JP2004510897A - Apparatus and method for web calendering a material including a long nip calender - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、材料ウェブのカレンダー掛け方法及びこれを実現するカレンダー装置に関する。
【0002】
本発明の目的は、ロング・ニップ・ロールのバッキング・ロールが熱ロールであり、材料ウェブの走行方向でのニップの長さが約10mm〜500mmの範囲内であるロング・ニップ・カレンダーにおける、特に紙若しくは板紙ウェブである材料ウェブのカレンダー掛け方法の提供にある。また、本発明は、材料ウェブ、特に紙若しくは板紙ウェブをカレンダー掛けするカレンダー装置に関し、本カレンダー装置は、ロング・ニップ・ロールのバッキング・ロールが、金属表面の熱ロールであるロング・ニップ・カレンダーを含み、ロール間に長いニップが形成され、材料ウェブの走行方向のニップの長さは、約10mm〜500mmの範囲内である。
【0003】
カレンダー掛けの品質を改善する際、実際には、カレンダー掛けニップの数を増加することが唯一の可能性として提案されているが、この場合、カレンダー構造の複雑化及び紙ウェブ制御及び通紙の困難化を招く。これらの問題を解決する試みとして、種々のベルト及びシューカレンダーを用い、これにより、カレンダー掛けニップを長くし、ニップの動作を改善することがなされている。例えば、ベルトカレンダーによりカレンダー掛けされる紙は、ホットカレンダーロールに初期接触するように無限ベルトにより搬送され、これにより、カレンダー掛けに効果的な急激な温度勾配が実現可能とされる。ベルトを用いると、熱に起因した変形から生ずる問題がなく、ベルト材料としてロールのコーティングよりも柔軟なポリマーを使用することが可能であるため、ニップの実効長さが、初期接触に起因して増加する。スーパーカレンダー若しくはソフトカレンダーにおいてよりも長いニップにより、圧力ピークが大きくなりすぎることなく、紙に向けられる圧力衝撃を増加させることが可能となり、嵩ばりの開始が抑制される。
【0004】
ベルトカレンダーの解決は、例えばフィンランド特許文献第95061号に開示されており、カレンダー掛けニップは、固い表面の熱ロールと、弾性のあるコーティングを有するカレンダーロールにより支持された金属製ベルトの間に形成される。この解決手段の一欠点は、最大ニップ圧が、高い度合いのカレンダー掛けを必要とする幾つかの紙グレードに対して不十分であることである。
【0005】
本発明の一目的は、比較的大きな光沢の変動や嵩の低減のような従来の機械カレンダー掛けに関連する欠点を有することなく、2つの固い表面間でカレンダー掛けを実行できる解決手段を達成することにある。
【0006】
本発明の目的を達成するため、本発明による方法は、少なくともカレンダー掛け用の長手方向中央領域が金属により形成されたベルトマントルを有するロールがロング・ニップ・ロールとして使用されており、約0.1MPaから約50MPaのニップ圧が、材料ウェブに作用し、ニップ位置前でのロールの温度が約60℃から約350℃に調整されることを特徴とする。ニップ圧は、好ましくは、0.2MPaから約15MPaの範囲内であり、ニップ位置前での表面温度は、好ましくは、約120℃から約300℃の範囲内である。マシーンカレンダー掛けと比較すると、本発明に係る解決手段によると、とりわけ、より均一な光沢、嵩の維持及び良好な円滑性が達成される。
【0007】
本発明に係るカレンダー装置は、ロング・ニップ・ロールのベルトマントルが、少なくともカレンダー掛け用の長手方向中央領域において、金属により形成されていることを特徴とする。
【0008】
これより、添付図面を参照して、本発明を詳説に説明する。
【0009】
図1を参照するに、本発明に係るカレンダー装置は、シューロール15を含み、シューロール15内には、ニップN位置で固定アクスル16上に負荷部材17が配設されており、負荷部材17は、ニップの幅(ロールの長手方向での幅)を越えて延在するシュー部19を含み、ピストン20がシュー部19に荷重を付与する。シュー19まわりには、ベルトマントル30が走行しており、ベルトマントル30は、図2に示すように、少なくともカレンダー掛け領域において金属により形成される。
【0010】
図2に示す実施例では、ベルトマントル30の中央領域は、シュー19の全長を越えて延在するスチール製ベルト31からなり、スチール製ベルト31には、ポリマー、ゴム、シリコン等のような弾性材料から形成される端部32が接続されている。端部32は、スチール製ベルト31に、例えば接着剤や加硫(硬化)により弾性的な態様で接続される。接続は、シュー部19の外側でなされ、スチール製ベルトに疲れ荷重が向けられないようにする。
【0011】
スチール製ベルト31は、ベルトマントルの端部に弾性のシールリングを付与することにより、完全に金属により製作することも可能であり、弾性のシールリングは、フィンランド特許第66932号に開示されるように、当該マントルと共に回転するように取り付けられる。
【0012】
図3は、薄肉の金属製シリンダ41がシューロール15のポリマーベルト40上に嵌合される、シリンダ41がロールの内部エア圧により所定位置に締め付けられている(確実に嵌め付けられている)、一解決手段を示す。シリンダ41の長さは、材料ウェブの長さと同じであり、シューロールの端部構造に固定されず、これにより、金属材料の疲労を引き起こす負荷が、シューの縁領域において防止される。
【0013】
ロング・ニップ・ロール15と、金属表面の熱バッキング・ロール11との間には、長いニップNが形成され、ニップNを通って材料ウェブWが、カレンダー掛けのためにガイドされる。ウェブには、約0.1MPaから約50MPaの範囲内、好ましくは約0.2MPaから約15MPaの範囲内のニップ圧が向けられ、ニップ圧は、100MPaのオーダーである通常の機械カレンダー掛けで使用される圧力よりも非常に小さい。ニップN位置前のロール表面温度は、従来の機械カレンダー掛けで使用される表面温度が典型的には約60℃から約120℃の範囲内であるとき、約60℃から約350℃の値、好ましくは約120℃から約300℃の値まで調整される。
【0014】
材料ウェブの走行方向でのニップNの長さは、好ましくは、約10mmから約500mmの範囲内である。バッキング・ロール11の外面とロング・ニップ・ロール15のスチール製ベルト30の双方の表面粗さRaは、好ましくは、0.3μmより小さく、これにより、材料ウェブWが光沢処理を受けることが可能となる。本発明に係るカレンダー装置は、スチール製ベルト及び/又はバッキング・ロールの表面に対して、十分高いRa値、例えばRa=約0.4〜2.0μmの範囲内のRa値を用いることにより、片面若しくは両面型の艶消しドライブに対して適用可能である。
【0015】
本発明に係る解決手段は、オンライン使用及びオフライン使用の双方に適用可能である。コーティングマシーン(塗工機)前の予備のカレンダー掛けに対して、及び、コーティングマシーン後の最終のカレンダー掛けに対して、例えば材料ウェブを乾燥させる加圧部上で、本発明に係るカレンダー装置を使用することが考えられる。
【0016】
ペーパーマシーンのドライア部で本発明に係る装置を使用したとき、ペーパーマシーンは、乾燥シリンダの一部を省略することにより、短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】
端部から見た際の、本発明に係るロング・ニップ・カレンダーの概略図である。
【図2】
本発明に係るカレンダー装置に適用可能なロング・ニップ・ロールのベルトマントルの一実施例を概略的に示す斜視図である。
【図3】
端部から見た際の、本発明に係るカレンダー装置に適用可能なロング・ニップ・ロールのベルトマントルのその他の実施例を概略的に示す斜視図である。[0001]
The present invention relates to a method for calendering a material web and a calendering apparatus for realizing the method.
[0002]
It is an object of the present invention, particularly in a long nip calender wherein the backing roll of the long nip roll is a hot roll and the nip length in the running direction of the material web is in the range of about 10 mm to 500 mm. It is an object of the present invention to provide a method for calendering a material web which is a paper or paperboard web. The invention also relates to a calender for calendering a material web, in particular a paper or paperboard web, the calender comprising a long nip calender wherein the backing roll of the long nip roll is a hot roll of metal surface. And a long nip is formed between the rolls, and the length of the nip in the running direction of the material web is in a range of about 10 mm to 500 mm.
[0003]
In order to improve the quality of calendering, in fact, increasing the number of calendering nips has been proposed as the only possibility, but in this case the complexity of the calendering structure and the control of the paper web and the threading It causes difficulty. In an attempt to solve these problems, various belts and shoe calenders have been used to increase the calendering nip and improve nip operation. For example, paper calendered by a belt calender is conveyed by an endless belt so as to make initial contact with a hot calender roll, thereby enabling a steep temperature gradient effective for calendering. With a belt, the effective length of the nip is reduced due to the initial contact, since there is no problem arising from heat-induced deformation and it is possible to use a polymer that is more flexible than the roll coating as the belt material. To increase. A longer nip than in a supercalender or soft calender makes it possible to increase the pressure impact directed at the paper without the pressure peaks becoming too large and to suppress the onset of bulk.
[0004]
A belt calender solution is disclosed, for example, in Finnish Patent No. 955061, in which a calendering nip is formed between a hard roll of heat and a metal belt supported by calender rolls having an elastic coating. Is done. One disadvantage of this solution is that the maximum nip pressure is insufficient for some paper grades that require a high degree of calendering.
[0005]
It is an object of the present invention to achieve a solution that can perform calendering between two solid surfaces without the disadvantages associated with conventional mechanical calendering, such as relatively large gloss variations and reduced bulk. It is in.
[0006]
In order to achieve the object of the invention, the method according to the invention is characterized in that a roll having a belt mantle in which at least a central longitudinal region for calendering is made of metal is used as the long nip roll, and the method comprises the steps of: A nip pressure of 1 MPa to about 50 MPa acts on the material web, and the temperature of the roll before the nip position is adjusted from about 60 ° C to about 350 ° C. The nip pressure is preferably in the range of 0.2 MPa to about 15 MPa, and the surface temperature before the nip position is preferably in the range of about 120 ° C to about 300 ° C. Compared with machine calendering, the solution according to the invention achieves, inter alia, a more uniform gloss, a maintenance of bulk and a good smoothness.
[0007]
The calendar device according to the present invention is characterized in that the belt mantle of the long nip roll is formed of a metal at least in a longitudinal central region for calendering.
[0008]
The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0009]
Referring to FIG. 1, the calendar device according to the present invention includes a shoe roll 15, in which a load member 17 is disposed on a fixed axle 16 at a nip N position. Includes a shoe portion 19 that extends beyond the width of the nip (the width in the longitudinal direction of the roll), and a piston 20 applies a load to the shoe portion 19. A belt mantle 30 runs around the shoe 19, and the belt mantle 30 is formed of a metal at least in a calendering area, as shown in FIG.
[0010]
In the embodiment shown in FIG. 2, the central region of the belt mantle 30 comprises a steel belt 31 extending over the entire length of the shoe 19, the steel belt 31 having an elastic material such as polymer, rubber, silicon or the like. An end 32 made of a material is connected. The end 32 is connected to the steel belt 31 in an elastic manner by, for example, an adhesive or vulcanization (curing). The connection is made outside the shoe section 19 so that no fatigue loads are directed at the steel belt.
[0011]
The steel belt 31 can also be made entirely of metal by providing an elastic seal ring at the end of the belt mantle, the elastic seal ring being as disclosed in Finnish Patent No. 66932 Is mounted to rotate with the mantle.
[0012]
FIG. 3 shows that the thin metal cylinder 41 is fitted on the polymer belt 40 of the shoe roll 15 and the cylinder 41 is tightened to a predetermined position by the internal air pressure of the roll (it is securely fitted). A solution is shown. The length of the cylinder 41 is the same as the length of the material web and is not fixed to the end structure of the shoe roll, so that loads which cause fatigue of the metallic material are prevented in the edge region of the shoe.
[0013]
A long nip N is formed between the long nip roll 15 and the hot backing roll 11 on the metal surface, through which the material web W is guided for calendering. The web is subjected to a nip pressure in the range of about 0.1 MPa to about 50 MPa, preferably in the range of about 0.2 MPa to about 15 MPa, used in normal mechanical calendering, where the nip pressure is on the order of 100 MPa. Much less than the pressure that is applied. The roll surface temperature before the nip N position can be a value from about 60 ° C. to about 350 ° C. when the surface temperature used in conventional mechanical calendering is typically in the range of about 60 ° C. to about 120 ° C. Preferably, it is adjusted to a value of about 120 ° C to about 300 ° C.
[0014]
The length of the nip N in the direction of travel of the material web is preferably in the range from about 10 mm to about 500 mm. The surface roughness Ra of both the outer surface of the backing roll 11 and the steel belt 30 of the long nip roll 15 is preferably less than 0.3 μm, so that the material web W can undergo a gloss treatment. It becomes. The calender according to the present invention uses a sufficiently high Ra value for the surface of the steel belt and / or the backing roll, for example, by using an Ra value in the range of about 0.4 to 2.0 μm. Applicable to single-sided or double-sided matte drives.
[0015]
The solution according to the invention is applicable for both online use and offline use. For the preliminary calendering before the coating machine (coating machine) and for the final calendering after the coating machine, for example on a pressurizing unit for drying the material web, the calendering device according to the invention is used. Can be used.
[0016]
When using the apparatus according to the invention in the dryer section of a paper machine, the paper machine can be shortened by omitting a part of the drying cylinder.
[Brief description of the drawings]
FIG.
1 is a schematic view of a long nip calender according to the present invention when viewed from an end.
FIG. 2
It is a perspective view showing roughly one example of a belt mantle of a long nip roll applicable to a calendar device concerning the present invention.
FIG. 3
FIG. 7 is a perspective view schematically showing another embodiment of a belt mantle of a long nip roll applicable to the calendering device according to the present invention when viewed from an end.
Claims (10)
少なくともカレンダー掛け用の長手方向中央領域が金属により形成されたベルトマントルを有するロールがロング・ニップ・ロールとして使用されており、約0.1MPaから約50MPaのニップ圧が、材料ウェブに作用し、ニップ位置前でのロールの温度が約60℃から約350℃に調整されることを特徴とする、方法。The backing roll of the long nip roll is a hot roll, especially a paper or paperboard web in a long nip calender where the nip length in the running direction of the material web is in the range of about 70 mm to 270 mm. A method of calendering a material web,
A roll having a belt mantle with at least a central longitudinal region for calendering made of metal is used as a long nip roll, wherein a nip pressure of about 0.1 MPa to about 50 MPa acts on the material web, A method wherein the temperature of the roll before the nip is adjusted from about 60 ° C to about 350 ° C.
ロング・ニップ・ロール(15)のバッキング・ロールが金属表面の熱ロール(11)であり、ロール(11,15)間に長いニップが形成されており、材料ウェブの走行方向でのニップの長さが約70mm〜270mmの範囲内であるロング・ニップ・カレンダーを含み、
ロング・ニップ・ロール(15)のベルトマントル(30)が、少なくともカレンダー掛け用の長手方向中央領域において、金属により形成されていることを特徴とする、カレンダー装置。A calender for calendering a material web, preferably a paper or paperboard web,
The backing roll of the long nip roll (15) is a hot roll (11) with a metal surface, a long nip is formed between the rolls (11, 15), and the length of the nip in the running direction of the material web. A long nip calender having a length in the range of about 70 mm to 270 mm,
A calender device, characterized in that the belt mantle (30) of the long nip roll (15) is formed of metal at least in a central longitudinal region for calendering.
ロング・ニップ・ロール(15)のバッキング・ロールが金属表面の熱ロール(11)であり、ロール(11,15)間に長いニップが形成されており、材料ウェブの走行方向でのニップの長さが約10mm〜500mmの範囲内であるロング・ニップ・カレンダーを含み、
ロング・ニップ・ロール(15)のベルトマントルが、ポリマー製のベルトからなり、該ベルトマントル上に薄肉の金属シリンダ(41)が嵌合されていることを特徴とする、カレンダー装置。A calender for calendering a material web, preferably a paper or paperboard web,
The backing roll of the long nip roll (15) is a hot roll (11) with a metal surface, a long nip is formed between the rolls (11, 15), and the length of the nip in the running direction of the material web. A long nip calender having a length in the range of about 10 mm to 500 mm,
A calender device, wherein a belt mantle of a long nip roll (15) is made of a polymer belt, and a thin metal cylinder (41) is fitted on the belt mantle.
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