NL7907476A - Walsenpaar voor de drukbehandeling van papierbanen en werkwijze voor het werken met een dergelijk walsenpaar. - Google Patents

Description

* i ïïw 8^07

Walsenpaar voor de drukbehandeling van papierbanen en werkwijze voor bet werken met een dergelijk walsenpaar.

De uitvinding betreft een walsenpaar voor de drukbehandeling van papierbanen, voorzien van tenminste êên, met een polyurethaan-laag van een hardheid van 60-75 Shore D beknelde, wals en tenminste êén contrawals.

5 De meeste papiersoorten, die afkomstig zijn uit dat gedeelte van de papiermachine, waar de droge behandeling plaats vindt, moeten nabehandeld worden ter verbetering van de oppervlakstructuur, speciaal wanneer die papiersoorten moeten worden gebruikt voor druk- of schrijf doeleinden. De oppervlakstructuur van het papier 10 wordt bepaald door zijn gladheid en zijn glans. Als gladheid wordt de mate van vlakheid van het papieroppervlak beschouwd, terwijl de glans een maatstaf is voor het homogene optische reflectievermogen van het papieroppervlak, dat wordt verhoogd door verdichting daarvan. Het begrip omvat de gehele schaal van "hoogglanzen!” tot "mat".

15 Om de gladheid van papier op te voeren wordt het geleid doör gladmaakinrichtingen met samenwerkende, harde walsen, welke het papier vlak maken. Doordat het papier op plaatsen van grotere dikte meer en op plaatsen met geringere dikte minder verdicht wordt, verkrijgt het papier na de gladmaakbewerking een onregelmatige glans, 20 terwijl bij uitoefening van hoge druk zelfs donkere vlekken in het papier ontstaan. Om deze onregelmatigheden te vereffenen wordt het papier achteraf nog door een kalander of superkalander gevoerd, waarin harde en zachte walsen samenwerken. De zachte walsen verdichten het oppervlak van het papier. Doordat deze aan hun opper-25 vlak niet volledig stijf zijn, zoals een metalen wals, kunnen zij zich aan de, door de variërende dikte van het glad gemaakte papier bepaalde verschillen van het papieroppervlak aanpassen en op dat papier een gelijkmatig verdichtende werkzaamheid uitoefenen. Bij deze werkzaamheid speelt ook de wrijving een rol. De zachte walsen 30 worden in de walsspleet enigszins samengedrukt, waarbij een geringe vervormingsverdikking optreedt, omdat de zachte wals zich over een 7907476 ï 'i - 2 - kort traject aan de harde -wals aanpast. De tot die verdikking leidende vervorming gaat gepaard met verplaatsingen, welke ook componenten evenwijdig aan het baanoppervlak hebben, zodat een wrijvend of masserend effekt optreedt, dat voor de te bereiken werking op 5 het oppervlak van groot belang is.

De zogenaamde zachte walsen kunnen bijvoorbeeld uit zogenaamde 'papierwalsen bestaan, welke door het laagsgewijs op elkaar aanbrengen van ronde papierschijven langs de walsas en het samendrukken van de stapel in diezelfde richting zijn vervaardigd. De-10 ze walsen zijn aan hun oppervlak zeer gevoelig. Elke fout van de baan wordt in het oppervlak ingedrukt en blijft daar als vervorming in achter, zodat ter verwijdering afslijping of het langdurig inwassen van de wals noodzakelijk is.

In superkalanders zijn twaalf en meer walsen boven elkaar 15 aangebracht, waarbij de stalen en de zachte walsen elkaar afwisselen. Om het feitelijke oppervlakeffekt te bereiken zouden opzichzelf enkele walsspleten voldoende zijn.. De verdere walsspleten zijn nog slechts noodzakelijk ter vereffening van oppervlakfouten van het papier, welke door de oppervlakfouten van de eerste walsen veroor-20 zaakt zijn.

Het grote aantal boven elkaar geplaatste walsen leidt tot een per se niet steeds gewenste, sterke verdichting van het papier, wanneer de walsen onder hun gewicht op elkaar liggen en in de onderste walsspleten dienovereenkomstig hoge, volgens een lijn uit-25 geoefende drukken, heersen., Wanneer dit moet worden vermeden, is daartoe een omslachtige en ingewikkelde inrichting voor het gedeeltelijk vereffenen van het walsgewieht nodig.

Daar komt nog bij, dat storingen tijdens de werking van een superkalander door het afscheuren van het papier of plooi- respek-30 tievelijk vouwvorming dikwijls voorkomen, zodat die kalander vaak moet worden stilgezet. Gedurende de tijd, dat de kalander niet werkt, worden echter, omdat de papiermachine als zodanig uiteraard verder blijft werken, in verband met de tot 1000 m/min bedragende werksnelheid van moderne papiermachines, zeer grote papierhoeveel-35' heden geproduceerd, welke dan dus niet verder verwerkt kunnen 7907476 » 4 - 3 - worden. Om deze verliezen te vermijden, is het gebruikelijk, achter een papiermachine een tweetal buiten de feitelijke papiermachine opgestelde superkalanders toe te passen, zodat de productie van de papiermachine bij het uitvallen van de ene superkalander op de an-5 dere kan overgaan.

De als geheel noodzakelijke voorzieningen voor de oppervlak-verfijning van het vervaardigde papier zijn derhalve omvangrijk.

Men heeft reeds getracht, als zachte walsen in plaats van de tot dusverre bekende uitvoeringsvormen - waarvan de gevoeligheid 10 de belangrijkste oorzaak is van de noodzaak van omvangrijke voorzieningen en hoge kosten - walsen met een werkzaam walsomtreksop-pervlak uit ander materiaal toe te passen. Bij toepassing van dergelijke materialen is gebleken, dat polyurethaan eigenschappen heeft, welke het voor de oppervlakverdeling van papier uitstekend 15 geschikt maken. Het polyurethaan-materiaal wordt in vloeibare vorm op een metalen wals opgebracht en verknoopt zich aan het oppervlak daarvan tot een compacte bekleding, welke voor het onderhavige doel de hardheid heeft van ongeveer 60-75 Shore D.

De met dergelijke polyurethaan-bekledingen bereikte effekten 20 op het papier zijn uitstekend, speciaal in het matte bereik. Poly-urethaanwalsen zijn derhalve aan de tot dusverre gebruikelijke, zachte walsen in superkalanders wat betreft het ermee te bereiken effekt tenminste gelijkwaardig, zo niet beter. Zij hebben zelfs een niet onaanzienlijke gladmakende werking. Een bijzonder belangrijk, 25 bijkomend voordeel bestaat echter hierin, dat het walsmateriaal een buitengewoon groot vermogen tot terugkeer naar de oorspronkelijke vorm heeft, zodat een fout in het oppervlak, die er bijvoorbeeld bij het passeren van een harde plaats of verdubbeling van de papierbaan in het oppervlak van de polyurethaanwals ingedrukt is, 30 reeds na een enkele omwenteling van de wals weer hersteld is, waardoor aan het walsoppervlak dan reeds niets meer kan worden vastgesteld.

Hierdoor wordt de papieroppervlakstruetuur aanzienlijk regelmatiger.

Ckdat in het oppervlak van de wals geen fouten blijven bestaan, kan ook een hele reeks van walsen van de kalander worden gemist, 35 die slechts tot taak hadden, de door de oppervlakfouten van de 7907476 . ί '* - k - zachte -walsen in de papierbaan ingébrachte fouten te egaliseren.

Het is derhalve bij toepassing van polyurethaanvalsen mogelijk, te volstaan met het aantal walsen, dat voor het bereiken van het ef-fekt op het.papier noodzakelijk is.

5 Ondanks deze beslissende voordelen konden tot dusverre poly urethaanwalsen voor de oppervlakveredeling van papier echter slechts in enkele gevallen, bij kleine werksnelheden en betrekkelijk lage drukken worden toegepast, omdat het niet gelukt is, de walsen tegen hoge werksnelheden en lijndrukken bestendig te maken. 10 Steeds weer bleek, dat over een bepaald gedeelte van de werkbreedte de behandelende werking op de papierlaag verminderde en vernielingen aan het oppervlak van het polyurethaan-materiaal optraden.

Er zijn omvangrijke, pogingen gedaan, door variaties in de laagdikte van het polyurethaan en samenstelling van het polyure-15 thaanmateriaal, de geconstateerde bezwaren te ondervangen, doch deze pogingen werden tot dusverre., niet met succes bekroond. Walsen met polyurethaanbekledingen konden voor doeleinden van de onderhavige soort in prodüktiemachines tot dusverre niet worden toegepast..

Aanvraagster heeft nu omvangrijke proeven gedaan, om’achter 20 de oorzaken van het. tot dusverre niet te beheersen gedrag van polyurethaanbekledingen voor de oppervlakveredeling van papier te komen. Deze proeven werden uitgevoerd met een inrichting uit twee samenwerkende walsen, waarvan de ene een qua doorbuiging bestuurbare, zogenaamde "zwevende" wals met een werkzaam walsbuitenom-25 treksoppervlak uit staal en de andere een gebruikelijke wals met een polyurethaanbekleding was.

De mechanische belasting van het polyurethaanmateriaal wordt, wanneer wordt uitgegaan van constante eigenschappen van de bewerkte . papierbaan,. bepaald door de werksnelheid en de lijndruk. Het zal 30 duidelijk zijn, dat door de vervorming van het meegevende polyurethaanmateriaal een bepaalde vervormingsarbeid wordt verricht in elke zone bij het passeren daarvan doör de walsspleet. Het vrijkomende vermogen is recht evenredig met het aantal doorlopen, dat wil zeggen met de werksnelheid. De vervormingsarbeid neemt oók toe met 35 de lijndruk, doch niet recht evenredig, omdat de vervorming.bij 79074 76 * » - 5 - verdubbeling van de lijndruk niet tweemaal zo groot is doch een zekere, door de vorm van de vervormingsverdikking bepaalde waarde heeft.

Bij de gedane proefnemingen werd allereerst de belasting op-5 gevoerd tot een waarneembare vermindering van de kwaliteit van de werkzaamheid op het paier. Wanneer dit punt bereikt was, kon een essentieel feit vastgesteld worden: de temperatuur aan het oppervlak van de polyurethaan wals was in deze gevallen steeds verrassend hoog. Het bleek, dat het behandelingseffekt van het polyurethaan-10 mvateriaal op het papier slechts kan optreden, wanneer de oppervlak-temperatuur van het polyurethaanmateriaal onder 50° C ligt.

Bij de proefnemingen werd vervolgens een zeer gevoelige tem-peratuurmeet- en registreerinrichting toegepast, welke met behulp van een infrarood-stralingsthermometer in staat was, temperatuur— 15 verschillen van 1° aan het oppervlak van de polyurethaanlaag zonder aanraking met die laag feilloos vast te stellen en te registreren.

De meetkop met de stralingsthermometer werd tijdens de loop voortdurend in langsrichting langs de wals heen en weer verplaatst, zodat de temperatuur over het gehele walsoppervlak voortdurend vast-20 gesteld kon worden.

Deze omvattende temperatuurbewaking bracht aan het licht, dat het tijdens de werking van de polyurethaanwals voorkwam, dat de temperatuur op een bepaalde plaats en op een bepaald tijdstip plotseling zeer snel, dat wil zeggen binnen enkele sekonden zonder 25 zichtbare uitwendige aanleiding toenam, en in bepaalde zones zo ver opliep dat het daara tot thermische vernieling van het polyurethaan-materiaal kwam. Deze schijnbaar willekeurige temperatuurverhogingen traden plaatselijk, dat wil zeggen niet over het gehele walsomtreks-oppervlak gelijkmatig op. De temperatuur kan derhalve, als geheel 30 in het als bruikbaar gebleken bereik onder 50° C liggen, terwijl niettemin nu en dan, op willekeurige plaatsen lokale temperatuurpie-ken optreden, die tot vernieling van de wals leiden.

De overwegingen betreffende het ontstaan van deze verschijnselen hebben tot het inzicht geleid, dat de voro het bekleden van 79074 76 -6-.

* X

walsen in aanmerking komende, verknoopte polyurethaanmaterialen een buitengewoon hoog aandeel van de vormveranderingsarbeid in warmte omzetten. Aangezien polyurethaan bovendien nog een slechte warmtegeleider is, wordt de warmte van een plaats, waar temperatuurver-5 hoging optreedt, slechts langzaam afgevoerd. Daardoor blijft ook de, door de warmte-uitzetting op de betrokken, plaats veroorzaakte, plaatselijke volumevergroting aanvankelijk bestaan. Deze plaats loopt derhalve bij de volgende omwenteling als een soort uitstulping weer door de wals spleet. Bij dit volgende passeren door de 10 walsspleet ondergaat.de betrokken plaats een verhoogde mate van vervorming, omdat eerst de uitstulping tot de oude omtreksgedaante --van de wals terugvervormd wordt en hier vervolgens nog de normale oppervlaktevervorming bij het passeren door de walsspleet bijkomt. Dit leidt dan weer tot verder verhoogde warmte-ontwikkeling op de-15 zelfde plaats en daardoor tot een nog sterkere thermische uitzetting van het materiaal ter plaatse.. Op deze wijze loopt de temperatuur aan het oppervlak op de betrokken plaats zeer snel op tot een piekwaarde die het materiaal niet meer verdraagt.

Uitgangspunt voor dergelijke, plaatselijke temperatuurpieken 20 kunnen zeer uiteenlopende omstandigheden zijn, die alle te herleiden zijn op de installatie als zodanig en derhalve niet kunnen worden vermeden.

Een hoofdoorzaak is natuurlijk onregelmatigheid in de papier-baan bijvoorbeeld een verdikking in de vorm van een langwerpige 25 streep of strook van de papiermassa, dan wel een vouw of plooi van het papier. De hiermee gepaard gaande, plaatselijke vervorming van het polyurethaanmateriaal kan, wanneer deze bij een aantal omwentelingen op eenzelfde plaats van de walsmantel werkzaam is, reeds als kiem voor' een niet meer te stuiten temperatuurtoename werkzaam 30 zijn.

Een verdere oorzaak van deze verschijnselen kunnen onregelmatigheden in het materiaal van de walsmantel zelf zijn. Zelfs bij het betrachten van de. grootst mogelijke zorgvuldigheid bij de vervaardiging en uiterst grondige dooreenmenging van de componenten ' 35 ’ kan niet worden verhinderd, dat zich bijvoorbeeld op de éne plaats 790 74 76 * « - τ - - tij dienovereenkomstige coneentratieomstandigheden van de com- . ponenten - een hogere verknoping van het materiaal en daardoor een soort harde knoop vormt, die naar "buiten toe niet waarneembaar is, doch bij de gevoeligheid van het materiaal oorzaak kan 5 zijn van een plaatselijke temperatuurverhoging, die snel escaleert tot een vernielende invloed.

Een derde groep grootheden, die van invloed zijn wordt bepaald door de constructie van de walsen, in het bijzonder door hun verschillende buiglijnen. In het algemeen is het in de praktijk 10 niet mogelijk, twee identieke walsen, die geen doorbuiging ondergaan, nauwkeurig tegenoverelkaar te plaatsen. Meestal hebben de walsen verschillende buiglijnen zodat er zones met hogere druk zijn, grenzend aan zones met geringere druk. Dit doet zich vooral voor, wanneer die buiglijnen omkeerpunten hebben. Weliswaar kan 15 door toepassing van wat de doorbuiging betreft bestuurbare walsen, zoals bijvoorbeeld "zwevende” walsen, waarbij de walsbuis op de stationaire kern aan de. einden in legers wordt ondersteund, een vergaande aanpassing aan de buiglijn van de contrawals worden bereikt, zodat de resterende verschillen voor de behandeling van het 20 papier geen rol meer spelen. De belasting van het polyurethaan-materiaal is echter niet in voldoende mate gelijkmatig doch in zones van hogere druk groter, zodat daar temperatuurverhogingen, als gevolg van het in warmte omgezette aandeel aan zogenaamde "vollende" werkzaamheid optreden, welke reeds tot hetiinleiden van 25 de bovengenoemde escalatie van het temperatuurtoename-effekt en het "op hol slaan" van de temperatuur aanleiding kunnen geven.

Tenslotte kan een bron van oorzaken voor de genoemde verschijnselen nog bestaan in temperatuurverhoging, die niet door vervorming van de walsmantel optreedt, doch rechtstreeks als tem-30 peratuurverhoging in de walsmantel ingevoerd wordt, hetzij door onderling verschillende temperatuuromstandigheden in de dragerwals of in de contrawals of door temperatuurverschillen, welke door in dwarsrichting verschillende temperaturen van de papierbaan, res-pektievelijk als gevolg van de slechts gedeeltelijke bedekking van 35 de polyurethaanwals door de daaroverlopende papierbaan, ontstaan.

790 7476 - 8 -

Ook deze, van buitenaf afkomstige, in de polyurethaanlaag optredende temperatuurverschillen leiden tot ongelijkmatige warmteuitzet-ting en tot een afwijking in de gedaante van de vals van de ideale cilindervorm,, velke bij de rotatiebeveging van de vals op de boven- . 5 beschreven vijze uit de hand kan lopen.

Het voorgaande samenvattend is er dus een reeks van mogelijke oorzaken van niet-homogeniteit die, vat betreft hun uitverking of het optreden ervan, niet voorspelbaar zijn en die tot plaatselijke temperatuurpieken aanleiding kunnen geven. Het spreekt van-10 zelf, dat dit effekt kan vorder vermeden, of althans verminderd, door verlaging.van de belasting van de vals, door beïnvloeding van de verksnelheid en de lijn-druk. In dat geval kan men echter slechts verken onder omstandigheden, velke ten hoogste in enkele gevallen interessant zijn. Volgens de uitvinding vordt er daarentegen juist 15 naar gestreefd, polyurethaanvalsen. te kunnen toepassen in de tot dusverre niet toegankelijke verkbereiken boven 350 m/min verksnelheid en boven 80 kg/pm valslengte lijndruk, teneinde een geprononceerd behandelingseffekt bij hoge produkt ie snelheden te bereiken.

Doel van de uitvinding is derhalve, bij een valsenpaar van 20 de in de aanhef vermelde soort in de genoemde belast ingsbereiken het optreden van lokale temperatuurpieken veilig en betrouwbaar, ook bij langdurige verking, te vermijden.

Dit doel. vordt bij een dergelijk valsenpaar overeenkomstig de uitvinding bereikt, doordat voor de temperatuur T' van het poly-25 urethaanmateriaal, in het bijzonder aan het oppervlak van de zich in verking bevindende vals, geldt: T< TG= 23- Sï - 2 ?

Bij de omvangrijke proefnemingen, velke aanvraagster genomen 2q heeft is gebleken, dat er een van de belasting afhankelijke grens-temperatunr is, onder velke de inhomogeniteiten van de inrichting geen rol meer. spelen en vaarbij het materiaal van de valsmantel onder alle omstandigheden ’’rustig" blijft. Dit is een op zichzelf ~ verrassende vaststelling, omdat normaliter verwacht zou moeten vor— yy den, dat door koeling uitsluitend het gehele temperatuurniveau 790 7 Λ 76 »- % - 9 - •wordt verlaagd, doch. geen principiële wijziging optreedt in die situatie, waarbij, bij het optreden van een plaatselijke vervor-mings- of temperatuursprong of "in-homogeniteit" op die plaats een niet te stuiten, verdere temperatuurstijging tot vernieling toe 5 optreedt. Men zou namelijk normaliter moeten verwachten, dat een dergelijke extreme toename dan uitsluitend bij een lagere temperatuur begint en langer nodig heeft, om tot in het gevaarlijke, dat wil zeggen vernieling veroorzakende, temperatuurgebied te komen, doch overigens in beginsel op precies dezelfde wijze zou optreden.

10 Het tegendeel is echter in feite het geval: bij koeling van het valsmateriaal tot onder de berekende grenstemperatuur treedt in het geheel geen lokale toename van de temperatuur tot in ontoelaatbare bereiken meer op.

De temperatuur dient in het gehele polyurethaanmateriaal 15 onder de aangegeven waarde te liggen. Het laat. dus niet, de wals slechts van buiten te koelen, tot het oppervlak juist de vereiste temperatuur heeft bereikt. Wanneer de temperatuur in het inwendige hoger is, begint de, tot vernieling aanleiding gevende temperatuurtoename dan immers in het inwendige. Overigens is de vereiste, 20 sterke koeling slechts door koeling van binnenuit, doch niet door zuivere oppervlakkoeling van het materiaal te bereiken. In alle praktijkgevallen is trouwens de temperatuurverdeling in de wals-mantel toch reeds zo, dat de laagste temperaturen aan de binnenzijde liggen en door het aanhouden van de temperatuur aan het walsop-25 pervlak de temperatuur in het gehele materiaal beheerst wordt.

De temperatuurwaarden aan het oppervlak verdienen de voorkeur, aangezien deze uiteraard het gemakkelijkst gemeten kunnen worden.

De temperatuur van de uit polyurethaanmateriaal bestaande mantel dient tijdens de werking niet tot boven de temperatuurgrens-30 waarde T_ te stijgen. "Tijdens de werking" betekent daarbij een

\J

feitelijke, stationaire toestand, waarbij de twee walsen onder de, voor de oppervlakveredeling van het papier beoogde omstandigheden loopt, dat wil zeggen in het bereik van een lijndruk boven 80 kp/cm walslengte en een werksnelheid boven 350 m/min.

35 Op zichzelf is het koelen van walsen, bijvoorbeeld uit het 79074 76 ν' % - 10 -

Duitse Octrooischrift 563.761 en het Duitse Gebrauchsmuster 7.600.7^6 "bekend. Met de tot dusverre in de praktijk toegepaste koe-lingen kan echter het overeenkomstig de uitvinding vereiste koelvermogen niet in de walsen worden ingébracht. Dit vindt zijn oorzaak 5 in de aanzienlijke vormveranderingsarbeid, welke "bij elke omwenteling van de polyurethaanwals in warmte wordt omgezet. Het is overeenkomstig de uitvinding vereist, met koude-aggregaten van hoog vermogen te werken, .die. grote hoeveelheden koelvloeistof tot op - 20° C en nog lager kunnen koelen.

10 De uit de formule overeenkomstig conclusie 1 te berekenen en bij proeven vastgestelde grenstemperatur.en lijken in eerste benadering niets bijzonders, doch in de praktijk is het bijzonder moeilijk deze temperaturen tijdens de werking onder de in het voorgaande aangegeven omstandigheden aan te houden.

15 De vereiste koelcapaciteit is zodanig, dat de gekoelde wals, einmaal. tot stilstand gekomen, door het vast vriezende condensaat uit de lucht onmiddellijk verij st.

Ook bij lopend walsenpaar. vormt de condensaatvorming per se een niet te verontachtzamen probleem. Er kan zich zooveel condensaat 20 op het. oppervlak van de polyurethaanwals ophopen, dat er een soort "aquaplaning^-effekt optreedt, waarbij het niet mogelijk is, de installatie op gang te brengen, wanneer niet tevens de contrawals een eigen aandrijving heeft, waarvan de snelheid uiteraard gesynchro-" niseerd dient te zijn met die van de polyurethaanwals. Ook zuigt een 25 papierbaan bij het inbrengen onmiddellijk het zich op de wals bevindende condensaat op en verliest daarbij zooveel aan mechanische sterkte, dat het op gang brengen van de installatie reeds om die redenen moeilijkheden levert. Gebleken is echter, dat deze moeilijkheden door het kortstondig aanblazen van de walsspleet met warme, 30 respektievelijk droge lucht overwonnen kunnen worden.

In elk geval is de betekenis van deze neveneffekten gering ten opzichte van het feit, dat het overeenkomstig de uitvinding mogelijk is, polyurethaanwalsen voor de behandeling van papierbanen in bereiken voor de lijndrukken en werksnelheden toe te passen, waarin - 35~ dit tot dusverre onmogelijk was.

790 7 4 76 • 9 - 11 - niettemin verdient het natuurlijk aanbeveling, de nevenef-fekten zo veel mogelijk te ondervangen. Om die redenen is het doelmatig, niet meer dan beslist noodzakelijk te koelen en de temperatuur - overeenkomstig hetgeen in conclusie 2 achter de onderstaande 5 figuurbeschrijving vermeld staat - zodanig te kiezen dat deze niet meer dan 2° C onder ligt.

Wat betreft de -wanddikte van het polyurethaanmateriaal dient een compromis te worden gevonden tussen het bereikbare behandelings-effekt en de koelarbeid. De praktijk heeft aangetoond, dat een di.-10 mensionering juist is, volgens welke - overeenkomstig de uitvinding -bij een wals met een, met een gekoelde draagwals -uit staal vast verbonden polyurethaanmantel, het polyurethaanmateriaal een wanddikte ' van k - 6 mm. heeft. Bij een dergelijke wanddikte wordt nog het vereiste vermogen van het polyurethaanmateriaal· tot het opvangen van 15 fouten van de papierbaan, respektievelijk het foutherstellende vermogen, behouden, terwijl een dergelijke wanddikte ook nog gering genoeg is om de warmte in voldoende mate naar het inwendige van de dragerwals kunnen afvoeren. Bij dikkere lagen levert dit in verband met het slechte warmtegeleidende vermogen van het polyurethaanma-20 teriaal problemen op.

Ter ondersteuning van de koeling van de wals met de werkzame walsmantel uit polyurethaanmateriaal kan het aanbeveling verdienen, ook de contrawals te koelen, waarbij het voordelig is, wanneer de temperatuur van de contrawals in hoofdzaak gelijk is aan de tempe-25 ratuur van het oppervlak van het polyurethaanmateriaal, aangezien dan in elk geval het warmtetransport tussen de walsen minimaal is.

Daarbij dient er natuurlijk voor te worden gezorgd, dat de koeling over de lengte van de contrawals gelijkmatig plaatsvindt, teneinde niet door de koeling van de contrawals nieuwe onregelmatig-30 heden in de temperatuurverdeling in de wals met de polyurethaanmantel te introduceren. Er zijn soms kritieke plaatsen over de wals-lengte, welke aanleiding kunnen geven tot een lagere temperatuur-van de walsmantel als geheel, dan in verband met de overige bereiken van de walsmantel op zichzelf noodzakelijk zou zijn. Deze plaat-35' sen kunnen door de maatregel, welke in conclusie 6 vermeld staat, 7907476 - 12 - * % β worden ondervangen, zodat deze hun kritieke eigenschappen verliezen. Inrichtingen voor uitwendige vereffeningskoeling.zijn op zichzelf bekend. Het kan daarbij gaan om het plaatselijk beblazen met lucht en het laten meelopen van smalle, gekoelde rollen of iets derge-5 lijks.

De uitvinding betreft voorts ook een werkwijze voor het werken met een walsenpaar volgens de conclusies T-10.

Overeenkomstig conclusie 8 dient daarbij bij voorkeur met temperaturen van de koelvloeistof te worden gewerkt, wélke aanmer-10 kelijk lager liggen, dan tot dusverre gebruikelijk was. Voor het bereiken van voldoende warmteonttrekking verdient het ook aanbeveling - overeenkomstig conclusie 9 - een koelvloeistof met hoog warmte-geleidend vermogen toe te passen. Dergelijke koelvloeistoffen zijn uit de stand van de techniek bekend.

15 Teneinde de temperatuurcontrole van de wals te ondersteunen, verdient het - volgens conclusie 10 - aanbeveling, de temperatuur · van de inlopende materiaalbaan nagenoeg op de temperatuur van de polyurethaanwals te houden. Dit kan bijvoorbeeld geschieden door koeling van de lopende papierbaan met ertegenaan geblazen lucht..

20 Deze maatregel vult de, overeenkomstig de hoofdmaatregel volgens de onderhavige uitvinding voorgeschreven, temperatuurbeheersing van de wals aan en verhindert, dat de inspanningen in dit opzicht aan de walszijde door overmatige warmtetoevoer vanuit de papierbaan doorkruist worden..Op deze wijze wordt de betrouwbaarheid in bedrijf van 25 de gehele inrichting nog verder verhoogd.

Een belangrijk uitvoeringsvoorbeeld overeenkomstig de uitvinding bestaat in een papiermachine, welke een gladmaakkalander met tenminste een paar walsen van de bovenbeschreven soort bevat.

Een dergelijke kalander kan in de papiermachine, in tegenstelling 30 met de in het voorgaande beschrsren-axgerkalanders, worden opgenomen of "geïncorporeerd" en levert in het kader van de produktie van de papiermachine papier dat, tevens ook, wat betreft de glans veredeld is. Om aan weerszijden het beoogde glans- en gladmaakeffekt te bereiken moeten natuurlijk twee van de in het voorgaande beschreven 35- walsenparen achter elkaar in omgekeerde opstelling worden toegepast. - 7907476 - 13 -

Een andere, mogelijke toepassing is die "bij een rotatiedrTikmachine . Dikwijls is het gewenst, papier voor het drukken qua opper-vlakstructuur te verbeteren. Dit kan hij voorbeeld het geval zijn, •wanneer het papier langer opgeslagen lag en aan zijn oppervlak ruw 5 of poreus geworden is. Door de toepassing van êên of een tweetal walsparen volgens de uitvinding kan, in het kader van de loop, de rotatiedrukmachine een verdichting aan het oppervlak van het papier bereikt worden waardoor 'hetgeen gedrukt wordt, duidelijker uitkomt.

Dergelijke toepassingen zijn eerst mogelijk geworden, omdat 10 overeenkomstig de uitvinding de toepassing van polyurethaanwaisen bij hoge lijndrukken en in het bijzonder ook hogere werksnelheden realiseerbaar is.

In de tekening is een uitvoeringsvoorbeeld overeenkomstig de uitvinding weergegeven: 15 Fig. 1 toont een tweetal walsen, die zijn gebruikt voor het nemen van de in het voorgaande beschreven proeven; de figuren 2 - k laten verschillende temperatuurverdelingen in de walsmantel zien; fig. 5 toont de vastgestelde grenstemperaturen.

20 Het in fig. 1 weergegeven walsenpaar omvat een als geheel met het verwijzingscijfer 10 aangeduide bovenwals met werkzame walsmantel 1 uit polyurethaan ter dikte van U - 6 mm en een als geheel met het verwijzingscijfer 20 aangeduide contrawals, welke is uitgevoerd als zogenaamde "zwevende"-wals met een werkzame walsmantel 21 25 uit staal.

De wals 10 is hol en heeft een buisvormig walslichaam 2, waarop de werkzame walsmantel 1 uit polyurethaanmateriaal aangebracht is. Ter begrenzing.van een werkzame breedte U is het polyurethaan-materiaal in de buitengebieden 5 tot op een geringe wanddikte afge-30 slepen. Het walslichaam 2 bestaat uit een aangedreven eindstuk 6 met een walstap 6' en een eindstuk 7 met een walstap 7f» waardoorheen de toevoer van koele vloeistof plaatsvindt, welke via het aansluit-stuk 8 overgebracht wordt naar het kanaal 9 van de walstap 7’ en van daaruit via doorlaten 11 terechtkomt in de tussenruimte 12 tus-35 sen de binnenomtrek van het walslichaam 2 en de buitenomtrek van 7907476 ν'**.

, ' ......... ..... ................- 14 - een trommel 13, welke de inwendige ruimte van het walslichaam 2 - -vrijwel opvult. Alle koelvloeistof moet gedwongen de nauwe tussenruimte 12 in lengterichting passeren en wordt in de nabijheid van het eindstuk 6 via de doorlaten 14 en de, ten opzichte van de wals— 5 as coaxiale, buis 15 naar het aansluitstuk 8 weer buitenwaarts afgevoerd.

De contrawals 20 omvat een vaststaande kern 22, welke grijpt d66r de holle wals 21 en afstand ten opzichte van deze houdt. Hierdoor wordt aan weerszijden van de kern 22 tussen die kern en de 10 binnenomtrek van de holle wals een langskamer . 23 afgescheiden, welke met persvloeistof kan worden gevuld, door middel waarvan de holle wals 21 van binnenuit tegen de wals 10 kan worden gedrukt. Aangezien de- holle wals 21 aan de. uiteinden in! .legers 24 aan de kern 22 wordt ondersteund,, kan de doorbuiging van de holle wals 21 15 desgewenst worden ingesteld. In. verband met de afstand van de holle wals 21 van de kern 22 kan deze binnen de holle wals 21 doorbuigen en aldus de. vereiste, tegenwerkende krachten opbrengen.

Bij de proefopstelling werd een infrarood-stralingsthermo-meter toegepast, welke langs de werkbreedte 4 van de werkzame wals— 20 omtrek 1 uit polyurethaanmatèriaal heen en weer verplaatst werd.

De meetnauwkeurigheid van deze thermometer lag onder 1° C. De temperatuur van de werkzame walsmantel kon tijdens de werking voortdurend bepaald en met een schrijftoestel geregistreerd worden.

In de figuren 2-4 zijn voorbeelden van dergelijke tempe— 25 ratuurkrommen weergegeven. Fig. 2 toont een gelijkmatig temperatuur-verloop langs de werkbreedte 4 zoals voor stabiele omstandigheden nagestreefd wordt. Bij de beweging tot voorbij het einde van de werkbreedte komt de thermometer een kort traject op het afgeslepen zijgebied 5, waarin er geen vormveranderingsarbeid is en in verband 30 met de afkoeling een aanmerkelijk lagere temperatuur heerst. Dit verklaart de omlaag gerichte pieken. De asymmetrie van de pieken hangt samen met de aan de temperatuurregistratie in^haerente traagheid..

De registreerstrook loopt tijdens de heen-en-weer-gaande be--35 weging van de thermometer steeds verder. Het in fig. 2 weergegeven 790 7 4 76 9 -15- trajeet begint aan het linker einde met een beweging van de thermometer van links naar rechts volgens fig. 1 langs de verkbreedte U. De thermometer komt voorbij de rand van de werkbreedte in het bereik 5" en keert onmiddellijk om. Dit is aangegeven door de lin-5 ker markering ,,5,,n in fig. 2. De thermometer verplaatst zich nu tot de in fig. 1 linker rand van de werkbreedte, komt in het bereik 5' en keert opnieuw om, ten einde na het doorlopen van de werkbreedte k opnieuw in het bereik 5” te komen en aldaar om te keren, zoals aangegeven met de in fig. 2 rechter markering "S""· 10 Terwijl fig. 2 een toelaatbare temperatuurverdeling weer geeft, waarbij de temperatuur over de werkbreedte b minder dan 1° varieert, toont fig. 3 een typisch voorbeeld voor een temperatuurverdeling, welke binnen korte tijd tot vernieling van de polyure-thaanbekleding 1 leidt. De belasting van het walsenpaar 1 is, uit-15 gaande van omstandigheden volgens fig. 2, verhoogd. Daarbij heeft zich, door ongelijkmatige belastingsverdeling of andere invloeden in het midden van de werkbreedte b een temperatuurmaximum 30 ingesteld, dat zich binnen korte tijd aanmerkelijk versterkt en waarin temperaturen zullen worden bereikt, welke tot vernieling van het 20 polyurethaanmateriaal leiden.

Natuurlijk is niet bij elke proef doorgegaan tot de feitelijke vernieling van. de walsbekleding. Wanneer een dergelijke vernieling enige malen is opgetreden, heeft men de beschikking gekregen over ervaringen betreffende de aard van de temperatuurverde-25 lingen, welke tot verdere, niet meer af te remmen tengoeratuurtoe-name op êén plaats leiden. Wanneer dan een dergelijke temperatuurverdeling optrad - welke volgens de ervaring tot verdere, niet meer tegen te houden tenrperatuurverhoging leidt - werd de belasting weer verminderd. De temperatuur van de werkzame walsmantel 1 was dan te 30 hoog, om bij de aanwezige belasting stabiel te blijven.

Ook in fig. ^ is een instabiele temperatuurverdeling weergegeven. Bij fig. 3 was een maximum in het. midden van de werkbreedte U aanwezig. Een dergelijk maximum 30’ is ook in fig. U te zien, zij het ook minder geprononceerd. Daarentegen laat fig. ^ aanvullend 35 aan de éne rand van de werkbreedte b nog een scherp maximum Ho zien, 7907476 y ''f - 16 - dat reeds zo geprononceerd is, dat het - volgens de ervaring - tot verdere toename van de temperatuur in dit "bereik aanleiding zal geven» Ook hij het optreden van een temperatuurbeeld zoals in fig. k weergegeven zijn de omstandigheden derhalve instabiel.

5 Op de bovengeschetste wijze is een groot aantal proefnemin gen gedaan, waarvan de resultaten in een diagram zijn opgenomen.

Zo werd bijvoorbeeld voor een bepaalde lijndruk de gemiddelde uit-gangs temper at uur aan het oppervlak van de werkbreedte boven de werksnelheid geregistreerd en elk meetpunt voorzien van een karak-10 terisering "stabiel" respektievelijk "instabiel". Wanneer de tempe-ratuurverdeling gedurende lange tijd de gedaante volgens fig. 2 behield werd dit punt betiteld met "stabiel", doch wanneer zich afbeeldingen vormden volgens de fign 3 of waarbij blijkens de ervaring nog verdere temperatuurtoename verwacht moest worden, luidde 15 de karakterisering "instabiel".

Uit alle .geregistreerde waarden tezamen kwam een grenslijn naar voren, welke de bereiken van enerzijds stabiele belastingstoe-standen scheidt van: anderzijds instabiele belastingstoestanden.

In fig. 5 zijn dergelijke grenslijnen voor verschillende 20 lijndrukken weergegeven. Wanneer dus bijvoorbeeld bij een lijndruk P=100 en een werksnelheid. van 600 de temepratuur aan het oppervlak van het polyurethaanmateriaal meer dan 15° bedraagt, i's de belas-tingstoestand instabiel en komt het op de lin of andere plaats tot verder voortschrijdende temperatuurtoename en vernieling van de 25 walsmantel.

Wanneer daarentegen sterker gekoeld wordt en aan het oppervlak wordt gewerkt met een temperatuur onder 15° C, kan een lijndruk van meer dan 100 kp/cm walslengte en een werksnelheid van 600 m/min voor willekeurig lange tijd worden aangehouden, zonder dat 30 een temperatuurverdeling van de soort zoals weergegeven in fig. 2 op ontoelaatbare wijze wordt verlaten.

Voor de grenstemperatuur werd. uit de proefnemingsresuita-ten de formule : T-, = 23 — _JL--2 ( P ) 2 ü 100 100 35;____________________________________________ 7907476 - 17 - afgeleid, welke de temperatuur aangeeft, onder welke, "bij een bepaald paar van waarden(V, P) het oppervlak van de werkzame walsman-tel 1 uit polyurethaan moet worden gehouden ten einde stabiele omstandigheden te kunnen handhaven.

790 7 4 76

Claims (10)

1. Kalander voor drukbehandeling van papierbanen met tenmin ste een, van een bekleding uit polyurethaan met een hardheid van 60 - 75 shore D voorziene wals en tenminste een contrawals, met 5 het. kenmerk, dat voor de temperatuur T van het polyurethaanmate-riaal (1) speciaal aan het oppervlak van de in werking verkerende wals (10) geldt: 1 < TG 1 23 — W — 2 ( ïfö > 2

2. Walsenpaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de temperatuur T niet meer dan 2° C onder T_ ligt. U1

3. Walsenpaar volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat bij een wals (10) met een, met een gekoelde dragerwals (2) uit staal vast verbonden polyurethaanmantel (1) het polyurethaanmateri-15 aal een wanddikte heeft van h ~ 6 mm.

11. Walsenpaar volgens tenminste een der voorgaande conclusies,- met het kenmerk, dat ook de contrawals (20) gekoeld is.

5· Walsenpaar volgens conclusie met het kenmerk, dat de temperatuur van de contrawals (20) in hoofdzaak gelijk is aan de 20 temperatuur· T aan het oppervlak, van het polyurethaanmateriaal.

6. Walsenpaar volgens tenminste een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat bij, door de constructie veroorzaakte, over de lengte van de wals (10) gebiedsgewijs verschillend optredende warmte of drukverloop is voorzien in een inrichting voor gebiedsgewij-25 ze, vereffenende koeling aan de buitenzijde.

7· Werkwijze voor het werken met een walsenpaar, waarvan de éne wals een werkzame walsomtrek uit polyurethaanmateriaal heeft met een hardheid in het bereik van 60 - 75 shore D en welk walsenpaar verder een daarmee samenwerkende contrawals omvat, met het 30 kenmerk, dat de wals (10) zodanig gekoeld wordt, dat voor de temperatuur T van het polyurethaanmateriaal in het bijzonder aan het oppervlak van de zich in werking bevindende wals (10) geldt: 7907476 - iSr - 1 (ifö >2 - 19 -

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerks dat gewerkt wordt met. een koelvloeistof, welke een temperatuur heeft van onder - 10° C.

9· Werkwijze volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat 5 gebruik wordt gemaakt van een koelvloeistof met hoog warmtegeleidend vermogen.

10. Werkwijze volgens tenminste een der conclusies 7 - 9» met het kenmerk, dat de temperatuur van de inlopende papierbaan althans nagenoeg op de temperatuur van de polyurethaanwals gehouden wordt. 7907476