EP0767271A1 - Extended nip press - Google Patents
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- D21F3/00—Press section of machines for making continuous webs of paper
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- D21F3/0209—Wet presses with extended press nip
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Definitions
- the invention relates to a press device with an extended press zone, which has a press roll, at least one press felt, a press belt and a press shoe, a lubricant film being located between the press shoe and the press belt.
- a paper web is subjected to an ongoing drying process during papermaking.
- the paper web also passes through one or more drying stages in which it is exposed to an elevated temperature and a considerable pressure between heated rollers.
- the water still contained in the paper web is largely evaporated.
- the drying stage is preceded by at least one pressing device with an extended pressing zone (long-gap presses or shoe presses).
- a pressing device has a larger pressure zone in the machine direction than two conventional, counter-rotating rollers.
- the press device consists of a press roll and a corresponding press shoe. The paper web runs between the press roll and press shoe. This means that every area of the paper web is exposed to increased pressure over a longer period of time and is therefore drained more.
- At least one liquid-impermeable press belt runs between the press shoe and the press roll.
- the paper web is between one or two press felts.
- the press felts absorb the escaping water.
- press belts are usually used, which consist of a base fabric (carcass) with a uniform layer and a resin coating with a uniform thickness and are usually provided with a fiber reinforcement (because of the high contact pressure).
- base fabric carcass
- resin coating makes the press belt relatively stiff. This is disadvantageous because it is subjected to very high pressures on the press shoe, considerable flexing work on the deflecting rollers and usually also considerable tensile stress.
- US Pat. No. 4,482,430 describes a press belt which is also impermeable to liquids and is lubricated with water.
- the side of the press shoe applied coating consists of a compressible material and has grooves for absorbing the water. During the pressing process, the coating is pressed together and the press belt floats on a water film.
- the disadvantage of this is the low resilience of the compressible material under flexing and tensile stress.
- the object of the present invention is therefore to provide a pressing device with an extended pressing zone, in which the pressing belt is satisfactorily flexible, tensile and low-wear.
- the press belt is permeable to liquid and the lubricant film consists of water or a mono- or polyhydric alcohol with up to 12 carbon atoms or a mixture of two or more of these substances.
- a porous press belt made of a base fabric and a porous coating is suitable, for example. All spinnable, temperature and water resistant plastics are suitable for the base fabric, which provide a fiber with high tensile strength. Stabilized polyesters, numerous polyamides, high modulus polyolefins, but also polyaramides are particularly suitable. Plastics with aromatic or heterocyclic monomers are also suitable, as are polyfluorinated hydrocarbons.
- a porous, generally slotted or perforated film is suitable as a coating. It can be connected to the base fabric by heat activation or glued to the base fabric. A needled fleece can also be used as a porous coating Serve filaments. The same materials as for the base fabric are suitable, as well as mineral fibers, glass fibers or carbon fibers.
- the press belt can just as well be a simple spiral belt or a simple fabric without a coating.
- a rib fabric is particularly useful because the press belt only rests on the shoe with a reduced surface, which also leads to reduced friction.
- the press shoe itself can be made of metal, plastic or ceramic. Plastic and ceramics are particularly suitable because they have reduced friction.
- the lubricant is sprayed onto the press belt from below using a spray device at the inlet of the paper web.
- the spraying device at the inlet can also be oriented in such a way that it is not the press belt that is sprayed in, but the press shoe.
- water e.g. mono- or polyhydric butyl alcohols, amyl alcohols or hexyl alcohols as well as ethylene glycol, diethylene glycol or glycerin can be used.
- a mixture of water and glycerin is particularly suitable.
- Figure 1 shows a press device 1 with an extended press zone 2, in which a paper web 7 runs between a press belt 3 (eg press felt) and a paper machine felt 3 'in the direction of arrow A.
- the press device 1 consists essentially of a press roll 4 and a press shoe 5, via which, in the direction of arrow B, a contact pressure is exerted on the paper web 7 lying between press roll 4 and press shoe 5.
- the press shoe 5 is made of ceramic, for example. It has on its side facing the press roll 4 a concave surface 6 on which the Press belt 3 rests.
- the press belt 3 consists of a conventional plastic fabric, which is laminated on the underside 8, that is to say on the side facing the press shoe 5, with a porous smooth film, for example.
- the press belt 3 runs around rollers 12.
- a nozzle 13 which is connected via a feed line to a storage container containing the lubricant (not shown).
- the underside 8 of the press belt 3 is thus sprayed with a lubricant (a mixture of, for example, water and glycerin), so that a lubricant film 9 is formed between the press shoe 5 and the press belt 3.
- a lubricant a mixture of, for example, water and glycerin
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Preßvorrichtung mit verlängerter Preßzone, die eine Preßwalze, mindestens einen Preßfilz, ein Preßband und einen Preßschuh aufweist, wobei sich zwischen Preßschuh und Preßband ein Schmiermittelfilm befindet.The invention relates to a press device with an extended press zone, which has a press roll, at least one press felt, a press belt and a press shoe, a lubricant film being located between the press shoe and the press belt.
Während der Papierherstellung wird eine Papierbahn einen fortlaufenden Trocknungsprozeß unterzogen. Dabei durchläuft die Papierbahn auch eine oder mehrere Trocknungsstufen, in denen sie zwischen beheizten Walzen einer erhöhten Temperatur und einem erheblichen Druck ausgesetzt ist. Dabei wird das noch in der Papierbahn enthaltene Wasser größtenteils verdampft.A paper web is subjected to an ongoing drying process during papermaking. The paper web also passes through one or more drying stages in which it is exposed to an elevated temperature and a considerable pressure between heated rollers. The water still contained in the paper web is largely evaporated.
Aus Kostengründen ist es wünschenswert, daß die Papierbahn, die der Trocknungsstufe zugeführt wird, nur noch wenig Wasser enthält, denn eine geringere Wassermenge verdunstet schneller bzw. unter geringerer Energiezufuhr. Zu diesem Zweck wird der Trocknungsstufe mindestens eine Preßvorrichtung mit verlängerter Preßzone (Langspaltpressen bzw. Schuhpressen) vorgelagert. Eine solche Preßvorrichtung hat in Maschinenrichtung eine größere Andruckzone als zwei konventionelle, gegeneinanderlaufende Walzen. Die Preßvorrichtung besteht aus einer Preßwalze und einem korrespondierenden Preßschuh. Die Papierbahn läuft zwischen Preßwalze und Preßschuh. So wird jeder Bereich der Papierbahn über längere Zeit einem erhöhten Druck ausgesetzt und damit stärker entwässert.For reasons of cost, it is desirable that the paper web which is fed to the drying stage contains only a little water, since a smaller amount of water evaporates faster or with less energy input. For this purpose, the drying stage is preceded by at least one pressing device with an extended pressing zone (long-gap presses or shoe presses). Such a pressing device has a larger pressure zone in the machine direction than two conventional, counter-rotating rollers. The press device consists of a press roll and a corresponding press shoe. The paper web runs between the press roll and press shoe. This means that every area of the paper web is exposed to increased pressure over a longer period of time and is therefore drained more.
Bei den bisher üblichen Preßvorrichtungen läuft zwischen Preßschuh und Preßwalze mindestens ein flüssigkeitsundurchlässiges Preßband. Auf der der Preßwalze zugewandten Seite befindet sich die Papierbahn zwischen ein oder zwei Preßfilzen. Die Preßfilze saugen das austretende Wasser auf.In the previously common pressing devices, at least one liquid-impermeable press belt runs between the press shoe and the press roll. On the side facing the press roll, the paper web is between one or two press felts. The press felts absorb the escaping water.
Um die Reibung zwischen Preßband und Preßschuh zu verringern, wird das Preßband im allgemeinen mit Öl geschmiert. Aus diesem Grund muß es auch völlig flüssigkeitsundurchlässig sein, weil sonst das Öl durch das Preßband und den Preßfilz durchtreten und die Papierbahn verschmutzen würde. Daher setzt man üblicherweise Preßbänder ein, die aus einem Grundgewebe (Karkasse) mit gleichförmiger Lage und einer Harzbeschichtung mit gleichförmiger Dicke bestehen und meist mit einer Faserverstärkung (wegen des hohen Anpreßdrucks) versehen sind. Durch die Beschichtung wird das Preßband jedoch relativ steif. Das ist von Nachteil, weil es am Preßschuh sehr großen Drücken, an den Umlenkwalzen einer erheblichen Walkarbeit und meistens auch einer erheblichen Zugspannung ausgesetzt ist.To reduce the friction between the press belt and the press shoe, the press belt is generally lubricated with oil. For this reason it must also be completely impermeable to liquids, because otherwise the oil will pass through the press belt and the press felt and the paper web would pollute. Therefore, press belts are usually used, which consist of a base fabric (carcass) with a uniform layer and a resin coating with a uniform thickness and are usually provided with a fiber reinforcement (because of the high contact pressure). However, the coating makes the press belt relatively stiff. This is disadvantageous because it is subjected to very high pressures on the press shoe, considerable flexing work on the deflecting rollers and usually also considerable tensile stress.
Es gibt daher zahlreiche Vorschläge, das Preßband flexibel und gleichzeitig flüssigkeitsundurchlässig zu gestalten. In der europäischen Patentschrift EP 0 194 602 ist z.B. ein solches Band und ein Verfahren zu seiner Herstellung beschrieben. Es besteht im wesentlichen aus einem Grundgewebe, das mit einer wasserundurchlässigen Polymerschicht imprägniert ist. In der deutschen Patentschrift DE 32 35 468 ist ein nur einseitig, nämlich zur Seite des Preßschuhs hin beschichtetes Preßband beschrieben. Ein ähnliches Preßband ist auch in der deutschen Patentschrift DE 32 31 039 beschrieben. Die resultierenden Preßbänder sind aber immer noch unbefriedigend steif.There are therefore numerous proposals for making the press belt flexible and at the same time impermeable to liquids. In European patent EP 0 194 602 e.g. describes such a tape and a method for its production. It essentially consists of a base fabric that is impregnated with a water-impermeable polymer layer. German patent DE 32 35 468 describes a press belt which is coated only on one side, namely towards the side of the press shoe. A similar press belt is also described in German patent DE 32 31 039. The resulting press belts are still unsatisfactorily stiff.
In der US-Patentschrift 4 482 430 ist ein ebenfalls flüssigkeitsundurchlässiges Preßband beschrieben, das mit Wasser geschmiert ist. Die zur Seite des Preßschuhs hin aufgebrachte Beschichtung besteht aus einem komprimierbaren Material und weist Rillen zum Aufnehmen des Wassers auf. Beim Preßvorgang wird die Beschichtung zusammengedrückt, und das Preßband schwimmt auf einem Wasserfilm. Nachteilig daran ist die geringe Belastbarkeit des komprimierbaren Materials bei Walk- und Zugbeanspruchung.US Pat. No. 4,482,430 describes a press belt which is also impermeable to liquids and is lubricated with water. The side of the press shoe applied coating consists of a compressible material and has grooves for absorbing the water. During the pressing process, the coating is pressed together and the press belt floats on a water film. The disadvantage of this is the low resilience of the compressible material under flexing and tensile stress.
Die zahlreichen Anstrengungen auf diesem Gebiet signalisieren, daß ein optimales Preßband, welches sowohl flüssigkeitsundurchlässig als auch biegsam, zugfest und verschleißarm ist, noch nicht gefunden wurde.The numerous efforts in this area signal that an optimal press belt, which is both liquid-impermeable and flexible, tensile and low-wear, has not yet been found.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Preßvorrichtung mit verlängerter Preßzone zu schaffen, bei der das Preßband befriedigend biegsam, zugfest und verschleißarm ist.The object of the present invention is therefore to provide a pressing device with an extended pressing zone, in which the pressing belt is satisfactorily flexible, tensile and low-wear.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß das Preßband flüssigkeitsdurchlässig ist und der Schmiermittelfilm aus Wasser oder einem ein- oder mehrwertigen Alkohol mit bis zu 12 C-Atomen oder einer Mischung aus zwei oder mehreren dieser Stoffe besteht.The solution to this problem is that the press belt is permeable to liquid and the lubricant film consists of water or a mono- or polyhydric alcohol with up to 12 carbon atoms or a mixture of two or more of these substances.
Die erfindungsgemäße Preßvorrichtung hat den großen Vorteil, daß der oben geschilderte Konflikt vermieden wird. Ein flüssigkeitsdurchlässiges Preßband ist zwangsläufig flexibler als ein beschichtetes, flüssigkeitsundurchlässiges Band. Bei der Verwendung von Wasser oder Alkohol als Schmiermittel schadet es nichts, wenn ein Teil des Schmiermittels durch das Preßband in die Papierbahn übertritt. Die zum Schmieren nötige Menge ist gegenüber der Menge des in der Papierbahn vorhandenen Wassers sehr gering. Die erfindungsgemäß eingesetzten Alkohole können aufgrund ihres relativ hohen Dampfdrucks beim nachfolgenden Trocknungsvorgang leicht wieder aus der Papierbahn entfernt werden. Die Alkohole können auch allein durch thermische Einwirkung mit den in der Papierbahn enthaltenen Substanzen nicht reagieren.The pressing device according to the invention has the great advantage that the conflict described above is avoided. A liquid-permeable press belt is inevitably more flexible than a coated, liquid-impermeable one Tape. When using water or alcohol as a lubricant, it does no harm if part of the lubricant passes through the press belt into the paper web. The amount required for lubrication is very small compared to the amount of water present in the paper web. Because of their relatively high vapor pressure, the alcohols used according to the invention can easily be removed from the paper web in the subsequent drying process. The alcohols cannot react with the substances contained in the paper web even by thermal action alone.
Damit stehen für das Material und den Aufbau des Preßbandes zahlreiche Alternativen zur Verfügung. Geeignet ist z.B. ein poröses Preßband aus einem Grundgewebe und einer porösen Beschichtung. Für das Grundgewebe sind alle verspinnbaren, temperatur- und wasserbeständigen Kunststoffe geeignet, die eine Faser mit hoher Zugfestigkeit liefern. Es kommen vor allem stabilisierte Polyester, zahlreiche Polyamide, Hochmodulpolyolefine, aber auch Polyaramide in Betracht. Auch Kunststoffe mit aromatischen oder heterozyklischen Monomeren sind geeignet, ebenso polyfluorierte Kohlenwasserstoffe. Als Beschichtung bietet sich eine poröse, im allgemeinen geschlitzte oder perforierte Folie an. Sie kann durch Wärmeaktivierung mit dem Grundgewebe verbunden oder auf das Grundgewebe aufgeklebt werden. Als poröse Beschichtung kann auch ein genadeltes Vlies aus Filamenten dienen. Geeignet sind dieselben Materialien wie für das Grundgewebe, darüberhinaus mineralische Fasern, Glasfasern oder Kohlefasern.This means that numerous alternatives are available for the material and the structure of the press belt. A porous press belt made of a base fabric and a porous coating is suitable, for example. All spinnable, temperature and water resistant plastics are suitable for the base fabric, which provide a fiber with high tensile strength. Stabilized polyesters, numerous polyamides, high modulus polyolefins, but also polyaramides are particularly suitable. Plastics with aromatic or heterocyclic monomers are also suitable, as are polyfluorinated hydrocarbons. A porous, generally slotted or perforated film is suitable as a coating. It can be connected to the base fabric by heat activation or glued to the base fabric. A needled fleece can also be used as a porous coating Serve filaments. The same materials as for the base fabric are suitable, as well as mineral fibers, glass fibers or carbon fibers.
Das Preßband kann aber ebenso gut ein schlichtes Spiralband sein oder ein einfaches Gewebe ohne Beschichtung.The press belt can just as well be a simple spiral belt or a simple fabric without a coating.
Wenn man sich für ein Gewebe entscheidet, bietet sich ein Rippengewebe besonders an, weil dann das Preßband nur mit einer verringerten Oberfläche auf dem Schuh aufliegt, was auch zu einer verminderten Reibung führt.If you decide on a fabric, a rib fabric is particularly useful because the press belt only rests on the shoe with a reduced surface, which also leads to reduced friction.
Wenn das Preßband zum Preßschuh hin mit Kunststoffäden versehen ist, erreicht man ebenfalls einen zusätzlichen reibungsmindernden Effekt von oben.If the press belt is provided with plastic threads towards the press shoe, an additional friction-reducing effect from above is also achieved.
Der Preßschuh selbst kann aus Metall, Kunststoff oder Keramik bestehen. Kunststoff und Keramik bieten sich besonders an, weil sie eine verringerte Reibung aufweisen.The press shoe itself can be made of metal, plastic or ceramic. Plastic and ceramics are particularly suitable because they have reduced friction.
Das Schmiermittel wird mit Hilfe einer Sprühvorrichtung am Einlauf der Papierbahn von unten auf das Preßband gesprüht. Die Sprühvorrichtung am Einlauf kann auch so ausgerichtet sein, daß nicht das Preßband, sondern der Preßschuh eingesprüht wird.The lubricant is sprayed onto the press belt from below using a spray device at the inlet of the paper web. The spraying device at the inlet can also be oriented in such a way that it is not the press belt that is sprayed in, but the press shoe.
Als Schmiermittel können außer Wasser auch z.B. ein- oder mehrwertige Butylalkohole, Amylalkohole oder Hexylalkohole sowie Ethylenglycol, Diethylenglycol oder Glycerin verwendet werden. Besonders geeignet ist eine Mischung aus Wasser und Glycerin.In addition to water, e.g. mono- or polyhydric butyl alcohols, amyl alcohols or hexyl alcohols as well as ethylene glycol, diethylene glycol or glycerin can be used. A mixture of water and glycerin is particularly suitable.
Die erfindungsgemäße Preßvorrichtung kann unter den üblichen Bedingungen wie die herkömmlichen Preßvorrichtungen betrieben werden.The pressing device according to the invention can be operated under the usual conditions as the conventional pressing devices.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Preßvorrichtung wird im folgenden mit Hilfe der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
- Figur 1
- eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Preßvorrichtung.
- Figure 1
- is a schematic representation of a pressing device according to the invention.
Figur 1 zeigt eine Preßvorrichtung 1 mit verlängerter Preßzone 2, in der eine Papierbahn 7 zwischen einem Preßband 3 (z.B. Preßfilz) und einem Papiermaschinenfilz 3' in Richtung des Pfeils A einläuft. Die Preßvorrichtung 1 besteht im wesentlichen aus einer Preßwalze 4 und einem Preßschuh 5, über den in Richtung des Pfeils B ein Anpreßdruck auf die zwischen Preßwalze 4 und Preßschuh 5 liegende Papierbahn 7 ausgeübt wird. Der Preßschuh 5 besteht z.B. aus Keramik. Er weist auf seiner der Preßwalze 4 zugewandten Seite eine konkave Oberfläche 6 auf, auf der das Preßband 3 aufliegt. Das Preßband 3 besteht aus einem üblichen Kunststoffgewebe, das auf der Unterseite 8, also auf der dem Preßschuh 5 zugewandten Seite, mit einer z.B. porösen glatten Folie kaschiert ist. Das Preßband 3 läuft um Walzen 12 um. Neben dem Preßschuh 5 auf der Seite des Einlaufs der Papierbahn 7, befindet sich eine Düse 13, die über eine Zuleitung mit einem das Schmiermittel enthaltenden Vorratsbehälter verbunden ist (nicht gezeigt). Damit wird die Unterseite 8 des Preßbands 3 mit einem Schmiermittel (eine Mischung aus z.B. Wasser und Glyzerin) besprüht, so daß zwischen Preßschuh 5 und Preßband 3 ein Schmiermittelfilm 9 entsteht. Strichpunktiert ist eine weitere mögliche Anordnung der Düse 14 dargestellt, bei der nicht die Unterseite 8 des Preßbandes 3, sondern die Oberfläche 6 des Preßschuhs 5 eingesprüht wird.Figure 1 shows a press device 1 with an extended press zone 2, in which a paper web 7 runs between a press belt 3 (eg press felt) and a paper machine felt 3 'in the direction of arrow A. The press device 1 consists essentially of a press roll 4 and a press shoe 5, via which, in the direction of arrow B, a contact pressure is exerted on the paper web 7 lying between press roll 4 and press shoe 5. The press shoe 5 is made of ceramic, for example. It has on its side facing the press roll 4 a concave surface 6 on which the
Auf der anderen Seite des Preßschuhs 5 befindet sich eine Absaugwalze 15, die das Schmiermittel vom Preßband 3 wieder aufnimmt. Das Preßband 3 läuft anschließend über eine Umlenkwalze 16 und dann über die Walzen 12 zum Einlauf der Preßvorrichtung 1 zurück.On the other side of the press shoe 5 there is a
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