4CforTechaiccrlArtcle

A importancia do layout da sapata na

prensagem com nips longosRole ofshoe design in long nip pressing

00c

0

Nd

G

u

C

AutortlatlrcrPetter Honkalampi

Palavraschave Conservaaodo volume especifico do

papel papel para imprimir prensas

RESUMO

prensagem umicla e procedimento muito mais econo

mico de secar o papel comparativamente a outros processos

de desaguamenta tais Como use de vacua ou evaporarao4s caracteristicaschave em termos de prensagem sao 0

acoplamento dos robsprensa e feltros as propriedades de

resistencia da folha ao fluxo de agua e o pulso de pressao no

nip O pulso de pressao e determinado pelo comprimentodo nip pela pressao maxima e pela carga linear juntamentecom a geometric de prensagem no sentido de que seja obtida

configuracaoadequada da curvy de pressao Naturalmente

essesparametros podem ser ajustados para a obtenCao de um

bom desaguamento e da qualidade desejada do papel4 prensagem com sapata comprovau proporcionar uma

excelente possibilidade de se atingirum bom nivel de teor seco e

de qualidade dopapel dentro deuma amply faixade velocidades

O desenho da sapata na prensagem em nip longo desempenhauma funraoimportante ao distribuir a pressao donip ao Longo do

comprimento da sapata de modo que determinada carga linear

possa ser aplicada da forma mais economicy possivelO enfoque deste artigo e no sentido de mostrar a importancia

do desenho da sapata da la prensa para a qualidade do papelde imprimir no conceito de 2 nips em que ambas as prensas se

constituem de nips de sapata Este conceito e amplamente aplicado em muitas seaes de prensas para fabricaao de papel ou

cartao Este artigo mostrara os beneficios do desenho de sapata

com comprimento correto em termos de conservaraodovolume

especifico ou bulk da folha de papel Os resultados apresen

tados se fundamentam em experiencias com maquinaphotosendo tambem revisados resultados de maquinas industriais

lieyrords Bulk saiings copy pcxper press

ABSTRACF

6Yet pressing as a rnucZ more economical way

to dry the paper compared to otherdewateringpocesses such as the use ofa vacuum or evapora

tion Key characteristics ia pressing are the cou

plirag ofpress rolls cxnd felts the floww resistance

properties of the paper web and the nip pressure

pulse The pressure pulse is determined Uy nipleragth rnaxirrzum pressure and linear load togetherwith pressing geometr to achieve the requiredshape of the pressure curve ilaturally these pa

rcarneters can be adjusted to achieve good dewater

ing and the desiredpaper qualityShoe pressing lays been proven as providing

an excellent possibilrty to achieve a good drynesslevel and paper qualit within a wide speed range

The design of the shoe ira brag rasp pressing playsrra important role bydiidirrg the nip pressure oer

tlae length f the shoe so that a given linear load is

applred in the mosteconomical way

The focus ofthis paper is to show the importance of the 1 press shoe design on copy paper

quality with a2nip concept where both presses

are shoe press nips TJais concept is widely ap

plied ira many paper and board press sections

This paper will slaaw the benefits of t7ae rightshoe lengt7 design ira paper bulk savings The

results shown are based on pilot machine expe

riences and production mac3zine results are re

viewed as well

Referencias do Aukor ArititcrcretePercs

Diretor de Desenvolvimento de Produtos fetso Paper Inc Finlandia

Ntanager Producf Deveopmenf Metsa Paper lnc Frntand

Emailelisangelamelometsocom

INTRDDUADAs funroes operacionais essenciais da serraa de prensas

psdem ser divididas em dugs areas remoaode agua e qua

lidade ds papel A seao de prensas deve remover do papelumaquantidade de agua suficiente para possibilitar uma boa

sperabilidade durante o restante ds processo de fabricacraoao m esmo tempo em que sao criadas as caracteristicas super

ficiais necessaries para Luna boa imprimibilidade da fslha

E de canhecimento geral o fato de que a prensagem de

papel em nips de prensas e um m eio muita mais economico de

removeragua do que a evaporaaothn a regra pratica e que o

aLUn ento de umaunidade percentual no teorseco epos a serraode prensas reduz em quatro unidades percentuais a necessi

dade de energia na seaode secagem Ao mesmo tempo em

que scsrre remorrao de agua durante a prensagem o proprioprocesso de prensagem consolida a falha O objetivo e de

aprim orar a estrutura da folha a fim de possibilitar boas pro

priedades de impressao Csntudo os fundamentos para uma

boa qualidade de impressao ja foram desenvolvidos durante

a fsrmaas que produz uma estrutura uniforme da papel e

se encarrega de exigencies especificas as tipo de papel tais

como a distribuirrao da carga m ineral ou orientarrao des fibres

A prensagem pode aumentar a ligarrao entre as fibres median

te a compressao da folha o que ire evidentemente reduzir a

espessura do papel As mesma temps a superficie da folha

sera estruturada pela fluxo de agua e pelas propriedades dos

feltros csndioes que em conjunto criarao a topsgrafia da

superficie ou aspereza do papel Naturalmente a farmaraotambem afeta a aspereza porque as camadas superficiais sao

criadas durante a fsrmaaoNo entants as caracteristicas da

compasiaoda masse ainda desempenham a funcrao mais

importante na qualidade do papelNo caso de papel para imprimir uma des caracteristicas

mais importantes infiuenciadas pela prensagem e a espessura

da falha E necessaria uma espessura adequada ou rigidezpara assegurar o bom desempenho da folha em maquinas

copiadoras ou para que a folha de papel transmits uma

sensaaode rigidez Folhas de papel tambem precisam ser

de facil manipulaao e leitura

Uma vez que a prensagem controls a espessura isto

psde em principio ser usado para sumenter a rentabilidade

da linha de producao atraves de econsmia de custss em

materiasprimes ou simplesmente mediante a obtenrrao de

um prerro melhor para o papel ou ainda aumentandose a

produtiv idade

Neste artigo sao discutidos os efeitos da prensagem so

bre ovolume especifica e o teor seta do papel de imprimirnum canceito de prensa de sapata de daisnips Focalizesesabretudo a la prensa e a impartancia do comprimento da

sue sapata Este estudo foi realizada principalmente em

maquinapilots sendo as resultados comparados tomss de

maquinas industriais

lNTRODUCTtONThe kevpeationalfunctions of the press section

can be categorized into twoparts water removal and

paper quality The press section has to remove enoughwater from the paper to enable good runnability dur

ing the rest of the paper makingprocess Therequiredsurface characteristrcsfor goadprintabilitae also

created at the same time

It is comonknowledge that the pressing of

paper ire press nips is a rrruch wore ecorzorrrical

way to remove water than evaporation A simplerule f thumb is that an increase ofone percent

age unit in dry content after tl7epress section

decreases the dr ing energy needed at the drersection by four percentage units 4t the sarrae tune

as water is removed during pressing the pressing

itselfcarzsolrdates the sheet The target is to inz

prwe the sheet structure in order to enable goodprinting properties However the basics fir gaol

print ucdity have already Veen developed duringforming whichproduces an even paper structure

and tcxkes care ofgadespecific reduiremeratssuch cas filler distribution orfzber orientation

Fessing can increasetre fbrer bonding by corn

pressing the sheet which will naturally decrease

the paper thicknesstthe sanae tune the paper

sutftxce will be sttuctured by watetflow and the

pressing properties offelts and these togetherwill create the surface topography or roughness Uf the paper IVaturally forming also affectsroughness because the surface layers are created

during farming Idevettheless the furnish char

acteristics still play the most important rile in

paper dualityFircopy paper Brae of the most important char

acteristics influenced by pressing is paper thickness

Sucientpaper thickness or stiffness is required to

ensure good sheet runnability in copying machines

or that the paper sheet feels rigid Paper sheets must

also be easy to handle and read

As pressing controls thickness this can in

principle be used to increase raachine lineprofitability by saving rawrraaterial costs orjust by

getting a better price for the paper car increasingpoductivity

In this paper the effects ofpressing on copy pa

per bulk and dry content in a twonipshoe press

concept are discussed The focus is especially on the

1 press and the importance of its shoe length This

stuely was rnairrly cariedoutorz a pilot machine and

the results are compared to onesfrom productionmachines as well

00N

0

N

Q

W

O

RESULTAD05 E OISCUSSAO

1Tetodos de teste

A experiencia foi realizada numa maquina de papel piloto e

numa Calandrapiloto Os testes com papelbase foram realiza

dos naplantapilotoda Ivletso Paper em 7yvaskyla Finlandia

serao dos prensas da maquinapiloto estava equipada com

duns prensas de sapata Luna l8 prensa com feltro duplo e

uma 28 prensa com feltro unico cam cinta de transferencia na

posicrao inferior A serrao dos prensas corresponde a conceito de

transferencia fechada da folha vide Figura 1 Foram aplicadosdoffs diferentes comprimentas de sapata na la prensa para

estudo do efeito deste comprimento na qualidade do papelA sapata da 28 prensa foi mantida inalterada durante todo 0

teste As composirroes dos massas foram tipicamente massas

para papel cle imprimir a base de eucalipto e de acacia com

20 cle fibras longas e 20 de cargo mineral O conceito da

serrao de formarrao foi um gap former

Gonceito de prensagem Seao de prensas de transferencia

fechada com duos prensas de sapata

Feltros 1

2 prensa com feltro unico com cinta

de transferencia na posiao inferior

Cargo dos nips 1a prensa 200 a 1000 kNm

2a prensa 600 a 1200 kNm

Variaveis do teste Garga linear a comprimento da sapata

da is prensa

Gomposirao da massa Papel para imprimir eucalipto e acacia com

20 io de fibra longa e 20 io de cargo mineral

Gonceito de formaao Gap former

Galandra Galandra de um nip macio

Os testes foram realizadoscom am ostrasde papel da enrola

deira com tear seco de aprox 5560As bobinas seleciona

daspara teste de calandragem o foram Segundo certos criterios

de ensaios Antes da calandragem as bobinas foram secadas

ate aprox 5 de umidade Amostra testadasnaocalandradas

foram secadas em cilindros de secagem de laboratorio

RESULTS AND DtSCUSStDN

Testing methods

Testing was carrredout by using a pilot paper

machine and pilot calender Base paper tests were

run in the Metso Paper pilot plant at JyvdskyluFznland The pilot machine press section was

equipped with two shoe presses a Is

press double

felted one and a 2press single felted one with

transfer belt in the bottom positior2 The press sec

tion represents a closed draw concept see Figure1 Two different shoe lengths were applied irr the

1 s press to study the effect ofshoe length on paper

qualit The Zpress shaewas kept unchanged dur

ing the test Furnishes were typically copy paper

furnishes based on eucalyptus and acacia with

20 long frber and 20ftllex The forming section

conceit was a gap former

Pressing concept Close draw press section with fwo

shoe presses

Felts 15i press double felted

2n press single felted with transfer

belt in the bottom posifionNip loading 15i press 200 1000 kNlm

2n press 600 1200 kNm

Testing variables Linear load and 1 sfpress shoe length

Furnish Copy Paper eucalypfus and acacia

with 20 lnng fiber and 2000 filler

Forming concept Gap former

Calender Onenip soft calender

Tests were carved outwith paper samples beingreeled to an approx 5560dry content Rolls uere

selected fo1 calerulerizg tests from certain testing poiztsBefore ccalenderrng thepaper rolls were draed to are cxp

prox 5 moisture fincaleuered testingpoints were

dried in lahoratort drying drums

Tabela 1 Configurarao basica do conceito da prensapiloto para testes de prensagem prensas de duos sapatasTSfe fPrircrple coratiguratron of pilot pass carzrept fir pressing tests fwo sfoepresses

Os testes de calandragem fo

ram realizaclos na plantaphoto da

Metso Paper em 7arvenpaa Fin

landia Acalandraphoto consistiu

de calandra de nip unico macio

verFigura 2 com o rolo aquecidotermico contra a face superior do

papel Todas as bobinasphoto fo

ram calandradas e foram aplicadosdiversos testes de pressao a coda Figura 2 Contigurapabobina a temperature desejada A

temperature 150Cfoi seleciona

dapare m inim izar a dupleface de

rugasidade Apps osteatesphotoos ponnos de teste foram analisa

clos mediante utilizaao de metodos laboratoriais padrao

Normas TAPPI SCAN e ISO

RESLTLT4DOSPILOTO

Para eases testes foram selecionadas Como variaveis

a cargo linear e o comprimento da sapata da l8 prensa A

cargo linear e a pressao total media no nip multiplicada pelocomprimento do nip NID sentido da maquina ou a forcada cargo entre o rolo e a sapata dividida pela largura donipO comprimento da sapata mais longa e de aprox 254 mm

enquanto a sapata mais curta e cerca de 30 menor Caso

contrario os clesenhos dos dugs sapatas seriam semelhantes

Com esta relaaoe necessaria tuna cargo cerca de50mais

alto Para a sapata mais longa atingir o mesmo nivel medio de

pressao ver Figure 3 da sapata mais curta

using standard labors

Calenderingtests were run

rn thehletso Pcaper pilotplantatJarvenpaa Finland The pintcalendar consisted of a onenipsoft calende see Figure 2 with

a heated thermo rillagainstthe top side of the paper Eaeh

pilot roll was calendered and

several loading tests were run

for each roll at the desired

temperature The tenaperatureI5Cwas chosen to rrzini

mize the roughness twosid

edness r2fter pilot testing the

testing points were analyaedxtory methods Ti1PPI SC411r

andISO standards

PILOT RESULTS

For these tests the linear load and1press shoe

length were chosen as the variables The linear had

is the average total pressure in the nip multiplied bythe nip length VID direction or the loading forcebetween roll and shoe divided by the nipxWidth The

length of the longer shoe is about 10 inches and the

shame shoe is about 0 shorter Otherwise the

shoe designas were similar TYith this relation an ap

proximately 50 higher linear load is needed with the

longer shoe to reach the some caveruge nip pressure

level see Figure 3 as with the shortershoe

84

ti i cqSapata aada 500 kNlm1 Sapata lona750 kiVm

4Q

S l

4

I34

a

a 26ZD

1tN

YIn

40Posiaono Nip mm 1 Position in IVip jmmJ

Figura 3 Contiguraaados graticos dos pertis de pressao do nip nos testespilotaFigure 3 Principle graphs of nip pressure profiles in pilot tests

00V

O

NN

Q

W

O

calandraphoto pare testes de calandragem ca

landra de um nip macio Figure 2 Principle

conficdclration of pilot calender concept for

calendering tests one nip soft calendar

E absoIutamente razoavel concluir que a carga da l8

prensa exerce eIeito maior sobre o volume especifico do

que sobre o teor seco apos a serao des prensas O papel e

efetivamente compactado primeiramentenonip da laprensae entao a la prensa determine de que maneira a estrutura

da folha comprimida comerara a se desenvolver Durante

a formacao as forcas de compactacaoaplicadas ao papelestao name escala de1100 kPa etas na prensagem a faixa

e de 110MPa Se o papel for demasiadamente comprimidoja na 18 prensa sera dificil minter uma boa espessura do

papel porque a prensagem nos nips subsegiientes torna a

folha ainda mais dense

O efeito da alteraaa na carga linear da 1a prensa

sobre o teor seco apos a seao des prensas e pequeno

Na prensagem umida cede prensa procure equilibrar as

alteraoesde umidade no papel e no feltro de modo que

somente uma parts da alteraao no teor seco ocorrida

antes do nip permanece apos este nip 2 prensagem

com sapata equilibra as alteracoes de umidade de entrada

no nip ainda mais do que a prensagem com rolo pren

sagem com sapata tem tempo de duraaom ais longo que

torna a prensagem mais controlada quanto a compressaoe naturalmente possibility um teor de seco mais alto do

que a prensagem com rolo Por outro lido a prensagem

com rolo e m aisfiuxodependents porque o proprio fiu

xo de ague deforma a estrutura do papel de modo que

a resistencia ao fiuxo e mais alta do que na prensagem

compressaodependents Naturalmente se o teor seco for

aumentado antes do nip o mesmo tambem aumentara aposo nip eviceversa Este relaaoe de cerca de 15 a 50

e depends tambem do tipo de papelNaturalmente o nip da sapata da 2 prensa controla o

teor seco na entrada da seao de secagem beet como a

resistencia umida do papel Estes doffs fatores constituem

a chive pare obtenCao de operabilidade satisfatoria na

serao secadora e durante a fase de acabamento do papelsapata da 28 prensa so tem de sec suficientemente Tonga

Para lidar com a maior quantidade de ague quando os fel

tros da 18 prensa ainda sao novos Into significa que o teor

seco apos a 1a prensa e mais baixo ate que se tenha dado

condicionamento aos feltros sapata da 28 prensa tem de

possibilitar tambem umapressao suficientemente alta no

nip Para se atingir um bom indice de teor seco

qui a 2a prensa esta equipada de feltro unico feltro no

lido superior do papel cinta de transferencia no lido infe

rior significando que isto fez o lido superior do papel um

tanto mais aspero do que o lido inferior Tambem significa

que na Calandra de um nip macio o rolo termico e o que deve

contatar o lido superiordo papel Como a laprensa esta equipada com feltro duplo isto naturalmente produz superficiessemelhantes em ambos os lidos do papel Dependendo dos

desenhos dos feltros essa simetria pods sec controlada

It is quite reasonable to conclude that the ls

press loading has more effect on hulk Haan on drycontent after the press section The paper is actually

compacted firstrn tlae 1 press nip and theca the 1

press determines how the compressed sheetstfucture

will hegira to develop Duringforming the compacting forces applied to the paper are on a scale of1100 kPa but in pressrrag the rcuage is 11DIVIPa Ifthe paper is already too heanly compressed ire the 1st

press it is difficult to aaintain good paper thickness

because pressing in the subsequent nips makes the

sheet even more dense

The effect of the change ire the Is press linear

load on dr content after the press section is small

In wetpressing each press attempts to balance the

moisture changes irathe paper and in the felt so

that only a part of the change in d content cre

ated before the nip is left after the nip f2J Shoe

pressing balances the nip incoming moisture changes even more than roll pressing Shoe pressing has

a longer dwell time thatmakes pressing rroecom

pressioncontrolled and ofcourse enables higherdry content than roll pressing Ora the other handroll pressing ismoreflowcoratrollec becausetne

flow itselfdEforms the paper structure so that flowesistance is higher than incornpessioncontrolled

pressing 1vtaturally if the dry content is iracreasecl

before the nip the df content will also increase after the nip and vice versa This ratio is about 15

50 and is dependent on the paper grade too

1Vaturally the end press shoe nip controls the dry con

tententering the dryer section and also the wet strengthof the paper These twofactors are the key to reach

ing suffdent ruranabilih at the dr7er section and

during paperfinishing The 2dpressshoejust has to

be long enough to handle the larger amount fwater

when the 1 sr

pressfelts are nex This means that the

dry content after the 1st press is lower until the feltshave been started Also the 2 press shoe has to en

able ahigh enough nip pressure irr order to reach

good dry content

Here the 2press is single felted felt on the

top side f the paper transfer belt on the bot

tom sidewhich means that it makes the top side

of the paper somewhat rougher than the bottom

side Thismeans that in the oneraip soft calen

der the thereto roll leas to press against the topside of the paper

As the 1st press is double felted this naturallycreates similar surfaces on both sides of the paper

Depending on the felt designs this symmetry carx

be controlled

501

C 450 Sapata longs 80011000 kNmy Indice pope nao calandrador i r

E400

o y350

300 Sapata curta 5001000 kNmy

N 250fi

200dm

Nated

150i

y X00v

Q 50

0

120 130 140 150

Volume especifico cm3gBulk cnag

Figura 4 Efeito do comprimento da sapata da 1a prensa sobre o volume especifico e aaspereza Calandragem em CalandrapilotoFigure 4 Effect of f dress shoe lerthcn bulls androuglness pilot calendered

A correlaao do tempo de permanencia no nip ou

apenas o efeito do comprimento da sapata sobre o volume

especifico do pope e interessante A Figura 4 mostra a

diferenra em termos de volume especifico quando a sa

pata da is prensa e trocada Ha clam tendencia a indicar

que uma sapata mais curta na l8 prensa possibility volume

especifico mais alto Isto ja se pode ver no popebasenaocalandrado ver os pontos de partida nos curvas no

canto superior direito na Figura 4 Parece que a la prensa

determine a myneira pela qua a estrutura do pope sera

comprimida nos nips de prensagem subsegiientes ou no

processo de Calandragem Aproximadamente amesma

diferenrra em volume especifico a um mesmo nivel de

aspereza determinada no popebase pode ser constatada

nos resultados calandrados

NaFigura 5 os valores m aximos depressao sao inferidos

dos curvasmedidas de pressao do nip la prensa conforme

a cargo linear seja alterada 18 prensa de 200 a 1000kNm28 prensa de X00 a 1000 kNhn Este resultado indica que

se a pressao maxima tiver aumento o volume especificose reduzira 1 Este e um comportamento logico porque o

tempo de permanencia no nip de sapata e suficientelnente

Longo pare compactor a folha durante todo o tempo corres

pondente ao aumento da pressao Da mesma forma podese constatyr que corn o mesmo nivel de pressao a sapatamais curta produz um volume especifico mais alto Neste

Coco isto significa que talnbem a cargo linear e o impulsoda prensa e menor vide Figura 3 Devese observer que

o Hive normal da pressao de Pico eln prensas de sapata

The cotrelation of the nip dwell time or just the

shoe length artpaper bulk is interesting Figure4

shows the diference in bulk cos the 1 press shoe

is chcxnged There is a clear trendrndicating that

a shorter shoe in the1shoe press enables higherbulk Thrs can alrecdhe seem in uncalendered

base paper see the startir2gpoints ire the curves

top right corner in Figure 4 It seems that tlae 1

press determines how the structure ftlae paper will

be corrrpressed insttbsequerat pressing nips or in

calendering 4bout the same difference in balk atsame roughness level that was found from base pa

per corn be fourufrom the caler2deredresults

In Figure 5 the maxirrrum pressure values are

collected frorra the measured raip pressure curves 1 s

press as linear load is changed 1 sa

press from 200

1000 k1Vrr2press X001000klm This result

shows that if the maximum pressure is increased

the hulk will decrease fl J This is logical behav

ior because the nip dwell time irz shoe pressing is

long enough to compact the sheet for as long as the

pressure is increased 2lso one can discover thatwith the carne pressure level the shorter shoe cre

ates higher bulk In this case this means that also

the linear load arzd the press impulse is lower

see Figure 3 It should be noted that the normal

level of tlae peakpressurewith shae presses var

ies between36vlPa when paper bulk is a desired

property

00V

O

N

Q

W

O

1sa

y Sapatacurialcrfy

is m 52

oV yj 4i3 rGasN

a

E 144

j Sapeta longalLcan ii

144

1Q 20 4 d0 50 60 a

Pressao de Pica 1 nip MPa PeaK Pressure lstnip MPa

Figura 5 Compararao entre comprimentos da sapata da 1a prensa volume especifico vs pressao maxima donip resultados de papelbase c1a maquinapilatoFigure 5 fst press sf7oe iergth cornparisantlk vs max raip pressure base per resutsrera7

paOttxcainB

varia entre 3 e 6 MPa quando o volume especifico do papelfor umapropriedade desejada

LTma caracteristica ainda mais interessante pode ser

constatada quando se examina a correlaaoentre o volume

especifico e o teor seco vide Figura 6 Estes ponnos foram

estimados a partir dos resultados calandrados com aspereza

calandrada de 200 mLminem unidades Bendtsen de modo

semelhante a Figura4 sendo os valores de teor secomedidos

apos a seao dos prensas Agora a carga cla 18 prensa varia

entre 200 kNhn e R00 kNmenquanto a 2aprensa foi mantida

com carga linear constante de 1000 kNm

O resultada apresentado na Figura 6 pode ser estudado

com base em duns conclusoes considerandoseaconserva

ao do voltune especifico com o mesmo teor seco ou entaoo potential Para se atingir teor seco mais alto com o mesmo

volume especifico dopapel A prim eira conclusao significariaa otimizarao da producao de papel mediante utilizaao de

materiaprima mends dispencliosa ou alternativamente a

produaode papel de m elhor qualidade A segunda conclusao

poderia significar economia de energia na seao de secagem

ou aumento da velocidade da maquina e da produrrao Tam

bem as linhas de correlarao irao se cruzar a baixas cargos

na 18 prensa a teor seco mais baixo e volum e especifico m ais

alto na Figura 6 Isto significa que quando a carga linear ou a

pressao do nip for suficientemente baixo o efeito do comprimento da sapata sobre o volume especifico desaparecera Por

outro lado quando a carga linear for aumentada a prensagem

com uma sapata mais curta sera maisadequada para manter

o volume especifico do papel

An even more interesting feature can be foundwherz the bulk vs dry content cosrelatiora is ex

amined see Figure 6 These points heave Veen

estimated from the calendered results with a cal

eradered roughness of200 rraLlhnia in Bendtsen

ur2its similarly to Figure 4 and the drys conter2t

values care mecasured after the press section Now

the 1 press loading varies between 200 kNnx crud

800 klmand the 2press has a constant 1000

kNmlinear load

The result in Figure 6 can be studied

through two conclusions either consrdeaingthe baslk saving with the carne dry content or

the potential to reach a higher dry content

with the sarrae paper bank The first conclusion

would mean optimization of paper productionthrough the use of less expensive raw material

or alternatively production of better paper

quality The second conclusion could mean en

ergy savings at the dryer section or an irzcrease

in machine speed and production Also the cor

relation lines will cross each other with low 1 s

press loadings at lower dry content and higherIaulk in Figure 6 This means that when the

linear load or nip pressure is low enough the

effect ofshoe length on hulk will vanish On

the other hand when linear load is increased

pressing with a shorter shoe maintains the pa

per bulk better

153

145

Sapatacurtalhrhoe

eU

t

QU1 935

yW

s

Sepate longa l oymere

A25

A cargo da is prensa aumenta spress loading increases

1Z4

520 530 5413 554 564 574

Teor Seco Dry Content

Figura 6Volume especifico tear seco com lisura constants de 200 mUmin em uniciades t3endtsen calandragem em CalandrapilotoFigure Bulk vs dry content wthconstant smaothraass mLmrra rn Bendfsera urrtspilot caleradered

AFigura 7 mostra o bemconhecidoComportamento en

tre ovolume especifico e o teor secol3 Comportamentousual na prensagem e que quando o teor seco e aumentado

o volume especifico do papel diminui Conforms exposto

anteriormente sapata da 1 prensa mais longa reduzira o

volume especifico para um mesmo teor seco Isto significaque a otim izaraodo comprimento cla sapata representa uma

ferramenta para a otimizao da qualidade A Figura 7 tam

bemmostra que a propria composigao da massy desempenhaum papelchave nesse processo de otimizaao

Figuae 7 shows tlae wellknown vehavirbe

tween the bulk and dry coraterat j1 3J 4 generalbehavror in pressing is that whey dry content is

increased the paper bulk will decrease4sdrs

cussed earlier a longer 1 press shoe will de

crease bulk crt the carne dry content This means

that the optimization of the shoe length offers a

tool for duality optimization Figure 7 also shows

that the furnish itselfplays a key role in this optinricrtiorz

9 64

Tipo tle massy eucaliptoFurnish eacayptus1prensa 2068tl0 kPWn 1lvess 2Q9gJ0hbm

t J57 9 r9prensa 061 tltl0kltm12dress IXl40WkAIr

a a

wWOa r

de r

9 45Tipo tle massy acacia

Furnisrlacacia1prensa 200500 kNlrn 9aess ear7ri iukHm

Y prensa EE6120ri kkltmltdfxesrix i2iKiFMam

Caieatleaapor irtlatlaltleslfgatl0Sream Ibxouotf

54 51 52 3 Sd 55 Sfi 57

Teor seco Dry Content

Figura 7 Comportamento clo volume especifico vs tear seco na secao c1e prensas ao serem testadas a 1 a

prensa a 22 prensa e a Caixa

de vapor Resultados do papelbase da maquinapilato Sapata Carta na 1 a

prensa

Figure7 Bulk vs dry content behavior at the press section as the 1 press 2apress and steam box are tested

Base paper results from pilot machine Short shoe in the isr press

tO0N

4

CNNd

Q

W

O

c c

EJJ

C

N

C

aGO

t

EC CN 41d

daacN 41

am

115 12D 12a ian 1a5 1aa x45 150

so4

450

3fl0

254

2Qa

150

100

sa

Volume Especifica cm3gt Bulk cm3g

Figure 8 Resultados de maquinas industriais comparativamente aos da maquinapiloto volume especifico vs aspereza osda maquinapiloto tem acabamento mediante alterarao da carga da Calandra a registrando os valares de volume especifico e

Figure S Production machine results compared fo pilot bulk us rougrlnesspilot results are finished byfhe calender loading and recording fhe bulk and roughness

MAQUINA INDUSTRIAL VSRIIQUINAPILOTOAFigura 8 mostra a correlaaoclos resultados de volume

especifico entre papeis da maquinapiloto e da maquina in

dustrial Este resultado prove que ainda que as instalaoesda maquinapiloto sejam bem diferentes des de maquinasindustriais o processo de fabricaao na maquinapiloto emesmo assim suficientemente apropriado pare obtenaode

resultados confiaveis

Os teores secos medidostambem confirmam a confiabili

dade dos resultados damaquinapilotovide Figure 9 Com

a m esma composirrao da m assa tipos de fibres curtas e longase material de carga mineral o teor seco na maquinapiloto52a 53io foi somente 1 a2maisbaixo que o teor seco

da maquina industrial 53 a 55 Este diferenrae de se

esperarporque a otimizaaofinal do desaguamento na seraode prensas e dos feltros ocarre em maquinas industriais

CONCLUSOES

Para classes de papeis ou cartoesem que o volume espe

cifico e a rigidez a fiexao sejam dais dos principais requisitosde qualidade e aconselhavel e ate mesmo proveitoso que se

estudem opoes outras que nao apenas aquelas relacionadas

a composiraa da masse

Neste artigo o enfoque e no sentido demostrar aimportanciado desenho da prensa pare o teor seco e o volume especifico num

conceito de prensa de sapata de doffs nips e principalmente a

influencia do comprunento da sapata da laprensa Osresultados

indicam que a laprensa influencia o volume especifico mais do

PRODUCTIONMCINEISPILOT

Fibure 8 shows the correlctzon ofprlotpaper baclk

results to onesfrom production machines This result

proes that evert though pilot machine facilities are

quite differentfromproduction machines the ptlotpaper

makingprocess is still similar enoaegh to reach reliable

results

The naerxsured drv contents corzfirrn the relrabilityofthe pilot results as well see Figure 9 With the sarrae

furnish short and longJiber t3pes andJiller thepilotdryness 5253 units was only 12 lower than

the measured dry contentsfrom theproduction machine

5355unitsJ This diference is to lee expected be

cause the Jnal optimization of the press sectxon dewa

tering andfelts takesplace in production machines

CONCiUSlONS

For paper orboardgrades in which paper bulk and

bending stiffness are two of the main quality criteria it

is advisable and even profatcable to study options other

than just the ones related tofurnishIn this paper the focus is ore showing the impor

tance ofpress design on dry content and bulk in a

twonip shoe press concept anal especially the role

of the 1 press shoe length The results indicate that

thel r press affects bulk more than dry content This

information already gives tools by which nrachrne

58

Sa Riaquina dapapel I Paper maav7a

Maqulnapilotol Pilot

55

Ow

953

5z a

051

54

d9

i Fr5 7q 75 8P Q

Gramatura glm2 r Basis weightgrraz

FlgllYB 9 R2SUI1Sd05 C11 n1agUII1S InCIL1Stf11l GOCCISfat145 14S da ITlagUlllilpII4t0 t24f SeC4 130S a S8C14d2 7fe115i15

Fdrure9 Production machine resrfts compared to pilot dry contentafter press section

que o teor seco Estas informaCOes ja representam ferramentas

com as quaffs os construtores de maquinas poderiam constrain

configuraoesde prensas mais proveitosas cos papeleiros e

que deem maior atenaoa economic de materiaprima ou de

energia Por outro lado estas informaoespodem ser usadas

para controlar a operabilidade da maquina mediante o aprimoramento do teor seco da resistencia um ida ou da densidade do

papel de acordo com requisitos especificos do tipo de papelA propria tecnica da prensa de sapata cria ferramentas Para se

atingir velocidades de produaomais altas e o entendimento

do desenho da sapata adiciona mais valor a isso

Alem da serao de prensas ha outras areas na linha de

produao que exercem infiuencia sobre o volume especificocomo poi exemplo a colagem a calandragem o enrolamento

e o rebobinamento Contudo a infiuencia da 18 prensa sobre o

volume especifico e a mais significativa O desenvolvimento

da linha inteira damaquina ou das seoes de prensas e cle se

cagem em conjunto introduz possibilidades de otim izar a ren

tabilidade Um exemplo disso e a combinaraoda transferencia

fechada da folha da seaode prensas para a seaode secagem

mediante utilizacaoda tecnica de secagem poi insufiamento

4 Nessa solurao a operacaoda serao de prensas poderiaser otimizada relativamente ao volume especifico enquantoa operabilidade na seCao de secagem seria controlada atraves

do use inteligente cla secagem poi insufiamento t

builders can construct press configurations that

are more profitable for papernakers and which pay

more attertian to raw material or energy savingsOrz the other hand this information can be used

to coratral machine runnability by improving drYcontent wet stnength or the density of the paper

according to gradespecific requirernerats The shoe

press technique itself creates toolsfar reachinghigher production seed and a knowledge ofshoe

design gives additioncalvalue to this

In addition to the press section there are

ather production line positions that have an in

fluence on hulk for example sizing caleradarira

reeling and windzrzg However therrzflueraoe ofthe 1tpress on bulk is the most significant one

Development of the entire machine line orpress

sectian grad dryer section together intraduces

possibilities to optimize profitabilitz 4n exampleofthis is the cambinatiorz of closed drcrw transferfrom press section to dryer section using the ina

pingement drying technique 4J In this solution

press seetiora operatian could be optimized with

respect to bulk while runnability at the dryersection is controZledthrough the clever use of im

pingement drying

REFERENCIAS RfFERENCfS

1 Halme P Ouestforbulk in a fine paper maehtne ABTCP Oct 2006

2 Honkalampi P Kataja Dry content analysis in wetpressing sensitivity to pressing variables NPPRJ Nord PulpPaper ResJ vol 17 no2002

3 Honkalampi P Jaakkola J Single nip shoe press impact topaper qualityPIPTAC Jan 2005

4 Juppi K Iraapraved runnabilitJ grad drrying capacity through ne technology Metso Paper Technology Days June 2006

00N

0

N

Q

W

O