeintrag abhän-

1



gig. Neben gängigen Qualitätsmerkmalenwie Glanz und Glätte werden die optischenEigenschaften, und hier insbesondere dieSchwarzsatinage, immer wichtiger.

Sehr häufig ist ein zu hoher Schwarzsati-nage-Index der die Satinagearbeit imKalander limitierende Faktor. Das heißt,dass zwar höhere Streckenlasten und/oder Temperaturen möglich wären, umGlanz und Glätte zu verbessern, jedochverbietet dies der oben angesprocheneSchwarzsatinage-Wert.

Das Verhältnis Rauigkeit zu Schwarzsati-nage, wobei ja immer eine niedrige Rau-igkeit in Verbindung mit einer möglichstniedrigen Schwarzsatinage angestrebtwird, kann durch die Satinagebedingun-gen alleine nur in sehr begrenztem Um-fang beeinflusst werden. Viel gravieren-der ist in diesem Fall der Einfluss desStoffeintrages und der Stoffaufbereitung.

In mehreren Untersuchungen wurde nach-gewiesen, dass z. B. hohe Holzschliff-anteile zu einem günstigen Rauigkeits-/Schwarzsatinageverhältnis führen, wäh-

rend hohe DIP-Stoff-Anteile eher ungüns-tig sind.

In Abb. 5 ist die Rauigkeit nach PPS-10S über dem Schwarzsatinage-Index auf-getragen. Die Ergebnisse aus unter-schiedlichsten Versuchen mit SC-Papie-ren der verschiedensten Hersteller bildendie Grundlage des Diagramms, wobei nurder Einfluss des Stoffeintrags betrachtetwurde.

Man erkennt in der linken unteren Ecke,also dem günstigsten Bereich mit gerin-

Abb. 1: Superkalander.

Abb. 2: Ecosoft™ Kalander.

Abb. 3: Janus™ MK 2-Kalander.

Abb. 4: SC-Papier-Qualitäten.

ger Rauigkeit und geringer Schwarzsati-nage, eine Ansammlung von überwiegendstark holzschliffhaltigen Papieren.

Die stark TMP-haltigen Sorten liegen ineinem Bereich höherer Rauigkeit undhöherer Schwarzsatinage, während dieauf DIP-Stoff basierenden Qualitäten eherin der ungünstigen oberen rechten Eckedes Diagramms bei hoher Schwarzsatina-ge und hoher Rauigkeit angesiedelt sind.

Hoch aufgemahlener Stoff ist vor demHintergrund der Glättbarkeit günstiger,

2 3

4Sorte Rauigkeit PPS Glanz Gardner Kalanderkonfiguration Geschwindigkeit

SC-C 2,5-3,5 �m 15-25 % 2 heiße Nips keine Begrenzung

SC-B 1,6-2,5 �m 25-35 % 2 heiße Nips bis 1.500 m/min

4 heiße Nips keine Begrenzung

SC-B+ 1,4-1,8 �m 35-40 % 4 heiße Nips bis 1.500 m/min

SC-B+ 1,2-1,4 �m 40-45 % 6 oder 8 heiße Nips bis 1.800 m/min

SC-A 1,05-1,2 �m 40-50 % 8 heiße Nips bis 1.500 m/min

SC-A+ 0,95-1,15 �m > 50 % 8 heiße Nips bis 1.300 m/min

30

insbesondere dann, wenn es sich umTMP-Stoff handelt. Auch Art und Mengeder Füllstoffe beeinflussen das Satinage-ergebnis signifikant. Grundsätzlich gilt: jehöher der Füllstoffanteil, desto besser dieGlättbarkeit. Kalziumkarbonat und insbe-sondere PCC lassen deutlich bessere op-tische Eigenschaften wie Opazität, Hellig-keit und Schwarzsatinage erwarten, beiallerdings geringerer Glanzentwicklungund höherer Porosität gegenüber z. B.dem plättchenförmigen Clay.

Das Papiermaschinenkonzept, und hierganz besonders die Konfiguration derPressenpartie, haben elementaren Ein-fluss auf das Design des Kalanders, dadort die Zweiseitigkeit und das Rauig-keitsniveau des zu satinierenden Papiersfestgelegt werden.

Wir haben daher versucht, im Weiterendie Auswahl des am besten geeignetenKalanderkonzepts nicht nur von Rauig-keitsniveau und Geschwindigkeit, son-dern auch vom Stoffeintrag abhängig zumachen.

Da die Stoffeinflüsse sehr vielschichtigsind, haben wir im Folgenden nur zwi-schen stark DIP-haltigen und stark TMP-haltigen Papieren unterschieden.

In Abb. 6 sind die Zusammenhänge fürSC-B und SC-A Papiere mit einem DIP-Stoff-Anteil von mehr als 80 % darge-stellt. In Abhängigkeit von Geschwindig-keit und Rauigkeit sind Bereiche definiert,die ein bestimmtes Kalanderkonzept ab-decken kann. So ist der Bereich in derlinken, unteren Ecke bei niedrigeren Ge-schwindigkeiten und höheren Rauigkeitendem Ecosoft™-Kalander mit nur 2 Nipszugeordnet.

Das heißt, dass mit einem derartigen Ka-lander bei 1.500 m/min noch eine Rauig-keit von 2,2 µm nach PPS-10 S erreichtwerden kann. Sind niedrigere Rauigkeitenvon z. B. 1,6 µm PPS-10 S gefordert, sobewegen wir uns im Bereich des 6-walzi-gen Kalanders, womit die Anzahl derheißen Nips pro Papierbahnseite von 1auf 2 verdoppelt wäre und somit niedri-gere Rauigkeiten erreichbar sind.

Für ein Rauigkeitsniveau von 1,15 µmPPS-10 S wäre bei unserer angedachtenGeschwindigkeit von 1.500 m/min ein 10-walziger, oder ein 2x5-walziger Kalandermit nun 4 heißen Nips pro Bahnseite not-wendig.

Die obere rote Linie markiert die Grenzezum Offline-Betrieb. Das heißt, wenn z. B.bei 1.500 m/min eine PPS-Rauigkeit von1,0 µm gefordert wäre, läge man ober-halb der roten Linie und würde somit dasGebiet der Online-Satinage verlassen. AlsKonsequenz müßten in diesem Fall 2 Off-line-Kalander mit ca. 1.000 m/min Sati-nagegeschwindigkeit der mit 1.500 m/minbetriebenen Papiermaschine folgen.

In Abb. 7 sind in gleicher Weise die Ver-hältnisse für SC-B und SC-A Papiere miteinem TMP-Anteil von mehr als 80% dar-gestellt. Man erkennt, dass stark TMP-haltige Papiere schwerer zu glätten sind.Die Bereiche der einzelnen Kalanderkon-figurationen beginnen jetzt bei höherenRauigkeiten bzw. bei niedrigeren Ge-schwindigkeiten.

Abb. 5: Einfluss des Stoffeintrages aufdas Satinageergebnis.

GWDTMPDIPMischungSC-Produktion

Abb. 6: Produktlandkarte SC-PapiereDIP-Stoff-Anteil > 80 %.

Abb. 7: Produktlandkarte SC-PapiereTMP-Anteil > 80 %.

Rau

igke

it PP

S-10

S [�

m]

Schwarzsatinage-Index [%]

35

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

40 45 50 55 60 65 70

Rau

igke

it PP

S-10

S [µ

m]


1000 1200 1400 1600 1800 20002,5

2,3

2,1

1,9

1,7

1,5

1,3

1,1

Ecosoft™2x2 Walzen

Janus™6 Walzen

Janus™8 Walzen

Janus™ 10 Walzen Offline SC-A

SC-B

Janus™10 Walzen

Rau

igke

it PP

S-10

S [µ

m]


1000 1200 1400 1600 1800 20002,5

2,3

2,1

1,9

1,7

1,5

1,3

1,1 SC-A

SC-B

Ecosoft™2x2 Walzen

Janus™6 Walzen

Janus™8 Walzen


Janus™10 Walzen

5 6 7

31

Gerade bei SC-Papieren, und insbesonde-re dann, wenn die Satinage online zur Pa-piermaschine durchgeführt wird, stelltdas Wissen von Voith Paper um das Zu-sammenwirken aller Prozessschritte vonder Stoffaufbereitung über die Papierma-schine bis hin zu Kalander und Aufrollungdie Grundvoraussetzung für beste Runna-bility und natürlich auch Printability dar.

Die weltweit größten Kalander zur Satina-ge von SC-Papieren sind die beiden off-line stehenden 10-walzigen Janus™ Con-cept-Kalander bei Stora Enso in PortHawkesbury, Kanada (Abb. 8) .

Eine Online-Satinage war für die in die-sem Fall zu produzierenden SC-A Plus-Qualitäten aufgrund der hohen Papier-maschinengeschwindigkeit von über1.600 m/min nicht möglich. Bei Ge-schwindigkeiten um 1.150 m/min undeiner Bahnbreite von 9.600 mm werdenSC-Offset- und SC-Tiefdruck-Papiere beiStreckenlasten um 400 N/mm und Walzen-oberflächentemperaturen um 130° C sati-niert.

Da diese Kalander mit wesentlich höhe-ren Temperaturen betrieben werden alsdie herkömmlichen Superkalander, wirdzwar einerseits bei annähernd doppelterSuperkalandergeschwindigkeit ein her-vorragendes Finish mit hohem Glanz undniedrigen Schwarzsatinage-Werten er-zeugt, jedoch ist auch der Bahnfeuchte-verlust durch die Satinage signifikanthöher.

Um z. B. eine Endfeuchte von ca. 5 % zugewährleisten, muss die Bahnfeuchte vorKalander bei den oben angesprochenenSatinagebedingungen bei ca. 11 % liegen.

Dieser Feuchteverlust in Kombination mitder hohen Dampfmenge, die mit mehre-ren Dampfblaskästen zur Optimierungdes Satinageergebnisses auf die Papier-oberfläche aufgebracht wird, ergibt fürdie beiden Kalander eine Wassermengevon ca. 10 t pro Stunde, die über dieHallenbelüftung entsorgt werden muss.Gleichzeitig werden hohe Anforderungenan die Güte des Feuchtequerprofiles ge-stellt.

Bei dieser Installation wurde auch deut-lich, dass bei derartigen Papieren dieOffline-Satinage wesentlich problemati-scher ist als die Online-Satinage.

Der Hauptgrund hierfür ist der diskonti-nuierliche Satinageprozess mit Beschleu-nigungs- und Abbremsphasen währendder Tambourwechsel, wobei der Splicemit Geschwindigkeiten von 20-40 m/minbei geöffneten Nips erfolgen muss.

Das Öffnen und Schließen des Kalandersbei laufender Bahn birgt immer ein gewis-ses Abrissrisiko, darüberhinaus schrumftdie Papierbahn bei den geringen Ge-schwindigkeiten kurz vor und kurz nachdem Splice-Vorgang sehr stark, so dassdie Bahnbreite geringer werden kann alsdie zylindrische Breite der Kunststoff-bezüge. In der Folge kann es dann zuTemperaturspitzen an den nicht bahn-berührten Bezugsrändern kommen, dieim schlimmsten Fall zum Verlust des Be-zuges durch Hot-spots führen.

Bei normaler Satinagegeschwindigkeit istder Bahnschrumpf wesentlich geringer.Die Papierbahn bleibt breiter als derzylindrische Teil der Kunststoffbezüge,und es gibt somit kein Randproblem.

Die unsatinierten Bahnränder werden vorder Aufwicklung abgeschnitten.

Die langwelligen Querprofilabweichungenwerden bei derartigen Kalandern mit den10-12-zonigen Nipco™-Walzen, die kurz-welligen mit den vielzonigen Dampfblas-kästen ausgeregelt. Diese Regelstrategiehat sich inzwischen mehrfach bewährt.

Die in Port Hawkesbury hergestelltenSC-A Plus-Qualitäten haben sich heutelängst am Markt etabliert, wobei die Off-set-Papiere in Nordamerika die absoluteBenchmark darstellen. Erfolgreich drän-gen diese Papiere in Teilbereichen auchin den LWC- Markt.

Weitere Offline Janus™ Kalander zur Sati-nage von SC-A Plus-Qualitäten laufen beiStora Enso in Maxau sowie bei Myllyko-ski, Finnland. Es handelt sich hierbei umje zwei Superkalander-Umbauten. Auf-grund der hohen Qualitätsanforderungenbei SC-A Papieren gibt es derzeit nochkeine Online-Installation.

Die neue Papiermaschine 11 bei SCAGraphic Paper in Laakirchen, Österreichwird, obwohl die Satinage offline vorge-sehen ist, auch mit einem Janus™ MK 2-Kalander ausgerüstet. Dieser eine Offline-Kalander wird in der ersten Ausbaustufebei limitierter PM-Geschwindigkeit eineJahresproduktion von 240 000 Tonnen zubewältigen haben. Wird in der zweitenAusbaustufe die Papiermaschine auf ihreEndgeschwindigkeit hochgefahren, mussselbstverständlich ein zweiter Kalanderinstalliert werden.

Der erste Online-Kalander der neuenJanus™ MK 2-Generation läuft seit 1999

Abb. 8: Janus Kalander Port Hawkesbury.

8

32

bei der Papierfabrik Lang/Ettringen in derdortigen PM 5 (Abb. 9) . Dieser 8-wal-zige, gut 8 m breite Kalander satiniertheute bei über 1.500 m/min stark alt-papierhaltige SC-B Plus-Papiere mit PPS-Rauigkeiten von 1,5 µm bei Strecken-lasten um 300 N/mm und Walzen-oberflächentemperaturen um 130° C.

In mehreren Versuchsreihen auf der PM 5konnte nachgewiesen werden, dass mithöheren Streckenlasten und Temperatu-ren auch Rauigkeitswerte um 1,2 µmnach PPS-10 S erreicht werden können.

Die Anlage wurde mit einer sehr hohenFlexibilität ausgestattet, was neben demJanus™-Betrieb mit Nutzung aller Nipsauch den Single-Nip-Betrieb für dieSatinage von Standard-Zeitungsdruck-papieren erlaubt. Hierbei wurden schonGeschwindigkeiten von über 1.700 m/minerreicht.

In diesen Fällen sind alle nicht genutztenNips offen, so dass bei laufender Produk-tion auch Walzenwechsel vorbereitet wer-den können (z. B. Abkühlen der Thermo-walzen). Das hier erstmals realisierteJanus™ MK 2-Konzept konnte sofort über-zeugen.

Gute Zugänglichkeit zu allen relevantenStellen des Kalanders, einfacher undschneller Walzenwechsel, sehr steifeStänderkonstruktion mit geringer Vibra-tionsneigung und einfacher Bahnlauf sindVoraussetzungen für einen problemlosen,störungsfreien Online-Betrieb.

Ober- und Unterwalze sind in diesem Fallals vielzonige Nipcorect™-Walzen ausge-führt, um auch bei der Single-Nip-Fahr-

weise für Standard-Zeitungsdruckpapiereoptimale Dickequerprofile zu gewährleis-ten. Die vielzonigen Dampfblaskästenkommen bei diesen Qualitäten nichtzum Einsatz und können daher nur imJanus™-Betrieb bei SC-Papieren zur kurz-welligen Querprofilierung genutzt werden.Das Problem des hohen Feuchtigkeitsver-lustes der Papierbahn ist bei der Online-Anwendung noch kritischer zu sehen alsbei Offline-Installationen, da ja hoheBahnfeuchten bei sehr guten Feuchte-querprofilen vor dem Kalander eine abso-lute Notwendigkeit darstellen.

Beim klassischen Offline-Prozess wird diePapierbahn in der Papiermaschine aufca. 2,5 % Feuchte ausgetrocknet und an-schließend mit geeigneten Düsenfeuch-tern auf das gewünschte Feuchteniveaugebracht. Zwischen Auffeuchtung undSatinage liegen in diesem Fall meistensmehrere Stunden, so dass sich dieFeuchte im Papier vergleichmäßigen kannund es niemals zu Problemen mit z. B.Tropfenmarkierungen kommt.

Bei der Online-Satinage wird die Papier-bahn nicht in der Papiermaschine ausge-trocknet. Bei hoher initialer Bahnfeuchteum 15 % wird der Düsenfeuchter prinzipi-ell nur noch zur Querprofilierung einge-setzt und nicht mehr zur eigentlichenAnhebung des Feuchteniveaus.

Um den Wassertropfen genügend Zeit zurPenetration in die Bahn zu lassen undso Tropfenmarkierungen und ähnlicheDefekte zu vermeiden, wird der Düsen-feuchter ca. 1 s vom ersten Kalandernipentfernt installiert. Normalerweise sindzwischen Befeuchtung und Kalander noch3-5 Trockenzylinder positioniert.

Anzahl und Positionierung der Dampf-blaskästen, deren Dampfmenge sowie dieMöglichkeit unterschiedlicher Temperatu-ren in den einzelnen Heizwalzen gebendem Betreiber die Möglichkeit, auch bei,wie in diesem Fall, asymmetrisch ange-ordneten Kalandern die Glanz- und Glätte-zweiseitigkeit optimal zu beeinflussen.

Der weltweit erste mehrwalzige Online-Janus™ Concept- Kalander ging 1996 beider Papierfabrik Lang, Ettringen in derdortigen PM 4 in Betrieb. Weitere Online-Janus™ Kalander laufen bei Haindl Papierin Schongau und bei Bowater in Donna-cona, Kanada. Derartige, online-satinierteSC-B Plus-Qualitäten sind als eigenständi-ge Sorten am Markt etabliert und gefragt.

In manchen Fällen konkurrieren diese Pa-piere heute schon mit superkalandriertenSC-A Papieren. Bei SC-B und SC-A Papie-ren wird sich zukünftig, wie bei vielenanderen Papiersorten auch, der Trendzur Online-Satinage bei immer höherenGeschwindigkeiten fortsetzen.

Mit steigenden DIP-Anteilen, sinkendenFlächengewichten, aber immer höherenFüllstoffgehalten, werden hierbei die heu-te schon bestehenden Probleme wie z. B.hohe Schwarzsatinage und steigendeOpazitätsverluste bei gleichzeitig aberbester Be- und Verdruckbarkeit sichernicht weniger.

Diesen Herausforderungen müssen wiruns stellen und im Interesse unsererKunden geeignete technische wie techno-logische Lösungen erarbeiten. Mit derJanus™ MK 2-Kalandergeneration könnenwir hierzu sicherlich einen wichtigen Bei-trag leisten.

Abb. 9: Janus MK 2 Kalander, Ettringen.

9


Im Vergleich zu konventionellen Mehrwalzenkalandern

bietet der Janus™ MK 2 durch seine 45° Anordnung konzeptionelle

Vorteile bezüglich Walzenwechsel, Zugänglichkeit, Bahnlauf usw.

Neben diesen offensichtlichen Vorteilen gibt es eine Menge Detail-

lösungen, die für die Betriebssicherheit und Funktionalität außer-

ordentlich wichtig sind, deren Vorteile aber nicht direkt ins Auge

fallen.Josef Schneid

Josef Kohnen

Janus™ MK 2 –Maschinenbauliche Aspektemoderner Online-Kalander

Das NipProtect™-System

Beginnen wir mit der „Sicherheit rund umden Nip“, welche durch das NipProtect™-System bedeutend verbessert werdenkonnte. Das NipProtect™-System bestehtaus Zylindern, die zentrisch in die Hebel-lagerungen der Mittelwalzen integriertsind (Abb. 1) .

Diese Zylinder haben zwei Aufgaben:Während des Betriebes kompensieren siedie sogenannten überhängenden Gewich-te und teilweise das Gewicht der Mittel-walzen. Dies bewirkt eine Erhöhung derStreckenlasten in den oberen Nips. Da-durch erhöht sich die Satinagekapazitätbei gegebener Streckenlast im unterstenNip. Der Kompensationsgrad wird ent-sprechend der technologischen Anforde-rung festgelegt mit z. B. 85 %.

Eine weitere, patentierte Funktion dieserZylinder ist das Schnelltrennen der Wal-zen. Durch das Absenken der Unterwalzewerden alle Mittelwalzen durch das Öl-polster im Kompensationszylinder aufge-nommen und abgesenkt.

In allen Zylindern ist eine Drosselstangeeingebaut, die in Reihe angeordneteÖlablassbohrungen aufweist, welche in

Abhängigkeit des Hubes den Ölaustritts-querschnitt des Zylinders steuern.

Während des Öffnens legt die untersteMittelwalze den längsten Weg zurück,d. h. der Kompensationszylinder ist weitausgefahren und fast alle Ölablassboh-rungen sind geöffnet.

Von der untersten zur obersten Mittelwal-ze verringert sich der Zylinderhub unddaher die Anzahl der geöffneten Ablass-bohrungen. So sinkt beim Schnelltrennendie obere Mittelwalze langsamer als diejeweils darunterliegende. Durch die un-terschiedlichen Absenkgeschwindigkeitender Mittelwalzen öffnen sich alle Nips

1



Schnelltrennen – neu (NipProtect)-20

0

40

80

120

160

200

Weg

(m

m)

Zeit (sek)-0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6

Abrisserkannt

alle Walzen sanft abgelegt

alle Nips geöffnet

34

gleichzeitig, und dies in deutlich wenigerals 0,5 sek. (Abb. 2) . Je weiter die Wal-zen absinken, umso mehr Ölaustrittsboh-rungen werden verschlossen, und die Ab-senkgeschwindigkeit reduziert sich ent-sprechend. Am Ende werden die Walzensanft auf einen mechanischen Anschlagabgelegt (Abb. 2 und 3) .

Abb. 4 zeigt vergleichend das klassischeÖffnen eines Kalanders. Hier werden beimSchnelltrennen die Mittelwalzen von obennach unten nacheinander auf mechani-schen Anschlägen abgelegt. Der untersteNip des Kalanders wird als letzter geöff-net, was zu hohen Bauteilbelastungenführt.

Seit Juni 2000 arbeitet das NipProtect™-System erfolgreich als Erstinstallation ineinem 9 m Janus™-Kalander. Inzwischensind bereits 10 Kalander damit ausgerüs-tet. Dies zeigt, dass unsere Kunden vondiesem System überzeugt sind.

Weitere Vorteile

● Durch die mechanische Steuerung desÖlaustrittsquerschnitts arbeitet dasSystem sehr zuverlässig und betriebs-sicher. Auch bei Ausfall von Steue-rungselementen bleibt die Dämpfungs-funktion erhalten.

● Am Ende des Öffnungsvorgangs sindalle Walzen auf mechanische Anschlä-ge abgestützt. Dies gewährleistet einehohe Sicherheit für das Bedienungs-und Wartungspersonal.

● Alle Drücke werden mit mechanischenVentilen geregelt, d. h. ohne Proportio-nalventile und elektronische Bauteile.

Abb. 1: Kompensationszylinder.

Abb. 2: Schema Kompensationszylinder/Funktionsprinzip NipProtect™-System.

Abb. 3: Schnelltrennen – neu (NipProtect).

Abb. 4: Schnelltrennen – alt.Walze 2Walze 4Walze 7Walze 11

2

3

4

0

0,1

0,2

0,3

0,4

Zeit (sek)

Ges

chw

indi

gkei

t (m

/sek

)Unterwalze

Oberwalze

Nip öffnen(Lichtspalt)

AutomatischeGeschwindigkeitsreduktion

SanftesAufsetzen

1. Nip offen

letzter Nip offen

Abrisserkannt

Schnelltrennen – alt-20

0

40

80

120

160

200

Weg

(m

m)

Zeit (sek)-0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6


Floating Stack

Eine grundsätzliche Optimierung im Be-reich der Nip-Belastung wurde mit derVerwendung des Floating Stacks erreicht.

Alle Mittelwalzen werden in Hebeln gela-gert. Ober- und Unterwalze sind selbstbe-lastende Nipco™-Walzen mit einem Man-telhub von je 30 mm. Das heißt: Es gibtkeinen Festanschlag im Stack bzw. in derOberwalze.

Die Position des Walzenpaketes wirddurch Wegaufnehmer an den Nipco™-Walzen überwacht. Im Betriebszustandbefinden sich beide Nipco™-Walzenmän-tel in ihrer Mittenposition (Abb. 5) .

Während des Schnelltrennens soll derDruckabbau in der Ober- und Unterwalzeäquivalent zum Druckabbau in den Unter-zylindern erfolgen. Geschieht dies nichtabsolut synchron, so reagieren herkömm-liche Systeme sofort mit überhöhtenKräften auf die mechanischen Anschläge,die dadurch beschädigt werden können.Ganz anders der Floating Stack: Ein un-terschiedlicher Abbau der Drücke schlägtsich hier nur in einer geringen Positions-verschiebung des Walzenpaketes nieder,und dies hat keinerlei negative Auswir-kungen.

Weitere Vorteile des Systems

● Der Floating Stack ist aus ca. 100 On-und Offline-Installationen bekannt undwird bereits bei drei aktuellen Janus™-Kalandern erfolgreich eingesetzt.

● Hohe Sicherheit gegen mechanischeBeschädigungen, da kein Festanschlag.

● Im Stack herrscht ein automatischesKräftegleichgewicht.

● Hohe Dämpfung im gesamten Systemund günstiges dynamisches Verhaltendurch das Einspannen zwischen zweiÖlpolstern (Nipco™- Walzen).

Exzenterverstellung der Hebel-drehpunkte aller Mittelwalzen –eine wirkungsvolle Maßnahmezur Barringvermeidung?

Eines der am häufigsten diskutierten The-men rund um einen Mehrwalzenkalandersind die Standzeiten der Kunststoffbezü-ge und in diesem Zusammenhang insbe-sondere das Barring der Walzen.

Barring ist ein Verschleißproblem derWalzenoberfläche sowohl elastischer wieharter Walzen, das durch selbst- oderfremderregte Schwingungen des Walzen-paketes erzeugt wird. Jeder Kalanderwal-zenstack schwingt verstärkt in seinenEigenschwingungsformen, und durch Ver-schleiß kommen die Barringerscheinun-gen früher oder später zum Vorschein.

Um das Auftreten von Barring zu verzö-gern oder zu vermeiden, wird ein Versatzeinzelner Mittelwalzen senkrecht zur Nip-richtung realisiert, der sogenannte „Wal-zen Offset“. Dieser Walzenversatz wirderreicht, indem der Bolzen, um den sichder Mittelwalzenhebel dreht, exzentrischgelagert wird. Über eine Verstellung desExzenters kann die Position des Hebel-drehpunktes und somit der Walze bis zu20 mm verändert werden (Abb. 6) .

Abb. 5: Walzenpaket.

Abb. 6: Exzenterverstellung.

Abb. 7: Schema Walzenversatz.

∆s

SPS

∆s

∆s ∆s

∆s

∆s

∆Pi

∆Pi ∆Pi

∆Pi

5

6

Thermowalze

Thermowalze

ElastischeWalze

Oberer Nip

Welligkeitn=7

n=8

n=9π/2

π

Unterer Nip

7

36

Neues Schaber-System – gute Schaberarbeit auch aufhochwertigen Walzenober-flächen

Das Papier ist das Spiegelbild der Wal-zenoberfläche. Wir haben deshalb für denJanus™ MK 2 ein Schabersystem ent-wickelt, das diesen hohen Anforderungengerecht wird (Abb.8) .

Die klassischen Anforderungen an denSchaber, saubere Oberfläche und Wickel-schutz, müssen ohne Beschädigung derWalzenoberfläche erfüllt werden. Damithat der Schaber einen direkten Einflussauf die Qualität des Papiers.

Gleichmäßige Schaberbelastungen aufdem niederen Niveau von 30- 50 N/m sindeine wichtige Voraussetzung zur scho-nenden, aber wirksamen Beschaberung.Bei der Auswahl der Materialien und derKonstruktion wurde darauf geachtet, dassdie teilweise extremen Walzentemperatu-ren keinen schädlichen Einfluss auf dieFormstabilität des Schabers haben. Nurnoch die durchgehende Mittelstange be-steht aus Stahl, alle übrigen Bauteile,die sich über die gesamte Breite er-strecken, bestehen aus kohlefaserver-stärktem Kunststoff (CFK).

Durch die geringe spezifische Wärme-kapazität bei gleichzeitiger schlechterWärmeleitfähigkeit dieses Werkstoffes er-wärmen sich die Oberflächen der Bauteileschon während der Aufheizphase, so dassTropfenbildung durch Kondensation beider Produktion vermieden wird.

Das außerordentlich gute Verhältnis vonEigengewicht zu Festigkeit des Materials

ermöglicht eine stabile und steife Aus-führung der Bauteile bei kompakten Ab-messungen. Dies ist vor allem bei derDeckplatte des Schaberklingenhalters undbeim Schaberbalken von großem Vorteil.

Bei der Deckplatte wurde die Steifigkeitquer zur Bahnlaufrichtung verringert, sodass sich die Klinge jetzt bestens derWalze anpassen kann. In Bahnlaufrich-tung ist die Deckplatte dagegen steif aus-geführt, so dass auch stark unterschiedli-che Anpresskräfte den Klingenwinkelnicht wesentlich beeinflussen können.

Die kompakte Bauweise der Schaberein-richtung ermöglicht, auch bei großenWalzendurchmessern und dem für elasti-sche Bezüge empfohlenen Klingenwinkelvon 16°, den Einsatz von 75 mm breitenSchaberklingen. Gegenüber 100 mm brei-ten Klingen sind diese deutlich steifer,was sich wiederum positiv auf die Kon-stanz des Klingenwinkels auswirkt unddie Eigenfrequenz der Klingenschwingungfast verdoppelt.

Ausblick

Die vorgestellten Beispiele dokumentie-ren die Weiterentwicklung der Janus™MK 2-Technik im Detail. Darüber hinausarbeiten wir selbstverständlich an einerganzen Reihe zusätzlicher Verbesserun-gen. Sie betreffen vor allem den Walzen-wechsel und die Antriebstechnik. Unab-hängig davon wurden natürlich Kern-gedanken der Janus™ MK 2-Technologieauch auf andere Kalandersektoren über-tragen – siehe hierzu den Beitrag „Eco-soft™-Kalander“.

Abb. 8: Schema Schaber.

16˚

Mittelstange

Deckplatte

Klinge

Pneumatikschlauch

Balken

Pneumatikschlauch

8

Die Installation eines Monitoring Systemsdient zur Erkennung einer auftretendenBarringfrequenz. In der Praxis treten Bar-ringmuster mit einem ganzzahligen Viel-fachen von n = 25 - 60 Wellenbergen und-tälern auf. Abb. 7 zeigt beispielhaft einBarringmuster mit n = 8 Wellenbergenund -tälern. Durch den Versatz der Walzeum z. B. � / 2 wird deren Umfangsweg vonNip zu Nip verändert, d. h. in die Rück-koppelung der Walze wird aktiv ein-gegriffen. Die Walze wird von der Bar-ringfrequenz entkoppelt und das imAnfangsstadium erkannte Barring wirdpositiv beeinflusst.

Entwicklungsstand

● Messungen mit einem Monitoring-Sys-tem haben bereits Laufzeitverlängerun-gen durch Walzenversatz bestätigt.

● Längerfristige Untersuchungen werdenzeigen, wie Walzenentmittung optimalanzuwenden ist, um Barring zu verzö-gern oder zu vermeiden.


Um aus dem Rohpapier einer Papiermaschine bedruck-

bares Papier zu machen, werden Kalander benötigt wie z. B. der in

Abb. 1 dargestellte Janus™ MK 2. Grundsätzlich sind in einem

Kalander harte Heizwalzen und elastische Walzen eingebaut. Das

Papier wird auf der der Thermowalze zugewandten Seite geglättet,

während die elastische Gegenwalze den Kontakt und damit die

Verdichtung beeinflusst. Um das Papier beidseitig zu glätten, wird

ein Wechselnip benötigt, bei dem zwei elastische Walzen gegen-

einander laufen. Die Glattheit der Walzenoberflächen ist wichtig

zur Erreichung bzw. zur Aufrechterhaltung hoher Papierglätte. Aus

diesem Grunde ist man seit Jahren bestrebt, vor allem die Ober-

flächenstruktur der Thermowalzen auch nach längerem Einsatz auf

der Höhe eines gewissen Glattheitsniveaus zu halten.

Dr. LotharZimmermann


Der Einfluss der Walzenbezüge und -beschichtungen auf die Satinagequalität

Abb. 1: Janus™ MK 2

38

(>1.100 HV) herzustellen, und diese aufeine Rauigkeit von Ra < 0,08 µm geschlif-fen werden konnten, ersetzten sie überalldort die Chromschichten, wo es nebender Verschleißfestigkeit auch auf Scha-berbarkeit ankam. Mit der Zahl der unter-schiedlichen Einsatzfälle stellte sich je-doch bald heraus, dass auch diese Schichtnicht universell verwendbar war.

Ein Kunde, der holzfrei gestrichenesPapier herstellt, war hinsichtlich des er-reichten Glanzes nicht zufrieden. In eineranderen Papierfabrik, in der SC-Papierehergestellt werden, konnte man zwarnach längerem Einsatz unterschiedlichenVerschleiß an Hartgusswalzen und HVOFbeschichteten Walzen messen (Abb. 2 u.Abb. 4) , nicht jedoch am Papier fest-stellen. Bei einem dritten Kunden, auch erproduziert SC-Papiere, waren zwar dieStandzeiten der HVOF beschichteten Wal-zen bedeutend besser als bei Hartguss-walzen, jedoch bei weitem nicht ausrei-chend. Hier zeigten Untersuchungen,dass die Schichten durch Partikelgren-zenkorrosion zerstört wurden (Abb. 5) .

Partikel sind in diesem Zusammenhang,die auf das Grundmaterial auftreffendenTropfen des Beschichtungsmaterials, diezwar mechanisch abgeplattet werden, je-

doch mit dem bereits gespritzten Materialkeine hinreichend innige Verbindung ein-gehen und daher unter besonderen Be-dingungen an den Rändern zur Korrosionneigen.

Nach diesen Erfahrungen wurde erneutversucht, eine geeignete Schicht zu fin-den. Inzwischen waren Fortschritte beimGalvanisieren von Chrom gemacht wor-den, die es ermöglichten, Schichten miteiner Härte von 950 HV herzustellen stattder früher üblichen 850 HV. Diese neueChromschicht ist gegenwärtig bei einemKunden mit Schaber im Einsatz, derSC-A+ Qualitäten herstellt und mit denerreichten Papierqualitäten sehr zufriedenist, obwohl sich auf seinen ThermowalzenLaufspuren von den Schabern abbilden.Es fehlen also nach wie vor Beschichtun-gen, deren Oberfläche möglichst homo-gen und für notwendige Beschaberunggeeignet ist, allerdings gibt es vielver-sprechende Entwicklungen bei den Spritz-schichten von Voith Paper.

Die elastische Walze, ihre Bezugs- und Oberflächen-eigenschaften

Bei schnell laufenden und hoch belaste-ten Janus™-Kalandern waren die elasti-

Die harten Walzen und ihre Oberflächen

In den ersten Superkalandern wurdenStahl- oder Graugusswalzen eingesetzt,die man jedoch wegen des starken Ver-schleißes bald durch Hartgusswalzen er-setzen musste. In Abb. 2 ist der Lackab-druck einer Hartgusswalzenoberflächedargestellt. Man erkennt deutlich die raueOberfläche, aus der die relativ grobenEisenkarbide vorstehen.

Eine wesentliche Verbesserung der Ober-fläche gelang durch den Einsatz ver-chromter Walzen, die jedoch wegen derKratzempfindlichkeit nicht beschabertwerden konnten. Trotzdem wurde immerwieder versucht, auch bei diesen Be-schichtungen Schaber einzusetzen.

Abb. 3 zeigt eine Chromoberfläche nacheinem Einsatz von etwa 38 Tagen. Die inUmfangsrichtung verlaufenden deutlichenSpuren sind Reste der Schleifriefen. Ins-gesamt war die Rauigkeit zu diesem Zeit-punkt mit ca. 0,15 Ra noch gut für denweiteren Einsatz geeignet.

Als es dann gelang, mit dem Hochge-schwindigkeitsspritzen (HVOF; High Velo-city Oxygen Fuel) Schichten großer Härte

Abb. 2: Hartgussoberfläche.

Abb. 3: Beschaberte Chromoberfläche.

Abb. 4: Gespritzte Beschichtung, Vergrößerung 1000 : 1.

Abb. 5: Partikelgrenzenkorrosion einer HVOF-Schicht.

2 3 4 5


schen Bezüge der Mittelwalzen von An-fang an hohen Belastungen ausgesetzt,so dass alle Aufmerksamkeit darauf ge-richtet wurde, die Haltbarkeit und Be-triebssicherheit zu erhöhen.

Inzwischen wurden Materialien gefunden,bei denen eine Beschädigung allein durchÜberhitzung infolge Walkarbeit nahezuausgeschlossen werden kann. Jetzt kon-zentriert sich das Interesse zunehmend aufdie Fragestellung, welche Eigenschaftenein Bezug besitzen muss, um optimaleSatinageergebnisse zu gewährleisten.

Gerade bei den elastischen Walzen mussdabei nach den verschiedenen Papiersor-ten unterschieden werden. Denn esmacht einen Unterschied, ob z. B. das Vo-lumen des satinierten Materials eine we-sentliche Zielgröße ist oder ob vor allemGlanz, Glätte und Produktionsgeschwin-digkeit im Vordergrund stehen.

Beim Kalandrieren ungestrichener Papie-re für Tiefdruck kommt es auf hohenGlanz und vor allem Glätte bei möglichstgeringer Schwarzsatinage an. Hier mussdas Papier mit hohen Druckspannungen,hohen Temperaturen und möglicherweisemit viel Dampf behandelt werden. Dem-entsprechend werden Bezüge benötigt,die für hohe Druckspannungen geeignetsind, eine glatte Oberfläche besitzen undmöglichst wenig verschleißen.

Bei gestrichenen Papieren ist die Ober-flächenrauigkeit der elastischen Walzenvon extremer Bedeutung: Da diese Papie-re eine sehr fein strukturierte und ge-schlossene Oberfläche besitzen, würdensich harte, aus den Walzenbezügen he-rausragende Füllstoffe in die Papierober-

fläche einprägen, was eine Glanzreduzie-rung zur Folge hätte. Um das zu vermei-den, setzt man bei den hier verwendetenBezügen auf Materialien mit einer sehrglatten Oberfläche. Um dies zu erreichenwerden Abstriche bei der Verschleiß-festigkeit der Walzen gemacht.

Besondere Anforderungen werden an dieBezüge bei technischen Papieren wie z. B.Silikon Rohpapier gestellt. Hier soll dasPapier extrem verdichtet werden, wobeidas Kollabieren der Fasern, das Transpa-rentwerden des Papiers, gewünscht ist.

Außerdem muss die Oberfläche sehr ge-schlossen sein, damit bei einer an-schließenden Behandlung des Papiers,z. B. mit Silikonöl, dieses nur an der Ober-fläche bleibt und nicht in das Papier ein-dringt. Hier ist die Druckfestigkeit desBezuges eine zentrale Forderung in Ver-bindung mit glatter Oberfläche und extre-mer Härte im Mikrobereich, die dazudient, die Papierfasern zusammenzu-drücken und so Transparenz zu erzeugen.

Für die Satinage von Karton ist ein hohesVolumen nach dem Kalandrieren einewichtige Zielgröße. Dazu werden sehrweiche, glatte Bezüge benötigt, die je-doch nur geringen Druckspannungen

ausgesetzt sind. Bei diesen Bezügen stehtdie große Walkarbeit und entsprechendeEigenerwärmung im Vordergrund, weilsie einen breiten Nip bei relativ geringenDruckspannungen bilden müssen.

Das Zusammenwirken vonBezug und Beschichtung im Nip

Wie bereits in der Einleitung beschrieben,wird in einem Janus™ Kalander im obe-ren Bereich die erste Seite geglättet undnach dem Wechselnip die zweite Seite.

Die Glättung erfolgt jeweils auf der derThermowalze zugewandten Seite des Pa-piers. Dementsprechend werden nachdem Wechselnip an die Oberflächen derelastischen Walzen hohe Anforderungengestellt. Dies konnte in einem Anwen-dungsfall für holzfreie gestrichene Hoch-glanzpapiere eindrucksvoll nachgewiesenwerden (Abb. 6) .

Dem Verschleiß bzw. der Verschlechte-rung der Thermowalzenoberfläche mussdurch Erhöhung der Linienkraft entge-gengewirkt werden. Bei frisch geschlif-fenen Walzen ist zur Erreichung einerbestimmten Papierqualität z.B. nur eineLinienkraft von 320 N/mm erforderlich,

Glanz:OS: 74%US: 82%

Glanz:OS: 82%US: 82%

Walze:Ra = 0,5 µmRz = 4,5 µm

Walze:Ra = 0,3 µmRz = 2,5 µm

6

Abb. 6: Einfluss derRauigkeit elastischer Walzen auf die Satinage.v = 1.000 m/min, Q = 450 N/mm, T = 130°Cbeidseitig gestrichenes,holzfreies Papier 100 g/m2.

40

diese muss jedoch im Laufe der Zeit bisauf etwa 370 N/mm erhöht werden. Aufdiese Weise lassen sich trotz erhöhterRauigkeit der Thermowalzen (Ra > 0,8 �m)also die geforderten Glanz- und Glätte-werte beim Papier doch noch erzielen.Zurückzuführen ist das offensichtlich aufden druckspannungsbedingt intensiverenKontakt zwischen der Papierbahn und denThermowalzen sowie den damit verbun-denen verbesserten Wärmeübergang.

Dennoch wäre es wünschenswert, dieRauigkeit einer Thermowalze nachhaltigunter dem oben genannten Wert vonRa > 0,8 �m zu halten. Denn dann könn-ten die geforderten Papiereigenschaftenmit geringeren Linienlasten und damitgeringerer Verformung der elastischenWalzen erreicht werden. So würden einer-seits Walzenbezüge geschont und ande-rerseits aus der geringeren Linienlastresultierend geringere Antriebsleistungenwirksam werden. Diese Zusammenhängeverstärken sich noch, wenn es gelingt,die Oberflächen der elastischen Walzen inRichtung auf die Oberflächengüte derThermowalzen zu verbessern.

Ergänzend dazu bietet sich auch die Mög-lichkeit, bei besonders glatten Walzen mitProduktionsparametern zu reagieren, z.B.mit der Reduzierung der Dampfmenge,die auf das Papier gesprüht wird, sowiedamit, die Temperatur der Thermowalzenzu verringern.

Mit diesen Erkenntnissen ist die Entwick-lungsrichtung für Bezüge und Beschich-tungen klar umschrieben: Es werdenverschleißfeste Beschichtungen für Ther-mowalzen mit einem charakteristischenRa-Wert < 0,1 µm benötigt, die mit elasti-schen Walzen ergänzt werden, derenRauigkeit zumindest unter Ra = 0,15 µmliegt.

Empfehlungen für Walzenbezüge und -beschichtungen

Welche Oberflächenmaterialien könnenheute eingesetzt werden, um die verschie-denen Papiersorten optimal zu satinieren?

Für harte Walzen gilt:

● Für holzfreie gestrichene Papiere mithohen Anforderungen an Glanz undGlätte stellt die Chromwalze eine wich-tige Komponente dar. Empfohlen wirdebenfalls eine Spritzschicht vom TypCeraCal™, die bei ersten Versuchen,auch mit Dampffeuchtern, sehr guteErgebnisse ohne Partikelgrenzenkorro-sion zeigte. So konnte die Rauigkeitmit dieser Schicht über einen Zeitraumvon 70 Tagen bei Ra = 0,1 µm begrenztwerden.

● Diese Schicht ist auch für SC-A, SC-Bund LWC-Qualitäten die Beschichtungder Wahl.

● Für SC-C und Zeitungsdruck hingegenreichen unbeschichtete Walzen aus,sofern nicht der Formverschleiß eineBeschichtung erfordert.

Für elastische Walzen gilt:● Bei gestrichenen Papieren mit hohen

Anforderungen an die Glätte ist Ru-bin™ S die richtige Qualität.

● Zur Produktion von weniger an-spruchsvollen gestrichenen Papierenund LWC ist der Einsatz von Rubin™zu erwägen, einer Qualität, die auf-grund von Art und Menge der Füllstof-fe eine Mittelstellung einnimmt.

● Dort, wo es um hohe Linienlasten beigroßen Produktionsmengen geht, z.B.bei SC-A und SC-B Qualitäten, kannnur Safir™ S als besonders unempfind-licher, verschleißfester Bezug zum Ein-satz kommen.

Nachdem in diesem Artikel der Zusam-menhang zwischen verschiedenen Walzen-oberflächen und dem Satinageergebnisbehandelt wurde, beschreiben die folgen-den Beiträge technische und konstruktiveEntwicklungen.

Papierqualität Besondere Eigenschaften Walzenbezug Walzenbeschichtung

Holzfrei gestrichen Sehr hoher Glanz Rubin™ S CeraCal (Chrom)

Holzfrei gestrichen Rubin™ CeraCal (Chrom)

LWC Safir™ S (Rubin) CeraCal

SC-A+ Safir™ S (Rubin) CeraCal

SC-A Safir™ S CeraCal

SC-B Safir™ S CeraCal (unbeschichtet)

SC-C Safir™ S (TopTec HC) unbeschichtet

Decor- Papiere Safir™ S CeraCal

Technische Papiere Sehr hohe Transparenz Safir™ S CeraCal (unbeschichtet)

Zeitungsdruck TopTec HC unbeschichtet


Voith Paper Service (früher Scapa Kern) stellt bereits

seit mehr als 10 Jahren elastische Walzenbezüge für Kalander her.

Den besonderen Anforderungen an die elastischen Walzenbezüge

in Multi-Nip-Kalandern wurde mit der Entwicklung einer neuen

Generation Rechnung getragen.

Dr. Benno Bader

Elastische Walzenbezüge für Janus™-Kalander

Die Entwicklung derKunststoffwalzenbezüge

Die beiden ersten Janus™ Kalander gin-gen Ende 1996 mit Kunststoffbezügen inBetrieb, darunter auch der erste Janus™-Kalander online zur Papiermaschine.

Moderne Kalanderwalzenbezüge werdenaus Faserverbundwerkstoffen hergestellt,wobei Bezüge mit gegossener Funktions-schicht und Bezüge mit faserverstärkterFunktionsschicht zu unterscheiden sind.

Der Vorteil eines gegossenen Bezugesliegt in der hohen Isotropie des Materi-als, was auch die damit erzielbare sehrglatte und homogene Oberfläche erklärt.Dieser Vorteil wird aber mit einer nichtzufriedenstellenden Sprödigkeit erkauft.Außerdem tendieren entstehende Rissedazu, sich in alle Richtungen auszubrei-ten (Abb. 1) .

Daher werden von Voith Paper nur Be-züge eingesetzt, die in Basis- und Funk-tionsschicht eine Faserverstärkung auf-weisen (Abb. 2) . Die Bruchmechanik derfaserverstärkten Funktionsschicht ist inAbb. 3 dargestellt.

Grundlagen des Bezugsdesigns

Der Aufbau der von Voith Paper Servicehergestellten Kalanderbezüge TopTec™,Rubin™ und Safir™ besteht im wesentli-chen aus einer glasfaserverstärkten Ba-sisschicht und einer aramidfaserverstärk-ten Funktionsschicht.

Die Basisschicht wird in einer mehrlagi-gen Konstruktion von Glasfasergewebemit Füllstoffen und Harzimprägnierungauf den Metallkern gewickelt. Sie solleine auch dynamisch feste Verbindung ei-nerseits mit dem Metallkern und anderer-seits mit der Funktionsschicht sicherstel-len. Dazu muss die Basisschicht in ihrenphysikalischen Eigenschaften wie Festig-keit, E-Modul, Dehnungsverhalten sowieihrer Bindefestigkeit auf der Unterseitedem Metall und auf der Oberseite derFunktionsschicht, die die Kalandrierauf-gabe übernimmt, nahe kommen.

Bei den ersten Multi-Nip-Kalandern warenaufgrund der hohen Nipfrequenzen zu-nehmend Probleme mit lokalen Verbren-nungen, sogenannten „Hot Spots“, aufge-taucht. Diese entstehen durch eine immerwiederkehrende lokale Überlastung desBezuges, durch die Verformungsenergiein Wärme umgewandelt wird.

Voith Paper ServiceWimpassing, Österreich

42

31

ab

c d

2 4

Diese Wärme kann aufgrund der imma-nent schlechten Wärmeleitung im Kunst-stoff nicht schnell genug abgeleitet wer-den und bewirkt wegen der gestiegenenTemperatur vor allem in radialer Rich-tung eine Ausdehnung des Bezuges. Die-ser Vorgang wird bei jedem Nipdurch-gang wiederholt. Das Zusammenwirkenvon periodischer Überlastung und Wär-medehnung führt zu einem selbstverstär-kenden Kreislauf, der sogar dann nochweiter wirkt, wenn der auslösende Faktor,die Ablagerung auf der Walze, entferntwird.

Ein derartiger Effekt kann bei schnelllau-fenden Maschinen innerhalb von Minutenzur Verbrennung des Polymerbezugesführen (Abb. 4) .

Gegen diese selbstverstärkenden Effektebei starker Ablagerung oder schwererRandüberlastung sind selbst modernsteBezüge machtlos (Abb. 5) . Hingegenkonnte die Beständigkeit gegen geringereAbweichungen im Nip, wie z.B. Druck-oder Temperaturprofilabweichungen, deut-lich verbessert werden. Der Anteil an Ver-formungsenergie, der bei jedem Nip-durchgang in Wärme umgesetzt wird,ist eine materialabhängige Eigenschaft(Abb. 6) .

Diese – als Tangens Delta bezeichnete –dimensionslose Messgröße wird durchgeeigneten Aufbau der Molekülstruktur,aber auch durch die Wechselwirkung zwi-schen Polymermatrix und Füllstoffenbzw. Fasern beeinflusst. Eine optimierteRezepturgestaltung erlaubte beinahe eineHalbierung der entstehenden Wärmemen-ge für die Bezugsqualitäten Rubin™ undSafir™. Aufgrund dieser Optimierungkonnte der Anteil an Schäden durch der-artige Effekte drastisch reduziert werden.

Oberflächeneigenschaften der Kunststoffbezüge

Die hervorstechende Eigenschaft von ge-gossenen Bezügen ist die sehr homogeneund glatte Oberfläche. Um eine ähnlicheQualität auch mit faserverstärkten Bezü-

Abb. 5: Überlast durch Ablagerung.Ablagerungsdicke� 200 �m� 100 �m� 70 �m

Abb. 6: Verlustfaktor tan � für verschiedeneKalanderwalzenbezüge.

tan

�

0,000

0,010

0,020

0,030

0,040

0,050

Supe

rTex

Rub

in G

Jalo

n Ye

llow

Jalo

n O

rang

e D

2

Jalo

n Su

n

Safir

S

TopT

ec 4

Janu

Tec

HC

Jalo

n O

rang

e

Lini

enla

st [k

N/m

]

600

500

400

300

200

100

0

Abb. 1: Risse über gesamten Bezug, vorzugs-weise in axialer Richtung.

Abb. 2: Begrenztes Risswachstum durch dieFaserverstärkung.

Abb. 3: Mechanik des Risswachstumsa Faserbruchb Faser pull outc Rissüberbrückung d Verformung der Matrix

Abb. 4: Walzenschaden durch Ablagerung.

gen zu erreichen, ist ein sehr hoher tech-nologischer und entwicklungstechnischerAufwand notwendig. Es hat sich gezeigt,dass eine optimale Verfügbarkeit derWalzen nur durch Kompromisse bei denOberflächeneigenschaften erreichbar ist.Daher wurden die Bezüge von Voith Pa-per in zwei Richtungen optimiert.

Rubin™-Bezüge wurden optimiert für ge-strichene Papiere (Abb. 7) , um mög-lichst glatte Oberflächen zu erzeugen.Dies wurde erreicht durch eine besondersfeine Verteilung der Füllstoffe und einereduzierte Füllstoffmenge.

Daraus resultiert eine etwas geringereHärte von 90 Shore D. Dies bedeutetgleichzeitig einen gewissen Kompromisshinsichtlich der Abriebfestigkeit und so-mit der Standzeit (Abb. 8) .

5 6


Rubin™-Bezüge sind bestens zum Kaland-rieren von Papieren geeignet, bei denenes in erster Linie auf hohen Glanz derPapieroberfläche ankommt.

Auf der anderen Seite ist besonders fürMagazinpapiere (Abb. 9) eine hohe Ver-fügbarkeit und Standzeit der Walzenober-flächen unabdingbar, um einen ökono-mischen Betrieb der Papiermaschine zugewährleisten.

Die Safir™-Bezüge sind daher auf besteAbriebbeständigkeit hin optimiert und da-mit besonders resistent gegen Barring.Dies wird erreicht durch Verwendungsehr harter Füllstoffe und führt zu einerBezugshärte von 92 Shore D (Abb. 10) .

Aufgrund dieser hervorragenden Eigen-schaften sind Safir™-Bezüge die in Multi-Nip-Kalandern meist verwendeten Bezüge.

In der Praxis werden oft einmalige me-chanische Überlastungen festgestellt. ImGegensatz zu den oben erwähnten perma-nenten dynamischen Überlastungen, dieeine verstärkte Wärmeentwicklung verur-sachen, bewirkt eine einmalige mechani-sche Überlastung aufgrund der hohenDehnung häufig eine Schädigung des Be-zuges, die im weiteren Betrieb der Walze

Abb. 7: Oberfläche eines gestrichenen Papiers.

Abb. 8: Füllstoffverteilung Rubin™ G.

Abb. 9: Oberfläche SC-Papier.

Abb. 10: Füllstoffverteilung Safir S.

– oft erst nach einigen Wochen – zur Zer-störung führen kann.

Die genauen mechanischen Vorgänge beieinem solchen Ereignis waren bisher imDetail nicht bekannt. Um nähere Informa-tionen über die Materialbelastungen beisolchen Überpressungen zu gewinnen,wurde ein Finite-Elemente-Rechenmodellentwickelt, das mit gewissen Einschrän-kungen die Vorgänge im Nip gut darstellt.

Bei einem Walzenpaar aus Stahlwalze undkunststoffbezogener Gegenwalze wurdeauf die harte Walze eine Verdickung mo-delliert (Abb. 11) . Diese simuliert ineinem dynamischen Rechenmodell denNipdurchgang eines Fremdkörpers.

Als Ergebnis liefert die Berechnung diemechanischen Belastungen und Dehnun-gen bei der durch die Verdickung defi-nierten Verformung. Um rasch erste Re-sultate zu erhalten, wurden im Modell ei-nige Einschränkungen getroffen, die nichtder Realität entsprechen.

Dies sind:● Lineares Materialverhalten des Kunst-

stoffbezuges.● Die Materialparameter der Verdickung

entsprechen Stahl.

● Verformungen der Stahlwalzenkörperwurden ausgeschlossen.

● Das Bezugsmodell wurde als vorspan-nungsfrei angenommen.

Die Ergebnisse dieser Berechnungenspiegeln jedoch, trotz oben erwähnterEinschränkungen, die Vorgänge beimDurchgang von Fremdkörpern im Nip re-lativ gut wider.

Ergebnisse

� In der ersten Modellrechnung wurdeals Belastung der Walzen eine Linienlastvon 550 kN/m angenommen. BeimDurchgang der Verdickung zeigte sich,dass bei Überschreiten einer gewissenDruckspannung aufgrund von Masse undTrägheit der Walzen sich der Nip öffnete,und die auftretenden Spannungen imBezug in etwa den Spannungen entspra-chen, die bei zehnfacher Linienlast auf-treten würden. Dieses Modell entsprichtin etwa den Verhältnissen, die in Single-Nip-Kalandern oder bei Ober- und Unter-walzen in Multi-Nip-Kalandern auftreten.Ebenso ist dieses Verhalten bei Labor-kalandern festgestellt worden, bei denendie Mittelwalzen durch die relativ gerin-gen Massen ausweichen konnten.

7 8 9 10

44

Die Erfahrung in Multi-Nip-Kalandernzeigt jedoch, dass bei den sehr hohenMassen die Mittelwalzen nicht auswei-chen können. Daher wurde das Modelldurch Fixierung der Walzenmittelpunkteangepasst. Die so erzwungene Verfor-mung zeigte deutlich höhere Spannungenals bei dem vorherigen Modell.

� Wider Erwarten war der Einfluss dervergleichsweise hohen Verformungs-geschwindigkeiten beim Nipdurchgangeines Fremdkörpers bei 1.500 m/min re-lativ gering. Trotz der hohen Umfangs-geschwindigkeit ist die Verformungs-geschwindigkeit noch weit von der Schall-geschwindigkeit im Kunststoffbezug ent-fernt, so dass Schockwellen, die einemassive Schädigung an unerwartetenStellen auslösen könnten, im Modell nichtauftreten.

Als Einfluss der dynamischen Berech-nung ist lediglich eine leichte Asymme-trie der Spannungen im Nip beim Durch-gang der Verdickung festzustellen.

� Die resultierenden Spannungen sindnatürlich aufgrund der linearen Material-

parameter linear abhängig von der Höheder modellierten Verdickung und errei-chen ein Äquivalent der Spannungen, dasbei dem ca. 50-fachen der Linienlast auf-treten würde (Abb. 12) .

Bei relativ geringen Verformungen vonnur 0,5 mm treten bereits Schubspan-nungen im Bezugsquerschnitt auf, dieüber der Festigkeit des Materials liegen(Abb. 13) .

� Weiterhin kann man auch deutlich einzweites Maximum der Schubspannungenin tangentialer Richtung an der Über-gangszone zwischen Bezug und Metall-kern sehen. Dieses 2. Maximum ergibtsich aufgrund der unterschiedlichen E-Moduli der Materialien Bezug und Metall-kern und ist besonders kritisch für dieHaftung des Bezuges auf dem Metallkern.In der Praxis treten besonders in diesemBereich erste Schädigungen bei mechani-scher Überlastung auf. Diese Schädigungder Haftschicht ist direkt nach dem Er-eignis meistens nicht kritisch. Durch diedynamische Beanspruchung im weiterenBetrieb der Walze kann es jedoch zu einerAusbreitung kommen, bis schlussendlich

der Bezug zerstört wird. Die endgültigeZerstörung tritt unter Umständen erstnach einigen Wochen auf, was eine Klä-rung der Schadensursache oft sehr er-schwert.

Als Möglichkeit, die Schädigung nacheiner mechanischen Deformation festzu-stellen, hat sich die Ultraschall-Prüfunggut bewährt. Damit ist eine Schädigungschon in relativ frühem Stadium fest-stellbar, und Folgeschäden durch Auf-platzen der Bezüge und herausfliegendeTeile können verhindert werden.

Fazit

Insgesamt hat sich die Schadenshäufig-keit an elastischen Kalanderwalzenbezü-gen deutlich reduziert (Abb. 14) .

Ebenso haben sich die Schadensbilderverändert. Der häufigste Grund für einenWalzenwechsel ist in Barring-Phänome-nen zu suchen, gefolgt von mechani-schen Zerstörungen. Safir™-Bezüge zei-gen die besten Laufeigenschaften undlängsten Schleifintervalle aller am Marktverfügbaren Kunststoffbezüge.

1311

Linienlast0,5-3 mm

Plastische Verformung des Bezuges

00 0,5 1 2

Max

. Dru

cksp

annu

ng [

MPa

] 1000

1200

800

600

400

20071

370

636

1183

Total Safir Janus Yellow Janus Orange SuperTex JanuTec HC

50%

40%

30%

20%

10%

0%

100% =422 Schleif-intervalle






Abb. 11: Modelldesign für FE-Auslegung.

Abb. 12: Auftretende Druckspannungenabhängig von Verformungen.

Abb. 13: Schubspannung in tangentialerRichtung bei 3 mm Verformung.

Abb. 14: Erfahrungen mit Kalanderbezügen in einigen Janus™ Kalandern.� Normal [%]� Schäden [%]� Barring [%]

1412

30 mm

45

Die Entwicklung von schnell laufenden, teilweise online

betriebenen Kalandern führte zu extremen Anforderungen an die

Beschichtungen der Heizwalzen. Sie sollen über Monate hohe Glätte

ohne Formverschleiß gewährleisten, um die Herstellung von Papier

bester Qualität zu erlauben. Wie bereits an anderer Stelle erwähnt,

gibt es Bemühungen, durch Weiterentwicklung der elektrolytischen

Beschichtung mit Chrom den Anforderungen gerecht zu werden.

Dieser Ansatz hat jedoch wegen der Kratzempfindlichkeit von Chrom

nur begrenzte Chancen. Deshalb konzentriert sich Voith Paper Service

auf die Entwicklung geeigneter Spritzschichten.

Dr. Hasso Jungklaus

Voith Paper ServiceLaakirchen, Österreich

CeraCal™ – eine optimierte Hochleistungs-beschichtung für harte Kalanderwalzen

Maßgeschneiderte thermische Beschichtungen für Heizwalzen

Seit einiger Zeit finden vermehrt soge-nannte thermisch gespritzte SchichtenAnwendung. Hierbei handelt es sich umVerbundwerkstoffe, die in Pulverform mithoher kinetischer und thermischer Ener-gie auf die Walzenoberfläche aufgetragenwerden. Abb. 1 zeigt den Beschichtungs-vorgang.

Als Werkstoffe werden karbidische undboridische Hartstoffe verwendet, welchein unterschiedlichen Metallmatrices ein-gelagert sind.

Abhängig von der Werkstoff- und Verfah-renskombination können hier Härtewerteüber 1.500 HV erzielt werden, wobei einehohe Härte nicht automatisch mit hoherVerschleißbeständigkeit gleichzusetzenist. Eine begrenzte Sprödigkeit und der„kohärente“ Verbund des Schichtsystemsspielen eine maßgebliche Rolle für mög-lichst lange Einsatzzeiten.

1

46

Prinzipiell wird diskutiert, ob mehrphasi-ge Schichtsysteme nicht automatischaufgrund der mangelnden Homogenitätim Vergleich zur verchromten Oberflächeschneller zu einer erhöhten Rauheit undsomit zu abnehmender Papierqualitätführen. Neueste Entwicklungen – hier dasSystem CeraCal™ – zeigen das Gegenteil.Wesentlicher Hintergedanke bei der Ent-wicklung einer optimierten Beschichtungfür die harten Kalanderwalzen war die Ab-stimmung der Werkstoff-/Verfahrens-kombination auf das Anforderungsprofil.

CeraCal™ –für höchste Beanspruchung

Die Hartmetallbeschichtung CeraCal™wird mit dem sogenannten Hochgeschwin-digkeitsflammspritzverfahren (engl.: HighVelocity Oxygen Fuel, kurz HVOF) aufge-tragen. Hierbei handelt es sich um einthermisches Spritzverfahren, bei dem einVerbrennungsprozess in einer Brenn-kammer gekapselt wird. So kann bei über12 bar Brennerdruck der notwendigenthermischen Energie ein entsprechender

Abb. 1: Auftragen der CeraCal™-Beschichtung.

Abb. 2: Querschliff einer CeraCal™-Beschichtung (Vergrößerung 1000:1).

Abb. 3: CeraCal™ mit Karbiden im µm-Bereich.

Abb. 4: Wettbewerbsbeschichtung: HellerOxidsaum am Karbidrand durch Überhitzung.

43

kinetischer Anteil hinzugefügt werden.Gleichzeitig gilt es, über die Auswahl desgeeigneten Brennmediums die thermi-sche Energie richtig einzustellen, so dasseine Überhitzung der Karbidwerkstoffeunterbunden wird, die bereits ab ca.500 °C erfolgen kann. Ein weiterer Vorteilim Vergleich zum Detonationsverfahrenist hier die kontinuierliche (und nichtintermittierende) Arbeitsweise, welcheeinen sehr homogenen Schichtauftrag er-laubt (Abb. 2) .

Als Werkstoffe werden kleinste Karbidemit einer metallischen Trägermatrix inKugelform vorkompaktiert. Die feinen,rundlichen Karbide erlauben das idealeEinbinden in die Metallmatrix bei gleich-zeitigem Absenken des Matrixanteils. So-mit soll ein Aus- oder Abbrechen derHartstoffe im Einsatzfall verhindert wer-den, wodurch ansonsten die Rauheit an-steigen würde. Gleichzeitig vermindertder niedrige Metallanteil die Gefahr einerchemischen Korrosion, welche ebenfallsein zu schnelles Aufrauen der Schichtdurch das „Auswaschen“ der Hartstoffebewirken kann. Das so vorbereitete, gut

fließende Pulver wird mit dem HVOF-Brenner lagenweise auf die Walzen-oberfläche gespritzt. Die Partikel errei-chen hierbei Geschwindigkeiten von über700 m/s und formen eine Schicht miteiner Haftzugfestigkeit von über 100 MPaund einer Härte von ca. 1.250 HV.

Durch spezielle Nachbearbeitungsschrittekönnen nach dem Superfinishen Ra-Werte < 0,03 µm bei minimaler Formab-weichung (< 8 µm bei 9 m Arbeitsbreite)erzielt werden.

Ein Vergleich der CeraCal™-Beschichtungmit marktbegleitenden Produkten unterdem Rasterelektronenmikroskop zeigt dieWirksamkeit der eingeleiteten Maßnah-men (Abb. 3 und Abb. 4) . Die Hartstof-fe der CeraCal™-Schicht zeigen sich sau-ber eingebettet in der Matrix, während anden deutlich größeren Karbiden der Ver-gleichsschicht helle Säume zu erkennensind. Diese Säume zeugen von einemKohlenstoffverlust im äußeren Bereichdes Karbides aufgrund von Überhitzung.Es handelt sich um sogenannte Eta-Pha-sen. Sie bergen die Gefahr der mangeln-

2


den Anbindung und der verminderten Be-ständigkeit gegenüber chemischer Korro-sion, was bei der CeraCal™-Beschichtungdurch den begrenzten Eintrag von thermi-scher Energie beim Beschichten vermie-den wird.

Performance im Praxiseinsatz

Grundsätzlich eignet sich CeraCal™ alsHartwalzenbeschichtung in allen Kalan-der- und Glättwerkstypen, für den Hart-Weich- ebenso wie für den Hart-Hart-Nip.Es wurden Linienlasten bis zu 550 kN/mbei Ölvorlauftemperaturen bis 270 °C imHart-Weich-Nip angelegt. Der Betrieb mitDampfblaskästen oder mit externer Be-heizung durch CalCoils gestaltet sich pro-blemlos, ebenso wie der Einsatz mit oderohne Schaber. Für den Betrieb mit Scha-ber werden Kombi- oder Kohlenfaser-klingen mit einem hochtemperaturbestän-digen Bindeharz empfohlen. JeglicheMetallklingen sollten vermieden werden.

Grundsätzlich zeigten sich die Anwenderpositiv überrascht über das Laufverhaltender CeraCal™-Beschichtung, was durchausgewählte Beispiele dargestellt werdensoll:● Ein Hersteller von höhergrammigen,

gestrichenen Qualitäten betreibt dieBeschichtung in beiden Stacks seinesKalanders bei 360 kN/m und 240 °COberflächentemperatur. An der erstenBeschichtung mit Cera-Cal™ wird heu-te nach 2,5 Jahren in der Maschine dieAusgangsrauheit von Ra 0,04 µm ge-messen.

● Der Produzent eines online kalandrier-ten SC-B Produktes misst nach über4.500 Stunden Betriebsdauer bei

390 kN/m und ca. 1.160 m/min Bahn-geschwindigkeit einen Ra-Wert von0,12 µm. Die Beschichtung eines Mit-bewerbers musste in vergleichbarerPosition bereits nach weniger als2.000 Stunden ausgebaut werden,da die Verschleißobergrenze von Ra> 0,3 µm erreicht war.

● LWC-Papier verursacht in einem Super-kalander eine stufenförmige Ausarbei-tung an den Hartwalzenoberflächenwegen der hohen Pressungen an bei-den Papierbahnrändern. Aufgrundseiner bisher sehr guten Erfahrungenmit HVOF-Beschichtungen wünscht derBetreiber einen Verschleiß von wenigerals 40 µm pro Jahr im Durchmesser.Der Wert für CeraCal™ liegt bei weni-ger als 30 µm pro Jahr nach zwei Jah-ren Betriebserfahrung.

● Der Hersteller von gestrichenem Papierfür die Lebensmittelverpackung kannnach dem Einbau einer Thermowalzemit CeraCal™-Beschichtung seine Lastum 7% und seine Temperatur um 10%absenken und misst 1,5 mal höhereGlättewerte und um 2 Punkte höherenGlanz an seinen Produkten von 50 bis70 g/m2.

● Ein SC-A Produzent versieht seinewasserbeheizte Superkalanderwalze inPosition Nr. 3 mit einer CeraCal™-Beschichtung und stellt nach über -einem halben Jahr Lauferfahrung miteiner ungeschaberten CeraCal™-Schicht bei gleichbleibenden Ra-Wer-ten von 0,12 µm keinen Qualitätsunter-schied an seinem Produkt relativ zurFahrweise mit verchromten Schichtenfest. Diese Beobachtungen des Betrei-

bers führten zu der Entscheidung, sei-nen neu zu installierenden Janus MK 2komplett mit CeraCal™ beschichtetenThermowalzen auszustatten.

Diese fünf Fallbeispiele zeigen, dass zurOptimierung der Oberflächen von Ther-mowalzen ein interessanter Schritt gelun-gen ist. Die Mehrphasigkeit der thermi-schen Beschichtungen stellt nicht mehrautomatisch eine Limitierung dar. Beirichtiger Auswahl der Einflussgrößenkann mit thermischen Spritzschichteneine maßgeschneiderte Oberfläche fürharte Kalanderwalzen gestaltet werden,die einer verchromten Schicht bezüglichder Verschleißeigenschaften deutlichüberlegen und bezüglich der resultieren-den Papierqualitäten zumindest ebenbür-tig ist. Der kritische Aspekt der Schaber-barkeit bei Chrombeschichtung kann imFall der CeraCal™ absolut vernachlässigtwerden.

Und weiter...

Zukünftige Entwicklungen zielen auf eineweitere Optimierung der bestimmendenEinflussgrößen auch vor dem Hinter-grund des Kosten/Nutzen-Verhältnissesab. Gegenwärtig laufen Feldtests mitCeraCal™-Beschichtungen, bei denen nochfeinere Karbidpartikel eingesetzt werden.

Die Verwendung dieser Werkstoffe stelltjedoch einen zusätzlichen Kostenfaktordar. Sollten sich diese Feldtests in höchstbeanspruchten Applikationen insbesonde-re über deutlich verlängerte Laufzeitenbeweisen, wofür gegenwärtig alle Anzei-chen gegeben sind, so kann auch hier einpositives Kosten/Nutzen-Verhältnis dar-gestellt werden.

48

Mit Ecosoft™-Kalandern wird nahezu dasgesamte Spektrum der online satiniertenPapiere abgedeckt. Es gibt Anlagen z. B.für folgende Papiersorten:

● SC-B● Zeitungsdruck● Kopierpapier● Gestrichene Papiere● Karton● Spezialpapiere.

Der Nip eines Soft(-kompakt)kalanderswird mit einer softbezogenen Biegeaus-gleichswalze (Econip™, Nipco™ bzw. Nip-corect™) und einer Flexitherm™-Walzegebildet. Softkalander werden je nach An-forderungsprofil in zwei Layout-Variantenausgeführt: 1x2 bzw. 2x2. (1x3 und 2x3-Varianten sind ebenfalls möglich, kom-

Nick Dodd

Guido Royla

Die Ecosoft™-Kalander-Familie und ihrneuestes Mitglied, der Ecosoft™ Delta

men aber so selten vor, dass darauf imFolgenden nicht detailliert eingegangenwird).

Voith Paper liefert maßgeschneiderteEcosoft™-Kalander für die gesamte Viel-falt der Anwendungsfälle: Von Labor-kalandern mit 0,5 m Arbeitsbreite biszu Produktionskalandern mit maximalenMaschinenbreiten von 10,8 m undeiner Konstruktionsgeschwindigkeit von2.200 m/min. Es ist einleuchtend, dassdiese Vielfalt nicht mit einem Maschinen-konzept über den gesamten Bereich abge-deckt werden kann; hierfür gibt es dreiUntergruppen:

● Ecosoft™ Modular● Ecosoft™ Delta● Ecosoft™ U.

Die Online-Satinage mit Softkalandern bzw. Glättwerken

gehört seit geraumer Zeit zu den etablierten Verfahren der Papier-

produktion. Im Folgenden wird der Stand der Technik für diese

beiden Maschinentypen beschrieben sowie ein Ausblick gegeben

auf den neuen Ecosoft™ Delta, der in Anlehnung an den erfolg-

reichen Janus™ MK 2 entwickelt wurde.

1

Voith Paper Manchester, Großbritannien



Die Abb. 2 zeigt die Einsatzgebiete derMaschinentypen, wobei die Grenzen nichtscharf gezogen sind, sondern ineinanderübergehen.

Im Folgenden werden die Besonderheitender verschiedenen Ecosoft™-Variantenbeschrieben und erläutert:

Ecosoft™ Modular

Aufbauend auf dem fortlaufenden Erfolgder Ecosoft™-Kalander mit weltweit über200 verkauften Maschinen wurde derEcosoft™ Modular als Baukasten-Konzeptentwickelt. Seit der Markteinführung die-ses Konzeptes Ende der neunziger Jahrewurden über 20 Maschinen verkauft(Abb. 1 und Abb. 3) . Die meisten Pa-piersorten profitieren vom Einsatz diesesKalanderkonzeptes, das den Low end Be-reich der Kalandertechnik der Voith PaperFinishing Division abdeckt.

Folgende Ecosoft™-Modular Kalanderwurden in der jüngeren Vergangenheitrealisiert:

Milliani/Italien2x2 3.100 mm 100 m/min Security papers

Century Papers/Pakistan1x2 2.000 mm 400 m/min Coated board

Linan Jianjang/China2x2 4.320 mm 800 m/minZeitungsdruck

Pap. De Vizille/Frankreich2x2 2.850 mm 600 m/min Schreib- und Druckpapiere

Gloria/Peru1x2 3.300 mm 300 m/minLinerboard

Im Ecosoft™-Modular werden – durch-gängig für alle Maschinengrößen – Stan-dard-Konstruktionselemente eingesetzt.Dadurch können kürzeste Lieferzeiten beibewährter Technik und hoher Wirtschaft-lichkeit realisiert werden. Der Baukastenbeinhaltet sechs Maschinengrößen fürBahnbreiten von 1,35 bis 5,1 m. Das Bau-

Abb. 1: Werksmontage Ecosoft™ Modular.

Abb. 2: Einsatzgebiete Ecosoft™ Kalander.

Abb. 3: Layout Ecosoft™ Modular.

Abb. 4: Auslegungsdaten Ecosoft™ Modular.

4

v [m

/min

]

Arbeitsbreite [m]

2 3,5 5 6,5 8 9,5 11

2000

1500

1000

500

Ecosoft™ U

Ecosoft™Delta

Ecosoft™Modular

2

3

kasten-Konzept wurde für maximaleBetriebsgeschwindigkeiten von bis zu1.000 m/min entwickelt und kann bei Um-bauten in die Papiermaschine verwirklichtwerden (Abb. 4) .

Bei den Ecosoft™ Modular-Kalandernwird in der Regel die bewährte Econip™-X-Walze eingesetzt, die in Kombinationmit der beheizten Walze einen exzellentenWalzenspalt mit minimalen Linienkraftab-weichungen über die gesamte Arbeits-breite bildet.

Sowohl der 1x2-Walzen- als auch der 2x2-Walzen-Kalander können im gesamten Bau-kasten eingesetzt werden. Das Konzepterlaubt es, sowohl die Unterseite als auchdie Oberseite des Papiers zu satinieren.

Die Druckgebung erfolgt über Hydraulik-zylinder, die unterhalb der Unterwalze an-geordnet sind. Alle Funktionen, die zu ei-nem Softkalander gehören, wurden in dasBaukastensystem einbezogen. Z. B. dieTemperaturüberwachung und Kühlung derWalzenränder mit dem Softrol™-System,Aufführen mit offenem Nip usw.

Kalander Bahnbreiten- Maximale Maximale MaximaleBaugröße bereich Betriebs- Linienkraft Betriebs-

(mm) geschwindigkeit temperatur

ECO 1.1 1.350-2.150 800 m/min 200 N/mm 200 °CECO 1.2 1.600-2.400 800 m/min 235 N/mm 200 °CECO 2.1 1.750-2.750 800 m/min 260 N/mm 200 °CECO 2.2 2.000-3.000 800 m/min 260 N/mm 200 °CECO 3.1 2.250-3.250 800 m/min 290 N/mm 200 °CECO 3.2 2.500-3.500 800 m/min 300 N/mm 200 °CECO 4.1 2.750-3.750 800 m/min 310 N/mm 200 °CECO 4.2 3.000-4.000 800 m/min 325 N/mm 200 °CECO 5.1 3.250-4.250 800 m/min 330 N/mm 200 °CECO 5.2 3.500-4.500 800 m/min 350 N/mm 200 °CECO 6.1 3.800-4.800 1.000 m/min 315 N/mm 200 °CECO 6.2 4.100-5.100 1.000 m/min 335 N/mm 200 °C

50

Weitere Zusatzkomponenten wie z. B.Dampffeuchter, externe Profiliereinrich-tungen oder Aufführsysteme können indas Maschinenkonzept integriert werden.Trotz der Idee, einen standardisiertenKalander zu entwickeln, ist das Konzeptflexibel genug, spezifischen Kundenanfor-derungen gerecht zu werden.

Zukünftig können bei allen Ecosoft™Modular-Kalandern auch Nipcorect™ Wal-zen eingesetzt werden. Dadurch hat derKunde die Möglichkeit, auch für diesenMaschinentyp eine Walze zu erhalten, mitder er das Querprofil der Papierbahn op-timal korrigieren kann.

Ecosoft™ U

Besonders für die modernen, breiten undschnellen Anlagen ist dieser Maschinen-typ die bewährte Lösung schlechthin. DieReferenzen sprechen für sich (hier nureinige Highlights):

Braviken PM 53/Schweden2 x 2 8.950 mm 1.800 m/minZeitungsdruck

Dagang PM1+2/China2 x 2 9.800 mm 1.700 m/minKopierpapier

Soporcel PM 2/Portugal2 x 2 8.700 mm 1.500 m/minKopierpapier

Rheinpapier Hürth PM1/Deutschland1 x 2 8.200 mm 2.200 m/minZeitungsdruck

Alle diese Anlagen sind mit mindestenseiner Nipcorect™-Walze zur Caliper-Profi-lierung ausgestattet. Das wesentlichekonstruktive Merkmal ist die sogenannteU-Stuhlung, eine geschlossene Ständer-form, bei welcher der Kraftfluss über diesymmetrisch angeordneten Ständerholmeerfolgt (Abb. 5) .

Das Design des Ecosoft™ U ermöglichtden komfortablen seitlichen Ausbau derUnterwalze über eine Ausfahrschiene,ohne dass dazu die Oberwalze demontiertwerden muss.

Diese – vom Grundsatz her positive –Eigenschaft kann aufgrund des relativ ho-hen Platzbedarfs quer zur Maschine denEinsatz der U-Stuhlung bei existierendenHallen erschweren bzw. unmöglich ma-chen. Hier kommt das neueste Kalander-konzept in der Ecosoft™-Reihe zum Zug:

Ecosoft™ Delta

Auf Basis des am Markt voll etabliertenund erfolgreich eingeführten Janus™MK 2 sowie der bewährten Ecosoft™-Fa-milie wurde ein neuer Stuhlungstyp ent-wickelt, der die Produktpalette der Soft-kalander komplettiert: die Delta-Stuhlung.

Dieses Maschinenlayout ist vom Janus™MK 2 her bekannt. Es war nur eine Frageder Zeit, die offensichtlichen und bewähr-ten Vorteile des Janus™ MK 2-Layoutsauf einen Ecosoft™-Kalander zu übertra-gen.

Diverse Janus™ MK2-Installationen er-möglichen eine Single-Nip-Fahrweise imuntersten Nip (Abb. 6) . Isoliert man die-sen Nip aus dem Janus™ Kalander, so er-kennt man leicht, wie daraus die Delta-Stuhlung entsteht (Abb. 7) . Wird dieWalzenpaarung gespiegelt, ist das Layouteines 2 x 2 Walzen Ecosoft™ Kalanderserkennbar (Abb. 8) .

Kennzeichnend für das Layout des Eco-soft™ Delta ist also die Anordnung derKalanderwalzen unter 45°, wie sie vomJanus™ MK 2 bekannt ist (Abb. 9) .Durch dieses Layout ist es möglich, we-sentliche positive Eigenschaften vom

695

695

595

595

595

595

595

887-910

887-910

887-910

1068

1068

1068

1003

1003

6

5

695

695

595

595

595

595

595

887-910

887-910

887-910

1068

1068

1068

1003

1003

695

695

595

595

595

595

595

887-910

887-910

887-910

1068

1068

1068

1003

1003

7

695

695

595

595

595

595

595

887-910

887-910

887-910

1068

1068

1068

1003

1003

695

695

595

595

595

595

595

887-910

887-910

887-910

1068

1068

1068

1003

1003

8

51

Janus™ auf die Ecosoft™-Reihe zu über-tragen:● Verwendung bewährter und an

Produktionsmaschinen erprobterKomponenten

● Vibrationsarme Konstruktion durchdie günstige Ständerform (Breiter Maschinenfuß, niedrigerSchwerpunkt der Walzen)

● Erhöhung des Korrekturpotenzials(Walzendurchbiegung durch Eigen-gewicht erfolgt nicht in Niprichtung)

● Leichter Walzenwechsel nach oben● Gute Zugänglichkeit zu Wartungs-

zwecken● Geringer Platzbedarf, sowohl in Papier-

laufrichtung als auch quer zur Maschine.

Dass diese Argumente nicht nur theore-tisch einleuchtend sind, sondern auchdie Kunden überzeugen, ist daraus er-sichtlich, dass bereits die erste Maschinedieser Art verkauft wurde. Hier dieBetriebsparameter:Bahnbreite: 6.490 mmGeschwindigkeit: 1.800 m/minPapiersorte: Zeitungsdruck.

Glättwerke

Glättwerke werden für verschiedenste An-wendungsgebiete ausgelegt. Typisch ist

zum Beispiel der Einsatz in einer Online-LWC-Anlage zur Dicken-Profilierung desStreichrohpapiers.

Abb. 10 zeigt das typische Layout einesGlättwerkes, das im Folgenden näher er-läutert wird:

Glättwerke werden mit einem sogenann-ten V-Ständer ausgeführt. Der Walzen-spalt wird durch zwei harte Walzen ge-bildet.

Die Unterwalze des Glättwerks ist eineBiegeausgleichswalze (Econip™, Nipco™bzw. Nipcorect™), die Oberwalze ist einebeheizte Hartgusswalze (Flexitherm™).Mit der Nipco™-Walze wird ein gleich-mäßiger Nip erzeugt. Im Falle von lang-welligen Dickenschwankungen kann mitder Nipco™-Walze in begrenztem Umfangreagiert werden. Eine Feinprofilierung derPapierbahn im Glättwerk erfolgt mit einerNipcorect™-Walze. Eine so ausgestatteteMaschine kann das Papierdickenprofil inQuerrichtung effizient beeinflussen undoptimieren. Beide Walzen sind mit sepa-raten Antrieben ausgestattet. Der Auf-führstreifen wird durch den geöffnetenNip überführt, und anschließend wird beibreitgefahrener Papierbahn das Glättwerkgeschlossen.

In der Regel sind beide Glättwerkswalzenmit Reinigungsschabern ausgestattet undwerden kontinuierlich beschabert.

In neuen Maschinenkonzepten kommen jenach Anforderungsprofil weitere Kompo-nenten hinzu, beispielsweise:

● Dampffeuchter zur Curl-Beeinflussung● Fibron-Überführsysteme zum Auf-

führen der Papierbahn mit höchstenMaschinengeschwindigkeiten.

● Ionisierungseinrichtungen zur elektro-statischen Entladung des Papiers nachdem Glättwerk etc.

Die beheizte Walze des Glättwerks wirdfür optimale Dickenprofilergebnisse mitPapierbahntemperatur betrieben. Das be-deutet im allgemeinen Oberflächentempe-raturen von 60 -120°C, abhängig vomEinsatzfall.

Dank der Ecosoft™-Familie kann VoithPaper also alle Wünsche der Kunden aufdem Sektor „Softkalandrieren“ erfüllenund dabei die für den speziellen Anwen-dungsfall bestgeeignete Maschine offerie-ren. Unabhängig davon wird natürlich dieEntwicklung „im Detail“ weiter vorange-trieben.

30

9 10

Abb. 5: Layout Ecosoft™ U, 2 x 2 Walzen.

Abb. 6: Layout Janus™ Single Nip unten.

Abb. 7: Schema Ecosoft™ Delta – 1 x 2.

Abb. 8: Schema Ecosoft™ Delta – 2 x 2.

Abb. 9: Layout Ecosoft™ Delta.

Abb. 10: Layout Glättwerk.

off-line

on-line(zwei Blade- oder Filmcoater)

on-line(simultanes Filmstreichen)

52

Niedrige Papierpreise und Konkurrenz von verbessertem

superkalandrierten Papier und gestrichenem holzfreien Papier

bedrohen die Marktposition gestrichener holzhaltiger Sorten (LWC-

Papier). Die Hersteller stehen unter dem Druck, ihre Produktions-

kosten bei Erhaltung oder Verbesserung der Papier-Qualität zu redu-

zieren. Diese Situation ist der Hintergrund für die Entwicklung neuer

Online-Konzepte, die maximale Effizienz bei stark verringerten

Investitionskosten bieten. Diese Konzepte und ihr Potenzial werden

nachfolgend im Einzelnen vorgestellt.

Dr. Michael Trefz

Voith PaperHeidenheim, Deutschland

Neue Konzepte für gestrichene holzhaltige Papiere

Leichtgewichtige gestrichene Papiere(LWC) sind am besten durch ihrenFlächengewichtsbereich und ihre Qua-litätsmerkmale zu charakterisieren. Siewerden allgemein aus Holzschliff oderTMP hergestellt und enthalten zwischen15 % und 50 % Zellstoff-Fasern. Sie wer-den für Offset- und Rotationsdruck ver-wendet, und die unterschiedlichen Druck-verfahren erfordern gewisse Unterschiedein Papierherstellung und Finishing. DieTabelle 1 gibt einen Überblick der typi-schen Produkteigenschaften.

Maschinen-Konzepte

Traditionell wurden LWC-Papiere mitBlade Coatern gestrichen und anschlie-ßend superkalandriert. Viele der derzeiti-gen großen Produktionslinien wurden inden 1980er Jahren installiert und beste-hen aus einer Papiermaschine, einer Off-line-Streichmaschine und zwei oder dreiSuperkalandern.

In den späteren 1980er Jahren wurdengroße Anlagen mit Online-Streichmaschi-

1


nen gebaut. Es wurde attraktiv, die Inves-titionskosten und den Platz für die Um-roller und die Offline-Streichmaschine zusparen. Als Nachteil war der Gesamtwir-kungsgrad einer solchen Maschine mitOnline-Streichmaschinen leicht verrin-gert.

Anfang der 1990er Jahre machten es Ver-besserungen in der Anwendung der Soft-kalandrierung möglich, die ersten LWC-Maschinen mit Online-Streichmaschinenund -Kalandern zu entwickeln. Eine wei-tere Reduzierung der Investition (keineSuperkalander mehr!) und eine noch grö-ßere Herausforderung waren die Folge.Maschinen wie Port Alberni PM 5 undOrtviken PM 4 gingen Anfang 1996 in Be-trieb.

Ende der 1990er Jahre machte es einweiterer Meilenstein in der Kalandrier-technik möglich, Online-Multinip-Kalan-der mit Polymer-Bezügen in Betracht zuziehen. Mit diesem neuen Konzept kanneine noch bessere Qualität produziertwerden.

Abb. 1 und Tabelle 2 zeigen einen all-gemeinen Vergleich der verfügbarenMaschinen-Konzepte für gestrichene holz-haltige Qualitäten:

Abb. 1: Entwicklung neuer Streichkonzepte.

Tabelle 1: Typische Eigenschaften von LWC Papier.

Tabelle 2: Vergleich von Maschinen-konzepten.

T1 T2

Konzept A ist die traditionelle Offline-Streichmaschine mit einem Umrollerzwischen der Papiermaschine und derStreichmaschine.

Konzept B ist die Online-Streichmaschinein der Papiermaschine.

Konzept C ist ebenfalls eine Online-Streichmaschine, aber mit nur einerStreichstation für gleichzeitiges Streichenbeider Seiten des Papiers.

Die Streichmaschine für Konzept A (Off-line) erfordert etwa doppelt soviel Platzwie Konzept B (Online). Der größte Teildes zusätzlichen Platzes wird für denTambour-Transport von der PM zum Um-roller, den Umroller selbst und den Ab-wickler für die Off-line-Streichmaschinebenötigt. Der erhebliche Preisunterschiedwird hauptsächlich durch die zusätzlicheAusrüstung beeinflusst: drei Aufrollungenstatt nur einer einzigen, eine kontinuierli-che Abwicklung mit Flying Splice, mehrTamboure, Tambour-Transportwagen.Der Unterschied zwischen Konzept B undC liegt in der Zahl der Streichstationen. InKonzept C wird der Strich gleichzeitig miteinem Film-Coater auf beide Papierseitenaufgetragen. Da es nur eine statt zweierStreichstationen gibt, sind die Investiti-

onskosten weiter reduziert. Der Wir-kungsgrad liegt im gleichen Bereich wiein Konzept B. Es gibt aber gewisse Ein-schränkungen auf Grund der Film-Streichtechnik und des gleichzeitigenAuftrags, die im nächsten Kapitel behan-delt werden.

Tabelle 2 zeigt, dass die wesentlichenUnterschiede die Investitionskosten unddie Zahl der benötigten Bediener sind.Konzept C mit nur einer Online Streich-station ist die wirtschaftlichste Produk-tionslinie, solange nur Offset-Papier pro-duziert wird. Es ist nämlich noch immernicht möglich, mit der Film-Streichtech-nik die für den Rotationsdruck benötigteglatte Oberfläche zu produzieren. DieVorteile und Grenzen des Filmstrichswerden im nächsten Kapitel behandelt.

Potenzial und Grenzen des neuen Konzepts

Ein bedeutender Durchbruch für gestri-chenes holzhaltiges Papier war die Ent-wicklung der Film-Streichtechnik Anfangder 1990er Jahre. Fortschritte bei denMaschinenkomponenten und – wichtigernoch – den Streichfarben-Rezepturenmachten es möglich, filmgestrichenes

Eigenschaft Einheit Offset Rotationsdruck

Flächengew. g/m2 48 - 70 48 - 70

Glanz 75° % 45 - 60 45 - 65

PPS-10S �m 1,1- 1,6 0,8 -1,2

Volumen cm3/g 0,8 -1,1 0,78 -1,0

Weißgrad % 66 - 72 66 - 72

Opazität % 88 - 94 90 - 96

Konzept A Konzept B Konzept C

Max. Geschwindigkeit 1.700 -1.800 1.600 -1.800 1.600 -1.800(m/min)

Linien-Wirkungsgrad 75 - 85 % 73 - 84 % 75 - 85 %

Investitionskosten 100 % 70 - 75 % 60 - 64 %

Personalbedarf 4 2 2

Qualitätsaspekte Offset & Rotationsdruck Offset & Rotationsdruck Offset nur 10 g/m2

Keine Einschränkungen mit Klinge max. StrichgewichtOffset nur mit Filmstreichen

54

LWC-Papier für den Offsetdruck mit einerQualität nach Tabelle 1 herzustellen.

Dies hängt mit der Tatsache zusammen,dass der Filmstrich während des Strei-chens das Papier viel weniger belastet.Während die Streichklinge ein perfekterdigitaler Lochdetektor ist – jedes Lochverursacht einen Abriss –, versprechenFilmpressen wie SpeedSizer™ und Speed-Coater™ einen höheren Wirkungsgrad.Die geringere Papier-Belastung erlaubt esauch, die Menge an Zellstoff-Fasern vonzwischen 40 % bis 50 % auf etwa 20 %und weniger zu verringern.

Der Vorteil hat jedoch seinen Preis. Weildie maximal möglichen Papiermaschinen-geschwindigkeiten 2.000 m/min erreichen,erfordert das Film-Streichen eine sorgfäl-tige Optimierung sowohl der Rohpapier-Eigenschaften als auch der Streichfarben-Rezeptur. Der Grund dafür ist in Abb. 2dargestellt: Während die Streichklinge dieOberflächen-Topographie des Papiersmehr oder weniger nivelliert, trägt derFilmstrich einen Farbfilm mit einer kon-stanten Stärke von 10 bis 15 �m auf das

Papier auf. Es ist offensichtlich, dass einraues Rohpapier nach dem Streichen rausein wird. Auch die Zweiseitigkeit istbeim Filmstrich viel schwerer zu kompen-sieren und sollte – soweit möglich –durch sorgfältige Planung des Nassteilsder Papiermaschine vermieden werden.Die größte Herausforderung für die Qua-lität stellt das Filmsplitting dar. Die Deh-nungskräfte an der Nipöffnung verursa-chen eine Störung in der Ausrichtung derPigmente auf der Bahnoberfläche. Diesist der Grund dafür, dass es allgemeinschwieriger ist, einen zum Klingenstrichvergleichbaren Glanz und eine vergleich-bare Glätte zu erreichen. Dieses Problemwird durch die Verwendung stark glän-zender Pigmente gelöst, um die endgülti-ge Papierqualität zu verbessern.

Ein weiterer Aspekt, der zu berücksichti-gen ist, besteht in der Nebelbildung ausFarbtröpfchen, die in der Auslaufseite desNips bei hohen Geschwindigkeiten undhohen Strichgewichten entstehen. DieseEffekte schränken die Film-Streichtechnikheute auf die in Abb. 3 dargestellten Be-reiche ein. Es sollte kein Problem für

Strichgewichte von 8 g/m2 und Geschwin-digkeiten bis zu 1.800 m/min geben. Dar-über hinaus aber ist eine sorgfältige Opti-mierung und Anpassung der Streichfarbean das Rohpapier unabdingbar.

Schließlich wurde der Einsatz des Film-strichs für leichtgewichtiges gestrichenesPapier durch neue Kalandriertechnikenermöglicht. Während konventionellesklingengestrichenes Papier, das mitMaschinen aus den 1980er Jahren herge-stellt wird, auf Superkalandern geglättetwird, sind neuere Maschinen mit Online-Ecosoft™-Kalandern und neueste Anlagenmit Online-Janus™ MK 2-Kalandern aus-gestattet. Die Änderungen in der Kaland-riertechnik und die Entwicklung wärme-empfindlicher Streichfarben-Komponen-ten wie plastischer Pigmente, haben esleichter gemacht, einen zufriedenstellen-den Glanz zu erreichen.

Abb. 4 zeigt eine detailliertere Analysedes Qualitätspotenzials.

Filmgestrichenes LWC, abhängig von derRauigkeit des Rohpapiers und der Kalan-

2 3 4AuftragswalzeVordosierter

Film

Papier

ca.10 �m

Film Splitting

FilmCoating

Papier

Klinge

Streich-farbe

BladeCoating

1000 20001500

10

5

20

15

Stic

hgew

icht

[g/

m2 /

Seite

]

Geschwindigkeit [m/min]

Klingenstrich

Filmstrich

00 0.5

80

90

70

Gla

nz [

%]

(Hun

ter)

Rauigkeit [�m] (PPS-S10)

Feinpapier

MFC

60

50

40

30

0.9 1.3 1.7 2.1 2.5

OffsetLWC

Roto-gravure

LWC

Offset LWC(film coated)

Abb. 2: Hauptunterschiede zwischen Film-und Bladestrich.

Abb. 3: Max. mögliche Geschwindigkeiten undStrichgewichte für Film- und Klingenstrich.

Abb. 4: Glanz und Rauigkeit für gestricheneholzhaltige Qualitäten.

Papiermaschine Film Coater Lufttrocknung Kalander Aufrollung


der-Konfiguration, kann mit einer Ober-flächen-Rauigkeit zwischen 1,3 �m und2,0 �m PPS hergestellt werden.

Wie in Abb. 4 dargestellt überlappensich Klingen- und Filmstrich-LWC-Qua-litäten im Bereich um 1,3 bis 1,6 �mPPS. Der Glanz ist nahezu gleich. Einklingengestrichenes Papier mittlerer Qua-lität ist so gut wie ein ausgezeichnetesfilmgestrichenes. Dies erfordert einStrichgewicht von 8 -10 g/m2 pro Seite.Obwohl der Filmstrich einige der obenbehandelten Einschränkungen hinsicht-lich der Geschwindigkeit und der Strich-gewichte hat, sind Strichgewichte um8 g/m2 bei 1.800 m/min möglich.

Praktische Aspekte

Filmgestrichenes LWC wird seit 1996 mitOnline-Kalandrierung produziert. Die bei-den ersten Maschinen setzen zwei ge-trennte Film-Streichstationen und Eco-soft™-Kalander ein. Der Hauptgrund derEntscheidung für dieses Konzept war derVorteil der unabhängigen Regelung desStrichgewichts, des Strichgewicht-Profilsund Bahnabgabe bei einseitigem Auftrag.

Die Investitionskosten für die Streichan-lage liegen aber, verglichen mit nur einerFilm-Streichmaschine für gleichzeitigenAuftrag, um etwa 30 % höher. Dies wareine Motivation für die Weiterentwicklung

des wirtschaftlichsten Maschinen-Lay-outs, das in Abb. 5 dargestellt ist.

In diesem Layout wird die Streichfarbegleichzeitig mit einer Film-Streichstationaufgetragen. Da die Bahn mit 8-10 g/m2

pro Seite gestrichen wird, ist eine be-rührungslose Bahnführung in einer Tro-ckenpartie erforderlich. Der erste Kontaktder Bahn mit einer Walzenoberfläche soll-te an einem Punkt sein, an dem die Farbeüber den Immobilisierungspunkt hinausgetrocknet ist. Andernfalls würde einFarbaufbau auf Papierleitwalzen die Bahn-oberfläche beschädigen. Das Standard-Element für eine berührungslose Tro-ckenpartie ist ein Airturn, welcher dieBahn in die erforderliche Richtung leitet.

Auf den Airturn folgt ein Schwebetrock-ner zur Verdunstung des Wassers. Daes bei leichtgewichtigen gestrichenenQualitäten (und Strichgewichten unter10 g/m2) nur eine geringe Gefahr derDruck-Fleckigkeit gibt, können die Ver-dampfungsraten höher als bei gestriche-nem Feinpapier gewählt werden.

Während sich in früheren Anlagen nochEcosoft™-Kalander finden, wird in neue-ren Anlagen stattdessen der Janus™MK 2-Kalander mit Polymer-Bezügenund Stahlwalzen-Temperaturen bis max.170 °C eingesetzt. Platzmäßig gibt eskeinen Unterschied zwischen den beidenKalander-Konzepten.

Mitte 2000 wurden die ersten Maschinenmit diesem Konzept in Deutschland undder Schweiz in Betrieb gesetzt. Vergli-chen mit dem konventionellen Konzeptmit der Offline-Streichmaschine und denSuperkalandern sind die Investitions-kosten dramatisch reduziert (etwa 36 %bis 40 % niedriger nach Tabelle 2 ). An-dererseits ist ein sehr hoher Automatisie-rungsgrad erforderlich, um den Laufzeit-wirkungsgrad auf Werten über 80 % zuhalten.

Die Qualität wird in den typischen Berei-chen für leichtgewichtige gestrichene Off-set-Papiere passen. Dies ist ein gutesBeispiel dafür, wie die Entwicklung neuerTechniken wie Filmstrich und Multinip-Kalandrierung die Investitionskosten dras-tisch reduzieren, während die Qualität be-wahrt wird.

Die neue PM 4 bei Perlen Papier in derSchweiz, nach einem ähnlichen Konzeptwie in Abb. 5 dargestellt, ist ein perfek-tes Beispiel dafür. Die völlig neue Ma-schine, die eine alte Zeitungspapier-Maschine ersetzt, wurde im Sommer2000 in Betrieb gesetzt.

Das Konzept lässt sich aber natürlichauch anwenden, wenn es darum geht,eine vorhandene Zeitungspapier-Maschi-ne in eine LWC-Maschine umzubauen.Hier kann auf das Beispiel PM 1 bei Madi-son Paper /Alsip hingewiesen werden.

Abb. 5: Modernes Maschinen-Layout fürleichtgewichtige gestrichene Qualitäten mitgleichzeitigem Filmstrich und Online-Kalander,Konstruktionsgeschwindigkeit 1.800 m/min.

5

56

In diesem Beitrag wird der von Voith IHI Paper Technology

entwickelte DF (Direct Fountain) Coater vorgestellt. Es handelt sich

dabei um einen Curtain Coater. Der DF-Coater ist eine relativ einfach

aussehende Streicheinrichtung. Er bietet eine Menge Vorteile wie

etwa Bedienfreundlichkeit, hohe Qualität der gestrichenen Oberfläche

und hohe Produktionsleistung. Insgesamt sind weltweit bereits

20 DF-Coater geliefert worden mit Breiten bis 5 m und max. Betriebs-

geschwindigkeiten von 1.200 m/min entsprechend einer maximalen

Konstruktionsgeschwindigkeit von 1.500 m/min. Konstruktions- und

fertigungstechnisch sind derzeit maximale Breiten von 10 m möglich.

Auf dem Versuchs-Coater wurden 1.800 m/min als maximale Streich-

geschwindigkeit erfolgreich bestätigt. Voith IHI ist überzeugt, dass

der DF-Coater in naher Zukunft verstärkt für die Herstellung gestriche-

ner Papiere unterschiedlicher Qualität eingesetzt werden kann.

Hirofumi Morita

Voith IHI Paper TechnologyCo., Ltd., Tokyo, Japan

Der DF-Coater –eine Streichtechnik der neuen Generation

1

Verteildüse

Rohpapier

Streich-farbe

Vorhang

Farbwanne


Curtain Coating (Abb. 1 und 2) (Vor-hang-Streichen) gilt als relativ neuesStreichverfahren mit einer sehr hohenLeistungsfähigkeit, guter Streichqualität,ausgeprägter Bedienfreundlichkeit, gro-ßer Sauberkeit etc. Bisher wurde der Cur-tain Coater beim Streichen von Papier nurbeschränkt eingesetzt. Dies lag daran,dass die Luftgrenzschicht, die Entgasungder Farbe und die Stabilität des Vorhangsschwierig zu beherrschen waren.

Voith IHI hat diese Probleme gelöst unddie Curtain-Streichtechnik zur Marktreife

Abb. 1: Curtain Coater.

Abb. 2: DF-Streichen Auftragseinrichtung.

Abb. 3: DF-Streichen Querschnitt.

Abb. 4: Grundverfahren der Auftragstechnik.

3

4

2

entwickelt. Das beweisen die 20 in alleWelt gelieferten DF-Coater. Sie arbeitensehr gut und genießen einen ausgezeich-neten Ruf.

Streichvorgang beim DF-Coater(Abb. 3)Die dem Verteiler-Kopf (Curtain Düse) zu-geführte, entlüftete Streichfarbe fließtweiter zum Düsenbereich, wo sie gleich-mäßig verteilt wird und dann gleichmäßigauf die laufende Bahn fällt. Die Geschwin-digkeit des Curtain-Films, der aus dem

Düsenschlitz austritt, wird durch dieSchwerkraft beschleunigt. Unmittelbarnach dem Auftreffen auf die Bahn wirdder Curtain-Film weiter beschleunigt undgestreckt, wodurch eine einwandfreieStrichqualität erreicht wird.

Bei dieser Streichmethode ist nach demAuftragen der Streichfarbe kein Egalisier-element mehr erforderlich. Somit kannein sehr gleichmäßiges Strichprofil undein hochgenaues Auftragsgewicht er-reicht werden. Eine stabile Auftragsge-wichteinstellung ist ebenfalls möglich.

Düse

Vorhang

Papierbahn

Indirekter Auftrag Direkter Auftrag

Filmsplitting ohne Filmsplitting

Konturstrich

Filmpresse Blade Coater Curtain Coater

idealer Konturstrich

KapillarpenetrationDruckpenetration Druckpenetration

Egalisierungsstrich

58

Vergleich der Streichmethoden

Die Abb. 4 zeigt einen Vergleich mit denderzeit gängigsten Streichmethoden, d. h.dem Blade-Streichen und dem Streichenmit einer Filmpresse.

Für das Streichen mit dem Curtain Coaterund mit der Filmpresse kommt die soge-nannte Vordosiermethode zur Anwen-dung. Dabei wird die Farbe vor dem Auf-tragen fertig dosiert.

Blade-Streichen ist demgegenüber eineNachdosiermethode, bei der die Farbenach dem Auftragen fertig dosiert wird.

Da das Streichen mit dem Curtain Coaterunter die Vordosiermethode fällt, kannunabhängig vom Zustand der Bahnober-fläche eine sehr gleichmäßige, gestriche-ne Oberfläche erzielt werden.

Beim Blade-Streichen wird die Penetra-tion der Streichfarbe in die Bahn durchdie Klingenkraft und durch eine großeAuftragsmenge während der Verweilzeitherbeigeführt.

Beim Streichen mit der Filmpresse findetebenfalls eine starke Penetration durchden Nipdruck der Walzen statt.

Beim Streichen mit dem Curtain Coaterkann im Vergleich mit anderen Streich-methoden eine gleichmäßigere Dicke desStreichfilms und eine viel geringere Farb-penetration allein durch die Kapillarkrafterzielt werden. Deshalb entspricht dasVorhang-Streichen einem idealen Kontur-strich.

Bedienfenster eines Direct Fountain-Coaters

Für einen stabilen Betrieb des DF-Coaterssind folgende Bedingungen erforderlich:● Stabiler Curtain-Film● Geeignete Streichfarbe, die sich nach

dem Auftreffen auf die Bahn gleich-mäßig verteilt.

Diese Anforderungen werden durch dasmechanische Laufverhalten und die rheo-logische Charakteristik der Streichfarbeerfüllt.

● Mechanischer Teil: Optimale Form desVerteilers, stabiles Farbzuführsystem,effiziente Luftgrenzschicht-Trennvor-richtung

● Streichfarbe: Streichfähige Streich-farbe, luftblasenfreie Streichfarbe,geeigneter Viskositätsbereich.

Das Bedienfenster (Abb. 5) des DF-Coa-ters wird wesentlich durch die rheolo-gischen Eigenschaften der Streichfarbebeeinflusst, das allgemeine Fenster istjedoch wie unten dargestellt:● Fenster A: geeignetster Bereich● Fenster B: potenzieller Bereich abhän-

gig von rheologischen Eigenschaften● Fenster C: potenzieller Bereich durch

Änderung der Streichparameter● Fenster D: potenzieller Bereich im Falle

eines relativ niedrigen Feststoffgehaltsder Streichfarbe

● Fenster E: potenzieller Bereich, mecha-nische Verbesserung und Streich-farbenverbesserung erforderlich.

Beim Probelauf wurde die Möglichkeitdes Streichens mit dem DF-Coater inFenster E nachgewiesen.

6

Streichgeschwindigkeit [m/min]

Stric

hgew

icht

[g/m

2 ]

25

20

15

10

5

0

0 500 1000 1500 2000 2500

A

C

D

BE

Maschinengeschwindigkeit [m/min]

Düs

enbr

eite

[m

m]

5000

4000

3000

2000

1000

0

0 400 800 1200 1600

5


Vorteile des DF-Coaters

Der DF-Coater hat viele Vorteile, wie wei-ter unten dem Vergleich mit einem her-kömmlichen Coater zu entnehmen ist.Der Hauptgrund ist die sehr einfacheStreicheinrichtung und der ideale Kontur-strich des DF-Coaters.

Hohe Streichqualität● Verbesserte Quer- und Längsprofile● Keine Kratzer, keine Streifen, kein

Filmsplitting● Gute Opazität und Abdeckung (idealer

Konturstrich).

Einfacher Betrieb● Kein Spritzen, kein Misting● Kein Dosierelement, kein Klingen- oder

Stabwechsel● Kein Auftragswalzenwechsel● Einfache Einstellung des Auftrag-

gewichts.

Niedrige Betriebskosten undhohe Produktivität● Einsparung Streichfarben● Kompaktes Streichfarbenzuteil- bzw.

Umlaufsystem● Keine Verschleißteile● Keine Stillstandszeiten wegen Klingen-,

Stab- oder Walzenwechsel● Weniger Betriebsausfälle wegen Bahn-

abrissen.

Referenzen der in Betriebbefindlichen DF-Coater

Weltweit sind insgesamt 20 DF-Coater inBetrieb (Abb. 6) , darunter Anlagen inJapan, Asien, Europa und den USA. DieArbeitsbreite dieser Anlagen liegt meistzwischen 3 m und 4 m und die Arbeits-geschwindigkeit zwischen 1.000 und1.200 m/min; die maximale Konstruk-tionsgeschwindigkeit beträgt derzeit1.500 m/min. Fertigungs- und konstrukti-onstechnisch ist eine maximale Arbeits-breite von 10 m möglich. Auf dem Ver-suchscoater wurden 1.800 m/min als ma-ximale Streichgeschwindigkeit erfolgreichbestätigt.

Zukünftige Entwicklung bei DF-Coatern

Durch Anpassung der Streichfarben andas Curtain-Prinzip sollen zukünftig auchPigmentfarben mit hohen Feststoffgehal-ten für graphische Papiere anwendbarsein. Insbesondere bei der Herstellungvon holzhaltigem LWC-Papier mit sehrgeringer Nassfestigkeit könnte ein DF-Coater wirkungsvoll sein.

Wegen Schmutz- und Lärmproblemenwird es zunehmend erforderlich sein, fürdie Herstellung von Karton bestehendeLuftmesser-Coater durch DF-Coater zuersetzen.

In naher Zukunft wird der Doppelstrich –nass auf nass – mit einem System beste-hend aus zwei DF-Coatern in Tandem-position oder Doppelverteiler verwirklichtwerden (Abb. 7 und 8) .

Abb. 5: Fenster des DF-Coaters.

Abb. 6: Referenzen von gelieferten DF-Coatern.Aktuelle Maximalbreite 5.000 mm;Gesamt: 20 kommerzielle Einheiten.

Abb. 7: Doppelstrich durch Einfach-DF in Tandemposition.

Abb. 8: Doppelstrich mit Twin-DF.

87

Düse 1

Vorhang 1

Papierbahn

Düse 2

Vorhang 2

Twin-Düse

Papierbahn

Farbe A Farbe B

MichaelBoschert

Spartenleiter Produktion SD undProduktionsleiter für Thermo-und Selbstdurchschreibpapiereder August Koehler AG

Die August Koehler AG mit Hauptsitz inOberkirch/Deutschland wurde 1807 ge-gründet. Das Familienunternehmen ge-hört heute zu den weltweit führendenHerstellern von grafischen Spezialpapie-ren. In der Koehler-Gruppe werden nebenDekorpapieren haupsächlich auch gestri-chene Papiere wie Selbstdurchschreib-und Thermopapiere hergestellt. UnsereFirma ist seit jeher mit der Voith AG alsProzesslieferant für unsere Anlagen part-nerschaftlich verbunden.

Auf dem Gebiet des Streichens haben wirzusammen mit Voith wieder einmal bahn-brechende Innovationen verwirklicht. Daim Marktsegment Thermopapiere an dieFunktionsstriche höchste Ansprüche anFunktionalität und Gleichmäßigkeit inLängs- und Querrichtung gestellt werden,haben wir uns entschlossen, voll auf dieNeuentwicklung „Curtain Coating“ zu set-zen. Zuerst wurde unsere SM 1 auf diesesVerfahren umgerüstet und parallel dazugleich die neue SM 2 mit DF-Coater(Direct Fountain) projektiert und beiVoith bestellt.

Nach Vorversuchen in Japan bei Voith IHIwurde uns sehr schnell klar, dass nur derDF-Coater unsere hohen Ansprüche andie Thermopapier-Beschichtung erfüllenkann. Was an der Versuchsstreichmaschi-

ShinichiSuzuki

General Manager, ProductionDept., Mitsubishi Paper MillsLtd., Takasago Mill

Die Streichmaschine Takasago SM 12(Mitsubishi Paper Mills) wurde als Hoch-geschwindigkeitsstreichmaschine fürselbstdurchschreibendes Papier konstru-

60

iert. Die Inbetriebnahme mit der derzeitigverwendeten Streichfarbe erfolgte am16. Oktober 1998, und bald danach wur-de der Produktionsbetrieb ohne Problemeaufgenommen.

Wir hatten bereits Erfahrungen mit demDF-Streichverfahren im mittleren Ge-schwindigkeitsbereich (700 m/min), aberes war schon eine Herausforderung füruns, höhere Geschwindigkeiten (1.200m/min) und eine breitere Maschine inden Griff zu bekommen. Daher unter-suchten wir die technischen Problemesehr gründlich, indem wir die Versuchs-streichmaschine von Voith IHI mehrmalseinsetzten. Dabei wurden die am bestengeeigneten Einrichtungen zum Entfernender Luftgrenzschicht und zur Streichfar-ben-Aufbereitung festgelegt, die wir dannerfolgreich und problemlos in die Praxisumsetzten und in Betrieb nahmen.

Schon kurz nach Inbetriebnahme erreich-ten wir die geforderte Betriebsgeschwin-digkeit von 1.200 m/min. Wir haben auchschon erfolgreich den DF-Coater mitder Konstruktionsgeschwindigkeit von1.500 m/min gefahren. Heute sind wir inder Lage, mit einem der weltweit höchs-ten Wirkungsgrade selbstdurchschrei-bende Papiere zu produzieren.

Der DF-Coater bringt uns eine höhereLeistung im Vergleich zu allen anderenStreichmaschinen in unserem Werk,sowohl hinsichtlich Qualität als auch Pro-duktivität. Und was den Betrieb anbe-langt, können wir versichern, dass dasDF-Streichverfahren anderen Streich-methoden aufgrund von geringerem Lärm,weniger Nebel und leichterer Bedienbar-keit weit überlegen ist.

MasahiroMurakami

Director/Mill manager, Nippon Paper Industries Co.,Ltd., Nakoso Mill

Wir sind angenehm überrascht von denausgezeichneten Betriebsergebnissen desDF Streichwerkes, das von Voith IHIgeliefert wurde und in unserem CoaterNr. 4 in unserer Papierfabrik Nakoso seit2001 installiert ist.

Wir sind zuversichtlich, dass das DFStreichwerk unser Ansehen und unsereWettbewerbsfähigkeit steigern wird, dadie von uns erbrachten Betriebs- undQualitätsanforderungen zur vollsten Zu-friedenheit unserer Kunden erfüllt sind.


ne so einfach aussah, musste dann in denProduktionsanlagen umgesetzt werden.

Die DF-Coater sind heute an unseren bei-den Streichmaschinen im Einsatz, undfür uns bei Koehler hat eine neue Ära be-gonnen. Die bis zum jetzigen Zeitpunkterreichte Qualitätskonstanz ist unsererMeinung nach mit anderen Streichtech-nologien nicht zu erreichen.

An all unseren Streichaggregaten hattenwir in den zurückliegenden Jahren mitder Streichfarbenkonstanz zu kämpfen.Mit dem DF-Coater haben wir dagegenjetzt etwas erreicht, was für uns bishernicht vorstellbar war. Wir beginnen miteiner Streichmassen-Rezeptur und müs-sen bis zum Fertigungsende keine Kor-rektur an dieser Streichmasse mehr vor-nehmen. Durch diese Konstanz fragenwir uns heute: brauchen wir noch eineQualitätsprüfung am fertigen Papier?

Da die DF-Coater berührungslos arbeiten,gibt es am Streichwerk keine Abrissemehr. Und weil beim Curtain Coating kei-ne Verschleißteile wie Blades oder Rakelzum Einsatz kommen, sind dafür auchkeine Wechsel mehr erforderlich.

Nach über einem halben Jahr Einsatz die-ser neuen und innovativen Streichtechno-logie sind wir sehr zufrieden und habendie Qualität unserer Papiere entschei-dend verbessert. Ich bin sicher, dassdem Curtain Coating noch eine große Zu-kunft bevorsteht. Wir bei Koehler habenmit Spezialpapieren erst den entschei-denden Anfang gemacht. Ich kann mirgut vorstellen, dass diese Technologieauch bei Massenpapieren wie LWC zuverwirklichen ist.

62

Wenn man über „Finishing“ im BereichStreichen spricht, ist die „richtige“ Trock-nung der Streichfarbe einer der Verfah-rensschritte, der für die Qualität des End-produkts von ausschlaggebender Bedeu-tung ist, zumal viele der nachfolgendenProzessabläufe auf der Grundlage derTrocknung aufbauen. Die Auswahl undder Einsatz der verfahrenstechnisch und

Jan Eberhard Krieger GmbH & Co. KGMönchengladbach, Deutschland

Krieger komplettiert dieProduktpalette von Voith Paper –

Infrarot Trockner, integrierteTrocknungsanlagen und Apparate zur berührungslosen Bahnführung

ökonomisch geeignetsten Anlagenteile er-fordert ständige Weiterentwicklung undgroße Erfahrung. Fast immer erweist sichder Einsatz von Infrarotstrahlern (IR-Strahler) bei der Streichfarbentrocknungals unverzichtbar. Krieger setzt dabeiaus Gründen der Wirtschaftlichkeit vor-wiegend auf gasbeheizte Strahler. Infra-electric-Systeme kommen in den meisten

Seit Januar 2002 gehört die Krieger GmbH & Co. KG zu

Voith Paper. Da Krieger bereits seit vielen Jahren erfolgreich mit

Voith Paper zusammenarbeitet, ist die Einbindung von Krieger-

Anlagen in das „One Platform Concept“ der Voith Papiertechnik

eine geradezu logische Folge.

1


Fällen dort zum Tragen, wo Erd- oderFlüssiggas nicht verfügbar sind.

Krieger ist weltweit nicht nur der Expertemit der meisten Erfahrung im Einsatz vonGasstrahlern, sondern auch der einzigeLieferant, der alle marktgängigen Kon-struktionsprinzipien gasbefeuerter Strah-ler im Produktprogramm anbietet undsituationsspezifisch zur Anwendung brin-gen kann (Abb. 2).

Grundlegend für das Verständnis derFunktionsweise gasbeheizter IR-Strahlerist die Tatsache, dass die in den Verbren-nungsabgasen enthaltene Energie aneinen Festkörper, den eigentlichen Infra-rotstrahler, übertragen werden muss,da eine Gasflamme als solche nahezu kei-ne IR-Strahlung emittiert.

Im Krieger Metallstrahler wird die-ses Wirkprinzip in optimierter Weise da-durch umgesetzt, dass die Flammen vonHochgeschwindigkeitsjets zu einer Prall-strahlströmung ausgebildet werden, dieeine maximale, konvektive Wärmeüber-tragungsrate garantiert. Durch die Posi-tionierung der Strahlkörper vor denDüsenauslässen wird zudem der Feuer-raum gegen Verschmutzungen (Streich-farbe) und Umgebungsluftströmungen(zunehmend bei höchsten Produktions-geschwindigkeiten) geschützt. Gegenüberanderen Konstruktionsprinzipien machendie vergleichsweise großen Düsendurch-messer den Strahler außerdem un-empfindlich gegen Verschmutzungen voninnen.

Durch den großen Variationsbereich anmöglichen Düsenauslassgeschwindigkei-ten und die größere thermische Trägheit

der Konstruktion ist der Metallstrahlerauch für eine stufenlose Regelung zwi-schen 0-100% geeignet und kann damitzur Querprofilregelung in gleicher Weisewie ein Elektrostrahler eingesetzt werden.

Beim Keramikstrahler wird derFeuerraum vom Gaszutritt durch einekeramische Lochplatte ersetzt. Der Wär-meübergang von der Flamme an denStrahlkörper erfolgt hier nur an der Flam-menwurzel und bedingt damit den niedri-geren Wirkungsgrad dieses Konstruk-tionsprinzips. Um diesen grundsätzlichenNachteil zumindest teilweise zu kompen-sieren, wird ein metallisches Gitter alsSekundärstrahler eingesetzt. Werkstoff-bedingt kann an der Oberfläche der Kera-mikplatte allerdings eine höhere Arbeits-temperatur zugelassen werden als an denzuvor beschriebenen metallischen Strahl-körpern. Daher sind mit Keramikstrahlernhöhere flächenspezifische Strahlungsleis-tungen als beim Metallstrahler möglich.Außerdem muss insgesamt weniger Mas-se aufgeheizt werden, was die Ansprech-zeit des Strahlers verringert. Wo dieseAnsprüche, also minimierte Aufheizzeit

Abb. 1: CB-Turn™ zur berührungslosenBahnumlenkung und IR-Strahler.

Abb. 2: Wirkprinzipien gasbeheizter IR-Strahler,die in der Papierindustrie eingesetzt werden.

und maximale flächenspezifische Ab-strahlleistung von besonderer Bedeutungsind, also bei besonders beengten Platz-verhältnissen, ist der Einsatz von Kera-mikstrahlern in Papier- und Streichma-schinen oder Pilotanlagen sinnvoll.

Im Vliesstrahler wird die keramischeLochplatte durch einen metallischenFaserverbund ersetzt. Dadurch geht derWerkstoffvorteil verloren, wohingegen dieNachteile, wie beim Keramikstrahler be-schrieben, erhalten bleiben. Da der Werk-stoff des Vlieses mit dem der Strahl-körper des Metallstrahlers identisch ist,hier aber in Form sehr dünner Fasern(~100 �m) eingesetzt wird, ist nur einesehr niedrige flächenspezifische Leistungrealisierbar, wenn man eine vergleichbarhohe Lebensdauer, wie bei den anderenStrahlertypen erreichen möchte. Da beidiesem Strahler allerdings die aufgeheizteMasse insgesamt sehr niedrig ist, bzw.die Wärmeleitfähigkeit der metallischenFasern wesentlich höher ist als die derkeramischen Platte, zeichnet sich derStrahler durch minimale Aufheiz- undAbkühlzeiten aus, wodurch er im direkten

Metallstrahler Keramikstrahler Vliesstrahler

2

64

Vergleich eine Sonderstellung erreicht.Für Einsatzfälle in Papier- und Streich-maschinen, wo dieses Kriterium von ent-scheidender Bedeutung ist, findet dasVliesstrahlerprinzip Anwendung.

Neben der Möglichkeit, den jeweils geeig-netsten Strahlertyp für jede Einbausitua-tion einsetzen zu können, ist Krieger da-rauf spezialisiert, komplette Trocknungs-lösungen für extrem beengte Platzverhält-nisse zu konzipieren und umzusetzen.Dabei kann durch den kombinierten Ein-satz von IR-Trocknern und Lufthauben,bei denen der Luftteil mit der Abluft derIR-Trockner beheizt wird (Integral-trockner™), ein besonders hoher Sys-temwirkungsgrad erzielt werden (Abb. 1,3, 6 und 7).

Zudem wird hierdurch sichergestellt,dass die Strichoberfläche soweit abge-trocknet wird, dass nachfolgende Tro-ckenzylinder und Leitwalzen nicht bele-gen. Insbesondere nach Anordnungen fürsimultanes Streichen wird zusätzlich derKrieger CB-Turn™ zur berührungslo-sen Bahnumlenkung eingesetzt.

Der CB-Turn™ (Abb. 1 und 4) hatseine hervorragenden Laufeigenschaftendabei nicht nur bei doppelseitig gestri-chenen LWC-Papieren (zwei Installatio-nen in den USA) sondern auch bei Ziga-rettenpapier (Feuerstein / Österreich), ge-strichenen Feinpapieren (Arjo WigginsBesse / F, Grycksbro / S) sowie bei schwe-ren Kartonsorten (FS-Karton / D, IggesundWorkington / GB, Buchmann / D) unter Be-weis gestellt.

Einen Mini-CB-Turn™ stellt die CB-Float™ Düse von Krieger dar. Sie kannfür sehr kleine UmschlingungswinkelLeitwalzen im „Nassbereich“ ersetzen undwird, auch bei hohen Bahnzügen, dorteingesetzt, wo ein leichter Polygonzuggegenüber einer geraden Bahnführungals technologisch vorteilhaft erscheint(Abb. 5).

Das Krieger InfraFloat™ Konzept stellthinsichtlich des erzielbaren Wirkungsgra-des derzeit das machbare Optimum imBereich der Streichfarbentrocknung dar(Abb. 7). Hierzu wird die erforderlicheTrocknungsleistung und insbesondere

Abb. 3: Typischer Einsatz einesIntegraltrockners™ nach einer Filmpresse.

Abb. 4: CB-Turn™ zur berührungslosenBahnumlenkung.

Abb. 5: CB-Float™ im Einsatz zwischen IR-Trockner und Lufthaube.

Abb. 6: Krieger Integrated Dryer™.

Abb. 7: InfraFloat™ Konzept: Die Lufthaubewird ausschließlich durch die IR-Abluft beheizt.

das Verhältnis von IR- zu Lufttrocknungin besonderer Weise an die Trocknungs-aufgabe angepasst. Dies bedingt aller-dings ein relativ enges Sortenspektrum,da die optimierte Abstimmung, die aucheinen vergleichsweise hohen Aufwand anzu installierenden Rohrleitungen und Ak-tuatoren für die Luftführung bedingt, nurin einem begrenzten Betriebsfenster er-zielt werden kann. Bei stark variierendenAnforderungen an die Trocknungsleistungkann der hohe Systemwirkungsgrad nichtimmer garantiert werden. Für die restli-chen Sorten muss häufig die dargestellteBrennkammer, die eigentlich nur alsAnfahrhilfe gedacht ist, mitlaufen, wasinsgesamt zu einer schlechteren Energie-ausnutzung führt.

In solchen Fällen sind die höheren Inves-titionskosten oftmals gegenüber einemIntegraltrockner nicht lohnend.

Die in Abb. 7 als integrativer System-bestandteil dargestellte Lufthaube, ist mitspeziell für die Papiertrocknung ent-wickelten Düsen ausgestattet und kann,in Verbindung mit einem geeigneten Luft-

m bar m bar m bar m bar

Pf

3 4

M

M

M

MM


erhitzungssystem, auch als unabhängigeTrocknungseinheit (CB-Trockner) ein-gesetzt werden, sofern die qualitativenAnforderungen dies zulassen. Dies ist zu-letzt für LWC-Papiere (3 Installationen inden USA) und für hochwertige, gestriche-ne Papiere (Propal/Kolumbien) im indus-triellen Maßstab nachgewiesen wordenund hat sich für nahezu alle denkbarenQualitäten bei der PTS in München be-währt.

Insgesamt gesehen stellt Krieger durchseine Flexibilität und das umfangreicheProduktspektrum der infrarot- und kon-vektiven Trocknung daher eine idealeErgänzung der Voith Familie dar.

5

7

6

66

Das BLUE SOLID Center als Teil der ehemaligen Jagenberg

Papiertechnik GmbH gehört inzwischen zu Voith Paper.

Michael Hoffmann


Innovative Oberflächenbehandlungvon Verschleißteilen bei BLUE SOLID –

nicht nur für die Papierindustrie

1997 wurde von der damaligen Jagen-berg Papiertechnik ein Projekt ins Lebengerufen, das die Einflüsse von PlasmaIonenimplantation auf metallische Ver-schleißteile der Papierindustrie untersu-chen sollte. In der Papierindustrie fallengroße Mengen von Verschleißteilen an.Regelmäßiger Austausch oder gar Ausfallverursacht hohe Kosten oder Maschinen-stillstände, die die ohnehin angespannteKostensituation zusätzlich belasten. DurchLaufzeitverlängerung von Verschleißteilenkönnen Ausfallzeiten minimiert und Pro-duktionsverluste reduziert werden.

Aus der Fortführung des Projektes ent-stand eine kleine operative Einheit mitheute 7 Mitarbeitern, die mit Hilfe desVerfahrens der Plasma Ionenimplantation(BLUE SOLID-Verfahren) hauptsächlichWerkzeuge der Papierindustrie behandeltund weltweit erfolgreich vertreibt. Mehre-re Patente und eingetragene Marken wur-den mittlerweile angemeldet und erteilt.

BLUE SOLID, ein Verfahren zur Werkstoffbehandlung

Dank des BLUE SOLID-Verfahrens kön-nen Eigenschaften von Werkstoffen ge-zielt beeinflusst werden. So ist es mög-lich Werkstoffen, die qualitativ geringereingestuft werden, Eigenschaften zu ver-leihen, die sonst nur ein sehr hochwer-tiger und teurer Werkstoff aufweisenwürde.

Für Verschleißteile bzw. Schneidwerkzeu-ge werden hauptsächlich die folgendenEigenschaften positiv verändert:● Verschleißfestigkeit und Gleitfestigkeit● Dauerbiegewechselfestigkeit● Notlauf- und Trockenlaufeigenschaften.

Weiterhin können positiv verändert wer-den:● Zug- und Druckfestigkeit● Torsionswechselfestigkeit● Korrosions- und Erosionsfestigkeit

1

2


Die bevorzugten Grundmaterialien für dasBLUE SOLID-Verfahren sind:● Chrom-Stähle, HSS (high-speed

steels), pulvermetallurgische Stähle● Werkzeugstähle● Edelstähle● Chrombeschichtungen● Chromhaltige Gussstähle.

Prinzipiell werden bei der Plasma Ionen-implantation die Eigenschaften fremderStoffe wie Molybdän, Titan, Chrom (soge-nannte Targetmaterialien) verwendet, umdiese in den Werkstoff fertiger Bauteilezu übertragen. Dazu werden Ionen ausdiesen „fremden“ Stoffen herausgelöst,und in die Bauteile oder Werkstücke im-plantiert und dort verankert. Durch dieBehandlung mit ungewöhnlich niedrigenTemperaturen werden gezielte Struktur-veränderungen herbeigeführt. Gleichzeitigwird eine ausreichende Zähigkeit desGrundmaterials beibehalten. Das Bauteilverändert dabei nicht seine Maßhaltigkeit,sodass das Verfahren als letzter Bearbei-tungsschritt zur Fertigstellung des Bau-teiles eingesetzt werden kann. Hohe Tem-peraturen, d.h. Temperaturen oberhalbder Anlasstemperatur des jeweiligenWerkstoffes, würden zu unkontrollierba-ren und/oder ungewollten Strukturverän-derungen führen, was die Zähigkeit nega-tiv beeinflusst. Darüber hinaus bestehtbei hohen Temperaturen die Gefahr derVerformung des Werkstückes.

Die zu behandelnden Werkstücke werdenin einer Retorte (Vakuumbehälter) aufge-hängt. Zwischen Werkstück und Retor-tenwand besteht ein elektrischer Poten-zialunterschied. Unter Anwesenheit vonreaktionsfähigen Gasen und bei konstan-tem Unterdruck lösen sich Ionen aus den

Abb. 1: Blick in den Retortenofen.

Abb. 2: Plasmabehandelte SchneidwerkzeugeBeispiel: BLUE SLIT Scheibenmesser.

Abb. 3: Retortenofen.

Abb. 4: Produktspektrum von BLUE SOLID.

Targetmaterialien und werden zwischenden Polen beschleunigt. Diese Ionen tref-fen gleichmäßig, um das Werkstück ver-teilt, auf dessen Oberfläche und werdenin der molekularen Struktur des Werk-stückes verankert. Durch Anregung desBauteils rutschen die implantierten Ionendurch das Metallgitter in tiefere Schich-ten. Somit handelt es sich nicht um eineBeschichtung, sondern um eine tiefge-hende Veränderung der Metallstruktur.Die Eindringtiefe der Ionen ist dabeihauptsächlich abhängig von der Behand-lungszeit. Das Metallgefüge kann so mitEigenschaften versehen werden, die esvorher nicht hatte, bzw. können dieMaterialeigenschaften verstärkt werden.

Die bis zu einer Tiefe von mehreren Zehn-tel Millimetern fest im Materialgefügeverankerten Ionen bleiben in ihrer Wir-kung erhalten. Durch diese Methode las-sen sich die Standzeiten von Verbrauchs-gegenständen wie Schneidwerkzeuge,Rakelstangen, Refinerplatten, Siebkörbe,Entstipper, kurz Teilen, die durch Abnut-zung verschleißen, deutlich erhöhen.

Außer zur Standzeiterhöhung lässt sichdas BLUE SOLID-Verfahren aber auchunter anderen Gesichtspunkten sinnvolleinsetzen. Die Möglichkeiten, Ober-flächenspannungen zu beeinflussen oderOberflächenglätte zu verbessern, kannauch die Funktionssicherheit für manchenBedarfsfall erhöhen.

Vor dem Hintergrund Kostenoptimierungbietet das Verfahren die Möglichkeit,neue Werkstoffe für Bauteile auszu-wählen. Neue konstruktive Lösungsan-sätze für Bauteile lassen sich damit um-setzen.

Zur Zeit stehen zwei sogenannte Retor-tenöfen für das BLUE SOLID-Verfahrenzur Verfügung. Die großzügigen Innen-abmaße beider Anlagen (11.000 mm x400 mm x 400 mm und 3.150 mm x650 mm x 750 mm) gestatten auch dieBehandlung größerer Bauteile.

Das lagerhaltige Produktspektrum er-streckt sich über BLUE SLIT Schneid-werkzeuge für Rollen- und Querschneiderfast aller bekannten Hersteller bis hin zuBLUE ROD Rakelstangen für alle gängi-gen Dosierstreicheinrichtungen (Film-press, Speedsizer, Speedcoater, Symziserund Metering Blade Sizepress).

Das Dienstleistungsangebot des BLUESOLID Centers ist vielfältig:● Plasmabehandelte Verschleißteile ● Lohnbehandlung BLUE SOLID● praktisches und theoretisches

Training/Schulung der Schneidtechnik● Beratung (Modernisierung/Optimie-

rung) von Schneidsystemen● Umbauten von Schneidsystemen● Optimierung von Schneidsystemen● Schadens-/Schnittanalysen von

Verschleißteilen/Schnittmustern● CNC Schleifservice und vieles mehr ...

3

4

68

Dass Nipco™-Walzen in der Papierindustrie State-of-the-Art

sind, ist bekannt. Weniger bekannt dürfte sein, dass sie auch in

anderen Industriezweigen sehr erfolgreich eingesetzt werden.

So spielen sie etwa in Tiefdruckrotationen eine bedeutende Rolle.

Der folgende Bericht beweist dies.

Eugen Schnyder


Mit der Präzision eines Schweizer Uhrwerks –

VPT Walztechnik AG Zürich, ein Unternehmen der Voith Paper, bautDruckmaschine bei Burda/Offenburgauf Nipco™ Print-Walzen um

Burda in Offenurg zählt zu den führendenUnternehmen in der europäischen Druck-industrie und hat bereits seit mehr als6 Jahren zwei moderne, 3.280 mm breiteCerutti Tiefdruckrotationen mit dem Nip-co™ Print-System bestückt. Aufgrund dersehr guten Erfahrungen mit dem Nipco™System erteilte Burda im letzten Herbstder VPT Walztechnik AG Zürich (VPWZ)den Auftrag, eine bereits 15-jährige und2.450 mm breite Cerutti Tiefdruck-Maschine auf das Nipco™ Print-Systemumzurüsten. Auf dieser TiefdruckrotationNr. 14 in Offenburg entstehen allwöchent-lich u. a. Teile von „Focus“, die jedenMontag von einer breiten Leserschaft„heiß“ erwartet werden.

Pünktliche Auslieferung der Druckerzeug-nisse ist da ein absolutes „Muss“. Andersausgedrückt: Die Tiefdruckrotation musswirklich „rotieren“; Stillstände sind inak-zeptabel.

Wenn man sich das vor Augen hält, wirdklar, was es bedeutet, eine Tiefdruckrota-tion umzurüsten: Da muss tatsächlich al-les „wie am Schnürchen klappen“.

Vor dieser Aufgabe stand kürzlich dieVPT Walztechnik AG, Zürich. Nach nur6-monatiger Projektierungs-, Planungs-und Fertigungszeit galt es, die Tief-druckrotation Nr. 14 umzubauen. ZumLieferumfang gehörten:

1


● 10 Nipco™ Print-Walzen (davon 2 als Reserve),

● 1 komplett neue Hydraulik, inkl. Steuerung

● 8 hydraulische Steuerblöcke,● die Anbindung der Nipco™-System-

Steuerung an die Maschinensteuerung ● diverse mechanische Anpassungen und

Modifikationen an der Maschine.

Vorgesehen war, die Druckmaschine am15. April 2002, einem Montagmorgen, um6.00 Uhr anzuhalten. Die offizielle Über-nahme war auf den folgenden Samstagfrüh fixiert. Dieser Termin musste – kostees, was es wolle! – eingehalten werden.

Gestoppt wurde die Maschine pünktlich,die Umbau-Aktion konnte somit nachPlan beginnen. VPWZ hatte alle Umbau-Aktivitäten „generalstabsmäßig“ vorberei-tet: Jeder einzelne Demontage/Remonta-ge-Schritt war in kleinsten Intervallen imVoraus exakt festgelegt worden.

Die Abbildungen vermitteln einen Ein-druck von der Situation vor Ort. An vielenStellen wurde, auf engstem Raum, gleich-zeitig Hand angelegt. Die Einfärbung derMitarbeiter zeigt jeweils, in welchemDruckwerk gerade gearbeitet worden war.Neben den Experten aus Zürich und Kre-

Abb. 1: Druckmaschine Burda.

Abb. 2: Montageteam.

Abb. 3: Presseurmontage.

feld waren 2 Fremd-Teams mit mechani-schen Aufgaben bzw. dem Verlegen vonElektrik- und Hydraulikleitungen im Feld.Zu beachten ist, dass nur ein sehr be-schränkter Freiraum in der Maschine zurVerfügung stand, Koordination der Tätig-keiten war von höchster Wichtigkeit. DieZusammenarbeit zwischen allen Beteilig-ten lief so glatt und die Teile waren sopräzis gefertigt, vormontiert und vorer-probt, dass der VPWZ Projektleiter, Mar-co Dell’Ava, bereits am Freitagmorgen –also rund einen Tag früher als geplant! –der Werksleitung in Offenburg „Vollzug“melden konnte.

Die hochzufriedene Reaktion des Kunden:„Das ist ja mit der Präzision einesSchweizer Uhrwerks abgelaufen.“

Damit jedoch nicht genug: Die Ergebnisseder umgebauten Maschine haben die von

Burda in die Modernisierung gesetztenErwartungen auf Anhieb voll erfüllt. Sau-ber reproduzierbare Einstellwerte, eineperfekte Bahnführung, ein optimales Pas-serverhalten und ein ruhiger Presseur-lauf, auch bei höchsten Druckgeschwin-digkeiten, tragen erheblich zu einer guten„Performance“ und einem perfekten Aus-druckverhalten der modernisierten Druck-maschine bei.

Die Leser, die am Montag ihren „Focus“erstanden, freuten sich an seinem schö-nen Aussehen. Natürlich hatten sie keinenblassen Schimmer von den Strapazenund den Anstrengungen, die nötig gewe-sen waren, damit sie „ihren“ Focus wiegewohnt in Händen halten konnten. Dasist auch gut so. Es genügt, dass man beiBurda weiß: Die VPWZ und damit VoithPaper sind Partner, auf die man sich ver-lassen kann.

2

3

Das twogether-Magazin erscheint zweimaljährlich in deutscher und englischer Ausgabe. Namentlich gekennzeichnete Beiträge externer Autoren sind freieMeinungsäußerungen. Sie geben nicht immerdie Ansicht des Herausgebers wieder.Zuschriften und Bezugswünsche werden an die Zentralredaktion erbeten.

Herausgeber: Voith Paper Holding GmbH & Co. KG

Zentralredaktion:Dr. Wolfgang Möhle, Corporate Marketing,Voith Paper Holding GmbH & Co. KG,Telefon (0 73 21) 37 64 05,Telefax (0 73 21) 37 70 08,Postfach 2020, D-89509 [email protected]://www.voithpaper.de

Konzeptionelle und inhaltliche Bearbeitung:Manfred Schindler, D-73434 Aalen.

Gestaltung, Layout und Satz:MSW, Postfach 1243, D-73402 Aalen.

Copyright 7/2002: Reproduktion und Vervielfältigungen nur nach ausdrücklicher Genehmigungder Zentralredaktion.

Systems for Finishing Oktober 2002.

Eine Information fürden weltweiten Kundenkreis,die Partner und Freunde von Voith Paper

Magazin für Papiertechnik

10/2

002/

5

Das

chl

orfr

eie

Papi

er d

iese

s M

agaz

ins

ist a

uf A

nlag

en u

nd M

asch

inen

der

Voi

th P

aper

Hol

ding

her

gest

ellt.

Systems for Finishingvoith.com/corp-de/voith-paper_twogether_special-2003_de.pdfzellige...

Documents

Transcript of Systems for Finishingvoith.com/corp-de/voith-paper_twogether_special-2003_de.pdfzellige...