NO142129B

NO142129B - COATED PAPER MAKING.

Info

Publication number: NO142129B
Application number: NO2532/73A
Authority: NO
Inventors: Donald Arthur Brafford
Original assignee: Beloit Corp
Priority date: 1972-06-19
Filing date: 1973-06-19
Publication date: 1980-03-24
Also published as: BR7304507D0; AR196768A1; ES415579A1; SE402879B; BE800545A; CH577642A5; FI66445B; US3800381A; FI66445C; DE2330565A1; NO142129C; NL7307841A; FR2239148A5; AU5710673A; IT989226B; JPS4955905A; CA975204A; GB1422809A; ZA733659B

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører belagt valse, spesielt valse for våtpresse, av den art som omfatter en indre kjerne omgitt av et ytre belegg som omfatter en fibermatte som er på-ført lagvis på den indre kjerne, hvilken fibermatte er impregnert med et flytende, herdbart materiale som herdnes etter at matten er påført. The present invention relates to a coated roll, in particular a roll for wet pressing, of the kind which comprises an inner core surrounded by an outer coating comprising a fiber mat which is applied in layers to the inner core, which fiber mat is impregnated with a liquid, hardenable material which hardens after the mat is applied.

Gummibelagte valser har vært anvendt i mange år innen papirindustrien. Disse valser har først og fremst funnet an-vendelse innenfor papirmaskinens våtpresseseksjon, ofte i form av valser eller sugevalser utstyrt med spor eller også som valser med slett overflate. De kjente valser anvendes vanligvis i presseseksjonen, hvor de danner pressnippet sammen med en der-med samvirkende valse som har en hard ytterflate, f.eks. en stålvalse. Den fuktige papirbane transporteres gjennom nippet av en endeløs filt, og vann presses ut av banen i nippet og inn i filten. Ofte lar man granittsteinvalser eller valser belagt med "beinhard" gummi samvirke (til dannelse av nevnte pressnip) med en annen valse med hardt belegg, f.eks. en valse av den art som er fremstilt av et materiale som angitt i US-patent nr. 3.588.978. En slik valse-"kombinasjon" virker effektivt ned hensyn til fjernelse av vann fra banen på grunn av det høye trykk pr. flateenhet som frembringes i et relativt trang pressnip. I-midlertid krever anvendelsen av et slikt trang pressnip stor nøyaktighet med hensyn til valsebomberingens tilpasning etter nipbelastningen, og man støter ofte på vanskeligheter på grunn av de store variasjoner i nipbelastningene som er nødvendige for å tilpasse niptrykket etter de forskjellige arbeids- eller driftsforhold og i samsvar med den papirtype som shal fremstilles. Man støter på ytterligere problemer når klumper av papirfibre passerer gjennom nippet eller når det av og til hen-der at filten danner folder, hvilket forårsaker meget høye lokale påkjenninger. Dette vil ofte resultere i ødeleggelse av filten eller pressvalsen eller begge to. Rubber-coated rollers have been used for many years in the paper industry. These rollers have primarily found use within the wet press section of the paper machine, often in the form of rollers or suction rollers equipped with grooves or also as rollers with a smooth surface. The known rollers are usually used in the press section, where they form the press nip together with a co-operating roller which has a hard outer surface, e.g. a steel roller. The moist paper web is transported through the nip of an endless felt, and water is forced out of the web in the nip and into the felt. Often granite stone rollers or rollers coated with "bone-hard" rubber are allowed to cooperate (to form the aforementioned press nip) with another roller with a hard coating, e.g. a roller of the kind made from a material as disclosed in US Patent No. 3,588,978. Such a roller "combination" effectively reduces the removal of water from the track due to the high pressure per surface unit produced in a relatively narrow press nip. In the meantime, the use of such a narrow press nip requires great accuracy with regard to the adaptation of the roller bombardment to the nip load, and difficulties are often encountered due to the large variations in the nip loads which are necessary to adapt the nip pressure to the different working or operating conditions and in accordance with the type of paper that shall be produced. Further problems are encountered when clumps of paper fibers pass through the nip or when it occasionally happens that the felt forms folds, which causes very high local stresses. This will often result in destruction of the felt or the press roller or both.

For å redusere de ovennevnte problemer som knytter seg To reduce the above related problems

til de skadelige påvirkninger av valsebomberingen og også valsen som sådan, har det vært foreslått å la en hard valse samvirke med en forholdsvis mykere valse, idet sistnevnte valse er belagt med et relativt mykt materiale. Slike myke valsebelegg har ofte bestått av gummiforbindelser slik som naturlig gummi eller av syntetisk gummi av polyuretantypen. Belegningen av en slik valse med disse overtrekksmaterialer utføres vanligvis ved en støpe-prcsess. Etter som slike pressvalser det her er tale om eksiste-rer i et stort antall størrelser med hensyn til diameter og lengde, krever hver valse en spesiallaget støpeform, og de om-kostninger som knytter seg til påstøpning av slike valsebelegg har hittil vært betydelige. to the harmful effects of the roller bombardment and also the roller as such, it has been proposed to let a hard roller interact with a relatively softer roller, the latter roller being coated with a relatively soft material. Such soft roller coatings have often consisted of rubber compounds such as natural rubber or synthetic rubber of the polyurethane type. The coating of such a roll with these coating materials is usually carried out by a casting process. As the press rollers in question here exist in a large number of sizes with regard to diameter and length, each roller requires a specially made mould, and the costs associated with the casting of such roller coatings have so far been considerable.

De forsøk som.har vært gjort og fremdeles gjøres for å finne frem til forbedrede valsebelegningsmaterialer danner der-for en viktig faktor i utviklingen av papirfremstillingsteknik-ken, og det har vært fremstilt valser av forskjellige materialer, slik som støpejern, bronse, aluminium, rustfritt stål o.l., og man har også belagt slike valser med materialer som gummi, glassfiber og plastforbindelser. I papirmaskinen må valsene være i stand til å fungere tilfredsstillende under forhold der periferihastigheten går opp i over 2000 meter pr. minutt og der niptrykkene er av størrelsesorden 100 kg pr. løpende cm. De om-givelser eller det miljø hvori enkelte av disse operasjoner finner sted kan være korrosive, og der kan være store temperaturvariasjoner, "hvilket krever at valsene er i stand til å kunne tilpasse seg slike forhold uten derved i merkbar grad å forringe sin funksjon. The attempts that have been made and are still being made to find improved roll coating materials form an important factor in the development of papermaking technology, and rolls have been produced from different materials, such as cast iron, bronze, aluminium, stainless steel etc., and such rollers have also been coated with materials such as rubber, fiberglass and plastic compounds. In the paper machine, the rollers must be able to function satisfactorily under conditions where the peripheral speed rises to over 2,000 meters per revolution. minute and where the nip pressures are of the order of 100 kg per running cm. The surroundings or the environment in which some of these operations take place can be corrosive, and there can be large temperature variations, "which requires the rollers to be able to adapt to such conditions without thereby appreciably impairing their function.

Formålet med oppfinnelsen er å tilveiebringe en valsekon-struksjon som er fremstilt av materialer som er i stand til å fungere tilfredsstillende over lengre perioder ved kontinuerlig drift samt ved høye arbeidshastigheter og høye nipbelastninger uten større slitasje og uten skadelige påvirkninger som skyldes vanlig forekommende driftsforstyrrelser. The purpose of the invention is to provide a roller construction which is made from materials which are able to function satisfactorily over long periods of continuous operation as well as at high working speeds and high nip loads without major wear and tear and without harmful effects due to commonly occurring operating disturbances.

Valsens myke belegg skal dessuten kunne fremstilles hurtig og på relativt billig måte, og det skal kunne arbeide pålitelig slik at det bidrar til fremstilling av papir av høy kvalitet. The roller's soft coating must also be able to be produced quickly and relatively cheaply, and it must be able to work reliably so that it contributes to the production of high-quality paper.

Ved tidligere kjente utførelser har det som flytende, herdbart materiale vesentlig vært benyttet termoherdende plast, såsom fenol-, urea-, melamin- og epoksyplast - som vist f.eks. In previously known designs, thermosetting plastics, such as phenolic, urea, melamine and epoxy plastics, have essentially been used as liquid, hardenable material - as shown e.g.

i US-patentskrift 3.707.752. En ulempe ved slike materialer er at når de størkner er de temmelig stive. Det er formålet i-følge oppfinnelsen å frembringe belagt valse som har en mer elastisk ettergivende overflate. in US Patent 3,707,752. A disadvantage of such materials is that when they solidify they are rather stiff. It is the purpose of the invention to produce a coated roller which has a more elastic yielding surface.

Den foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved at det flytende, herdbare materiale består av depolymerisert natur-gummi, styrenbutadien, flytende uretan eller flytende polybutadien. The present invention is characterized by the fact that the liquid, hardenable material consists of depolymerized natural rubber, styrene butadiene, liquid urethane or liquid polybutadiene.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse under henvisning til de medfølgende tegninger hvori: Further features of the invention will be apparent from the following description with reference to the accompanying drawings in which:

Fig. 1 skjematisk viser et perspektivriss av et valsepar Fig. 1 schematically shows a perspective view of a roller pair

i en papirmaskin, og hvor den øvre valse er fremstilt i hen-hold til oppfinnelsen. in a paper machine, and where the upper roller is produced in accordance with the invention.

Fig. 2 illustrerer skjematisk en apparatur for fremstilling av valsen ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 schematically illustrates an apparatus for producing the roller according to the invention.

Som vist i fig. 1, danner et par valser 11 og 15 mellom seg et pressnip N. Den øvre valse 11 har en kjerne 12 av stål e. l. med en bærende aksel 10. Valsen 11 og den underliggende valse 15 er på vanlig måte montert i passende lageranordninger som er utstyrt med en mekanisme for påføring av et regulerbart niptrykk. Den øvre valse 11 har et mykt ytre belegg 14 som er påført på den indre kjerne 12 ved hjelp av den senere beskrevne fremgangsmåte. Den nedre valse 15 består av et hardt materiale, f. eks. stål, og er lagret på en aksel 16. I enkelte tilfelle kan det være ønskelig for oppnåelse av ensartete niptrykk at den nedre valse 15 har regulerbar bombering. Det er fra før kjent flere typer av slike valser, og det finnes tilfredsstillende valser hvor det anvendes en stasjonær indre kjerne som kan bøye seg fritt bort fra pressnippet og en roterende ytre valsemantel samt midler for tilveiebringelse av en hydraulisk "understøttelse" mellom kjernen og valsemantelen for overføring av nipbelastningen. Nevnte hydrauliske "understøttelse" kan være i form av en tettende innesluttet væskemasse eller i form As shown in fig. 1, a pair of rollers 11 and 15 between them form a press nip N. The upper roller 11 has a core 12 of steel or the like with a bearing shaft 10. The roller 11 and the underlying roller 15 are normally mounted in suitable bearing devices which are equipped with a mechanism for applying an adjustable pinch pressure. The upper roller 11 has a soft outer coating 14 which is applied to the inner core 12 by means of the method described later. The lower roller 15 consists of a hard material, e.g. steel, and is stored on a shaft 16. In some cases, to achieve uniform nip pressure, it may be desirable for the lower roller 15 to have adjustable crowning. Several types of such rollers are already known, and there are satisfactory rollers which use a stationary inner core which can bend freely away from the press nip and a rotating outer roller shell as well as means for providing a hydraulic "support" between the core and the roller shell for transferring the nip load. Said hydraulic "support" can be in the form of a sealing enclosed liquid mass or in form

i en sylinder in a cylinder

av et langstrakt, aksialt forløpende stempel/pa akselen (kjernen), hvor stemplet understøtter (danner lagring) for en glidende an-ordnet trykksko og en film av smørende olje mellom innerflaten av valsemantelen og skoen. Den nedre valse kan være en vanlig valse med slett overflate, og den øvre valse kan ha form av en såkalt antinedbøyningsvalse hvor kjernen 12 er i form av en valsemantel samt er lagret ved hjelp av regulerbare bomberings-organer som beskrevet ovenfor. of an elongated, axially extending piston/on the shaft (core), where the piston supports (forms storage) for a slidingly arranged pressure shoe and a film of lubricating oil between the inner surface of the roller jacket and the shoe. The lower roller can be a normal roller with a smooth surface, and the upper roller can have the form of a so-called anti-deflection roller where the core 12 is in the form of a roller jacket and is stored by means of adjustable bombarding means as described above.

Fig. 2 illustrerer påføringen av valsebelegget på valsen 11. Det har vist seg at et mykt valsebelegg kan påføres ved an-vendelse av en såkalt våtpåleggingsprosess, hvorved det oppnås vesentlige besparelser i forhold til de vanlige støpeprosesser. Valsebelegget 14 er sammensatt av en armert fibermatte, fortrinnsvis av ikke-vevde, nålete matter av polyesterfibre. Matten er impregnert med en slags flytende gummi, fortrinnsvis valgt fra gruppen bestående av depolymerisert naturgummi, styrenbutadien med lav molekylvekt, flytende uretan eller flytende polybutadien. Som vist i fig. 2, mates den ikke-vevde, armerte matte, materialet 19, fra en tilførselsvalse 17 over en styre- eller ledevalse 20 ned i en åpen beholder 23 inneholdende flytende gummi. Styre- eller ledevalser 21 og 22 mater materialet 19 Fig. 2 illustrates the application of the roller coating on the roller 11. It has been shown that a soft roller coating can be applied using a so-called wet application process, whereby significant savings are achieved compared to the usual casting processes. The roller coating 14 is composed of a reinforced fiber mat, preferably of non-woven, needle-like mats of polyester fibers. The mat is impregnated with a type of liquid rubber, preferably selected from the group consisting of depolymerized natural rubber, low molecular weight styrene butadiene, liquid urethane or liquid polybutadiene. As shown in fig. 2, the non-woven, reinforced mat, the material 19, is fed from a supply roller 17 over a guide or guide roller 20 into an open container 23 containing liquid rubber. Guide or guide rollers 21 and 22 feed the material 19

frem gjennom den flytende gummi slik at det fuktes med gummi. Det har vist seg at flytende gummi av den ovennevnte type (gruppe) har en viskositet ved romtemperatur som er tilstrekkelig lav til å fukte armeringsmatten i ønsket i ønsket grad. Den fuktede armeringsmatte forlater beholderen 23, passerer over en valse 22a og påføres på yttefflaten av valsen 12 slik som vist. Dette kan utføres ved å drive valsen med en drivanordning 25 forward through the liquid rubber so that it is moistened with rubber. It has been shown that liquid rubber of the above-mentioned type (group) has a viscosity at room temperature which is sufficiently low to wet the reinforcement mat as desired to the desired degree. The moistened reinforcing mat leaves the container 23, passes over a roller 22a and is applied to the outer surface of the roller 12 as shown. This can be done by driving the roller with a drive device 25

ved en relativt lav hastighet, slik at matten bygger seg opp lagvis på valsen 11. at a relatively low speed, so that the mat builds up in layers on the roller 11.

Når materialet har herdnet, utføres det en "glattingsopera-sjon", f.eks. ved sliping, for oppnåelse av en ensartet glatt ytterflate og en ensartet diameter for valsen. When the material has hardened, a "smoothing operation" is carried out, e.g. by grinding, to achieve a uniform smooth outer surface and a uniform diameter for the roller.

Oppbygningen av matten på valsen kan utføres på forskjellige andre måter, f.eks. ved å legge på separate fuktede ark (folier) på valseytterflaten eller ved laminering av flere ark, hvoretter de samlet påføres på valsens ytterflate, men påleg-gingsprosessen av separate fuktede lag danner dog et sterkere "monolittisk" mykt belegg. The construction of the mat on the roller can be carried out in various other ways, e.g. by placing separate moistened sheets (foils) on the outer surface of the roll or by laminating several sheets, after which they are collectively applied to the outer surface of the roll, but the application process of separate moistened layers forms a stronger "monolithic" soft coating.

Dette valsebelegg vil motstå høyere produksjonshastig-heter enn valser belagt med "vanlig" gummi eller støpt poly-uretanbelegg, og det kan med letthet motstå produksjonshastig-heter av ca. 2000 meter pr. minutt og nipbelastninger på ca. 100 kg pr. løpende cm (papirbane), hvilket er vanlig ved mo-derne papirmaskiner. Beleggpåføringsprosessen eliminerer be-hovet for former som kreves ved de vanlige belegg-påstøpnings-prosesser. This roller coating will withstand higher production speeds than rollers coated with "regular" rubber or molded polyurethane coating, and it can easily withstand production speeds of approx. 2000 meters per minute and nip loads of approx. 100 kg per running cm (paper path), which is common with modern paper machines. The coating application process eliminates the need for molds required by the usual coating application processes.

Valser ifølge oppfinnelsen kan anvendes med fordel innenfor forskjellige bransjer i industrien, f.eks. ved fremstilling av syntetiske plastbaner, men er først og fremst tenkt nyttet i forbindelse med papirfremstilling, spesielt i papirmaskinens presseseksjon. De belagte valser ifølge oppfinnelsen har som tidligere nevnt langt større levetid enn tidligere kjente valser av den myke, belagte type, men har foruten lengre levetid og større tilpasningsevne med hensyn til maskinens driftshastighet, temperaturvariasjoner, korrosjonsangrep, nipbelastninger etc. den fordel at valsebeleggene kan fremstilles hurtigere og billigere enn ved tidligere kjente prosesser. Rollers according to the invention can be used with advantage within various branches of industry, e.g. in the production of synthetic plastic webs, but is primarily intended to be used in connection with paper production, especially in the press section of the paper machine. As previously mentioned, the coated rollers according to the invention have a far greater lifespan than previously known rollers of the soft, coated type, but also have a longer lifespan and greater adaptability with respect to the machine's operating speed, temperature variations, corrosion attack, nip loads etc. the advantage that the roller coatings can be manufactured faster and cheaper than with previously known processes.

Beleggets hardhet kan reguleres ved påføringshastighet, gummikonsentrajon og valg av fuktemateriale (flytende gummi), og det foretrekkes en hardhetsgrad av fra 4 til 40 P & J. The hardness of the coating can be regulated by application speed, rubber concentration and choice of wetting material (liquid rubber), and a hardness of from 4 to 40 P & J is preferred.

Claims

1. Coated roll, in particular roll for wet press, of the kind comprising an inner core (12) surrounded by an outer coating (14) comprising a fiber mat (19) which is applied in layers to the inner core, which fiber mat (19) is impregnated with a liquid, hardenable material which hardens after the mat has been applied, characterized in that the liquid, hardenable material consists of depolymerised natural rubber, styrene butadiene, liquid urethane or liquid polybutadiene.

2. Roller in accordance with claim 1, characterized in that the fiber mat (19) consists of non-woven, needle-like polyester fibers.

3. Roll in accordance with claim 1 or 2, characterized in that the outer coating has a degree of hardness in the range 4 to 40 P & J.