FI80309B - Kalander. - Google Patents

Description

1 80309

Kalenteri. - Kalander.

Keksinnön kohteena on paperikoneen yhteydessä samassa linjassa käytettävä kalanteri.

Paperikoneesta tulevassa paperissa on raakatilassa karhea pinta, joka tarvitsee useampia käyttötarkoituksia varten jälkikäsittelyä, joka johtaa pinnan tasoittumiseen ja tiivistymiseen. Jälkikäsittelyä varten ovat tunnettuja tasoitus-laitteet ja kalanterit, Tasoituslaitteet käsittävät ainoastaan kovia valsseja ja ne tasoittavat paperin rajapinnat siten, että paperin pinnan muodostavat osat ovat oleellisesti yhdessä tasossa. Kalenterin valssivälit ovat nk. pehmeitä valssivälejä, ts. sellaisia, joissa kova valssi on kimmoisasti joustavan valssin parina. Kalentereissa kimmoisasti joustavat valssit ovat aivan vallitsevasti paper iva 1sseja, ts. valsseja, jotka koostuvat päällekkäin kerrostetuista paperisuikaleista. Kalanteri vaikuttaa myös tietyssä määrin tasoittumiseen, ensi sijassa kuitenkin kiiltoon, ts. paperirainan pinta tiivistyy ja sulkeutuu.

Tavallisesti kalanteri rakennetaan nk. superkalanteriksi, joka koostuu joukosta päällekkäin järjestettyjä valsseja, jotka ovat vuorotellen pehmeitä ja kovia. Paperiraina kulkee tällä tavalla peräkkäin useiden valssivälien lävitse.

Nykyään vielä vallitsevan käytännön muodostaa se, että paperin pinnan viimeistys tapahtuu erillisessä, paperikoneen jälkeen kytketyssä työvaiheessa. Paperi rullataan paperikoneen päässä ja puretaan uudelleen rullalta erillisissä työvaiheissa, minkä jälkeen pinta käsitellään ja paperi rullataan jälleen. Paperikoneen, joka voi toimia huomattavalla nopeudella, jopa 1000 m/min., tuotannon säilyttämiseksi tarvitaan useimmiten kaksi kalanteria, koska pinnan viimeistyksessä esiintyy sangen usein häiriöitä, jotka vaativat kalenterin pysäyttämisen. Yksi ainoa kalanteri ei voi pysyä nopean paperikoneen tuotannon mukana.

2 80309

Paperin erillinen pinnan viimeistys paperikoneen ulkopuolella ei edusta yksinomaan jo tarvittavien lisärullausvaiheiden johdosta ihannetilaa. Tämä ihannetila on saavutettu vasta silloin, kun onnistuu suorittaa pinnan vimeistys paperikoneen tuotannon vauhdissa niin, että paperi kulkee laitteiston lävitse kaikissa valmistusvaiheissa samalla vauhdilla ja laitteiston loppupäästä ulos jatkuvasti lopullisessa tilassaan.

Mitä tasoittamiseen tulee, on jo kauan sitten ollut tunnettua yhdistää kalenterit nk. konetasoituslaitteiksi paperikoneisiin. Kuitenkin tasoituslaitteilla saavutettavat vaikutukset ovat riittäviä ainoastaan tiettyjä käyttötapauksia varten ja muita käytöttapauksia varten ne ovat jopa ei-toivottuja, esimerkiksi koska paperin pintaan voi tasoituksen yhteydessä kuituaineksen paikallisen erilaisen kokoonpuristumisen johdosta muodostua täpliä tai tummia kohtia.

Kalenterin yhdistäminen paperikoneeseen on näihin saakka sitä vastoin onnistunut ainoastaan satunnaisissa tapauksissa erikoistehtävissä. Pääsyynä niiden vaikeuksien ohella, jotka esiintyvät koko laitteistoa varten tarkoitetun kalenterin häiriötapauksissa on se ongelma, että peräänantavat valssit eivät kestä niitä rasituksia, jotka esiintyvät nopeiden paperikoneiden suurien nopeuksien yhteydessä.

Paperikoneeseen yhdistetyn kalenterin eräs esimerkki on esitetty aikakauslehdessä "Wochenblatt för Papierfabrikation" (1978), numero 21, sivut 809-814, erityisesti sivu 814.

Tämä nk. tasoituskalanteri käsittää viiden valssin sarjan, joista kolme on kovaa ja kaksi kimmoisaa. Paperiraina kulkee siis neljän pehmeän valssivälin kautta. Toivottujen vaikutusten saavuttamiseksi tarvitaan verraten suuria paineita. Kokemuksen mukaan tämä johtaa käytettäessä suhteellisen pehmeitä valsseja tavallisesti siihen, että valssien päällysteet käytössä muotoutuvat monikulmaisiksi, jolloin pyöriessä esiintyy vaikeasti torjuttavia värähtelyjä. Lisäksi tässä tunnetussa sove1lutusmuodossa on pulmallista se, että pehmeät valssit, 3 80309 kuten jokaisessa tavallisessa, valssisarjan käsittävässä kalenterissa, toimivat kahdessa valssi välissä ja siten jokaisella kierroksella kokevat kaksi vanutusta. Tällöin osittain lämmöksi muuttuva vanutustyö johtaa kimmoisien valssien päällysteen kuumenemiseen, mikä rajoittaa työskentely nopeutta . Tunnetuille ta soituskalanterei1le on siten ilmoitettu myös maksiminopeus, joka on 250 m/min.

Tätä epäkohtaa ei esiinny julkaisusta EP-OS 27 621 tunnetussa, paperikoneen kanssa samassa linjassa käytettäväksi tarkoitetussa kalanterissa, joka käsittää ainakin kaksi yhdessä toimivaa kovaa valssia, joita vasten toimii sivuttain yhteensä neljä pehmeää valssia. Paperiraina on johdettu luikertelevasti valssisovituksen lävitse ja kulkee peräkkäin pehmeiden valssi-välien ja kovan valssivälin lävitse. Kovia valsseja vasten voidaan ulkoapäin asettaa niiden tasossa olevia muita kovia valsseja niin, että kovien valssivälien lukua voidaan suurentaa. Pehmeiden valssien täytyy olla muodostettu paperivalsseik-si, joten myös tämä kaianteri soveltuu ainoastaan pieninopeuk-sisille paperikoneille. Koska lisäksi valssit eivät ole yhdessä tasossa, ovat kustannukset valssien säätämiseksi hyvin suuret eikä ole yksinkertaista rakentaa laitetta stabiiliksi.

Keksinnön tehtävänä on ehdottaa paperikoneen yhteydessä samassa linjassa käytettävä kaianteri, joka on rakennettu yksinkertaiseksi, ja joka mahdollistaa suurempien nopeuksien käyttämisen kuin aikaisemmin tunnetut kalenterit.

Tämän tehtävän keksinnön mukainen ratkaisu on annettu patenttivaatimuksissa 1 ja 2, jotka kohdistuvat keksinnön kahteen erilaiseen sove1lutusmuotoon. Nämä määrittelevät nimittäin sekä itse kalanterin että koko paper invalmistuslai11eiston, johon se on yhdistetty.

Keksinnön mukainen kaianteri on tehty rakenteeltaan mahdollisimman yksinkertaiseksi. Se koostuu nimittäin itse asiassa 4 80309 ainoastaan kahdesta peräkkäin kytketystä kaksivalssi-tasoitus-laitteistosta tai -kalanterista, joiden läpi raina voi kulkea. Tämä yksinkertainen rakenne ei pienennä ainoastaan rakennekustannuksia, vaan vaikuttaa osaltaan siihen, että kalenterin käsittely, siis esimerkiksi paperirainan johtaminen valssien väliin on yksinkertaista ja vältetään häiriöiden vaara.

Mahdollisen työnopeuden kohottaminen perustuu kimmoisan päällysteen suureen kovuuteen, minkä ansiosta vanutustyö kimmoisassa päällysteessä ja siten lämmön kehittyminen voidaan pittää verraten alhaisella tasolla. "Pehmeiden" valssien kovuus on kalanteroimiseen aikaisemmin käytettyä jossain määrin suurempi. Kovimmat aikaisemmin käytetyt päällysteet ovat kerrostettua, tekohartsilla kyllästettyä ainetta, jonka kovuus on korkeintaan 80-82° Shore D.

Sinänsä olisi ollut odotettavissa, että keksinnön mukaisesti käytettävien valssien suuren kovuuden vuoksi olisi havaittavissa alttius paperin latistumiseen, koska käsittely kovilla valsseilla tapahtuu kalanteroimiskäsittelyn läheisyydessä. Kuitenkin yllättäen ei esiinny minkäänlaista latistumista tai muuta me ta 11iva1ssei1la käsittelyn epäkohtaa. Kimmoisien valssien kovuus tuottaa tulokseksi sekavaikutuksen pelkän tasoittumisen, joka muussa tapauksessa saadaan aikaan kovilla valssiparei1la, ja satinoimisvaikutusten, jotka tavallisissa paperivalssilla varustetuissa kalantereissa on saavutettavissa, välillä. Tällainen sekavaikutus on todettu monia käyttötapauksia varten edulliseksi ja sitä ei voida saavuttaa rakenteeltaan tavallisilla taso ituslai11ei 11a eikä kalantereilla tai superkalantereilla.

Kahden valssipatin järjestämisellä on se etu, että kimmoisalla päällysteellä varustettu valssi toimii kulloinkin ainoastaan yhtä valssiväliä varten ja sinänsä jo vähennetty vanutustyö jokaisella kierroksella tapahtuu ainoastaan kerran. Sitä paitsi kuitenkin yhteensä riittävän käaittelyvaikutuksen 5 80309 saavuttamiseksi välttämätöntä viivapainetta voidaan alentaa yksittäisessä va1ssivä1issä. Kahden toisistaan erillisen valssiparin järjestämisen rakenteelliset toimenpiteet siis vapauttavat valsseja kuormituksesta tavallaan kaksin verroin, mistä on hyötynä työnopeuden nostaminen huomattavaan arvoon.

Kuitenkin kimmoisten valssien suuren kovuuden edellytyksenä on, että ne reagoivat erittäin herkästi viivapaineen epätasaiseen jakautumiseen. Paine-erot valssivälin eri kohdissa saavat aikaan sen, että käsittelyvaikutus poikittain rainaan nähden on hyvin erilainen, jolloin paljon riippuu siitä, kuinka viivapaine kyetään pitämään mahdollisimman tasaisena koko rainan leveydellä. Tämän saavuttamiseksi on tarpeellista "vyöhykkeittäin taivutusohjättävien valssien" käyttö. Nämä ovat valsseja, joissa on paikallaan olevia sydämien ympäri pyöriviä onttoja valsseja, joissa viivapaineeseen vaikuttavat onttoa valssia pitkin sydämeen sijoitetut ja onton valssin sisäkehää vasten toimivat männät. Tämä voi tapahtua sillä tavalla, että männät aikaansaavat välittömästi viivapaineen, kuten julkaisun DE-OS 2 230 139 mukaisessa valssissa. Vaihtoehtona on julkaisun DE-OS 3 003 395 mukainen valssi, jossa sydämen ja onton valssin väliin sijoitetut pitkittäistiivisteet ovat jakaneet osiin pitkittäiskammiot ja valssivälin puoleinen pitkittäiskammio on täytettävissä paineöljy11ä. Tässä männät avustavat paineöljyllä onton valssin sisäkehää vasten aikaansaadusta tasaisesta paineen käytöstä lähtien käyttämään hyödyksi vyöhykkeitä ja vetämään paineen niistä pois. Molemmissa tapauksissa sopivalla ohjauksella voidaan vaikuttaa viivapaineeseen valssiväliä pitkin mielivaltaisesti tietyssä määrässä.

Tilanne on erilainen julkaisun DE-PS 1 026 609 mukaisessa nk. S-valssissa, jossa on saavutettavissa ainoastaan tasainen taipuma koko pituudella tai vastaavalla viivapaineen kululla. Luonnollisesti sama pätee myös kaikille massiivisille valsseille.

Keksinnön tunnusmerkkien kokonaisuus antaa käytännössä 6 80309 hyvin käytettävän laitteen, joka tuottaa monia käyttötapauksia varten yllättäviä etuja sekä käsittelyvaikutuksia.

On olemassa käsittely tapauksia, erityisesti molemmilta puoliltaan samanlaisen paperin käsittelyssä, joissa on edullista, kun kummassakin valssiparissa kovat valssit tai valssit, joissa on kimmoisa päällyste, koskettavat paperirainaa eri puolilta. Kovien valssien tai valssien, joissa kummassakin valssiparissa on kimmoisa päällyste, eräs usein suositeltavampi sovellutusmuoto on kuitenkin esitetty patenttivaatimuksessa 3. Tämän sovellutuksen eräs etu on siinä, että toivottu käsittely vaikutus saavutetaan kahdessa vaiheessa ja yhdessä vaiheessa voidaan pitää alhaisempi viivapaine, joka ei rasita liiaksi paperirainaa.

Kimmoisien valssien päällysteen edullinen kovuusalue patenttivaatimuksen k mukaan on 83 -90° Shore D. Tämä kovuusaste voidaan saavuttaa patenttivaatimuksen 3 mukaan kovakumia olevalla päällysteellä, johon täyteaineosuus valitaan sopivan suureksi. Paperivalsseilla ei voida saavuttaa tällaisia kovuuksia. Samoin on vaikeaa saada näin kovia muoveja, jotka antavat toivotun käsittely vaikutuksen ja lisäksi sietävät suuren nopeuden vaadittavilla viivapainei1la.

Todettiin, että edullisten käsittely vaikutusten saavuttamiseksi, on tarkoituksenmukaista, jos päällysteen paksuus on ainakin 15 mm (patenttivaatimus 1). Käsittelyvaikutukset eivät ole helposti hyväksyttävästi selitettävissä, mutta voi olla, että tietyn taipuisuuden aikaansaavan päällysteen suuri paksuus tasoittaa osittain suuren kovuuden vaikutuksen, ja käsittelyvaikutukset aikaansaadaan juuri molempien tunnusmerkkien yhteisvaikutuksen avulla.

Piirustuksessa on esitetty kaaviollisesti keksinnön eräs sovellutusesimerkki.

Piirustus esittää poikkileikkausta kahdesta valssiparista ilman niihin kuuluvaa koneen pylvästä.

7 80309

Kokonaisuudessaan viitenumerolla 100 merkitty kalenteri käsittää kaksi valssiparia 10, 10'. Valssipari 10 käsittää kaksi valssia 1, 2, jotka on muodostettu vyöhykkeittäin taivutusohjattaviksi valsseiksi. Niissä on liikkumaton sydän 3, jonka ympäri ontto valssi 5 pyörii ja joka on laakeroitu ontosta valssista 5 ulkonevien päiden kohdalla koneen pylvääseen. Valssin 1 ontossa valssissa 5 on kovakumia, jonka kovuus on 88° Shore D, oleva kimmoisa päällyste 6, kun taas alemman valssin 2 ontto valssi 5 itse muodostaa terästä olevalla sileällä ulkopinnallaan toimivan valssin kehän.Voimien kohdistaminen viivapaineen aikaansaamiseksi tapahtuu sydäntä 3 pitkin ja sitä vasten sovitetuilla, hydraulisesti toimivilla pa inemänn i 11 ä 4, jotka nojaavat onton valssin 3 sisäkehään, joka liukuu niiden ohi. Painemän-tien 4 aikaansaamaa painetta voidaan ohjata toisistaan riippumatta. Näin viivapaineen kulkua voidaan vaihdella valssivälin eri kohdissa toivomusten mukaan.

Painemäntien 4 vastavoimat syntyvät liikkumattoman sydämen taipumisesta. Onton valssin 5 sisäkehä on ympäriinsä välin päässä liikkumatomasta sydämestä 3 niin, että tämä voi taipua onton valssin sisällä eikä ontto valssi vahingoitu tämän taipumisen vaikutuksesta.

Valssien 1, 2 läpimitta tavallisilla 4-5 m:n työleveyksillä on 400 - 500 mm ja kimmoisan päällysteen 6 paksuus on 20 mm .

Valssiparin 10' valssien 1' ja 2’ rakenne on pääasiallisesti samanlainen valssien 1, 2 rakenteen kanssa ja vastaavia osia on merkitty samoilla viitenumeroilla.

Eroavaisuutena on kuitenkin se, että valsseissa 1', 2' männät 4' eivät itse saa aikaan viivapainetta valssin välissä. Valsseissa 1', 2’ oikeamminkin pitkittäistiivisteillä 7, jotka on kiinnitetty sydämen "ekvaattorin" kohdalle ja nojaavat onton valssin 5 sisäkehää vasten, on tiivistetty onton valssin 5 ja sydämen 3 välinen pitkittäiskammio 8, 8 80309 joka sijaitsee valssin välin puolella. Pitkittäistiivisteiden 7 lisäksi valssien 1', 2' päissä on esittämättä jätetyt päätetiivisteet. Pitkittäiskammio 8 voidaan täyttää esittämättä jätettyjen syöttöjohtojen kautta paineöljyllä niin, että onton valssin 5 sisäkehää vastaan valssin välin puoleisella sivulla valssin 1', 2' koko pituudella saadaan aikaan tasainen paine. Männät 4* jättävät avoimeksi paineenvaikutuspinnasta vyöhykkeet, joissa ohjatusti voidaan ylläpitää alempi paine, millä voidaan vaikuttaa myös paineprofiiliin valssiväliä pitkin. Samalla kun valssien 1, 2 painemännät 4 saavat aikaan viivapaineen, männät 4' poistavat juuri päinvastoin paineen.

Valssiparien 10, 10' erilaisuus avustaa ainoaltaan erilaisten mahdollisuuksien kuvaamista. Tavallisesti valssiparit 10, 10' muodostetaan tavalla tai toisella keskenäänifi samanlaisiksi.

Valssien 1, 2 tai 1', 2' sovitus paperirainaan 20 nähden on samanlainen, ts. molemmissa valssipareissa 10, 10' kimmoisan päällysteen 6 käsittävä valssi 1, 1' vaikuttaa paperirainan 20 yläsivuun. Valssiparit 10, 10' voivat olla sovitetut myös siten, että raina 20 kulkee pääasiallisesti pystysuorasti.

Valssien väliin on sovitettu vielä levitystela 11 sekä tela 12 rainan jännityksen mittaamiseksi ja säätämiseksi.

Paperiraina 20 kulkee paperikoneesta, tullen heti kalanteriin 10 ja saa valssiparien 10, 10' välissä kaksivaiheisen, yhdistetyn tasoitus- ja kiillotuskäsittelyn.

Koe-esimerkkil

Itsekirjoittava läpilyöntipaperi koostuu kolmen erilaisen paperiarkin sarjasta: 1. Paperilehdestä, joka paperikoneessa sivelylistalla varustetun sivelylaitteen välityksellä varustetaan nk. f-sivelyllä.

9 80309 Tämä sively edistää läpilyönnin kiinnitystä.

2. Paperilehdestä, joka valmistetaan paperikoneessa raakapape-riksi ja sen jälkeen päällystetään erillisessä sivelykoneessa b-sivelyllä, joka sisältää läpilyöntimerkit ilmaisevia pieniä värikuulia.

3. Paperilehdestä, joka paperikoneessa päällystetään f-sivelyl-lä ja sively koneessa b-sivelyllä.

Kohdan 1 mukainen paperilehti on itseläpilyöntisarjän viimeinen, ja sen päällystetty sivu on ylöspäin käännetty. Kohdan 2 mukainen lehti on pää 1ly slehti , jossa on päällystetty sivu käännetty alaspäin. Kohdan 3 mukainen lehti toimii välikerroksena, jolloin pienillä värikuulilla päällystetty, ts. b-sively,n kantava sivu sijaitsee viimeisen lehden f-sivun vastapäätä.

Ainoastaan f-sivelyllä päällystetyissä papereissa pyritään parempaan sileyteen kuin 35 Bekk-sekuntia. Molemmilta puolilta päällystettyjen laatujen yhteydessä pyritään sileyteen 50 Bekk-sekuntia, koska sileys laskee vähän toisen sivelyn (uudistettu kostutus) vaikutuksesta.

Tällöin ei riipu siitä, kummalla paperin sivulla tavoiteltavan sileysarvon on oltava, koska kokemus osoittaa, että molemmilla sivuilla kalenterissa 100 käsittelyn jälkeen on jotakuinkin samat sileysarvot. Paperiraina 20 joutuu kalenterissa 100 viirapuoli alaspäin. Tämä sivu kantaa myös f-sivelyä ja joutuu kovaa valssia 2 vasten. Voi olla, että tämän johdosta esiintyy molempien sivujen tiettyä tasoittumisen yhtenäistymistä.

Suoritetut laajat kokeet ovat osoittaneet, että kalanterissa 100 voidaan saavuttaa helposti kaikki sileydet arvoon 50 Bekk-sekuntia saakka. Kun aikaisemmin kalentereissa täytyi käyttää viivapainetta arvoon 120 daN/cm saakka, nämä sileysarvot ovat saavutettavissa kovalla kumilla 10 80309 päällystetyillä valsseilla 1 ja 1' viivapaineella noin 50 - 60 daN/cm. Viivapainearvojen aleneminen perustuu osaksi siihen, että käytetään kahta valssiparia ja siten kaksivaiheista käsittelyä. Siten rainaa käsitellään varovaisesti.

Tasoitus- ja sileysprofiili poikkisuunnassa on hyvä. Paperissa ei esiinny mitään latistumista.

Kosteuspitoisuus on välillä 6,3 ja 6,8 %. Paperikoneen nopeus ja siten myös kalenterin nopeus oli 550 - 600 m/min.

Erittäin mainitsemisen arvoista on, että kalenterilla 100 saavutetut sileydet laskevat merkitsevästi vähemmän varastoimisen ja myöhemmin suoritetun toisen sivelyn vaikutuksesta kuin sileysarvot, jotka on aikaansaatu superkalan-terilla. Kuitenkin syy tähän edulliseen ilmiöön on tuntematon.

Koe-esimerkki 2

Himmeiden ja kovien postipapereiden kysymykäessä;: ollessa vaaditaan sileyarvoja 15 Bekk-sekuntia, jotka saavutetaan kalenterissa 100 pienemmillä profii1ivaikeuksi1la kuin kalenterissa, josa on kovakumivalssit. Tämä pätee myös kserografiikkapapereille, joita valmistetaan sileydellä 25 Bekk-sekuntia.

Koe-esimerkki 3

Optisten päällystettyjen papereiden tapauksessa, joiden pintayksikön paino on 90 g/m , saadaan sileysarvoja yli 30 Bekk-sekuntia, jotka paperin arpimaisen pinnan johdosta aikaisemmin voitiin saavuttaa ainoastaan superkalanterissa. Tätä paperia valmistettiin kalenterilla 100 varustetussa paperinvalmistuslaitteistossa laadun ollessa moitteeton, jolloin vdivapaine ensimmäisessä valssiparissa 10 oli 50 daN/cm ja toisessa valssiparissa 10' 60 daN/cm.

Claims (4)

1. Paperikoneen yhteydessä samassa linjassa käytettävä kalanteri (100), jossa on kaksi erillistä, lähekkäin toisiaan seuraavaa valssiparia (10, 10'), jolloin kunkin parin toinen valssi (1, l1) on varustettu kimmoisella päällysteellä (6) ja kunkin parin toinen valssi (2, 2') on kova valssi, ja kaikki valssit (1, 2; 1', 2') ovat taivutusohjattavia, tunnettu siitä, että kaikki valssit (1, 1'; 2, 2') ovat vyöhykkeittäin taivutusohjattavia valsseja ja kunkin valssi-parin kimmoisan päällysteen (6) omaavan valssin (1, 1') kovuus on ainakin 85° Shore D ja päällysteen (6) paksuus on ainakin 15 mm.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kalanteri, tunnettu siitä, että kovat valssit (2, 2') ja valssit (1, 1') joissa on kimmoisa päällyste (6), vaikuttavat kulloinkin paperirainan (20) samaan puoleen.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kalanteri, tunnettu siitä, että kimmoisien valssien päällysteen (6) kovuus on 85 - 90° Shore D.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen kalanteri, tunnettu siitä, että päällyste (6) on kovakumia. 12 80309