Sonderausgabe Systems for Finishing Inhaltsverzeichnis

Magazin für Papiertechnik

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 Papier in 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 jetzigen Zeitpunkt 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 hohen Erwartungen, 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 Prozesselemente Streichen und Trocknen eine wichtige Rolle. Die ersten Beiträge beschreiben deshalb den heutigen Stand der Wickeltechnologie sowie die Integration und Ergänzung dieser Prozessschritte durch unsere Twister™ Transport- und Verpackungstechnologie; hierzu werden Sie in Zukunft sicher noch mehr erfahren. Aber auch auf dem Gebiet der Satinage-Technologie hat sich in den letzten Jahren wirklich Bahnbrechendes ereignet – angefangen mit der Einführung der Janus™ - Technologie und weiter über die zunehmende Entwicklung hin zur Online-Satinage unter Einsatz völlig neuer Walzenbezüge und Beschichtungen. Thomas Koller Voith Paper Die Grenzen des technisch/technologisch Machbaren wurden hierbei stets angehoben Krefeld und neu definiert, wobei die Wirtschaftlichkeit dieser Anlagen ständig verbessert werden 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 nicht vorstellbare Bereiche vorangetrieben und Voith Paper zum Marktführer auf diesem Gebiet gemacht. Das vorliegende Heft soll deshalb auch als Standortbestimmung der Satinage- Technologie an der Schwelle zum neuen Jahrhundert dienen und den heutigen Stand der Technik umfassend darstellen. Neben dem Satinieren, Schneiden, Wickeln und Verpacken ist das Streichen und Trocknen von Papier ein Schlüsselelement im Finishing Prozess. Auch hier hat sich in der vergangenen Dekade der Übergang von der Offline- zur Online-Technologie vollzogen. 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 der kompetente Partner für das Finishing in der Papierindustrie. Ich wünsche Ihnen viel Freude beim Lesen unserer Sonderausgabe „Finishing“ des twogether Magazins.

Thomas Koller Für das neue Voith Paper Finishing Team 2

Ein Traum wurde wahr

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 Thomas Koller wie folgt: Voith Paper Krefeld, Deutschland 1993 März 2000 Kooperation mit Sulzer Escher Wyss Ausscheiden des Rheinmetall-Aufsichts- (Ravensburg). ratsvorsitzenden und Rückabwicklung des Verkaufs an Millenium Capital. 1994 Auflösung der Kooperation aufgrund des 2000 Joint Ventures Voith und Sulzer. Der neue Vorstandsvorsitzende Klaus Eberhardt nimmt die Verkaufsverhand- 1995/96 lungen mit Voith wieder auf. Kooperation mit Beloit. Oktober 2001 November 1999 Voith kauft die Sparte Papiertechnik der Verkauf an den Automobilzulieferer Jagenberg AG. Sachsenring (Zwickau); parallel dazu finden auch Verhandlungen mit Voith statt. Juni 2002 Der Produktbereich Querschneider wird März 2000 an Bielomatik weiter veräußert. Rückabwicklung des Verkaufs an Sachsenring und Verkauf an die Investorengruppe Millenium Capital GmbH & Co. (München). 3

„Damit haben“, wie es Hans Müller, Vor- Die zukünftige Führungsstruktur des in- Die Schwerpunkte der gemeinsamen sitzender der Geschäftsführung Voith tegrierten Finishing-Unternehmens sieht Arbeit – neben der schnellen Integration Paper, auf einer Zellcheming Pressekonfe- wie folgt aus: am Standort Krefeld – sind renz 1999 einmal formulierte: „Braut und Bräutigam endlich zueinander gefunden.“ ● die Produktentwicklung im Bereich Thomas Koller Rollenschneidmaschinen Heute, im Herbst 2002, sind jedoch die Sprecher der Geschäftsführung ● der weitere Ausbau der Service- „Flitterwochen“ vorbei und der harte All- und verantwortlich für die Bereiche aktivitäten tag der Integration bestimmt das Tages- ● Produktion ● die weitere Optimierung der aus- geschäft. Wichtige und weitreichende ● Materialwirtschaft, Logistik, Montage gelieferten Rollenschneidmaschinen Entscheidungen waren in der ersten Jah- ● Kalander ● und letztlich die Optimierung der reshälfte zu treffen. Die wichtigsten: ● Nipco Kostenstrukturen ● Personal ● Schließung der Jagenberg Maschinen- zur gesamthaften Stärkung der Wettbe- bau GmbH zur Reduzierung der Dr. Lothar Bopp werbsposition der Voith Paper Finishing Überkapazitäten in der Fertigung Mitglied der Geschäftsführung (CFO) Division. ● Integration der Jagenberg Papier- und verantwortlich für die Bereiche technik GmbH in die Voith Paper ● Recht, Patente, Versicherungen Die Integration am Standort Krefeld bietet Finishing Division und letztlich ● Informationstechnologie die beste Voraussetzung dafür, dass sich ● Zusammenlegung der Standorte ● Rechnungswesen, Controlling, das neue Unternehmen nun wieder um Neuss (Rollenschneider) und Krefeld Finanzen das Wichtigste kümmern kann – unsere (Kalander und Twister) zu einem wertgeschätzten Kunden! gemeinsamen Standort in Krefeld. Hans-Peter Marleaux Mitglied der Geschäftsführung Die Auftragseingänge der letz- Die letzte Entscheidung wurde im Juni und verantwortlich für die Bereiche ten Wochen stimmen uns sehr dieses Jahres getroffen, und bereits für ● Verkauf Neu- und Gebrauchtmaschinen optimistisch – wir sind auf dem Dezember 2002 ist der Umzug der Beleg- ● Marketing richtigen Weg! schaft vom 39 km entfernten Neuss nach ● Kundenversuche Krefeld geplant. Der von Jagenberg ebenfalls erworbene Produktbereich Streich- Dr. Ing. Michael Schopen technik wird zukünftig in Heidenheim Mitglied der Geschäftsführung integriert, wobei ca. 35 ehemalige Jagen- und verantwortlich für die Bereiche berg-Mitarbeiter am Standort Krefeld ● Rollenschneidmaschinen die installierten Jagenberg-Streichanlagen ● Rollenpack- und Transportanlagen sowie Umbauten schwerpunktmäßig be- ● Service treuen werden. ● Qualität 4

1 Voith Paper Rollenschneider – und die Rollenausrüstung schneidet gut ab

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

Der folgende Beitrag gibt einen Überblick über das breite Spektrum der State-of-the-Art Voith Rollenschneider und zeigt auf, Georg Müller wie durch gezielte Auswahl aus den verschiedenen Typen Kon- Voith Paper zepte entstehen, die auf den jeweiligen Einsatzfall zugeschnitten Krefeld, Deutschland sind und die optimale Fertigrollen gewährleisten.

Die diversen Abgedeckt wird diese enorme Bandbreite Rollenschneider-Typen durch vier verschiedene Maschinentypen: VariSoft™, der Tissue-Rollenschneider Voith Paper liefert seit mehr als hundert- VariFlex™, der „Alleskönner“ zwanzig Jahren Rollenschneider. Heute VariPlus™, schwerpunktmäßig für werden auf Rollenschneidern Rollen pro- veredelte, insbesondere für gestrichene duziert, deren Breiten zwischen 70 mm Papiere und 4.600 mm liegen und deren Auf- VariTop™, für die größten und wickeldurchmesser bis zu 2.500 mm rei- schwersten Fertigrollen mit höchsten chen. Die schwersten Fertigrollen wiegen Ansprüchen. 10t pro Stück. Die Abb. 1, 2, 5 und 6 zeigen die 4 Typen. 5

Die verschiedenen Die Stützwalzenroller von Voith Paper Abb. 1: VariPlus. Wickelkonzepte werden unter den Markennamen Vari- Abb. 2: VariSoft. Plus™ und VariTop™ vertrieben. Man unterscheidet zwei Wickelkonzepte: Abb. 3: Doppeltragwalzenroller. ● das Doppeltragwalzenkonzept (Abb. 3) Die Belastung zwischen den Walzen und ● das Stützwalzenkonzept (Abb. 4). den Rollen, also die Nip-Last, erhöht Abb. 4: Stützwalzenroller. sich bei Doppeltragwalzenrollern auf- Beim Doppeltragwalzenroller wird der ge- grund des wachsenden Rolleneigen- samte Rollensatz in einem Walzenbett gewichtes mit zunehmendem Rollen- aufgerollt, das aus zwei Tragwalzen be- durchmesser zwangsläufig. Anders beim steht. Der Doppeltragwalzenroller hat Stützwalzenroller: Hier kann die Nip-Last also zwei Nips. Diese Maschine zeichnet beliebig eingestellt werden, da jede Rolle sich durch einfache Bedienung und ho- in einer separaten Station gehalten wird. hen Wirkungsgrad aus. Auch schmalste 3 Rollen können ohne weiteres aufge- Deshalb lässt sich z.B. ein VariTop™ für wickelt werden. die verschiedensten Papiere und Anforde- rungen einsetzen; technologisch bringt er Zu diesem Typ Rollenschneider gehören dafür alle Voraussetzungen mit. der VariFlex™ und der VariSoft™. Allerdings ist das Investitionsvolumen für 4 Beim Stützwalzenroller werden die Rollen einen Stützwalzenroller deutlich höher als einzeln in separaten Wickelstationen auf- für einen Tragwalzenroller. Daher stellt gerollt. Sie liegen dabei jeweils nur an sich bei den verschiedenen Einsatzfällen einer Stützwalze an. Pro Rolle gibt es immer die Frage: Bis wann ist der Dop- also nur einen einzigen Nip. Jede Rolle peltragwalzenroller ausreichend und ab kann in ihrer separaten Station über wann sollte das Stützwalzenkonzept ein- einen eigenen Zentrumsantrieb mit einem gesetzt werden? Zu beachten ist dabei, zusätzlichen Drehmoment beaufschlagt dass durch die Entwicklung der Walzen- werden. Der Stützwalzenroller ist ein sehr beläge MultiDrive™ und JagFlex™ (Nähe- komfortabler Rollenschneider, bei dem res s.u.) das Einsatzspektrum des Dop- jede Wickelstation gewissermaßen eine peltragwalzenrollers entscheidend erwei- eigene Rollmaschine darstellt. tert werden konnte. 6

Abb. 5: VariFlex.

Eine neue Generation wird entsprechend den spezifischen An- CD-Dickenprofilschwankungen. Durch die- Rollenschneider forderungen des jeweiligen Kunden- se ausgleichenden Eigenschaften werden papiers aus den beiden Typen MultiDrive™ nachweislich zahlreiche Wickelfehler ver- Als Antwort auf die gestiegenen Forde- und JagFlex™ ausgewählt. Die Beläge hindert, die beim Einsatz von Stahlwalzen rungen – immer höhere Geschwindigkei- bestehen aus extrem belastbaren, abrieb- unvermeidbar sind. ten, immer breitere Maschinen, immer festen Elastomeren, siehe Abb. 6. bessere Wickelqualitäten – entwickelte Das Zellelastomer JagFlex™ ist wesent- Voith Paper eine neue Generation von MultiDrive™ ist ein Vollelastomer, dessen lich „weicher“ als MultiDrive™ und durch Rollenschneidern. Eigenschaften sich hervorragend dazu seine Zellstruktur sehr kompressibel. eignen, die Wickelstruktur einer Rolle in Dieser Belag hat technologisch andere Unter dem Namen VariFlex™ ist so ein einem breiten Spektrum zu beeinflussen Aufgaben zu erfüllen als MultiDrive™. Doppeltragwalzenroller entstanden, auf und so den Wünschen und Anforderun- Die mit Jagflex™ beschichtete Tragwalze dem auch sehr empfindliche, hochwer- gen des Kundenproduktes gerecht zu 2 erzeugt keinen Wickelhärteanstieg im tige Papiere perfekt gewickelt werden werden. Die zentralen Wickelwalzen in Nip, sondern übernimmt nur eine tragen- können. den Stützwalzenrollmaschinen VariTop™ de Funktion. Zusätzlich gewährleistet die und VariPlus™ werden aus diesem Grund zellige Oberflächenstruktur dieses Mate- Auch die bewährten Stützwalzenroller standardmäßig mit einer MultiDrive™-Be- rials eine schlupffreie Übertragung des vom Typ VariTop™ bzw. VariPlus™ sind schichtung ausgestattet. Drehmomentes auf die Rolle. durchgreifend modernisiert worden: Bei Geschwindigkeiten bis zu 3.000 m/min, In Tragwalzenrollmaschinen des Typs Als Belag auf der Andruckwalze gewähr- deutlich größeren Rollenbreiten und VariFlex™ wird die Tragwalze in der ers- leistet JagFlex™ einen guten Kontakt zwi- Durchmessern sowie einem erheblich ge- ten Position mit MultiDrive™ beschich- schen Papier und Walze über die gesamte steigerten Automatisierungsgrad produ- tet. Dies gewährleistet auch in dieser Arbeitsbreite, so dass ausgezeichnete Rol- zieren sie einwandfrei gewickelte Rollen, Maschine den Aufbau einer in weiten lenanwicklungen entstehen. d.h. kantengerade gewickelte Rollen ohne Grenzen beeinflussbaren, sehr guten Platzer und Riegel. Wickelstruktur. Es gibt den geschnittenen Die bisher „harten“ Walzen werden also Papierbahnen eine sichere Führungs- „weich“ gemacht, wodurch die im Kon- Die auf allen Voith Paper Rollenschnei- stabilität, so dass sehr gerade Rollenstirn- taktbereich zwischen Walze und Bahn auf dern erzielte hervorragende Qualität der seiten entstehen. das Papier ausgeübte Druckspannung Fertigrollen resultiert dabei nicht zuletzt stark reduziert wird. Ein möglicher Rol- aus dem Einsatz von Walzen mit Elasto- Ein weiterer, wesentlicher Vorteil sind die len-Fehler durch harte Walzen wird durch merbeschichtung. Diese Beschichtung guten ausgleichenden Eigenschaften bei Abb. 7 veranschaulicht. 7

8 Abb. 6: Elastomerbeschichtete „weiche“ Walze.

Abb. 7: „Riegel“.

Abb. 8: VariTop.

Abb. 9: Versuchsrollenschneider 6 7 im Technologiezentrum.

Die in Abb. 7 dokumentierten „Riegel“ ● die Endbeleimung, d. h. die Fixierung Ausblick gehen auf eine Überdehnung des Papiers der Bahnenden auf den Fertigrollen beim Wickeln auf Stahlwalzen zurück und ● die Anfangsbeleimung, d. h. das An- Neu- und Weiterentwicklungen beanspru- sind in aller Regel irreversibel. Weiche kleben der Bahnanfänge an die Hülsen chen bei sorgfältiger Durchführung nicht Walzen verhindern dagegen durch ihre ● das Bahntrennen zwischen End- und unerheblichen Zeitaufwand. Unter diesem unterschiedliche Wickeldynamik diese Anfangsbeleimung Aspekt ist es selbstverständlich, dass bei und zahlreiche andere Fehler wie etwa ● die Zufuhr und das Einlegen neuer Voith bereits an einem Folgekonzept ge- Kreppfalten, Platzstellen, Bauchigwerden Hülsen in korrekter Reihenfolge arbeitet wird. der Rollenstirnseiten und seitliche Bahn- ● das Einführen einer neuen maschinen- verläufe. breiten Papierbahn. Alle Anstrengungen unterliegen einem Grundsatz: Erhaltung der Qualität des Die neuen, weichen Walzensysteme lassen Kundenproduktes beim Wickelvorgang. sich übrigens problemlos in bestehende Ziele sind die Steigerung der Produkti- Anlagen integrieren. Zahlreiche Kunden vität der Maschine u.a. durch haben diese Möglichkeit auch bereits mit Technikum mit Vorteil genutzt. Versuchsrollenschneider ● Gesicherte Erhöhung der Maschinen- geschwindigkeit, vor allem bei heute Voith Paper unterhält ein eigenes Techni- kritischen Sorten kum mit einer universellen Versuchsroll- ● Optimierung des Automatikbetriebes Automatisierung maschine (Abb.9). (Zeit und Zuverlässigkeit).

Voith Paper hält für die Rollenschneider Sie kann sowohl im Tragwalzenmodus folgende Automatisierungsoptionen be- wie im Stützwalzenmodus betrieben wer- 9 reit: den. Alle Wickelkomponenten, Antriebs- und Steuereinheiten sind immer auf dem ● den Butt-Splicer zum automatischen neuesten Stand der Entwicklung. Dieser Wechseln der Mutterrollen Roller wird für ausführliche Wickelver- ● den Abtransport der leeren Tamboure suche mit Kundenpapier vorgehalten. ● das zielgenaue Anhalten der Maschine Solche Versuche sind die Voraussetzung bei Erreichen der vorgegebenen für die optimale Ausgestaltung neuer Papierlänge oder des vorbestimmten Anlagen, respektive die bestmögliche Rollendurchmessers Lösung für Umbauvorhaben. 8

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

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 Voith Paper Die beiden Rollenschneider sind so aus- chen aus Stahl bestehen, hergestellt wor- Krefeld, Deutschland gelegt, dass sie die gesamte Produktion den sind, weisen häufig Kreppfalten auf. der PM 1, d. h. 280.000 jato Zeitungs- Diese in der Papierfabrik meist nicht er- druckpapier mit einem Flächengewicht kannten, weil versteckten, Fehler führen von 36 bis 48 g/m2 sicher bewältigen in der Druckmaschine zwangsläufig zu können. Mit einer Betriebsgeschwindig- Abrissen. Derartige Rollen sind also Aus- keit bis zu 2.500 m/min werden verkaufs- schuss. Ursächlich für die Kreppfalten fähige Fertigrollen mit einem Aufroll- sind die hohen radialen Druckspannun- durchmesser von 1.350 mm produziert. gen in den Nips zwischen den Stahltrag- walzen und der Papierrolle. Die VariFlex™-Doppeltragwalzenroller sind – die Ergebnisse vor Ort haben das ein- Um dort zu hohe Druckspannungen zu mal mehr in eindrucksvoller Weise be- vermeiden, war man bislang genötigt, die stätigt – die idealen Rollenschneider für Rollengewichte deutlich in Grenzen zu Zeitungsdruckpapier. Warum das so ist, halten – anders ausgedrückt: Die Rollen- soll nachstehend näher erläutert werden. durchmesser durften ein bestimmtes Maß nicht überschreiten. Die Produktivität der Zeitungsdruckpapierrollen, die auf her- herkömmlichen Doppeltragwalzenroller kömmlichen Doppeltragwalzenrollern, war also limitiert. Mit dieser Beschrän- d. h. Rollern, deren Tragwalzenoberflä- kung hat der VariFlex™ „aufgeräumt“: Systems for Finishing 9

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

Seine erste Tragwalze ist nämlich mit wicht der Rolle zusammengedrückt. Selbstverständlich zeichnet sich der Vari- dem inkompressiblen Vollelastomer Multi- Durch die damit verbundene Reduzierung Flex™ auch durch einen sehr hohen Auto- Drive™ beschichtet. Die Wickeldynamik der Belagdicke findet ein dynamischer matisierungsgrad aus. Dazu gehören ne- auf diesem Spezialbelag unterscheidet Verdrängungsprozess innerhalb des Bela- ben dem automatischen Verbinden der sich signifikant von der entsprechenden ges statt. Der Belag wird beim Passieren neuen Bahn mit dem Ende der alten auch Dynamik beim Wickeln auf harten Trag- der Engstelle unter der Rolle beschleu- die automatischen Set-Wechsel in der walzen. Dazu folgendes: nigt, wodurch er eine höhere Geschwin- Aufrollung, mit Anfangs- und Endverkle- digkeit annimmt, die sich auf die Rolle bung der Rollen. Hierdurch wird eine Grundsätzlich gilt für die Verarbeitung überträgt. Diese Geschwindigkeit ist grö- nahezu kontinuierliche Produktion der von Zeitungspapier, dass zur Vermeidung ßer als die des unbelasteten Belages und Maschinen erreicht. großer Lagenverschiebungen (große J- damit auch größer als die der einlaufen- Linie) und der damit verbundenen Krepp- den Bahn. Die Geschwindigkeitsdifferenz Zeitungspapier, das heute in der Regel zu faltenproblematik eine möglichst hohe wird im Nip in Bahndehnung, also in 100% aus Altpapier und mit hohen Pro- Wickelhärte im einlaufenden Nip benötigt Wickelhärte umgesetzt. duktions- und Verarbeitungsgeschwindig- wird. Gleichzeitig sollen aber die radialen keiten hergestellt wird, verlangt hochmo- Druckspannungen in diesem Nip so ge- Durch die Technologie des flexiblen Multi- derne Rollenschneider. Die VariFlex™ ring wie möglich gehalten werden, weil Drive™-Belages können bei simultaner Doppeltragwalzenroller, die Rollen mit hohe Druckspannungen nämlich für die Reduzierung des Bahnzuges sogar höhere einwandfreier Wickelqualität und Durch- Größe von Lagenverschiebungen verant- Wickelhärten erzeugt werden, als das bei messern bis 1.350 mm produzieren, be- wortlich sind. Bei Maschinen mit her- einer großen Stahlwalze in Kombination weisen, dass hier ein zukunftsorientiertes kömmlichen Stahlwalzen erhöht man mit hohen Bahnzügen möglich ist. Gleich- Wickelprinzip verwirklicht worden ist. durch das stärkere Eindringen der Walze zeitig verringert sich dank der Abplattung Damit möchte der Verfasser schließen. in die Aufwickelrolle zwar die Wickelhär- des Belages aber auch die spezifische Das letzte Wort soll der Kunde haben: te, vergrößert damit aber gleichzeitig die radiale Druckbelastung auf die Wickel- schädlichen radialen Druckspannungen. rolle mit der Folge, dass die schädlichen „Wir bei Rhein Papier“, sagt Bernhard Bei ungleichmäßigen Querprofilen kann Lagenverschiebungen entfallen. Ferner Schmidt als Projektleiter, „sind stolz das zu exzessiven Überbelastungen in bewirkt die Flexibilität des Belages eine auf unsere neue Gesamtanlage. Die PM einzelnen Bereichen der Rollenbreite optimale Anpassung an das Rollenprofil. ist bekanntlich mit einer Geschwindigkeit führen, was dann zwangsläufig Wickel- angefahren worden, wie sie bisher noch fehler nach sich zieht. Man hat nun ver- Die eben beschriebenen positiven Eigen- nie bei einer Inbetriebnahme erreicht sucht, durch möglichst große Walzen- schaften haben den Voith Paper Rollen- worden ist. Auch sind wir mit verkaufs- durchmesser und durch eine Erhöhung schneidern der neuen Generation den Ruf fähigen Rollen früher auf den Markt des Bahnzugs – durch die Erhöhung des eingetragen, „auf leisen Sohlen erfolg- gekommen als ursprünglich geplant. Die Bahnzugs wurde freilich die Abrisshäufig- reich“ zu sein. Das Wortspiel ist stimmig. Wickelqualität, die wir auf den Rollen- keit wieder gesteigert – der Begrenzung In knapper Form veranschaulicht es eine schneidern erzielen, zeigt, dass wir mit des Wickeldurchmessers zu begegnen. der wesentlichen Ursachen für die in VariFlex™ die richtige Wahl getroffen Großen Erfolg hat man dabei allerdings jüngster Zeit erzielten Verbesserungen. haben. Derzeit arbeitet das Voith-Team nicht gehabt. Mehr als 150 Neumaschinen und Umbau- Hand in Hand mit unserem Team am ten (auch Wettbewerbsmaschinen) wur- „Feintuning“ der Maschinen. Beide Grup- Ist die Tragwalze im einlaufenden Nip den bisher von Voith mit flexiblen Wal- pen sind bestens aufeinander ein- hingegen mit einer flexiblen MultiDrive™- zenbezügen ausgestattet und befinden gestimmt. Wir kommen deshalb zügig Beschichtung versehen, so wird dieser sich mit ausgezeichneten Ergebnissen im voran. Kompliment und Dank an alle Elastomer-Belag im Nip durch das Ge- Einsatz. Beteiligten!“ 10

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

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 hergestellt. Die Besonderheiten der produzierten Qualitäten wie Grapho Gravure, Grapho Set und Grapho Grande liegen im voluminösen, Reinhard Hehner gleichmäßigen Papier mit höchster Opazität, höchstem Druckglanz, Voith Paper Krefeld, Deutschland 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.

Um all diesen Anforderungen gerecht zu Die RSM 3 zählt zu der neuesten Genera- werden, hat SCA Laakirchen sich bei der tion Stützwalzenwickler. (Insgesamt sind neuen PM 11 für ein „Konzept auf höchs- seit Einführung des VariTop™ 150 Ma- tem Niveau“ entschieden. Die PM 11 von schinen dieses Typs geliefert worden). Voith Paper basiert auf dem One Platform Die technischen Daten der RSM 3 lauten: Concept und beinhaltet alle Module für ● Arbeitsbreite 8.800 mm die Produktion hochwertigster SCA+ Tief- ● Konstruktionsbreite 12.000 mm druck- und Offsetqualitäten. Zu der neuen ● Betriebsgeschwindigkeit 2.800 m/min Linie gehört auch ein VariTop™ Rollen- ● Konstruktionsgeschwindigkeit schneider (Abb. 1). Er ist der dritte sei- 3.200 m/min ner Art vor Ort, daher die Bezeichnung ● Betriebs-Aufwickeldurchmesser RSM 3 (Rollenschneidmaschine 3). 1.500 mm ● Konstruktions-Aufwickeldurchmesser Schon dies zeigt, wie zufrieden der Kunde 1.650 mm mit seinen Rollenschneidern ist. ● Rollengewicht 10 t Systems for Finishing 11

Abb. 1: VariTop™ bei SCA Graphic Paper Laakirchen PM 11.

Abb. 2: Schema VariTop™.

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Die obige Aufstellung belegt die gewalti- delt es sich um patentierte Messer, die die Art, den Ort, die Ursache und den gen Reserven, die in der RSM 3 stecken. nach einem Nachschleifen nicht rekali- Zeitpunkt der Störung und erteilt Hinwei- Liegen die Maximalabmessungen der Fer- briert zu werden brauchen. Die Leim- se für die Fehlerbehebung. tigrollen heutzutage noch bei 1.500 mm applikatoren werden gemeinsam auto- Durchmesser und Breiten von 3.700 mm, matisch aus ihrer Ruheposition in die Dr. J. Hafellner , SCA Graphic Paper so deutet sich doch insofern bereits jetzt Arbeitsposition geschwenkt und tragen Laakirchen, kommentiert den Anlauf der ein Quantensprung bei den Druckmaschi- dann den Leim auf die Bahn auf. An- RSM 3 wie folgt: „Die Montage lief glatt. nen ab, als deren Arbeitsbreite über kurz schließend schwenken sie in die Ruhepo- Die reine Montagezeit betrug 6 Wochen. oder lang auf 4.300 mm steigen wird. Re- sition zurück. Die Bahnzugsunterbre- Diese kurze Frist ist sicherlich auch auf serve zu haben, tut da also gut. chungswalze entkoppelt den Bahnzug im die vorherige Komplettmontage im Her- Aufwicklungsbereich vom Abrollzug. Die stellerwerk zurückzuführen. Kompliment Die Anlage soll nun vor dem Hintergrund Aufwickelstationen sind mit zusätzlichen an die findigen Inbetriebnehmer: Um den des Maschinenbildes (Abb. 2) etwas Zentrumsantrieben und Andruckrollen ver- VariTop™ bereits vor Anlauf der PM 11 näher beschrieben werden. sehen. Ihre Positionierung erfolgt analog zu testen und zu optimieren, haben sie zur Messerpositionierung. Durch das Zu- Papier von der schmaleren PM 10 auf Die von der Abrollung (1) kommende sammenwirken von Bahnzugsunterbre- einen Tambour der neuen PM 11 ge- Bahn läuft zunächst in die Schneidpartie chungswalze, Andruckwalzen und Zen- wickelt und damit erste Tests auf RSM 3 (2), dann in die Beleimungseinrichtung, trumsantrieben erhalten die Fertigrollen durchgeführt. Nach dem Anlauf der neu- schließlich in den Nip zwischen Zug- eine an die spätere Weiterverarbeitung en PM war die RSM 3 infolgedessen unterbrechungswalze und Stützwalze (3) gezielt angepaßte Wickelstruktur und sofort in der Lage, das Papier zu verar- und zuletzt um die Stützwalze herum in eine geometrisch einwandfreie Form beiten. Dabei wurden Geschwindigkeiten die Wickelstationen (4). Die Messerposi- (kantengerade, kein Teleskopieren). Dazu bei 2.400 m/min stabilisiert. Optimierun- tionierung in der Schneidpartie erfolgt trägt auch die Beschichtung der Stützwal- gen mit Ziel 2.800 m/min sind in vollem automatisch. Ober- und Untermesser wer- ze mit dem MultiDrive™-Belag bei. Die Gange. Die Maschine hat offenbar noch den über ein angetriebenes Band verfah- RSM 3 ist weitestgehend dezentral aufge- bedeutende Reserven. Und die wollen wir ren. Da die Verstellung für alle Elemente baut. Die Steuerung über Bus-Technik in nächster Zeit gemeinsam Schritt für gemeinsam vorgenommen wird, kann die ersetzt die parallele Verdrahtung. Das Schritt erschließen.“ Neupositionierung auch bei eingezogener Bedienungskonzept beinhaltet neben der Bahn erfolgen. Die Messerpartie ist mit rechnergeführten Zentralbedienung mit Voith freut sich über dieses positive Blue Slit™-Obermessern bestückt. Die graphischen Bedienoberflächen in der Urteil und bedankt sich seinerseits für die Standzeit dieser Messer ist zwei- bis drei- Schaltwarte auch lokale Bedienterminals gute Zusammenarbeit, die gewiss auch mal länger als die Standzeit herkömmli- mit Display. Ein Fehler-Diagnose-System die Phase der Feinoptimierung bestim- cher Messer. Bei den Untermessern han- gibt bei Störungen sofort Auskunft über men wird. 12

Twister™ Automatic – Vollautomatische Rollenverpackung mit dem Twister™

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-beschichteten Kraftpapier bestehenden Außenstirndeckel bilden gemeinsam Volker Schölzke mit dem PE-laminierten Kraftpapier eine sehr stabile und gleich- Voith Paper Krefeld, Deutschland zeitig klimadichte Verpackung.

Obwohl eine solche Verpackung recht tens über eine klassische Packpapier-Rol- aufwendig ist, ist sie weltweit in prak- lenverpackungsanlage verfügt. Diese An- tisch jeder Papierfabrik anzutreffen. Der lagen sind seit Jahrzehnten bewährt und Grund ist auch einleuchtend, denn die entsprechend der geforderten Leistung Packpapierverpackung erfüllt die zahlrei- unterschiedlich stark automatisiert. chen, zum Teil auch gegensätzlichen Anforderungen an die Papierrollenver- Bedingt durch das breite Größenspek- packung bei weitem am besten. Gegen- trum der zu verpackenden Rollen sind die über einer Folienverpackung ist sie erheb- Verpackungsanlagen herkömmlicher Bau- lich stabiler und dauerhafter. Außerdem art freilich sehr aufwendig. Für unter- lassen sich auf der Packpapierverpackung schiedliche Rollenbreiten und -durchmes- auch allgemeine Marketinginformationen ser müssen entsprechende Deckelgrößen und wichtige Warn- und Klassifizierungs- und Packpapierbreiten vorgehalten wer- hinweise aufdrucken. Deshalb gibt es den, die dann mehr oder weniger automa- kaum eine Papierfabrik, die nicht mindes- tisch gehandhabt werden. Systems for Finishing 13

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

Abb. 2: Papierspender.

Abb. 3: Innendeckelroboter.

Hier hat Voith Paper mit dem Twister™ len um mehr als die Hälfte gesunken ist, 2 neue Wege beschritten (Abb.1). Der von seitdem sie ihre Rollen mit dem Twister™ Voith Paper entwickelte Twister™ benö- verpacken. tigt nur noch eine einzige Abwicklung mit einem 500 mm breiten Packpapier, um Die zahlreichen Vorteile des Twisters™ die gesamte in der Papierindustrie heute verbunden mit der großen Flexibilität und übliche Palette mit unterschiedlichen Rol- der kompakten Bauweise sind so über- lenbreiten und -durchmessern verpacken zeugend, dass die Mehrzahl der in den zu können. Und nicht nur das, auch alle letzten vier Jahren realisierten Investitio- zukünftigen Rollenbreiten sind für den nen für Packmaschinen auf diesem Kon- Twister™ kein Problem. Im Vergleich zu zept beruhen. Insgesamt wurden seit 1996 herkömmlichen Verpackungsmaschinen mehr als 20 Anlagen mit dem Twister™ entfallen beim Twister™ die zahlreichen von Voith Paper realisiert. Abwicklungen und das aufwendige Vor- zugssystem mit dem komplexen Leimauf- Bestärkt durch diesen Erfolg setzte sich tragswerk. Die verfahrbare und winkel- Voith Paper das ehrgeizige Ziel, auch das verstellbare Abwicklung des Twisters™ aufwendige Anlegen der Innen- und wird vom patentierten Servo-Antrieb so Außendeckel drastisch zu vereinfachen. gesteuert, dass die zu verpackende Rolle 3 in einem Arbeitsgang automatisch mit der Getreu dem Motto, dass nur die Teile kei- gewünschten Anzahl Packpapierlagen spi- ne Probleme bereiten, die erst gar nicht ralförmig umwickelt wird. Die einzelnen vorhanden sind, wurden beim neu konzi- Lagen werden dabei durch eine oder pierten vollautomatischen Deckelhandling mehrere Leimspuren miteinander fest konsequent alle bisher benötigten Bautei- verbunden. Die 500 mm breite Packpa- le, Übergabestationen, Halter, Hubtische pierbahn eignet sich auch hervorragend und sonstigen Hilfseinrichtungen wegge- für den zusätzlichen (optionalen) Schutz lassen und durch den bekannten 6-Ach- beider Rollenkanten, die bekanntermaßen sen-Industrie-Roboter ersetzt. während des Transports besonders stark gefährdet sind. Beim Twister™ Automatic werden die beiden Innendeckel von je einem Roboter Mit dem Twister™ ist es gelungen, die mittels Sauggreifer direkt vom Paletten- bisherigen Rollenpackanlagen maschi- stapel genommen und an die Rollenstirn- nenbaulich wesentlich zu vereinfachen, seite gestellt, wo sie solange festgehalten schiedenen Innendeckeln ohne Transfer- ohne dabei Kompromisse in der Funk- werden, bis der automatisch umgefaltete oder Übergabestationen aus (Abb. 3). tionalität einzugehen. Im Gegenteil, der Packpapierüberstand die Deckel fixiert. Twister™ bietet im Vergleich mit konven- Um die Reichweite der Roboter zu er- Der Außendeckelroboter ist mit einem tionellen Verpackungsmaschinen mehr höhen, können sie auf spezielle Verfahr- speziellen Doppelgreifer ausgerüstet, der Funktionalität: Die fertigen Rollen sind einheiten montiert werden. Die Roboter- sich automatisch den unterschiedlichen stabiler verpackt und sehen optisch bes- Steuerung übernimmt dann die Aufgabe, Durchmessern anpasst. Die Deckel wer- ser aus. Einige Kunden berichten, dass auch diese zusätzliche Achse zu steuern. den direkt von der Palette entnommen. die Anzahl der von den Druckereien we- Mit diesem System kommt man selbst bei Eine spezielle Separiereinrichtung stellt gen Transportschäden reklamierten Rol- einem umfangreichen Spektrum von ver- sicher, dass selbst stark miteinander ver- 14

Abb. 4: Bedieneroberfläche Rolltronic™.

zahnte Deckel zuverlässig vereinzelt wer- Ergänzt wird die Rollenverpackungsanla- Entsprechend den Produktions- und den. Sobald die schwenkbare Packpresse ge mit einem Rollentransportsystem zum Versandvorgaben ist es möglich, dem in Aufnahmeposition steht, legt der Ro- Antransport der unverpackten Rollen zum Twister™ für jede Rolle eine individuelle boter die beiden Deckel millimetergenau Twister™ und zum Abtransport der ver- Verpackungsart vorzugeben. So kann z.B. an die beiden bis zu 180° Grad heißen packten Rollen ins Lager. einer Rolle mit einer vierlagigen Seever- Packpressenschilder an. packung unmittelbar eine Rolle folgen, Bereits nach dem Ausstoßen des Rollen- die zweilagig verpackt wird und außer- Ein vierter Roboter ist für das Etikettieren wurfes aus der Rollenschneidmaschine dem einen zusätzlichen Kantenschutz er- der Rollen zuständig. Er entnimmt mit ei- (RSM) treffen die Rollen auf die pneuma- hält. nem Doppelgreifer die beiden üblicher- tische Rollenstoppleiste. Diese segmen- weise DIN A3 großen Etiketten vom tierte Stoppleiste lässt jede zweite Rolle Gesteuert wird dieser Prozess von dem Drucker, führt die Rückseite der Etiketten auf den sich anschließenden Plattentrans- speziell für den Twister™ entwickelten an einer Heißleimvorrichtung vorbei und porteur durchrollen. Dieses Vereinzeln Prozessleitsystem Rolltronic™ (Abb.4). drückt das eine Etikett auf die Rollen- der Rollen ermöglicht es dem Bediener stirnseite und das zweite Etikett sorg- der RSM, die Stirnseiten zu kontrollieren Dieses System kommuniziert mit den in fältig und faltenfrei auf den Rollenballen. und die Rollen mit einem Barcode-Etikett der Papierfabrik installierten Produkti- Alternativ ist auch die Verwendung von eindeutig zu kennzeichnen. Von jetzt an onsplanungs- und Lagerverwaltungsrech- Selbstklebeetiketten möglich, wobei das können die Rollen auf ihrem weiteren nern. Außerdem sorgt die Rolltronic™ Trägerpapier mittels einer speziellen Auf- Weg durch die Papierfabrik bis zur Pack- dafür, dass die Rollendaten wie z. B. Ge- rollvorrichtung direkt am Drucker vom maschine mit einem Laserscanner auto- wicht, Breite und Durchmesser immer der Etikett getrennt wird. matisch identifiziert werden. richtigen Rolle zugeordnet werden, damit Systems for Finishing 15

Abb. 5: Anlagenlayout Twister™ 2 Line Automatic.

es beim Drucken der Etiketten nicht zu Erst die neue Generation der Platten- Ausführung. Beim Twister™ Automatic Fehlern kommt. transporteure hat es ermöglicht, beim sind die Peripherie-Elemente im Feld kon- Twister™ Line die Verpackungsleistung sequent eliminiert und daher auch keine Die von Voith Paper für den Rollentrans- auf bis zu 120 Rollen/h zu erhöhen. Ob- potenzielle Fehlerquelle mehr. Das erhöht port eingesetzten Transportelemente sind wohl die Modulbauweise des Twisters™ zusätzlich die Betriebssicherheit, was speziell für den beschädigungsfreien zahlreiche Layout-Varianten zur Anpas- sich natürlich positiv auswirkt, je länger Transport von Papierrollen konstruiert sung an die örtlichen Gegebenheiten zu- die Anlage in Betrieb ist. worden. Auch diese Elemente wurden lässt, ist der Twister™ Line die im Markt über die Jahre kontinuierlich weiterent- beliebteste Variante. Das Verpacken im Das bei herkömmlichen Verpackungsan- wickelt und für ihre spezielle Aufgabe „Vorbeifahren“, ohne Ausstoßen und Fan- lagen vorhandene Risiko von zahlreichen optimiert. gen der Rolle, lässt das Herz eines jeden ungeplanten Stillständen, verursacht Produktionsleiters höher schlagen. Ein durch zunehmenden Verschleiß und Ver- Die für den Plattentransporteur verwen- noch schonenderes Rollenhandling ist schmutzung, wurde beim Twister™ bau- dete kugelgelagerte und damit reibungs- nicht mehr vorstellbar (Abb. 5). artbedingt erheblich minimiert. arme Förderkette erlaubt den Einsatz von frequenzgeregelten Antriebsmotoren mit Fazit Ergänzt mit den auf den Twister™ abge- geringer Leistung, obwohl die Förderge- stimmten Rollentransportelementen bie- schwindigkeit heutzutage meist 60 m/min Die Twister™ Verpackungsanlagen mit tet Voith Paper der Papierfabrik eine um- beträgt und die zu transportierenden Rol- den zugehörigen Transportelementen be- fassende, moderne und wirtschaftliche lengewichte schon fast 10 t pro Rolle be- stechen durch ihre einfache, übersichtli- Lösung für die Rollenlogistik, vom Rol- tragen können. che und zweckmäßige maschinenbauliche lenschneider bis ins Rollenlager. 16

Joachim Hinz Voith Paper, Krefeld

Jost Hefter Voith Paper, Krefeld Systems for Finishing 17

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

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 einsetzten, 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.

Aber die Walzen brachten andere Proble- Aufbruch Dass der Markt reif war für diese neue me mit sich und auch die mit Hartguss- Technologie, zeigte sich an der hohen walzen bestückten Maschinenglättwerke Das änderte sich jedoch geradezu Zahl von Installationen, speziell am zu- stießen schließlich qualitativ an ihre sprunghaft mit der Einführung der kunst- nehmenden Anteil ungestrichener SC- Grenzen. Die Alternative war der Super- stoffbeschichteten Walzen in die Super- Naturpapiere. Der erste Online-Janus™- kalander, doch wegen der niedrigen kalander. Als erstes Unternehmen präsen- Kalander im Jahr 1996 und vor allem der Arbeitsgeschwindigkeit bedeutete er das tierte 1995 Voith Paper in Krefeld die 1999 eingeführte, völlig neu konzipierte Ende des Online-Betriebes und damit Umsetzung dieser neuen Bezugstechnolo- Janus™ MK 2 setzten die Meilensteine in einen zusätzlichen, teuren Arbeitsgang gie in einem innovativen Maschinenkon- der modernen Satinagetechnik und mar- für das Glätten. Eine schnelle Papier- zept, dem Kalander nach dem Janus™ kieren heute in der Papierindustrie die maschine benötigte mehrere, meist drei Concept. Spitze dieser Entwicklung. Die nachste- Superkalander. henden Ausführungen setzen den Schwer- punkt auf den Bereich der SC-Papiere und Etwa ab 1980 gab es in der Satinage neue 1 zeigen deutlich die Entwicklung, welche 30 Impulse mit der Einführung des Soft- ungestrichene Papiere Voith Paper mit der Markteinführung die- kalanders, bei dem erstmals beheizte gestrichene Papiere ser neuen Satinagetechnologie in kürzes- 25 Walzen zusammen mit kunststoffbezoge- Umbauten ter Zeit angestoßen und weitergeführt hat. nen Walzen eingesetzt wurden. In vielen Anlagen erfolgreich, konnten aber auch 20 die Softkalander nicht alle Qualitätsanfor- Entwicklungsschritte derungen erfüllen. In diesem Bereich blieb 15 weiterhin der klassische Superkalander Anzahl Mit den Offline-Janus™-Kalandern konnte unangefochten, allerdings konstruktiv 10 in nur drei bis vier Jahren die Betriebsge- kaum verändert. Die Hauptursache für die schwindigkeit beim Satinieren von SC-A 5 langandauernde Stagnation im Superka- Papieren gegenüber den Superkalandern landerbau waren die baumwollbezogenen 1 1. Janus Laborkalander von ca. 600 m/min auf ca. 1.100 m/min Walzen. 1995 96 97 98 99 2000 01 2002 gesteigert werden, wie Abb. 2 zeigt. 18

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

Abb. 2: Entwicklung der Betriebs- geschwindigkeit.

Abb. 3: Entwicklung der Produktivität.

Abb. 4: Anlage Port Hawkesbury.

2 3 2000 90

1800 80

1. Janus 1. 2 Janus MK 1. 70 Janus 1. 2 Janus MK 1. 1600 60 1400 PM Geschwindigkeit 50 1200 SC-B 40 1000 SC-A+ SC-A SC-A+ 30

~SC-B AB Tagestonnen/m 800 20 ~SC-A 600 Betriebsgeschwindigkeit [m/min] 10 0 1980 1985 1990 1995 2000 1980 1985 1990 1995 2000

Trotz der ebenfalls von ca. 1.200 m/min Janus™ MK 2 – ein Technologiekonzept, Zwischenbetrachtung auf 1.600 m/min gestiegenen PM- das den Online-Gedanken konsequent wei- Geschwindigkeiten bewältigen heute bei- terführt. Der erste Online-Einsatz dieser Es war ein zwar zeitlich kurzer, aber tech- spielsweise nur zwei Offline-Janus™- neuen Janus™-Generation erfolgte 1999 nisch weiter und manchmal steiniger Kalander mit Geschwindigkeiten von im selben Werk des oben erwähnten deut- Weg. Im Folgenden wird auf einige tech- 1.100 bis 1.200 m/min die gestiegene schen Papierherstellers in einer Voith- nische Details eingegangen, die deutlich Produktion einer Anlage für SC-A+ Papier Papiermaschine, diesmal für die Erzeu- machen, welche Veränderungen notwen- in Nordamerika. gung von SC-A Papieren. Diese Anlage dig waren, um den über einen langen ermöglichte mit Arbeitsgeschwindigkei- Zeitraum entstandenen Entwicklungsstau Die mutige Weitsicht eines Papierherstel- ten bis 1.550 m/min eine weitere Leis- im Superkalanderbau innerhalb von vier lers in Deutschland und die enge Zusam- tungssteigerung. bis fünf Jahren aufzulösen und in eine menarbeit mit Voith Paper führten 1996 neue erfolgreiche Anlagentechnologie zur Entscheidung für den ersten Online- Da mit diesem neuen Technologiekonzept umzusetzen. Einsatz eines Janus™-Kalanders in einer nicht nur die Arbeitsgeschwindigkeit er- Papiermaschine für Zeitungsdruck- und heblich gesteigert wurde, sondern sich Tiefdruckpapiere. auch der Wirkungsgrad verbesserte, stieg Erfahrungen bei der auch die Produktivität sprunghaft an, wie Entwicklung Das bedeutete einen weiteren Schritt in Abb. 3 in t/m Arbeitsbreite (AB) zeigt. eine neue Dimension des Glättens: Zum Besonders deutlich wird das bei Hoch- Kunststoffbezüge ersten Mal konnte die Satinagegeschwin- geschwindigkeits-Papiermaschinen mit digkeit online weit nach oben bis über Online-Janus™-Kalandern. In der Anfangsphase häuften sich Be- 1.350 m/min gesteigert werden bei gleich- schädigungen der Bezüge von elastischen zeitig deutlich verbesserter Oberflächen- Insgesamt lässt sich sagen, dass in einem Walzen. Sie zeigten, dass die Qualitäten qualität. Zeitraum von nur fünf Jahren die Satina- der Kunststoffbezüge den erhöhten An- ge nach dem Janus™ Concept einen forderungen im Dauerbetrieb nicht immer Dies war für die Mitarbeiter bei Voith Quantensprung vom klassischen Super- über einen längeren Zeitraum gewachsen Paper in Krefeld der Anstoß zur Entwick- kalander in eine auf das Mehrfache ge- waren. Deshalb wurden die Eigenerwär- lung eines völlig neuen Konzeptes: des steigerte Produktivitätsebene bewirkte. mung des Bezugsmaterials und das 19

Dämpfungsverhalten optimiert. Die Eigen- Walzen mit Oberflächentemperaturen bis schleißmechanismen – die unterschied- schaft, lokal entstehende Wärme besser zu 170 °C. Bei erhöhter Satinage-Tempe- lichsten Schutzschichten zum Einsatz. abzuleiten und die Anfälligkeit gegen ört- ratur lösen sich vermehrt klebrige Be- Diese werden entweder durch thermi- liche Überpressungen wurden stetig ver- standteile aus dem Papier. Verschmut- sches oder galvanisches Beschichten auf- bessert. zungen der Walzen und daraus resultie- gebracht, wobei stets auf eine optimale rende Löcher im Papier sowie Bahnrisse Beschaberung Wert gelegt wird. Beide Weitere Schritte waren die permanente waren in einigen Fällen die Folge. Heute Beschichtungsarten wurden in den ver- Temperierung der Walzen im Prozess und begegnet man dieser Problematik durch gangenen Jahren weiter optimiert, da die das Wiederanfahren mit betriebswarmen eine effiziente Beschaberung aller Kalan- deutlich erhöhte Geschwindigkeit, die na- Walzen. Da so stets geometrisch und derwalzen. hezu doppelt so hohe Temperatur und vor thermisch exakte Walzenkörper vorliegen, allem die wesentlich höhere Feuchtigkeit werden Bezugsschäden vermieden und Eine besondere technische Herausforde- im Prozess den abrasiven und korrosiven wird eine gleichmäßige Produktionsqua- rung stellte dabei die Beschaberung der Verschleiß wesentlich erhöhen. lität gesichert. Kunststoffbezüge dar. Barring Insgesamt verbesserte sich die Qualität Die Lösung war der Einsatz von speziel- der Kunststoffbezüge deutlich: heute er- len Schaberbalken, Klingenhaltern und Das Brummen oder auch Heulen von Wal- reicht die Einsatzdauer etwa 1.000 Stun- Klingenmaterialien in der neuesten Gene- zen ist ein bekanntes Phänomen, das vor den. Dennoch steht hier noch weitere ration der Janus™ MK 2-Kalander. Dass allem von Mehrwalzenglättwerken und Entwicklungsarbeit an, da die Linienkräfte Hartgusswalzen ohne Oberflächenbe- Druckmaschinen her bekannt war. In den derzeit auf maximal 400 bis 450 N/mm schichtung den Prozessbedingungen nicht Superkalandern trat dieser Effekt nur sel- begrenzt werden, aber technologisch hö- ausreichend lange standhalten können, ten auf, was auf die kurzen Laufzeiten der here Linienkräfte möglich sind. hatte die Praxiserfahrung bereits in der Papierwalzen zurückzuführen ist. Mit der Vergangenheit gezeigt. Die Walzen wur- deutlich längeren Laufzeit der Bezüge in Walzenoberflächen den zu rau und verloren an Formgenauig- den Janus™-Kalandern, verbunden mit keit, vor allem an den Bahnrändern. Heu- den Geschwindigkeits- und Linienkraft- Ein entscheidender Faktor für die Satina- te kommen – abhängig von den im Pro- steigerungen, traten auch wieder Barring- ge der Papiere sind die beheizten harten zess auf die Walzen einwirkenden Ver- Erscheinungen auf. 20

Da jedes Walzensystem mit Papier elas- Überführung Neben den bereits aufgeführten Optimie- tisch reagiert, kann das Barring-Phäno- rungen sind vor allem die extrem gestie- men auch durch präziseste Walzen nicht Eine wichtige Voraussetzung für die Inte- gene Steifigkeit der Ständerkonstruktion verhindert werden. Mit der Weiterentwick- gration des Janus™-Kalanders in die sowie die wesentlich verbesserte Zugäng- lung der Kunststoffbezüge gelang es aber, Papiermaschine war die Beherrschung lichkeit fast aller Kalanderkomponenten die schädlichen Auswirkungen des Bar- des Aufführprozesses. Der Überführstrei- zu nennen. Die Eigenfrequenz, die im we- rings – bis hin zur Lärmentwicklung und fen ist aufgrund der hohen Betriebsge- sentlichen von der Steifigkeit der Stän- einer Qualitätsbeeinträchtigung am Papier schwindigkeit und des langen Zick-Zack- derkonstruktion abhängt, konnte gegen- – in Grenzen zu halten. Weges durch den Kalander einer beson- über bisherigen Konstruktionen um das ders hohen Belastung ausgesetzt. über Fünffache gesteigert werden, so Bestimmte Bezugsqualitäten zeigten sich dass zukünftig auch die allerhöchsten als weniger anfällig und deren Optimie- Eine sehr intensive Entwicklungsarbeit, Prozessgeschwindigkeiten von über rung brachte weitere Verbesserung; ge- die fast ausschließlich in Form von Ver- 2.000 m/min problemlos beherrscht wer- nerell haben sich dabei die Safir™-Bezüge suchen durchgeführt wurde, ergab, dass den können. von Voith Paper am besten bewährt. eine Kombination aus Fibron-Vakuum- transportbändern und Überführseilen den Neben anderen Maßnahmen brachte vor geforderten schonenden Transport des Modifizierte Prozess- allem der Einbau von Online-Systemen Überführstreifens gewährleistet. bedingungen zur Zustandsüberwachung des gesamten Walzensystems Abhilfe. Mit den Voith Im Janus™-Kalander wurden zahlreiche Eingangsfeuchte „Condition Monitoring Systemen“ VMM Komponenten an das Überführsystem und VTM stehen heute exzellente Werk- angepasst, um den Weg für den Papier- Bedingt durch höhere Geschwindigkeiten, zeuge zur Früherkennung von entstehen- streifen frei zu machen. Die Qualität des Drücke und Temperaturen haben sich im dem Barring und störendem Verschleiß Überführstreifens wird heute durch die Rahmen der neuen Satinage-Konzepte der Walzenoberflächen zur Verfügung. Verwendung eines Doppelspitzenschnei- auch einige Unterschiede in der Fahrwei- ders verbessert, der den Überführstreifen se ergeben, z. B. hinsichtlich der Ein- Schnellöffnung ca. 100 mm neben der Bahnkante heraus- gangsfeuchte. So werden heute mit 11 schneidet. So wird der Randbereich mit bis 12% Feuchte wesentlich höhere Größte Aufmerksamkeit erforderte auch seinen extremen Schrumpfspannungen, Feuchtwerte vor dem Janus™-Kalander das für den Schutz der Walzen erforderli- Kantenbeschädigungen und Positions- benötigt, um die gewünschte Glätte und che „Schnellöffnen der Walzenspalte“. schwankungen gemieden. Endfeuchte der Papiere zu erreichen. Eine Mit dem innovativen NipProtect™-System gezielte Rückfeuchtung vor dem Kalander erfolgt heute der Abbau der Linienkraft Struktur-Steifigkeit und die Bedampfung im Kalander in Ver- in allen Nips gleichzeitig in deutlich weni- bindung mit der Dickenquerprofilregelung ger als 0,5 Sekunden. Obwohl sich die Die Produktionserfahrungen mit allen in- durch Dampfblaskästen sind mittlerweile Öffnungswege der untersten Walzen ge- stallierten Janus™-Kalandern der ersten Stand der Technik. genüber dem Superkalander mehr als Generation waren die Grundlage für die verdreifacht haben, garantiert dieses neu- konsequente Weiterentwicklung des Tech- Überkompensation entwickelte, wartungsfreie und selbstein- nologiekonzeptes, die sich dann im neuen stellende Hydrauliksystem eine schonen- Janus™ MK 2 niederschlug. Auffallend ist Für die Qualität der Bahn ist nicht nur de Öffnung des Walzenpaketes und redu- bereits das äußere 45°-Design, welches höchste Gleichmäßigkeit in Querrichtung ziert die Stoßbelastungen der mechani- den Janus™ MK 2 von allen „Superkalan- erforderlich, sondern hinzu kommt mit schen Bauteile auf ein Minimum. der“-artigen Kalandern unterscheidet. der gezielt eingestellten Zunahme der Systems for Finishing 21

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

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

5 Superkalander Janus Kalander Janus Kalander Janus Kalander 6 Arbeitsbereich Arbeitsbereich 750 m/min 1.100 m/min 1.100 m/min 1.100 m/min Superkalander Janus Kalander 340 N/mm 370 N/mm 370 N/mm 370 N/mm 1,0 120°C Vorlauf 190°C Vorlauf 220°C Vorlauf 160°C Vorlauf m]

µ 1,2 Glanz 52,3 57,9 59,3 53,8

1,4 Rauigkeit PPS-10S 0,98 0,9 0,87 0,95 1,6 Betriebswerte Porosität 17 16 15 167 1,8 Schwarzsatinage 55 56,1 57,5 53,9 2,0 Rauigkeit der PPS 10s [ Opazität 91,95 91,71 91,49 92,05 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Weiße Betriebsgeschwindigkeit [m|min] 68,43 67,55 66,24 68,41

Linienkräfte von Nip zu Nip ein weiterer von Qualität und Produktion auch ganz- bisherigen beträchtlichen Geschwindig- wichtiger Satinage-Parameter. Durch die heitliche Prozessbetrachtungen in die keitssteigerungen in der Spitze praktisch Kompensation des Walzeneigengewichtes Überlegungen einbezogen werden müssen. gleich geblieben sind, ja heute – wie bei ist es gelungen, eine ideale Kennlinie der der Tendenz zum SC-A+ deutlich wird – Linienkraftzunahme im Kalander zu in- Neben dem Stoffeintrag und der Stoff- eher nach oben tendieren. Es wird aber stallieren. In den ersten Nips wird das behandlung sind die Bedingungen in der auch deutlich, dass für die uneinge- Papier mit mehr Linienkraft als beim un- Papiermaschine von wesentlicher Bedeu- schränkte Online-SC-A Produktion zu- kompensierten Kalander satiniert, wobei tung. Die Unterdrückung des Schrump- sätzliche Entwicklungen in der Satinage diese Linienkraft in den unteren Nips re- fens der Bahn in den modernen Papier- erforderlich sind, um das Qualitätsniveau duziert werden kann. maschinen bis zum Ende der Trockenpar- bei noch höheren Geschwindigkeiten zu tie führt neben einem deutlich veränder- halten oder weiter voranzutreiben. Janus™-Satinage bedeutet hierbei aller- ten Schrumpf im Kalander hier auch zu dings auch, dass in den oberen Nips nur veränderten Bahnlaufeigenschaften. Abb. 6 vergleicht weitere Eigenschaften so kräftig kalandriert wird, dass das vor und nach dem Umbau von vorhande- Papier nicht „überpresst“ wird. Diesem nen Superkalandern in Janus™-Kalander Effekt trägt auch der Janus™ MK 2 Rech- Technologische Ergebnisse zur Herstellung von SC-A Papier in einer nung, der zwar für bis zu 100% Kompen- deutschen Papierfabrik. Der große An- sation der Walzenlasten ausgelegt sein Glätte bzw. Rauigkeit stieg der Satiniergeschwindigkeit von könnte, aber sinnvollerweise mit einer 750 m/min auf 1.100 m/min blieb prak- gezielten Linienkraftzunahme von Nip zu Die Abhängigkeit der Glättewerte bei tisch ohne Auswirkungen auf die Qualität. Nip betrieben wird. SC-Papieren von Geschwindigkeit und Ähnliche Erfahrungen werden auch aus verschiedenen Kalandersystemen zeigt anderen Voith Paper-Anlagen berichtet. Breitenverhältnisse Abb. 5. Als Grundlage dieser Kurven dienten die im Versuchskalander ermittel- Schwarzsatinage Selbstverständlich spielen für die Qualität ten Daten, ergänzt durch Betriebswerte der Satinage auch vorgelagerte Prozess- einiger neuerer Anlagen, die eine gute Dass auch andere prozessbedingte Ein- Einflussfaktoren eine wichtige Rolle, so Übereinstimmung zeigen. Es ist bemer- flüsse, wie z. B. der Stoffeintrag, auf die dass insbesondere bei der Optimierung kenswert, dass die Glättewerte trotz der Schwarzsatinage Einfluss haben können, 22

ist bekannt. Für die Janus™-Kalander Geschwindigkeit schon mit moderaten bisher nur intermittierend betreibbare, selbst zeigten sich die Besonderheiten, Streckenlasten von 200 - 250 N/mm hohe konstruktiv eher schlichte Superkalander dass richtig ausgewählte Kunststoffbezü- Glanzwerte zu erzielen sind. Es wird eine in weniger als 5 Jahren zum modernen ge gegenüber den Baumwoll-Walzen der deutlich verbesserte Planlage, insbeson- Janus™-Kalander und schließlich zum Superkalander einen deutlichen Vorteil im dere auch bei Rollen-Offset-Papieren be- Janus™ MK 2, der heute im Online-Be- Hinblick auf Schwarzsatinage bieten. obachtet, wie auch generell eine bessere trieb der Papiermaschine selbst höchste Konstanz der Ergebnisse im Vergleich Anforderungen erfüllt. Durch seine ideale, Gestrichene Papiere zum Superkalander erzielt wird. 45°-geneigte Form unterscheidet er sich bereits optisch grundsätzlich von allen Einige Beobachtungen seien noch er- LWC-Papiere vertikalen Vorgängern und demonstriert wähnt, die sich besonders auf den Be- schon damit den Beginn einer neuen Zeit- reich der gestrichenen Papiere beziehen, Erste Erfahrungen belegen, dass die on- rechnung bei der Satinage. Erstmals kann bei denen – im Vergleich zu SC-Sorten – line satinierten Papiere extrem wenig hier von einem wirklichen „Online“-Kalan- die Betriebsbedingungen im Hinblick auf stauben und in den Druckmaschinen sehr der gesprochen werden, der heute keine Geschwindigkeiten und Drücke im Allge- gut laufen. Der gemessene Druckglanz ist Barriere mehr für den durchgängigen meinen niedriger sind, wenn auch in eini- relativ zum Papierglanz sehr hoch. Online-Betrieb in der Papiermaschine gen Fällen mit relativ hohen Temperatu- bedeutet. Diese Entwicklung wird sich ren gearbeitet wird. deshalb rasch weiter durchsetzen. Schlussbetrachtung Holzfrei gestrichene Papiere Die dargestellten großen Fortschritte in Ausblick Hier haben die eingesetzten Janus™- der Satinage, besonders in einer derart Kalander gezeigt, dass trotz höherer kurzen Zeitspanne, waren allerdings nur Die Oberfläche der Druckpapiere gewinnt möglich unter Einsatz erheblicher finanzi- als – zunehmend mehrfarbiger – Werbe- eller und personeller Mittel. Aber ebenso träger immer mehr an Bedeutung,und das wichtig waren größte gemeinsame An- Papier soll auch zukünftig im Wettbewerb strengungen und eine positive, intensive mit den neuen E-Medien bestehen. Des- Zusammenarbeit des Herstellers und der halb sind neben höchstmöglicher Produk- Betreiber, gelegentlich auch die Geduld tivität auch Glätte, Glanz und Gleich- der Letzteren, wofür zu danken ist. mäßigkeit die entscheidenden Qualitäts- merkmale. Da dies gleichermaßen für un- Durch die bahnbrechenden Entwicklun- gestrichene wie gestrichene Papiere gilt, gen bei Voith Paper entwickelte sich der wird das Janus™ Concept und besonders der in die Papiermaschine online integrierte Janus™ MK 2-Kalander zu einem zunehmend 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 erreicht und Voith Paper wird die Entwicklung des Janus™ MK 2 auch weiterhin mit Engage- ment vorantreiben. Systems for Finishing 23

Die Technologie der Satinage von LWC-Papieren

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.

Zur Satinage von LWC-Papieren wurden die Glanz- und Glätteentwicklung aus. Da- bis vor wenigen Jahren fast ausschließ- mit der Strich an der Oberfläche „stehen lich Superkalander eingesetzt. Das änder- bleibt“, muss man von vornherein für ein te sich erst durch die Einführung der dichteres Blattgefüge sorgen. In der Janus™-Concept-Technologie. Tatsache Abb. 1 ist die Glanzentwicklung für LWC- ist, dass LWC-Papiere heutzutage bereits Papier aus zwei verschiedenen Rohpapier- in grossem Umfang online produziert qualitäten dargestellt. Im übrigen nimmt werden können. Die von Voith Paper hier- der Einsatz von DIP (Deinked Pulp) beim für offerierten Konzepte beruhen auf dem LWC tendenziell zu. Je größer der DIP- Michael Ganasinski bewährten Janus™-Kalander. Anteil, desto höher ist die Neigung zur Voith Paper Schwarzsatinage, durch die das Papier Krefeld, Deutschland Die folgenden Ausführungen beginnen ein „graues“, geflecktes Aussehen erhält. mit einigen Bemerkungen zum Einfluss, den das Rohpapier, die Streichfarbenzu- Wesentliche Bedeutung für Glanz und sammensetzung und das Vorglätten auf Glätte hat natürlich auch die Strich- das Satinageergebnis hat. Danach werden zusammensetzung. In der Übersicht die einzelnen für LWC-Papiere in Frage (Abb. 2) ist das Glanz- und Glättepoten- kommenden Janus™ MK 2-Layouts prä- zial einiger Strichkomponenten festge- sentiert. Sodann wird aufgezeigt, wie halten. durch die richtige Auswahl aus den verschiedenen Optionen das für den jeweili- Unabhängig vom jeweiligen Auftragsver- gen Einsatzfall beste Satinagekonzept fahren (Film-, Blade- oder Curtain-Coa- entsteht. Ein konkretes Fallbeispiel – hier ting) bzw. der jeweiligen Strichzusam- die PM 4 „Pionier“ der Perlen AG – run- mensetzung empfiehlt es sich, das Roh- det den Bericht ab. papier vor dem Streichen mit Hilfe eines

Einfluss von Rohpapier, MD 50 ° Streichfarbenzusammensetzung 45 und Vorglätten 39 40 Bei Papieren mit hoher Porosität be- 35 obachtet man eine verstärkte Penetration des Striches in das Blatt hinein. Das führt 30 ZeitungsdruckLWC Offset zu einer schlechteren Abdeckung der Pa- 75 Glanz Lehmann Tappi Rohpapierqualität pieroberfläche und wirkt sich negativ auf 1 24

Abb. 1: Einfluss der Streichrohpapierqualität auf den Glanz.

Abb. 2: Glanz- und Glättepotenzial wichtiger Strichkomponenten.

Abb. 3: Glättwerk.

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

2 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 Kosten 3

4 Die mit verschleißresistenten Beschich- tungen versehenen Thermowalzen werden in der Regel ölbeheizt und können Ober- flächentemperaturen von bis zu 170 °C erreichen.

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

Glättwerks (Abb. 3) zu kalibrieren. Das wären beispielsweise ein 6-Walzen Für den Fall, dass es sich bei den zu sati- hat zwei Vorteile: Zum einen werden opti- Janus™ MK 2 oder ein 10-Walzen Janus™ nierenden Papieren von Hause aus um male Dickenquerprofile geschaffen, was MK 2 (Abb. 4). Bei diesen Konfiguratio- sehr zweiseitige Qualitäten handelt, be- die Runnability der Bahn in der Streich- nen werden beide Papierbahnseiten in je nötigt der Papiermacher optimale Vor- maschine wesentlich erhöht, zum ande- 2 bzw. 4 heißen Nips satiniert. aussetzungen zur gezielten Beeinflussung ren wird die Bahn moderat vorgeglättet, der Zweiseitigkeit. was dem nachfolgenden Satinageprozess Die obere und die untere Walze sind als entgegenkommt. kunststoffbezogene Nipco™- bzw. Nipco- Hier bietet Voith Paper beispielsweise die rect™-Walze ausgeführt, wobei eine Möglichkeit an, einen 1x8-, 2x3- oder Janus™ MK 2-Layouts Nipcorect™-Walze in der Regel dann 2x5- Janus™ MK 2 einzusetzen. nicht erforderlich ist, wenn die Papier- Mögliche Varianten für ein Online-Sati- bahn vor dem Streichvorgang bereits auf Bei der 8-walzigen Variante ist die Anzahl nagekonzept für LWC-Offset Papiere einem Glättwerk kalibriert worden ist. an heißen Nips je Papierbahnseite asym- Systems for Finishing 25

Abb. 5: Typische Oberflächeneigenschaften von LWC-Papieren.

Abb. 6: Produktlandkarte LWC, filmcoated.

Abb. 7: Produktlandkarte LWC, blade coated. metrisch verteilt. So erfolgt die Satinage qualitäten „Produktlandkarten“ erstellt. 5 LWC Glanz Rauigkeit auf der eingangs raueren Papierseite in Sie geben einen detaillierten Überblick Gardner [%] PPS S 10 [µm] vier heißen Nips, währenddessen die ten- über das heute Machbare dar. Offset-Satin – 1,8 - 2,8 denziell glattere Papierseite nur in zwei heißen Nips satiniert wird. Zusätzlich In den Abb. 6 und 7 ist ein Auszug aus Offset-glänzend 50 - 60 1,1 - 1,7 können noch für beide Papierseiten un- diesen Produktlandkarten für ein film- Tiefdruck55 - 70 0,75 - 1,2 terschiedliche Temperaturniveaus zum gestrichenes und ein bladegestrichenes Ausgleich der Zweiseitigkeit eingestellt LWC-Papier dargestellt. 6 70 werden. Janus™ 10 Walzen Janus™ Verdeutlicht wird hierbei das jeweils er- Offline 10 Walzen Die 2x3- oder die 2x5-walzigen Varianten reichbare Glanzniveau in Abhängigkeit 65 zeichnen sich besonders durch ihre hohe von der PM-Geschwindigkeit und dem Flexibilität aus, da hier zwei voneinander Satinagekonzept. 60 Janus™ 8 Walzen unabhängige Satinageregionen in einem Ständer vereinigt sind. Für den Fall, dass ein Kunde nach heu- 55 tigem Stand eine filmgestrichene LWC- Janus™ 6 Walzen

Das heißt, neben einer asymmetrischen Offset-Qualität in Verbindung mit einem Glanz Gardner [%] 50 Temperatureinstellung lässt sich jeder Glanzniveau von ≤ 55% Gardner und Stack auch mit einer vom anderen Stack einer PM-Geschwindigkeit von 1.400 45 abweichenden, individuell variierbaren m/min produzieren will, würde Voith 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Streckenlast betreiben. Paper einen Online-Janus™ MK 2 mit PM Geschwindigkeit Betrieb [m/min] 1x6- oder 2x3-Walzen empfehlen. 7 70 Auswahl der Satinagekonzepte Sollte der gleiche Kunde hingegen eine Janus™ 10 Walzen Janus™ für LWC Tiefdruckqualität mit einem Glanzniveau Offline 65 10 Walzen von ca. ≥ 65% nach Gardner anstreben, Die Auswahl des richtigen Satinagekon- käme unter diesen Voraussetzungen der Janus™ 8 Walzen zeptes richtet sich einerseits nach den Einsatz von zwei Offline-Janus™ MK 2 60 angestrebten Oberflächeneigenschaften Kalandern mit 1x10-Walzen in Betracht. und andererseits nach der anvisierten In gleicher Weise lassen sich auch bei 55 Janus™ 6 Walzen Produktionsgeschwindigkeit des jeweili- den bladegestrichenen LWC-Papieren die gen LWC-Papiers. Denn sie entscheiden, Satinagekonzepte in Abhängigkeit von 50 unter welchen Voraussetzungen beiden jeweiligen PM-Geschwindigkeiten Ecosoft™ spielsweise die Janus™ MK 2-Technolo- und Oberflächeneigenschaften festlegen. 45 2x2 Walzen gie in der Lage ist, den Bedürfnissen des Glanz Gardner [%] 350 N/mm Kunden gerecht zu werden. Nachfolgend 40 sind zunächst typische Oberflächeneigen- Produktionserfahrungen mit der schaften von LWC-Papieren dargestellt Online-Satinage von LWC-Offset 35 Ecosoft™ (Abb. 5). 2x2 Walzen Die erste richtungsweisende Neuanlage 250 N/mm Als weitere Orientierungshilfe für die Aus- hinsichtlich der Online-Satinage von 30 1000 1200 1400 1600 1800 2000 wahl von Satinagekonzepten hat Voith LWC-Offset-Papieren ging im Oktober PM Geschwindigkeit Betrieb [m/min] Paper für die unterschiedlichsten Papier- 2000 mit der PM 4 „Pionier“ der Perlen 26

Papier AG, Schweiz, in Betrieb (Abb. 8). Ausschussraten bis zu einem Durch- spektrum zu satinieren (Standard-Zei- Die Produktionslinie basiert auf dem messer von 3.200 mm wurde am Ende tungsdruck, höherwertige Druckpapiere „One Platform Paper Machine Concept™“ der PM 4 ein Sirius™-Roller installiert. für den Coldset- und den Heatsetbereich, von Voith Paper und besteht im Detail matte und glänzende LWC-Offset-Papie- aus folgenden Komponenten: Mit einer Arbeitsbreite von 5.360 mm und re). Perlen kann also sehr schnell auf ● Duoformer TQv™ mit einem einer Konstruktionsgeschwindigkeit von wechselnde Anforderungen des Marktes ModuleJet-Stoffauflauf; 1.500 m/min zählt die „Pionier“ PM 4 reagieren und sichert sich so einen nicht ● Tandem-NipcoFlex™-Pressenpartie, zwar nicht zu den größten und schnells- zu unterschätzenden Wettbewerbsvorteil. wobei die erste Presse doppelt befilzt ten (was im übrigen auch nicht bezweckt ausgeführt wurde und die zweite Pres- war), aber mit Sicherheit zu den innova- Um diese Flexibilität zu erreichen, sind se einen oben liegenden Filz besitzt; tivsten Neuanlagen. die Thermowalzen an den Ständern orts- ● der bewährten TopDuoRun™-Trocken- fest befestigt, während die kunststoff- partie; Eine weitere Anlage für die Online- bezogenen Walzen als selbstbelastende ● 2 Walzen-Glättwerk, welches mit einer Produktion von LWC-Papier zeigen die Nipco™-F-Walzen ausgeführt sind. Durch 36-zonigen Nipcorect™-Walze für eine Abb. 10 und 11. Es handelt sich um die das separate Ansteuern der Nipco™- optimale Dickenquerprofilregelung aus- PM 1 von Madison in Alsip/USA, die mit Walzen kann einerseits mittels Mantel- gestattet wurde; einem 8-walzigen Online-Janus™ MK 2 hubs jeder Nip einzeln geschlossen wie ● SpeedFlow™ für simultanen Filmstrich; ausgestattet ist. auch individuell mit einer gewünschten ● für die Trocknung des Striches folgt Streckenlast beaufschlagt werden. ein Heißluft-Schwebetrockner und eine zusätzliche Infrarot-Trockenstrecke, PM 4 Janus™ MK 2 Dies bedeutet auch, dass beispielsweise mit der sich auch das Feuchtequer- für einen 2x1-Nip-Betrieb oder einen profil beeinflussen lässt; Der in die „Pionier“ PM 4 integrierte 2x3- Single-Nip-Betrieb der Bahnlauf nicht ge- ● die Einstellung der angestrebten Walzen Janus™ MK 2-Kalander (Abb. 8) ändert zu werden braucht, da die Papier- Oberflächeneigenschaften des Papiers verfügt nicht nur über die bereits erwähn- bahn durch die nicht benötigten, offenen wird mit einem 2x3-Walzen Janus™ ten designbedingten Vorteile. Dank seiner Walzenspalte hindurchlaufen kann. MK 2 realisiert; außerordentlichen Flexibilität versetzt der ● für das optimale Aufwickeln der teils Janus™ MK 2 den Kunden auch in die Mit der 2x2-Nip-Standardfahrweise las- sehr glatten Papiere, bei niedrigsten Lage, ein ungewöhnlich breites Sorten- sen sich bei Streckenlasten zwischen 27 L C 11

Abb. 8: Online-Janus™ MK 2, Perlen PM 4. 300 N/mm und 400 N/mm und Vorlauf- Die „Pionier“ PM 4 produziert täglich bis temperaturen von 180 °C bis 230 °C die zu 550 t LWC-Papiere im Flächenge- Abb. 9: Qualitätseigenschaften diverser auf 2 der „Pionier“ PM 4 Perlen hergestellter Papiere. angestrebten glänzenden LWC-Offset- wichtsbereich von 52 bis 70 g/m und Qualitäten satinieren. etwa 420 t aufgebesserte Zeitungsdruck- Abb. 10 und 11: Online-Janus™ MK 2, qualitäten von 45 bis 52 g/m2. Madison Alsip. Die Standardfahrweise hat sich ebenfalls für die Produktion von ungestrichenen Die bis dato erreichten Qualitätseigen- Papieren der Qualität „Extra 70 Heatset“ schaften sind in der Tabelle (Abb. 9) zu- 9 LWC Offset LWC Matt Heat bewährt. In diesem Fall bewegen sich die sammengefasst. 60 g/m2 60 g/m2 Set Streckenlasten zwischen 120 N/mm und 200 N/mm in Kombination mit Vorlauf- Glanz Lehmann T480 [%] temperaturen um 80° C. Ausblick gemessen in Laufrichtung 50 – – Für die Produktion von matten LWC- Insbesondere im Bereich LWC-Offset und Glanz Gardner [%] Papieren wird der Janus™ MK 2 derzeit ULWC ist ein zunehmendes Interesse an gemessen in im 2x1-Nip-Modus betrieben, das heißt, Online-Maschinenkonzepten und somit Laufrichtung 55 - 60 – – jede Papierbahnseite läuft einmal gegen auch an der Online-Satinage zu beobach- Rauigkeit die Thermowalzen, die mit einer Vorlauf- ten. Der Trend geht dahin, die Flächenge- PPS S20 [µm] – 2,7 2,4 temperatur von je 80°C betrieben werden. wichte zu reduzieren und den DIP-Anteil Die Streckenlasten bewegen sich bei dieser zu erhöhen. Helligkeit T452 [%] 76 80 70 Fahrweise zwischen 110 und 140 N/mm. Im Tiefdruckbereich behauptet sich aus Opazität Die Qualitäten „Extra 70 Coldset“ und den geschilderten Gründen nach wie vor DIN 5316 [%] 92 93 93 Standard-Zeitungsdruck lassen sich im die Offline-Satinage. Allerdings lassen Dicke DIN Single-Nip-Betrieb (1. Nip im Stack 2) sich heute die vormals benötigten bei- ≈ ≈ ≈ EN 20534 [µm] 57 69 69 herstellen. Hierbei beträgt die Strecken- spielsweise 3 Superkalander durch 2 Off- Bulk DIN 53105 last jeweils 50 N/mm und die Vorlauftem- line Janus™ MK 2 Kalander ersetzen. Frei- [cm3/g] ≈0,95 ≈1,15 ≈1,3 peratur 70° C. lich wird auch hier das Interesse an On- line-Kalanderkonzepten immer deutlicher. 28

Die Technologie der SC-Papier-Satinage

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. Ulrich Rothfuss Voith Paper In konsequenter Weiterentwicklung die- online zum Einsatz. 10- und 12-walzige Krefeld, Deutschland ser Technologie wurde nur wenige Jahre Kalander werden offline eingesetzt. später die Janus™ MK 2-Kalandergenera- tion im Markt eingeführt (Abb. 3). Erst In Abb. 4 sind die verschiedenen SC-Pa- dieses Kalanderkonzept mit seinem um piere mit ihren normalerweise üblichen 45° geneigten Layout wurde den speziel- Glanz- und Rauigkeitswerten den entspre- len Anforderungen der Online-Satinage chenden Kalanderkonfigurationen, aus- gerecht. gedrückt in „Anzahl heiße Nips“, zugeordnet. Während Ecosoft™-Kalander heute vor- wiegend zur Satinage von Standard-Zei- Gleichzeitig werden auch Geschwindig- tungsdruckpapieren und sogenannten keitslimits genannt, die insbesondere bei SC-C Qualitäten eingesetzt werden – hier den hochveredelten SC-A Qualitäten eine werden 1 bis 2 Nips benötigt –, erfordern Online-Satinage gegenwärtig unmöglich höherwertige SC-Papiere mehr Nips. Je machen können. nach Stoffeintrag, Qualitätsanspruch und Geschwindigkeit kommen heute 6-, 8- Das Satinageergebnis ist hierbei natürlich oder 10-walzige Janus™ MK 2-Kalander auch sehr stark vom Stoffeintrag abhän- Systems for Finishing 29

Abb. 1: Superkalander.

Abb. 2: Ecosoft™ Kalander.

Abb. 3: Janus™ MK 2-Kalander.

Abb. 4: SC-Papier-Qualitäten.

2 3 gig. Neben gängigen Qualitätsmerkmalen rend hohe DIP-Stoff-Anteile eher ungüns- ger Rauigkeit und geringer Schwarzsati- wie Glanz und Glätte werden die optischen tig sind. nage, eine Ansammlung von überwiegend Eigenschaften, und hier insbesondere die stark holzschliffhaltigen Papieren. Schwarzsatinage, immer wichtiger. In Abb. 5 ist die Rauigkeit nach PPS-10 S über dem Schwarzsatinage-Index auf- Die stark TMP-haltigen Sorten liegen in Sehr häufig ist ein zu hoher Schwarzsati- getragen. Die Ergebnisse aus unter- einem Bereich höherer Rauigkeit und nage-Index der die Satinagearbeit im schiedlichsten Versuchen mit SC-Papie- höherer Schwarzsatinage, während die Kalander limitierende Faktor. Das heißt, ren der verschiedensten Hersteller bilden auf DIP-Stoff basierenden Qualitäten eher dass zwar höhere Streckenlasten und/ die Grundlage des Diagramms, wobei nur in der ungünstigen oberen rechten Ecke oder Temperaturen möglich wären, um der Einfluss des Stoffeintrags betrachtet des Diagramms bei hoher Schwarzsatina- Glanz und Glätte zu verbessern, jedoch wurde. ge und hoher Rauigkeit angesiedelt sind. verbietet dies der oben angesprochene Schwarzsatinage-Wert. Man erkennt in der linken unteren Ecke, Hoch aufgemahlener Stoff ist vor dem also dem günstigsten Bereich mit gerin- Hintergrund der Glättbarkeit günstiger, Das Verhältnis Rauigkeit zu Schwarzsati- 4 Sorte Rauigkeit PPS Glanz Gardner Kalanderkonfiguration Geschwindigkeit nage, wobei ja immer eine niedrige Rau- igkeit in Verbindung mit einer möglichst niedrigen Schwarzsatinage angestrebt SC-C 2,5-3,5 m 15-25 % 2 heiße Nips keine Begrenzung wird, kann durch die Satinagebedingun- SC-B 1,6-2,5 m 25-35 % 2 heiße Nips bis 1.500 m/min gen alleine nur in sehr begrenztem Um- fang beeinflusst werden. Viel gravieren- 4 heiße Nips keine Begrenzung der ist in diesem Fall der Einfluss des SC-B+ 1,4-1,8 m 35-40 % 4 heiße Nips bis 1.500 m/min Stoffeintrages und der Stoffaufbereitung. SC-B+ 1,2-1,4 m 40-45 % 6 oder 8 heiße Nips bis 1.800 m/min

In mehreren Untersuchungen wurde nach- SC-A 1,05-1,2 m 40-50 % 8 heiße Nips bis 1.500 m/min gewiesen, dass z. B. hohe Holzschliff- anteile zu einem günstigen Rauigkeits-/ SC-A+ 0,95-1,15 m >50 % 8 heiße Nips bis 1.300 m/min Schwarzsatinageverhältnis führen, wäh- 30

Abb. 5: Einfluss des Stoffeintrages auf das Satinageergebnis. GWD TMP DIP Mischung SC-Produktion Janus™ 10 Walzen Offline Janus™ 10 Walzen Offline

1,1 SC-A 1,1 SC-A Abb. 6: Produktlandkarte SC-Papiere DIP-Stoff-Anteil > 80 %. Janus™ 1,3 10 Walzen 1,3 Janus™ 10 Walzen Abb. 7: Produktlandkarte SC-Papiere Janus™ TMP-Anteil > 80 %. 8 Walzen 1,5 1,5 Janus™ m] m] 8 Walzen µ µ

1,7 1,7 1,8 Janus™ 6 Walzen

1,9 SC-B 1,9 SC-B 1,6 Janus™

m] 6 Walzen Rauigkeit PPS-10S [ 1,4 2,1 Rauigkeit PPS-10S [ 2,1

Ecosoft™ 1,2 2,3 2,3 2x2 Walzen Ecosoft™ 2x2 Walzen 1,0 2,5 2,5 Rauigkeit PPS-10S [ 1000 1200 1400 1600 1800 2000 1000 1200 1400 1600 1800 2000 35 40 45 50 55 60 65 70 PM Geschwindigkeit Betrieb [m/min] PM Geschwindigkeit Betrieb [m/min] Schwarzsatinage-Index [%] 567

insbesondere dann, wenn es sich um Da die Stoffeinflüsse sehr vielschichtig Für ein Rauigkeitsniveau von 1,15 µm TMP-Stoff handelt. Auch Art und Menge sind, haben wir im Folgenden nur zwi- PPS-10 S wäre bei unserer angedachten der Füllstoffe beeinflussen das Satinage- schen stark DIP-haltigen und stark TMP- Geschwindigkeit von 1.500 m/min ein 10- ergebnis signifikant. Grundsätzlich gilt: je haltigen Papieren unterschieden. walziger, oder ein 2x5-walziger Kalander höher der Füllstoffanteil, desto besser die mit nun 4 heißen Nips pro Bahnseite not- Glättbarkeit. Kalziumkarbonat und insbe- In Abb. 6 sind die Zusammenhänge für wendig. sondere PCC lassen deutlich bessere op- SC-B und SC-A Papiere mit einem DIP- tische Eigenschaften wie Opazität, Hellig- Stoff-Anteil von mehr als 80 % darge- Die obere rote Linie markiert die Grenze keit und Schwarzsatinage erwarten, bei stellt. In Abhängigkeit von Geschwindig- zum Offline-Betrieb. Das heißt, wenn z. B. allerdings geringerer Glanzentwicklung keit und Rauigkeit sind Bereiche definiert, bei 1.500 m/min eine PPS-Rauigkeit von und höherer Porosität gegenüber z. B. die ein bestimmtes Kalanderkonzept ab- 1,0 µm gefordert wäre, läge man ober- dem plättchenförmigen Clay. decken kann. So ist der Bereich in der halb der roten Linie und würde somit das linken, unteren Ecke bei niedrigeren Ge- Gebiet der Online-Satinage verlassen. Als Das Papiermaschinenkonzept, und hier schwindigkeiten und höheren Rauigkeiten Konsequenz müßten in diesem Fall 2 Off- ganz besonders die Konfiguration der dem Ecosoft™-Kalander mit nur 2 Nips line-Kalander mit ca. 1.000 m/min Sati- Pressenpartie, haben elementaren Ein- zugeordnet. nagegeschwindigkeit der mit 1.500 m/min fluss auf das Design des Kalanders, da betriebenen Papiermaschine folgen. dort die Zweiseitigkeit und das Rauig- Das heißt, dass mit einem derartigen Ka- keitsniveau des zu satinierenden Papiers lander bei 1.500 m/min noch eine Rauig- In Abb. 7 sind in gleicher Weise die Ver- festgelegt werden. keit von 2,2 µm nach PPS-10 S erreicht hältnisse für SC-B und SC-A Papiere mit werden kann. Sind niedrigere Rauigkeiten einem TMP-Anteil von mehr als 80% dar- Wir haben daher versucht, im Weiteren von z. B. 1,6 µm PPS-10 S gefordert, so gestellt. Man erkennt, dass stark TMP- die Auswahl des am besten geeigneten bewegen wir uns im Bereich des 6-walzi- haltige Papiere schwerer zu glätten sind. Kalanderkonzepts nicht nur von Rauig- gen Kalanders, womit die Anzahl der Die Bereiche der einzelnen Kalanderkon- keitsniveau und Geschwindigkeit, son- heißen Nips pro Papierbahnseite von 1 figurationen beginnen jetzt bei höheren dern auch vom Stoffeintrag abhängig zu auf 2 verdoppelt wäre und somit niedri- Rauigkeiten bzw. bei niedrigeren Ge- machen. gere Rauigkeiten erreichbar sind. schwindigkeiten. 31

Abb. 8: Janus Kalander Port Hawkesbury.

Gerade bei SC-Papieren, und insbesonde- Dieser Feuchteverlust in Kombination mit Die unsatinierten Bahnränder werden vor re dann, wenn die Satinage online zur Pa- der hohen Dampfmenge, die mit mehre- der Aufwicklung abgeschnitten. piermaschine durchgeführt wird, stellt ren Dampfblaskästen zur Optimierung das Wissen von Voith Paper um das Zu- des Satinageergebnisses auf die Papier- Die langwelligen Querprofilabweichungen sammenwirken aller Prozessschritte von oberfläche aufgebracht wird, ergibt für werden bei derartigen Kalandern mit den der Stoffaufbereitung über die Papierma- die beiden Kalander eine Wassermenge 10-12-zonigen Nipco™-Walzen, die kurz- schine bis hin zu Kalander und Aufrollung von ca. 10 t pro Stunde, die über die welligen mit den vielzonigen Dampfblas- die Grundvoraussetzung für beste Runna- Hallenbelüftung entsorgt werden muss. kästen ausgeregelt. Diese Regelstrategie bility und natürlich auch Printability dar. Gleichzeitig werden hohe Anforderungen hat sich inzwischen mehrfach bewährt. an die Güte des Feuchtequerprofiles ge- Die weltweit größten Kalander zur Satina- stellt. Die in Port Hawkesbury hergestellten ge von SC-Papieren sind die beiden off- SC-A Plus-Qualitäten haben sich heute line stehenden 10-walzigen Janus™ Con- Bei dieser Installation wurde auch deut- längst am Markt etabliert, wobei die Off- cept-Kalander bei Stora Enso in Port lich, dass bei derartigen Papieren die set-Papiere in Nordamerika die absolute Hawkesbury, Kanada (Abb. 8). Offline-Satinage wesentlich problemati- Benchmark darstellen. Erfolgreich drän- scher ist als die Online-Satinage. gen diese Papiere in Teilbereichen auch Eine Online-Satinage war für die in die- in den LWC- Markt. sem Fall zu produzierenden SC-A Plus- Der Hauptgrund hierfür ist der diskonti- Qualitäten aufgrund der hohen Papier- nuierliche Satinageprozess mit Beschleu- Weitere Offline Janus™ Kalander zur Sati- maschinengeschwindigkeit von über nigungs- und Abbremsphasen während nage von SC-A Plus-Qualitäten laufen bei 1.600 m/min nicht möglich. Bei Ge- der Tambourwechsel, wobei der Splice Stora Enso in Maxau sowie bei Myllyko- schwindigkeiten um 1.150 m/min und mit Geschwindigkeiten von 20-40 m/min ski, Finnland. Es handelt sich hierbei um einer Bahnbreite von 9.600 mm werden bei geöffneten Nips erfolgen muss. je zwei Superkalander-Umbauten. Auf- SC-Offset- und SC-Tiefdruck-Papiere bei grund der hohen Qualitätsanforderungen Streckenlasten um 400 N/mm und Walzen- Das Öffnen und Schließen des Kalanders bei SC-A Papieren gibt es derzeit noch oberflächentemperaturen um 130° C sati- bei laufender Bahn birgt immer ein gewis- keine Online-Installation. niert. ses Abrissrisiko, darüberhinaus schrumft die Papierbahn bei den geringen Ge- Die neue Papiermaschine 11 bei SCA Da diese Kalander mit wesentlich höhe- schwindigkeiten kurz vor und kurz nach Graphic Paper in Laakirchen, Österreich ren Temperaturen betrieben werden als dem Splice-Vorgang sehr stark, so dass wird, obwohl die Satinage offline vorge- die herkömmlichen Superkalander, wird die Bahnbreite geringer werden kann als sehen ist, auch mit einem Janus™ MK 2- zwar einerseits bei annähernd doppelter die zylindrische Breite der Kunststoff- Kalander ausgerüstet. Dieser eine Offline- Superkalandergeschwindigkeit ein her- bezüge. In der Folge kann es dann zu Kalander wird in der ersten Ausbaustufe vorragendes Finish mit hohem Glanz und Temperaturspitzen an den nicht bahn- bei limitierter PM-Geschwindigkeit eine niedrigen Schwarzsatinage-Werten er- berührten Bezugsrändern kommen, die Jahresproduktion von 240 000 Tonnen zu zeugt, jedoch ist auch der Bahnfeuchte- im schlimmsten Fall zum Verlust des Be- bewältigen haben. Wird in der zweiten verlust durch die Satinage signifikant zuges durch Hot-spots führen. Ausbaustufe die Papiermaschine auf ihre höher. Endgeschwindigkeit hochgefahren, muss Bei normaler Satinagegeschwindigkeit ist selbstverständlich ein zweiter Kalander Um z. B. eine Endfeuchte von ca. 5 % zu der Bahnschrumpf wesentlich geringer. installiert werden. gewährleisten, muss die Bahnfeuchte vor Die Papierbahn bleibt breiter als der Kalander bei den oben angesprochenen zylindrische Teil der Kunststoffbezüge, Der erste Online-Kalander der neuen Satinagebedingungen bei ca. 11% liegen. und es gibt somit kein Randproblem. Janus™ MK 2-Generation läuft seit 1999 32

Abb. 9: Janus MK 2 Kalander, Ettringen.

9 bei der Papierfabrik Lang/Ettringen in der weise für Standard-Zeitungsdruckpapiere Anzahl und Positionierung der Dampf- dortigen PM 5 (Abb. 9). Dieser 8-wal- optimale Dickequerprofile zu gewährleis- blaskästen, deren Dampfmenge sowie die zige, gut 8 m breite Kalander satiniert ten. Die vielzonigen Dampfblaskästen Möglichkeit unterschiedlicher Temperatu- heute bei über 1.500 m/min stark alt- kommen bei diesen Qualitäten nicht ren in den einzelnen Heizwalzen geben papierhaltige SC-B Plus-Papiere mit PPS- zum Einsatz und können daher nur im dem Betreiber die Möglichkeit, auch bei, Rauigkeiten von 1,5 µm bei Strecken- Janus™-Betrieb bei SC-Papieren zur kurz- wie in diesem Fall, asymmetrisch ange- lasten um 300 N/mm und Walzen- welligen Querprofilierung genutzt werden. ordneten Kalandern die Glanz- und Glätte- oberflächentemperaturen um 130° C. Das Problem des hohen Feuchtigkeitsver- zweiseitigkeit optimal zu beeinflussen. lustes der Papierbahn ist bei der Online- In mehreren Versuchsreihen auf der PM 5 Anwendung noch kritischer zu sehen als Der weltweit erste mehrwalzige Online- konnte nachgewiesen werden, dass mit bei Offline-Installationen, da ja hohe Janus™ Concept- Kalander ging 1996 bei höheren Streckenlasten und Temperatu- Bahnfeuchten bei sehr guten Feuchte- der Papierfabrik Lang, Ettringen in der ren auch Rauigkeitswerte um 1,2 µm querprofilen vor dem Kalander eine abso- dortigen PM 4 in Betrieb. Weitere Online- nach PPS-10 S erreicht werden können. lute Notwendigkeit darstellen. Janus™ Kalander laufen bei Haindl Papier in Schongau und bei Bowater in Donna- Die Anlage wurde mit einer sehr hohen Beim klassischen Offline-Prozess wird die cona, Kanada. Derartige, online-satinierte Flexibilität ausgestattet, was neben dem Papierbahn in der Papiermaschine auf SC-B Plus-Qualitäten sind als eigenständi- Janus™-Betrieb mit Nutzung aller Nips ca. 2,5 % Feuchte ausgetrocknet und ange Sorten am Markt etabliert und gefragt. auch den Single-Nip-Betrieb für die schließend mit geeigneten Düsenfeuch- Satinage von Standard-Zeitungsdruck- tern auf das gewünschte Feuchteniveau In manchen Fällen konkurrieren diese Pa- papieren erlaubt. Hierbei wurden schon gebracht. Zwischen Auffeuchtung und piere heute schon mit superkalandrierten Geschwindigkeiten von über 1.700 m/min Satinage liegen in diesem Fall meistens SC-A Papieren. Bei SC-B und SC-A Papie- erreicht. mehrere Stunden, so dass sich die ren wird sich zukünftig, wie bei vielen Feuchte im Papier vergleichmäßigen kann anderen Papiersorten auch, der Trend In diesen Fällen sind alle nicht genutzten und es niemals zu Problemen mit z. B. zur Online-Satinage bei immer höheren Nips offen, so dass bei laufender Produk- Tropfenmarkierungen kommt. Geschwindigkeiten fortsetzen. tion auch Walzenwechsel vorbereitet werden können (z. B. Abkühlen der Thermo- Bei der Online-Satinage wird die Papier- Mit steigenden DIP-Anteilen, sinkenden walzen). Das hier erstmals realisierte bahn nicht in der Papiermaschine ausge- Flächengewichten, aber immer höheren Janus™ MK 2-Konzept konnte sofort über- trocknet. Bei hoher initialer Bahnfeuchte Füllstoffgehalten, werden hierbei die heu- zeugen. um 15 % wird der Düsenfeuchter prinzipi- te schon bestehenden Probleme wie z. B. ell nur noch zur Querprofilierung einge- hohe Schwarzsatinage und steigende Gute Zugänglichkeit zu allen relevanten setzt und nicht mehr zur eigentlichen Opazitätsverluste bei gleichzeitig aber Stellen des Kalanders, einfacher und Anhebung des Feuchteniveaus. bester Be- und Verdruckbarkeit sicher schneller Walzenwechsel, sehr steife nicht weniger. Ständerkonstruktion mit geringer Vibra- Um den Wassertropfen genügend Zeit zur tionsneigung und einfacher Bahnlauf sind Penetration in die Bahn zu lassen und Diesen Herausforderungen müssen wir Voraussetzungen für einen problemlosen, so Tropfenmarkierungen und ähnliche uns stellen und im Interesse unserer störungsfreien Online-Betrieb. Defekte zu vermeiden, wird der Düsen- Kunden geeignete technische wie techno- feuchter ca. 1 s vom ersten Kalandernip logische Lösungen erarbeiten. Mit der Ober- und Unterwalze sind in diesem Fall entfernt installiert. Normalerweise sind Janus™ MK 2-Kalandergeneration können als vielzonige Nipcorect™-Walzen ausge- zwischen Befeuchtung und Kalander noch wir hierzu sicherlich einen wichtigen Bei- führt, um auch bei der Single-Nip-Fahr- 3-5 Trockenzylinder positioniert. trag leisten. Systems for Finishing 33

Janus™ MK 2 – Maschinenbauliche Aspekte moderner Online-Kalander

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 Voith Paper Krefeld, Deutschland Das NipProtect™-System Abhängigkeit des Hubes den Ölaustritts- querschnitt des Zylinders steuern. Beginnen wir mit der „Sicherheit rund um den Nip“, welche durch das NipProtect™- Während des Öffnens legt die unterste System bedeutend verbessert werden Mittelwalze den längsten Weg zurück, konnte. Das NipProtect™-System besteht d. h. der Kompensationszylinder ist weit aus Zylindern, die zentrisch in die Hebel- ausgefahren und fast alle Ölablassboh- lagerungen der Mittelwalzen integriert rungen sind geöffnet. sind (Abb. 1).

Josef Kohnen Von der untersten zur obersten Mittelwal- Diese Zylinder haben zwei Aufgaben: ze verringert sich der Zylinderhub und Voith Paper Krefeld, Deutschland Während des Betriebes kompensieren sie daher die Anzahl der geöffneten Ablass- die sogenannten überhängenden Gewich- bohrungen. So sinkt beim Schnelltrennen te und teilweise das Gewicht der Mittel- die obere Mittelwalze langsamer als die walzen. Dies bewirkt eine Erhöhung der jeweils darunterliegende. Durch die un- Streckenlasten in den oberen Nips. Da- terschiedlichen Absenkgeschwindigkeiten durch erhöht sich die Satinagekapazität der Mittelwalzen öffnen sich alle Nips bei gegebener Streckenlast im untersten Nip. Der Kompensationsgrad wird ent- 1 sprechend der technologischen Anforde- rung festgelegt mit z. B. 85 %.

Eine weitere, patentierte Funktion dieser Zylinder ist das Schnelltrennen der Wal- zen. Durch das Absenken der Unterwalze werden alle Mittelwalzen durch das Öl- polster im Kompensationszylinder aufgenommen und abgesenkt.

In allen Zylindern ist eine Drosselstange eingebaut, die in Reihe angeordnete Ölablassbohrungen aufweist, welche in 34

Abb. 1: Kompensationszylinder.

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

Abb. 3: Schnelltrennen – neu (NipProtect).

Abb. 4: Schnelltrennen – alt. Walze 2 Walze 4 Walze 7 Walze 11 gleichzeitig, und dies in deutlich weniger 2 als 0,5 sek. (Abb. 2). Je weiter die Wal- Nip öffnen Automatische Sanftes (Lichtspalt) Geschwindigkeitsreduktion Aufsetzen zen absinken, umso mehr Ölaustrittsboh- rungen werden verschlossen, und die Ab- 0,4 senkgeschwindigkeit reduziert sich entsprechend. Am Ende werden die Walzen 0,3 sanft auf einen mechanischen Anschlag abgelegt (Abb. 2 und 3). 0,2

Unterwalze Abb. 4 zeigt vergleichend das klassische 0,1 Öffnen eines Kalanders. Hier werden beim Geschwindigkeit (m/sek) Oberwalze Schnelltrennen die Mittelwalzen von oben 0 nach unten nacheinander auf mechani- Zeit (sek) schen Anschlägen abgelegt. Der unterste Nip des Kalanders wird als letzter geöff- 3 net, was zu hohen Bauteilbelastungen Schnelltrennen – neu (NipProtect) -20 führt. 0

Seit Juni 2000 arbeitet das NipProtect™- 40 System erfolgreich als Erstinstallation in einem 9 m Janus™-Kalander. Inzwischen 80 alle Nips geöffnet sind bereits 10 Kalander damit ausgerüs- Abriss tet. Dies zeigt, dass unsere Kunden von 120 Weg (mm) Weg erkannt diesem System überzeugt sind. alle Walzen sanft abgelegt 160 Weitere Vorteile 200 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 ● Durch die mechanische Steuerung des Zeit (sek) Ölaustrittsquerschnitts arbeitet das System sehr zuverlässig und betriebs- 4 Schnelltrennen – alt sicher. Auch bei Ausfall von Steue- -20 0 rungselementen bleibt die Dämpfungs- 1. Nip offen funktion erhalten. 40 ● Am Ende des Öffnungsvorgangs sind alle Walzen auf mechanische Anschlä- 80 Abriss ge abgestützt. Dies gewährleistet eine erkannt 120 hohe Sicherheit für das Bedienungs- (mm) Weg und Wartungspersonal. 160 letzter Nip offen

● Alle Drücke werden mit mechanischen 200 Ventilen geregelt, d. h. ohne Proportio- -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 nalventile und elektronische Bauteile. Zeit (sek) Systems for Finishing 35

Abb. 5: Walzenpaket.

Abb. 6: Exzenterverstellung.

Abb. 7: Schema Walzenversatz.

5 Floating Stack ● Im Stack herrscht ein automatisches SPS Kräftegleichgewicht. Eine grundsätzliche Optimierung im Be- ∆s ∆s reich der Nip-Belastung wurde mit der ● Hohe Dämpfung im gesamten System Verwendung des Floating Stacks erreicht. und günstiges dynamisches Verhalten durch das Einspannen zwischen zwei Alle Mittelwalzen werden in Hebeln gela- Ölpolstern (Nipco™- Walzen). gert. Ober- und Unterwalze sind selbstbelastende Nipco™-Walzen mit einem Man- telhub von je 30 mm. Das heißt: Es gibt Exzenterverstellung der Hebel- ∆s ∆s ∆ ∆ keinen Festanschlag im Stack bzw. in der drehpunkte aller Mittelwalzen – Pi Pi ∆s ∆s Oberwalze. eine wirkungsvolle Maßnahme zur Barringvermeidung? ∆P ∆P i i Die Position des Walzenpaketes wird durch Wegaufnehmer an den Nipco™- Eines der am häufigsten diskutierten The- 6 Walzen überwacht. Im Betriebszustand men rund um einen Mehrwalzenkalander befinden sich beide Nipco™-Walzenmän- sind die Standzeiten der Kunststoffbezü- tel in ihrer Mittenposition (Abb. 5). ge und in diesem Zusammenhang insbesondere das Barring der Walzen. Während des Schnelltrennens soll der Druckabbau in der Ober- und Unterwalze Barring ist ein Verschleißproblem der äquivalent zum Druckabbau in den Unter- Walzenoberfläche sowohl elastischer wie zylindern erfolgen. Geschieht dies nicht harter Walzen, das durch selbst- oder absolut synchron, so reagieren herkömm- fremderregte Schwingungen des Walzen- liche Systeme sofort mit überhöhten paketes erzeugt wird. Jeder Kalanderwal- Kräften auf die mechanischen Anschläge, zenstack schwingt verstärkt in seinen die dadurch beschädigt werden können. Eigenschwingungsformen, und durch Ver- Ganz anders der Floating Stack: Ein un- schleiß kommen die Barringerscheinun- terschiedlicher Abbau der Drücke schlägt gen früher oder später zum Vorschein. 7 sich hier nur in einer geringen Positions- Thermowalze Oberer Nip verschiebung des Walzenpaketes nieder, Um das Auftreten von Barring zu verzö- und dies hat keinerlei negative Auswir- gern oder zu vermeiden, wird ein Versatz kungen. einzelner Mittelwalzen senkrecht zur Nip- Welligkeit richtung realisiert, der sogenannte „Wal- n=7 Weitere Vorteile des Systems zen Offset“. Dieser Walzenversatz wird Elastische n=8 erreicht, indem der Bolzen, um den sich Walze π ● Der Floating Stack ist aus ca. 100 On- der Mittelwalzenhebel dreht, exzentrisch π /2 und Offline-Installationen bekannt und gelagert wird. Über eine Verstellung des n=9 wird bereits bei drei aktuellen Janus™- Exzenters kann die Position des Hebel- Kalandern erfolgreich eingesetzt. drehpunktes und somit der Walze bis zu 20 mm verändert werden (Abb. 6). Unterer Nip Thermowalze ● Hohe Sicherheit gegen mechanische Beschädigungen, da kein Festanschlag. 36

Abb. 8: Schema Schaber.

8 Neues Schaber-System – ermöglicht eine stabile und steife Aus- gute Schaberarbeit auch auf führung der Bauteile bei kompakten Ab- hochwertigen Walzenober- messungen. Dies ist vor allem bei der Klinge flächen Deckplatte des Schaberklingenhalters und beim Schaberbalken von großem Vorteil. 16˚ Das Papier ist das Spiegelbild der Wal- Pneumatikschlauch zenoberfläche. Wir haben deshalb für den Bei der Deckplatte wurde die Steifigkeit Mittelstange Pneumatikschlauch Janus™ MK 2 ein Schabersystem ent- quer zur Bahnlaufrichtung verringert, so Deckplatte wickelt, das diesen hohen Anforderungen dass sich die Klinge jetzt bestens der gerecht wird (Abb.8). Walze anpassen kann. In Bahnlaufrich- Balken tung ist die Deckplatte dagegen steif aus- Die klassischen Anforderungen an den geführt, so dass auch stark unterschiedli- Schaber, saubere Oberfläche und Wickel- che Anpresskräfte den Klingenwinkel schutz, müssen ohne Beschädigung der nicht wesentlich beeinflussen können. Walzenoberfläche erfüllt werden. Damit hat der Schaber einen direkten Einfluss Die kompakte Bauweise der Schaberein- Die Installation eines Monitoring Systems auf die Qualität des Papiers. richtung ermöglicht, auch bei großen dient zur Erkennung einer auftretenden Walzendurchmessern und dem für elasti- Barringfrequenz. In der Praxis treten Bar- Gleichmäßige Schaberbelastungen auf sche Bezüge empfohlenen Klingenwinkel ringmuster mit einem ganzzahligen Viel- dem niederen Niveau von 30-50 N/m sind von 16°, den Einsatz von 75 mm breiten fachen von n = 25-60 Wellenbergen und eine wichtige Voraussetzung zur scho- Schaberklingen. Gegenüber 100 mm brei- -tälern auf. Abb. 7 zeigt beispielhaft ein nenden, aber wirksamen Beschaberung. ten Klingen sind diese deutlich steifer, Barringmuster mit n = 8 Wellenbergen Bei der Auswahl der Materialien und der was sich wiederum positiv auf die Kon- und -tälern. Durch den Versatz der Walze Konstruktion wurde darauf geachtet, dass stanz des Klingenwinkels auswirkt und um z. B. /2 wird deren Umfangsweg von die teilweise extremen Walzentemperatu- die Eigenfrequenz der Klingenschwingung Nip zu Nip verändert, d. h. in die Rück- ren keinen schädlichen Einfluss auf die fast verdoppelt. koppelung der Walze wird aktiv ein- Formstabilität des Schabers haben. Nur gegriffen. Die Walze wird von der Bar- noch die durchgehende Mittelstange be- ringfrequenz entkoppelt und das im steht aus Stahl, alle übrigen Bauteile, Anfangsstadium erkannte Barring wird die sich über die gesamte Breite er- Ausblick positiv beeinflusst. strecken, bestehen aus kohlefaserver- stärktem Kunststoff (CFK). Die vorgestellten Beispiele dokumentie- ren die Weiterentwicklung der Janus™ Entwicklungsstand Durch die geringe spezifische Wärme- MK 2-Technik im Detail. Darüber hinaus kapazität bei gleichzeitiger schlechter arbeiten wir selbstverständlich an einer ● Messungen mit einem Monitoring-Sys- Wärmeleitfähigkeit dieses Werkstoffes er- ganzen Reihe zusätzlicher Verbesserun- tem haben bereits Laufzeitverlängerun- wärmen sich die Oberflächen der Bauteile gen. Sie betreffen vor allem den Walzen- gen durch Walzenversatz bestätigt. schon während der Aufheizphase, so dass wechsel und die Antriebstechnik. Unab- Tropfenbildung durch Kondensation bei hängig davon wurden natürlich Kern- ● Längerfristige Untersuchungen werden der Produktion vermieden wird. gedanken der Janus™ MK 2-Technologie zeigen, wie Walzenentmittung optimal auch auf andere Kalandersektoren über- anzuwenden ist, um Barring zu verzö- Das außerordentlich gute Verhältnis von tragen – siehe hierzu den Beitrag „Eco- gern oder zu vermeiden. Eigengewicht zu Festigkeit des Materials soft™-Kalander“. Systems for Finishing 37

Abb. 1: Janus™ MK 2

Der Einfluss der Walzenbezüge und -beschichtungen auf die Satinagequalität

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 Dr. Lothar Zimmermann ein Wechselnip benötigt, bei dem zwei elastische Walzen gegen- Voith Paper einander laufen. Die Glattheit der Walzenoberflächen ist wichtig Krefeld, Deutschland 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. 38

Abb. 2: Hartgussoberfläche.

Abb. 3: Beschaberte Chromoberfläche.

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

Abb. 5: Partikelgrenzenkorrosion einer HVOF-Schicht.

2345

Die harten Walzen (>1.100 HV) herzustellen, und diese auf doch mit dem bereits gespritzten Material und ihre Oberflächen eine Rauigkeit von Ra < 0,08 µm geschlif- keine hinreichend innige Verbindung ein- fen werden konnten, ersetzten sie überall gehen und daher unter besonderen Be- In den ersten Superkalandern wurden dort die Chromschichten, wo es neben dingungen an den Rändern zur Korrosion Stahl- oder Graugusswalzen eingesetzt, der Verschleißfestigkeit auch auf Scha- neigen. die man jedoch wegen des starken Ver- berbarkeit ankam. Mit der Zahl der unter- schleißes bald durch Hartgusswalzen er- schiedlichen Einsatzfälle stellte sich je- Nach diesen Erfahrungen wurde erneut setzen musste. In Abb. 2 ist der Lackab- doch bald heraus, dass auch diese Schicht versucht, eine geeignete Schicht zu fin- druck einer Hartgusswalzenoberfläche nicht universell verwendbar war. den. Inzwischen waren Fortschritte beim dargestellt. Man erkennt deutlich die raue Galvanisieren von Chrom gemacht wor- Oberfläche, aus der die relativ groben Ein Kunde, der holzfrei gestrichenes den, die es ermöglichten, Schichten mit Eisenkarbide vorstehen. Papier herstellt, war hinsichtlich des er- einer Härte von 950 HV herzustellen statt reichten Glanzes nicht zufrieden. In einer der früher üblichen 850 HV. Diese neue Eine wesentliche Verbesserung der Ober- anderen Papierfabrik, in der SC-Papiere Chromschicht ist gegenwärtig bei einem fläche gelang durch den Einsatz ver- hergestellt werden, konnte man zwar Kunden mit Schaber im Einsatz, der chromter Walzen, die jedoch wegen der nach längerem Einsatz unterschiedlichen SC-A+ Qualitäten herstellt und mit den Kratzempfindlichkeit nicht beschabert Verschleiß an Hartgusswalzen und HVOF erreichten Papierqualitäten sehr zufrieden werden konnten. Trotzdem wurde immer beschichteten Walzen messen (Abb. 2 u. ist, obwohl sich auf seinen Thermowalzen wieder versucht, auch bei diesen Be- Abb. 4), nicht jedoch am Papier fest- Laufspuren von den Schabern abbilden. schichtungen Schaber einzusetzen. stellen. Bei einem dritten Kunden, auch er Es fehlen also nach wie vor Beschichtun- produziert SC-Papiere, waren zwar die gen, deren Oberfläche möglichst homo- Abb. 3 zeigt eine Chromoberfläche nach Standzeiten der HVOF beschichteten Wal- gen und für notwendige Beschaberung einem Einsatz von etwa 38 Tagen. Die in zen bedeutend besser als bei Hartguss- geeignet ist, allerdings gibt es vielver- Umfangsrichtung verlaufenden deutlichen walzen, jedoch bei weitem nicht ausrei- sprechende Entwicklungen bei den Spritz- Spuren sind Reste der Schleifriefen. Ins- chend. Hier zeigten Untersuchungen, schichten von Voith Paper. gesamt war die Rauigkeit zu diesem Zeit- dass die Schichten durch Partikelgren- punkt mit ca. 0,15 Ra noch gut für den zenkorrosion zerstört wurden (Abb. 5). Die elastische Walze, weiteren Einsatz geeignet. ihre Bezugs- und Oberflächen- Partikel sind in diesem Zusammenhang, eigenschaften Als es dann gelang, mit dem Hochge- die auf das Grundmaterial auftreffenden schwindigkeitsspritzen (HVOF; High Velo- Tropfen des Beschichtungsmaterials, die Bei schnell laufenden und hoch belaste- city Oxygen Fuel) Schichten großer Härte zwar mechanisch abgeplattet werden, je- ten Janus™-Kalandern waren die elasti- Systems for Finishing 39

6 Walze: Abb. 6: Einfluss der schen Bezüge der Mittelwalzen von An- Ra = 0,3 µm µ Rauigkeit elastischer fang an hohen Belastungen ausgesetzt, Rz = 2,5 m Walzen auf die Satinage. so dass alle Aufmerksamkeit darauf ge- v = 1.000 m/min, richtet wurde, die Haltbarkeit und Be- Q = 450 N/mm, T = 130°C triebssicherheit zu erhöhen. beidseitig gestrichenes, holzfreies Papier 100 g/m2. Inzwischen wurden Materialien gefunden, Walze: bei denen eine Beschädigung allein durch µ Ra = 0,5 m Glanz: Glanz: Überhitzung infolge Walkarbeit nahezu µ Rz = 4,5 m OS: 74% OS: 82% ausgeschlossen werden kann. Jetzt kon- US: 82% US: 82% zentriert sich das Interesse zunehmend auf die Fragestellung, welche Eigenschaften fläche einprägen, was eine Glanzreduzie- ausgesetzt sind. Bei diesen Bezügen steht ein Bezug besitzen muss, um optimale rung zur Folge hätte. Um das zu vermei- die große Walkarbeit und entsprechende Satinageergebnisse zu gewährleisten. den, setzt man bei den hier verwendeten Eigenerwärmung im Vordergrund, weil Bezügen auf Materialien mit einer sehr sie einen breiten Nip bei relativ geringen Gerade bei den elastischen Walzen muss glatten Oberfläche. Um dies zu erreichen Druckspannungen bilden müssen. dabei nach den verschiedenen Papiersor- werden Abstriche bei der Verschleiß- ten unterschieden werden. Denn es festigkeit der Walzen gemacht. macht einen Unterschied, ob z. B. das Vo- Das Zusammenwirken von lumen des satinierten Materials eine we- Besondere Anforderungen werden an die Bezug und Beschichtung im Nip sentliche Zielgröße ist oder ob vor allem Bezüge bei technischen Papieren wie z. B. Glanz, Glätte und Produktionsgeschwin- Silikon Rohpapier gestellt. Hier soll das Wie bereits in der Einleitung beschrieben, digkeit im Vordergrund stehen. Papier extrem verdichtet werden, wobei wird in einem Janus™ Kalander im obe- das Kollabieren der Fasern, das Transpa- ren Bereich die erste Seite geglättet und Beim Kalandrieren ungestrichener Papie- rentwerden des Papiers, gewünscht ist. nach dem Wechselnip die zweite Seite. re für Tiefdruck kommt es auf hohen Glanz und vor allem Glätte bei möglichst Außerdem muss die Oberfläche sehr ge- Die Glättung erfolgt jeweils auf der der geringer Schwarzsatinage an. Hier muss schlossen sein, damit bei einer an- Thermowalze zugewandten Seite des Pa- das Papier mit hohen Druckspannungen, schließenden Behandlung des Papiers, piers. Dementsprechend werden nach hohen Temperaturen und möglicherweise z.B. mit Silikonöl, dieses nur an der Ober- dem Wechselnip an die Oberflächen der mit viel Dampf behandelt werden. Dem- fläche bleibt und nicht in das Papier ein- elastischen Walzen hohe Anforderungen entsprechend werden Bezüge benötigt, dringt. Hier ist die Druckfestigkeit des gestellt. Dies konnte in einem Anwen- die für hohe Druckspannungen geeignet Bezuges eine zentrale Forderung in Ver- dungsfall für holzfreie gestrichene Hoch- sind, eine glatte Oberfläche besitzen und bindung mit glatter Oberfläche und extre- glanzpapiere eindrucksvoll nachgewiesen möglichst wenig verschleißen. mer Härte im Mikrobereich, die dazu werden (Abb. 6). dient, die Papierfasern zusammenzu- Bei gestrichenen Papieren ist die Ober- drücken und so Transparenz zu erzeugen. Dem Verschleiß bzw. der Verschlechte- flächenrauigkeit der elastischen Walzen rung der Thermowalzenoberfläche muss von extremer Bedeutung: Da diese Papie- Für die Satinage von Karton ist ein hohes durch Erhöhung der Linienkraft entge- re eine sehr fein strukturierte und ge- Volumen nach dem Kalandrieren eine gengewirkt werden. Bei frisch geschlif- schlossene Oberfläche besitzen, würden wichtige Zielgröße. Dazu werden sehr fenen Walzen ist zur Erreichung einer sich harte, aus den Walzenbezügen he- weiche, glatte Bezüge benötigt, die je- bestimmten Papierqualität z.B. nur eine rausragende Füllstoffe in die Papierober- doch nur geringen Druckspannungen Linienkraft von 320 N/mm erforderlich, 40

diese muss jedoch im Laufe der Zeit bis Ergänzend dazu bietet sich auch die Mög- ● Für holzfreie gestrichene Papiere mit auf etwa 370 N/mm erhöht werden. Auf lichkeit, bei besonders glatten Walzen mit hohen Anforderungen an Glanz und diese Weise lassen sich trotz erhöhter Produktionsparametern zu reagieren, z.B. Glätte stellt die Chromwalze eine wich- Rauigkeit der Thermowalzen (Ra > 0,8 m) mit der Reduzierung der Dampfmenge, tige Komponente dar. Empfohlen wird also die geforderten Glanz- und Glätte- die auf das Papier gesprüht wird, sowie ebenfalls eine Spritzschicht vom Typ werte beim Papier doch noch erzielen. damit, die Temperatur der Thermowalzen CeraCal™, die bei ersten Versuchen, Zurückzuführen ist das offensichtlich auf zu verringern. auch mit Dampffeuchtern, sehr gute den druckspannungsbedingt intensiveren Ergebnisse ohne Partikelgrenzenkorro- Kontakt zwischen der Papierbahn und den Mit diesen Erkenntnissen ist die Entwick- sion zeigte. So konnte die Rauigkeit Thermowalzen sowie den damit verbun- lungsrichtung für Bezüge und Beschich- mit dieser Schicht über einen Zeitraum denen verbesserten Wärmeübergang. tungen klar umschrieben: Es werden von 70 Tagen bei Ra = 0,1 µm begrenzt verschleißfeste Beschichtungen für Ther- werden. Dennoch wäre es wünschenswert, die mowalzen mit einem charakteristischen ● Diese Schicht ist auch für SC-A, SC-B Rauigkeit einer Thermowalze nachhaltig Ra-Wert < 0,1 µm benötigt, die mit elasti- und LWC-Qualitäten die Beschichtung unter dem oben genannten Wert von schen Walzen ergänzt werden, deren der Wahl. Ra > 0,8 m zu halten. Denn dann könn- Rauigkeit zumindest unter Ra = 0,15 µm ● Für SC-C und Zeitungsdruck hingegen ten die geforderten Papiereigenschaften liegt. reichen unbeschichtete Walzen aus, mit geringeren Linienlasten und damit sofern nicht der Formverschleiß eine geringerer Verformung der elastischen Beschichtung erfordert. Walzen erreicht werden. So würden einer- Empfehlungen für seits Walzenbezüge geschont und ande- Walzenbezüge Für elastische Walzen gilt: rerseits aus der geringeren Linienlast und -beschichtungen ● Bei gestrichenen Papieren mit hohen resultierend geringere Antriebsleistungen Anforderungen an die Glätte ist Ru- wirksam werden. Diese Zusammenhänge Welche Oberflächenmaterialien können bin™ S die richtige Qualität. verstärken sich noch, wenn es gelingt, heute eingesetzt werden, um die verschie- ● Zur Produktion von weniger an- die Oberflächen der elastischen Walzen in denen Papiersorten optimal zu satinieren? spruchsvollen gestrichenen Papieren Richtung auf die Oberflächengüte der und LWC ist der Einsatz von Rubin™ Thermowalzen zu verbessern. Für harte Walzen gilt: zu erwägen, einer Qualität, die aufgrund von Art und Menge der Füllstof- fe eine Mittelstellung einnimmt. Papierqualität Besondere Eigenschaften Walzenbezug Walzenbeschichtung ● Dort, wo es um hohe Linienlasten bei großen Produktionsmengen geht, z.B. Holzfrei gestrichen Sehr hoher Glanz Rubin™ S CeraCal (Chrom) bei SC-A und SC-B Qualitäten, kann Holzfrei gestrichen Rubin™ CeraCal (Chrom) nur Safir™ S als besonders unempfind- LWC Safir™ S (Rubin) CeraCal licher, verschleißfester Bezug zum Ein- SC-A+ Safir™ S (Rubin) CeraCal satz kommen. SC-A Safir™ S CeraCal SC-B Safir™ S CeraCal (unbeschichtet) Nachdem in diesem Artikel der Zusam- SC-C Safir™ S (TopTec HC) unbeschichtet menhang zwischen verschiedenen Walzen- Decor- Papiere Safir™ S CeraCal oberflächen und dem Satinageergebnis behandelt wurde, beschreiben die folgen- Technische Papiere Sehr hohe Transparenz Safir™ S CeraCal (unbeschichtet) den Beiträge technische und konstruktive Zeitungsdruck TopTec HC unbeschichtet Entwicklungen. Systems for Finishing 41

Elastische Walzenbezüge für Janus™-Kalander

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.

Die Entwicklung der Grundlagen des Bezugsdesigns Kunststoffwalzenbezüge Der Aufbau der von Voith Paper Service Die beiden ersten Janus™ Kalander gin- hergestellten Kalanderbezüge TopTec™, gen Ende 1996 mit Kunststoffbezügen in Rubin™ und Safir™ besteht im wesentli- Betrieb, darunter auch der erste Janus™- chen aus einer glasfaserverstärkten Ba- Kalander online zur Papiermaschine. sisschicht und einer aramidfaserverstärk- ten Funktionsschicht. Moderne Kalanderwalzenbezüge werden Dr. Benno Bader aus Faserverbundwerkstoffen hergestellt, Die Basisschicht wird in einer mehrlagi- Voith Paper Service wobei Bezüge mit gegossener Funktions- gen Konstruktion von Glasfasergewebe Wimpassing, Österreich schicht und Bezüge mit faserverstärkter mit Füllstoffen und Harzimprägnierung Funktionsschicht zu unterscheiden sind. auf den Metallkern gewickelt. Sie soll eine auch dynamisch feste Verbindung ei- Der Vorteil eines gegossenen Bezuges nerseits mit dem Metallkern und anderer- liegt in der hohen Isotropie des Materi- seits mit der Funktionsschicht sicherstel- als, was auch die damit erzielbare sehr len. Dazu muss die Basisschicht in ihren glatte und homogene Oberfläche erklärt. physikalischen Eigenschaften wie Festig- Dieser Vorteil wird aber mit einer nicht keit, E-Modul, Dehnungsverhalten sowie zufriedenstellenden Sprödigkeit erkauft. ihrer Bindefestigkeit auf der Unterseite Außerdem tendieren entstehende Risse dem Metall und auf der Oberseite der dazu, sich in alle Richtungen auszubrei- Funktionsschicht, die die Kalandrierauf- ten (Abb. 1). gabe übernimmt, nahe kommen.

Daher werden von Voith Paper nur Be- Bei den ersten Multi-Nip-Kalandern waren züge eingesetzt, die in Basis- und Funk- aufgrund der hohen Nipfrequenzen zu- tionsschicht eine Faserverstärkung auf- nehmend Probleme mit lokalen Verbren- weisen (Abb. 2). Die Bruchmechanik der nungen, sogenannten „Hot Spots“, aufge- faserverstärkten Funktionsschicht ist in taucht. Diese entstehen durch eine immer Abb. 3 dargestellt. wiederkehrende lokale Überlastung des Bezuges, durch die Verformungsenergie in Wärme umgewandelt wird. 42

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

Abb. 2: Begrenztes Risswachstum durch die Faserverstärkung. Abb. 5: Überlast durch Ablagerung. Abb. 3: Mechanik des Risswachstums Ablagerungsdicke Ⅲ a Faserbruch 200 m Ⅲ b Faser pull out 100 m Ⅲ c Rissüberbrückung 70 m d Verformung der Matrix Abb. 6: Verlustfaktor tan für verschiedene Abb. 4: Walzenschaden durch Ablagerung. Kalanderwalzenbezüge.

1 2 3 4

b a c d

Diese Wärme kann aufgrund der imma- Diese – als Tangens Delta bezeichnete – gen zu erreichen, ist ein sehr hoher tech- nent schlechten Wärmeleitung im Kunst- dimensionslose Messgröße wird durch nologischer und entwicklungstechnischer stoff nicht schnell genug abgeleitet wer- geeigneten Aufbau der Molekülstruktur, Aufwand notwendig. Es hat sich gezeigt, den und bewirkt wegen der gestiegenen aber auch durch die Wechselwirkung zwi- dass eine optimale Verfügbarkeit der Temperatur vor allem in radialer Rich- schen Polymermatrix und Füllstoffen Walzen nur durch Kompromisse bei den tung eine Ausdehnung des Bezuges. Die- bzw. Fasern beeinflusst. Eine optimierte Oberflächeneigenschaften erreichbar ist. ser Vorgang wird bei jedem Nipdurch- Rezepturgestaltung erlaubte beinahe eine Daher wurden die Bezüge von Voith Pa- gang wiederholt. Das Zusammenwirken Halbierung der entstehenden Wärmemen- per in zwei Richtungen optimiert. von periodischer Überlastung und Wär- ge für die Bezugsqualitäten Rubin™ und medehnung führt zu einem selbstverstär- Safir™. Aufgrund dieser Optimierung Rubin™-Bezüge wurden optimiert für ge- kenden Kreislauf, der sogar dann noch konnte der Anteil an Schäden durch der- strichene Papiere (Abb. 7), um mög- weiter wirkt, wenn der auslösende Faktor, artige Effekte drastisch reduziert werden. lichst glatte Oberflächen zu erzeugen. die Ablagerung auf der Walze, entfernt Dies wurde erreicht durch eine besonders wird. feine Verteilung der Füllstoffe und eine Oberflächeneigenschaften reduzierte Füllstoffmenge. Ein derartiger Effekt kann bei schnelllau- der Kunststoffbezüge fenden Maschinen innerhalb von Minuten Daraus resultiert eine etwas geringere zur Verbrennung des Polymerbezuges Die hervorstechende Eigenschaft von ge- Härte von 90 Shore D. Dies bedeutet führen (Abb. 4). gossenen Bezügen ist die sehr homogene gleichzeitig einen gewissen Kompromiss und glatte Oberfläche. Um eine ähnliche hinsichtlich der Abriebfestigkeit und so- Gegen diese selbstverstärkenden Effekte Qualität auch mit faserverstärkten Bezü- mit der Standzeit (Abb. 8). bei starker Ablagerung oder schwerer Randüberlastung sind selbst modernste 600 Bezüge machtlos (Abb. 5). Hingegen 0,050 500 konnte die Beständigkeit gegen geringere 0,040 Abweichungen im Nip, wie z.B. Druck- 400

oderTemperaturprofilabweichungen,deut- 0,030 300 lich verbessert werden. Der Anteil an Ver- tan 0,020 formungsenergie, der bei jedem Nip- 200 Linienlast [kN/m] durchgang in Wärme umgesetzt wird, 0,010 100 ist eine materialabhängige Eigenschaft 0 0,000 SuperTex Rubin G Safir S Jalon Yellow Jalon Orange D2 Jalon Sun 4 TopTec HC JanuTec Jalon Orange (Abb. 6). 56 Systems for Finishing 43

Abb. 7: Oberfläche eines gestrichenen Papiers.

Abb. 8: Füllstoffverteilung Rubin™ G.

Abb. 9: Oberfläche SC-Papier.

Abb. 10: Füllstoffverteilung Safir S.

78910

Rubin™-Bezüge sind bestens zum Kaland- – oft erst nach einigen Wochen – zur Zer- ● Verformungen der Stahlwalzenkörper rieren von Papieren geeignet, bei denen störung führen kann. wurden ausgeschlossen. es in erster Linie auf hohen Glanz der ● Das Bezugsmodell wurde als vorspan- Papieroberfläche ankommt. Die genauen mechanischen Vorgänge bei nungsfrei angenommen. einem solchen Ereignis waren bisher im Auf der anderen Seite ist besonders für Detail nicht bekannt. Um nähere Informa- Die Ergebnisse dieser Berechnungen Magazinpapiere (Abb. 9) eine hohe Ver- tionen über die Materialbelastungen bei spiegeln jedoch, trotz oben erwähnter fügbarkeit und Standzeit der Walzenober- solchen Überpressungen zu gewinnen, Einschränkungen, die Vorgänge beim flächen unabdingbar, um einen ökono- wurde ein Finite-Elemente-Rechenmodell Durchgang von Fremdkörpern im Nip re- mischen Betrieb der Papiermaschine zu entwickelt, das mit gewissen Einschrän- lativ gut wider. gewährleisten. kungen die Vorgänge im Nip gut darstellt.

Die Safir™-Bezüge sind daher auf beste Bei einem Walzenpaar aus Stahlwalze und Ergebnisse Abriebbeständigkeit hin optimiert und da- kunststoffbezogener Gegenwalze wurde mit besonders resistent gegen Barring. auf die harte Walze eine Verdickung mo- In der ersten Modellrechnung wurde Dies wird erreicht durch Verwendung delliert (Abb. 11). Diese simuliert in als Belastung der Walzen eine Linienlast sehr harter Füllstoffe und führt zu einer einem dynamischen Rechenmodell den von 550 kN/m angenommen. Beim Bezugshärte von 92 Shore D (Abb. 10). Nipdurchgang eines Fremdkörpers. Durchgang der Verdickung zeigte sich, dass bei Überschreiten einer gewissen Aufgrund dieser hervorragenden Eigen- Als Ergebnis liefert die Berechnung die Druckspannung aufgrund von Masse und schaften sind Safir™-Bezüge die in Multi- mechanischen Belastungen und Dehnun- Trägheit der Walzen sich der Nip öffnete, Nip-Kalandern meist verwendeten Bezüge. gen bei der durch die Verdickung defi- und die auftretenden Spannungen im nierten Verformung. Um rasch erste Re- Bezug in etwa den Spannungen entspra- In der Praxis werden oft einmalige me- sultate zu erhalten, wurden im Modell ei- chen, die bei zehnfacher Linienlast auf- chanische Überlastungen festgestellt. Im nige Einschränkungen getroffen, die nicht treten würden. Dieses Modell entspricht Gegensatz zu den oben erwähnten perma- der Realität entsprechen. in etwa den Verhältnissen, die in Single- nenten dynamischen Überlastungen, die Nip-Kalandern oder bei Ober- und Unter- eine verstärkte Wärmeentwicklung verur- Dies sind: walzen in Multi-Nip-Kalandern auftreten. sachen, bewirkt eine einmalige mechani- ● Lineares Materialverhalten des Kunst- Ebenso ist dieses Verhalten bei Labor- sche Überlastung aufgrund der hohen stoffbezuges. kalandern festgestellt worden, bei denen Dehnung häufig eine Schädigung des Be- ● Die Materialparameter der Verdickung die Mittelwalzen durch die relativ gerin- zuges, die im weiteren Betrieb der Walze entsprechen Stahl. gen Massen ausweichen konnten. 44

Abb. 11: Modelldesign für FE-Auslegung.

Abb. 12: Auftretende Druckspannungen abhängig von Verformungen. Linienlast 0,5-3 mm Abb. 13: Schubspannung in tangentialer 30 mm Richtung bei 3 mm Verformung.

Abb. 14: Erfahrungen mit Kalanderbezügen in einigen Janus™ Kalandern. Ⅲ Normal [%] Ⅲ Schäden [%] 11 13 Ⅲ Barring [%]

12 14 1183 1200 100% = 100% = 100% = 100% = 100% = 100% = 422 Schleif- 165 Schleif- 82 Schleif- 100 Schleif- 52 Schleif- 32 Schleif- intervalle intervalle intervalle intervalle intervalle intervalle 1000 50%

800 40% 636 600 30%

400 370 20%

200 Max. Druckspannung [MPa] 10% 71 0 0 0,5 1 2 0% Plastische Verformung des Bezuges Total Safir Janus Yellow Janus Orange SuperTex JanuTec HC Die Erfahrung in Multi-Nip-Kalandern parameter linear abhängig von der Höhe der Bezug zerstört wird. Die endgültige zeigt jedoch, dass bei den sehr hohen der modellierten Verdickung und errei- Zerstörung tritt unter Umständen erst Massen die Mittelwalzen nicht ausweichen ein Äquivalent der Spannungen, das nach einigen Wochen auf, was eine Klä- chen können. Daher wurde das Modell bei dem ca. 50-fachen der Linienlast auf- rung der Schadensursache oft sehr er- durch Fixierung der Walzenmittelpunkte treten würde (Abb. 12). schwert. angepasst. Die so erzwungene Verfor- mung zeigte deutlich höhere Spannungen Bei relativ geringen Verformungen von Als Möglichkeit, die Schädigung nach als bei dem vorherigen Modell. nur 0,5 mm treten bereits Schubspan- einer mechanischen Deformation festzu- nungen im Bezugsquerschnitt auf, die stellen, hat sich die Ultraschall-Prüfung Wider Erwarten war der Einfluss der über der Festigkeit des Materials liegen gut bewährt. Damit ist eine Schädigung vergleichsweise hohen Verformungs- (Abb. 13). schon in relativ frühem Stadium fest- geschwindigkeiten beim Nipdurchgang stellbar, und Folgeschäden durch Auf- eines Fremdkörpers bei 1.500 m/min re- Weiterhin kann man auch deutlich ein platzen der Bezüge und herausfliegende lativ gering. Trotz der hohen Umfangs- zweites Maximum der Schubspannungen Teile können verhindert werden. geschwindigkeit ist die Verformungs- in tangentialer Richtung an der Über- geschwindigkeit noch weit von der Schall- gangszone zwischen Bezug und Metall- Fazit geschwindigkeit im Kunststoffbezug ent- kern sehen. Dieses 2. Maximum ergibt fernt, so dass Schockwellen, die eine sich aufgrund der unterschiedlichen E- Insgesamt hat sich die Schadenshäufig- massive Schädigung an unerwarteten Moduli der Materialien Bezug und Metall- keit an elastischen Kalanderwalzenbezü- Stellen auslösen könnten, im Modell nicht kern und ist besonders kritisch für die gen deutlich reduziert (Abb. 14). auftreten. Haftung des Bezuges auf dem Metallkern. In der Praxis treten besonders in diesem Ebenso haben sich die Schadensbilder Als Einfluss der dynamischen Berech- Bereich erste Schädigungen bei mechani- verändert. Der häufigste Grund für einen nung ist lediglich eine leichte Asymme- scher Überlastung auf. Diese Schädigung Walzenwechsel ist in Barring-Phänome- trie der Spannungen im Nip beim Durch- der Haftschicht ist direkt nach dem Er- nen zu suchen, gefolgt von mechani- gang der Verdickung festzustellen. eignis meistens nicht kritisch. Durch die schen Zerstörungen. Safir™-Bezüge zei- dynamische Beanspruchung im weiteren gen die besten Laufeigenschaften und Die resultierenden Spannungen sind Betrieb der Walze kann es jedoch zu einer längsten Schleifintervalle aller am Markt natürlich aufgrund der linearen Material- Ausbreitung kommen, bis schlussendlich verfügbaren Kunststoffbezüge. 45

CeraCal™ – eine optimierte Hochleistungs- beschichtung für harte Kalanderwalzen

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. Dr. Hasso Jungklaus Dieser Ansatz hat jedoch wegen der Kratzempfindlichkeit von Chrom Voith Paper Service Laakirchen, Österreich nur begrenzte Chancen. Deshalb konzentriert sich Voith Paper Service auf die Entwicklung geeigneter Spritzschichten.

Maßgeschneiderte Als Werkstoffe werden karbidische und thermische Beschichtungen boridische Hartstoffe verwendet, welche für Heizwalzen in unterschiedlichen Metallmatrices ein- gelagert sind. Seit einiger Zeit finden vermehrt sogenannte thermisch gespritzte Schichten Abhängig von der Werkstoff- und Verfah- Anwendung. Hierbei handelt es sich um renskombination können hier Härtewerte Verbundwerkstoffe, die in Pulverform mit über 1.500 HV erzielt werden, wobei eine hoher kinetischer und thermischer Ener- hohe Härte nicht automatisch mit hoher gie auf die Walzenoberfläche aufgetragen Verschleißbeständigkeit gleichzusetzen werden. Abb. 1 zeigt den Beschichtungs- ist. Eine begrenzte Sprödigkeit und der vorgang. „kohärente“ Verbund des Schichtsystems spielen eine maßgebliche Rolle für mög- lichst lange Einsatzzeiten. 46

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: Heller Oxidsaum am Karbidrand durch Überhitzung.

2 3 4

Prinzipiell wird diskutiert, ob mehrphasi- kinetischer Anteil hinzugefügt werden. fließende Pulver wird mit dem HVOF- ge Schichtsysteme nicht automatisch Gleichzeitig gilt es, über die Auswahl des Brenner lagenweise auf die Walzen- aufgrund der mangelnden Homogenität geeigneten Brennmediums die thermi- oberfläche gespritzt. Die Partikel errei- im Vergleich zur verchromten Oberfläche sche Energie richtig einzustellen, so dass chen hierbei Geschwindigkeiten von über schneller zu einer erhöhten Rauheit und eine Überhitzung der Karbidwerkstoffe 700 m/s und formen eine Schicht mit somit zu abnehmender Papierqualität unterbunden wird, die bereits ab ca. einer Haftzugfestigkeit von über 100 MPa führen. Neueste Entwicklungen – hier das 500 °C erfolgen kann. Ein weiterer Vorteil und einer Härte von ca. 1.250 HV. System CeraCal™ – zeigen das Gegenteil. im Vergleich zum Detonationsverfahren Wesentlicher Hintergedanke bei der Ent- ist hier die kontinuierliche (und nicht Durch spezielle Nachbearbeitungsschritte wicklung einer optimierten Beschichtung intermittierende) Arbeitsweise, welche können nach dem Superfinishen Ra- für die harten Kalanderwalzen war die Ab- einen sehr homogenen Schichtauftrag er- Werte < 0,03 µm bei minimaler Formab- stimmung der Werkstoff-/Verfahrens- laubt (Abb. 2). weichung (< 8 µm bei 9 m Arbeitsbreite) kombination auf das Anforderungsprofil. erzielt werden. Als Werkstoffe werden kleinste Karbide mit einer metallischen Trägermatrix in Ein Vergleich der CeraCal™-Beschichtung CeraCal™ – Kugelform vorkompaktiert. Die feinen, mit marktbegleitenden Produkten unter für höchste Beanspruchung rundlichen Karbide erlauben das ideale dem Rasterelektronenmikroskop zeigt die Einbinden in die Metallmatrix bei gleich- Wirksamkeit der eingeleiteten Maßnah- Die Hartmetallbeschichtung CeraCal™ zeitigem Absenken des Matrixanteils. So- men (Abb. 3 und Abb. 4). Die Hartstof- wird mit dem sogenannten Hochgeschwin- mit soll ein Aus- oder Abbrechen der fe der CeraCal™-Schicht zeigen sich sau- digkeitsflammspritzverfahren (engl.: High Hartstoffe im Einsatzfall verhindert wer- ber eingebettet in der Matrix, während an Velocity Oxygen Fuel, kurz HVOF) aufge- den, wodurch ansonsten die Rauheit an- den deutlich größeren Karbiden der Ver- tragen. Hierbei handelt es sich um ein steigen würde. Gleichzeitig vermindert gleichsschicht helle Säume zu erkennen thermisches Spritzverfahren, bei dem ein der niedrige Metallanteil die Gefahr einer sind. Diese Säume zeugen von einem Verbrennungsprozess in einer Brenn- chemischen Korrosion, welche ebenfalls Kohlenstoffverlust im äußeren Bereich kammer gekapselt wird. So kann bei über ein zu schnelles Aufrauen der Schicht des Karbides aufgrund von Überhitzung. 12 bar Brennerdruck der notwendigen durch das „Auswaschen“ der Hartstoffe Es handelt sich um sogenannte Eta-Pha- thermischen Energie ein entsprechender bewirken kann. Das so vorbereitete, gut sen. Sie bergen die Gefahr der mangeln- Systems for Finishing 47

den Anbindung und der verminderten Be- 390 kN/m und ca. 1.160 m/min Bahn- bers führten zu der Entscheidung, sei- ständigkeit gegenüber chemischer Korro- geschwindigkeit einen Ra-Wert von nen neu zu installierenden Janus MK 2 sion, was bei der CeraCal™-Beschichtung 0,12 µm. Die Beschichtung eines Mit- komplett mit CeraCal™ beschichteten durch den begrenzten Eintrag von thermi- bewerbers musste in vergleichbarer Thermowalzen auszustatten. scher Energie beim Beschichten vermie- Position bereits nach weniger als den wird. 2.000 Stunden ausgebaut werden, Diese fünf Fallbeispiele zeigen, dass zur da die Verschleißobergrenze von Ra Optimierung der Oberflächen von Ther- Performance im Praxiseinsatz > 0,3 µm erreicht war. mowalzen ein interessanter Schritt gelungen ist. Die Mehrphasigkeit der thermi- Grundsätzlich eignet sich CeraCal™ als ● LWC-Papier verursacht in einem Super- schen Beschichtungen stellt nicht mehr Hartwalzenbeschichtung in allen Kalan- kalander eine stufenförmige Ausarbei- automatisch eine Limitierung dar. Bei der- und Glättwerkstypen, für den Hart- tung an den Hartwalzenoberflächen richtiger Auswahl der Einflussgrößen Weich- ebenso wie für den Hart-Hart-Nip. wegen der hohen Pressungen an bei- kann mit thermischen Spritzschichten Es wurden Linienlasten bis zu 550 kN/m den Papierbahnrändern. Aufgrund eine maßgeschneiderte Oberfläche für bei Ölvorlauftemperaturen bis 270 °C im seiner bisher sehr guten Erfahrungen harte Kalanderwalzen gestaltet werden, Hart-Weich-Nip angelegt. Der Betrieb mit mit HVOF-Beschichtungen wünscht der die einer verchromten Schicht bezüglich Dampfblaskästen oder mit externer Be- Betreiber einen Verschleiß von weniger der Verschleißeigenschaften deutlich heizung durch CalCoils gestaltet sich pro- als 40 µm pro Jahr im Durchmesser. überlegen und bezüglich der resultieren- blemlos, ebenso wie der Einsatz mit oder Der Wert für CeraCal™ liegt bei weni- den Papierqualitäten zumindest ebenbür- ohne Schaber. Für den Betrieb mit Scha- ger als 30 µm pro Jahr nach zwei Jah- tig ist. Der kritische Aspekt der Schaber- ber werden Kombi- oder Kohlenfaser- ren Betriebserfahrung. barkeit bei Chrombeschichtung kann im klingen mit einem hochtemperaturbestän- Fall der CeraCal™ absolut vernachlässigt digen Bindeharz empfohlen. Jegliche ● Der Hersteller von gestrichenem Papier werden. Metallklingen sollten vermieden werden. für die Lebensmittelverpackung kann nach dem Einbau einer Thermowalze Und weiter... Grundsätzlich zeigten sich die Anwender mit CeraCal™-Beschichtung seine Last positiv überrascht über das Laufverhalten um 7% und seine Temperatur um 10% Zukünftige Entwicklungen zielen auf eine der CeraCal™-Beschichtung, was durch absenken und misst 1,5 mal höhere weitere Optimierung der bestimmenden ausgewählte Beispiele dargestellt werden Glättewerte und um 2 Punkte höheren Einflussgrößen auch vor dem Hinter- soll: Glanz an seinen Produkten von 50 bis grund des Kosten/Nutzen-Verhältnisses ● Ein Hersteller von höhergrammigen, 70 g/m2. ab. Gegenwärtig laufen Feldtests mit gestrichenen Qualitäten betreibt die CeraCal™-Beschichtungen, bei denen noch Beschichtung in beiden Stacks seines ● Ein SC-A Produzent versieht seine feinere Karbidpartikel eingesetzt werden. Kalanders bei 360 kN/m und 240 °C wasserbeheizte Superkalanderwalze in Oberflächentemperatur. An der ersten Position Nr. 3 mit einer CeraCal™- Die Verwendung dieser Werkstoffe stellt Beschichtung mit Cera-Cal™ wird heu- Beschichtung und stellt nach über - jedoch einen zusätzlichen Kostenfaktor te nach 2,5 Jahren in der Maschine die einem halben Jahr Lauferfahrung mit dar. Sollten sich diese Feldtests in höchst Ausgangsrauheit von Ra 0,04 µm ge- einer ungeschaberten CeraCal™- beanspruchten Applikationen insbesonde- messen. Schicht bei gleichbleibenden Ra-Wer- re über deutlich verlängerte Laufzeiten ten von 0,12 µm keinen Qualitätsunter- beweisen, wofür gegenwärtig alle Anzei- ● Der Produzent eines online kalandrier- schied an seinem Produkt relativ zur chen gegeben sind, so kann auch hier ein ten SC-B Produktes misst nach über Fahrweise mit verchromten Schichten positives Kosten/Nutzen-Verhältnis dar- 4.500 Stunden Betriebsdauer bei fest. Diese Beobachtungen des Betrei- gestellt werden. 48

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

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 erfolgreichen Janus™ MK 2 entwickelt wurde.

Nick Dodd Mit Ecosoft™-Kalandern wird nahezu das men aber so selten vor, dass darauf im gesamte Spektrum der online satinierten Folgenden nicht detailliert eingegangen Voith Paper Manchester, Großbritannien Papiere abgedeckt. Es gibt Anlagen z. B. wird). für folgende Papiersorten: Voith Paper liefert maßgeschneiderte ● SC-B Ecosoft™-Kalander für die gesamte Viel- ● Zeitungsdruck falt der Anwendungsfälle: Von Labor- ● Kopierpapier kalandern mit 0,5 m Arbeitsbreite bis ● Gestrichene Papiere zu Produktionskalandern mit maximalen ● Karton Maschinenbreiten von 10,8 m und ● Spezialpapiere. einer Konstruktionsgeschwindigkeit von 2.200 m/min. Es ist einleuchtend, dass Guido Royla Der Nip eines Soft(-kompakt)kalanders diese Vielfalt nicht mit einem Maschinen- Voith Paper wird mit einer softbezogenen Biegeaus- konzept über den gesamten Bereich abge- Krefeld, Deutschland gleichswalze (Econip™, Nipco™ bzw. Nip- deckt werden kann; hierfür gibt es drei corect™) und einer Flexitherm™-Walze Untergruppen: gebildet. Softkalander werden je nach An- forderungsprofil in zwei Layout-Varianten ● Ecosoft™ Modular ausgeführt: 1x2 bzw. 2x2. (1x3 und 2x3- ● Ecosoft™ Delta Varianten sind ebenfalls möglich, kom- ● Ecosoft™ U. Systems for Finishing 49

Abb. 1: Werksmontage Ecosoft™ Modular.

Abb. 2: Einsatzgebiete Ecosoft™ Kalander.

Abb. 3: Layout Ecosoft™ Modular.

3 Abb. 4: Auslegungsdaten Ecosoft™ Modular.

2 4 2000 Kalander Bahnbreiten- Maximale Maximale Maximale Baugröße bereich Betriebs- Linienkraft Betriebs- Ecosoft™ U (mm) geschwindigkeit temperatur

ECO 1.1 1.350-2.150 800 m/min 200 N/mm 200 °C 1500 ECO 1.2 1.600-2.400 800 m/min 235 N/mm 200 °C Ecosoft™ ECO 2.1 1.750-2.750 800 m/min 260 N/mm 200 °C Delta ECO 2.2 2.000-3.000 800 m/min 260 N/mm 200 °C ECO 3.1 2.250-3.250 800 m/min 290 N/mm 200 °C 1000 ECO 3.2 2.500-3.500 800 m/min 300 N/mm 200 °C v [m/min] ECO 4.1 2.750-3.750 800 m/min 310 N/mm 200 °C Ecosoft™ ECO 4.2 3.000-4.000 800 m/min 325 N/mm 200 °C Modular ECO 5.1 3.250-4.250 800 m/min 330 N/mm 200 °C 500 ECO 5.2 3.500-4.500 800 m/min 350 N/mm 200 °C 2 3,5 5 6,5 8 9,5 11 ECO 6.1 3.800-4.800 1.000 m/min 315 N/mm 200 °C Arbeitsbreite [m] ECO 6.2 4.100-5.100 1.000 m/min 335 N/mm 200 °C

Die Abb. 2 zeigt die Einsatzgebiete der Milliani/Italien kasten-Konzept wurde für maximale Maschinentypen, wobei die Grenzen nicht 2x2 3.100 mm 100 m/min Betriebsgeschwindigkeiten von bis zu scharf gezogen sind, sondern ineinander Security papers 1.000 m/min entwickelt und kann bei Um- übergehen. bauten in die Papiermaschine verwirklicht Century Papers/Pakistan werden (Abb. 4). Im Folgenden werden die Besonderheiten 1x2 2.000 mm 400 m/min der verschiedenen Ecosoft™-Varianten Coated board Bei den Ecosoft™ Modular-Kalandern beschrieben und erläutert: wird in der Regel die bewährte Econip™- Linan Jianjang/China X-Walze eingesetzt, die in Kombination 2x2 4.320 mm 800 m/min mit der beheizten Walze einen exzellenten Ecosoft™ Modular Zeitungsdruck Walzenspalt mit minimalen Linienkraftab- weichungen über die gesamte Arbeits- Aufbauend auf dem fortlaufenden Erfolg Pap. De Vizille/Frankreich breite bildet. der Ecosoft™-Kalander mit weltweit über 2x2 2.850 mm 600 m/min 200 verkauften Maschinen wurde der Schreib- und Druckpapiere Sowohl der 1x2-Walzen- als auch der 2x2- Ecosoft™ Modular als Baukasten-Konzept Walzen-Kalander können im gesamten Bau- entwickelt. Seit der Markteinführung die- Gloria/Peru kasten eingesetzt werden. Das Konzept ses Konzeptes Ende der neunziger Jahre 1x2 3.300 mm 300 m/min erlaubt es, sowohl die Unterseite als auch wurden über 20 Maschinen verkauft Linerboard die Oberseite des Papiers zu satinieren. (Abb. 1 und Abb. 3). Die meisten Pa- piersorten profitieren vom Einsatz dieses Im Ecosoft™-Modular werden – durch- Die Druckgebung erfolgt über Hydraulik- Kalanderkonzeptes, das den Low end Be- gängig für alle Maschinengrößen – Stan- zylinder, die unterhalb der Unterwalze an- reich der Kalandertechnik der Voith Paper dard-Konstruktionselemente eingesetzt. geordnet sind. Alle Funktionen, die zu ei- Finishing Division abdeckt. Dadurch können kürzeste Lieferzeiten bei nem Softkalander gehören, wurden in das bewährter Technik und hoher Wirtschaft- Baukastensystem einbezogen. Z.B. die Folgende Ecosoft™-Modular Kalander lichkeit realisiert werden. Der Baukasten Temperaturüberwachung und Kühlung der wurden in der jüngeren Vergangenheit beinhaltet sechs Maschinengrößen für Walzenränder mit dem Softrol™-System, realisiert: Bahnbreiten von 1,35 bis 5,1 m. Das Bau- Aufführen mit offenem Nip usw. 50

595 595 595

1003 1003 1003 1068 1068 1068

887-910 595 887-910 595 887-910 595

887-910 887-910 887-910

695 695 695

1068 1068 1068

595 595 595

695 695 695 595 595 595

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1003 1003 1003

6 7 8

Weitere Zusatzkomponenten wie z.B. Soporcel PM 2/Portugal Ecosoft™ Delta Dampffeuchter, externe Profiliereinrich- 2 x 2 8.700 mm 1.500 m/min tungen oder Aufführsysteme können in Kopierpapier Auf Basis des am Markt voll etablierten das Maschinenkonzept integriert werden. und erfolgreich eingeführten Janus™ Trotz der Idee, einen standardisierten Rheinpapier Hürth PM1/ MK 2 sowie der bewährten Ecosoft™-Fa- Kalander zu entwickeln, ist das Konzept Deutschland milie wurde ein neuer Stuhlungstyp ent- flexibel genug, spezifischen Kundenanfor- 1 x 2 8.200 mm 2.200 m/min wickelt, der die Produktpalette der Soft- derungen gerecht zu werden. Zeitungsdruck kalander komplettiert: die Delta-Stuhlung.

Zukünftig können bei allen Ecosoft™ Dieses Maschinenlayout ist vom Janus™ Modular-Kalandern auch Nipcorect™ Wal- Alle diese Anlagen sind mit mindestens MK 2 her bekannt. Es war nur eine Frage zen eingesetzt werden. Dadurch hat der einer Nipcorect™-Walze zur Caliper-Profi- der Zeit, die offensichtlichen und bewähr- Kunde die Möglichkeit, auch für diesen lierung ausgestattet. Das wesentliche ten Vorteile des Janus™ MK 2-Layouts Maschinentyp eine Walze zu erhalten, mit konstruktive Merkmal ist die sogenannte auf einen Ecosoft™-Kalander zu übertra- der er das Querprofil der Papierbahn op- U-Stuhlung, eine geschlossene Ständer- gen. timal korrigieren kann. form, bei welcher der Kraftfluss über die symmetrisch angeordneten Ständerholme Diverse Janus™ MK2-Installationen er- Ecosoft™ U erfolgt (Abb. 5). möglichen eine Single-Nip-Fahrweise im untersten Nip (Abb. 6). Isoliert man die- Besonders für die modernen, breiten und Das Design des Ecosoft™ U ermöglicht sen Nip aus dem Janus™ Kalander, so er- schnellen Anlagen ist dieser Maschinen- den komfortablen seitlichen Ausbau der kennt man leicht, wie daraus die Delta- typ die bewährte Lösung schlechthin. Die Unterwalze über eine Ausfahrschiene, Stuhlung entsteht (Abb. 7). Wird die Referenzen sprechen für sich (hier nur ohne dass dazu die Oberwalze demontiert Walzenpaarung gespiegelt, ist das Layout einige Highlights): werden muss. eines 2 x 2 Walzen Ecosoft™ Kalanders erkennbar (Abb. 8). Braviken PM 53/Schweden Diese – vom Grundsatz her positive – 2 x 2 8.950 mm 1.800 m/min Eigenschaft kann aufgrund des relativ ho- Kennzeichnend für das Layout des Eco- Zeitungsdruck hen Platzbedarfs quer zur Maschine den soft™ Delta ist also die Anordnung der Einsatz der U-Stuhlung bei existierenden Kalanderwalzen unter 45°, wie sie vom Dagang PM1+2/China Hallen erschweren bzw. unmöglich ma- Janus™ MK 2 bekannt ist (Abb. 9). 2 x 2 9.800 mm 1.700 m/min chen. Hier kommt das neueste Kalander- Durch dieses Layout ist es möglich, we- Kopierpapier konzept in der Ecosoft™-Reihe zum Zug: sentliche positive Eigenschaften vom 51

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.

9 10

Janus™ auf die Ecosoft™-Reihe zu über- zum Beispiel der Einsatz in einer Online- In der Regel sind beide Glättwerkswalzen tragen: LWC-Anlage zur Dicken-Profilierung des mit Reinigungsschabern ausgestattet und ● Verwendung bewährter und an Streichrohpapiers. werden kontinuierlich beschabert. Produktionsmaschinen erprobter Komponenten Abb. 10 zeigt das typische Layout eines In neuen Maschinenkonzepten kommen je ● Vibrationsarme Konstruktion durch Glättwerkes, das im Folgenden näher er- nach Anforderungsprofil weitere Kompo- die günstige Ständerform läutert wird: nenten hinzu, beispielsweise: (Breiter Maschinenfuß, niedriger Schwerpunkt der Walzen) Glättwerke werden mit einem sogenann- ● Dampffeuchter zur Curl-Beeinflussung ● Erhöhung des Korrekturpotenzials ten V-Ständer ausgeführt. Der Walzen- ● Fibron-Überführsysteme zum Auf- (Walzendurchbiegung durch Eigen- spalt wird durch zwei harte Walzen ge- führen der Papierbahn mit höchsten gewicht erfolgt nicht in Niprichtung) bildet. Maschinengeschwindigkeiten. ● Leichter Walzenwechsel nach oben ● Ionisierungseinrichtungen zur elektro- ● Gute Zugänglichkeit zu Wartungs- Die Unterwalze des Glättwerks ist eine statischen Entladung des Papiers nach zwecken Biegeausgleichswalze (Econip™, Nipco™ dem Glättwerk etc. ● Geringer Platzbedarf, sowohl in Papier- bzw. Nipcorect™), die Oberwalze ist eine laufrichtung als auch quer zur Maschine. beheizte Hartgusswalze (Flexitherm™). Die beheizte Walze des Glättwerks wird Mit der Nipco™-Walze wird ein gleich- für optimale Dickenprofilergebnisse mit Dass diese Argumente nicht nur theore- mäßiger Nip erzeugt. Im Falle von lang- Papierbahntemperatur betrieben. Das be- tisch einleuchtend sind, sondern auch welligen Dickenschwankungen kann mit deutet im allgemeinen Oberflächentempe- die Kunden überzeugen, ist daraus er- der Nipco™-Walze in begrenztem Umfang raturen von 60-120°C, abhängig vom sichtlich, dass bereits die erste Maschine reagiert werden. Eine Feinprofilierung der Einsatzfall. dieser Art verkauft wurde. Hier die Papierbahn im Glättwerk erfolgt mit einer Betriebsparameter: Nipcorect™-Walze. Eine so ausgestattete Dank der Ecosoft™-Familie kann Voith Bahnbreite: 6.490 mm Maschine kann das Papierdickenprofil in Paper also alle Wünsche der Kunden auf Geschwindigkeit: 1.800 m/min Querrichtung effizient beeinflussen und dem Sektor „Softkalandrieren“ erfüllen Papiersorte: Zeitungsdruck. optimieren. Beide Walzen sind mit sepa- und dabei die für den speziellen Anwen- raten Antrieben ausgestattet. Der Auf- dungsfall bestgeeignete Maschine offerie- Glättwerke führstreifen wird durch den geöffneten ren. Unabhängig davon wird natürlich die Nip überführt, und anschließend wird bei Entwicklung „im Detail“ weiter vorange- Glättwerke werden für verschiedenste An- breitgefahrener Papierbahn das Glättwerk trieben. wendungsgebiete ausgelegt. Typisch ist geschlossen. 52

off-line

on-line (zwei Blade- oder Filmcoater)

on-line 1 (simultanes Filmstreichen) Neue Konzepte für gestrichene holzhaltige Papiere

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 reduzieren. Diese Situation ist der Hintergrund für die Entwicklung neuer Online-Konzepte, die maximale Effizienz bei stark verringerten Dr. Michael Trefz Investitionskosten bieten. Diese Konzepte und ihr Potenzial werden Voith Paper Heidenheim, Deutschland nachfolgend im Einzelnen vorgestellt.

Leichtgewichtige gestrichene Papiere Maschinen-Konzepte (LWC) sind am besten durch ihren Flächengewichtsbereich und ihre Qua- Traditionell wurden LWC-Papiere mit litätsmerkmale zu charakterisieren. Sie Blade Coatern gestrichen und anschlie- werden allgemein aus Holzschliff oder ßend superkalandriert. Viele der derzeiti- TMP hergestellt und enthalten zwischen gen großen Produktionslinien wurden in 15 % und 50 % Zellstoff-Fasern. Sie werden 1980er Jahren installiert und beste- den für Offset- und Rotationsdruck ver- hen aus einer Papiermaschine, einer Off- wendet, und die unterschiedlichen Druck- line-Streichmaschine und zwei oder drei verfahren erfordern gewisse Unterschiede Superkalandern. in Papierherstellung und Finishing. Die Tabelle 1 gibt einen Überblick der typi- In den späteren 1980er Jahren wurden schen Produkteigenschaften. große Anlagen mit Online-Streichmaschi- Systems for Finishing 53

Abb. 1: Entwicklung neuer Streichkonzepte.

Tabelle 1: Typische Eigenschaften von LWC Papier.

Tabelle 2: Vergleich von Maschinen- konzepten.

T1 T2 Eigenschaft Einheit Offset Rotationsdruck Konzept A Konzept B Konzept C

Flächengew. g/m2 48-70 48-70 Max. Geschwindigkeit 1.700-1.800 1.600-1.800 1.600-1.800 (m/min) Glanz 75° % 45-60 45-65 Linien-Wirkungsgrad 75-85 % 73-84 % 75-85 % PPS-10S m 1,1-1,6 0,8-1,2 Investitionskosten 100 % 70-75 % 60-64 % Volumen cm3/g 0,8-1,1 0,78-1,0 Personalbedarf 4 2 2

Weißgrad % 66-72 66-72 Qualitätsaspekte Offset & Rotationsdruck Offset & Rotationsdruck Offset nur 10 g/m2 Keine Einschränkungen mit Klinge max. Strichgewicht Opazität % 88-94 90-96 Offset nur mit Filmstreichen

nen gebaut. Es wurde attraktiv, die Inves- Konzept A ist die traditionelle Offline- onskosten weiter reduziert. Der Wir- titionskosten und den Platz für die Um- Streichmaschine mit einem Umroller kungsgrad liegt im gleichen Bereich wie roller und die Offline-Streichmaschine zu zwischen der Papiermaschine und der in Konzept B. Es gibt aber gewisse Ein- sparen. Als Nachteil war der Gesamtwir- Streichmaschine. schränkungen auf Grund der Film- kungsgrad einer solchen Maschine mit Streichtechnik und des gleichzeitigen Online-Streichmaschinen leicht verrin- Konzept B ist die Online-Streichmaschine Auftrags, die im nächsten Kapitel behan- gert. in der Papiermaschine. delt werden.

Anfang der 1990er Jahre machten es Ver- Konzept C ist ebenfalls eine Online- Tabelle 2 zeigt, dass die wesentlichen besserungen in der Anwendung der Soft- Streichmaschine, aber mit nur einer Unterschiede die Investitionskosten und kalandrierung möglich, die ersten LWC- Streichstation für gleichzeitiges Streichen die Zahl der benötigten Bediener sind. Maschinen mit Online-Streichmaschinen beider Seiten des Papiers. Konzept C mit nur einer Online Streich- und -Kalandern zu entwickeln. Eine wei- station ist die wirtschaftlichste Produk- tere Reduzierung der Investition (keine Die Streichmaschine für Konzept A (Off- tionslinie, solange nur Offset-Papier pro- Superkalander mehr!) und eine noch grö- line) erfordert etwa doppelt soviel Platz duziert wird. Es ist nämlich noch immer ßere Herausforderung waren die Folge. wie Konzept B (Online). Der größte Teil nicht möglich, mit der Film-Streichtech- Maschinen wie Port Alberni PM 5 und des zusätzlichen Platzes wird für den nik die für den Rotationsdruck benötigte Ortviken PM 4 gingen Anfang 1996 in Be- Tambour-Transport von der PM zum Um- glatte Oberfläche zu produzieren. Die trieb. roller, den Umroller selbst und den Ab- Vorteile und Grenzen des Filmstrichs wickler für die Off-line-Streichmaschine werden im nächsten Kapitel behandelt. Ende der 1990er Jahre machte es ein benötigt. Der erhebliche Preisunterschied weiterer Meilenstein in der Kalandrier- wird hauptsächlich durch die zusätzliche technik möglich, Online-Multinip-Kalan- Ausrüstung beeinflusst: drei Aufrollungen Potenzial und Grenzen der mit Polymer-Bezügen in Betracht zu statt nur einer einzigen, eine kontinuierli- des neuen Konzepts ziehen. Mit diesem neuen Konzept kann che Abwicklung mit Flying Splice, mehr eine noch bessere Qualität produziert Tamboure, Tambour-Transportwagen. Ein bedeutender Durchbruch für gestri- werden. Der Unterschied zwischen Konzept B und chenes holzhaltiges Papier war die Ent- C liegt in der Zahl der Streichstationen. In wicklung der Film-Streichtechnik Anfang Abb. 1 und Tabelle 2 zeigen einen all- Konzept C wird der Strich gleichzeitig mit der 1990er Jahre. Fortschritte bei den gemeinen Vergleich der verfügbaren einem Film-Coater auf beide Papierseiten Maschinenkomponenten und – wichtiger Maschinen-Konzepte für gestrichene holz- aufgetragen. Da es nur eine statt zweier noch – den Streichfarben-Rezepturen haltige Qualitäten: Streichstationen gibt, sind die Investiti- machten es möglich, filmgestrichenes 54

Abb. 2: Hauptunterschiede zwischen Film- und Bladestrich.

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

Abb. 4: Glanz und Rauigkeit für gestrichene holzhaltige Qualitäten.

234 Auftragswalze 20 Vordosierter 90 Film Film Splitting 80 ca.10 m 15 Feinpapier

/Seite] Klingenstrich Film 2 70 Papier Coating Offset 60 10 LWC Roto- Offset LWC 50 Klinge gravure (film coated) Filmstrich Glanz [%] (Hunter) LWC 5 Streich- Stichgewicht [g/m 40 farbe MFC 30 0 Blade Papier 0 1000 1500 2000 0.5 0.9 1.3 1.7 2.1 2.5 Coating Geschwindigkeit [m/min] Rauigkeit [m] (PPS-S10)

LWC-Papier für den Offsetdruck mit einer Papier auf. Es ist offensichtlich, dass ein Strichgewichte von 8 g/m2 und Geschwin- Qualität nach Tabelle 1 herzustellen. raues Rohpapier nach dem Streichen rau digkeiten bis zu 1.800 m/min geben. Dar- sein wird. Auch die Zweiseitigkeit ist über hinaus aber ist eine sorgfältige Opti- Dies hängt mit der Tatsache zusammen, beim Filmstrich viel schwerer zu kompen- mierung und Anpassung der Streichfarbe dass der Filmstrich während des Strei- sieren und sollte – soweit möglich – an das Rohpapier unabdingbar. chens das Papier viel weniger belastet. durch sorgfältige Planung des Nassteils Während die Streichklinge ein perfekter der Papiermaschine vermieden werden. Schließlich wurde der Einsatz des Film- digitaler Lochdetektor ist – jedes Loch Die größte Herausforderung für die Qua- strichs für leichtgewichtiges gestrichenes verursacht einen Abriss –, versprechen lität stellt das Filmsplitting dar. Die Deh- Papier durch neue Kalandriertechniken Filmpressen wie SpeedSizer™ und Speed- nungskräfte an der Nipöffnung verursa- ermöglicht. Während konventionelles Coater™ einen höheren Wirkungsgrad. chen eine Störung in der Ausrichtung der klingengestrichenes Papier, das mit Die geringere Papier-Belastung erlaubt es Pigmente auf der Bahnoberfläche. Dies Maschinen aus den 1980er Jahren herge- auch, die Menge an Zellstoff-Fasern von ist der Grund dafür, dass es allgemein stellt wird, auf Superkalandern geglättet zwischen 40 % bis 50 % auf etwa 20 % schwieriger ist, einen zum Klingenstrich wird, sind neuere Maschinen mit Online- und weniger zu verringern. vergleichbaren Glanz und eine vergleich- Ecosoft™-Kalandern und neueste Anlagen bare Glätte zu erreichen. Dieses Problem mit Online-Janus™ MK 2-Kalandern aus- Der Vorteil hat jedoch seinen Preis. Weil wird durch die Verwendung stark glän- gestattet. Die Änderungen in der Kaland- die maximal möglichen Papiermaschinen- zender Pigmente gelöst, um die endgülti- riertechnik und die Entwicklung wärme- geschwindigkeiten 2.000 m/min erreichen, ge Papierqualität zu verbessern. empfindlicher Streichfarben-Komponen- erfordert das Film-Streichen eine sorgfäl- ten wie plastischer Pigmente, haben es tige Optimierung sowohl der Rohpapier- Ein weiterer Aspekt, der zu berücksichti- leichter gemacht, einen zufriedenstellen- Eigenschaften als auch der Streichfarben- gen ist, besteht in der Nebelbildung aus den Glanz zu erreichen. Rezeptur. Der Grund dafür ist in Abb. 2 Farbtröpfchen, die in der Auslaufseite des dargestellt: Während die Streichklinge die Nips bei hohen Geschwindigkeiten und Abb. 4 zeigt eine detailliertere Analyse Oberflächen-Topographie des Papiers hohen Strichgewichten entstehen. Diese des Qualitätspotenzials. mehr oder weniger nivelliert, trägt der Effekte schränken die Film-Streichtechnik Filmstrich einen Farbfilm mit einer kon- heute auf die in Abb. 3 dargestellten Be- Filmgestrichenes LWC, abhängig von der stanten Stärke von 10 bis 15 m auf das reiche ein. Es sollte kein Problem für Rauigkeit des Rohpapiers und der Kalan- Systems for Finishing 55

Abb. 5: Modernes Maschinen-Layout für leichtgewichtige gestrichene Qualitäten mit gleichzeitigem Filmstrich und Online-Kalander, Konstruktionsgeschwindigkeit 1.800 m/min.

Papiermaschine Film Coater Lufttrocknung Kalander Aufrollung

5 der-Konfiguration, kann mit einer Ober- des wirtschaftlichsten Maschinen-Lay- Mitte 2000 wurden die ersten Maschinen flächen-Rauigkeit zwischen 1,3 m und outs, das in Abb. 5 dargestellt ist. mit diesem Konzept in Deutschland und 2,0 m PPS hergestellt werden. der Schweiz in Betrieb gesetzt. Vergli- In diesem Layout wird die Streichfarbe chen mit dem konventionellen Konzept Wie in Abb. 4 dargestellt überlappen gleichzeitig mit einer Film-Streichstation mit der Offline-Streichmaschine und den sich Klingen- und Filmstrich-LWC-Qua- aufgetragen. Da die Bahn mit 8-10 g/m2 Superkalandern sind die Investitions- litäten im Bereich um 1,3 bis 1,6 m pro Seite gestrichen wird, ist eine be- kosten dramatisch reduziert (etwa 36 % PPS. Der Glanz ist nahezu gleich. Ein rührungslose Bahnführung in einer Tro- bis 40 % niedriger nach Tabelle 2). An- klingengestrichenes Papier mittlerer Qua- ckenpartie erforderlich. Der erste Kontakt dererseits ist ein sehr hoher Automatisie- lität ist so gut wie ein ausgezeichnetes der Bahn mit einer Walzenoberfläche soll- rungsgrad erforderlich, um den Laufzeit- filmgestrichenes. Dies erfordert ein te an einem Punkt sein, an dem die Farbe wirkungsgrad auf Werten über 80 % zu Strichgewicht von 8-10 g/m2 pro Seite. über den Immobilisierungspunkt hinaus halten. Obwohl der Filmstrich einige der oben getrocknet ist. Andernfalls würde ein behandelten Einschränkungen hinsicht- Farbaufbau auf Papierleitwalzen die Bahn- Die Qualität wird in den typischen Berei- lich der Geschwindigkeit und der Strich- oberfläche beschädigen. Das Standard- chen für leichtgewichtige gestrichene Off- gewichte hat, sind Strichgewichte um Element für eine berührungslose Tro- set-Papiere passen. Dies ist ein gutes 8 g/m2 bei 1.800 m/min möglich. ckenpartie ist ein Airturn, welcher die Beispiel dafür, wie die Entwicklung neuer Bahn in die erforderliche Richtung leitet. Techniken wie Filmstrich und Multinip- Kalandrierung die Investitionskosten dras- Praktische Aspekte Auf den Airturn folgt ein Schwebetrock- tisch reduzieren, während die Qualität be- ner zur Verdunstung des Wassers. Da wahrt wird. Filmgestrichenes LWC wird seit 1996 mit es bei leichtgewichtigen gestrichenen Online-Kalandrierung produziert. Die bei- Qualitäten (und Strichgewichten unter Die neue PM 4 bei Perlen Papier in der den ersten Maschinen setzen zwei ge- 10 g/m2) nur eine geringe Gefahr der Schweiz, nach einem ähnlichen Konzept trennte Film-Streichstationen und Eco- Druck-Fleckigkeit gibt, können die Ver- wie in Abb. 5 dargestellt, ist ein perfek- soft™-Kalander ein. Der Hauptgrund der dampfungsraten höher als bei gestriche- tes Beispiel dafür. Die völlig neue Ma- Entscheidung für dieses Konzept war der nem Feinpapier gewählt werden. schine, die eine alte Zeitungspapier- Vorteil der unabhängigen Regelung des Maschine ersetzt, wurde im Sommer Strichgewichts, des Strichgewicht-Profils Während sich in früheren Anlagen noch 2000 in Betrieb gesetzt. und Bahnabgabe bei einseitigem Auftrag. Ecosoft™-Kalander finden, wird in neue- ren Anlagen stattdessen der Janus™ Das Konzept lässt sich aber natürlich Die Investitionskosten für die Streichan- MK 2-Kalander mit Polymer-Bezügen auch anwenden, wenn es darum geht, lage liegen aber, verglichen mit nur einer und Stahlwalzen-Temperaturen bis max. eine vorhandene Zeitungspapier-Maschi- Film-Streichmaschine für gleichzeitigen 170 °C eingesetzt. Platzmäßig gibt es ne in eine LWC-Maschine umzubauen. Auftrag, um etwa 30 % höher. Dies war keinen Unterschied zwischen den beiden Hier kann auf das Beispiel PM 1 bei Madi- eine Motivation für die Weiterentwicklung Kalander-Konzepten. son Paper/Alsip hingewiesen werden. 56

Der DF-Coater – eine Streichtechnik der neuen Generation

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- Hirofumi Morita geschwindigkeiten von 1.200 m/min entsprechend einer maximalen Voith IHI Paper Technology Co., Ltd., Tokyo, Japan 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 gestrichener Papiere unterschiedlicher Qualität eingesetzt werden kann. Systems for Finishing 57

2 3 Düse

Verteildüse Streich- farbe

Vorhang Rohpapier Vorhang Papierbahn Farbwanne

4 Abb. 1: Curtain Coater. Indirekter Auftrag Direkter Auftrag Abb. 2: DF-Streichen Auftragseinrichtung. Filmpresse Blade Coater Curtain Coater Abb. 3: DF-Streichen Querschnitt.

Abb. 4: Grundverfahren der Auftragstechnik.

Filmsplitting ohne Filmsplitting

Konturstrich Egalisierungsstrich idealer Konturstrich

Druckpenetration Druckpenetration Kapillarpenetration

Curtain Coating (Abb. 1 und 2) (Vor- entwickelt. Das beweisen die 20 in alle Düsenschlitz austritt, wird durch die hang-Streichen) gilt als relativ neues Welt gelieferten DF-Coater. Sie arbeiten Schwerkraft beschleunigt. Unmittelbar Streichverfahren mit einer sehr hohen sehr gut und genießen einen ausgezeich- nach dem Auftreffen auf die Bahn wird Leistungsfähigkeit, guter Streichqualität, neten Ruf. der Curtain-Film weiter beschleunigt und ausgeprägter Bedienfreundlichkeit, gro- gestreckt, wodurch eine einwandfreie ßer Sauberkeit etc. Bisher wurde der Cur- Strichqualität erreicht wird. tain Coater beim Streichen von Papier nur Streichvorgang beim DF-Coater beschränkt eingesetzt. Dies lag daran, (Abb. 3) Bei dieser Streichmethode ist nach dem dass die Luftgrenzschicht, die Entgasung Die dem Verteiler-Kopf (Curtain Düse) zu- Auftragen der Streichfarbe kein Egalisier- der Farbe und die Stabilität des Vorhangs geführte, entlüftete Streichfarbe fließt element mehr erforderlich. Somit kann schwierig zu beherrschen waren. weiter zum Düsenbereich, wo sie gleich- ein sehr gleichmäßiges Strichprofil und mäßig verteilt wird und dann gleichmäßig ein hochgenaues Auftragsgewicht er- Voith IHI hat diese Probleme gelöst und auf die laufende Bahn fällt. Die Geschwin- reicht werden. Eine stabile Auftragsge- die Curtain-Streichtechnik zur Marktreife digkeit des Curtain-Films, der aus dem wichteinstellung ist ebenfalls möglich. 58

5 6 25 5000

20 4000 ] 2

15 C 3000

10 2000 A B Strichgewicht [g/m 5 E Düsenbreite [mm] 1000 D

0 0 0 500 1000 1500 2000 2500 0 400 800 1200 1600 Streichgeschwindigkeit [m/min] Maschinengeschwindigkeit [m/min]

Vergleich der Streichmethoden Beim Streichen mit der Filmpresse findet ● Mechanischer Teil: Optimale Form des ebenfalls eine starke Penetration durch Verteilers, stabiles Farbzuführsystem, Die Abb. 4 zeigt einen Vergleich mit den den Nipdruck der Walzen statt. effiziente Luftgrenzschicht-Trennvor- derzeit gängigsten Streichmethoden, d. h. richtung dem Blade-Streichen und dem Streichen Beim Streichen mit dem Curtain Coater ● Streichfarbe: Streichfähige Streich- mit einer Filmpresse. kann im Vergleich mit anderen Streich- farbe, luftblasenfreie Streichfarbe, methoden eine gleichmäßigere Dicke des geeigneter Viskositätsbereich. Für das Streichen mit dem Curtain Coater Streichfilms und eine viel geringere Farb- und mit der Filmpresse kommt die soge- penetration allein durch die Kapillarkraft Das Bedienfenster (Abb. 5) des DF-Coa- nannte Vordosiermethode zur Anwen- erzielt werden. Deshalb entspricht das ters wird wesentlich durch die rheolo- dung. Dabei wird die Farbe vor dem Auf- Vorhang-Streichen einem idealen Kontur- gischen Eigenschaften der Streichfarbe tragen fertig dosiert. strich. beeinflusst, das allgemeine Fenster ist jedoch wie unten dargestellt: Blade-Streichen ist demgegenüber eine ● Fenster A: geeignetster Bereich Nachdosiermethode, bei der die Farbe Bedienfenster eines ● Fenster B: potenzieller Bereich abhän- nach dem Auftragen fertig dosiert wird. Direct Fountain-Coaters gig von rheologischen Eigenschaften ● Fenster C: potenzieller Bereich durch Da das Streichen mit dem Curtain Coater Für einen stabilen Betrieb des DF-Coaters Änderung der Streichparameter unter die Vordosiermethode fällt, kann sind folgende Bedingungen erforderlich: ● Fenster D: potenzieller Bereich im Falle unabhängig vom Zustand der Bahnober- ● Stabiler Curtain-Film eines relativ niedrigen Feststoffgehalts fläche eine sehr gleichmäßige, gestriche- ● Geeignete Streichfarbe, die sich nach der Streichfarbe ne Oberfläche erzielt werden. dem Auftreffen auf die Bahn gleich- ● Fenster E: potenzieller Bereich, mecha- mäßig verteilt. nische Verbesserung und Streich- Beim Blade-Streichen wird die Penetra- farbenverbesserung erforderlich. tion der Streichfarbe in die Bahn durch Diese Anforderungen werden durch das die Klingenkraft und durch eine große mechanische Laufverhalten und die rheo- Beim Probelauf wurde die Möglichkeit Auftragsmenge während der Verweilzeit logische Charakteristik der Streichfarbe des Streichens mit dem DF-Coater in herbeigeführt. erfüllt. Fenster E nachgewiesen. Systems for Finishing 59

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.

7 8 Düse 1 Düse 2 Twin-Düse

Vorhang 1 Vorhang 2 Farbe A Farbe B

Papierbahn Papierbahn

Vorteile des DF-Coaters Niedrige Betriebskosten und Zukünftige Entwicklung hohe Produktivität bei DF-Coatern Der DF-Coater hat viele Vorteile, wie wei- ● Einsparung Streichfarben ter unten dem Vergleich mit einem her- ● Kompaktes Streichfarbenzuteil- bzw. Durch Anpassung der Streichfarben an kömmlichen Coater zu entnehmen ist. Umlaufsystem das Curtain-Prinzip sollen zukünftig auch Der Hauptgrund ist die sehr einfache ● Keine Verschleißteile Pigmentfarben mit hohen Feststoffgehal- Streicheinrichtung und der ideale Kontur- ● Keine Stillstandszeiten wegen Klingen-, ten für graphische Papiere anwendbar strich des DF-Coaters. Stab- oder Walzenwechsel sein. Insbesondere bei der Herstellung ● Weniger Betriebsausfälle wegen Bahn- von holzhaltigem LWC-Papier mit sehr abrissen. geringer Nassfestigkeit könnte ein DF- Hohe Streichqualität Coater wirkungsvoll sein. ● Verbesserte Quer- und Längsprofile Referenzen der in Betrieb ● Keine Kratzer, keine Streifen, kein befindlichen DF-Coater Wegen Schmutz- und Lärmproblemen Filmsplitting wird es zunehmend erforderlich sein, für ● Gute Opazität und Abdeckung (idealer Weltweit sind insgesamt 20 DF-Coater in die Herstellung von Karton bestehende Konturstrich). Betrieb (Abb. 6), darunter Anlagen in Luftmesser-Coater durch DF-Coater zu Japan, Asien, Europa und den USA. Die ersetzen. Arbeitsbreite dieser Anlagen liegt meist Einfacher Betrieb zwischen 3 m und 4 m und die Arbeits- In naher Zukunft wird der Doppelstrich – ● Kein Spritzen, kein Misting geschwindigkeit zwischen 1.000 und nass auf nass – mit einem System beste- ● Kein Dosierelement, kein Klingen- oder 1.200 m/min; die maximale Konstruk- hend aus zwei DF-Coatern in Tandem- Stabwechsel tionsgeschwindigkeit beträgt derzeit position oder Doppelverteiler verwirklicht ● Kein Auftragswalzenwechsel 1.500 m/min. Fertigungs- und konstrukti- werden (Abb. 7 und 8). ● Einfache Einstellung des Auftrag- onstechnisch ist eine maximale Arbeits- gewichts. breite von 10 m möglich. Auf dem Ver- suchscoater wurden 1.800 m/min als maximale Streichgeschwindigkeit erfolgreich bestätigt. 60

iert. Die Inbetriebnahme mit der derzeitig Masahiro verwendeten Streichfarbe erfolgte am Michael Murakami 16. Oktober 1998, und bald danach wur- Boschert de der Produktionsbetrieb ohne Probleme aufgenommen. Director/Mill manager, Spartenleiter Produktion SD und Nippon Paper Industries Co., Wir hatten bereits Erfahrungen mit dem Produktionsleiter für Thermo- Ltd., Nakoso Mill DF-Streichverfahren im mittleren Ge- und Selbstdurchschreibpapiere schwindigkeitsbereich (700 m/min), aber der August Koehler AG Wir sind angenehm überrascht von den es war schon eine Herausforderung für ausgezeichneten Betriebsergebnissen des uns, höhere Geschwindigkeiten (1.200 Die August Koehler AG mit Hauptsitz in DF Streichwerkes, das von Voith IHI m/min) und eine breitere Maschine in Oberkirch/Deutschland wurde 1807 ge- geliefert wurde und in unserem Coater den Griff zu bekommen. Daher unter- gründet. Das Familienunternehmen ge- Nr. 4 in unserer Papierfabrik Nakoso seit suchten wir die technischen Probleme hört heute zu den weltweit führenden 2001 installiert ist. sehr gründlich, indem wir die Versuchs- Herstellern von grafischen Spezialpapie- streichmaschine von Voith IHI mehrmals ren. In der Koehler-Gruppe werden neben Wir sind zuversichtlich, dass das DF einsetzten. Dabei wurden die am besten Dekorpapieren haupsächlich auch gestri- Streichwerk unser Ansehen und unsere geeigneten Einrichtungen zum Entfernen chene Papiere wie Selbstdurchschreib- Wettbewerbsfähigkeit steigern wird, da der Luftgrenzschicht und zur Streichfar- und Thermopapiere hergestellt. Unsere die von uns erbrachten Betriebs- und ben-Aufbereitung festgelegt, die wir dann Firma ist seit jeher mit der Voith AG als Qualitätsanforderungen zur vollsten Zu- erfolgreich und problemlos in die Praxis Prozesslieferant für unsere Anlagen part- friedenheit unserer Kunden erfüllt sind. umsetzten und in Betrieb nahmen. nerschaftlich verbunden.

Schon kurz nach Inbetriebnahme erreich- Auf dem Gebiet des Streichens haben wir ten wir die geforderte Betriebsgeschwin- zusammen mit Voith wieder einmal bahn- digkeit von 1.200 m/min. Wir haben auch brechende Innovationen verwirklicht. Da schon erfolgreich den DF-Coater mit im Marktsegment Thermopapiere an die der Konstruktionsgeschwindigkeit von Funktionsstriche höchste Ansprüche an 1.500 m/min gefahren. Heute sind wir in Funktionalität und Gleichmäßigkeit in der Lage, mit einem der weltweit höchs- Längs- und Querrichtung gestellt werden, ten Wirkungsgrade selbstdurchschrei- haben wir uns entschlossen, voll auf die Shinichi bende Papiere zu produzieren. Neuentwicklung „Curtain Coating“ zu set- Suzuki zen. Zuerst wurde unsere SM 1 auf dieses Der DF-Coater bringt uns eine höhere Verfahren umgerüstet und parallel dazu Leistung im Vergleich zu allen anderen gleich die neue SM 2 mit DF-Coater General Manager, Production Streichmaschinen in unserem Werk, (Direct Fountain) projektiert und bei Dept., Mitsubishi Paper Mills sowohl hinsichtlich Qualität als auch Pro- Voith bestellt. Ltd., Takasago Mill duktivität. Und was den Betrieb anbe- langt, können wir versichern, dass das Nach Vorversuchen in Japan bei Voith IHI Die Streichmaschine Takasago SM 12 DF-Streichverfahren anderen Streich- wurde uns sehr schnell klar, dass nur der (Mitsubishi Paper Mills) wurde als Hoch- methoden aufgrund von geringerem Lärm, DF-Coater unsere hohen Ansprüche an geschwindigkeitsstreichmaschine für weniger Nebel und leichterer Bedienbar- die Thermopapier-Beschichtung erfüllen selbstdurchschreibendes Papier konstru- keit weit überlegen ist. kann. Was an der Versuchsstreichmaschi- Systems for Finishing 61

ne so einfach aussah, musste dann in den Produktionsanlagen umgesetzt werden.

Die DF-Coater sind heute an unseren beiden Streichmaschinen im Einsatz, und für uns bei Koehler hat eine neue Ära be- gonnen. Die bis zum jetzigen Zeitpunkt erreichte Qualitätskonstanz ist unserer Meinung nach mit anderen Streichtech- nologien nicht zu erreichen.

An all unseren Streichaggregaten hatten wir in den zurückliegenden Jahren mit der Streichfarbenkonstanz zu kämpfen. Mit dem DF-Coater haben wir dagegen jetzt etwas erreicht, was für uns bisher nicht vorstellbar war. Wir beginnen mit einer Streichmassen-Rezeptur und müs- sen bis zum Fertigungsende keine Kor- rektur an dieser Streichmasse mehr vor- nehmen. Durch diese Konstanz fragen wir uns heute: brauchen wir noch eine Qualitätsprüfung am fertigen Papier?

Da die DF-Coater berührungslos arbeiten, gibt es am Streichwerk keine Abrisse mehr. Und weil beim Curtain Coating keine Verschleißteile wie Blades oder Rakel zum Einsatz kommen, sind dafür auch keine Wechsel mehr erforderlich.

Nach über einem halben Jahr Einsatz dieser neuen und innovativen Streichtechno- logie sind wir sehr zufrieden und haben die Qualität unserer Papiere entscheidend verbessert. Ich bin sicher, dass dem Curtain Coating noch eine große Zu- kunft bevorsteht. Wir bei Koehler haben mit Spezialpapieren erst den entscheidenden Anfang gemacht. Ich kann mir gut vorstellen, dass diese Technologie auch bei Massenpapieren wie LWC zu verwirklichen ist. 62

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

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.

Jan Eberhard Krieger GmbH & Co. KG Wenn man über „Finishing“ im Bereich ökonomisch geeignetsten Anlagenteile er- Mönchengladbach, Deutschland Streichen spricht, ist die „richtige“ Trock- fordert ständige Weiterentwicklung und nung der Streichfarbe einer der Verfah- große Erfahrung. Fast immer erweist sich rensschritte, der für die Qualität des End- der Einsatz von Infrarotstrahlern (IR- produkts von ausschlaggebender Bedeu- Strahler) bei der Streichfarbentrocknung tung ist, zumal viele der nachfolgenden als unverzichtbar. Krieger setzt dabei Prozessabläufe auf der Grundlage der aus Gründen der Wirtschaftlichkeit vor- Trocknung aufbauen. Die Auswahl und wiegend auf gasbeheizte Strahler. Infra- der Einsatz der verfahrenstechnisch und electric-Systeme kommen in den meisten Systems for Finishing 63

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

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

Fällen dort zum Tragen, wo Erd- oder Flüssiggas nicht verfügbar sind. 2

Krieger ist weltweit nicht nur der Experte mit der meisten Erfahrung im Einsatz von Gasstrahlern, sondern auch der einzige Lieferant, der alle marktgängigen Kon- struktionsprinzipien gasbefeuerter Strah- ler im Produktprogramm anbietet und situationsspezifisch zur Anwendung brin- gen kann (Abb. 2).

Grundlegend für das Verständnis der Metallstrahler Keramikstrahler Vliesstrahler Funktionsweise gasbeheizter IR-Strahler ist die Tatsache, dass die in den Verbren- nungsabgasen enthaltene Energie an der Konstruktion ist der Metallstrahler und maximale flächenspezifische Ab- einen Festkörper, den eigentlichen Infra- auch für eine stufenlose Regelung zwi- strahlleistung von besonderer Bedeutung rotstrahler, übertragen werden muss, schen 0-100% geeignet und kann damit sind, also bei besonders beengten Platz- da eine Gasflamme als solche nahezu kei- zur Querprofilregelung in gleicher Weise verhältnissen, ist der Einsatz von Kera- ne IR-Strahlung emittiert. wie ein Elektrostrahler eingesetzt werden. mikstrahlern in Papier- und Streichma- schinen oder Pilotanlagen sinnvoll. Im Krieger Metallstrahler wird die- Beim Keramikstrahler wird der ses Wirkprinzip in optimierter Weise da- Feuerraum vom Gaszutritt durch eine Im Vliesstrahler wird die keramische durch umgesetzt, dass die Flammen von keramische Lochplatte ersetzt. Der Wär- Lochplatte durch einen metallischen Hochgeschwindigkeitsjets zu einer Prall- meübergang von der Flamme an den Faserverbund ersetzt. Dadurch geht der strahlströmung ausgebildet werden, die Strahlkörper erfolgt hier nur an der Flam- Werkstoffvorteil verloren, wohingegen die eine maximale, konvektive Wärmeüber- menwurzel und bedingt damit den niedri- Nachteile, wie beim Keramikstrahler be- tragungsrate garantiert. Durch die Posi- geren Wirkungsgrad dieses Konstruk- schrieben, erhalten bleiben. Da der Werk- tionierung der Strahlkörper vor den tionsprinzips. Um diesen grundsätzlichen stoff des Vlieses mit dem der Strahl- Düsenauslässen wird zudem der Feuer- Nachteil zumindest teilweise zu kompen- körper des Metallstrahlers identisch ist, raum gegen Verschmutzungen (Streich- sieren, wird ein metallisches Gitter als hier aber in Form sehr dünner Fasern farbe) und Umgebungsluftströmungen Sekundärstrahler eingesetzt. Werkstoff- (~100 m) eingesetzt wird, ist nur eine (zunehmend bei höchsten Produktions- bedingt kann an der Oberfläche der Kera- sehr niedrige flächenspezifische Leistung geschwindigkeiten) geschützt. Gegenüber mikplatte allerdings eine höhere Arbeits- realisierbar, wenn man eine vergleichbar anderen Konstruktionsprinzipien machen temperatur zugelassen werden als an den hohe Lebensdauer, wie bei den anderen die vergleichsweise großen Düsendurch- zuvor beschriebenen metallischen Strahl- Strahlertypen erreichen möchte. Da bei messer den Strahler außerdem un- körpern. Daher sind mit Keramikstrahlern diesem Strahler allerdings die aufgeheizte empfindlich gegen Verschmutzungen von höhere flächenspezifische Strahlungsleis- Masse insgesamt sehr niedrig ist, bzw. innen. tungen als beim Metallstrahler möglich. die Wärmeleitfähigkeit der metallischen Außerdem muss insgesamt weniger Mas- Fasern wesentlich höher ist als die der Durch den großen Variationsbereich an se aufgeheizt werden, was die Ansprech- keramischen Platte, zeichnet sich der möglichen Düsenauslassgeschwindigkei- zeit des Strahlers verringert. Wo diese Strahler durch minimale Aufheiz- und ten und die größere thermische Trägheit Ansprüche, also minimierte Aufheizzeit Abkühlzeiten aus, wodurch er im direkten 64

Abb. 3: Typischer Einsatz eines Integraltrockners™ nach einer Filmpresse.

Abb. 4: CB-Turn™ zur berührungslosen Bahnumlenkung.

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

Abb. 6: Krieger Integrated Dryer™.

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

P f

m bar m bar m bar m bar

3 4

Vergleich eine Sonderstellung erreicht. Der CB-Turn™ (Abb. 1 und 4) hat das Verhältnis von IR- zu Lufttrocknung Für Einsatzfälle in Papier- und Streich- seine hervorragenden Laufeigenschaften in besonderer Weise an die Trocknungs- maschinen, wo dieses Kriterium von ent- dabei nicht nur bei doppelseitig gestri- aufgabe angepasst. Dies bedingt aller- scheidender Bedeutung ist, findet das chenen LWC-Papieren (zwei Installatio- dings ein relativ enges Sortenspektrum, Vliesstrahlerprinzip Anwendung. nen in den USA) sondern auch bei Ziga- da die optimierte Abstimmung, die auch rettenpapier (Feuerstein / Österreich), ge- einen vergleichsweise hohen Aufwand an Neben der Möglichkeit, den jeweils geeig- strichenen Feinpapieren (Arjo Wiggins zu installierenden Rohrleitungen und Ak- netsten Strahlertyp für jede Einbausitua- Besse /F, Grycksbro / S) sowie bei schwe- tuatoren für die Luftführung bedingt, nur tion einsetzen zu können, ist Krieger da- ren Kartonsorten (FS-Karton / D, Iggesund in einem begrenzten Betriebsfenster er- rauf spezialisiert, komplette Trocknungs- Workington / GB, Buchmann / D) unter Be- zielt werden kann. Bei stark variierenden lösungen für extrem beengte Platzverhält- weis gestellt. Anforderungen an die Trocknungsleistung nisse zu konzipieren und umzusetzen. kann der hohe Systemwirkungsgrad nicht Dabei kann durch den kombinierten Ein- Einen Mini-CB-Turn™ stellt die CB- immer garantiert werden. Für die restli- satz von IR-Trocknern und Lufthauben, Float™ Düse von Krieger dar. Sie kann chen Sorten muss häufig die dargestellte bei denen der Luftteil mit der Abluft der für sehr kleine Umschlingungswinkel Brennkammer, die eigentlich nur als IR-Trockner beheizt wird (Integral- Leitwalzen im „Nassbereich“ ersetzen und Anfahrhilfe gedacht ist, mitlaufen, was trockner™), ein besonders hoher Sys- wird, auch bei hohen Bahnzügen, dort insgesamt zu einer schlechteren Energie- temwirkungsgrad erzielt werden (Abb. 1, eingesetzt, wo ein leichter Polygonzug ausnutzung führt. 3, 6 und 7). gegenüber einer geraden Bahnführung als technologisch vorteilhaft erscheint In solchen Fällen sind die höheren Inves- Zudem wird hierdurch sichergestellt, (Abb. 5). titionskosten oftmals gegenüber einem dass die Strichoberfläche soweit abge- Integraltrockner nicht lohnend. trocknet wird, dass nachfolgende Tro- Das Krieger InfraFloat™ Konzept stellt ckenzylinder und Leitwalzen nicht bele- hinsichtlich des erzielbaren Wirkungsgra- Die in Abb. 7 als integrativer System- gen. Insbesondere nach Anordnungen für des derzeit das machbare Optimum im bestandteil dargestellte Lufthaube, ist mit simultanes Streichen wird zusätzlich der Bereich der Streichfarbentrocknung dar speziell für die Papiertrocknung ent- Krieger CB-Turn™ zur berührungslo- (Abb. 7). Hierzu wird die erforderliche wickelten Düsen ausgestattet und kann, sen Bahnumlenkung eingesetzt. Trocknungsleistung und insbesondere in Verbindung mit einem geeigneten Luft- Systems for Finishing 65

5 erhitzungssystem, auch als unabhängige Trocknungseinheit (CB-Trockner) ein- 7 gesetzt werden, sofern die qualitativen Anforderungen dies zulassen. Dies ist zu-

letzt für LWC-Papiere (3 Installationen in M M den USA) und für hochwertige, gestrichene Papiere (Propal/Kolumbien) im indus- M triellen Maßstab nachgewiesen worden

und hat sich für nahezu alle denkbaren M Qualitäten bei der PTS in München be- währt. M

Insgesamt gesehen stellt Krieger durch seine Flexibilität und das umfangreiche Produktspektrum der infrarot- und kon- vektiven Trocknung daher eine ideale Ergänzung der Voith Familie dar. 66

1 Innovative Oberflächenbehandlung von Verschleißteilen bei BLUE SOLID – nicht nur für die Papierindustrie

Das BLUE SOLID Center als Teil der ehemaligen Jagenberg Papiertechnik GmbH gehört inzwischen zu Voith Paper.

1997 wurde von der damaligen Jagen- BLUE SOLID, ein Verfahren berg Papiertechnik ein Projekt ins Leben zur Werkstoffbehandlung gerufen, das die Einflüsse von Plasma Ionenimplantation auf metallische Ver- Dank des BLUE SOLID-Verfahrens kön- Michael Hoffmann schleißteile der Papierindustrie untersu- nen Eigenschaften von Werkstoffen ge- chen sollte. In der Papierindustrie fallen zielt beeinflusst werden. So ist es mög- Voith Paper Krefeld, Deutschland große Mengen von Verschleißteilen an. lich Werkstoffen, die qualitativ geringer Regelmäßiger Austausch oder gar Ausfall eingestuft werden, Eigenschaften zu ver- verursacht hohe Kosten oder Maschinen- leihen, die sonst nur ein sehr hochwer- stillstände, die die ohnehin angespannte tiger und teurer Werkstoff aufweisen Kostensituation zusätzlich belasten. Durch würde. Laufzeitverlängerung von Verschleißteilen können Ausfallzeiten minimiert und Pro- Für Verschleißteile bzw. Schneidwerkzeu- duktionsverluste reduziert werden. ge werden hauptsächlich die folgenden Eigenschaften positiv verändert: Aus der Fortführung des Projektes ent- ● Verschleißfestigkeit und Gleitfestigkeit stand eine kleine operative Einheit mit ● Dauerbiegewechselfestigkeit heute 7 Mitarbeitern, die mit Hilfe des ● Notlauf- und Trockenlaufeigenschaften. Verfahrens der Plasma Ionenimplantation (BLUE SOLID-Verfahren) hauptsächlich Weiterhin können positiv verändert wer- Werkzeuge der Papierindustrie behandelt den: und weltweit erfolgreich vertreibt. Mehre- ● Zug- und Druckfestigkeit re Patente und eingetragene Marken wur- ● Torsionswechselfestigkeit 2 den mittlerweile angemeldet und erteilt. ● Korrosions- und Erosionsfestigkeit Systems for Finishing 67

Abb. 1: Blick in den Retortenofen.

Abb. 2: Plasmabehandelte Schneidwerkzeuge Beispiel: BLUE SLIT Scheibenmesser.

Abb. 3: Retortenofen. 3 Abb. 4: Produktspektrum von BLUE SOLID.

Die bevorzugten Grundmaterialien für das Targetmaterialien und werden zwischen Zur Zeit stehen zwei sogenannte Retor- BLUE SOLID-Verfahren sind: den Polen beschleunigt. Diese Ionen tref- tenöfen für das BLUE SOLID-Verfahren ● Chrom-Stähle, HSS (high-speed fen gleichmäßig, um das Werkstück ver- zur Verfügung. Die großzügigen Innen- steels), pulvermetallurgische Stähle teilt, auf dessen Oberfläche und werden abmaße beider Anlagen (11.000 mm x ● Werkzeugstähle in der molekularen Struktur des Werk- 400 mm x 400 mm und 3.150 mm x ● Edelstähle stückes verankert. Durch Anregung des 650 mm x 750 mm) gestatten auch die ● Chrombeschichtungen Bauteils rutschen die implantierten Ionen Behandlung größerer Bauteile. ● Chromhaltige Gussstähle. durch das Metallgitter in tiefere Schich- ten. Somit handelt es sich nicht um eine Das lagerhaltige Produktspektrum er- Prinzipiell werden bei der Plasma Ionen- Beschichtung, sondern um eine tiefge- streckt sich über BLUE SLIT Schneid- implantation die Eigenschaften fremder hende Veränderung der Metallstruktur. werkzeuge für Rollen- und Querschneider Stoffe wie Molybdän, Titan, Chrom (soge- Die Eindringtiefe der Ionen ist dabei fast aller bekannten Hersteller bis hin zu nannte Targetmaterialien) verwendet, um hauptsächlich abhängig von der Behand- BLUE ROD Rakelstangen für alle gängi- diese in den Werkstoff fertiger Bauteile lungszeit. Das Metallgefüge kann so mit gen Dosierstreicheinrichtungen (Film- zu übertragen. Dazu werden Ionen aus Eigenschaften versehen werden, die es press, Speedsizer, Speedcoater, Symziser diesen „fremden“ Stoffen herausgelöst, vorher nicht hatte, bzw. können die und Metering Blade Sizepress). und in die Bauteile oder Werkstücke im- Materialeigenschaften verstärkt werden. plantiert und dort verankert. Durch die Das Dienstleistungsangebot des BLUE Behandlung mit ungewöhnlich niedrigen Die bis zu einer Tiefe von mehreren Zehn- SOLID Centers ist vielfältig: Temperaturen werden gezielte Struktur- tel Millimetern fest im Materialgefüge ● Plasmabehandelte Verschleißteile veränderungen herbeigeführt. Gleichzeitig verankerten Ionen bleiben in ihrer Wir- ● Lohnbehandlung BLUE SOLID wird eine ausreichende Zähigkeit des kung erhalten. Durch diese Methode las- ● praktisches und theoretisches Grundmaterials beibehalten. Das Bauteil sen sich die Standzeiten von Verbrauchs- Training/Schulung der Schneidtechnik verändert dabei nicht seine Maßhaltigkeit, gegenständen wie Schneidwerkzeuge, ● Beratung (Modernisierung/Optimie- sodass das Verfahren als letzter Bearbei- Rakelstangen, Refinerplatten, Siebkörbe, rung) von Schneidsystemen tungsschritt zur Fertigstellung des Bau- Entstipper, kurz Teilen, die durch Abnut- ● Umbauten von Schneidsystemen teiles eingesetzt werden kann. Hohe Tem- zung verschleißen, deutlich erhöhen. ● Optimierung von Schneidsystemen peraturen, d.h. Temperaturen oberhalb ● Schadens-/Schnittanalysen von der Anlasstemperatur des jeweiligen Außer zur Standzeiterhöhung lässt sich Verschleißteilen/Schnittmustern Werkstoffes, würden zu unkontrollierba- das BLUE SOLID-Verfahren aber auch ● CNC Schleifservice und vieles mehr ... ren und/oder ungewollten Strukturverän- unter anderen Gesichtspunkten sinnvoll derungen führen, was die Zähigkeit nega- einsetzen. Die Möglichkeiten, Ober- tiv beeinflusst. Darüber hinaus besteht flächenspannungen zu beeinflussen oder bei hohen Temperaturen die Gefahr der Oberflächenglätte zu verbessern, kann Verformung des Werkstückes. auch die Funktionssicherheit für manchen Bedarfsfall erhöhen. Die zu behandelnden Werkstücke werden in einer Retorte (Vakuumbehälter) aufge- Vor dem Hintergrund Kostenoptimierung hängt. Zwischen Werkstück und Retor- bietet das Verfahren die Möglichkeit, tenwand besteht ein elektrischer Poten- neue Werkstoffe für Bauteile auszu- zialunterschied. Unter Anwesenheit von wählen. Neue konstruktive Lösungsan- reaktionsfähigen Gasen und bei konstan- sätze für Bauteile lassen sich damit um- tem Unterdruck lösen sich Ionen aus den setzen. 4 68

Mit der Präzision eines Schweizer Uhrwerks – 1 VPT Walztechnik AG Zürich, ein Unternehmen der Voith Paper, baut Druckmaschine bei Burda/Offenburg auf Nipco™ Print-Walzen um

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.

Burda in Offenurg zählt zu den führenden Pünktliche Auslieferung der Druckerzeug- Eugen Schnyder Unternehmen in der europäischen Druck- nisse ist da ein absolutes „Muss“. Anders Voith Paper industrie und hat bereits seit mehr als ausgedrückt: Die Tiefdruckrotation muss Krefeld, Deutschland 6 Jahren zwei moderne, 3.280 mm breite wirklich „rotieren“; Stillstände sind inak- Cerutti Tiefdruckrotationen mit dem Nip- zeptabel. co™ Print-System bestückt. Aufgrund der sehr guten Erfahrungen mit dem Nipco™ Wenn man sich das vor Augen hält, wird System erteilte Burda im letzten Herbst klar, was es bedeutet, eine Tiefdruckrota- der VPT Walztechnik AG Zürich (VPWZ) tion umzurüsten: Da muss tatsächlich al- den Auftrag, eine bereits 15-jährige und les „wie am Schnürchen klappen“. 2.450 mm breite Cerutti Tiefdruck- Maschine auf das Nipco™ Print-System Vor dieser Aufgabe stand kürzlich die umzurüsten. Auf dieser Tiefdruckrotation VPT Walztechnik AG, Zürich. Nach nur Nr. 14 in Offenburg entstehen allwöchent- 6-monatiger Projektierungs-, Planungs- lich u. a. Teile von „Focus“, die jeden und Fertigungszeit galt es, die Tief- Montag von einer breiten Leserschaft druckrotation Nr. 14 umzubauen. Zum „heiß“ erwartet werden. Lieferumfang gehörten: Systems for Finishing 69

Abb. 1: Druckmaschine Burda.

Abb. 2: Montageteam.

Abb. 3: Presseurmontage.

● 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 am 15. April 2002, einem Montagmorgen, um 6.00 Uhr anzuhalten. Die offizielle Über- nahme war auf den folgenden Samstag früh fixiert. Dieser Termin musste – koste es, was es wolle! – eingehalten werden.

Gestoppt wurde die Maschine pünktlich, die Umbau-Aktion konnte somit nach Plan beginnen. VPWZ hatte alle Umbau- Aktivitäten „generalstabsmäßig“ vorberei- 3 tet: Jeder einzelne Demontage/Remonta- feld waren 2 Fremd-Teams mit mechani- Burda in die Modernisierung gesetzten ge-Schritt war in kleinsten Intervallen im schen Aufgaben bzw. dem Verlegen von Erwartungen auf Anhieb voll erfüllt. Sau- Voraus exakt festgelegt worden. Elektrik- und Hydraulikleitungen im Feld. ber reproduzierbare Einstellwerte, eine Zu beachten ist, dass nur ein sehr be- perfekte Bahnführung, ein optimales Pas- Die Abbildungen vermitteln einen Ein- schränkter Freiraum in der Maschine zur serverhalten und ein ruhiger Presseur- druck von der Situation vor Ort. An vielen Verfügung stand, Koordination der Tätig- lauf, auch bei höchsten Druckgeschwin- Stellen wurde, auf engstem Raum, gleich- keiten war von höchster Wichtigkeit. Die digkeiten, tragen erheblich zu einer guten zeitig Hand angelegt. Die Einfärbung der Zusammenarbeit zwischen allen Beteilig- „Performance“ und einem perfekten Aus- Mitarbeiter zeigt jeweils, in welchem ten lief so glatt und die Teile waren so druckverhalten der modernisierten Druck- Druckwerk gerade gearbeitet worden war. präzis gefertigt, vormontiert und vorer- maschine bei. Neben den Experten aus Zürich und Kre- probt, dass der VPWZ Projektleiter, Mar- co Dell’Ava, bereits am Freitagmorgen – Die Leser, die am Montag ihren „Focus“ 2 also rund einen Tag früher als geplant! – erstanden, freuten sich an seinem schö- der Werksleitung in Offenburg „Vollzug“ nen Aussehen. Natürlich hatten sie keinen melden konnte. blassen Schimmer von den Strapazen und den Anstrengungen, die nötig gewe- Die hochzufriedene Reaktion des Kunden: sen waren, damit sie „ihren“ Focus wie „Das ist ja mit der Präzision eines gewohnt in Händen halten konnten. Das Schweizer Uhrwerks abgelaufen.“ ist auch gut so. Es genügt, dass man bei Burda weiß: Die VPWZ und damit Voith Damit jedoch nicht genug: Die Ergebnisse Paper sind Partner, auf die man sich ver- der umgebauten Maschine haben die von lassen kann. Magazin für Papiertechnik

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

Das twogether-Magazin erscheint zweimal jährlich in deutscher und englischer Ausgabe. Namentlich gekennzeichnete Beiträge externer Autoren sind freie Meinungsäußerungen. Sie geben nicht immer die Ansicht des Herausgebers wieder. Zuschriften und Bezugswünsche werden an die Zentralredaktion erbeten.

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Systems for Finishing Oktober 2002. 10/2002/5 Das chlorfreie Papier dieses Magazins ist auf Anlagen und Maschinen der Voith Paper Holding hergestellt.