DE102009028039A1

DE102009028039A1 - Roller and use of a roller and method with a roller for treating a paper or board web

Info

Publication number: DE102009028039A1
Application number: DE200910028039
Authority: DE
Inventors: Eugen Schnyder; Thomas Schuster; Rolf Van Haag
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2011-02-03
Also published as: EP2280118A1; EP2280118B1

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Walze, ein Verfahren mit einer Walze und die Verwendung einer Walze zur Behandlung einer Papier- oder Kartonbahn (3), mit einer feststehenden Achse (4) und einem umlaufenden Mantel (5), die zumindest einen im Wesentlichen in Axialrichtung der Walze (1) verlaufenden, mit einer konkaven, hydrostatisch geschmierten Andruckfläche (7) gegen den Mantel (5) wirkenden Anpressschuh (6) und ein in Umlaufrichtung (22) des Mantels (5) davor angeordnetes Leistenelement (13) umfasst, welches mit wenigstens einem Stützelement (15) im Wesentlichen radiale Kräfte aufbringt. Um in einem Kalandernip Druckspannungen über 15 N/mmauf die Bahn zu übertragen, ohne auf einen breiten Nip von mindestens 40 mm Länge zu verzichten, ist vorgesehen, dass der Mantel (5) tangential auf die konkave, hydrostatisch geschmierte Andruckfläche (7) des gegen den Mantel (5) wirkenden Anpressschuhs (6) aufläuft und an der Gegenwalze (2) anliegt, so dass die Belastungen auf den Mantel (5) im Einlaufbereich (16) des Anpressschuhs (6) maximal 10% größer als in der Anpressschuhmitte (17) sind und der Mantelwirkstoff einen mittleren E-Modul von 4000 MPa aufweist.The invention describes a roller, a method with a roller and the use of a roller for treating a paper or cardboard web (3), with a fixed axis (4) and a circumferential jacket (5) which has at least one essentially in the axial direction of the Roller (1) running with a concave, hydrostatically lubricated pressure surface (7) acting against the jacket (5) and a strip element (13) arranged in front of it in the direction of rotation (22) of the jacket (5), which with at least a support element (15) applies essentially radial forces. In order to transfer compressive stresses of over 15 N / mm to the web in a calender nip without having to forego a wide nip of at least 40 mm in length, it is provided that the jacket (5) tangentially to the concave, hydrostatically lubricated pressure surface (7) of the counter The pressure shoe (6) acting on the jacket (5) runs up and rests against the counter roller (2), so that the loads on the jacket (5) in the inlet area (16) of the pressure shoe (6) are a maximum of 10% greater than in the center of the pressure shoe (17 ) and the active jacket material has an average modulus of elasticity of 4000 MPa.

Description

Die Erfindung betrifft eine Walze und die Verwendung einer Walze zur Behandlung einer Papier- oder Kartonbahn, mit einer feststehenden Achse und einem umlaufenden Mantel, die zumindest einen im Wesentlichen in Axialrichtung der Walze verlaufenden, mit einer konkaven, hydrostatisch geschmierten Andruckfläche gegen den Mantel wirkenden Anpressschuh und ein im Umlaufrichtung des Mantels davor angeordnetes Leistenelement umfasst, welches mit wenigstens einem Stützelement im Wesentlichen radiale Kräfte aufbringt.The The invention relates to a roller and the use of a roller for Treatment of a paper or board web, with a fixed Axis and a circumferential mantle, which is at least one substantially extending in the axial direction of the roller, with a concave, hydrostatic lubricated pressure surface acting against the jacket pressure shoe and in the circumferential direction of the jacket arranged in front strip element comprising, which with at least one support element substantially applying radial forces.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung einer Papier- oder Kartonbahn mit der genannten Walze.Of Furthermore, the invention relates to a method for the treatment of a Paper or board web with said roll.

Um einen so genannten Breitnip-Kalander zu schaffen, sind Walzen im Einsatz die eine feststehende Achse aufweisen. Auf dieser Achse stützt sich wenigstens ein Anpressschuh ab, der hydraulisch gegen einen umlaufenden biegeschlaffen Mantel angepresst werden kann. Um Verschleiß zu vermeiden, ist die Kontaktfläche des Anpressschuhs, die gegen den Mantel wirkt, hydrostatisch geschmiert. Eine hydrodynamische Schmierung, wie sie von Presswalzen bekannt ist, reicht bei den höheren Drücken im Kalander nicht mehr aus. In der Regel wird der Mantel also hydrostatisch gegen eine Gegenwalze gedrückt, die meistens beheizbar ist. Zwischen dem Mantel und der Gegenwalze wird eine laufende Papier- oder Kartonbahn mit Druck und Temperatur beaufschlagt und somit satiniert. Um die Kontaktfläche, auch Nip genannt, in Bahnlaufrichtung möglichst lang zu manchen, weil man den Wärmeübergang erhöhen will, ist die Anlagefläche des Anpressschuh an den Mantel oft konkav geformt und der Kontur der Gegenwalze angepasst. Eine solche Walze wird von der Anmelderin unter dem Namen NipcoFlex-Walze vertrieben. Eine ähnlich aufgebaute Walze wird als Presswalze zur Entwässerung einer Papier- oder Kartonbahn verwendet. Wegen der geringen Andruckkräfte ist eine hydrostatischen Schmierung nicht notwendig. Auch die Presswalze hat wie die Breitnip-Kalander-Walze einen biegeschlaffen Mantel aus einem Material mit einem E-Modul unter 1000 MPa. In der Regel läuft eine Bespannung (Sieb, Filz) mit der Bahn durch den Nip, um die Feuchtigkeit aufzunehmen.Around To create a so-called broad-nip calender, rolls are in the Insert having a fixed axis. On this axis at least one contact shoe is supported, which hydraulically be pressed against a circumferential pliable jacket can. To avoid wear, the contact surface of the contact shoe, which acts against the jacket, hydrostatically lubricated. A hydrodynamic lubrication, as known from press rolls is enough at the higher pressures in the calender not anymore. As a rule, the jacket therefore becomes hydrostatic pressed against a counter-roller, which is usually heated is. Between the mantle and the mating roll is a running paper or cardboard web subjected to pressure and temperature and thus satin. To the contact surface, also called Nip, in the web running direction as long as possible to some, because the heat transfer wants to increase, is the contact surface of the contact shoe often concave shaped to the coat and adapted to the contour of the counter roll. Such a roll is supplied by the applicant under the name NipcoFlex roll distributed. A similarly constructed roller is used as a press roll Draining a paper or board web used. Because of The low pressure is a hydrostatic lubrication unnecessary. Also, the press roll has like the wide-nip calender roller a pliable jacket made of a material with an E-module below 1000 MPa. As a rule, a covering (sieve, Felt) with the web through the nip to absorb the moisture.

Am Beispiel der DE 44 15 645 A1 ist eine solche Presswalze zur Entwässerung offenbart, die in Umlaufrichtung des Mantels vor dem konkav geformten Anpressschuh ein den Mantel stützendes Leistenelement aufweist. Bei dieser Walze dient das Leistenelement dazu, den Mantel unter einem Winkel in den Nip einlaufen zu lassen, der eine hydrodynamische Schmierung am Anpressschuh sicher stellt.The example of DE 44 15 645 A1 Such a press roll for dewatering is disclosed, which has in the circumferential direction of the jacket in front of the concave-shaped pressure shoe, a jacket-supporting strip element. In this roller, the strip member serves to run the jacket at an angle in the nip, which ensures a hydrodynamic lubrication on the pressure shoe.

Es hat sich nun gezeigt, dass auch die höhere Druckgebungsmöglichkeit in einem Breitnip-Kalander oft nicht ausreicht. Eine weitere Erhöhung der Drücke ist aber nicht möglich, weil die gängigen Mantelwerkstoffe der Breitnip-Kalander-Walze und der Presswalze mit einem E-Modul unterhalb von 1000 MPa nur Druckspannungen bis zu einer gewissen Grenze von etwa 15 N/mm² (gemittelt) vertragen können. Die Haupt-Materialkomponente solcher Mantelwerkstoffe war bislang nämlich Polyurethan.It has now been shown that even the higher Druckgebungsmöglichkeit in a wide-nip calender is often insufficient. However, a further increase in the pressures is not possible because the common sheath materials of the wide-nip calender roll and the press roll with an E-modulus below 1000 MPa tolerate only compressive stresses up to a certain limit of about 15 N / mm ² (averaged) can. The main material component of such sheath materials was so far namely polyurethane.

Bei der Wahl anderer, härterer Mantelwerkstoffe wäre die Biegewechselfestigkeit durch die ständige Umkehr von konvexem zu konkavem Verlauf und zurück pro Umdrehung der entscheidende Limitierungsfaktor. Die DE 69524160T2 offenbart einen solchen Mantel (Bezugszeichen 11) mit der Hauptkomponente Epoxid, der, wie deutlich zu erkennen, aber seine konvexe Form bei der Bahnbehandlung beibehält. Der Mantel der Gegenwalze (Bezugszeichen 31) ist dagegen aus einem weicheren Material und kann konkav verformt werden. Der Epoxidmantel muss demnach auch keine höheren Drücke ertragen als der biegeschlaffe Mantel der dargestellten Schuhwalze.When choosing other, harder sheath materials, the bending fatigue strength would be the decisive limiting factor due to the constant reversal from convex to concave course and back per revolution. The DE 69524160T2 discloses such a jacket (reference numeral 11 ) with the main component epoxide, which, as clearly seen, but maintains its convex shape in the web treatment. The jacket of the counter roll (reference numeral 31 ) is made of a softer material and can be deformed concave. Accordingly, the epoxy jacket does not have to endure any higher pressures than the pliable jacket of the illustrated shoe roll.

Läuft ein dicker Bezug aus Epoxid auf einem Metallmantel gegen eine beheizte Gegenwalze, wie sie im Kalander verlangt ist, so wäre der Nip bei papiermaschinenüblichen Walzendurchmessern (größer gleich 600 mm) nicht länger als 25 mm.Running a thick cover of epoxy on a metal shell against a heated one Counter roll, as it is required in the calender, it would be Nip on paper machine usual roll diameters (larger equal to 600 mm) not longer than 25 mm.

Ein Mantel aus einem Epoxidharz allein, der über einen konkav geformten Anpressschuh läuft, würde am Einlauf des Anpressschuhs derart große Biegemomente und entsprechende Biegespannungen erfahren, dass seine Lebensdauer für einen Dauereinsatz in der Papierindustrie viel zu gering wäre. Hinzu kommt, dass bei einer initiierten hohen Druckspannung im Einlauf des Anpressschuhs der hydrostatische Schmierfilm mit großer Wahrscheinlichkeit abreißen würde.One Sheath made of an epoxy resin alone, which has a concave molded press shoe runs at the inlet the pressing shoe such large bending moments and corresponding Bending stresses experienced for a lifetime Continuous use in the paper industry would be far too low. in addition comes that at an initiated high compressive stress in the enema of the contact shoe, the hydrostatic lubricating film with large Would tear off probability.

Es ist die Aufgabe der Erfindung in einem Kalandernip Druckspannungen über 15 N/mm² auf die Bahn zu übertragen, ohne auf einen breiten Nip von mindestens 40 mm Länge zu verzichten.It is the object of the invention in a calender nip to transmit compressive stresses of more than 15 N / mm ² to the web, without sacrificing a wide nip of at least 40 mm in length.

Die Aufgabe wird mit der erfindungsgemäßen Walze dadurch gelöst, dass das Leistenelement derart gegen den Mantel andrückbar ist, dass der Mantel tangential auf die konkave, hydrostatisch geschmierte Andruckfläche des gegen den Mantel wirkenden Anpressschuhs aufläuft und an der Gegenwalze anliegt, so dass die Belastungen auf den Mantel im Einlaufbereich des Anpressschuhs maximal 10% größer als in der Anpressschuhmitte sind, und der Mantelwerkstoff einen mittleren E-Modul oberhalb von 4000 MPa aufweist.The Task is characterized by the roller according to the invention solved that the strip element in such a way against the jacket is pressable, that the mantle tangential to the concave, Hydrostatically lubricated contact surface against the jacket acting contact shoe runs and on the counter-roller is applied, so that the loads on the jacket in the inlet area of the pressure shoe maximum 10% greater than in the Contact center are, and the shell material a medium Has E modulus above 4000 MPa.

Unter Belastungen sind hier im Wesentlichen die Druckspannungen im Mantel zu verstehen. Diese sind heute bei bekannten Materialwerten, Streckenlasten und geometrischen Verhältnissen über Finite Elemente Methoden errechenbar. Die Geometrie wird dabei durch die Stellung des Leistenelementes entschieden beeinflusst.Under Loads here are essentially the compressive stresses in the jacket to understand. These are today at known material values, line loads and geometric relationships via finite elements Methods calculable. The geometry is thereby by the position of the strip element decisively influenced.

Wenn davon die Rede ist, dass der Mantel an der Gegenwalze anliegt, dann ist dies im Betrieb natürlich so zu verstehen, dass er unter Zwischenlage einer Bahn an der Gegenwalze anliegt.If it is said that the jacket rests against the counter roll, then Of course, this is to be understood in the company as being with the interposition of a web against the counter roll.

Mit dem den Mantelwerkstoff charakterisierenden E-Modul über 4000 MPa wird dafür gesorgt, dass auch Druckspannungen oberhalb von 15 N/mm² ohne Weiteres realisierbar sind. Dabei behält der Nip durchaus eine Länge oberhalb von 40 mm.With the modulus of elasticity of more than 4000 MPa characterizing the jacket material, it is ensured that compressive stresses above 15 N / mm ² can be readily achieved. It keeps the nip quite a length above 40 mm.

Während ein hydrodynamisch erzeugter Schmierfilm in dieser Anordnung bei den gewünschten Druckspannungen oberhalb von 15 N/mm² seine Trageigenschaft verlieren würde, reißt der hydrostatisch erzeugte Schmierfilm in dieser Ausgestaltung im Einlaufbereich des Anpressschuhs nicht ab.While a hydrodynamically generated lubricating film in this arrangement would lose its carrying property at the desired compressive stresses above 15 N / mm ² , the hydrostatically generated lubricating film in this embodiment does not break off in the inlet region of the pressure shoe.

Es ist vorteilhaft, wenn die konvexen und konkaven Krümmungsradien des Mantels im Betrieb absolut betrachtet nicht kleiner als 50% des Krümmungsradius sind, den der Mantel im unbelasteten Zustand hat.It is advantageous if the convex and concave radii of curvature of the mantle in operation absolutely considered not less than 50% the radius of curvature, the coat in the unloaded state Has.

Mit dieser Ausgestaltung wird der Mantel zwar nach wie vor verformt. Man hält aber die Verformung in Grenzen, bei denen die Gesamtbelastung des Mantels möglichst klein ist. Der Mantel wird nur über einen Teil seines Umfangs radial über die Zylinderform, die er im unbelasteten Zustand einnimmt, hinaus nach außen (konvex) verformt. In einem anderen Teil wird er radial nach innen (konkav) verformt. Man kann insgesamt davon ausgehen, dass die Druck- und Zugbelastungen dann so gleichmäßig verteilt sind, dass die Belastung insgesamt relativ gering bleibt. Die Belastung lässt sich allerdings nicht vollkommen beseitigen.With Although this embodiment of the jacket is still deformed. But you keep the deformation in limits where the Overall load of the shell is as small as possible. The coat becomes radially over only part of its circumference the cylindrical shape, which he occupies in the unloaded state out outwardly (convex) deformed. In another part will it deforms radially inwards (concave). You can total of it assume that the compressive and tensile loads are distributed so evenly are that the overall burden remains relatively low. The load However, it can not be completely eliminated.

Durch das Herausdrücken des Mantels nach außen, und zwar in einem Abstand vor dem Anpressschuh läuft der Mantel nicht mehr vor dem Anpressschuh zu einem „Berg” auf, der einen relativ kleinen Krümmungsradius hat und durch den der Mantel stark durch Biege- und Druckspannungen beansprucht wäre. Um ein Beispiel zu bringen, hat sich in Versuchen und dazu notwendigen Berechnungen gezeigt, dass bei einer Walze mit einem unverformten Radius von 755 mm der kleinste Krümmungsradius, nämlich zwischen dem Leistenelement und dem Anpressschuh bei 435 mm liegt. In diesem Fall ist dann sicher gestellt, dass trotz geringer Krümmung die Belastungen auf den Mantel im Einlaufbereich des Anpressschuhs maximal 10% größer als in der Anpressschuhmitte sind.By pushing the jacket outwards, and Although at a distance in front of the contact shoe runs the coat no longer in front of the contact shoe to a "mountain", which has a relatively small radius of curvature and through the jacket strongly stressed by bending and compressive stresses would. To give an example, has become in trials and necessary calculations showed that with a roller with an undeformed radius of 755 mm, the smallest radius of curvature, viz between the strip element and the pressure shoe at 435 mm. In this case, it is then ensured that despite low curvature the loads on the jacket in the inlet area of the contact shoe maximum 10% greater than in the contact center are.

Vorzugsweise entspricht eine Maximalverformung des Mantels radial nach außen einer Maximalverformung radial nach innen. Die Maximalverformung ist der kleinste Krümmungsradius, den der Mantel hat. Dieser kleinste Krümmungsradius ist in der konvexen Form genauso groß wie in der konkaven Form. Damit erreicht man ein Verformungsgleichgewicht, bei dem die Belastung des umlaufenden Mantels relativ gering ist.Preferably corresponds to a maximum deformation of the shell radially outward a maximum deformation radially inward. The maximum deformation is the smallest radius of curvature that the mantle has. This smallest radius of curvature is the same in the convex shape big as in the concave shape. This achieves a deformation equilibrium, in which the load of the rotating jacket is relatively low.

Es ist von Vorteil, wenn der Mantel aus mindestens drei Lagen aufgebaut ist. Ein solcher Mantel mit einer Laufschicht (beispielsweise aus Epoxid oder Metall), auf die der wenigstens eine konkave Anpressschuh wirkt, einer armierten Zwischenschicht (CFK, GFK, Aramid o. ä.) und einer Funktionsschicht (Epoxid), die auf die Papier- oder Kartonbahn Druck ausübt, ist besonders beanspruchbar.It is advantageous if the coat is made up of at least three layers is. Such a jacket with a running layer (for example Epoxy or metal) onto which the at least one concave contact shoe acts, a reinforced intermediate layer (CFRP, GFRP, aramid or similar) and a functional layer (epoxy) on the paper or board web Pressure exerts, is particularly durable.

Alternativ ist es vorteilhaft, wenn der Mantel zumindest zum Teil aus Metall besteht. Ein Metallmantel ist in diesem Fall aus einem biegeweichen Blech zusammengesetzt. Wie der Mantel aus Kunststoff ist er an den Enden der Walze abgedichtet an Stirnscheiben befestigt. Ein Metallmantel hat bei der Behandlung verschiedener Papier- und Kartonsorten positive Eigenschaften, weil er kühl- bzw. beheizbar ist. Außerdem ist er unter Umständen langlebiger und muss seltener nachgeschliffen werden.alternative it is advantageous if the jacket at least partially made of metal consists. A metal shell is in this case made of a flexible sheet metal composed. Like the plastic coat, it is at the ends the roller sealed to end plates attached. A metal coat has a positive impact on the treatment of various types of paper and board Properties because it is coolable or heatable. Furthermore he may be more durable and must be reground less frequently become.

Günstig ist es, wenn auch das Leistenelement eine hydrostatische Schmierung aufweist. Dadurch wird der Verschleiß des Mantels vermindert. Dazu können, wie bei dem Anpressschuh, hydrostatische Drucktaschen auf den dem Mantel zugewandten Flächen vorgesehen sein, die radial von weiter innen in der Walze mit Schmiermittel versorgt werden.Cheap it is, although the strip element a hydrostatic lubrication having. As a result, the wear of the shell is reduced. To can, as with the contact shoe, hydrostatic pressure pockets be provided on the surfaces facing the shell, which supplies lubricant radially from further inside the roller become.

Da auch am Anpressschuhauslauf unter Umständen höhere Spannungen auf den Mantel auftreten können, ist es vorteilhaft, wenn die Walze ein in Umlaufrichtung des Mantels hinter dem Anpressschuh angeordnetes zweites Leistenelement umfasst. Hier gelten die gleichen Vorteile wie zuvor beschrieben.There also on Anpressschuhauslauf possibly higher Stresses can occur on the jacket, it is advantageous when the roller one in the circumferential direction of the jacket behind the pressure shoe arranged second ledge element comprises. Here are the same Advantages as previously described.

Bezüglich des Verfahrens gemäß Anspruch 8 wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass das Leistenelement mit derart hohem Druck gegen den Mantel gedrückt wird, dass der Mantel, der einen Mantelwerkstoff mit einem E-Modul oberhalb von 4000 MPa aufweist, tangential auf die konkave, hydrostatisch geschmierte Andruckfläche des gegen den Mantel wirkenden Anpressschuhs aufläuft und an der Gegenwalze anliegt, so dass die Belastungen auf den Mantel im Einlaufbereich des Anpressschuhs maximal 10% größer als im Mittenbereich des Anpressschuhs sind.With regard to the method according to claim 8, the object of the invention is achieved in that the strip element is pressed against the jacket with such high pressure that the jacket, which has a jacket material with an modulus of elasticity above 4000 MPa, tangentially to the concave, hydrostatically lubricated contact surface of acting against the jacket pressure shoe and rests against the counter roll, so that the loads on the jacket in the inlet region of the pressure shoe maximum 10% greater than in the central region of the are press shoe.

In diesem Fall kann über eine einfache Maßnahme dafür gesorgt werden, dass ein Mantel mit einem Mantelwerkstoff, dessen E-Modul oberhalb von 4000 MPa liegt, mit deutlich höherem Druck gegen eine Gegenwalze zur Anlage kommen kann, als dies ohne die Anstellung des Leistenelementes erfolgen kann, geschweige denn mit einem Mantel erfolgen könnte, dessen Mantelwerkstoff einen E-Modul unter 1000 MPa besitzt.In This case can be about a simple measure for that be ensured that a sheath with a sheath material whose Young's modulus is above 4000 MPa, with significantly higher Pressure against a counter roll can come to the plant, as this without the employment of the ingot element can take place, let alone could be done with a coat whose sheath material has an E-modulus below 1000 MPa.

Die Belastungen im Eingangs- und im Mittenbereich des Anpressschuhs sind selbstverständlich in Umfangsrichtung betrachtet.The Loads in the input and center areas of the contact shoe are of course considered in the circumferential direction.

Es ist günstig, wenn das Leistenelement über mehrere axial verteilte Stützelemente mit Druck beaufschlagt wird. Zunächst einmal hat man dadurch die Möglichkeit einer gleichmäßigen und relativ großen Kraftaufbringung, beispielsweise über Druckzylinder, auf das Leistenelement. Um beispielsweise einen Epoxidmantel nach außen zu drücken, sind schon im Vergleich zu Mänteln aus Pressen oder Breitnip-Kalandern große Kräfte erforderlich. Zudem wird es bei einer Einzelansteuerung der Druckzylinder möglich, ein Querprofil der Spannungen auf den Mantel einzustellen. Insbesondere im axialen Randbereich des Anpressschuhs sind die Verhältnisse unterschiedlich zu denen in der Mitte des Mantels.It is favorable if the strip element over several axially distributed support elements is pressurized. First of all, it gives you the opportunity a uniform and relatively large Force application, for example via pressure cylinder on the strip element. For example, an epoxy jacket to the outside to press are already compared to coats from presses or wide-nip calenders large forces required. In addition, it is in a single control of the printing cylinder possible to set a cross-section of the stresses on the jacket. In particular, in the axial edge region of the pressure shoe, the conditions different from those in the middle of the coat.

Bezüglich der Verwendung einer Walze gemäß Anspruch 11 wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass die Walze, die einen Mantelwerkstoff mit einem E-Modul oberhalb von 4000 MPa aufweist, in einem Kalander zur Satinage eingesetzt wird.In terms of the use of a roller according to claim 11 the object of the invention is achieved in that the roller, a jacket material with an E-modulus above 4000 MPa is used in a calender for calendering.

Ein Kalander ist im Gegensatz zu einer Presse dazu ausgelegt, insbesondere bei hochwertigen Papieren einen hohen Druck auf die Bahn ausüben zu können und die Bahn damit entsprechend zu glätten. Bei der Satinage wird aber auch der Glanz der Bahn erhöht. Beides ist der späteren Bedruckbarkeit zuträglich.One Calender is designed in contrast to a press, in particular high-quality papers exert a high pressure on the web too and smooth the web accordingly. When Satinage but also the gloss of the web is increased. Both contribute to the later printability.

Um ein besonders gutes Satinageergebnis zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn die Oberflächenrauigkeit des Mantels der Walze unter einem Ra-Wert von 0,3 μm liegt. Auf diese Weise wird nicht nur die Bahnseite, die an der glatten und beheizten Gegenwalze anliegt, geglättet, sondern es treten hinreichend gute Glätteergebnisse auch an der Bahnseite auf, die an der Walzenseite anliegt.Around to achieve a particularly good calendering result, it is advantageous if the surface roughness of the shell of the roller under a Ra value of 0.3 microns. This will not happen only the web side, which rests against the smooth and heated counter roll, Smoothed, but there are sufficiently good smoothness results also on the web side, which rests on the roll side.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In dieser zeigtThe Invention will be described below with reference to an embodiment explained in more detail with reference to the drawings. In this shows

1 eine schematische, teilweise geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Walze 1 a schematic, partially sectioned view of a roll according to the invention

2 ein Diagramm zum Vergleich der Druckspannungen am Anpressschuh mit und ohne Leistenelement 2 a diagram for comparing the compressive stresses on the contact shoe with and without strip element

In der 1 wird eine Walze 1 offenbart, die in einem Kalander 21 eingebaut ist. Der Mantel 5 der Walze bildet außen eine Kontaktfläche mit dem Außenumfang einer beheizbaren Gegenwalze 2. Zwischen beiden Walzen wird im Betrieb eine Papierbahn mit Druck und Temperatur beaufschlagt und auf diesem Weg geglättet.In the 1 becomes a roller 1 revealed in a calender 21 is installed. The coat 5 The roller forms outside a contact surface with the outer periphery of a heated counter-roller 2 , During operation, a paper web is subjected to pressure and temperature between both rolls and smoothed in this way.

Der Mantel 5 ist an seinen Enden in nicht dargestellter, dem Fachmann aber bekannter Weise an jeweils einer Stirnscheibe schmiermitteldicht befestigt. Er kann aus einem Verbund mehrerer Lagen aus Kunststoff mit Armierungsgeweben oder aber alternativ aus Metall in zumindest einer Lage bestehen. Beide Materialarten sind auch kombinierbar. In jedem Fall soll der gemittelte E-Modul des Mantelwerkstoffs über 4000 MPa liegen.The coat 5 is attached at its ends in a manner not shown, but the person skilled in the known manner to each one end washer lubricant seal. It may consist of a composite of several layers of plastic with Armierungsgeweben or alternatively metal in at least one layer. Both types of material can also be combined. In any case, the average modulus of elasticity of the sheath material should be greater than 4000 MPa.

Ein Anpressschuh 6 mit konkav gekrümmter Andruckfläche 7 übt eine Kraft auf den Mantel 5 in Richtung Gegenwalze 2 aus. Dazu wird zumindest in einem Zylinder 8 ein Druck auf einen Kolben 12 aufgebaut. Über eine Versorgungsleitung 11 wird der Zylinder 8 dabei mit Druckmittel, das auch gleichzeitig Schmiermittel ist, versorgt. Durch eine Kapillare 10 wird ein Teil des Schmiermittels in eine hydrostatische Drucktasche 9 gefördert, die in der Andruckfläche des Anpressschuhs eingelassen ist. Der Anpressschuh kann durchaus mit mehreren Kolben 12 verbunden sein. Das Schmiermittel erzeugt beim Übertritt aus der Drucktasche 9 auf die gesamte Andruckfläche 7 ein Gleitpolster zum Mantel 5. Ein Materialverschleiß sowohl von der Andruckfläche 7 als auch vom Mantel 5 wird so weitgehend vermieden.A contact shoe 6 with concave curved contact surface 7 exerts a force on the mantle 5 in the direction of counter roll 2 out. This is at least in a cylinder 8th a pressure on a piston 12 built up. Via a supply line 11 becomes the cylinder 8th while being supplied with pressure medium, which is also lubricant at the same time. Through a capillary 10 Part of the lubricant is placed in a hydrostatic pressure pocket 9 promoted, which is embedded in the pressure surface of the contact shoe. The contact shoe may well with several pistons 12 be connected. The lubricant generates when passing from the pressure pocket 9 on the entire pressure surface 7 a sliding pad to the coat 5 , A material wear from both the pressure surface 7 as well as from the coat 5 is thus largely avoided.

Vor dem Anpressschuh ist ein Leistenelement 13 in der Walze angeordnet. Hierbei ist die Umlaufrichtung 22 des Mantels 5 zu beachten. Auch dieses Leistenelement wird wie der Anpressschuh über ein Stützelement 15, das beispielsweise aus einer Kolben-Zylinder-Einheit gebildet ist, radial gegen den Mantel gedrückt. Genauso kann auch hier eine hydrostatische Schmierung 20 vorgesehen sein. Ein zweites, ggf. baugleiches Leistenelement 14 kann hinter dem Anpressschuh angeordnet sein.Before the contact shoe is a strip element 13 arranged in the roller. Here is the direction of rotation 22 of the coat 5 to be observed. Also, this strip element is like the contact shoe on a support element 15 , which is formed for example from a piston-cylinder unit, pressed radially against the mantle. Likewise, here too, a hydrostatic lubrication 20 be provided. A second, possibly identical strip element 14 can be arranged behind the contact shoe.

Die Andruckfläche 7 des Anpressschuhs besitzt einen Einlaufbereich 16 und einen Mittenbereich 17. 2 zeigt den Unterschied des Druckverlaufs oberhalb der Andruckfläche 7 auf den Mantel 5 in einem Vergleich mit und ohne Leistenelement.The pressure surface 7 of the contact shoe has an inlet area 16 and a center area 17 , 2 shows the difference of the pressure curve above the pressure surface 7 on the coat 5 in a comparison with and without strip element.

Kurve A zeigt die Druckspannung (p) über der Andruckfläche (Länge b), wenn das Leistenelement 13 und das Leistenelement 14 keinen Druck auf den Mantel ausüben. Man erkennt besonders im Einlaufbereich einen besonders hohen Spannungspeak. Der Mantelwerkstoff würde in verhältnismäßig kurzer Laufzeit zu Schaden kommen. Kurve B zeigt dagegen den Spannungsverlauf bei Einsatz des Leistenelementes mit einer optimal eingestellten Anlagekraft. Durch den Einsatz des Leistenelementes wird bewirkt, dass der Mantel tangential an die konkave Andruckfläche herangeführt wird, so dass er nicht über die Kante des Einlaufsbereichs 16 „kippen” muss, und an der Gegenwalze 2 anliegt. Der Spannungsverlauf bleibt nach seinem Anstieg nahezu gerade und auf gleichem Niveau bis er am Ende der Andruckfläche (b) wieder abfällt. Der Mantel 5 wird also deutlich weniger beansprucht, obwohl er vom Druckniveau her, über 15 N/mm² liegt.Curve A shows the compressive stress (p) over the pressure surface (length b) when the inguinal ment 13 and the inguinal element 14 do not put pressure on the mantle. It can be seen especially in the inlet area a particularly high voltage peak. The sheath material would be damaged in a relatively short time. Curve B, however, shows the voltage curve when using the strip element with an optimally adjusted contact force. The use of the strip element causes the jacket to be brought tangentially to the concave contact surface, so that it does not run over the edge of the inlet region 16 "Tilt" must, and at the counter roll 2 is applied. The voltage curve remains almost straight after its rise and at the same level until it drops again at the end of the contact surface (b). The coat 5 So it is much less stressed, although it is from the pressure level, over 15 N / mm ² .

Die Anlagekraft ist dann optimal eingestellt, wenn der Mantel 5 tangential an die konkave Andruckfläche 7 des Anpressschuhs 6 herangeführt wird und zusätzlich die konvexen und konkaven Krümmungsradien 18 des Mantels 5 im Betrieb absolut betrachtet nicht kleiner als 50% des Krümmungsradius 19 sind, den der Mantel im unbelasteten Zustand hat. Der Krümmungsradius 19 der unbelasteten Walze ist im Wesentlichen auf dem gesamten Umfang gleich und definiert einen Kreis. Der Krümmungsradium 18 ist, bedingt durch den Andruck des Anpressschuhs und der Leistenelemente überall auf dem Umfang des Mantels unterschiedlich. Beispielhaft ist bei einer Walze 1 mit einem unverformten Radius 19 von 755 mm der kleinste Krümmungsradius 18, nämlich zwischen dem Leistenelement 13 und dem Anpressschuh 6, 435 mm.The contact force is optimally adjusted when the jacket 5 tangential to the concave contact surface 7 of the contact shoe 6 and additionally the convex and concave radii of curvature 18 of the coat 5 Absolutely not less than 50% of the radius of curvature in operation 19 are that the coat has in the unloaded condition. The radius of curvature 19 The unloaded roller is essentially the same over the entire circumference and defines a circle. The radius of curvature 18 is different due to the pressure of the contact shoe and the strip elements anywhere on the circumference of the shell. An example is with a roller 1 with an undeformed radius 19 of 755 mm, the smallest radius of curvature 18 namely, between the strip element 13 and the contact shoe 6 , 435 mm.

Besonders wenig beansprucht ist der Mantel 5, wenn eine Maximalverformung des Mantels 5 radial nach außen einer Maximalverformung radial nach innen entspricht. Bei einigen Walzenkonstruktionen ist es sinnvoll, mehrere Stützelemente 15 auf das Leistenelement 13 wirken zu lassen. Durch eine Einzelansteuerung dieser Stützelemente 15 können Spannungskorrekturen, die insbesondere am Anpressschuhrand notwendig werden können, eingeleitet werden.The jacket is particularly under-stressed 5 when a maximum deformation of the shell 5 radially outwardly corresponds to a maximum deformation radially inward. With some roller constructions it makes sense to have several support elements 15 on the last element 13 to let act. By a single control of these support elements 15 Voltage corrections that may be necessary in particular at the Anpressschuhrand be initiated.

Bei der Verwendung der Walze in einem Kalander, wo sie eine besonders hohe Satinagequalität erzielen kann, sollte die Oberflächenrauigkeit des Mantels 5 der Walze 1 unter einem Ra-Wert von 0,3 μm liegen.When using the roller in a calender, where it can achieve a particularly high calendering quality, the surface roughness of the shell should 5 the roller 1 are below a Ra value of 0.3 microns.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Walzeroller
22: Gegenwalzebacking roll
33: Papier- oder Kartonbahnpaper or cardboard web
44: Achseaxis
55: Mantelcoat
66: Anpressschuhpressure shoe
77: Andruckflächepressure surface
88th: Zylindercylinder
99: DrucktaschePrinted bag
1010: Kapillarecapillary
1111: Versorgungsleitungsupply line
1212: Kolbenpiston
1313: Leistenelementbar item
1414: zweites Leistenelementsecond bar item
1515: Stützelementsupport element
1616: Einlaufbereichintake area
1717: Mittenbereichmid-range
1818: Krümmungsradiusradius of curvature
1919: Krümmungsradius im unbelasteten Zustandradius of curvature in the unloaded condition
2020: hydrostatische Schmierung des Leistenelementeshydrostatic Lubrication of the strip element
2121: Kalandercalender
2222: Umlaufrichtungdirection of rotation
pp: Druckspannungcompressive stress
bb: Länge der Andruckfläche in Umfangsrichtunglength the pressure surface in the circumferential direction
AA: Kurvenverlauf ohne Leistenelementecurve without strip elements
BB: Kurvenverlauf mit Leistenelementencurve with bar elements

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 4415645 A1 [0004]
- DE 69524160 T2 [0006]

Claims

Roller for treating a paper or board web ( 3 ), with a fixed axis ( 4 ) and a circumferential jacket ( 5 ) which at least one substantially in the axial direction of the roller ( 1 ), with a concave, hydrostatically lubricated contact surface ( 7 ) against the coat ( 5 ) acting pressure shoe ( 6 ) and one in the direction of rotation ( 22 ) of the jacket ( 5 ) strip element arranged in front of it ( 13 ), which with at least one support element ( 15 ) applying substantially radial forces, characterized in that the jacket ( 5 ) tangentially to the concave, hydrostatically lubricated contact surface ( 7 ) of the jacket ( 5 ) acting pressure shoe ( 6 ) runs and at the counter roll ( 2 ) is applied, so that the loads on the jacket ( 5 ) in the inlet area ( 16 ) of the contact shoe ( 6 ) maximum 10% greater than in the contact center ( 17 ), and the sheath material has an average modulus of elasticity above 4000 MPa.

Roller according to claim 1, characterized in that the strip element ( 13 ) so against the mantle ( 5 ) is pressed, that the convex and concave radii of curvature ( 18 ) of the jacket ( 5 ) in absolute terms not less than 50% of the radius of curvature ( 19 ), which the jacket has in the unloaded state.

Roll according to claim 1 or 2, characterized in that a maximum deformation of the shell ( 5 ) radially outwardly corresponds to a maximum deformation radially inwardly.

Roller according to one of claims 1 to 3, characterized in that the jacket ( 5 ) is made up of at least three layers.

Roller according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the jacket at least in part made of metal.

Roller according to one of claims 1 to 5, characterized in that also the strip element ( 13 ) a hydrostatic lubrication ( 20 ) having.

Roller according to one of claims 1 to 6, characterized in that it is arranged in the circumferential direction of the jacket behind the contact shoe second strip element ( 14 ).

Method for treating a paper or board web ( 3 ) with a roller ( 1 ) with a fixed axis ( 4 ) and a circumferential jacket ( 5 ) having at least one substantially axially extending in the axial direction of the roller, with a concave, hydrostatically lubricated contact surface ( 7 ) acting against the jacket pressure shoe ( 6 ) and one in the direction of rotation ( 22 ) of the jacket ( 5 ) strip element arranged in front of it ( 13 ), which with at least one support element ( 15 ) applying substantially radial forces, characterized in that the strip element ( 13 ) with such high pressure against the jacket ( 5 ) is pressed, that the jacket ( 5 ), which has a jacket material with an E-modulus above 4000 MPa, tangent to the concave, hydrostatically lubricated contact surface ( 7 ) of the jacket ( 5 ) acting pressure shoe ( 6 ) and rests against the counter-roller ( 2 ), so that the loads on the mantle ( 5 ) in the inlet area ( 16 ) of the pressure shoe is at most 10% greater than in the middle region ( 17 ) of the contact shoe.

Method according to claim 8, characterized in that the strip element ( 13 ) in operation against the jacket ( 5 ) is pressed, that the convex and concave radii of curvature ( 18 ) of the jacket ( 5 ) in absolute terms not less than 50% of the radius of curvature ( 19 ) are the coat ( 5 ) in the unloaded state.

Method according to claim 8 or 9, characterized in that the strip element ( 13 ) via a plurality of axially distributed support elements ( 15 ) is pressurized.

Use of a roller ( 1 ) with a fixed axis ( 4 ) and a circumferential jacket ( 5 ) having at least one substantially axially extending in the axial direction of the roller, with a concave, hydrostatically lubricated contact surface ( 7 ) against the coat ( 5 ) acting pressure shoe ( 6 ) and one in the direction of rotation ( 22 ) of the jacket ( 5 ) strip element arranged in front of it ( 13 ), which with at least one support element ( 15 ) applying substantially radial forces, characterized in that the roller ( 1 ), which has a jacket material with an E-modulus above 4000 MPa, is used in a calender for calendering.

Use of a roller according to claim 11, characterized in that the surface roughness of the shell ( 5 ) of the roller ( 1 ) is below a Ra value of 0.3 μm.