SE506597C2

SE506597C2 - Method and apparatus for making LWC paper

Info

Publication number: SE506597C2
Application number: SE9601907A
Authority: SE
Inventors: Irene Wedin; Fredrik Aksnes; Lars Winter; Anette Berg
Original assignee: Sca Graphic Sundsvall Ab
Priority date: 1996-05-20
Filing date: 1996-05-20
Publication date: 1998-01-19
Also published as: EP0907798A1; WO1997044524A1; AU2984697A; SE9601907L; SE9601907D0

Abstract

A method of manufacturing high-gloss paper wherein paper is coated on both sides thereof and the coating dried and the paper thereafter passed into a compact calender having two or more roll pairs, each including a heated hard roll and a non-heated soft roll, wherein the roll surface of the hard roll in each pair is maintained at a temperature of 150-210 DEG C, the line pressure at 200-470 kN/m and the machine speed at 900-1,800 m/min. Apparatus for carrying out the method includes a coating station, a compact calender arranged in line therewith, and means for maintaining the temperature of the paper beneath the lignin softening point during passage of the paper through the calender.

Description

15 20 25 30 506 597 kN/m, lämpligen 300-400 kN/m och då företrädesvis 350-380 kN/m. 506 597 kN / m, preferably 300-400 kN / m and then preferably 350-380 kN / m.

Maskinhastigheten är lämpligen 900-1800 m/min, tex. 1000 m/min. Vid laboratorieförsök med kalandrering av redan tidigare bestruket papper har under de angivna betingelserna med en standardbeläggning uppnåtts en glans enligt Hunter på 50% eller mer vid 75° vinkel. Vid on-line-framställningi stor skala har emellertid ej samma höga glansvärden uppnåtts som vid pilotförsöki mindre skala Ändamålet med uppﬁnningen är att åstadkomma ett högglansigt LWC-papper med användning av en kompaktkalander, där bestrykning och kalandrering sker direkt efter varandra. Beläggningsmängden är lämpligen 7-l2 g/mz/sida: Detta uppnås enligt uppﬁnningen genom ett förfarande, där papperet under kalandreringen bringas att hålla en temperatur under ligninets mjukningspunkt. Detta åstadkommes lämpligen genom kylning av papperet eller den kalla valsen i ett eller ﬂera valspar.The machine speed is suitably 900-1800 m / min, e.g. 1000 m / min. In laboratory experiments with calendering of previously coated paper, a Hunter gloss of 50% or more at a 75 ° angle has been achieved under the specified conditions with a standard coating. In large-scale on-line production, however, the same high gloss values have not been achieved as in small-scale pilot experiments. The purpose of the invention is to provide a high-gloss LWC paper using a compact calender, where coating and calendering take place directly after each other. The coating amount is suitably 7-12 g / m 2 / side: This is achieved according to the invention by a process in which the paper during the calendering is brought to maintain a temperature below the softening point of the lignin. This is conveniently accomplished by cooling the paper or cold roll in one or two pairs of rolls.

Vid bestrylaiing-glättning i linje har papperet, på grund av den föregående torkningen av beläggningen, en temperatur av 75-90°C vid inloppet i kalandern. Varje valspar utnyttjar en varm vals för att uppvärma beläggningen till tillräckligt hög temperatur för att den skall mjukna En temperatur på valsens yta av storleksordningen 200°C har visat sig fördelaktig. Detta innebär att även papperet värmes upp ytterligare mellan val sparen och papper och beläggning kan uppnå en temperatur av storleksordningen 105°C före inloppet mellan nästa valspar. Den höga temperaturen innebär att även den icke-uppvärmda valsen kommer att få en högre temperatur. Därvid mjulcnar denna vals ytterligare och trycket i valsnypet minskar. Den höga papperstemperaturen innebär dessutom att inte bara beläggningen mjulcnar, även pappersﬁbrerna mjulcnar och valsas ut. Härigenom minskar glättningseffekten på själva beläggningen.During in-line irradiation smoothing, the paper, due to the previous drying of the coating, has a temperature of 75-90 ° C at the inlet of the calender. Each pair of rollers uses a hot roller to heat the coating to a sufficiently high temperature for it to soften. A temperature on the surface of the roller of the order of 200 ° C has proved advantageous. This means that the paper is also heated further between the rollers and the paper and coating can reach a temperature of the order of 105 ° C before the inlet between the next pair of rollers. The high temperature means that even the unheated roller will have a higher temperature. In this case, this roller melts further and the pressure in the roller nip decreases. The high paper temperature also means that not only does the coating soften, the papers also soften and roll out. This reduces the smoothing effect on the coating itself.

Lämpligen skall den mjuka valsen hålla en hårdhet av Shore D 90-95 eller högre, mätt vid rumstemperatur.När kylning användes erhålles som effekt att den bibehåller en större hårdhet under kalandreringen. Nyptrycket ökar därvid. 10 15 20 25 30 506 597 Då pappersbanan håller en temperatur under ligninets mjukningstemperamr kommer vidare själva pappersbanan ej att tryckas samman av lcraﬁen i valsnypet och hela kraften kommer därför att verka på den mjulcnade beläggningen på den varma sidan.Preferably, the soft roll should have a hardness of Shore D 90-95 or higher, measured at room temperature. When cooling is used, the effect is obtained that it maintains a greater hardness during calendering. The nip pressure increases thereby. Furthermore, when the paper web maintains a temperature below the softening softening temperature of the lignin, the paper web itself will not be compressed by the lcra in the nip and the entire force will therefore act on the pulverized coating on the hot side.

Kylningen kan åstadkommas på ﬂera sätt. Dels kan pappersbanan kylas före inloppet i kalandem och även mellan valsparen i kalandem. Kylningen kan åstadkommas exempelvis med användning av kyld luft eller genom att avståndet mellan beläggnings- och torkningsstation respektive kalander ökas och genom att avståndet mellan valsparen i kalandem ökas. Det är även möjligt att kyla den mjuka valsen i varje valspar. Detta kan t ex ske genom att dess mantelyta får passera genom ett kylande medium, som kan vara ﬂytande eller gasformigt. Exempel på kylmedium utgör C02, luft, vatten. Det är även möjligt att t ex låta papperet passera över eller mellan ett par kylda rör eller valsar. Dessa åtgärder kan användas antingen separat eller i kombination.The cooling can be accomplished in your own way. On the one hand, the paper web can be cooled before the inlet in the calendem and also between the roller pairs in the calendem. The cooling can be effected, for example, by using cooled air or by increasing the distance between the coating and drying station and the calender, respectively, and by increasing the distance between the pairs of rollers in the calender. It is also possible to cool the soft roller in each pair of rollers. This can be done, for example, by allowing its mantle surface to pass through a cooling medium, which can be liquid or gaseous. Examples of coolant are CO2, air, water. It is also possible, for example, to allow the paper to pass over or between a pair of cooled tubes or rollers. These measures can be used either separately or in combination.

Uppﬁnnjngen hänför sig även till en anordning för framställning av högglansi gt LWC- papper omfattande en station för bestrykning av en LWC-pappersbana, där banan belägges på båda sidoma och beläggningen torkas. Anordningen omfattar en i linje efter bestrylmingsstationen anordnad kompaktkalander med minst två valspar, där i varje par den hårda valsens yta hålles vid en temperatur av 150-210°C, lämpligen ca 200°C, och linjetrycket är 200-470 kN/m, lärnpligen 300-400 kN/m och då företrädesvis 350-380 kN/m, varvid maskinhastighet är 900-1800 rn/min, t.ex. 1000 m/rnin, och organ för att hålla papperets temperatur vid passage genom kalandem under ligninets mjulcningspunkt, lämpligen inom temperaturintervallet 40-100°C, speciellt 60-90°C.The invention also relates to a device for producing high-gloss LWC paper comprising a station for coating an LWC paper web, where the web is coated on both sides and the coating is dried. The device comprises a compact calender arranged in line after the irradiation station with at least two pairs of rollers, where in each pair the surface of the hard roll is kept at a temperature of 150-210 ° C, preferably about 200 ° C, and the line pressure is 200-470 kN / m, 300-400 kN / m and then preferably 350-380 kN / m, wherein machine speed is 900-1800 rn / min, e.g. 1000 m / rnin, and means for maintaining the temperature of the paper when passing through the calendem below the melting point of the lignin, suitably in the temperature range 40-100 ° C, especially 60-90 ° C.

Kylorganet kan utgöras av ett eller ﬂera kylda rör eller valsar, som ligger nära papperet eller ligger an mot papperet innan detta passerar in i kalandem eller vid dess passage mellan valsparen, av kylluftsorgan anordnade före inloppet i kalandem och/eller mellan kalandems valspar, av en anordning, som kyler ytan på den icke-upphettade 10 15 20 25 506 597 11 valsen i ett eller ﬂera valspar, eller kan kylningen åstadkommas genom att avståndet mellan belâggningsstation och kalander ökas och/eller avståndet mellan kalanderparen ökas. En kombination av dessa organ kan även utnyttjas.The cooling means may consist of one or more of the cooled tubes or rollers, which lie close to the paper or abut the paper before it passes into the calendem or at its passage between the pairs of rollers, by cooling air means arranged before the inlet of the calender and / or between the pairs of calenders device which cools the surface of the non-heated roller in one or two pairs of rollers, or the cooling can be effected by increasing the distance between the coating station and the calender and / or increasing the distance between the calender pairs. A combination of these organs can also be used.

Uppﬁnningen hänför sig vidare till en anläggning för framställning av högglansigt LWC-papper, som omfattar en pappersmaskin i linje med en anordning enligt uppﬁnningen.The invention further relates to a plant for producing high-gloss LWC paper, which comprises a paper machine in line with a device according to the invention.

Exempel : Vid on-line beläggning och glättning i en kompaktkalander mättes papperets temperatur före inlopp i första valsparet, stackl, mellan stackarna och efter stack 2, vid båda stackama stängda, endast en stängd resp. båda öppna Vidare mättes den erhållna pappersbeläggningens densitet, glans (översida resp. undersida) och ytjäninhet (PPS) under samma betingelser. Resultaten framgår av följande tabeller.Example: When on-line coating and smoothing in a compact calender, the temperature of the paper was measured before inlet in the first pair of rollers, stack, between the stacks and after stack 2, at both stacks closed, only one closed resp. both open Furthermore, the density, gloss (top side or bottom side) and surface service unit (PPS) of the obtained paper coating were measured under the same conditions. The results are shown in the following tables.

Förutsättningarna för försöket var följande: Maskinhastighet: 1000 m/min pålägg: lO+l0 g/mz linjetryck kalandrar: 370 kN/m Temperaturer i olika positioner, °C Tabell 1 Före stack 1 Mellan stackarna Efter stack 2 Stack 1+2 stängd 77 105 103 Stack 1 öppen, 76 78 94 2 stängd Stack 1+2 öppna 77 78 64 Stack 1 stängd, 77 108 (fel vid mätningen) 2 öppen 10 15 20 5 0 6 5 9 7 Tabell 2 Densitet Glans, ös/us PPS, ös/us Stack 1+2 stängd 1080 59/50 1,6/ 1,7 Stack I öppen, 980 31/47 3,1/2,0 2 stängd Stack 1+2 öppna 730 ej analyserat 5,5/5,5 Stack 1 stängd, 970 52/34 2,0/2,9 2 öppen Av resultaten ﬁamgår att då båda stackama är stängda och papperet vid inloppet i den andra stacken uppvisar en temperatur av ca l05°C erhåller undersidan, som kalandreras sist, en väsentligt sämre glans än översidan. Skillnaden i glansvärde är 9 enheter.The conditions for the experiment were as follows: Machine speed: 1000 m / min surcharge: 10 + 10 g / mz line pressure calendars: 370 kN / m Temperatures in different positions, ° C Table 1 Before stack 1 Between the stacks After stack 2 Stack 1 + 2 closed 77 105 103 Stack 1 open, 76 78 94 2 closed Stack 1 + 2 open 77 78 64 Stack 1 closed, 77 108 (measurement error) 2 open 10 15 20 5 0 6 5 9 7 Table 2 Density Gloss, ös / us PPS , ös / us Stack 1 + 2 closed 1080 59/50 1.6 / 1.7 Stack I open, 980 31/47 3.1 / 2.0 2 closed Stack 1 + 2 open 730 not analyzed 5.5 / 5 , 5 Stack 1 closed, 970 52/34 2,0 / 2,9 2 open From the results ﬁ it is clear that when both stacks are closed and the paper at the inlet in the second stack has a temperature of about 105 ° C, the underside is obtained, which is calendered last , a significantly worse gloss than the top. The difference in gloss value is 9 units.

Skillnaden är endast 5 enheter mellan det övre skiktet kalandrerat vid en ingående temperatur av 77 °C (52%) och det undre skiktet kalandrerat vid en ingående temperatur av 78 °C (47). På samma sätt är ytjämnhetsskillnaden i det förstnämnda fallet 0,1 enhet, medan ingen skillnad uppmättes i det sistnämnda fallet.The difference is only 5 units between the upper layer calendered at an input temperature of 77 ° C (52%) and the lower layer calendered at an input temperature of 78 ° C (47). Similarly, the surface roughness difference in the former case is 0.1 unit, while no difference was measured in the latter case.

Vidare uppmättes vid ökande temperatur elasﬁcitetsmodulen för ett softkalander- belägg, med hårdheten 91 ShD vid rumstemperatur. På bifogade figur visas elasticitetsmodulen i beroende av temperaturer. Mellan 50 och l05°C minskar elasticitetsmodulen med ca 1 MPa och ökar således elasticiteten väsentligt. En kylning av valsytan kan följaktligen ge en avsevärd ölming av nyptrycket.Furthermore, with increasing temperature, the electrical module for a soft calender coating was measured, with a hardness of 91 ShD at room temperature. The attached figure shows the modulus of elasticity depending on temperatures. Between 50 and 105 ° C, the modulus of elasticity decreases by about 1 MPa and thus increases the elasticity significantly. A cooling of the roller surface can consequently give a considerable increase in the nip pressure.

Förfarandet och anordningen enligt uppfinningen har beskrivits med utgångspunkt från LWC-papper och vissa utfóringsformer och exempel. Variationer är emellertid möjliga inom ramen fór bifogade patentkrav. Exempelvis är det möjligt att utnyttja uppfin- ningen även ﬁir framställning av fmpapper.The method and device according to the invention have been described on the basis of LWC paper and certain embodiments and examples. However, variations are possible within the scope of the appended claims. For example, it is possible to utilize the invention also in the production of foam paper.

Claims

10 15 20 25 30 506 597 6 Patent claims

A process for producing high-gloss paper, wherein paper is provided with a coating on both sides, whereupon the coating is dried and the paper is then passed into a compact calendar comprising two or two pairs of rollers, each comprising a heated hard roll and a non-heated soft roll. , characterized in that in each pair the surface of the hard roll maintains a temperature of 150-210 ° C, preferably about 200 ° C, and the line pressure is 200-470 kN / m, preferably 300-400 kN / m and then preferably 350-380 kN / m, and that the machine speed is 900-1800 m / min, e.g. 1000 m / rnin.

Method according to claim 1, characterized in that the paper is caused to maintain a temperature below the softening point of the lignin during the calendering.

Method according to claim 2, characterized in that the paper is maintained during the calendering at a temperature of at most 100 ° C, preferably at most 90 ° C.

Process according to Claim 2 or 3, characterized in that the paper is maintained at a temperature of at least 40 ° C, preferably at least 60 ° C, during the calendering.

Method according to one of Claims 2 to 4, characterized in that the paper is brought to a temperature of 20-75 ° C, preferably 40-60 ° C, before the inlet calender.

Method according to one of Claims 2 to 5, characterized in that the surface of the unheated roller in one or two pairs of rollers is cooled to 20-100 ° C, preferably 60-80 ° C.

Method according to one of Claims 2 to 6, characterized in that the coating-smoothing takes place in line with the papermaking process.

Method according to one of Claims 2 to 7, characterized in that the coating is first applied to the coating on one side, after which this coating is dried, after which the coating is applied on the other side and dried before smoothing. 10 15 20 25 30 506 597

Apparatus for producing high-gloss paper comprising a station for coating a web of paper, wherein the web is coated on both sides and the coating is dried, characterized in that it comprises a compact calender arranged in line after the coating station with at least two pairs of rollers, each pair of the hard roll surface is maintained at a temperature of 150-210 ° C, preferably about 200 ° C, and the line pressure is 200-470 kN / m, preferably 300-400 kN / m and then preferably 350-380 kN / m, the machine speed being 900- 1800 m / min, e.g. 1000 m / min, and means for maintaining the temperature of the paper when passing through the calendem below the softening point of the lignin, suitably in the temperature range 40-100 ° C, especially 60-.90 ° C.

Device according to claim 9, characterized in that the means for keeping the temperature of the paper consists of one or ﬂ your cooled tubes or rollers, which abut or close to the paper before it passes into the calender or at its passage between the pairs of rollers of the calender.

Device according to claim 9, characterized in that the means for keeping the temperature of the paper down consists of cooling air means arranged before the inlet in the calender and / or between the calender pairs of rollers.

The device according to claim 9, characterized in that the means for keeping the temperature of the paper down consists of a device which cools the surface of the non-heated roll in one or two of the roll bars.

The device according to claim 9, characterized in that the means for keeping the temperature of the paper down consists of an increased distance between the ordering station and the calender and / or between the pairs of rollers in the calender.

Plant for the production of high-gloss LWC paper, characterized in that it comprises a paper machine in line with a device according to any one of claims 9-13.