EA000317B1 - Способ двухсторонней обработки бумажного полотна и каландр для осуществления этого способа - Google Patents

Description

Изобретение относится к каландрам для двухсторонней обработки бумажного полотна, в особенности, для производства бумаги для глубокой печати.

Известны так называемые компактные каландры, содержащие жесткие и мягкие или эластичные валки, между которыми образованы зоны контакта. Часть валков выполнена с возможностью нагрева, при этом нагреваемый валок образует зону контакта с мягким валком, прогиб которого может регулироваться. Для двухсторонней обработки бумажного полотна могут также устанавливаться друг за другом два каландра такого типа. Однако этим способом могут быть изготовлены только бумаги, подвергающиеся простому лощению, а не технические бумаги, как, например, силиконовые бумагиосновы, а также бумаги для глубокой печати. Кроме того, большая часть энергии для обработки должна подводиться в виде тепла. Поэтому нагреваемые валки имеют температуру наружной поверхности от 160 до 200°С. Излучается много тепловой энергии, которая должна отводиться кондиционерами. Так как диаметр валка по причине жесткости достаточно большой, то должны прикладываться большие распределенные нагрузки, чтобы создать напряжения сжатия, необходимые для желаемых результатов лощения. Далее, сменные эластичные валки являются дорогими, так как они должны одновременно иметь возможность регулирования прогиба.

Известен способ двухсторонней обработки бумажного полотна, преимущественно для производства бумаги для глубокой печати, с применением каландра путем пропускания бумажного полотна между жесткими и мягкими валками, часть из которых нагревают, причем крайние валки создают необходимое напряжение сжатия между валками, а, по меньшей мере, один из крайних валков выполнен с возможностью регулирования возникающего в нем прогиба (см. Prospekt Die neuen SuperkalanderKonzepte der Firma Sulzer Papertec GmbH aus 1994 (Kennziffer 05/94d)). Нагреваемые валки имеют температуру наружной поверхности, ограниченную значением примерно 80°С. Среднее напряжение сжатия в зонах контакта между валками при нормальной эксплуатации лежит в пределах между 15 и 30 Н/мм², а в самой нижней зоне контакта напряжение сжатия составляет примерно 40 Н/мм².

Известен также каландр, содержащий расположенные в ряду, нагружаемом с конца, жесткие и мягкие валки, причем, по меньшей мере, некоторые из жестких валков выполнены с возможностью нагрева, а верхний и/или нижний валок имеет возможность регулирования прогиба (см. Prospekt Die neuen SuperkalanderKonzepte der Firma Sulzer Papertec GmbH aus 1994 (Kennziffer 05/94d)). Этот каландр служит для окончательной обработки бумажного полотна с тем, чтобы оно получило желаемые значения гладкости, глянца, толщины, удельного объема и т.д., и устанавливается отдельно от бумагоделательной машины. Мягкие или эластичные валки имеют покрытие, состоящее, как правило, из волокнистого материала. Для бумаг, подвергающихся простому лощению, как, например, писчая бумага, достаточно ряда с 9 или 10 валками. Для более высоко качественных бумаг, таких как бумага для глубокой печати, технические бумаги или уплотнительные бумаги, необходимо от 12 до 16 валков. Такая большая машина является дорогой и занимает большую площадь.

В основу изобретения положена задача создать способ двухсторонней обработки бумажного полотна, преимущественно для производства бумаги для глубокой печати, который позволяет получить превосходные результаты лощения, а также создать каландр вышеописанного типа для осуществления указанного способа, который является меньшим по размерам и более дешевым в изготовлении и эксплуатации.

Указанная задача решается тем, что в способе двухсторонней обработки бумажного полотна, преимущественно для производства бумаги для глубокой печати, с применением каландра путем пропускания бумажного полотна между жесткими и мягкими валками, часть из которых нагревают, причем крайние валки создают необходимое напряжение сжатия между валками, а, по меньшей мере, один из крайних валков выполнен с возможностью регулирования возникающего в нем прогиба, согласно изобретению, используют два одинаковых ряда по пять валков, а ширину зоны контакта между жестким и мягким валками, по крайней мере, для одной пары валков устанавливают из условия: время перемещения бумажного полотна на расстояние, равное ширине зоны контакта, составляет, по меньшей мере, 0,1 мс, температура нагрева наружной поверхности жесткого валка составляет, по меньшей мере, 100°С, а напряжение сжатия в зоне контакта составляет более 42 Н/мм² .

Благодаря уменьшению высоты ряда снижается влияние веса валков на распределенную нагрузку. Поэтому при одной и той же нагрузке в самой нижней зоне контакта можно работать в самой верхней зоне контакта с более высокой удельной нагрузкой, чем в известных суперкаландрах. При этом неожиданным образом оказалось, что достаточно немного повысить подводимую энергию для обработки, чтобы иметь возможность удовлетворительно обрабатывать также высококачественные бумаги. Таким образом, подвод тепла может осуществляться при температурах, которые лишь немного выше температур, принятых в настоящее время в каландрах, поэтому излучение тепла повышается лишь немного. Для этого имеются в распоряжении различные теплоносители, при этом не воз3 никает затруднений, связанных с высокими температурами, с которыми должен работать компактный каландр. Также достаточно относительно небольшого увеличения напряжения сжатия, которое безоговорочно может выдерживаться механически и должно приниматься во внимание разве только при выборе покрытия эластичного валка. Посредством одновременного применения обеих мер (усиленный нагрев и увеличенное нагружение), по меньшей мере, в одной зоне контакта, предпочтительно в самой нижней, могут быть достигнуты чрезвычайно хорошие результаты также в случае использования скоростного каландра и обработки высококачественных бумаг. Так как ряд валков имеет меньшую высоту, чем известный суперкаландр, годятся более низкие здания, что существенно уменьшает стоимость монтажа.

Целесообразно, чтобы время перемещения бумажного полотна на расстояние, равное ширине зоны контакта, составляет максимум 0,9 мс, температура нагрева наружной поверхности жесткого валка составляла максимум 150°С, а напряжение сжатия в зоне контакта составляло максимум 60 Шмм². Поэтому фактически требуется лишь небольшое повышение температуры наружной поверхности и напряжения сжатия.

Предпочтительно, чтобы время перемещения бумажного полотна на расстояние, равное ширине зоны контакта, находилось в пределах 0,2-0,5 мс, температура нагрева наружной поверхности жесткого валка находилась в пределах 110-125°С, а напряжение сжатия в зоне контакта находилось в пределах 45-55 Н/мм².

Целесообразно, чтобы, по меньшей мере, для одного рабочего зазора выполнялось условие, что время обработки составляет самое большее 0,9 мс, нагрев рассчитан на температуру наружной поверхности максимум 150°С, а нагружение рассчитано на напряжение сжатия до 60 Н/мм². Поэтому фактически требуется лишь небольшое повышение температуры наружной поверхности и напряжения сжатия.

Предпочтительно, чтобы время обработки составляло от 0,2 до 0,5 мс, температура наружной поверхности - от 110 до 125°С, а среднее напряжение сжатия - от 45 до 55 Н/мм².

Особенно выгодным является выполнение указанных условий для большинства или для всех зон контакта. Поскольку повышенные значения равномерно распределены на несколько зон контакта, достаточно очень незначительного увеличения температуры и нагрузки.

Поставленная задача решается также тем, что каландр, содержащий расположенные в ряду, нагружаемом с конца, жесткие и мягкие валки, причем, по меньшей мере, некоторые из жестких валков выполнены с возможностью нагрева, а верхние и/или нижние валки имеют возможность регулирования прогиба, согласно изобретению, содержит два одинаковых ряда, каждый из которых включает пять валков.

Каландр, состоящий из двух рядов по пять валков, дает практически такие же результаты лощения, что и обычный 12-валковый каландр, применение которого до сих пор считалось необходимым при производстве бумаг для глубокой печати и других высококачественных бумаг. Разделение валков на два ряда обеспечивает еще одно преимущество, состоящее в том, что зависимость распределенной нагрузки от веса валков меньше, так что в каждой самой верхней зоне контакта можно обрабатывать бумагу с гораздо более высокой распределенной нагрузкой, чем до сих пор.

Преимущество каландров с двумя рядами валков состоит также в том, что они в большей мере пригодны для работы в одной линии с бумагоделательной машиной или со станком для мелования, так как движущееся бумажное полотно в каждом ряду должно проводиться через меньшее количество зон контакта.

Целесообразно, чтобы верхние и/или нижние валки были выполнены с возможностью нагрева.

В связи с этим рекомендуется, чтобы верхний и/или нижний валки были жесткими и нагреваемыми. Через эти жесткие валки тепловая энергия может быть подведена лучше, чем через соседний мягкий валок.

Целесообразно, чтобы мягкие валки были выполнены с покрытием из пластмассы. Такие покрытые пластмассой валки намного более пригодны для эксплуатации при повышенном среднем напряжении сжатия, чем валки, покрытые волокнистым материалом. Они допускают эксплуатацию при напряжении сжатия более чем 42 Шмм². В частности, пластмассовое покрытие должно выдерживать напряжение сжатия до 60 Н/мм².

Это справедливо в особенности в случае, если пластмассовое покрытие валков выполнено из эпоксидной смолы, армированной волокном. Такое пластмассовое покрытие имеет срок службы, по меньшей мере, двенадцать недель.

Преимущество пластмассовых покрытий, кроме их способности выдерживать более высокие напряжения сжатия, состоит также в том, что они - в противоположность покрытиям из волокнистого материала - значительно менее чувствительны к маркировкам и поэтому лишь изредка должны демонтироваться и шлифоваться.

Целесообразно, чтобы все валки были снабжены приводом. В этом случае бумажное полотно может при работающем каландре втягиваться, так как всем валкам может сообщаться одинаковая скорость, прежде чем они будут нагружены.

Рекомендуется также, чтобы ряды валков были закрыты защитным кожухом, который уменьшает тепловое излучение. В этом случае производственное помещение не так сильно нагревается и меньше нуждается в кондиционировании. Температура внутри кожуха, наоборот, поддерживается на более высоком уровне, так что подвод тепла от нагревательного устройства может поддерживаться небольшим.

Изобретение поясняется далее подробнее посредством изображенного на чертеже предпочтительного примера выполнения. Единственная фигура схематично изображает каландр согласно изобретению.

Изображенный каландр 1 содержит два ряда 3 и 4 валков, по пять валков в каждом ряду. Первый ряд 3 содержит нагреваемый, выполненный с возможностью регулирования прогиба жесткий верхний валок 5, мягкий валок 6, нагреваемый жесткий валок 7, мягкий валок 8 и нагреваемый, выполненный с возможностью регулирования прогиба жесткий нижний валок

9. Второй ряд 4 содержит нагреваемый, выполненный с возможностью регулирования прогиба жесткий верхний валок 10, мягкий валок 11, нагреваемый жесткий валок 12, мягкий валок 13 и нагреваемый, выполненный с возможностью регулирования прогиба жесткий нижний валок 14. Таким образом, в первом ряду 3 образованы четыре зоны 15-18 контакта, а во втором ряду 4 - четыре зоны 19-22 контакта, при этом каждая зона контакта ограничена жестким и мягким валками.

Бумажное полотно 23 подводится из бумагоделательной машины 24, проходит сверху вниз с помощью ведущего ролика 25 юны контакта первого ряда 3 и затем зоны контакта второго ряда 4, откуда оно наматывается на намоточное устройство 26. Бумажное полотно прилегает к жестким валкам в первом ряду 3 одной стороной, а во втором ряду 4 - другой стороной, так что достигается двухсторонняя желаемая структура поверхности, например, глянец или гладкость.

Вследствие непосредственной связи каландра 1 с бумагоделательной машиной 24 получается поточное производство. Поэтому каждый из валков 5-14 имеет собственный привод 27. Это даст возможность втягивания бумажного полотна 23 во время работы. Каждый из мягких валков 6, 8, 11 и 13 имеет покрытие 28 из пластмассы, в частности, из армированной волокном эпоксидной смолы. Это покрытие менее чувствительно к маркировкам, чем покрытие из волокнистого материала, так что для поточного производства достигаются существенно большие сроки службы. Кроме того, покрытие может быть нагружено более высоким напряжением сжатия. Оно также более стойко к повышенным температурам, чем бумага. Примером такого покрытия является покрытие из ТорТес 4 фирмы Scapa Kern, Wim-passing/Австрия.

Для каждого ряда предусмотрен блок 29 или 30 управляющего устройства 31. Каждый из управляющих блоков имеет несколько функций, которые поясняются далее для второго ряда 4. Это соответственно имеет силу и для ряда 3.

а) Через линию 32 устанавливается сила Р, с которой верхний валок 10 прижимается вниз, причем нижний валок 14 целесообразным образом зафиксирован. Нагружение может осуществляться также в обратном направлении, при этом сила Р действует на нижний валок 14, а верхний валок 10 зафиксирован. Нагружением определяется также напряжение сжатия, которое имеет место в отдельных зонах 19-22 контакта. Это напряжение сжатия увеличивается сверху вниз, так как к нагружающей силе Р каждый раз прибавляется еще действующий вес отдельных валков. Разумеется, возрастание силы в каждом ряду меньше, чем в известных суперкаландрах, содержащих от 9 до 16 валков.

б) Через линии 33 и 34 подводится рабочая жидкость к устройствам 35 или 36 для выравнивания прогиба верхнего валка 10 и нижнего валка 14. Эти устройства служат для того, чтобы вдоль валков имело место равномерное напряжение сжатия, что само по себе известно. Для этого могут применяться все общеизвестные устройства, в особенности такие, в которых поддерживающие элементы расположены рядом друг с другом в одном ряду и могут поодиночке или группами нагружаться различным давлением.

в) Валки 10, 12 и 14 выполнены с возможностью нагрева, как это показано с помощью стрелки Н. Тепловая энергия подводится через линии 37-39, изображенные штрихпунктиром. Это может осуществляться путем электрического подогрева, путем подогрева излучением, с помощью теплоносителя и т.п. Защитный кожух 40 служит для теплоизоляции и предназначен для того, чтобы излучаемое вследствие подогрева тепло лишь в небольшом количестве отводилось в окружающее пространство.

С помощью силы Р обеспечивается среднее напряжение р сжатия в зонах 15-22 контакта, или, по меньшей мере, в самой нижней зоне контакта, в пределах между 45 и 60 Н/мм². С помощью нагрева Н обеспечивается температура наружной поверхности нагреваемых валков 5, 7, 9, 10, 12, 14 между 100 и 150°С. Диаметры валков и упругость покрытия 28 выбраны так, чтобы ширина зоны контакта составляла примерно от 2 до 15 мм, преимущественно примерно 8 мм. Это приводит к тому, что в зависимости от скорости полотна, в каждой зоне контакта время t перемещения бумажного полотна на расстояние, равное ширине этой зоны, составляет от 0,1 до 0,9 мс. Предпочтительно, если температура Т лежит лишь немного выше нижнего предела, например, составляет 110°С, и напряжение сжатия находится лишь незначительно выше нижнего предела, например, равно 50 Н/мм².

Было обнаружено, что печатная способность натуральных и легко мелованных бумаг зависит не обязательно от достигнутых глянца или гладкости бумажного полотна, а в большей степени от плотности или от обратной ей величины удельного объема (в см³/г). Мера для печатной способности в способе глубокой печати при этом определяется через число непропечатанных точек (отсутствующие точки растра в четверть- и полутоновой области). Наилучшие результаты в этом отношении получают, если для всех зон контакта выдерживаются указанные выше пределы. Результаты обработки бумаги могут быть еще значительно улучшены посредством того, что валки, в особенности средние, устанавливают с возможностью вращения не показанным способом в рычагах, причем консольно свисающие массы положительным образом компенсируются посредством поддерживающих устройств, как это известно из ЕР 0285942 В1.

В примере выполнения видно, что в каждом ряду 3, 4 верхние валки 5, 10, нижние валки 9, 14 и средние валки 7, 12 выполнены как жесткие валки, которые взаимодействуют с мягкими валками 6, 8, 11, 13. Однако можно первые три упомянутых валка выполнить мягкими, а жесткими, предпочтительно нагреваемыми, выполнить средние валки 6, 8, 11 и 13.

Claims (11)

1. Способ двухсторонней обработки бумажного полотна, преимущественно для производства бумаги для глубокой печати, с применением каландра путем пропускания бумажного полотна между жесткими и мягкими валками, часть из которых нагревают, причем крайние валки создают необходимое напряжение сжатия между валками, а, по меньшей мере, один из крайних валков выполнен с возможностью регулирования возникающего в нем прогиба, отличающийся тем, что используют два одинаковых ряда по пять валков, а ширину зоны контакта между жестким и мягким валками, по крайней мере, для одной пары валков устанавливают из условия: время перемещения бумажного полотна на расстояние, равное ширине зоны контакта, составляет, по меньшей мере, 0,1 мс, температура нагрева наружной поверхности жесткого валка составляет, по меньшей мере, 100°С, а напряжение сжатия в зоне контакта составляет более 42 Н/мм².

2. Способ по π. 1, отличающийся тем, что время перемещения бумажного полотна на расстояние, равное ширине зоны контакта, составляет максимум 0,9 мс, температура нагрева наружной поверхности жесткого валка составляет максимум 150°С, а напряжение сжатия в зоне контакта составляет максимум 60 Н/мм².

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что время перемещения бумажного полотна на расстояние, равное ширине зоны контакта, находится в пределах 0,2-0,5 мс, температура нагрева наружной поверхности жесткого валка находится в пределах 110-125°С, а напряжение сжатия в зоне контакта находится в пределах 45-55 Н/мм².

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что указанные условия выполняются для большинства или для всех зон контакта.

5. Каландр для осуществления способа по одному из пп.1-4, содержащий в ряду, нагружаемом с конца, жесткие и мягкие валки, причем, по меньшей мере, некоторые из жестких валков выполнены с возможностью нагрева, а верхние и/или нижние валки имеют возможность регулирования прогиба, отличающийся тем, что он содержит два одинаковых ряда, каждый из которых включает пять валков.

6. Каландр по п.5, отличающийся тем, что верхние и/или нижние валки выполнены жесткими и с возможностью нагрева.

7. Каландр по п.5 или 6, отличающийся тем, что мягкие валки выполнены с покрытием из пластмассы.

8. Каландр по п.7, отличающийся тем, что пластмассовое покрытие валков выполнено из материала, способного выдерживать напряжение сжатия до 60 Н/мм².

9. Каландр по п.7 или 8, отличающийся тем, что пластмассовое покрытие валков выполнено из эпоксидной смолы, армированной волокном.

10. Каландр по одному из пп.5-9, отличающийся тем, что все валки снабжены приводом.

11. Каландр по одному из пп.5-10, отличающийся тем, что ряды валков закрыты защитным кожухом.