DE102009046918A1

DE102009046918A1 - Multi-roll calender and conversion process of a multi-roll calender

Info

Publication number: DE102009046918A1
Application number: DE200910046918
Authority: DE
Inventors: Udo Gabbusch; Michael Ganasinski; Josef Kohnen; Johann Moser; Jörg Dr. Rheims; Ulrich Rothfuss; Lothar Dr. Zimmermann
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2011-05-26
Also published as: EP2325387A3; EP2325387B1; EP2385172B1; EP2325387A2; EP2385172A1; CN102071589A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mehrwalzenkalander mit einem Walzenstapel, in dem jeweils zwei aufeinanderfolgende Walzen einen Walzenspalt bilden, zur Satinage von Woodfree Coated-Papieren (WFC) auf einen Glanz nach Gardner größer 75% oder Naturtiefdruckpapieren (SCA) auf einen pps-10s-Rauigkeitswert unter 1,15 µm oder filmgestrichenen Light-Weight-Coated-Papieren (LWC) auf einen Glanz nach Gardner über 55%. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Umbau eines Mehrwalzenkalanders, mit einem solchen Walzenstapel. Um die hochwertigen Papiere mit weniger Walzen satinieren zu können als üblich, ist der Walzenstapel in folgender Reihenfolge aufgebaut: eine harte durchbiegungssteuerbare Oberwalze, eine elastische Mittelwalze mit einer dünnen metallischen Oberflächenschicht, eine beheizbare harte Mittelwalze, zwei elastische Mittelwalzen mit einer dünnen metallischen Oberflächenschicht, eine beheizbare harte Mittelwalze, eine elastische Mittelwalze mit einer dünnen metallischen Oberflächenschicht und eine harte durchbiegungssteuerbare Unterwalze.The invention relates to a multi-roll calender with a roll stack in which two consecutive rolls form a nip for calendering Woodfree Coated papers (WFC) to a Gardner gloss greater than 75% or natural gravure papers (SCA) to a roughness value of pps-10s 1.15 µm or film-coated light-weight-coated papers (LWC) to a Gardner gloss of over 55%. The invention also relates to a method for converting a multi-roll calender with such a roll stack. In order to be able to calender the high-quality papers with fewer rollers than usual, the roller stack is built up in the following order: a hard, deflection-controllable top roller, an elastic middle roller with a thin metallic surface layer, a heatable hard middle roller, two elastic middle rollers with a thin metallic surface layer, one heatable hard central roller, an elastic central roller with a thin metallic surface layer and a hard deflection-controllable lower roller.

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrwalzenkalander mit einem Walzenstapel, in dem jeweils zwei aufeinanderfolgende Walzen einen Walzenspalt bilden, zur Satinage von Woodfree Coated-Papieren (WFC) auf einen Glanz nach Gardner größer 75% oder Naturtiefdruckpapieren (SCA) auf einen pps-10s-Rauhigkeitswert unter 1,15 μm oder filmgestrichenen Light-Weight-Coated-Papieren (LWC) auf einen Glanz nach Gardner über 55%.The invention relates to a multi-roll calender with a roll stack, in which two successive rolls form a nip, for calendering of Woodfree Coated papers (WFC) to a Gardner gloss greater than 75% or natural gravure papers (SCA) to a pps-10s roughness value below 1.15 μm or film-coated light weight coated papers (LWC) to Gardner Gloss over 55%.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Umbau eines Mehrwalzenkalanders, mit einem Walzenstapel, in dem sich bis auf einen Wechselspalt Walzen mit harter, glatter und beheizbarer Oberfläche mit Walzen elastischer Oberfläche abwechseln und jeweils zwei benachbarte Walzen Arbeitsspalte bilden, in denen eine Papierbahn behandelbar ist, und in dem die Ober- und die Unterwalze durchbiegungssteuerbare Walzen sind.The invention further relates to a method for converting a multi-roll calender, with a roll stack, in which alternate with an interchangeable gap rolls with a hard, smooth and heated surface with rollers elastic surface and two adjacent rolls form working gaps in which a paper web is treatable, and in which the top and bottom rollers are deflection controllable rollers.

Die Walzenstapel heutiger Mehrwalzenkalander besitzen eine Walzenzahl zwischen 5 und 14 Walzen, deren Stapelebene, die durch die waagrecht liegenden Achsen der Walzen festgelegt ist, in der Regel senkrecht oder, wie bei der Anmelderin häufig, unter einem Winkel von 45° angeordnet ist. Diese Kalander werden online, das heißt ohne Zwischenwicklung in der Produktionsreihe der Papiermaschine angeordnet, oder offline, mit eigener Auf- und Abrollung neben der Papiermaschine aufgestellt. Die Nips, auch Walzenspalte genannt, das sind die Kontaktflächen, mit denen die Walzen zusammenwirkend die Papierbahn behandeln, werden hierbei jeweils von einer glatten, harten und beheizbaren Walze sowie einer elastischen, in der Regel polymer bezogenen Walze gebildet. Die einzige Ausnahme ist der sogenannte Wechselspalt, der aus zwei elastischen Walzen besteht.The roll stacks of today's Mehrwalzenkalander have a number of rolls between 5 and 14 rollers whose stack level, which is determined by the horizontal axes of the rollers, usually perpendicular or, as in the Applicant often, is arranged at an angle of 45 °. These calenders are placed online, that is without intermediate winding in the production line of the paper machine, or placed offline, with their own up and down next to the paper machine. The nips, also called nips, these are the contact surfaces with which the rollers cooperatively treat the paper web, are in each case formed by a smooth, hard and heatable roller and an elastic, usually polymer-related roller. The only exception is the so-called alternating gap, which consists of two elastic rollers.

Unter einer harten Walze sind diejenigen Walzen zu verstehen, deren Stahl- oder Hartgussmantel etwa 50 bis 200 mm dick und sehr steif ist und dabei mit einer glatten metallischen oder keramischen Oberfläche versehen ist. Die Oberflächenrauigkeit liegt unter einem Ra-Wert von 0,1 μm. Die Walzen sind beheizbar, was häufig mittels eines die Walze durchströmenden Wärmeträgerfluids erfolgt. Die elastischen Walzen können unterschiedliche Ausprägungen haben. Entweder ist ein Mantel aus Metall vorgesehen, der einen elastischen Oberflächenbezug, beispielsweise aus Polymer, Gummi oder Baumwolle besitzt, oder der gesamte rotierende Mantel ist aus einem elastischen Kunststoffmaterial in Form eines Verbundwerkstoffes gebildet.A hard roller is to be understood as meaning those rollers whose steel or hard-cast casing is about 50 to 200 mm thick and very stiff, and which is provided with a smooth metallic or ceramic surface. The surface roughness is below a Ra value of 0.1 μm. The rollers are heatable, which often takes place by means of a heat transfer fluid flowing through the roller. The elastic rollers can have different characteristics. Either a sheath of metal is provided which has an elastic surface covering, for example of polymer, rubber or cotton, or the entire rotating sheath is formed of a resilient plastic material in the form of a composite material.

Die beschriebenen Walzenspalte gewährleisten bei der Satinage auch unter relativ hohen Drücken und Temperaturen durch die Elastizität der elastischen Walzen eine gleichmäßige Verdichtung der Papierbahn, was für gute Bedruckbarkeitseigenschaften in allen gängigen Druckverfahren Voraussetzung ist.The roll nips described ensure in the calendering even under relatively high pressures and temperatures by the elasticity of the elastic rollers uniform compression of the paper web, which is a prerequisite for good printability in all common printing processes.

Die Glättwirkung der Walzenspalte ist jedoch grundsätzlich einseitig, das heißt, dass auf der Papierbahnseite, die in Kontakt mit der harten, glatten und beheizbaren Walze kommt, die Glanz- und Glätteentwicklung signifikant größer ist als auf der anderen, die mit der nicht beheizbaren, polymerbezogenen Walze in Kontakt kommt. Diese Zweiseitigkeit in der Glättwirkung der elastischen Nips wird hierbei umso größer, je höher Druck und Temperatur gewählt werden, das heißt je mehr Satinageleistung efordlich ist. Gerade bei den oben beschriebenen Papiersorten ist diese sehr hoch.The smoothness of the nips, however, is basically one-sided, that is, on the paper web side coming into contact with the hard, smooth and heatable roll, the gloss and smoothness development is significantly greater than on the other with the unheated polymer-related one Roller comes into contact. This two-sidedness in the smoothness effect of the elastic nips is in this case the greater, the higher the pressure and temperature are selected, that is, the more satin finishing performance is required. Especially with the paper types described above, this is very high.

Bereits im Jahr 1989 wurde in der DE 3937246 A1 darüber nachgedacht, auch die elastischen Walzen durch wärmeleitendes Füll- oder Deckmaterial beheizbar zu machen, um die Effektivität des Kalanders zu erhöhen. Erfindungsgemäß sah man dort die Möglichkeit, die elastische Walze auf 200 bis 300°C aufzuheizen. Die Herstellung einer solchen Walze ist aber selbst mit den Möglichkeiten, die 20 Jahre später gegeben sind, nicht realisierbar, so dass dies wahrscheinlich der Grund ist, warum das beschriebene Satinageverfahren und die beschriebene Walze bislang nie zur Anwendung kamen Zu berücksichtigen ist hier auch, dass so genannte Superkalander, in denen die besagte Walze anstelle von elastischen Walzen eingebaut werden sollte, damals 12 Walzen haben mussten, wenn man in der Mitte des Walzenstapels seinen Wechselspalt behalten wollte, denn es war zu dem Zeitpunkt noch nicht möglich, eine durchbiegungssteuerbare Ober- oder Unterwalze mit einem elastischen Belag zu versehen. Insofern ließ sich ein Walzenstapel sowieso nur auf 10 Walzen reduzieren, wenn das zu satinierende Papier von vornherein stark zweiseitig war und man diese Zweiseitigkeit durch den Versatz des wechselspaltes kompensieren wollte.Already in 1989 was in the DE 3937246 A1 thought about making the elastic rollers heatable by heat-conductive filler or cover material to increase the effectiveness of the calender. According to the invention, there was the possibility there to heat the elastic roller to 200 to 300 ° C. However, the production of such a roll is not feasible even with the possibilities that are given 20 years later, so this is probably the reason why the described calendering process and the described roll have never been used. It must also be considered here that so-called supercalender, in which the said roller should be installed instead of elastic rollers, had to have 12 rollers at that time, if one wanted to keep in the middle of the roll stack his alternating gap, because it was not yet possible, a deflection-controllable upper or To provide bottom roller with an elastic covering. In this respect, a roll stack could be reduced to only 10 rolls anyway, if the paper to be calendered from the outset was very two-sided and you wanted to compensate for this two-sided by the offset of the exchange gap.

Moderne Mehrwalzenkalander für sehr hohe Papierqualitäten sind demgegenüber mit üblicherweise 10 Walzen ausgestattet, wobei der Wechselspalt genau in der Mitte des Walzenstapels angeordnet ist und die unterste sowie die oberste Walze im Stapel einen Polymerbezug aufweist und als Biegeausgleichwalze ausgestaltet ist. Mit dieser Anordnung können beide Papierbahnseiten mit jeweils vier Nips satiniert werden, das heißt, jede Papierbahnseite hat viermal Kontakt mit einer harten, gatten und beheizten Walze. Durch die Positionierung des Wechselspaltes in Stapelmitte werden eine symmetrische Anordnung und somit auch eine symmetrische, für beide Papierbahnseiten nahezu gleiche Satinagewirkung erzielt.Modern Mehrwalzenkalander for very high paper grades, however, are equipped with usually 10 rolls, the alternating gap is located exactly in the middle of the roll stack and the lowermost and the uppermost roll in the stack has a polymer reference and is designed as a bending compensation roll. With this arrangement, both sides of the paper web can be calendered with four nips each, that is, each side of the paper web has four times contact with a hard, smooth and heated roller. Due to the positioning of the interchangeable gap in the center of the stack, a symmetrical arrangement and thus also a symmetrical effect of satinization almost identical for both sides of the paper web are achieved.

Nachteilig ist hierbei insbesondere die mehr oder weniger einseitige Glättwirkung der einzelnen Nips, die eine große Anzahl von Kalanderwalzen erforderlich macht, was den Kalander nicht nur verteuert, sondern auch den reibungslosen Betrieb derartigen Maschinen erschwert. Polymerbeschichtete Walzen haben einen hohen Verschleiß, neigen zu einem sogenannten „barring” (wellige Oberfläche durch pulsierenden Verschleiß) und müssen daher häufig gewechselt werden. Dies reduziert in einer online-Installation den Gesamtwirkungsgrad der Papiermaschine entscheidend. Auch im Falle der offline-Installation wird die Verfügbarkeit des Kalanders signifikant reduziert. The disadvantage here is in particular the more or less one-sided smoothing effect of the individual nips, which makes a large number of calender rolls required, which not only makes the calender more expensive, but also hampers the smooth operation of such machines. Polymer-coated rolls have a high wear, tend to a so-called "barring" (wavy surface by pulsating wear) and must therefore be changed frequently. This significantly reduces the overall efficiency of the paper machine in an online installation. Even in the case of offline installation, the availability of the calender is significantly reduced.

Bei einer großen Walzenanzahl (z. B. 10) neigt der Kalander unter verschiedenen Produktionsbedingungen zu Vibrationen, so dass gewünschte Produktionsparameter (Geschwindigkeit, Druck u. s. w.) verändert werden müssen.With a large number of rolls (eg 10), the calender tends to vibrate under various production conditions, so that desired production parameters (speed, pressure, etc.) must be changed.

In sogenannten Glättwerken, die auch vielwalzig ausgestaltet sein können, werden nur harte, metallische Walzen verwendet. Diese harten Nips, in denen beide Papierbahnseiten gleichermaßen geglättet werden, können zur Satinage der oben angesprochenen Qualitäten allerdings nicht eingesetzt werden.In so-called Glättwerken, which can also be designed vielwalzig, only hard, metallic rollers are used. However, these hard nips, in which both sides of the paper web are equally smoothed, can not be used for the calendering of the above-mentioned qualities.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, hochwertige Papiersorten, ganz besonders Woodfree Coated-Papiere (WFC) mit einem Glanz nach Gardner größer 75% oder Naturtiefdruckpapiere (SCA) mit einem pps-0s-Rauhigkeitswert unter 1,15 μm oder filmgestrichene Light-Weight-Coated-Papiere (LWC) mit einem Glanz nach Gardner über 55%, mit weniger Walzen satinieren zu können, als es der aktuell notwendigen Walzenzahl, entspricht. Für die aufgeführten Qualitäten ist das heutzutage beispielsweise ein Standard von mindestens 10 Walzen in einem Stapel oder 2 × 5 Walzen in zwei Stapeln bei einer Geschwindigkeit von über 1400 m/min für die Bahn.It is the object of the invention to produce high-quality paper grades, more particularly Woodfree Coated papers (WFC) with a Gardner gloss greater than 75% or natural gravure papers (SCA) with a pps-0s roughness value below 1.15 μm or film-coated light weight papers. Coated papers (LWC) with a gloss to Gardner over 55%, with fewer rolls satin, as it corresponds to the currently required number of rolls. For example, for the grades listed today this is a standard of at least 10 rolls in one stack or 2 × 5 rolls in two stacks at a speed of over 1400 m / min for the web.

Die Aufgabe wird auf die Weise gelöst, dass eine ganz bestimmte Walzenanordnung gewählt wird, nämlich so, dass der Walzenstapel in folgender Reihenfolge aufgebaut ist: eine harte durchbiegungssteuerbare Oberwalze, eine elastische Mittelwalze mit einer dünnen metallischen Oberflächenschicht, eine beheizbare harte Mittelwalze, zwei elastische Mittelwalzen mit einer dünnen metallischen Oberflächenschicht, eine beheizbare harte Mittelwalze, eine elastische Mittelwalze mit einer dünnen metallischen Oberflächenschicht und eine harte durchbiegungssteuerbare Unterwalze.The object is achieved in such a way that a very specific roller arrangement is selected, namely such that the roller stack is constructed in the following order: a hard deflection-controllable top roller, an elastic center roller with a thin metallic surface layer, a heatable hard center roller, two elastic center rollers with a thin metallic surface layer, a heatable hard center roll, an elastic center roll with a thin metallic surface layer, and a hard deflection controllable bottom roll.

Völlig überraschend hat sich gezeigt, dass mit diesem 8-Walzen-Kalander die gleichen Glanz- und Glättewerte bei hochwertigen Papieren erzielbar sind, als benutzte man einen 10-Walzen-Kalander, dessen durchbiegungssteuerbare Ober- und Unterwalze einen elastischen Belag aufweisen. Obwohl die Papierbahn je Papierseite nur noch zweimal an einer harten beheizten Walze anliegt, reicht ein solcher Kalanderaufbau offenbar aus, dieses positive Ergebnis zu erzielen. Noch überraschender war es, in Versuchen festzustellen, dass anderszahlige Walzenstapel und -anordnungen bei Einsatz von elastischen Walzen mit metallischer Oberflächenschicht gegenüber einem herkömmlichen Kalander mit zwei Walzen mehr nicht zu einer derartig hohen Verbesserung der Papierqualitäten geführt haben. Die Ursache für ein solches Verhalten ist noch nicht geklärt. Jedenfalls führte beispielsweise die Verringerung der Walzenzahl eines älteren Superkalanders von 12 auf 10 Walzen unter Einsatz von elastischen Walzen mit einer metallischen Oberflächenbeschichtung nicht mehr zu vergleichbaren Satinageergebnissen. Bei dem erfindungsgemäßen 8-Walzen-Kalander handelt es sich demzufolge um eine Auswahlerfindung, deren Vorteile aus noch nicht geklärten Gründen nur für diese Walzenanordnung zutreffen. Man vermutet lediglich einen Zusammenhang mit den eingesetzten neuartigen Oberflächen, die sich aufgrund eines Spritzverfahrens gut im elastischen Untergrund verankern und dadurch Streckenlasten oberhalb von 300 N/mm verkraften, ohne abzuplatzen. Hinzu kommt natürlich die moderate Oberflächentemperatur und die heutzutage hohe erzielbar Oberflächenglätte von unter Ra = 0,1 μm. Ein Hinweis, warum diese Eigenschaften der elastischen Walze bei anderen Walzenzahlen sich nicht in höheren Papierqualitäten niederschlagen, besteht jedoch weiterhin.It has surprisingly been found that the same gloss and smoothness values can be achieved with high-quality papers with this 8-roll calender as when using a 10-roll calender whose deflection-controllable upper and lower rolls have an elastic covering. Although the paper web per paper side is only twice applied to a hard heated roller, such a calender construction seems to be sufficient to achieve this positive result. It was even more surprising to find out in experiments that different-sized roll stacks and arrangements with the use of elastic rolls with a metallic surface layer compared to a conventional calender with two rolls more did not lead to such a high improvement of the paper grades. The cause of such behavior is not yet clear. In any case, for example, reducing the number of rolls of an older supercalender from 12 to 10 rolls using elastic rolls with a metallic surface coating no longer resulted in comparable calendering results. Accordingly, the 8-roll calender according to the invention is a selection invention whose advantages, for reasons not yet clarified, only apply to this roll arrangement. One suspects only a connection with the novel surfaces used, which anchor themselves well in the elastic substrate due to a spraying process and thereby can withstand line loads above 300 N / mm without splitting. In addition, of course, comes the moderate surface temperature and the nowadays achievable surface smoothness of below Ra = 0.1 microns. An indication why these properties of the elastic roller at other Walzenzahlen not precipitate in higher paper grades, however, persists.

Dadurch, dass der Wechselspalt in der Kalandermitte verbleibt, wird auch jede Zweiseitigkeit der Papierbahn vermieden. Dabei kann sich die Aufheizung der elastischen Walzen auf eine moderate Temperierung beschränken. Insgesamt verbraucht der Kalander weniger Heizenergie als ein herkömmlicher 10-Walzen-Kalander.The fact that the interchange gap remains in the calender center, any two-sidedness of the paper web is avoided. In this case, the heating of the elastic rollers can be limited to a moderate temperature. Overall, the calender consumes less heating energy than a conventional 10-roll calender.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn wenigstens eine elastische Walze mit metallischer Oberflächenschicht im Satinagebetrieb eine Oberflächentemperatur von 90 bis 130°C aufweist. Es wird dabei bevorzugt, alle elastische Walzen mit metallischer Oberflächenschicht auf diese Weise zu beheizen. in dem erfindungsgemäßen 8-Walzen-Kalander liegt jede Papierbahnseite dann einmal an einer heißen harten Walze und zweimal an einer moderat beheizten elastischen Walze an. Die Einsparung in der Wärmezufuhr von zwei Heizwalzen macht sich auf diese Weise auf das Satinageergebnis nicht bemerkbar.It has proven to be advantageous if at least one elastic roller with a metallic surface layer in the satinage operation has a surface temperature of 90 to 130 ° C. It is preferred to heat all elastic rolls with metallic surface layer in this way. in the 8-roll calender according to the invention, each paper web side is then applied once to a hot hard roll and twice to a moderately heated elastic roll. The savings in the heat supply of two heating rollers is not noticeable in this way on the calendering result.

Es ist günstig, wenn in wenigstens einem Walzenspalt eine Streckenlast von mindestens 300 N/mm wirkt, um eine Walzenspaltlänge in Bahnlaufrichtung von wenigstens 10 mm zu erhalten. Dadurch wird selbst bei hohen Geschwindigkeit der Bahn zwischen 1400 und 2000 m/min die Verweildauer im Nip so groß, dass für einen ausreichenden Wärmefluss in die Papierbahn gesorgt ist. Unter der Walzenspaltlänge sei die Länge definiert, bei der die Papierbahn in Kontakt mit einer der beiden Walzen ist.It is favorable if in at least one nip a line load of at least 300 N / mm acts to a nip length in Web running direction of at least 10 mm. As a result, even at high speed of the web between 1400 and 2000 m / min, the residence time in the nip is so great that it ensures sufficient heat flow into the paper web. Below the nip length is defined the length at which the paper web is in contact with one of the two rolls.

Für den Fall, dass der Wärmeübergang auf die Papierbahn noch nicht ausreichen sollte (beispielsweise bedingt durch einen anderen Feuchtigkeitsgehalt), ist es von Vorteil, wenn ein Andruckelement vorgesehen ist, das die Papierbahn wenigstens vor oder nach einem Walzenspalt über einen Umschlingungswinkel von wenigsten 5° an die Oberfläche einer glatten, harten und beheizten Walze anlegt. Dadurch wird eine Vor- oder Nachheizstrecke bezüglich des Nips erzeugt. Er wird quasi zumindest in Hinblick auf den Wärmeübergang verlängert.In the event that the heat transfer to the paper web should not be sufficient (for example, due to a different moisture content), it is advantageous if a pressure element is provided, the paper web at least before or after a nip over a wrap angle of at least 5 ° to the surface of a smooth, hard and heated roller applies. As a result, a preheating or Nachheizstrecke is generated with respect to the nip. It is quasi extended at least with regard to the heat transfer.

Für einen Kalanderbetreiber kann es sogar durchaus sinnvoll sein, einen 10-Walzen-Kalander auf acht Walzen zu kürzen. Beispielhaft seien genannt:

– Veränderung von Systemeigenfrequenzen (die vorher ggf. zu Barringerscheinungen geführt haben)
– Einsatz einer durchbiegungsgesteuerten Ober- oder Unterwalze ohne einen elastischen Belag (der Ein- und Ausbau solcher Walzen mit Belag zum Überschleifen des Belages ist sehr häufig und arbeitsintensiv, wobei die einzusetzenden Reservewalzen sehr teuer sind)
– die Heizaggregate für die harten beheizbaren Walzen können verkleinert werden
– ohne Walzen mit polymerer Oberfläche, wird die Gefahr der Zerstörung des Belages durch die heiße Gegenwalze ausgeschlossen, wodurch auf Randbeschnitteinrichtungen verzichtet werden kann (dies bringt zusätzliche Bahnbreite, also Produktionsmenge).

For a calender operator, it can even make sense to cut a 10-roll calender to eight rolls. Examples include:

- Change of system eigenfrequencies (which may have led to barring phenomena before)
Use of a deflection-controlled upper or lower roller without an elastic covering (the installation and removal of such rollers with coating for grinding the covering is very frequent and labor-intensive, with the reserve rollers to be used being very expensive)
- The heating units for the hard heatable rollers can be downsized
- Without rollers with a polymeric surface, the risk of destruction of the lining is excluded by the hot backing roll, which can be dispensed with Randbeschnitteinrichtungen (this brings additional web width, ie production quantity).

Die Erfindung bezüglich des Verfahrens zum Umbau eines Mehrwalzenkalanders wird dadurch gelöst, dass man die Ober- und Unterwalze mit einem Mantel mit einem elastischen Belag versieht, wenn sie eine harte Oberfläche aufweisen, bzw. die Ober- und Unterwalze mit einem Mantel mit harter, glatter Oberfläche versieht, wenn sie einen elastischen Belag aufweisen, weiterhin wenigstens eine Walze mit elastischem Belag mit einer metallischen Spritzschicht versieht und weiterhin die zweite Walze und vorletzte Walze aus dem Walzenstapel entfernt. Durch die Änderung der Ober- und Unterwalze in die jeweils andere Walzenkategorie, das heißt hart in weich bzw. umgekehrt, bleibt der Wechselspalt des Mehrwalzenkalanders an der bisherigen Stelle, so dass keine Einbußen durch Zweiseitigkeit der Papierbahn in Kauf genommen werden müssen. Durch diese einfache Änderung ist die Oberwalze komplementär zur dritten Walze des ursprünglichen Kalanders und die Unterwalze komplementär zur drittletzten Walzen des ursprünglichen Kalanders (immer von oben nach unter gezählt), was bedeutet, dass die zweite und die vorletzte Walze aus dem Stapel entnommen werden können. Die Wirkung der nun fehlenden harten Heizwalzen wird dadurch ersetzt, dass die elastischen Walzen eine Metallbeschichtung bekommen und somit genau so glatt sind wie die harten Heizwalzen, also ebenfalls einen Ra-Wert von unter 0,1 μm haben.The invention relating to the method for converting a Mehrwalzenkalanders is achieved by providing the upper and lower rollers with a sheath with an elastic coating, if they have a hard surface, and the upper and lower rollers with a coat with hard, smoother Surface provides, if they have an elastic coating, further provides at least one roller with elastic coating with a metallic spray layer and further removes the second roller and penultimate roller from the roll stack. By changing the top and bottom rollers in the other roll category, that is hard in soft or vice versa, the alternating gap of the multi-roll calender remains at the previous point, so that no losses due to two-sidedness of the paper web must be accepted. By this simple change, the top roller is complementary to the third roller of the original calender and the bottom roller is complementary to the third last rollers of the original calender (always counting from top to bottom), meaning that the second and penultimate rollers can be removed from the stack. The effect of the now missing hard heating rollers is replaced by the fact that the elastic rollers get a metal coating and thus are just as smooth as the hard heating rollers, so also have a Ra value of less than 0.1 microns.

Vorzugsweise wird das Verfahren angewendet, um die Walzenzahl von 10 auf 8 Walzen zu verringern. Wie bereits bei dem Mehrwalzenkalander beschrieben, hat sich die Wirkung einer gleichen Satinageleistung insbesondere bei einem neuen 8-Walzen-Kalander gegenüber einem vormals 10-Walzen-Kalander herausgestellt.Preferably, the method is used to reduce the number of rolls from 10 to 8 rolls. As already described in the case of the multi-roll calender, the effect of equal calendering performance, in particular in the case of a new 8-roll calender, compared to a former 10-roll calender, has proven to be the case.

Es ist von Vorteil, wenn man die metallische Beschichtung wenigstens einer elastischen Walze beheizt. Dabei reicht eine moderate Temperaturerhöhung der elastischen Walze, um die gleichen Ergebnisse in Bezug auf die Qualität der Papierbahn zu erhalten, wie sie zuvor der Kalander mit 10 Walzen lieferte.It is advantageous if the metallic coating of at least one elastic roller is heated. In this case, a moderate increase in temperature of the elastic roller enough to obtain the same results in terms of the quality of the paper web, as previously provided the calender with 10 rolls.

Bevorzugt beheizt man die metallische Beschichtung wenigstens einer elastischen Walze auf 90 bis 130°C. Diese Temperatur ist ideal geeignet, die gewünschte Papierqualität zu erzeugen. Dabei wird erheblich an Energie gespart gegenüber dem Einsatz von weiteren harten Heizwalzen. Denn beispielsweise über eine induktive außenheizung kann man der Metallbeschichtung genau sowie Wärme zuführen, wie die Papierbahn wieder abnimmt. Es entstehen kaum Wärmeverluste durch Konvektion, wie dies bei herkömmlichen Heizwalzen der Fall ist.The metallic coating of at least one elastic roller is preferably heated to 90 to 130.degree. This temperature is ideally suited to produce the desired paper quality. This saves considerable energy compared to the use of other hard heating rollers. Because, for example, via an inductive heating system, you can perform the metal coating exactly as well as heat, as the paper web decreases again. There are hardly any heat losses through convection, as is the case with conventional heating rolls.

Mit Vorteil ist dafür gesorgt, dass man die Papierbahn ein Wegstück vor oder nach einem Walzenspalt über ein Andruckelement an eine Walze mit glatter, harter und beheizter Oberfläche anlegt. Auf diese Weise wird die Bahn zusätzlich mit Wärmeenergie versorgt und kann besser satiniert werden.Advantageously, it is ensured that the paper web a distance before or after a nip via a pressure element to a roller with smooth, hard and heated surface applies. In this way, the web is additionally supplied with heat energy and can be satined better.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt die einzige
Figur eine schematische Darstellung eines Mehrwalzenkalanders gemäß der Erfindung.The invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments with reference to the drawing. In this shows the only one
Figure is a schematic representation of a Mehrwalzenkalanders according to the invention.

Der Mehrwalzenkalander 1 besitzt acht Walzen, eine harte durchbiegungssteuerbare Oberwalze 2, eine elastische Mittelwalze mit einer dünnen metallischen Oberflächenschicht 3, eine beheizbare harte Mittelwalze 4, zwei elastische Mittelwalzen mit einer dünnen metallischen Oberflächenschicht 5, 6, eine beheizbare harte Mittelwalze 7, eine elastische Mittelwalze mit einer dünnen metallischen Oberflächenschicht 8 und eine harte durchbiegungssteuerbare Unterwalze 9. Die Papierbahn 11, die direkt aus der symbolisch durch das Rechteck dargestellten Papiermaschine 12 kommt, ist ein hochwertiges Woodfree Coated-Papier (WFC), das in dem Mehrwalzenkalander auf einen Glanz nach Gardner größer 75% satiniert werden soll. Es kann sich aber auch um Naturtiefdruckpapier (SCA) handeln, das im Mehrwalzenkalander 1 auf einen pps-10s-Rauhigkeitswert unter 1,15 μm gebracht werden soll, oder um filmgestrichenes Light-Weight-Coated-Papier (LWC), das auf einen Glanz nach Gardner über 55% satiniert werden soll.The multi-roll calender 1 has eight rollers, a hard deflection-controllable top roller 2 , an elastic Center roller with a thin metallic surface layer 3 , a heatable hard center roller 4 , two elastic center rolls with a thin metallic surface layer 5 . 6 , a heatable hard center roller 7 , an elastic center roll with a thin metallic surface layer 8th and a hard deflection controllable bottom roll 9 , The paper web 11 taken directly from the paper machine symbolically represented by the rectangle 12 comes is a high-quality Woodfree Coated Paper (WFC), which is to be calendered in the multiroll calender to a gloss according to Gardner greater than 75%. However, it can also be natural gravure printing paper (SCA), that in the multi-roll calender 1 to be brought to a pps-10s roughness value below 1.15 μm, or to film-coated light weight coated paper (LWC), which is to be calendered to a Gardner gloss of over 55%.

Bei den neuen elastischen Walzen 3, 5, 6, 8 handelt es sich um Walzen mit einer elastischen Schicht aus faserverstärktem Epoyid, genau so wie auch bei herkömmlichen elastischen Walzen, nur dass auf diese eine selbstfließende metallische Schicht aufgespritzt worden ist. In Versuchen haben sich Ni 17Cr 4Fe 4Si 3.5B 1C und (WC 12Co) 33Ni 9Cr 3.5Fe 2Si 2B 0.5C, also insbesondere Nickel, Chrom und Eisen enthaltende Spritzwerkstoffe als besonders geeignete Materialien für die Oberflächenschicht herausgestellt.With the new elastic rollers 3 . 5 . 6 . 8th These are rollers with an elastic layer of fiber-reinforced epoyid, as well as with conventional elastic rollers, except that a self-flowing metallic layer has been sprayed onto them. In tests, Ni 17Cr 4Fe 4Si 3.5B 1C and (WC 12Co) 33Ni 9Cr 3.5Fe 2Si 2B 0.5C, ie in particular containing nickel, chromium and iron spray materials have been found to be particularly suitable materials for the surface layer.

Im Mehrwalzenkalander wird die Papierbahn 11 mehrfach über Leitwalzen 10 umgelenkt, damit sie durch die Nips oder Walzenspalte, also dem Kontaktbereich zweier benachbarter Walzen 2–8 geführt werden kann. Hinter dem Mehrwalzenkalander 1 wird die Papierbahn in der Aufwicklung 13 aufgewickelt.The multi-roll calender turns the paper web 11 several times over guide rollers 10 deflected so that they pass through the nips or nips, so the contact area of two adjacent rolls 2 - 8th can be performed. Behind the multi-roll calender 1 the paper web is in the rewind 13 wound.

Die elastischen Walzen mit metallischer Oberflächenschicht 3, 5, 6, 8 weisen im Satinagebetrieb eine Oberflächentemperatur von 90 bis 130°C auf. In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur wird diese Aufwärmung durch die durch Kästchen angedeuteten externen Induktionsheizungen 15 realisiert.The elastic rollers with metallic surface layer 3 . 5 . 6 . 8th have a surface temperature of 90 to 130 ° C in Satinagebetrieb. In the embodiment according to the figure, this warming is indicated by the box indicated external induction heaters 15 realized.

Ober- und Unterwalze 2, 9 besitzen glatte Oberflächen aus Metall. Sie können ebenfalls über Außenheizungen beheizbar sein.Upper and lower roller 2 . 9 have smooth surfaces of metal. They can also be heated by outdoor heaters.

Vorteilhafterweise besitzen die walzen auch eine Oberflächenrauigkeit mit einem Ra-Wert unter 0,1 μm.Advantageously, the rolls also have a surface roughness with an Ra value below 0.1 μm.

Der Walzenstapel wird von wenigstens einem Ende her in bekannter und deshalb nicht dargestellter Weise derart belastet, dass in wenigstens einem Walzenspalt eine Streckenlast von 300 N/mm wirkt. Das führt in der Regel zu einer Walzenspaltlänge in Bahnlaufrichtung von über 10 mm und zu einer ausreichend großen Kontaktfläche für den Wärmeübergang auf die Papierbahn 11. Für den Fall, dass die Wärmeübergangsstrecke nicht ausreicht, wird ein Andruckelement vorgesehen, das für eine Anlage der Papierbahn an der Heizwalze 4, 7 vor oder hinter dem Nip über einen Umschlingungswinkel von mindestens 5° sorgt. Auf diese Weise wird dem Satinageprozess ausreichend Wärme zugeführt. In diesem Ausführungsbeispiel ist es der einfachen Darstellung wegen in Form einer Andruckwalze ausgebildet. Es ist aber auch mit Vorteil vorstellbar, dass ein Anlageband verwendet wird, das einen Anlagedruck für einen besseren Wärmeübergang über eine längere Wegstrecke an der harten Heizwalze 4 erzeugen kann.The roll stack is loaded from at least one end in a known and therefore not shown manner such that a line load of 300 N / mm acts in at least one nip. This usually leads to a nip length in the web running direction of more than 10 mm and to a sufficiently large contact surface for the heat transfer to the paper web 11 , In the event that the heat transfer path is not sufficient, a pressure element is provided, which is for an investment of the paper web on the heating roller 4 . 7 Before or behind the nip over a wrapping angle of at least 5 ° provides. In this way, sufficient heat is supplied to the calendering process. In this embodiment, it is designed for ease of illustration in the form of a pressure roller. But it is also conceivable with advantage that a plant belt is used, the system pressure for a better heat transfer over a longer distance to the hard heating roller 4 can generate.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Mehrwalzenkalandermulti-roll
22: harte durchbiegungssteuerbare Oberwalzehard deflection-controllable upper roller
3, 5, 6 ,83, 5, 6, 8: elastische Mittelwalze mit dünner metallischer Oberflächenschichtelastic center roll with thin metallic surface layer
4, 74, 7: beheizbare harte Mittelwalzeheatable hard center roller
99: harte durchbiegungssteuerbare Unterwalzehard deflection-controllable lower roller
1010: Leitwalzenguide rolls
1111: Papierbahnpaper web
1212: Papiermaschinepaper machine
1313: Aufwicklungrewind
1414: Andruckelementpresser
1515: Externe InduktionsheizungExternal induction heating

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3937246 A1 [0007]

Claims

Multi-roll calender with a stack of rolls, in each of which two successive rolls ( 2 and 3 . 3 and 4 . 4 and 5 . 5 and 6 . 6 and 7 . 7 and 8th . 8th and 9 ) form a nip for calendering Woodfree Coated papers (WFC) to a Gardner greater than 75% gloss or Natural Gravure Printing Papers (SCA) to a pps-10s roughness value below 1.15 μm or film-coated Light Weight Coated papers (U.S. LWC) to a gloss according to Gardner over 55%, characterized in that the roll stack is constructed in the following order: a hard deflection-controllable upper roll ( 2 ), an elastic center roll with a thin metallic surface layer ( 3 ), a heatable hard center roller ( 4 ), two elastic center rolls with a thin metallic surface layer ( 5 . 6 ), a heatable hard center roller ( 7 ), an elastic center roll with a thin metallic surface layer ( 8th ) and a hard deflection-controllable lower roll ( 9 ).

Multi-roll calender according to claim 1, characterized in that at least one elastic surface-layer roll ( 3 . 5 . 6 . 8th ) has a surface temperature of 90 to 130 ° C in Satinagebetrieb.

Mehrwalzenkalander according to one of claims 1 to 2, characterized in that in at least one nip a line load of at least 300 N / mm acts to obtain a nip length in the web running direction of at least 10 mm.

Mehrwalzenkalander according to one of claims 1 to 3, characterized in that a pressure element ( 14 ) is provided, the paper web ( 11 ) at least before or after a nip over a wrap angle of at least 5 ° to the surface of a smooth, hard and heated roll applies.

Process for the conversion of a multi-roll calender, with a roll stack, in which except for an alternating gap (between 5 and 6 ) Rollers with a hard, smooth and heatable surface ( 4 . 7 ) with rollers of elastic surface ( 3 . 5 . 6 . 8th ) and each two adjacent rolls ( 2 and 3 . 3 and 4 . 4 and 5 . 5 and 6 . 6 and 7 . 7 and 8th . 8th and 9 ) Form working gaps in which a paper web ( 11 ) and in which the upper and lower rollers ( 2 . 9 ) are deflection-controllable rollers, characterized in that the upper and lower rollers ( 2 . 9 ) provided with a coat with an elastic coating, if they have a hard surface, or the top and bottom rollers ( 2 . 9 ) with a coat having a hard, smooth surface, if it has an elastic covering, furthermore provides at least one roller with an elastic coating ( 3 . 5 . 6 . 8th ) provides a metallic spray coating and further removes the second roll and penultimate roll from the roll stack.

Process according to claim 6, characterized in that the number of rolls is reduced from 10 to 8 rolls.

A method according to claim 6 or 7, characterized in that one heats the metallic coating of at least one elastic roller.

A method according to claim 7, characterized in that one heats the metallic coating of at least one elastic roller to 90 to 130 ° C.

Method according to one of claims 5 to 9, characterized in that the paper web a distance before or after a nip on a pressure element ( 14 ) to a roller with a smooth, hard and heated surface ( 4 ) applies.