SE466757B - Foerfarande och anordning foer kalandrering av en pappersbana - Google Patents

Description

466 757 10 15 20 25 30 35 Det tillhör känd teknik att kalandrera en pappersbana med temperatur- gradient, i syfte att förbättra glans, släthet, styrka och förmåga att ta emot trycksvärta. En sådan teknik beskrivs i en uppsats av R H Crotogino, publicerad i The Tappi Journal, oktober 1982, sidorna 97-101. Crotoginos uppsats beskriver en kalandreringsprocedur där en pappersbana får gå genom ett par valsnyp som bildas av uppvärmda stålvalsar. Valsarna värms till en temperatur på ca 2lO°C. Kalandre- ring med temperaturgradient innebär att det är en signifikant skillnad mellan den temperatur som banans yta utsätts för och dess inre tempe- ratur. När banan komprimeras i nypen mellan de uppvärmda rullarna, deformeras banans varmare yta mer än dess inre, vilket ger upphov till en slätare och blankare bana med större hållfasthet och bättre tryck- ningsegenskaper än som gäller pappersbanor som kalandreras vid mått- ligare temperaturer. Crotogino påstår till och med att kalandrering med temperaturgradient i valsnypet kan ge en kvalitet som närmar sig superkalandreringens resultat, ifråga om slähet och glans.

Crotoginos anordning åstadkommer en konstant tjocklek på banan men inte konstant densitet. Detta beror huvudsakligen på att de uppvärmda stålrullarna är inkompressibla. På grund av denna brist på densitets- kontroll blir banan fläckig. Fläckigheten motsvaras av att variationer som är ofrånkomliga i en bana (tjockare och tunnare partier) inte behandlas likformigt av valsnypet. Tjocka partier blir glansigare och slätare än tunna partier som inte utsätts för samma temperatur och tryck.

Det är önskvärt att ta fram en metod och en anordning som har för- delarna hos kalandrering med temperaturgradient - få nyp - men som ger banor av hög kvalitet utan fläckighet.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är därför att erbjuda ett sätt för kalandrering med temperaturgradient i två valsnyp och en anordning därför med en uppvärmd stålvals och en icke uppvärmd följsam vals, medelst vilken båda sidorna av banan kan behandlas.

Ytterligare ett syfte med uppfinningen är att erbjuda ett sätt för kalandrering med temperaturgradient och en anordning därför med en 10 15 20 25 30 35 466 757 följsam vals med variabel bombering, för att maximera glättnings- effektens kvalitet. Övriga syften och fördelar med uppfinningen framgår av resterande del av beskrivningen.

KORT REDoGöRELsE FöR UPPFINNINGEN Uppf inningen sammanför fördelarna med superkalandrering och nyttan av kalandrering med temperaturgradient så att ett relativt litet antal valsnyp behövs för att framställa en bana med förbättrad glans, släthet och tryckbarhet, samtidigt som den har sådana egenskaper som annars bara kan åstadkommas med superkalandrering. Detta sker genom att två valspar utnyttjas, alltså två valsnyp (under förutsättning att banans båda sidor avses behandlas). Det första valsnypet bildas av en uppvärmd stålvals och en icke uppvärmd följsam vals. Det andra nypet bildas av samma valspar men i omvänt läge för behandling av banans andra sida. Stålvalsarna värms till minst l75°C, som är den ungefär- liga temperatur vid vilken cellulosafiberna börjar mjukna och deformeras i banan. Enligt ett föredraget utförande av uppfinningen innefattar den följsamma valsen, som kan vara gjord av NomeÅ:>eller något annat tillgängligt elastiskt material, ett system för zon- kontroll. Med zonkontroll menas att bomberingen kan varieras för att eliminera värmefläckar som beror på variationer i banprofilen eller i valsarna på grund av förslitning.

KORT FIGURBESKRIVNING Figur l återger en figur ur den uppsats av Crotogino till vilken refereras i den del av beskrivningen som presenterar tekniknens ståndpunkt; Figur 2 är en schematisk skiss av en anordning som lämpar sig för att tillämpa det uppfinningsenlíga sättet; Figur 3 visar ett föredraget utförande av uppfinningen med en följsam vals med justerbar bombering; och Figur 4 visar hur valsen med justerbar bombering fungerar. 466 757 10 15 20 25 30 35 NÄRMARE BESKRIVNING Uppfinningen avser en metod för kalandrering med temperaturgradient.

Denna teknik innebär användning av valsar med hög temperatur vid kalandreringen, temperaturer som ligger avsevärt över den temperatur som banan har innan den når valsnypet i kalandern.

Vid normal kalandrering, oavsett om den sker i en maskinkalander eller en superkalander, är den maximala arbetstemperaturen inte högre än 95°C. Denna temperatur åstadkommes genom att de stålvalsar, som utgör minst en av de två valsarna i varje valsnyp, värmes. I vissa fall står stålvalsen emot en följsam vals, som vid längre tids körning av kalandern själv kan bli lika varm som eller varmare än stålvaleen.

Maskinkalandrering (få valsnyp) kan inte ge högglanspapper med konstant densitet. När man vill ha högre glans, krävs en superkalander med många valsnyp (i storleksordningen 9-ll) för att uppnå önskat resultat. Detta inverkar emellertid negativt på bulken och kräver naturligtvis dyrbara maskiner i ett andra bearbetningssteg.

Kalandrering med temperaturgradient däremot, med bara ett eller två valsnyp, kan ge hög glans utan avsevärd minskning av bulken. Detta kan dessutom åstadkommas, om så önskas, direkt i produktionslinjen när pappersbanan kommer från pappersmaskinen istället för som ett andra bearbetningssteg av en redan färdig pappersbana, så som sker vid superkalandrering. Vid kalandrering med temperaturgradient värms den ena eller båda valsarna i valsnypet till en temperatur på minst l75°C.

Denna temperatur är kritisk men beror av vilken 'mjukningstemperatur' just den aktuella banans fibrer har. För att kalandrering med tempera- turgradient ska vara effektiv måste temperaturen i valsnypet vara tillräcklig för att fibrerna i banans ytskikt ska deformeras.

Kalandrering med temperaturgradient under användning av två uppvärmda stålvalsar beskrivs i den tidigare omnämnda referensen av Crotogino.

Figur 1 återger en figur från Crotoginos uppsats och visar skillnaden i temperaturgradienten vid vanlig kalandrering och kalandrering med temperaturgradient. Som framgår av figurens vänstra del är temperatur- skillnaden mellan kalandervalsarna och papperet liten vid normal kalandrering, liksom temperaturvariationen över papperets hela tjock- f) lO 15 20 25 30 35 466 757 lek. Av trycket i valsnypet deformeras därför banan jämnt genom hela sin tjocklek. För högglans krävs därför många valsnyp, varav följer en reduktion av banans bulk.

Vid kalandrering med temperaturgradient kommer banan i kontakt med mycket varma kalandervalsar, som ger upphov till den markerade höga temperaturskillnaden mellan banans ytskikt och dess centrala del.

Valstrycket mot banans heta yta gör att ytan deformeras mer än banans inre, vilket ger bättre glans med mindre bulkminskning.

Crotoginos metod innebär därför en förbättring i och med att högglans kan åstadkommas med bara ett fåtal nyp. Hans metod med två uppvärmda stålvalsar ger emellertid en bana som har konstant tjocklek men inte konstant densitet, beroende på de ofrånkomliga variationerna (tjocka och tunna partier) som finns i en bana. Därför ger Crotoginos teknik upphov till en fläckig bana, trots att dess genomsnittliga glans är högre, med vissa fläckar glansigare än andra. Denna egenskap kan påverka tryckning på papperet genom variationer i upptagningen av trycksvärta och i sista hand påverka läsbarheten av det tryckta papperet.

Föreliggande uppfinning åstadkommer fördelarna med högtemperatur- kalandrering - högre glans med färre valsnyp - utan att ge upphov till fläckighet. Enligt uppfinningen utnyttjas minst ett valsnyp bestående av en uppvärmd stålvals och en elastisk eller följsam vals. Om bara en sida av banan behöver kalandreras behövs bara ett valsnyp. Om båda sidorna på banan ska kalandreras, krävs två nyp. Om banan ska för- bättras ytterligare, kan kalandrering med tre eller flera nyp krävas.

Som illustrering till uppfinningen visar Fig. 2 en anordning med två valsnyp där uppfinningen kan tillämpas. I Fig. 2 har en stödpelare 10 försetts med två valspar som bildar ett första valsnyp 12 och ett andra nyp 14 genom vilka passerar en bana 16. Nypet 12 består av en uppvärmd stålvals 18 och en följsam vals 20. På motsvarande sätt bildas nypet 14 av en stålvals 22 och en följsam vals 24. Observera dock att stålvalsens position i förhållande till den följsamma valsen är omvänd, vilket gör att båda sidorna på banan behandlas. Enligt 466 757 10 15 20 25 30 35 uppfinningen värms stålvalsarna 18 och 22 till den temperatur som krävs för att fibrerna i banan ska börja deformeras. Denna temperatur ligger i det ungefärliga intervallet 175-205°C. För de följsamma valsarna 20 och 24 kan ett flertal elastiska material komma ifråga, såsom Nome , pappersfyllda valsar och liknande. Dessa är inte försedda med uppvärmning, men kan bli mycket varma på grund av värmeöverföring från stålvalsen.

Genom att de följsamma valsarna anpassar sig till variationer i banan undviker man den fläckighet som Crotoginos teknik ger upphov till.

Föreliggande uppfinning kan ge högglans med konstant önskad densitet.

Banans glans är ganska jämn och dess densitet är väsentligen konstant.

I nedantående tabell ges jämförande data för konventionell super- kalandrering, Crotoginometoden och föreliggande uppfinning.

TABELL 1 Belagt papper Glans enligt Gardner Ytjämnhet Filt Vira Filt Vira Superkalandrering 87 82 1.21 1.59 (9 valsnyp) Crotogino, 2 värmda 72 70 1.90 2.20 stålvalsar (1 passage) Föreliggande upp- 82 81 ' 1.47 1.69 finning, l värmd stål- vals, 1 följsam vals (2 passager) 10 15 20 25 30 35 466 757 TABELL 2 Tidningstryck Glans enligt Gardner Ytjämnhet Filt Vira Filt Vira Superkalandrering 27 35 2.13 2.06 (9 valsnyp) Crotogino, 2 värmda 26 24 3.47 3.51 stålvalsar (1 passage) Föreliggande upp- 33 35 2.41 2.40 finning, l värmd stål- vals, l följsam vals (2 passager) Såsom framgår av tabellerna ger föreliggande uppfinning en produkt med utmärkt glans och tryckyta enligt Parker (ytjämnhet). När man analy- serar siffrorna måste man beakta att det är svårt att göra exakta jämförelser på grund av variationer från prov till prov av en och samma bana, små skillnader i testprocedurerna och inbyggda fel i mät- tekniken. Trots detta ger siffrorna klart besked om att föreliggande uppfinning ger en utmärkt bana, som är jämförbar med den som super- kalandrering ger och generellt sett ger bättre resultat än kalandre- ring med temperaturgradient enligt Crotogino samtidigt som den undviker problemet med fläckighet.

I Fig. 3 illustreras ett föredraget utförande av uppfinningen. I Fig. 3 har de element som är lika i Fig. 2 och 3 getts samma beteckningar som i Fig. 2. I denna utföringsform av uppfinningen utnyttjas special- konstruerade följsamma valsar 30 och 32 med variabel bombering. Valsar med variabel bombering kan justera sin profil i riktning tvärs emot banan, för att eliminera varma fläckar som beror på att valsar är ojämnt slitna, på att spänningen är ojämn (ojämnt nyptryck) eller på andra faktorer som normalt kan uppträda vid kalandrering.

Enligt känd teknik är valsar med variabel bombering vanligen stål- valsar. Vid föreliggande uppfinning är det dock önskvärt att ge den följsamma valsen variabel bombering. Detta är nödvändigt därför att kända valsar med variabel bombering inte kan värmas till de höga 466 757 10 15 20 25 30 35 temperaturer (175-205°C) som krävs för kalandrering med temperatur- gradient enligt föreliggande uppfinning.

Såsom visas i Fig. 4 är den följsamma valsen en vals med variabel bombering. Dess profil justeras av kalanderoperatören som en funktion av en variabel som beror av banans kvalitet, såsom t ex temperatur- profilen över valsnypet, banans tjocklek efter kalandern m m. Sättet att justra bomberingen och att styra justeringsanordningen tillhör känd teknik och presenteras t ex i patentskrifterna US-A-4 327 468 och 4 480 537, av vilka det senare patentet meddelats föreliggande sökande och till vilken refereras i denna ansökan. I korthet innefattar mekanisemn ett hydrauliskt servosystem med en pump som levererar olja till utvalda element 40 för att ändra kalandreringsytans 42 profil på den följsamma valsen.

Under körning värms stålvalsarna 18 och 22 till den önskade tempera- turen på ca 175-205°C. Sedan körs banan genom nypen mellan respektive stålvals och följsam vals för glättning, varvid glansen och slätheten förbättras i banans yta, utan att banans bulk minskar signifikant.

Densiteten kan hållas i huvudsak konstant genom att den följsamma valsen kan anpassa sig till variationer i banan och jämna ut dessa.

Denna förmåga optimeras genom att man använder valsar med variabel bombering. Banan får hög glans och släthet, bra bulk, konstant densitet och, vilket är lika väsentligt, blir inte nämnvärt fläckig.

Det skall inses att den beskrivning och de illustrationer av utföringsformer av uppfinningen som har givits endast syftat att tjäna som exempel och att uppfinningens omfång endast skall anses begränsat enligt bifogade patentkrav. 'x

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 \Q 466 757 PATENTKRAV

1. Förfarande för kalandrering av en pappersbana (16) för att åstad- komma en bana med högglans, släthet och väsentligen konstant densitet och för att minimera fläckigheten, enligt vilket förfarande åtminstone ett valsnyp (12, 14) anordnas på båda sidor av pappersbanan (16) som skall kalandreras, vilket valsnyp (12, 14) bildas av en stålvals (18) och en elastisk vals (20), och banan (16) förs genom varje valsnyp (12, 14), och stålvalsen (20) värmes till sådan temperatur på minst l77°C (350°F), företrädesvis till en temperatur på mellan 177 och 204°C (ca 350 och 400°F), som krävs för att fibrerna i pappersbanans (16) ytskikt skall deformeras, men dock till en temperatur som under- stiger den temperatur som krävs för deformering av fibrerna i inner- skiktet, varvid de inre fibrerna förblir relativt sett svalare och väsentligen oförändrade, k ä n n e t e c k n a t av att profilen hos den elastiska valsen (20) varieras för att kompensera variationer i banan (16), valsslitage, heta punkter och liknande, varvid konstant densitet hos banan (16) säkerställs och fläckbildningen väsentligen elimineras.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att pappers- banan (16) får passera minst ett valsnyp (12, 14), vilket åstadkommes av en första och en andra vals, varvid den första valsen utgörs av en stålvals (18), som värmes till en yttemperatur på minst l77°C (350°F), och den andra valsen är en elastisk vals (20) försedd med en anordning som gör det möjligt att ändra profilen längs nypet för optimering av glansen för bevarande av densiteten och minimering av fläckigheten.

3. Anordning för att kalandrera en pappersbana (16) för att åstadkomma en pappersbana (16) med högglans, släthet och väsentligen konstant densitet med ett minimum av fläckighet, k ä n n e t e c k n a d av a) minst ett valsnyp (12, 14) för vardera sidan av pappersbanan som skall kalandreras, vilket valsnyp bildas av en stålvals (18) och en elastisk vals, vilken uppvisar en anordning för att variera dess bomberingsprofil samt vidare en anordning för att styra varierings- organet så att variationerna i banan (16), förslitning hos valsen, 466 757 10 15 20 25 30 35 /0 heta punkter och liknande skall kunna kompenseras, varvid samtidigt säkerställes väsentligen konstant densitet hos banan (16) och elimineras väsentligen fläckighet, b) en anordning för att värma stålvalsen (18) till minst den minimal- temperatur som krävs för att fibrerna i banans (16) ytskikt skall deformeras, och c) en anordning för att föra banan (16) genom varje valsnyp (12, 14).

4. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att den flexibla valsens (20) utsida består av ett böjligt eller smidigt material.

5. Anordning enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att den inne- fattar ett uppvärmningsorgan som värmer nämnda stålvals till en temperatur på mellan 177 och 204°C (ca 350 och 400°F).