WO2005054575A1 - Anordnung zum glätten einer faserstoffbahn - Google Patents

Anordnung zum glätten einer faserstoffbahn Download PDF

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WO2005054575A1
WO2005054575A1 PCT/EP2004/053223 EP2004053223W WO2005054575A1 WO 2005054575 A1 WO2005054575 A1 WO 2005054575A1 EP 2004053223 W EP2004053223 W EP 2004053223W WO 2005054575 A1 WO2005054575 A1 WO 2005054575A1
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smoothing
web
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heating
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Susanne Berger
Reinhard Leigraf
Bernd Gueldenberg
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Voith Paper Patent Gmbh
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/0073—Accessories for calenders
    • D21G1/0086—Web feeding or guiding devices
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for smoothing a fibrous web with at least one pair of rollers comprising at least one heated roller through which the fibrous web is passed.
  • the softening temperature (glass transition temperature) of these substances is between 110 and 250 C C, whereby these values depend on various parameters, in particular on the humidity, and are significantly reduced in the presence of moisture.
  • Calendering devices which are also referred to as calenders, each consist of units of two pressurized rollers between which the paper web is passed.
  • the fibrous web is first moistened with water or steam if the initial moisture of the fibrous web is not sufficient.
  • the web is then heated in the nip between the rollers, with at least one of the rollers, for example
  • the length of the heating section and the heating-up time depend on the width of the nip between the rollers.
  • the heating section is also limited by the radius of the calender roll and the speed of the web. The larger the radius of the calender roll, the longer the area in which the web is heated; and the higher the speed, the shorter the heating time.
  • this object is achieved in an arrangement of the type mentioned at the outset in that the fibrous web can be passed between two guide belts through the at least one pair of rollers.
  • the temperature of the paper web can be raised to over 100 ° C without the moisture evaporating from the paper web. Flash evaporation at the nip between the two rollers, between which the paper web is passed for smoothing, is also avoided.
  • the pressure required for smoothing the web can be reduced and thus the specific volume of the paper, in particular with copy and coating base papers, increased.
  • black satin can also be reduced, especially with SC papers and length and the speed of the web.
  • Another advantage of the invention is that within the closed room, a compensation of the moisture cross profiles in the area of the heating zone is achieved and thus quality defects, such as cockling, can be avoided entirely.
  • a heating zone is arranged below and / or above the guide belts in front of the at least one pair of rollers.
  • the heating zone advantageously comprises heating means for heating the web via heat radiation, via convection, in particular by means of air, water or oil as the heat transfer medium, or by contact, in particular by means of roller bars.
  • heating means for heating the web via heat radiation, via convection, in particular by means of air, water or oil as the heat transfer medium, or by contact, in particular by means of roller bars.
  • roller bar systems are known, for example, from plants for the production of chipboard.
  • a cooling zone is arranged below and / or above the guide belts after the pair of rollers or after the last pair of rollers in the web running direction.
  • the seals advantageously comprise elastic layers or a tongue and groove system formed by the guide bands. This measure, in combination with the use of two inlet rollers and two outlet rollers of the calender and the tension of the guide belts, makes it possible to completely seal the smoothing device.
  • the temperature of the paper web can be raised to over 100 ° C. without moisture from the paper web being lost through evaporation.
  • the calender therefore works at a constant temperature in the range of the softening temperatures of the paper components. Moisture, which significantly improves the smoothing effect compared to conventional calenders. .%
  • the heating zone can be made to any length depending on the paper thickness and is therefore independent of the nip width, the radius of the calender rolls and the speed of the calender.
  • the softening of the fiber components by increasing the temperature above 100 ° C creates the potential for nip pressure and thus for smoothing the reduced.
  • the possibility of smoothing the paper even with less pressure may also reduce the number of nips required for the desired smoothing. This makes it possible to produce a smoothing device that takes up less space and has lower acquisition costs. In addition, a vertical and / or oblique arrangement of the smoothing device can be space-saving.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal view of a smoothing device with a single nip
  • FIG. 2 shows a schematic longitudinal view of a smoothing device with several nips
  • FIG. 3 shows a cross section through the guide belts with a paper web enclosed between them.
  • a paper web 1 (FIG. 1), which is pulled out of a drying section of a paper or coating machine, is guided in a smoothing device both from its top and from its bottom by a guide belt 2 or 3.
  • the guide belts 2, 3 are endless belts which run around deflection rollers and in each case via contact rollers 4 and 5 in contact with the paper web 1 These are, for example, floating dryers which heat the paper web 1 by means of their radiant heat and whose distance from the paper web 1 can preferably be changed in the direction of arrows A, B.
  • the paper web 1 is then passed through the nip formed by smoothing rollers 8, 9 of the calender together with the guide belts 2, 3.
  • cooling devices 10, 11 are arranged on the lower or upper side of the paper web 1 in order to cool the paper web 1 again.
  • the distance between the cooling devices 10, 11 and the paper web 1 can also preferably be changed in the direction of arrows A, B.
  • the paper web is then pulled out of the smoothing device between two outlet rollers 12, 13.
  • the outlet rollers 12, 13 release the paper web 1 again and serve as deflection rollers for returning the guide belts 2, 3 to the inlet rollers 4 and 5, respectively.
  • a smoothing device with several nips (FIG. 2) is also constructed in a corresponding manner.
  • the components that correspond to the elements shown in FIG. 1 are provided with the same reference numerals.
  • the guideways 2 and 3 lie one above the other in the edge regions in such a way that they completely shield and cover the paper web 1 laterally to the outside.
  • either U or V-shaped projections 22, 23 are attached to both guide tracks 2 and 3 in the side areas, which interlock and do not allow the moisture of the paper sheet 1 to penetrate to the outside.
  • Other sealing means can also be provided on the lateral edges of the guide belts 2, 3 if they can be easily connected to one another in the region of the inlet rollers 4, 5 and can be separated from one another just as easily in the region of the outlet rollers 10, 11.

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Abstract

Eine Anordnung zum Glätten einer Faserstoffbahn (1) mit mindestens einem mindestens eine beheizte Walze (8, 9; 14, 15; 16, 17) umfassenden Walzenpaar (8, 9; 14, 15; 16, 17), durch das die Faserstoffbahn (1) hindurchgeführt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (1) zwischen zwei Führungsbändern (2, 3) durch das mindestens eine Walzenpaar (8, 9; 14, 15; 16, 17) hindurchführbar ist.

Description

Anordnung zum Glätten einer Faserstoffbahn
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Glätten einer Faserstoffbahn mit mindestens einem mindestens eine beheizte Walze umfassenden Walzenpaar, durch das die Faserstoffbahn hindurchgeführt wird.
Es ist bekannt, in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, insbesondere einer Papierbahn oder einer gestrichenen Papierbahn, in Bahnlaufrichtung hinter der Trockenpartie die Bahn zu veredeln. Dieser Veredelungsschritt dient zur Glättung der Oberfläche und wird auch als Satinage bezeichnet. Die Parameter Temperatur, Druck und Papierfeuchte haben hierbei entscheidenden Einfluss auf das Glättungsergebnis, da die Erweichung der in der Faserstoffbahn vorhandenen Stoffe wie Zellulose, Hemizellulose und Lignin sowie andere Bestandteile, wie bei- spielsweise Bindemittel (Latex, CMC, etc.) mit steigender Temperatur und/oder Feuchte zunimmt.
Die Erweichungstemperatur (Glasübergangstemperatur) dieser Stoffe liegt zwischen 110 und 250 CC, wobei diese Werte von verschiedenen Parametern, insbesondere von der Feuchte, abhängig sind und in Anwesenheit von Feuchtigkeit deutlich gesenkt werden.
Satinageeinrichtungen, die auch als Kalander bezeichnet werden, bestehen jeweils aus Einheiten von zwei unter Druck stehenden Walzen, zwischen denen die Papierbahn hindurchgeführt wird. Um eine gute Glättwirkung zu erzielen, wird die Faserstoffbahn zunächst mittels Wasser oder Dampf befeuchtet, wenn die initiale Feuchte der Faserstoffbahn nicht ausreicht. Sodann wird die Bahn im Nip zwischen den Walzen erwärmt, wobei mindestens eine der Walzen, die beispiels- Die Länge der Heizstrecke und die Aufheizzeit sind hierbei von der Breite des Nips zwischen den Walzen abhängig. Ebenso wird die Heizstrecke durch den Radius der Kalanderwalze und durch die Geschwindigkeit der Bahn begrenzt. Je größer der Radius der Kalanderwalze ist, desto länger ist der Bereich, in dem die Bahn beheizt wird; und je höher die Geschwindigkeit, desto kürzer wird die Heizdauer.
Für die Glättwirkung ist nachteilig, dass durch die Erwärmung der Faserstoffbahn die vorher aufgebrachte oder die ursprünglich aus der Siebpartie vorhandene Feuchtigkeit wieder verdampft und sich damit das Glättpotential im Laufe der Sati- nageeinrichtung insbesondere bei mehreren nacheinander angeordneten Nips reduziert.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, in der eine Glättung erreicht wird, ohne dass die Feuchte der Bahn verloren geht, und in der eine Temperatur der Faserstoffbahn über der unter Normaldruck möglichen Verdampfungstemperatur bzw. Siedetemperatur realisiert werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Faserstoffbahn zwischen zwei Führungsbändern durch das mindestens eine Walzenpaar hindurchführbar ist.
Mittels dieser Anordnung lässt sich die Temperatur der Papierbahn auf über 100 °C anheben, ohne dass die Feuchte aus der Papierbahn verdampft. Auch eine Entspannungsverdampfung am Nip zwischen den beiden Walzen, zwischen denen die Papierbahn zum Glätten hindurchgeführt wird, wird vermieden. Zusätzlich lässt sich gegenüber herkömmlichen Kalandern der für die Glättung der Bahn erforderliche Druck reduzieren und damit das spezifische Volumen des Papiers, insbesondere bei Kopier- und Streichrohpapieren, erhöhen. Zusätzlich lässt sich auch die Schwarzsatinage reduzieren, insbesondere bei SC-Papieren und ge- gebenen Nipbreite und der Geschwindigkeit der Bahn verlängern.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass innerhalb des abgeschlossenen Raums ein Ausgleich der Feuchtequerprofile im Bereich der Heizzone erreicht und damit Qualitätsmängel, wie zum Beispiel das Cockling, gänzlich vermieden werden kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Insbesondere lässt sich mit Vorteil vorsehen, dass unterhalb und/oder oberhalb der Führungsbänder vor dem mindestens einen Walzenpaar eine Heizzone angeordnet ist.
Die Heizzone umfasst vorteilhafterweise Heizmittel zum Beheizen der Bahn über Wärmestrahlung, über Konvektion, insbesondere mittels Luft, Wasser oder Öl als Wärmeträgermedium, oder durch Kontakt, insbesondere mittels Rollstangen. Derartige Rollstangensysteme sind beispielsweise bekannt aus Anlagen zur Herstellung von Spanplatten.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn nach dem Walzenpaar bzw. nach dem in Bahnlaufrichtung letzten Walzenpaar unterhalb und/oder oberhalb der Führungsbänder eine Kühlzone angeordnet ist. Dadurch lässt sich der Innendruck, der durch die Dampfentwicklung während des Heizens in der Satinageeinrichtung entsteht, wieder abbauen, so dass eine Entspannungsverdampfung auf der Papierbahn nach dem Austritt aus der Satinageeinrichtung vermieden wird. Als in der Kühlzone eingesetztes Kühlmittel lässt sich beispielsweise gekühlte Luft, gekühltes Wasser als auch gekühltes Öl verwenden. Aufheizung und der angestrebten Temperatur notwendig, um ein Entweichen der Feuchtigkeit an den Seiten zu verhindern.
Mit Vorteil umfassen die Abdichtungen elastische Schichten oder ein von den Führungsbändern gebildetes Nut-Feder-System. Durch diese Maßnahme ist in Kombination mit dem Einsatz von zwei Einlaufwalzen und zwei Auslaufwalzen des Kalanders und der Spannung der Führungsbänder eine vollständige Abdichtung der Glättungseinrichtung möglich.
Durch die Einspannung der Papierbahn zwischen zwei Bändern (Sandwichbauweise) und vorzugsweise unter zusätzlichem Einsatz seitlicher Abdichtungen lässt sich die Temperatur der Papierbahn auf über 100 °C anheben, ohne dass Feuchte aus der Papierbahn durch Verdampfung verloren geht. Der Kalander arbeitet somit in dem Bereich der Erweichungstemperaturen der Papierbestandteile bei konstanter. Feuchte, wodurch sich die Glättwirkung gegenüber herkömmlichen Kalandern erheblich verbessert. .%
Durch die parallele Führung der Papierbahn durch die beheizten Bänder kann die Aufheizzone je nach Papierdicke beliebig lang gestaltet werden und wird damit unabhängig von der Nipbreite, dem Radius der Kalanderwalzen und der Geschwindigkeit des Kalanders.
Durch die Abkühlung der Papierbahn nach der Glättung im weiterhin entspannten Zustand (Sandwichfahrweise) wird die Entspannungsverdampfung, die eine Zerstörung der Papierbahn zur Folge haben könnte, nach der Entlastung beim Austritt aus dem Nip vermieden.
Die Erweichung der Faserbestandteile durch die Erhöhung der Temperatur über 100 °C schafft das Potential, um den Nipdruck und damit den für die Glättung der reduziert. Thermische Energie wird in soweit eingespart, als dass die Verdampfungswärme (Qv = mw*Delta Hv) nicht aufgebracht werden muss (Feuchte bleibt in der Bahn), sondern nur die Heizenergie (Qw = mw*cp*Delta T) zur Temperaturerhöhung des in der Papierbahn enthaltenen und dort verbleibenden Wassers. Die Verdampfungswärme ist um ein Vielfaches höher als die Erwärmungsenergie; bei Delta T = 50 °C beträgt der Faktor 10:1.
Durch die Möglichkeit, die Glättung des Papiers auch mit geringerem Druck zu erreichen, wird gegebenenfalls auch die Anzahl der Nips reduziert, die für die gewünschte Glättung erforderlich sind. Dadurch lässt sich eine Glättungseinrichtung herstellen, die weniger Platz einnimmt und geringere Anschaffungskosten hat. Überdies kann eine senkrechte und/oder schräge Anordnung der Glättungseinrichtung platzsparend sein.
Nachstehend wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigend
Fig. 1 eine schematische Längsansicht einer Glättungseinrichtung mit einem einzigen Nip, Fig. 2 eine schematische Längsansicht einer Glättungseinrichtung mit mehreren Nips und Fig. 3 einen Querschnitt durch die Führungsbänder mit einer zwischen ihnen eingeschlossenen Papierbahn.
Eine Papierbahn 1 (Fig. 1 ), die aus einer Trockenpartie einer Papier- oder Streichmaschine herausgezogen wird, wird in einer Glättungseinrichtung sowohl von ihrer Oberseite als auch von ihrer Unterseite durch ein Führungsband 2 bzw. 3 geführt. Die Führungsbänder 2, 3 sind Endlosbänder, die über Umlenkwalzen umlaufen und jeweils über Einlaufwalzen 4 bzw. 5 in Kontakt mit der Papierbahn 1 Diese sind beispielsweise Schwebetrockner, die die Papierbahn 1 durch ihre Strahlungswärme erwärmen und deren Abstand zu der Papierbahn 1 vorzugsweise in Richtung von Pfeilen A, B veränderbar ist. Anschließend wird die Papierbahn 1 durch den von Glättungswalzen 8, 9 des Kalanders gebildeten Nip zusammen mit den Führungsbändem 2, 3 hindurchgeführt.
Wenn die Papierbahn 1 auf über 100 °C erhitzt wird, ist ein Überdruck erforderlich, um ein Ausdampfen des Wassers zu verhindern. Da die Führungsbänder 2, 3 keine Krümmung auf den Transferstrecken zwischen den Walzen 4, 5 ,8, 9 aufweisen, wird durch sie keinerlei Normaldruck auf die Papierbahn 1 ausgeübt. Folgende Lösungen sind denkbar: Führung der Führungsbände 2,3 entlang ge- krümmter Oberflächen und/oder Aufbau eines Überdrucks im Bereich zwischen den Walzenpaaren 4, 5, 8, 9.
Danach sind auf der Unter- bzw. der Oberseite der Papierbahn 1 Kühleinrichtungen 10, 11 angeordnet, um die Papierbahn 1 wieder abzukühlen. Auch derAb- stand der Kühleinrichtungen 10, 11 zu der Papierbahn 1 ist vorzugsweise in Richtung von Pfeilen A, B veränderbar. Anschließend wird die Papierbahn zwischen zwei Auslaufwalzen 12, 13 aus der Glättungseinrichtung herausgezogen. Die Auslaufwalzen 12, 13 geben die Papierbahn 1 wieder frei und dienen als Umlenkwalzen zur Rückführung der Führungsbänder 2, 3 zu den Einlaufwalzen 4 bzw. 5.
In entsprechender Weise ist auch eine Glättungseinrichtung mit mehreren Nips (Fig. 2) aufgebaut. Der Übersichtlichkeit halber sind daher die mit den in Fig. 1 dargestellten Elementen übereinstimmenden Bestandteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Zusätzlich sind jedoch weitere Kalanderwalzenpaare 14, 15 und 16, 17 vorhanden, denen jeweils wahlweise zusätzliche Heizzonen 18, 19 bzw. 20, 21 zuge- Unter der Annahme, dass die Wärmeverluste gering sind, kann auch nur eine Heizzone zu Beginn des Systems und mehrere Walzenpaare hintereinander und schließlich am Ende die Kühlzone vorgesehen sein. Diese Anordnung zeichnet sich insbesondere durch geringere Anschaffungs- und Betriebsmittelkosten aus.
Die Führungsbahnen 2 und 3 (Fig. 3) liegen in den Randbereichen derart übereinander, dass sie die Papierbahn 1 vollständig seitlich nach außen abschirmen und überdecken. Um eine möglichst hohe Dichtungswirkung zu erzielen, sind dazu in den Seitenbereichen entweder U- oder V-förmige Vorsprünge 22, 23 an beiden Führungsbahnen 2 und 3 angebracht, die ineinandergreifen und die Feuchtigkeit der Papierbahn 1 nicht nach außen dringen lassen. Auch andere Dichtungsmittel lassen sich an den seitlichen Rändern der Führungsbänder 2, 3 vorsehen, wenn sich diese leicht im Bereich der Einlaufwalzen 4, 5 mit einander verbinden und im Bereich der Auslaufwalzen 10, 11 ebenso leicht wieder von einander trennen lassen.
2 Führungsband 3 Führungsband 4 Einlaufwalze 5 Einlaufwalze 6 Heizeinrichtung 7 Heizeinrichtung
10 8 Glattungswalze 9 Glattungswalze 10 Kühleinrichtung 11 Kühleinrichtung 12 Auslaufwalze
15 13 Auslaufwalze 14 Glattungswalze 15 Gl ttungswalze 16 Glattungswalze 17 Glattungswalze
20 18 Heizzone 19 Heizzone 20 Heizzone 21 Heizzone 22 Vorsprünge
25 23 Vorsprünge

Claims

Anordnung zum Glätten einer Faserstoffbahn Patentansprüche
1. Anordnung zum Glätten einer Faserstoffbahn (1) mit mindestens einem mindestens eine beheizte Walze (8, 9; 14, 15; 16, 17) umfassenden Walzenpaar (8, 9; 14, 15; 16, 17), durch das die Faserstoffbahn (1) hindurchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserstoffbahn (1) zwischen zwei Führungsbändern (2, 3) durch das mindestens eine Walzenpaar (8, 9; 14, 15; 16, 17) hindurchführbar ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb und/oder oberhalb der Führungsbänder (2, 3) vor dem min- destens einen Walzenpaar (8, 9; 14, 15; 16, 17) eine Heizzone (6, 7; 18, 19; 20, 21 ) angeordnet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizzone (6, 7; 18, 19; 20, 21) Heizmittel zum Beheizen über Wärmestrahlung, über Konvektion, insbesondere mittels Luft, Wasser oder Öl als Wärmeträgermedium, oder durch Kontakt, insbesondere mittels Rollstangen, aufweist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Walzenpaar (8, 9) bzw. nach dem in Bahnlaufrichtung letzten Walzenpaar (16, 17) unterhalb und/oder oberhalb der Führungsbänder (2, 3) dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbänder (2, 3) seitliche Abdichtungen (22, 23) aufweisen, durch die die seitlichen Kanten der Faserstoffbahn (1) nach außen abgedichtet sind.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtungen elastische Schichten oder ein von den Führungsbändern (2, 3) gebildetes Nut-Feder-System (22, 23) umfassen.
PCT/EP2004/053223 2003-12-05 2004-12-02 Anordnung zum glätten einer faserstoffbahn WO2005054575A1 (de)

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