EP1571257B1 - Process and apparatus for the treatment of a paper or board web - Google Patents
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- EP1571257B1 EP1571257B1 EP05100472A EP05100472A EP1571257B1 EP 1571257 B1 EP1571257 B1 EP 1571257B1 EP 05100472 A EP05100472 A EP 05100472A EP 05100472 A EP05100472 A EP 05100472A EP 1571257 B1 EP1571257 B1 EP 1571257B1
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- web
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- calender
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- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
- D21G9/00—Other accessories for paper-making machines
- D21G9/009—Apparatus for glaze-coating paper webs
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- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
- D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
- D21G1/006—Calenders; Smoothing apparatus with extended nips
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- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H25/00—After-treatment of paper not provided for in groups D21H17/00 - D21H23/00
- D21H25/08—Rearranging applied substances, e.g. metering, smoothing; Removing excess material
- D21H25/12—Rearranging applied substances, e.g. metering, smoothing; Removing excess material with an essentially cylindrical body, e.g. roll or rod
- D21H25/14—Rearranging applied substances, e.g. metering, smoothing; Removing excess material with an essentially cylindrical body, e.g. roll or rod the body being a casting drum, a heated roll or a calender
Definitions
- the invention relates to a method for treating a web of paper or cardboard, wherein a stroke is applied to the web and the web then satin. Furthermore, the invention relates to an apparatus for treating a web of paper or cardboard with a coater and a calender.
- Paper and board webs are often painted, so provided with a coating.
- the stroke also referred to as "paint" is used to provide the web with an improved surface finish.
- the luster and / or smoothness of the painted i.e. to improve the coated surface of the web.
- the surface of the web is often still relatively rough.
- the web must therefore be calendered in order to achieve certain smoothness values and to fix the line on the web.
- relatively high compressive stresses and often relatively high temperatures are required. This makes the calendering relatively expensive.
- the invention has for its object to be able to satinize a coated web at high smoothness and volume-saving.
- This object is achieved in a method of the type mentioned above by steaming the web before satining and satined in a nip.
- a nip unlike a nip formed between two rolls, allows steam to enter so that a kind of "protective film” can build up between the nip and the roll against which the coated side abuts , This protective film then prevents the line from sticking to the roller. At the same time, due to the high temperature, the steam can not condense on the web, but no additional moistening of the coating layer occurs.
- the satin finish is done online with the application of the stroke.
- a line application device, a steam application device and the wide-nip calender are arranged along the web path. This initially saves handling, which is associated with winding the web between the coating application and the satinizing.
- a nip is used having a length in the range of 30 to 400 mm, in particular in the range of 40 to 100 mm for coated graphic paper grades and 100 to 200 mm for coated paperboard grades. With such a nip length, it can be ensured with great reliability that the line does not catch on a roller.
- the web is preferably satin-finished in a shoe calender which has a shoe roll having a circumferential jacket and a counter roll, the counter roll being operated at a surface temperature in the range from 130 to 300 ° C., in particular in the range from 170 to 250 ° C.
- the counter roll thus has a temperature above the steam temperature of water at least in the inlet and outlet areas. This ensures that the moisture contained in the bar, or the moisture that has been additionally applied by the steam, can evaporate in the nip.
- the compressive stresses in the nip are on the one hand so large that the steam can not tear the surface of the applied line, but on the other hand, however, a protective layer may occur, which prevents adhesion of the line to the counter roll.
- the maximum compressive stress in the extended nip is set below 20 MPa. Due to the vapor deposition, even with this relatively low compressive stress, sufficient gloss and smoothness values are achieved. On the other hand, this low compressive stress prevents the coating from adhering to the backing roll.
- a residence time of the web in the nip in the range of 0.8 to 50 ms. This residence time is sufficient to smooth the coated surface of the web sufficiently. For cardboard, the residence time will tend to be greater, but rather less for graphic papers.
- the web is steamed for 10 to 100 ms before entering the nip.
- the steam then has enough time to react with the applied stroke, so prepare it so far that the desired smoothness can be generated in the nip.
- a pressure gradient of at most 2 MPa / mm is generated in the inlet and outlet areas of the broad nip.
- the length of the inlet and outlet areas is usually in the order of about 10 mm.
- the compressive stress in the nip increases at most by 2 MPa per mm. This has the consequence that the vapor which adheres to the web or has already condensed there, can penetrate into the nip.
- the wide nip thus forms no vapor barrier, as this is due to a relatively large pressure gradient for two opposite rolls is the case.
- the object is achieved in a device of the type mentioned above in that between the coater and the calender, a Dampfsmokeds shark is arranged and the calender is designed as a broad-nip calender.
- the interaction of the steam application device with the wide-nip calender causes the coated surface of the web to obtain sufficient smoothness and optionally also a sufficient gloss.
- the length of the broad nip is in the range of 30 to 400 mm, in particular in the range of 40 to 100 mm for coated graphic paper grades and 100 to 200 mm for coated board grades. Such a length is sufficient to sufficiently satin the web, even if only relatively low compressive stresses are used.
- the wide-nip calender has a shoe roll with a circumferential jacket and a counter-roll cooperating therewith.
- the coat of the shoe roll is supported by a pressure shoe.
- the jacket runs around in the manner of a roller and is thereby concavely deformed in the region of the counter-roller and the pressure shoe from its otherwise convex shape.
- the counter roll has a temperature in the range of 130 to 300 ° C, in particular in the range of 170 to 250 ° C.
- the surface temperature of the counter roll is thus relatively high. Moisture contained in the coating order is thus heated accordingly high, so that they may possibly form a protective film, which prevents adhesion of the line to the counter roll. Possibly, the adhesion of the coating to the counter roll is also prevented by the fact that the coating can dry out due to the prevailing relatively high temperatures and is no longer prone to sticking.
- the maximum compressive stress in the extended nip is 20 MPa. Although this is a relatively low compressive stress. But it is sufficient to smooth the coated side of the web. It may also allow vapor, which has not yet completely condensed on the web after application, to enter the nip, to not condense there, and to form a blocking layer against sticking.
- the compressive stress in the inlet and outlet areas of the broad nip increases with a gradient of at most 2 MPa / mm.
- the limitation of the increase the compressive stress is advantageous for the entry of the steam into the nip.
- the steam application device is arranged in the range of 0.3 to 1.5 m before entering the broad nip.
- the speed of the web which can range from about 250 m / min (400 g / m 2 board) to about 2,500 m / min (graphic papers, eg LWC 50 g / m 2 )
- the steam will have until then Although a certain moistening of the coated surface of the web causes.
- a device 1 shown in the figure is used to treat a web 2 of paper or cardboard.
- the web 2 comes from a paper or board machine 3, which is shown only schematically. It is also possible to unwind the web 2 from a supply roll, for example a jumbo roll.
- the web 2 first passes through a coating device 4 in which a line 5 is applied to a surface of the web 2. In the illustrated embodiment this is the top.
- the dash 5 is shown exaggerated here.
- the coater 4 is designed as a "curtain coater", i. it has a bar delivery device 6, which applies a coating medium, that is to say a coating color or line pigments, in the form of a curtain 7 onto the surface of the web 2.
- a coating medium that is to say a coating color or line pigments
- the thickness of the bar 5 can be set relatively accurately.
- the thickness of the bar 5 is shown oversized for reasons of clarity.
- Coating color, which is not absorbed by the web 2, for example, because the curtain 7 is too wide, is collected in a drip pan 8 and returned to the bar dispenser 6 again.
- drying devices are arranged behind the bar delivery device 6, which dry the applied line. These can work with infrared, hot air, drying cylinders or other means.
- a steam application device 10 is arranged, the steam 11 is applied to the provided with the stroke 5 side of the web 2.
- a wide-nip calender 12 is arranged, which is also referred to as "shoe calender”.
- the wide-nip calender 12 has a shoe roll 13 with a circumferential jacket 14.
- the jacket 14 acts with a counter-roller 15 and forms a broad nip 16, in which the web 2 is calendered, that is acted upon with a certain pressure and at an elevated temperature.
- the counter roll 15 has a plurality of peripheral bores 17, through which a heat transfer medium, such as oil or steam, can be guided to the surface of the counter roll 15 with a surface temperature in the range of 130 to 300 ° C, preferably in the range of 170 to 250 ° C, to be provided.
- a heat transfer medium such as oil or steam
- the peripheral bores 17 can be used instead of the peripheral bores 17 to heat the surface of the counter-roller 15, for example an induction heater or an infrared heater.
- the shoe roll 13 has a pressure shoe 18, which is arranged stationary. To close the wide nip 16, the counter-roller 15 is lowered in the direction of a double arrow 19, wherein the jacket 14 is supported by a pressure surface 20 of the pressure shoe 18.
- the pressure surface 20 has a shape in the present embodiment, which is adapted taking into account the thickness of the jacket 14 to the curvature of the counter-roller 15. But this is not absolutely necessary.
- the extended nip 16 has a length in the web running direction 9 in the range of 30 to 400 mm, in particular in the range of 40 to 100 mm for coated graphic paper grades and 100 to 200 mm for coated board grades.
- a speed of the web 2 in the range of 400 to The web thus requires about 0.8 to 50 ms at 2,500 m / min in order to pass through the wide nip 16.
- a compressive stress in the extended nip 16 which is a maximum of 20 MPa.
- This compressive stress acts, for example, approximately in the middle of the broad nip in the web running direction 9. From the entry into the broad nip, the compressive stress increases, namely a maximum of 2 MPa per mm. In other words, the gradient of the compressive stress is limited.
- the line 5 does not catch on the counter-roller 15. It is believed that due to the relatively short residence time between application of the vapor 11 and entry of the web 2 into the nip 16, the vapor 11 does not completely or even slightly condense before the nip and some of the vapor also enters the nip can. There he can not due to the elevated temperature of the counter roll 15 continue to condense, but forms a blocking layer against sticking. In addition, the bar 5 is dried due to the prevailing very high temperatures in the nip and then no longer tends to stick.
- a second coater followed by a second die in the direction behind the illustrated extended nip 16
- the coating device then acts on the other side of the web and the hard roll of the subsequent broad nip with this other side of the web Train is in contact.
- the web is cooled so that the first line solidifies and the web is ready for steaming again.
Landscapes
- Paper (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln einer Bahn aus Papier oder Karton, bei dem man einen Strich auf die Bahn aufträgt und die Bahn danach satiniert. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Behandeln einer Bahn aus Papier oder Karton mit einer Streicheinrichtung und einem Kalander.The invention relates to a method for treating a web of paper or cardboard, wherein a stroke is applied to the web and the web then satin. Furthermore, the invention relates to an apparatus for treating a web of paper or cardboard with a coater and a calender.
Papier- und Kartonbahnen werden vielfach gestrichen, also mit einer Beschichtung versehen. Der Strich, der auch als "Streichfarbe" bezeichnet wird, wird verwendet, um der Bahn eine verbesserte Oberflächeneigenschaft zu verschaffen. Insbesondere kann man mit einem Strich den Glanz und/oder die Glätte an der gestrichenen, d.h. beschichteten Oberfläche der Bahn verbessern.Paper and board webs are often painted, so provided with a coating. The stroke, also referred to as "paint", is used to provide the web with an improved surface finish. In particular, the luster and / or smoothness of the painted, i.e. to improve the coated surface of the web.
Nach dem Auftragen des Strichs ist die Oberfläche der Bahn vielfach noch relativ rauh. Die Bahn muß daher satiniert werden, um wieder bestimmte Glättewerte zu erreichen und den Strich an der Bahn zu fixieren. Hierzu sind relativ hohe Druckspannungen und vielfach auch relativ hohe Temperaturen erforderlich. Dies macht die Satinage relativ aufwendig.After application of the stroke, the surface of the web is often still relatively rough. The web must therefore be calendered in order to achieve certain smoothness values and to fix the line on the web. For this purpose, relatively high compressive stresses and often relatively high temperatures are required. This makes the calendering relatively expensive.
Bei nicht gestrichenen Papieren kann man die Druckspannungen im Kalandernip und damit die Belastungen der Bahn vermindern, indem man die Bahn vor dem Eintritt in einen Nip befeuchtet. Die Bahn wird hierzu vielfach durch einen Superkalander geführt, wenn hohe Glanz- und Glättewerte gewünscht sind. Bei einfacher ausgestalteten Bahnen reicht auch ein Maschinen- oder Softkalander aus, bei dem die Bahn lediglich durch einen bis vier harte oder weiche Nips geführt wird, die in Walzenstapeln ausgebildet sind, die jeweils zwei oder drei Walzen aufweisen.For non-coated papers you can reduce the compressive stresses in the calender nip and thus the loads on the web by moistening the web before entering a nip. The web is this often performed by a supercalender when high gloss and Smoothness values are desired. In simpler designed webs, a machine or soft calender is also sufficient, in which the web is guided only by one to four hard or soft nips, which are formed in roller stacks, each having two or three rollers.
Versuche, das Satinageergebnis bei gestrichenen Bahnen durch Verwendung von Dampf zu verbessern, sind bislang gescheitert. Sobald Dampf auf den Strich aufgetragen wird, wird der Strich klebrig und bleibt im Kalander an der Walze hängen, an der die gestrichene Seite der Bahn anliegt. Üblicherweise ist dies eine harte, beheizte Walze. In allerkürzester Zeit ist diese Walze dann so verschmutzt, daß die Satinage bzw. der Glättprozeß unterbrochen werden muß. Eine derartige Vorgehensweise hat sich also in der Praxis als nicht tauglich erwiesen.Attempts to improve the calendering result in coated webs by using steam have so far failed. As soon as steam is applied to the line, the line becomes sticky and remains in the calender hanging on the roller, against which the coated side of the web rests. Usually this is a hard, heated roller. In very shortest time, this roller is so dirty that the calendering or the smoothing process must be interrupted. Such an approach has therefore proved in practice to be unsuitable.
Dies hat zur Folge, daß man bei gestrichenen Papieren nach wie vor ohne Befeuchtungseinrichtung, aber mit relativ hohen Streckenlasten und damit verbundenen relativ hohen Druckspannungen arbeiten muß, bei höherwertigen Papieren sogar mit einem Superkalander, der eine entsprechend hohe Anzahl von Walzen erfordert. Nur so lassen sich bislang die gewünschten hohen Glanz- und Glättewerte erzielen. Die hohen Streckenlasten haben aber den Nachteil, daß die Bahn stark verdichtet wird und das Volumen und die Steifigkeit der Papiere stark abnimmt.This has the consequence that you have to work with coated papers still without moistening, but with relatively high line loads and associated relatively high compressive stresses, high-quality papers even with a supercalender, which requires a correspondingly high number of rollers. Only in this way can the desired high gloss and smoothness values be achieved so far. However, the high line loads have the disadvantage that the web is highly compressed and the volume and rigidity of the papers decreases sharply.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gestrichene Bahn bei hoher Glätte und volumenschonend satinieren zu können.The invention has for its object to be able to satinize a coated web at high smoothness and volume-saving.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß man die Bahn vor dem Satinieren bedampft und in einem Breitnip satiniert.This object is achieved in a method of the type mentioned above by steaming the web before satining and satined in a nip.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß das Bedampfen der Bahn auch auf der gestrichenen Seite dann unschädlich ist, wenn man die Bahn in einem Breitnip-Kalander satiniert. Ein Breitnip-Kalander weist einen Nip auf, der in Durchlaufrichtung der Bahn eine wesentlich größere Länge aufweist, als ein Nip, der zwischen zwei Walzen gebildet ist. Es ist noch nicht abschließend geklärt, warum das Bedampfen von gestrichenen Bahnen im Zusammenwirken mit einem Breitnip-Kalander funktioniert. Man nimmt an, daß ein Breitnip im Gegensatz zu einem Nip, der zwischen zwei Walzen gebildet ist, das Eintreten von Dampf ermöglicht, so daß sich zwischen dem Strich und der Walze, an der die gestrichene Seite anliegt, eine Art "Schutzfilm" aufbauen kann. Dieser Schutzfilm verhindert dann, daß der Strich an der Walze hängenbleibt. Gleichzeitig kann durch die hohe Temperatur der Dampf nicht auf der Bahn kondensieren, sondern es tritt keine zusätzliche Befeuchtung der Streichschicht auf.Surprisingly, it has been found that the steaming of the web is harmless even on the coated side, when the web is calendered in a wide-nip calender. A broad-nip calender has a nip which has a substantially greater length in the direction of passage of the web than a nip formed between two rolls. It has not yet been conclusively clarified why steaming of painted webs works in conjunction with a wide-nip calender. It is believed that a nip, unlike a nip formed between two rolls, allows steam to enter so that a kind of "protective film" can build up between the nip and the roll against which the coated side abuts , This protective film then prevents the line from sticking to the roller. At the same time, due to the high temperature, the steam can not condense on the web, but no additional moistening of the coating layer occurs.
Vorzugsweise nimmt man das Satinieren online mit dem Auftragen des Strichs vor. Man ordnet also entlang des Bahnlaufpfads eine Strichauftragseinrichtung, eine Dampfauftragseinrichtung und den Breitnip-Kalander an. Damit spart man sich zunächst einmal eine Handhabung, die mit einem Aufwickeln der Bahn zwischen dem Strichauftrag und dem Satinieren verbunden ist. Zusätzlich gewinnt man aber auch den Vorteil, daß der Strich beim Durchlaufen des Breitnips noch nicht vollständig "ausgehärtet" ist, so daß er auch unter der Wirkung des aufgetragenen Dampfes leichter verformbar ist. Die Glättwirkung des Breitnips wird dadurch in erheblichem Maße verbessert.Preferably, the satin finish is done online with the application of the stroke. Thus, a line application device, a steam application device and the wide-nip calender are arranged along the web path. This initially saves handling, which is associated with winding the web between the coating application and the satinizing. In addition, one also gains the advantage that the stroke when passing through the broad nip is not fully "cured" so that it is easier to deform even under the action of the applied vapor. The smoothness of the broad nip is thereby significantly improved.
Vorzugsweise verwendet man einen Breitnip mit einer Länge im Bereich von 30 bis 400 mm, insbesondere im Bereich von 40 bis 100 mm für gestrichene graphische Papiersorten und 100 bis 200 mm für gestrichene Kartonsorten. Bei einer derartigen Niplänge läßt sich mit großer Zuverlässigkeit sicherstellen, daß der Strich nicht an einer Walze hängenbleibt.Preferably, a nip is used having a length in the range of 30 to 400 mm, in particular in the range of 40 to 100 mm for coated graphic paper grades and 100 to 200 mm for coated paperboard grades. With such a nip length, it can be ensured with great reliability that the line does not catch on a roller.
Bevorzugterweise satiniert man die Bahn in einem Schuhkalander, der eine einen umlaufenden Mantel aufweisende Schuhwalze und eine Gegenwalze aufweist, wobei man die Gegenwalze mit einer Oberflächentemperatur im Bereich von 130 bis 300°C, insbesondere im Bereich von 170 bis 250°C betreibt. Die Gegenwalze hat damit zumindest im Ein- und Auslaufbereich eine Temperatur oberhalb der Dampftemperatur von Wasser. Damit wird erreicht, daß die Feuchtigkeit, die im Strich enthalten ist, bzw. die Feuchtigkeit, die durch den Dampf zusätzlich aufgetragen worden ist, im Breitnip verdampfen kann. Die Druckspannungen im Breitnip sind dabei einerseits so groß, daß der Dampf die Oberfläche des aufgetragenen Strichs nicht aufreißen kann, andererseits aber dennoch eine Schutzschicht entstehen kann, die ein Anhaften des Strichs an der Gegenwalze verhindert.The web is preferably satin-finished in a shoe calender which has a shoe roll having a circumferential jacket and a counter roll, the counter roll being operated at a surface temperature in the range from 130 to 300 ° C., in particular in the range from 170 to 250 ° C. The counter roll thus has a temperature above the steam temperature of water at least in the inlet and outlet areas. This ensures that the moisture contained in the bar, or the moisture that has been additionally applied by the steam, can evaporate in the nip. The compressive stresses in the nip are on the one hand so large that the steam can not tear the surface of the applied line, but on the other hand, however, a protective layer may occur, which prevents adhesion of the line to the counter roll.
Bevorzugterweise stellt man die maximale Druckspannung im Breitnip unter 20 MPa ein. Durch den Dampfauftrag erreicht man auch mit dieser relativ geringen Druckspannung ausreichende Glanz- und Glättewerte. Andererseits verhindert diese niedrige Druckspannung, daß der Strich an der Gegenwalze anhaftet.Preferably, the maximum compressive stress in the extended nip is set below 20 MPa. Due to the vapor deposition, even with this relatively low compressive stress, sufficient gloss and smoothness values are achieved. On the other hand, this low compressive stress prevents the coating from adhering to the backing roll.
Bevorzugterweise stellt man eine Verweilzeit der Bahn im Nip im Bereich von 0,8 bis 50 ms ein. Diese Verweilzeit reicht aus, um die gestrichene Oberfläche der Bahn in ausreichendem Maße zu glätten. Bei Karton wird die Verweilzeit eher größer sein, bei graphischen Papieren eher geringer.It is preferable to set a residence time of the web in the nip in the range of 0.8 to 50 ms. This residence time is sufficient to smooth the coated surface of the web sufficiently. For cardboard, the residence time will tend to be greater, but rather less for graphic papers.
Auch ist von Vorteil, wenn man die Bahn 10 bis 100 ms vor dem Eintritt in den Breitnip bedampft. Der Dampf hat dann ausreichend Zeit, um mit dem aufgetragenen Strich zu reagieren, ihn also so weit vorzubereiten, daß im Breitnip die gewünschte Glätte erzeugt werden kann.It is also advantageous if the web is steamed for 10 to 100 ms before entering the nip. The steam then has enough time to react with the applied stroke, so prepare it so far that the desired smoothness can be generated in the nip.
Vorzugsweise erzeugt man in den Ein- und Auslaufbereichen des Breitnips einen Druckgradienten von maximal 2 MPa/mm. Die Länge der Ein- und Auslaufbereiche liegt üblicherweise in der Größenordnung von jeweils etwa 10 mm. Mit anderen Worten steigt die Druckspannung im Breitnip höchstens um 2 MPa pro mm an. Dies hat zur Folge, daß der Dampf, der an der Bahn anhaftet oder dort bereits kondensiert hat, mit in den Breitnip eindringen kann. Der Breitnip bildet also keine Dampfsperre, wie dies aufgrund eines relativ großen Druckgradienten bei zwei gegenüberliegenden Walzen der Fall ist.Preferably, a pressure gradient of at most 2 MPa / mm is generated in the inlet and outlet areas of the broad nip. The length of the inlet and outlet areas is usually in the order of about 10 mm. In other words, the compressive stress in the nip increases at most by 2 MPa per mm. This has the consequence that the vapor which adheres to the web or has already condensed there, can penetrate into the nip. The wide nip thus forms no vapor barrier, as this is due to a relatively large pressure gradient for two opposite rolls is the case.
Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zwischen der Streicheinrichtung und dem Kalander eine Dampfauftragseinrichtung angeordnet ist und der Kalander als Breitnip-Kalander ausgebildet ist.The object is achieved in a device of the type mentioned above in that between the coater and the calender, a Dampfauftragseinrichtung is arranged and the calender is designed as a broad-nip calender.
Das Zusammenwirken der Dampfauftragseinrichtung mit dem Breitnip-Kalander bewirkt einerseits, daß die gestrichene Oberfläche der Bahn eine ausreichende Glätte und gegebenenfalls auch einen ausreichenden Glanz erhält. Andererseits wird aber sichergestellt, daß der Strich nicht an einer Walze des Kalanders hängenbleibt. Man muß also nicht befürchten, daß sich der Strich von der Bahn ablöst und den Kalander verschmutzt. Mit dem Breitnip läßt sich also eine ausreichende Qualitätssteigerung der gestrichenen Oberfläche der Bahn bewirken, ohne daß man nennenswerte Volumenverluste der Bahn in Kauf nehmen muß.On the one hand, the interaction of the steam application device with the wide-nip calender causes the coated surface of the web to obtain sufficient smoothness and optionally also a sufficient gloss. On the other hand, it is ensured that the line does not catch on a roller of the calender. So you do not have to worry that the line will detach from the web and contaminate the calender. With the nip so can cause a sufficient increase in quality of the coated surface of the web, without having to take any significant volume losses of the train in purchasing.
Bevorzugterweise liegt die Länge des Breitnips im Bereich von 30 bis 400 mm, insbesondere im Bereich von 40 bis 100 mm für gestrichene graphische Papiersorten und 100 bis 200 mm für gestrichene Kartonsorten. Eine derartige Länge reicht aus, um die Bahn ausreichend zu satinieren und zwar auch dann, wenn man nur relativ geringe Druckspannungen verwendet.Preferably, the length of the broad nip is in the range of 30 to 400 mm, in particular in the range of 40 to 100 mm for coated graphic paper grades and 100 to 200 mm for coated board grades. Such a length is sufficient to sufficiently satin the web, even if only relatively low compressive stresses are used.
Bevorzugterweise weist der Breitnip-Kalander eine Schuhwalze mit einem umlaufenden Mantel und eine damit zusammenwirkende Gegenwalze auf. Der Mantel der Schuhwalze wird durch einen Anpreßschuh abgestützt. Der Mantel läuft nach Art einer Walze um und wird dabei im Bereich der Gegenwalze und des Anpreßschuhs aus seiner im übrigen konvexen Form konkav verformt. Dies ist eine relativ einfache Ausgestaltung, um einen Breitnip-Kalander zu realisieren. Mit dem umlaufenden Mantel lassen sich ausreichend lange Breitnips realisieren.Preferably, the wide-nip calender has a shoe roll with a circumferential jacket and a counter-roll cooperating therewith. The coat of the shoe roll is supported by a pressure shoe. The jacket runs around in the manner of a roller and is thereby concavely deformed in the region of the counter-roller and the pressure shoe from its otherwise convex shape. This is a relatively simple design to realize a wide-nip calender. With the encircling coat enough long nipples can be realized.
Vorzugsweise weist die Gegenwalze eine Temperatur im Bereich von 130 bis 300°C, insbesondere im Bereich von 170 bis 250°C auf. Wie oben ausgeführt, liegt die Oberflächentemperatur der Gegenwalze damit relativ hoch. Feuchtigkeit, die im Strichauftrag enthalten ist, wird damit entsprechend hoch erhitzt, so daß sie möglicherweise einen Schutzfilm bilden kann, der ein Anhaften des Strichs an der Gegenwalze verhindert. Möglicherweise wird das Anhaften des Strichs an der Gegenwalze auch dadurch verhindert, daß der Strich aufgrund der herrschenden relativ hohen Temperaturen austrocknen kann und nicht mehr zum Kleben neigt.Preferably, the counter roll has a temperature in the range of 130 to 300 ° C, in particular in the range of 170 to 250 ° C. As stated above, the surface temperature of the counter roll is thus relatively high. Moisture contained in the coating order is thus heated accordingly high, so that they may possibly form a protective film, which prevents adhesion of the line to the counter roll. Possibly, the adhesion of the coating to the counter roll is also prevented by the fact that the coating can dry out due to the prevailing relatively high temperatures and is no longer prone to sticking.
Vorzugsweise beträgt die maximale Druckspannung im Breitnip 20 MPa. Dies ist zwar eine relativ geringe Druckspannung. Sie reicht aber aus, um die gestrichene Seite der Bahn zu glätten. Möglicherweise erlaubt sie auch, daß Dampf, der nach dem Auftragen noch nicht vollständig an der Bahn kondensiert ist, mit in den Breitnip eintreten kann, dort nicht weiter kondensiert und eine sperrende Schicht gegen das Ankleben bildet.Preferably, the maximum compressive stress in the extended nip is 20 MPa. Although this is a relatively low compressive stress. But it is sufficient to smooth the coated side of the web. It may also allow vapor, which has not yet completely condensed on the web after application, to enter the nip, to not condense there, and to form a blocking layer against sticking.
Bevorzugterweise steigt die Druckspannung in den Ein-und Auslaufbereichen des Breitnips mit einem Gradienten von maximal 2 MPa/mm an. Auch die Begrenzung des Anstiegs der Druckspannung ist für den Eintritt des Dampfes in den Breitnip vorteilhaft.Preferably, the compressive stress in the inlet and outlet areas of the broad nip increases with a gradient of at most 2 MPa / mm. Also the limitation of the increase the compressive stress is advantageous for the entry of the steam into the nip.
Bevorzugterweise ist die Dampfauftragseinrichtung im Bereich von 0,3 bis 1,5 m vor dem Eintritt in den Breitnip angeordnet. Je nach Geschwindigkeit der Bahn, die im Bereich von etwa 250 m/min (Karton mit 400 g/m2) bis etwa 2.500 m/min (graphische Papiere, z.B. LWC 50 g/m2) liegen kann, hat der Dampf bis dahin zwar eine gewisse Befeuchtung der gestrichenen Oberfläche der Bahn bewirkt. Es ist aber durchaus noch zu erwarten, daß nicht der gesamte Dampf kondensiert ist, so daß ein Teil des Dampfes möglicherweise mit in den Breitnip hinein gefördert wird und dort das Ankleben des Strichs an der Gegenwalze verhindert.Preferably, the steam application device is arranged in the range of 0.3 to 1.5 m before entering the broad nip. Depending on the speed of the web, which can range from about 250 m / min (400 g / m 2 board) to about 2,500 m / min (graphic papers, eg LWC 50 g / m 2 ), the steam will have until then Although a certain moistening of the coated surface of the web causes. However, it is still to be expected that not the entire steam is condensed, so that a portion of the steam is possibly promoted into the broad nip and there prevents the sticking of the bar to the counter roll.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigt die
- einzige Figur:
- eine Vorrichtung zum Behandeln einer Bahn.
- only figure
- a device for treating a web.
Eine in der Figur dargestellte Vorrichtung 1 dient zum Behandeln einer Bahn 2 aus Papier oder Karton. Die Bahn 2 kommt aus einer Papier- oder Kartonmaschine 3, die nur schematisch dargestellt ist. Es ist auch möglich, die Bahn 2 von einer Vorratsrolle, beispielsweise einer Jumborolle, abzuwickeln.A device 1 shown in the figure is used to treat a web 2 of paper or cardboard. The web 2 comes from a paper or board machine 3, which is shown only schematically. It is also possible to unwind the web 2 from a supply roll, for example a jumbo roll.
Die Bahn 2 durchläuft zunächst eine Streicheinrichtung 4, in der ein Strich 5 auf eine Oberfläche der Bahn 2 aufgetragen wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies die Oberseite. Der Strich 5 ist hier übertrieben dick dargestellt.The web 2 first passes through a coating device 4 in which a line 5 is applied to a surface of the web 2. In the illustrated embodiment this is the top. The dash 5 is shown exaggerated here.
Die Streicheinrichtung 4 ist als "Curtain Coater" ausgebildet, d.h. sie weist eine Strichausgabeeinrichtung 6 auf, die ein Streichmedium, also eine Streichfarbe oder Strichpigmente, in Form eines Vorhangs 7 auf die Oberfläche der Bahn 2 aufträgt. Durch eine Einstellung der ausgegebenen Menge der Streichfarbe und der Geschwindigkeit der Bahn 2 läßt sich die Dicke des Strichs 5 relativ genau einstellen. In der Figur ist die Dicke des Strichs 5 aus Gründen der Übersicht übertrieben groß dargestellt. Streichfarbe, die nicht von der Bahn 2 aufgenommen wird, beispielsweise, weil der Vorhang 7 zu breit ist, wird in einer Auffangwanne 8 aufgefangen und zur Strichausgabeeinrichtung 6 wieder zurückgeführt. In nicht näher dargestellter Weise sind hinter der Strichausgabeeinrichtung 6 noch Trocknungseinrichtungen angeordnet, die den aufgetragenen Strich trocknen. Diese können mit Infrarot, Warmluft, Trockenzylinder oder anderen Mitteln arbeiten.The coater 4 is designed as a "curtain coater", i. it has a
In Laufrichtung 9 hinter der Streicheinrichtung 4 ist eine Dampfauftragseinrichtung 10 angeordnet, die Dampf 11 auf die mit dem Strich 5 versehene Seite der Bahn 2 aufträgt.In the running
In Bahnlaufrichtung 9 hinter der Dampfauftragseinrichtung 10 ist ein Breitnip-Kalander 12 angeordnet, der auch als "Schuhkalander" bezeichnet wird.In the
Der Breitnip-Kalander 12 weist eine Schuhwalze 13 mit einem umlaufenden Mantel 14 auf. Der Mantel 14 wirkt mit einer Gegenwalze 15 zusammen und bildet einen Breitnip 16, in dem die Bahn 2 satiniert wird, also mit einem gewissen Druck und mit einer erhöhten Temperatur beaufschlagt wird.The wide-
Die Gegenwalze 15 weist eine Vielzahl von peripheren Bohrungen 17 auf, durch die ein Wärmeträgermedium, beispielsweise Öl oder Dampf, geführt werden kann, um die Oberfläche der Gegenwalze 15 mit einer Oberflächentemperatur im Bereich von 130 bis 300°C, vorzugsweise im Bereich von 170 bis 250°C, zu versehen. Anstelle der peripheren Bohrungen 17 können natürlich auch andere Möglichkeiten verwendet werden, um die Oberfläche der Gegenwalze 15 aufzuheizen, beispielsweise eine Induktionsheizung oder eine Infrarot-Heizung.The
Die Schuhwalze 13 weist einen Anpreßschuh 18 auf, der ortsfest angeordnet ist. Um den Breitnip 16 zu schließen, wird die Gegenwalze 15 in Richtung eines Doppelpfeiles 19 abgesenkt, wobei der Mantel 14 von einer Andruckfläche 20 des Anpreßschuhs 18 abgestützt wird. Die Andruckfläche 20 hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Form, die unter Berücksichtigung der Dicke des Mantels 14 an die Krümmung der Gegenwalze 15 angepaßt ist. Dies ist aber nicht unbedingt erforderlich.The
Der Breitnip 16 hat eine Länge in Bahnlaufrichtung 9 im Bereich von 30 bis 400 mm, insbesondere im Bereich von 40 bis 100 mm für gestrichene graphische Papiersorten und 100 bis 200 mm für gestrichene Kartonsorten. Bei einer Geschwindigkeit der Bahn 2 im Bereich von 400 bis 2.500 m/min benötigt die Bahn also etwa 0,8 bis 50 ms, um den Breitnip 16 zu durchlaufen.The extended
Man stellt nun mit nicht näher dargestellten Druckbeaufschlagungsmitteln eine Druckspannung im Breitnip 16 ein, die maximal 20 MPa beträgt. Diese Druckspannung wirkt beispielsweise etwa in der Mitte des Breitnips in Bahnlaufrichtung 9. Vom Eintritt in den Breitnip steigt die Druckspannung an und zwar maximal um 2 MPa pro mm. Mit anderen Worten ist der Gradient der Druckspannung begrenzt.It is now with pressure means not shown in detail, a compressive stress in the extended nip 16, which is a maximum of 20 MPa. This compressive stress acts, for example, approximately in the middle of the broad nip in the
Wenn man bislang eine gestrichene Bahn durch einen "normalen" Kalander geleitet hat, dessen Nip durch zwei gegenüberliegende Walzen gebildet worden ist, mußte man feststellen, daß der Strich an der Walze, die den Strich berührt, hängenbleibt. Der Kalander konnte praktisch nicht betrieben werden.Previously, when passing a coated web through a "normal" calender whose nip has been formed by two opposing rolls, it has been found that the line sticks to the roll touching the line. The calender could not be operated practically.
Mit der dargestellten Ausführungsform, bei der die Dampfauftragseinrichtung 10 etwa 0,3 bis 1,5 m vor dem Eintritt in den Breitnip 16 angeordnet ist, tritt dieses Problem nicht auf.With the illustrated embodiment, in which the
Es ist nicht abschließend geklärt, warum bei einer derartigen Ausgestaltung der Strich 5 nicht an der Gegenwalze 15 hängenbleibt. Man nimmt an, daß aufgrund der relativ kurzen Verweilzeit zwischen dem Auftrag des Dampfs 11 und dem Eintritt der Bahn 2 in den Nip 16 der Dampf 11 nicht vollständig oder sogar nur unwesentlich vor dem Nip kondensiert und ein gewisser Teil des Dampfes mit in den Nip eintreten kann. Dort kann er aufgrund der erhöhten Temperatur der Gegenwalze 15 nicht weiter kondensieren, sondern bildet eine sperrende Schicht gegen das Ankleben. Zusätzlich wird der Strich 5 aufgrund der herrschenden sehr hohen Temperaturen im Nip ausgetrocknet und neigt dann nicht mehr zum Kleben.It is not conclusively clarified why in such an embodiment, the line 5 does not catch on the counter-roller 15. It is believed that due to the relatively short residence time between application of the
Man erreicht also eine qualitätsverbessernde Bedampfung der gestrichenen Bahn 2 ohne Ankleben des Strichs 5 auf der Gegenwalze 15.One thus achieves a quality-improving vapor deposition of the coated web 2 without sticking the line 5 on the counter-roller 15.
Wenn ein zweiseitiger Strichauftrag gewünscht wird, dann wird eine zweite Streicheinrichtung, gefolgt von einem zweiten Breitnip in Laufrichtung hinter dem dargestellten Breitnip 16 angeordnet, wobei die Streicheinrichtung dann auf die andere Seite der Bahn wirkt und die harte Walze des nachfolgenden Breitnips mit dieser anderen Seite der Bahn in Kontakt steht. Zwischen dem ersten Breitnip und der folgenden Streicheinrichtung wird die Bahn gekühlt, so daß sich der erste Strich verfestigt und die Bahn für den Dampfauftrag wieder bereitgemacht wird.If a two-sided coating is desired, then a second coater followed by a second die in the direction behind the illustrated extended nip 16, the coating device then acts on the other side of the web and the hard roll of the subsequent broad nip with this other side of the web Train is in contact. Between the first nip and the following coater the web is cooled so that the first line solidifies and the web is ready for steaming again.
Claims (15)
- Process for treating a paper or board web, in which a coating is applied to the web and the web is then supercalendered, characterized in that, before being supercalendered, the web is steamed and supercalendered in an extended nip.
- Process according to Claim 1, characterized in that the supercalendering is performed online with the application of the coating.
- Process according to Claim 1 or 2, characterized in that use is made of an extended nip having a length in the range from 30 to 400 mm, in particular in the range from 40 to 100 mm for coated graphic paper grades and 100 to 200 mm for coated board grades.
- Process according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the web is supercalendered in a shoe calender, which has a shoe roll with a revolving shell and an opposing roll, the opposing roll being operated with a surface temperature in the range from 130 to 300°C, in particular in the range from 170 to 250°C.
- Process according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the maximum compressive stress in the extended nip is set below 20 MPa.
- Process according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the residence time of the web in the nip is set in the range from 0.8 to 50 ms.
- Process according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the web is steamed 10 ms to 100 ms before the entry into the extended nip.
- Process according to one of Claims 1 to 7, characterized in that a pressure gradient of at most 2 MPa/mm is produced in the inlet and outlet regions of the extended nip.
- Apparatus for treating a paper or board web, having a coating device and a calender, characterized in that a steam application device (10) is arranged between the coating device (4) and the calender, and the calender is constructed as an extended nip calender (12).
- Apparatus according to Claim 9, characterized in that the length of the extended nip (16) lies in the range from 30 to 400 mm, in particular in the range from 40 to 100 mm for coated graphic paper grades and 100 to 200 mm for coated board grades.
- Apparatus according to Claim 9 or 10, characterized in that the extended nip calender (12) has a shoe roll (13) with a revolving shell (14) and an opposing roll (15) interacting therewith.
- Apparatus according to Claim 11, characterized in that the opposing roll (15) has a surface temperature in the range from 130 to 300°C, in particular in the range from 170 to 250°C.
- Apparatus according to one of Claims 9 to 12, characterized in that the maximum compressive stress in the extended nip (16) is 20 MPa.
- Apparatus according to Claim 13, characterized in the compressive stress in the inlet and outlet regions of the extended nip (16) rises with a gradient of at most 2 MPa/mm.
- Apparatus according to one of Claims 9 to 14, characterized in that the steam application device (10) is arranged in the range from 0.3 to 1.5 m before the entry into the extended nip (16).
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| 27W | Patent revoked |
Effective date: 20130508 |
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