DE102009031477A1

DE102009031477A1 - Method for controlling tension profile during calendering of paper web in printing machine, involves adjusting temperature distribution in thermoroller so that temperature in side areas of thermoroller is higher than in central area

Info

Publication number: DE102009031477A1
Application number: DE200910031477
Authority: DE
Inventors: Heikki Kettunen
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 2009-07-01
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2011-01-05

Abstract

The method involves guiding a fiber web (w) through a calendering roller gap (N) formed by a thermoroller (3) and an element cooperating with the thermoroller, and pressing the fiber web in the calendering roller gap. Temperature distribution in the thermoroller is adjusted so that temperature in side areas of the thermoroller observed in cross direction of the thermoroller is higher than in a central area of the thermoroller. Moisture profile of the fiber web is adjusted so that moisture of the fiber web in side areas of the fiber web is higher than in a central area of the fiber web. An independent claim is also included for a device for executing a method for controlling tension profile.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Spannungsprofils beim Kalandrieren einer Faserbahn, insbesondere einer Papierbahn, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The The invention relates to a method for controlling the stress profile calendering a fibrous web, in particular a paper web, after the type defined in the preamble of claim 1 in more detail. Furthermore, the invention relates to a device for implementation of the procedure.

Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der WO 02/29156 A1 bekannt. Hierbei werden zum Minimieren von Spannungsschwankungen in einer Papierbahn Längsdehnungskomponenten kontinuierlich gemessen und die Schwankung in der Längskomponente wird durch Korrigieren des Feuchtigkeitsgehalts der Papierbahn in einem Trocknungsabschnitt der Papiermaschine minimiert. Beispielsweise können sich in dem Eingangsbereich des Trocknungsabschnitts Aktuatoren befinden, mit denen der Feuchtigkeitsgehalt der Faserbahn korrigiert werden kann.A generic method is from the WO 02/29156 A1 known. Here, to minimize stress variations in a paper web, longitudinal expansion components are continuously measured and the variation in the longitudinal component is minimized by correcting the moisture content of the paper web in a drying section of the paper machine. For example, actuators may be located in the entrance area of the drying section with which the moisture content of the fiber web can be corrected.

Hierbei handelt es sich allerdings um ein insbesondere im Hinblick auf die dafür erforderliche Ausrüstung sehr aufwändiges Verfahren, das auch nur begrenzt zum Erfolg führt.in this connection However, this is a particular one with regard to Equipment required for this very complex Procedure that leads to limited success.

Prinzipiell besteht beim Kalandrieren von Faserbahnen das Problem, dass das Spannungsprofil derjenigen Abschnitte der Faserbahn, die beim Herstellen der sogenannten Kundenrollen von dem Rand der fertigen Faserbahnrolle abgeschnitten werden, stark unterschiedlich von demjenigen der Faserbahnabschnitte ist, die aus dem mittleren Abschnitt der Bahn stammen. Dies führt häufig zu Problemen bei der späteren Verwendung von Faserbahnen, insbesondere Papierbahnen, in Druckmaschinen, weshalb es zu bevorzugen ist, ein möglichst gleichmäßiges Spannungsprofil über die gesamte Querrichtung der Faserbahn zu erreichen, d. h. eine Situation, in der das Spannungsprofil im Randbereich der Faserbahn nur unwesentlich von dem Spannungsprofil in dem mittleren Bereich der Faserbahn abweicht.in principle When calendering fiber webs, there is a problem that the Tension profile of those portions of the fiber web, which in manufacturing the so-called customer roles of the edge of the finished fiber web roll be cut off, very different from that of the fiber web sections which originate from the middle section of the web. this leads to often cause problems during later use of fibrous webs, especially paper webs, in printing presses, which is why it is to be preferred, as uniform as possible over voltage profile to reach the entire transverse direction of the fiber web, d. H. a Situation in which the tension profile in the edge region of the fibrous web only insignificant from the stress profile in the middle region of the Fiber web deviates.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern des Spannungsprofils beim Kalandrieren einer Faserbahn zu schaffen, mit denen ein gleichmäßiges Spannungsprofil über die Breite der Faserbahn erreicht werden kann.It is therefore an object of the present invention, a method and a device for controlling the stress profile during calendering to create a fibrous web with which a uniform tension profile over the width of the fiber web can be achieved.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention This object is achieved by the features mentioned in claim 1.

Durch die erfindungsgemäße Einstellung der Temperaturverteilung derart, dass die Thermowalze in ihren seitlichen Bereichen eine höhere Temperatur aufweist als in ihrem mittleren Bereich, lässt sich ein gleichmäßiges Spannungsprofil der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kalandrierten Faserbahn über die gesamte Breite der Thermowalze und somit der Faserbahn erreichen, so dass es bei der späteren Verarbeitung der Faserbahn keine Rolle spielt, von welchem Teil der Faserbahn über die Querrichtung derselben betrachtet ein bestimmter Papierabschnitt stammt. Dies erleichtert die Verwendung der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Faserbahn z. B. in Druckmaschinen erheblich.By the adjustment of the temperature distribution according to the invention such that the thermo roll in their lateral areas a higher temperature than in its middle range, can be a uniform tension profile the calendered by the method according to the invention Fiber web over the entire width of the thermo roll and thus the Fiber web reach, so it at the later processing the fibrous web does not matter from which part of the fibrous web over the transverse direction of the same viewed a particular section of paper stems. This facilitates the use of the invention Process produced fiber web z. B. in printing machines considerably.

Wenn in einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung das Feuchtigkeitsprofil der Faserbahn so eingestellt wird, dass die Feuchtigkeit der Bahn vor dem Kalandrierwalzenspalt in den seitlichen Bereichen der Faserbahn höher eingestellt wird als in dem mittleren Bereich, lässt sich aufgrund der oben beschriebenen Temperaturverteilung und der entsprechenden Feuchtigkeitsveränderungen mehr auf der Trocknung basierende Spannung in dem Randbereich der Faserbahn bilden als in dem mittleren Bereich derselben, wodurch das Spannungsprofil so eingestellt wird, dass es nach dem Kalandrierwalzenspalt im Wesentlichen eben bzw. erheblich gleichmäßiger als bei bekannten Lösungen ist.If in a very advantageous embodiment of the invention, the moisture profile The fiber web is adjusted so that the moisture of the web before the calendering nip in the lateral areas of the fibrous web is set higher than in the middle range, lets due to the above-described temperature distribution and the corresponding Moisture changes more based on drying Form tension in the edge region of the fibrous web than in the middle one Area of the same, whereby the tension profile is adjusted, that after the calendering nip essentially flat or considerably more uniform than in known solutions is.

In Anspruch 4 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben. Mit den dabei innerhalb der Thermowalze vorgesehenen Einrichtungen lässt sich die oben beschriebene Temperaturverteilung über die Breite der Thermowalze auf sehr einfache und mit geringem Aufwand regelbare Weise einstellen.In Claim 4 is an apparatus for carrying out the inventive Specified method. With the thereby provided within the thermo roll Facilities can be the above-described temperature distribution over the width of the thermo roll on very simple and with little effort adjust controllable manner.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.Further yield advantageous embodiments and refinements of the invention from the remaining subclaims. The following is an embodiment of the invention with reference to the drawing shown in principle.

Es zeigt:It shows:

1 eine sehr schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; 1 a very schematic side view of an apparatus for performing the method according to the invention;

2 eine erste Ausführungsform der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Thermowalze; und 2 a first embodiment of the thermo roll used in the device according to the invention; and

3 eine zweite Ausführungsform der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Thermowalze. 3 a second embodiment of the thermo roll used in the device according to the invention.

1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Steuern des Spannungsprofils beim Kalandrieren einer Faserbahn w, insbesondere einer Papierbahn, welche einen Kalander 2 aufweist. Der Kalander 2 kann prinzipiell von bekannter Bauart sein und weist eine Thermowalze 3, d. h. eine mittels geeigneter und zu einem späteren Zeitpunkt näher beschriebener Einrichtungen erwärmbare Walze auf. Die Thermowalze 3 bildet zusammen mit einer weiteren Walze 4 einen Kalandrierwalzenspalt N, in dem die Faserbahn w kalandriert wird. Statt der Walze 4 kann beispielsweise auch ein Metallband, eine Schuhwalze oder ein anderes bekanntes Element bzw. eine andere bekannte Einrichtung eingesetzt werden, um so mit der Thermowalze 3 zusammenzuwirken, dass sich zwischen der Thermowalze 3 und dem Element 4 der Kalandrierwalzenspalt N ergibt, in dem die Faserbahn w gepresst wird. Da das Kalandrieren an sich bekannt ist, wird hierin nicht näher auf die Einzelheiten dieses Verfahrens eingegangen. 1 shows a device 1 for controlling the tension profile when calendering a fibrous web w, in particular a paper web, which has a calender 2 having. The calender 2 can in principle be of known type and has a thermo roll 3 ie, a roll heatable by means suitable and later described in more detail. The thermo roll 3 forms together with another roller 4 a calendering nip N in which the fibrous web w is calendered. Instead of the roller 4 For example, a metal band, a shoe roll or any other known element or another known device can be used in order in this way with the thermo roll 3 interact, that is between the thermo roll 3 and the element 4 the calendering nip N results, in which the fibrous web w is pressed. Since calendering is known per se, it does not elaborate on the details of this process.

Um das Spannungsprofil der Faserbahn w über deren Breite, also der in 1 senkrecht zur Blattebene verlaufenden und in den 2 und 3 mit dem Bezugszeichen „y” bezeichneten Querrichtung der Faserbahn w möglichst gleichmäßig zu gestalten, wird die Temperaturverteilung in der Thermowalze 3 so eingestellt, dass die Temperatur in den in Querrichtung y der Thermowalze 3 betrachtet seitlichen Bereichen 5a und 5b der Thermowalze 3 höher ist als in dem mittleren Bereich 6 der Thermowalze 3. Hierbei ist anzumerken, dass die Querrichtung y der Faserbahn w an sich der Längsachse der Thermowalze 3 entspricht. Zur Vereinfachung wird jedoch in beiden Fällen der Begriff „Querrichtung” verwendet und das Bezugszeichen „y” vergeben.To the voltage profile of the fiber web w over its width, ie the in 1 perpendicular to the leaf level and in the 2 and 3 The transverse direction of the fiber web w, designated by the reference symbol "y", is to be as uniform as possible, the temperature distribution in the thermo roll becomes 3 adjusted so that the temperature in the transverse direction y of the thermoroll 3 considers lateral areas 5a and 5b the thermo roll 3 is higher than in the middle range 6 the thermo roll 3 , It should be noted that the transverse direction y of the fibrous web w per se of the longitudinal axis of the thermo roll 3 equivalent. For the sake of simplicity, however, the term "transverse direction" is used in both cases and the reference symbol "y" is assigned.

Die Temperaturdifferenz zwischen den seitlichen Bereichen 5a und 5b der Thermowalze 3 und dem mittleren Bereich 6 derselben beträgt vorzugsweise zwischen 5 und 15°C, wobei die Temperatur des Walzenmantels 9 üblicherweise zwischen 80°C und 200°C liegt.The temperature difference between the lateral areas 5a and 5b the thermo roll 3 and the middle area 6 it is preferably between 5 and 15 ° C, the temperature of the roll shell 9 usually between 80 ° C and 200 ° C.

In den 2 und 3 sind zwei verschiedene Ausführungsformen der Thermowalze 3 in jeweiligen Schnittansichten dargestellt. Beiden Ausführungsformen ist gemeinsam, dass die Thermowalze 3 jeweils Einrichtungen 7 aufweist, mit welchen die Temperatur der Thermowalze 3 so einstellbar ist, dass sie in den in Querrichtung y der Thermowalze 3 betrachtet seitlichen Bereichen 5a, 5b der Thermowalze 3 höher ist als in dem mittleren Bereich 6 der Thermowalze 3.In the 2 and 3 are two different embodiments of the thermo roll 3 shown in respective sectional views. Both embodiments have in common that the thermo roll 3 each facilities 7 has, with which the temperature of the thermo roll 3 is adjustable so that they are in the transverse direction y of the thermo roll 3 considers lateral areas 5a . 5b the thermo roll 3 is higher than in the middle range 6 the thermo roll 3 ,

Bei der Ausführungsform gemäß 2 weisen die Einrichtungen 7 mehrere Strömungskanäle 8 in der Thermowalze 3 auf, deren Abstand von dem Walzenmantel 9 der Thermowalze 3 in den seitlichen Bereichen 5a und 5b geringer ist als in dem mittleren Bereich 6 der Thermowalze 3. Dadurch ergibt sich bei der Durchströmung der Strömungskanäle 8 mit einem geeigneten Medium in den seitlichen Bereichen 5a und 5b eine höhere Temperatur als in dem mittleren Bereich 6. Als das die Strömungskanäle 8 zur Erwärmung des Walzenmantels 9 der Thermowalze 3 durchströmende Medium wird vorzugsweise Öl verwendet, es ist jedoch auch möglich, Wasser, Wasserdampf oder ein anderes geeignetes Medium einzusetzen.In the embodiment according to 2 show the facilities 7 several flow channels 8th in the thermo roll 3 on whose distance from the roll shell 9 the thermo roll 3 in the lateral areas 5a and 5b less than in the middle area 6 the thermo roll 3 , This results in the flow through the flow channels 8th with a suitable medium in the lateral areas 5a and 5b a higher temperature than in the middle range 6 , Than the flow channels 8th for heating the roll shell 9 the thermo roll 3 it is also possible to use water, steam or another suitable medium.

Bei der Ausführungsform der Thermowalze 3 gemäß 3 weisen die Einrichtungen 7 ebenfalls die Strömungskanäle 8 in der Thermowalze 3 auf. Allerdings sind hierbei die in den seitlichen Bereichen 5a und 5b der Thermowalze 3 verlaufenden Abschnitte der Strömungskanäle 8 mit turbulenzerzeugenden Elementen 10 versehen, mit denen die laminare Strömung innerhalb der Strömungskanäle 8 in eine turbulente Strömung umgewandelt werden kann, wodurch ein besserer Wärmeübergang von dem in den Strömungskanälen 8 strömenden Medium auf den Körper der Thermowalze 3 und somit auf den Walzenmantel 9 erfolgen kann. Als turbulenzerzeugende Elemente 10 können beispielsweise Spiralen, stufenförmige Elemente oder ähnliches eingesetzt werden.In the embodiment of the thermo roll 3 according to 3 show the facilities 7 also the flow channels 8th in the thermo roll 3 on. However, these are the ones in the lateral areas 5a and 5b the thermo roll 3 extending portions of the flow channels 8th with turbulence generating elements 10 provided with which the laminar flow within the flow channels 8th can be converted into a turbulent flow, whereby a better heat transfer from that in the flow channels 8th flowing medium on the body of the thermo roll 3 and thus on the roll shell 9 can be done. As turbulence-generating elements 10 For example, spirals, step-like elements or the like can be used.

Selbstverständlich können die beiden Ausführungsformen gemäß der 2 und 3 auch miteinander kombiniert werden, d. h. es können zusätzlich zu dem schrägen Verlauf der Strömungskanäle 8 auch jeweilige turbulenzerzeugende Elemente 10 in denselben angeordnet sein.Of course, the two embodiments according to the 2 and 3 also be combined with each other, ie it can in addition to the oblique course of the flow channels 8th also respective turbulence generating elements 10 be arranged in the same.

Zusätzlich wird bei dem mit der Vorrichtung 1 durchgeführten Verfahren zum Steuern des Spannungsprofils beim Kalandrieren der Faserbahn w im vorliegenden Fall das Feuchtigkeitsprofil der Faserbahn w so eingestellt, dass die Feuchtigkeit der Faserbahn w vor dem Kalandrierwalzenspalt N in den seitlichen Bereichen der Faserbahn w höher ist als in dem mittleren Bereich derselben. Zur Befeuchtung der Faserbahn w können an sich bekannte Einrichtungen verwendet werden, die beispielsweise in den seitlichen Bereichen der Faserbahn w mehr Feuchtigkeit abgeben als in dem mittleren Bereich derselben.In addition, in the case of the device 1 in the present case, the moisture profile of the fibrous web w is set so that the moisture of the fibrous web w before the calendering nip N is higher in the lateral regions of the fibrous web w than in the central region thereof. For wetting the fibrous web w known devices can be used, which emit more moisture, for example, in the lateral regions of the fibrous web w than in the central region thereof.

Die Feuchtigkeit der Faserbahn w kann vor dem Kalandrierwalzenspalt N in den seitlichen Bereichen bis zu 1% höher sein als in dem mittleren Bereich und sie kann durch die oben beschriebene Temperaturverteilung nach dem Kalandrierwalzenspalt N in den seitlichen Bereichen dennoch bis zu 0,5% trockener sein als in dem mittleren Bereich.The Moisture of the fibrous web w may be before the calendering nip N in the lateral areas can be up to 1% higher than in the middle area and it can through the above described Temperature distribution after the calendering nip N in the lateral Still be up to 0.5% drier than in the middle Area.

Durch Versuche konnte nachgewiesen werden, dass es möglich ist, die Spannung der Faserbahn w in ihren seitlichen Bereichen mit den beschriebenen Maßnahmen, also der Erhöhung der Temperatur und gegebenenfalls der Feuchtigkeit, deutlich zu erhöhen, sodass sich insgesamt ein gegenüber bekannten Lösungen korrigiertes, ebenes Spannungsprofil über die Breite der Faserbahn w ergibt.By Experiments could be proven that it is possible the tension of the fibrous web w in their lateral areas with the described measures, ie the increase in temperature and optionally the moisture, to increase significantly, so that in total one over known solutions corrected, even stress profile across the width of the Fiber web w yields.

Rein beispielhaft kann davon ausgegangen werden, dass bei einer Faserbahn w mit einer Breite von 8 m die seitlichen Bereiche jeweils von der äußeren Kante betrachtet eine Breite von 1,5 m aufweisen, so dass der mittlere Bereich der Faserbahn w eine Breite von 5 m aufweist. Dasselbe gilt auch für die seitlichen Bereiche 5a und 5b der Thermowalze sowie für den mittleren Bereich 6 derselben.By way of example, it can be assumed be that in a fiber web w having a width of 8 m, the lateral areas each viewed from the outer edge have a width of 1.5 m, so that the central region of the fiber web w has a width of 5 m. The same applies to the lateral areas 5a and 5b the thermo roll as well as for the middle range 6 the same.

Zusätzlich zu den dargestellten Ausführungsformen kann die Thermowalze 3 auch mit einer externen Induktionseinrichtung versehen sein, welche die Thermowalze 3 so aufheizt, dass sie in den seitlichen Bereichen 5a und 5b eine höhere Temperatur aufweist als in dem mittleren Bereich 6.In addition to the illustrated embodiments, the thermo roll 3 also be provided with an external induction device which the thermo roll 3 so heats up that they are in the side areas 5a and 5b has a higher temperature than in the middle region 6 ,

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 02/29156 A1 [0002]

Claims

Method for controlling the stress profile during calendering of a fibrous web, in particular a paper web, wherein the fibrous web is passed through a calendering nip formed by a thermo roll and a thermo-roll cooperating element and pressed in the calendering nip, characterized in that the temperature distribution in the thermo roll ( 3 ) is adjusted so that the temperature in the transverse direction of the thermo roll ( 3 ) considers lateral areas ( 5a . 5b ) of the thermo roll ( 3 ) is higher than in the middle range ( 6 ) of the thermo roll ( 3 ).

Method according to claim 1, characterized in that that the moisture profile of the fibrous web (w) is adjusted that the moisture of the fibrous web (w) before the calendering nip (N) higher in the lateral regions of the fibrous web (w) is as in the middle area.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the temperature difference between the lateral areas ( 5a . 5b ) of the thermo roll ( 3 ) and the middle area ( 6 ) of the thermo roll ( 3 ) Is 5 to 15 ° C.

Apparatus for carrying out the method according to one of claims 1 to 3, comprising a calender which has at least one calendering nip (N) which is passed through a thermo roll ( 3 ) and one with the thermo roll ( 3 ) cooperating element, characterized in that the thermo roll ( 3 ) Facilities ( 7 ), with which the temperature of the thermo roll ( 3 ) is adjustable so that they are in the transverse direction of the thermo roll ( 3 ) considers lateral areas ( 5a . 5b ) of the thermo roll ( 3 ) is higher than in the middle range ( 6 ) of the thermo roll ( 3 ).

Device according to claim 4, characterized in that the devices ( 7 ) Flow channels ( 8th ) in the thermo roll ( 3 ) whose distance from the roll shell ( 9 ) of the thermo roll ( 3 ) in the lateral areas ( 5a . 5b ) of the thermo roll ( 3 ) is lower than in the middle range ( 6 ) of the thermo roll ( 3 ).

Device according to claim 4 or 5, characterized in that the devices ( 7 ) Flow channels ( 8th ) in the thermo roll ( 3 ), wherein in the lateral areas ( 5a . 5b ) of the thermo roll ( 3 ) extending portions of the flow channels ( 8th ) with turbulence-generating elements ( 10 ) are provided.