DE3943830B4 - Calendering process - heating the steel roller as well as surface of elastically lined roller - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Walze zum Kalandrieren von Papier oder dergleichen, wobei die Walze eine elastische, wärmeleitende, außenliegende Mantelschicht aufweist.The The invention relates to a roll for calendering paper or the like, the roller being an elastic, heat conducting, external one Sheath layer has.
Aus
der
Das aus der Papiermaschine kommende Papier hat im Rohzustand eine rauhe Oberfläche, die für viele Verwendungszwecke eine Nachbehandlung erforderlich macht, die zum Ausgleichen und Verdichten der Oberfläche führt. Wie bekannt, dienen zur Nachbehandlung Glätt werke (z.B. Maschinenkalander) und Kalander mit elastischen Pressenspalten (z.B. Soft- oder Superkalander). Glättwerke bestehen nur aus harten Walzen und sie gleichen die Oberfläche des Papiers derart aus, daß die die Papieroberfläche bildenden Teile im wesentlichen in einer Ebene liegen. Die Walzenspalte eines Kalanders mit elastischen Pressenspalten sind sogenannte weiche Walzenspalte, d.h. solche Spalte, bei denen eine harte Walze zusammen mit einer flexibel elastischen Walze ein Paar bildet. In Kalandern mit elastischen Pressenspalten bestehen die flexibel elastischen Walzen heute vorherrschend aus Papierwalzen, d.h. Walzen, die sich aus aufeinandergeschichteten Papierstreifen zusammensetzen. Der Kalander bewirkt in gewissem Maß auch ein Ausgleichen, in erster Linie aber ein Glätten, d.h. die Oberfläche der Papierbahn verdichtet und verschließt sich.The Paper coming from the paper machine has a rough texture in its raw state Surface, for many A post-treatment is required for the purposes of Balancing and compacting the surface leads. As is known, serve for after-treatment Smelting works (e.g., machine calenders) and calenders with elastic press nips (e.g. Soft or supercalender). calenders consist only of hard rollers and they resemble the surface of the Paper in such a way that the the paper surface forming parts lie substantially in one plane. The nips a calender with elastic press nips are so-called soft Roll nips, i. such column, where a hard roller together forms a pair with a flexible elastic roller. In calander with elastic press nips are the flexible elastic Rollers today predominantly consist of paper rolls, i. Rolls up composed of stacked paper strips. Of the Calender also works to some extent a balancing, but primarily a smoothing, i. the surface of the Paper web compacts and closes.
Die in der Anmeldung verwendeten Bezeichnungen Super- und Softkalandrieren sind keine offiziellen Bezeichnungen, man spricht anstelle des Softkalandrierens auch vom Mattkalandrieren. Der Superkalander ist im allgemeinen eine Off-machine-Vorrichtung, während der Softkalander entweder eine On-machine- (mit ein oder zwei Pressenspalten) oder eine Off-machine- (bis zu vier Pressenspalten) Vorrichtung ist. Heute wird bei Softkalandern vielfach anstelle des Maschinenkalanders bei Mattqualitäten sowie bei gestrichenen Papieren an der Papier- oder Streichmaschine eingesetzt, wenn ent weder die Maschinengeschwindigkeiten niedrig und/oder die Maschinen schmal und/oder die angewendeten Liniendrücke und/oder die Temperaturen nicht die allerhöchsten sind. Im allgemeinen werden hochglänzende Papiere dann mit einem Superkalander kalandriert.The Terms used in the application Super and soft calendering are not official Designations, one speaks of the instead of the Softkalandrierens of the Mattkalandrieren. The supercalender is generally an off-machine device, while the soft calender either an on-machine (with one or two press nips) or an off-machine (up to four press nips) device. Today, soft calenders are often replaced by machine calenders in matt qualities as well used in coated papers on the paper or coating machine, if ent neither the machine speeds low and / or the Machines narrow and / or the applied line pressures and / or the temperatures are not the highest. In general become high gloss Papers then calendered with a supercalender.
Unter einem Modulkalander ist ein Kalander zu verstehen, der aus einem oder mehreren aus einer Stahl- und einer weichen Walze bestehenden in der Anmeldung beschriebenen Pressenspalten besteht.Under A modal calender is a calender, which consists of a or more of a steel and a soft roll existing in the application described press columns.
Die meisten Kalander mit elastischem Pressenspalt sind sogenannte Superkalander, die sich aus einer Reihe aufeinander angeordneter Walzen zusammensetzen, die abwechselnd weich und hart sind. Die Papierbahn durchläuft auf diese Weise nacheinander mehrere Walzenspalte. In einem typischen Superkalander sind die harten Walzen aus Metall, im allgemeinen aus Stahl und/oder Gußeisen, und die weichen Walzen sind papier- oder textilbekleidet.The Most calenders with an elastic press nip are so-called supercalenders, which are composed of a series of rollers arranged on each other, which are alternately soft and hard. The paper web goes through this way successively several nips. In a typical Supercalenders are the hard rolls of metal, in general of steel and / or cast iron, and the soft rolls are paper or textile-clad.
Um gute Resultate zu erzielen, werden die Metallwalzen der Walzenpaare im allgemeinen beheizt.Around To achieve good results, the metal rollers of the roller pairs generally heated.
Das Hauptproblem beim Papierkalandrieren ist, daß die elastischen Walzen hohe Temperaturen schlecht vertragen. Bisherige Versuche, die Lebensdauer der elastischen Walzen zu verlängern, erfolgten durch Kühlung des Stahlkerns, Herstellung von dessen Füllung aus Asbest und Zellulose und durch Verwendung sogenannter wärmebeständiger Fasern. Z.B. wurde nach US-Patent 3 291 039 die Wärmebeständigkeit der elastischen Walze dadurch verbessert, daß in der Walze mehrere Zellstoff-Faserplatten vorhanden waren, die zur Erhöhung der Wärmebeständigkeit mit einem Zusatzstoff behandelt waren, und dadurch, daß die Beschichtung in mehreren Schichten ausgeführt wurde. Patentgemäß hält diese Walze Temperaturen von 110 bis 140° C aus.The The main problem with paper calendering is that the elastic rolls are high Temperatures badly tolerated. Previous attempts, the life to extend the elastic rollers, done by cooling of the steel core, production of its filling of asbestos and cellulose and by using so-called heat-resistant fibers. For example, was after U.S. Patent 3,291,039 describes heat resistance the elastic roller improved by the fact that in the roll several pulp fiber plates were there to increase the heat resistance treated with an additive, and in that the coating executed in several layers has been. According to the patent, this roller holds Temperatures from 110 to 140 ° C out.
Zum
Stand er Technik wird außerdem
auf das US-Patent 3 451 331 A in dem ein Kalander eingesetzt wird,
der beheizte harte Stahlwalzen hat, sowie auf
Bei im vorstehenden genannten Superkalandrieren entwickeln sich die Papiereigenschaften an der elastischen Walze schwächer als an der Stahlwalze. Ein Grund dafür liegt in den unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften dieser Walzen und ein zweiter darin, daß die Oberflächentemperaturen der Stahlwalzen höher sind als die der elastischen Walzen. Beim Übergang auf Softkalandrieren wird angestrebt, immer höhere Temperaturen zu verwenden, wobei die Differenz zwischen den beiden Seiten im Vergleich zu vorher wächst. Um die Einsei tigkeit zu minimieren, muß deshalb beim Softkalandrieren eine gerade Anzahl Pressenspalte vorliegen, so daß beide Seiten des Papiers gleich viele Stahlwalzenbehandlungen erhalten, denn ohne elastische Gegenwalze läßt sich das Papier nicht qualitativ hochwertig kalandrieren.at in the above-mentioned supercalendering develop the Paper properties at the elastic roller weaker than at the steel roller. One reason for that lies in the different surface properties of these rolls and a second in that the surface temperatures the steel rollers higher are as the elastic rollers. When transitioning to soft calendering is sought, ever higher Temperatures use the difference between the two Pages grows compared to before. In order to minimize the Einsei activity, therefore, must in Softkalandrieren an even number press column, so that both Pages of paper receive the same number of steel roller treatments, because without elastic counter roll, the paper can not be qualitative high quality calendering.
Das mit Stahl- und elastischen Walzen erzielte unterschiedliche Kalandrierresultat und die Einseitigkeit (nur an der Stahlwalze) bei Verwendung hoher Temperaturen sind ein Problem sowohl beim Super- als auch beim Softkalandrieren.The obtained with steel and elastic rollers different calendering result and the Ein Degradation (only on the steel roller) when using high temperatures are a problem in both super and soft calendering.
Um dieses Problem zu lösen, wurde also bereits beim Softkalandrieren eine gerade Anzahl Pressenspalte verwendet, wobei beide Seiten des Papiers gleich viele Behandlungen von (heißen) Stahlwalzen erhalten.Around to solve this problem, So even when soft calendering was an even number Press column used, with both sides of the paper the same number of treatments from (hot) Obtained steel rolls.
Weil die Wärme nur auf einer Papierseite je Pressenspalt genutzt werden konnte, bedeutet dies extra Spalten und einen Verlust im spezifischen Volumen des Papiers.Because the heat could only be used on one side of the paper per press nip, this means extra columns and a loss in specific volume of the paper.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zum Kalandrieren von Papier oder dergleichen vorgesehene Walze, die eine elastische und wärmeleitfähige Mantelschicht aufweist, derart weiterzuentwickeln, dass die genannte Mantelschicht auf eine wenigstens angenähert gleich hohe Temperatur erwärmbar ist wie die mit ihr zusammenarbeitende harte Walze.Of the Invention is based on the object, a calendering of Paper or the like provided roll, which is an elastic and thermally conductive jacket layer has, to develop such that said cladding layer at least approximately equal to one high temperature can be heated is like the hard roller working with her.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass an der Außenseite der elastischen Mantelschicht ein Heizsystem vorgesehen ist, wobei die elastische, wärmeleitende Mantelschicht aus einem Verbundwerkstoff gebildet ist, und dass die elastische, wärmeleitende Mantelschicht radial innerhalb des wärmeleitfähigen Bereiches eine innenliegende Wärmeisolierschicht aufweist.According to the invention this Task solved by that on the outside the elastic jacket layer is provided a heating system, wherein the elastic, heat-conducting Sheath layer is formed of a composite material, and that the elastic, heat-conducting Cladding layer radially within the heat-conductive region an internal heat insulating having.
Durch diese Maßnahme läßt sich die Walze auf hohe Temperaturen erwärmen.By This measure let yourself heat the roller to high temperatures.
Die vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Unteransprüche charakterisiert.The advantageous embodiments of the invention are characterized by the subclaims.
Die Walze ist nicht nur für den Einsatz in Softkalandern, sondern auch in Superkalandern vorgesehen. Weitere Einsatzmöglichkeiten sind z.B. in der Pressenpartie der Papiermaschine.The Roller is not just for intended for use in soft calenders, but also in supercalenders. Further uses are e.g. in the press section of the paper machine.
Erfolgt die Beheizung der Walzenoberfläche nur von außen, ist die zu beheizende Mantelfläche innenseitig isoliert, damit die Wärmeenergie nicht als Verlustwärme in die inneren Teile der Walze abwandert.He follows the heating of the roll surface only from the outside, is the lateral surface to be heated Insulated inside, so that the heat energy is not as loss of heat in the migrates inner parts of the roller.
Die außenseitige Beheizung kann durch Induktion oder mit einem anderen Verfahren ausgeführt werden, mit dem das Heizen der Beschichtung oder des Belags oder des in der Beschichtung oder des Belags befindlichen wärmeleitenden Materials durch Strahlung oder Leitung erwirkt wird. Verfahren dieser Art können je nach Charakter des zu beheizenden Materials außer Induktion z.B. aus Infrarot-, Kurzwellen- oder Laserstrahlung usw. oder herkömmlicher walzeninternen Öl- oder Wasserumlaufheizung bestehen. Die Heizsysteme können entweder für sich allein oder in verschiedenen Kombinationen arbeiten und sind von der Größe der Wärmeleistung abhängig, die der Kalandrierprozeß benötigt.The outside Heating can be by induction or by another method accomplished with which the heating of the coating or the covering or of the heat-conducting in the coating or the covering Material is obtained by radiation or conduction. Method of this Kind of can depending on the character of the material to be heated except induction e.g. from infrared, shortwave or laser radiation, etc. or more conventional roller-internal oil or water circulation heating exist. The heating systems can either for themselves work alone or in different combinations and are from the size of the heat output dependent, which the calendering process needs.
Die elastische Mantelschicht der erfindungsgemäßen elastischen Walze kann eine innenliegende Wärmeisolierschicht und eine außenliegende wärmeleitende Schicht aufweisen.The elastic jacket layer of the elastic roller according to the invention can an internal heat insulating layer and an outside one thermally conductive Have layer.
Alternativ dazu kann die wärmeleitende Mantelschicht als Verbundwerkstoff ausgebildet sein, der eine gute Wärmeleiteigenschaft aufweist.alternative To do this, the heat-conductive cladding layer be formed as a composite material, which has a good heat conduction property having.
Die wärmeleitende Mantelschicht kann z.B. Kohle oder Metall in Partikel-, Faser- oder Filmform aufweisen.The thermally conductive Cladding layer may e.g. Coal or metal in particulate, fiber or metal Have film form.
Von Vorteil ist es, wenn die Wärmeisolierschicht als Schaumstoff und/oder Keramik-Verbundwerkstoff ausgebildet ist.From Advantage is when the heat insulating layer is formed as a foam and / or ceramic composite material.
Alternativ dazu kann die Wärmeisolierschicht bei Verwendung der Füllwalzentechnik aus dem bei der Füllwalzentechnik eingesetzten Füllmaterial bestehen. Hierbei dient das Füllmaterial selbst als Isolierung.alternative to the heat insulating layer can Use of the Füllwalzentechnik from that in the Füllwalzentechnik used filling material consist. Here is the filling material even as insulation.
Das wärmeleitende Material kann beispielsweise auch aus einer Verbundwerkstoffmischung mit guten Wärmeleiteigenschaften bestehen, das mit einem Bindemittel verbunden werden kann. Die Beschichtung der erfindungsgemäßen elastischen Walze kann sich dabei aus einer Bindemittelbeschichtung, der wärmeleitenden Schicht und aus einem möglichen Isoliermantel zusammensetzen.The thermally conductive For example, material can also be made from a composite material mixture with good thermal conductivity exist, which can be connected to a binder. The coating the elastic according to the invention Roller can be made of a binder coating, the heat-conducting Layer and out of a possible Assemble insulating jacket.
Die Bindemittelschicht kann z.B. aus einem beliebigen hochtemperaturbeständigen Polymer, wie Polyimid, Polyamid-Imid, Polyäther-(Äther)-Keton usw., oder ähnlichem Material, z.B. Metall-, Keramik-, Kunststoff-Verbundwerkstoff, bestehen, dessen optimierte Elastizität- und Härteeigenschaften sowie mechanische und technische Eigenschaften modifiziert werden können und das gegen hohe Temperaturen beständig und für den Kalandrierprozeß geeignet ist.The Binder layer may e.g. from any high temperature resistant polymer, such as polyimide, polyamide-imide, polyether (ether) ketone, etc., or the like Material, e.g. Metal, ceramic, plastic composite, consist of its optimized Elasticity- and hardness properties as well as mechanical and technical properties are modified can and which is resistant to high temperatures and suitable for the calendering process is.
Die Walzen werden mit bereits bekannten Verfahren hergestellt.The Rolls are made by already known methods.
Das Kalandrieren von Papier oder dergleichen erfolgt in herkömmlicher, bekannter Kalandriertechnik, bei der zwischen zwei Walzen ein Pressenspaltprozeß zustande gebracht wird, den die Papierbahn durchläuft. Durch die erfindungsgemäße Walze ist es möglich, daß im Unterschied zu den bisher bekannten Kalandrierverfahren die elastische Mantelschicht oder der Walzenbelag in dem Prozeß auf eine hohe Oberflächentemperatur erwärmbar ist, zweckmäßig auf dieselbe Temperatur wie die der Stahlwalzenoberfläche, wenn die andere Walze eine Metallwalze ist, d.h. im allgemeinen auf ca. 200°C, aber sie kann bei Bedarf auf ca. 300°C erwärmt werden.The calendering of paper or the like takes place in a conventional, known calendering technique in which a press-nip process, which the paper web passes through, is brought about between two rolls. By the roller according to the invention, it is possible that, in contrast to the previously known calendering the elastic sheath layer or the roll cover in the process to a high surface temperature is heated, expedient to the same temperature as that of the steel roll surface, when the other roll is a metal roll, ie generally to about 200 ° C, but it can, if necessary, to about 300 ° C are heated.
Als heizbare Walze kann eine herkömmliche Lösung angewendet werden, bei der die Beheizung von außen her erfolgt. Darüber hinaus besteht der Mantel bei einer weiteren Ausführung aus hochfestem Verbundwerkstoff, der gleichzeitig als Isolation dient, wobei die zu heizende Schicht optimierte Eigenschaften hat und die Beheizung von außen erfolgt.When heatable roller can be applied a conventional solution be, in which the heating takes place from the outside. Furthermore in a further embodiment, the jacket is made of high-strength composite material, which also serves as insulation, wherein the layer to be heated has optimized properties and the heating is done from the outside.
Eine weitere Ausführung besteht aus einer wärmeleitenden Mantelschicht, die vollständig aus einem extrem festen Verbundwerkstoff ist, wobei die zu heizende Schicht optimierte Elastizitätseigenschaften besitzt und die Beheizung von außen erfolgt.A further execution consists of a thermally conductive Coat layer completely is made of an extremely strong composite material, with the to be heated Layer optimized elasticity properties owns and the heating takes place from the outside.
Eine der Anwendungen der vorliegenden erfindungsgemäßen Walze ist ein Ein-Pressenspalt-Kalander (z.B. Modulkalander) und die beste Lösung ist, weil der Kalandrierprozeß darin auf beiden Seiten des Papiers optimiert werden kann, folgende.A The applications of the present invention roll is a single press nip calender (e.g., modal calender) and the best solution is because the calendering process is in it can be optimized on both sides of the paper, following.
Elastische Walze:
- – heizbare Mantelschicht mit optimierten Elastizitätseigenschaften
- – hochfester Verbundwerkstoff, der gleichzeitig als Isolation und Walzenmantel dient
- – die Beheizung erfolgt induktiv oder mit einer anderen außenseitigen Wärmequelle
- - heatable coating layer with optimized elasticity properties
- - High-strength composite material, which also serves as insulation and roll jacket
- - The heating is done inductively or with another outside heat source
Eine weitere Anwendungsform der erfindungsgemäßen Walze können auch z.B. eine oder viele aufeinanderfolgende Pressenspalten (Zwei-Modulen) im On-line-Prozeß, wenn hochwertig gesetztes Papier gefordert wird, sein.A Further application form of the roll according to the invention may also be e.g. one or many successive press nips (two-modules) in the on-line process, when high quality paper is required.
Die Anwendung der erfindungsgemäßen Walze kann optimiert werden, indem zur jeweiligen Ausführung die beste Kombination zu der erfindungsgemäßen Walze verwendet wird, die aus einer Stahlwalze besteht. Die im vorstehenden beschriebenen Beheizungs- und Beschichtungsalternativen können also in jeder beliebigen Weise den gewünschten Eigenschaften und Anwendungen entsprechend miteinander kombiniert werden.The Application of the roller according to the invention can be optimized by making the best combination for each execution to the roller according to the invention is used, which consists of a steel roller. The above So described heating and coating alternatives can also in any way the desired properties and applications be combined with each other accordingly.
Im folgenden werden unter Hinweis auf die Figuren der beigefügten Zeichnung Beispiele für vorteilhafte Ausführungen angeführt, auf welche die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist.in the The following will be made with reference to the figures of the accompanying drawings examples for advantageous embodiments cited however, to which the invention is not limited.
Beispiel 1example 1
In
Beispiel 2Example 2
In
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