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EP1634994B1 - Calandre - Google Patents

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Info

Publication number
EP1634994B1
EP1634994B1 EP05104882A EP05104882A EP1634994B1 EP 1634994 B1 EP1634994 B1 EP 1634994B1 EP 05104882 A EP05104882 A EP 05104882A EP 05104882 A EP05104882 A EP 05104882A EP 1634994 B1 EP1634994 B1 EP 1634994B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
arrangement according
calender arrangement
layer
base layer
matrix material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP05104882A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1634994A1 (fr
Inventor
Jörg Dr. Rheims
Lothar Dr. Zimmermann
Eugen Schnyder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP1634994A1 publication Critical patent/EP1634994A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1634994B1 publication Critical patent/EP1634994B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/006—Calenders; Smoothing apparatus with extended nips
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S162/00—Paper making and fiber liberation
    • Y10S162/901—Impermeable belts for extended nip press

Definitions

  • the present invention relates to a calendering arrangement for calendering a material web, in particular a paper web, with a shoe roll and a counter roll, between which a broad nip is formed, through which the material web can be guided, wherein the shoe roll comprises a circumferential jacket which is mounted on two rotatably mounted,
  • the shoe roll comprises a circumferential jacket which is mounted on two rotatably mounted,
  • the preamble of the present claim 1 is attached to the end side arranged end elements and can be loaded via a matched to the outside of the backing roll press shoe in the direction of the counter roll.
  • a sagging of the shell between the two closure elements should be prevented, so that the stress on the shell during operation can be significantly reduced.
  • the jacket comprises a radially inner base layer and an adjoining, radially outer functional layer, wherein the base layer consists of an embedded by fiber-reinforced, elastic matrix material and the functional layer of a matrix material having a lower fiber content than the base layer.
  • the base layer with embedded fibers can be designed so that high compressive stresses of up to 30 MPa can be generated in the nip without damaging or destroying the jacket.
  • the functional layer with lower fiber content be formed so soft that the required parameters for the calendering can be met, so that in particular ensures the required adjustment of the jacket to the press shoe and on the other an undesirable unevenness in the compression of the web is prevented.
  • the jacket is designed as a substantially self-supporting tube. This can be achieved in particular by a correspondingly high fiber content in the base layer of the jacket.
  • the functional layer advantageously consists of a substantially fiber-free material, so that the functional layer thus forms a layer dominated by the matrix material used.
  • the sheath invention advantageously forms a tubular even at rest Body which is designed to accommodate significantly higher compressive stresses in the nip.
  • a sliding layer for reducing the friction between the shell and the press shoe is provided on the radially inner side of the shell.
  • the sliding layer may consist of a substantially fiber-free matrix material and in particular harder than the matrix material of the base layer and / or the functional layer may be formed. This ensures that the frictional forces occurring during operation between the press shoe and the inside of the shell are minimized.
  • the sliding layer may be formed by at least a part of the base layer or as a separate layer.
  • the matrix material of the sliding layer and the base layer and / or the matrix material of the sliding layer and the functional layer consist of the same material.
  • the matrix material of the base layer and / or the functional layer and / or optionally the sliding layer may be a plastic, in particular a duroplastic or a thermoplastic.
  • the radial thickness of the base layer is about 3 to 30 mm, in particular about 5 to 20 mm.
  • the radial thickness of the functional layer about 5 to 20 mm, in particular about 15 mm. Due to these advantageous thicknesses, an optimum combination of high permissible compressive stress and simultaneously high elasticity of the outside of the jacket is achieved.
  • the fiber content of the base layer and / or the functional layer can decrease radially from the inside to the outside.
  • the fiber content is preferably equal to zero, at least in the region of the functional layer located radially outside. Due to the decrease in the fiber content radially outward particular account is taken of the requirements of a wide-nip calender, so that a uniform compaction of the material web is ensured in the nip.
  • the average fiber content of the base layer may be about 40 to 70% by volume, in particular about 50 to 60% by volume, preferably about 55% by volume, while preferably the average fiber content of the functional layer is about 5 to 20 Vol .-% may be in particular about 8 to 12 vol .-%.
  • the embedded fibers may be formed as glass and / or carbon fibers and / or as metal fibers and / or as metal-coated fibers.
  • the physical properties, in particular of the base layer can be controlled.
  • the rigidity of the base layer can be significantly increased, at the same time their thermal conductivity is also significantly increased.
  • the fibers may be arranged in radially successive, in particular spaced-apart fiber layers.
  • the fiber layers can each consist of obliquely wound to the axis of rotation of the shell, substantially parallel to each other extending fiber bundles, for different fiber layers, the angular positions of the fiber bundles to the axis of rotation of the shell are different.
  • the angular position of the fiber bundles increases radially outward. Due to the different angular positions, the rigidity, in particular of the base layer, can be increased, wherein at the same time the thermal expansion behavior in the longitudinal direction can be selectively controlled.
  • the matrix material of the base layer and the functional layer consists of the same material.
  • the fibers of the base layer and optionally the fibers of the functional layer may consist of the same fiber material. In principle, however, it is also possible to select both the matrix material and the fiber material for the base layer and the functional layer independently of each other in order to optimize the respective desired parameters of the corresponding layers.
  • support elements are arranged with a convex support surface in the circumferential direction along the inside of the shell.
  • These support elements can be arranged at regular intervals, in particular each offset by about 90 °, 180 ° and 270 ° to the press shoe.
  • the support members can be provided on its surface with a friction-reducing coating.
  • At least one support element with a convex support surface is arranged on the inside of the jacket in the region of the inlet and / or the outlet side of the press shoe.
  • symmetrically arranged support elements are provided on both sides of the press shoe.
  • All support elements mentioned in this application can be designed as pressure elements, d. H. similar to the press shoe for generating a pressure against the inside of the shell of the shoe roll may be formed.
  • the long nip in the transport direction of the material web has a length of about 3 to 20 cm, in particular from 4 to 15 cm, preferably from 4 to 10 cm.
  • formed jacket can also be transmitted over these specified nip-width compressive stresses of up to 30 MPa on the jacket of the shoe roll, without this being destroyed.
  • the press shoe has an elastic matching surface, over which the jacket is guided.
  • an elastic contact surface of the press shoe is required to avoid markings in the calendered material web.
  • a press shoe is used, which has a uniform design with an elastic contact surface, whereby a distribution of the pressure elements of the press shoe over both the length and the width of the nip is possible in order to achieve a pressure profiling within the broad nip.
  • Fig. 1 shows a calender 1, which comprises a shoe roll 2 and a counter roll 3.
  • the counter-roller 3 can be formed in a known manner, for example as a heatable metal roller.
  • the shoe roll 3 comprises a stationary support bar 4, on which a press shoe 5 is mounted in a manner known per se so that a concaved pressing surface 6 of the press shoe 5 in the direction of the counter roll 3 can be loaded.
  • the concave pressing surface 6 is adapted substantially to the outer surface of the counter-roller 3.
  • the shoe roll 2 and the counter roll 3 are guided against each other so that the counter roll 3 comes to rest in the region of the press shoe 5 on the outside of the shell 7 of the shoe roll 2, whereby the jacket 7 corresponding to the pressing surface 6 of the press shoe 5 has a concave shape accept as it is in Fig. 1 is shown.
  • a broad nip 8 is formed between the backing roll 3 and the shoe roll 2, through which a material web 9 is guided for calendering.
  • the jacket 7 has a radially outer functional layer 10, which consists of an elastic matrix material, in particular a resin / hardener combination.
  • a functional layer 10 fillers, for example in the form of fibers 11, embedded, wherein the volume fraction of the fibers 11, however, is relatively low, so that the functional layer is a dominated by the matrix material 12 layer.
  • the functional layer 10 can also be completely free of fibers 11. Due to the low fiber content of the functional layer 10 is relatively soft, so that in the nip 8 a uniform compression of the web 9 is ensured.
  • the functional layer 10 is adjoined radially inwardly by a base layer 13 of the jacket 7, which consists of an elastic matrix material 14 with fibers 15 embedded therein.
  • the proportion of fibers 15 is substantially greater than in the functional layer 10, so that the base layer 13 has a very high rigidity in comparison to the functional layer 10. This high rigidity ensures that the jacket 7 can be loaded with very high compressive stresses in the extended nip 8 without damaging the jacket 7. As a result, the formation of a sufficient pressure pad for power transmission to the web in the nip 8 is guaranteed.
  • the sliding layer 16 has on its inside a very low coefficient of friction, which can be achieved for example by a relatively hard matrix material 17 of the sliding layer 16.
  • the support elements 18 are similar to the press shoe 5 radially outwardly resilient, so that the jacket 7 is additionally supported by the support members 18 in its cylindrical shape.
  • the support elements 19 On both sides of the press shoe 5 further support elements 20 are provided, which come directly in the region of the inlet and the outlet side of the press shoe 5 on the inside of the shell 7 to the plant and thus prevent excessive deformation of the shell 7 in these areas.
  • the support elements 19 have support surfaces 20, which are adapted substantially convexly to the inside of the jacket 7.
  • the multilayer structure of the jacket 7 with functional layer 10, base layer 13 and sliding layer 16 also extends over the length of the jacket 7.
  • the jacket 7 is fastened with its front ends in each case to two end elements arranged as discs designed end elements 22, for example clamped or screwed, which are rotatably mounted relative to the support beam 4. Due to the reinforced and in particular substantially self-supporting structure of the shell 7, a sagging between the two end elements 22 is prevented, so that the stress on the shell 7 during operation can be significantly reduced.
  • the jacket 7 is merely supported, but not substantially pushed radially outwards, so that the stress of the shell 7 by the support member 18 and analogously by the other support members 18, the in Fig. 2 are not visible, is kept low.

Landscapes

  • Paper (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Lubricants (AREA)

Claims (34)

  1. Calandre destinée à calandrer une nappe de matière (9), en particulier une nappe de papier, et qui présente un cylindre de pied (2) et un contre-cylindre (3) entre lesquels est formé un large interstice (8) par lequel la nappe de matière (9) peut être passée, le cylindre de pied (2) comprenant une enveloppe périphérique (7) qui est fixée sur deux éléments de fermeture (22) montés à rotation et disposés sur les côtés frontaux et pouvant être sollicité en direction du contre-cylindre (3) par un pied de poussée (5) adapté au côté extérieur du contre-cylindre (3), l'enveloppe (7) comprenant une couche de base (13) située radialement à l'intérieur et une couche fonctionnelle (10) située radialement à l'extérieur et adjacente à la première, la couche de base (13) étant constituée d'un matériau de matrice (14) élastique renforcé par incorporation de fibres (15) et la couche fonctionnelle (10) étant constituée d'un matériau de matrice (12) dont la teneur en fibres est inférieure à celle de la couche de base (13), caractérisée en ce que l'enveloppe (7) est configurée comme tube essentiellement autoportant.
  2. Calandre selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche fonctionnelle (10) est constituée d'un matériau de matrice (12) essentiellement exempt de fibres.
  3. Calandre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une couche de glissement (16) destinée à diminuer le frottement entre l'enveloppe (7) et le pied de poussée (5) est prévue sur le côté radialement intérieur de l'enveloppe (7).
  4. Calandre selon la revendication 3, caractérisée en ce que la couche de glissement (16) est constituée d'un matériau de matrice (17) essentiellement exempt de fibres.
  5. Calandre selon les revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que la couche de glissement (16) est formée par au moins une partie de la couche de base (13).
  6. Calandre selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que la couche de glissement (16) est configurée comme couche séparée.
  7. Calandre selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que le matériau de matrice de la couche de glissement (16) et de la couche de base (13), et/ou le matériau de matrice de la couche de glissement (16) et de la couche fonctionnelle (10) sont le même matériau.
  8. Calandre selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que le matériau de matrice de la couche de glissement (16) est plus dur que le matériau de matrice de la couche de base (13) et/ou de la couche fonctionnelle (10).
  9. Calandre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le matériau de matrice de la couche de base (13) et/ou de la couche fonctionnelle (10) et/ou éventuellement de la couche de glissement (16) est une matière synthétique, et en particulier un plastique thermodurcissable ou un thermoplastique.
  10. Calandre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'épaisseur radiale de la couche de base (13) est d'environ 3 à 30 mm et en particulier d'environ 5 à 20 mm.
  11. Calandre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'épaisseur radiale de la couche fonctionnelle (10) est d'environ 5 à 20 mm et en particulier d'environ 15 mm.
  12. Calandre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la teneur en fibres de la couche de base (13) et/ou de la couche fonctionnelle (10) augmente dans la direction radiale de l'intérieur vers l'extérieur.
  13. Calandre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins dans la partie située radialement à l'extérieur de la couche fonctionnelle (10), la teneur en fibres est nulle.
  14. Calandre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la teneur moyenne en fibres de la couche de base (13) est d'environ 40 à 70 % en volume, en particulier d'environ 50 à 60 % en volume et de préférence d'environ 55 % en volume.
  15. Calandre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la teneur moyenne en fibres de la couche fonctionnelle (10) est d'environ 5 à 20 % en volume et en particulier d'environ 8 à 12 % en volume.
  16. Calandre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fibres (11, 15) sont des fibres de verre et/ou des fibres de carbone et/ou des fibres métalliques et/ou des fibres recouvertes de métal.
  17. Calandre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fibres incorporées (11, 15) sont constituées d'un mélange de fibres de verre et de fibres de carbone qui sont réparties chaque fois de manière essentiellement uniforme sur la longueur de l'enveloppe, le rapport de mélange entre les fibres de verre et les fibres de carbone étant compris entre environ 60/40 et environ 90/10 et étant de préférence d'environ 70/30.
  18. Calandre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fibres (11, 15) sont disposées en couches de fibres successives dans la direction radiale, et en particulier à distance les unes des autres.
  19. Calandre selon la revendication 18, caractérisée en ce que les couches de fibres sont toutes constituées de faisceaux de fibres qui s'étendent essentiellement parallèlement les uns aux autres et enroulés obliquement par rapport à l'axe de rotation de l'enveloppe (7) et en ce que les angles de pose des faisceaux de fibres des différentes couches de fibres par rapport à l'axe de rotation de l'enveloppe (7) sont différents.
  20. Calandre selon la revendication 19, caractérisée en ce que la position angulaire des faisceaux de fibres des différentes couches de fibres augmente radialement vers l'extérieur.
  21. Calandre selon la revendication 20, caractérisée en ce que l'angle de pose des couches de fibres situées à l'intérieur est compris entre 30° et 40°.
  22. Calandre selon les revendications 20 ou 21, caractérisé en ce que l'angle de pose (α, β) augmente par pas d'environ 10 à 20° et en particulier d'environ 15°.
  23. Calandre selon l'une des revendications 18 à 22, caractérisée en ce que les faisceaux de fibres de deux couches de fibres qui se suivent directement s'étendent dans des directions opposées, c'est-à-dire que les angles de pose des faisceaux de fibres de deux couches de fibres qui se suivent immédiatement sont symétriques par rapport à la surface de la section transversale du cylindre de pied (2).
  24. Calandre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le matériau de matrice (12, 14) de la couche de base (13) et celui de la couche fonctionnelle (10) sont le même matériau.
  25. Calandre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fibres (15) de la couche de base (13) et éventuellement les fibres (11) de la couche fonctionnelle (10) sont constituées du même matériau de fibre.
  26. Calandre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que dans la direction périphérique, des éléments de soutien (18) à surface convexe de soutien (19) sont disposés sur le côté intérieur de l'enveloppe (7).
  27. Calandre selon la revendication 26, caractérisée en ce que les éléments de soutien (18) sont disposés à intervalles réguliers, et en particulier chaque fois à un décalage de 90°, 180° et 270° par rapport au pied de poussée (5).
  28. Calandre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins un élément de soutien (20) à surface convexe de soutien (21) est disposé sur le côté intérieur de l'enveloppe (7), dans la zone du côté amont et/ou du côté aval du pied de poussée (5).
  29. Calandre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le matériau de matrice (12, 14, 17) de la couche de base (13), de la couche fonctionnelle (10) et/ou éventuellement de la couche de glissement (16) est une combinaison de résine et de durcisseur.
  30. Calandre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que de larges interstices (8) présentent dans la direction du transport de la nappe de matière (9) une longueur d'environ 3 à 20 cm, en particulier d'environ 4 à 15 cm et de préférence d'environ 4 à 10 cm.
  31. Calandre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le pied de poussée (5) possède une surface élastique de poussée (6) par laquelle l'enveloppe (7) est guidée.
  32. Calandre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fibres (11, 15) de la couche de base (13) et/ou éventuellement de la couche fonctionnelle (10) ont une conductivité thermique plus élevée que le matériau de matrice (12, 14) dans lequel elles sont incorporées.
  33. Calandre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que des charges supplémentaires, en particulier sous forme de poudre, sont prévues dans la couche de base (13) et/ou éventuellement dans la couche fonctionnelle (10).
  34. Calandre selon la revendication 33, caractérisée en ce que la conductivité thermique des charges supplémentaires est plus grande que la conductivité thermique du matériau de matrice (12, 14) et en particulier en ce que les charges sont constituées de carbone et/ou de métal.
EP05104882A 2004-09-14 2005-06-06 Calandre Expired - Lifetime EP1634994B1 (fr)

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