Oblast techniky
Vynález se týká způsobu výroby roztažného papíru a zařízení pro provádění tohoto způsobu.
Dosavadní stav techniky
Spis US-A-3 454 463 uvádí způsob podrobování novinového papíru tlakovému srážení, obsahující charakteristické rysy protahování sítové strany papírového pásu, resp. jeho struktury, v kontaktu s pohybujícím se hladkým povrchem mechanického zhutňovače a sražení tohoto pásu na hodnotu podstatně nad žádoucí hodnotou a potom jeho roztažení na žádoucí hodnotu.
Spis EP-A-0 631 014 uvádí postup výroby měkkých produktů z tenkého, tzv. hedvábného papíru.
Oba tyto spisy však obsahují takové způsoby výroby roztažného papíru, které nepřinášejí vyhovující výsledky z hlediska dostatečné pevnosti papíru při současné postačující roztažnosti.
Podstata vynálezu
Cílem tohoto vynálezu je způsob, umožňující výrobu papíru s vysokým stupněm pevnosti a se současnou roztažnosti jak v podélném, tak příčném směru, v prakticky stejném řádu velikosti.
Dalším cílem tohoto vynálezu je poskytnout způsob, umožňující výrobu papíru pomocí kontinuálního zařízení.
Dalším cílem tohoto vynálezu je poskytnout způsob, umožňující výrobu papíru s hladkým povrchem za účelem zlepšení jeho potiskovacích charakteristik.
Výše uvedené a ještě další záměry, zřejmé z následujícího popisu, se dosahují pomocí způsobu výroby roztažného papíru podle vynálezu, jenž obsahuje fázi dodávání směsi rostlinných vláken do hnětače, míchání této směsi s vodou v hnětači, mletí těchto vláken k získání papíroviny, přesun mleté papíroviny do přívodní napájecí komory, dodávání mleté papíroviny z této přívodní napájecí komory na plátno, formování pásu papírové struktury s následným snížením procenta vody prostřednictvím síly přitažlivosti a vakua, lisování pásu s následným dalším snížením jeho obsahu vody, počáteční sušení papírového pásu na v podstatě stálý obsah vlhkosti mezi 15 % a 65 %, zhutňování, konečné sušení na obsah vlhkosti mezi 15 % a 4 %, přednostně mezi 10 % a 8 % a hlazení papírového pásu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že mletí se provádí třením vláken ve vícestupňové jednotce za účelem získání papíroviny mající stupeň mletí alespoň 30 °SR a že fáze zhutňování se provádí mezi alespoň jedním párem válečků, z nichž jeden je z tvrdého materiálu, je opatřen obvodovými povrchovými žebry a je poháněn vyšší rychlostí, a druhý je z měkkého materiálu s hladkým povrchem a je poháněn menší rychlostí.
Vynález je možno provádět též tak, že hlazení se provádí s lineárním zatížením mezi 0 a 100 kg/cm, přednostně mezi 50 a 52 kg/cm.
Vynález je možno provádět též tak, že po mletí se provádí ještě vysoce konzistenční mletí.
Vynález je možno provádět též tak, že mezi lisováním a zhutňováním se papírový pás podrobí napětí tak, aby pás dával maximální podélné protažení slučitelné s jeho konečnou pevností.
-1 CZ 293411 B6
Vynález je možno provádět též tak, že po zhutňování se papírový pás ponechá bez tažení pro pokles jeho obsahu vlhkosti pod 4 %.
Vynález je možno provádět též tak, že lisovaný pás se napouští přísadami v roztoku pro zlepšení následujícího zpracování předběžného formování.
Vynález se též týká zařízení pro provádění způsobu výroby roztažného papíru, které obsahuje hnětač pro na vláknech založenou směs, mlecí stanoviště, přívodní napájecí komoru, stanoviště formování papírové struktury, lisovací místo, první sušicí místo, zhutňovací místo, druhé sušicí místo a hladicí místo vyrobeného papíru, přičemž podstata vynálezu spočívá v tom, že mlecí stanoviště obsahuje vícestupňovou mlecí jednotku z lávových čedičových kotoučů hydratujících vlákna třením bez jejich řezání a že zhutňovací místo obsahuje alespoň jednu dvojici válečků, z nichž jeden váleček je z gumového materiálu a je poháněn menší rychlostí než druhý váleček, který je z tvrdého materiálu, přičemž alespoň jeden z tvrdých válečků je opatřen povrchovými obvodovými žebry.
Vynález je možno provést též tak, že mezi lisovacím místem a prvním sušicím místem je umístěno impregnační místo.
Vynález je možno provést též tak, že za impregnačním místem je uspořádáno místo předběžného formování.
Vynález je možno provést též tak, že hnětač je vysoce konzistenčního typu a skládá se z válcovité nádrže s obrácenou základnou, s výhodou alespoň částečně dole kuželovité seříznutou, a s uvnitř umístěným kuželovým oběžným kolem, opatřeným na svém povrchu šroubovicí.
Vynález je možno provést též tak, že mlecí stanoviště je vytvořeno z mlecích jednotek, střídajících se se zásobními komorami.
Vynález je možno provést též tak, že za mlecím stanovištěm je po proudu uspořádána ještě vysoce konzistenční další mlecí jednotka, opatřená perforovaným prstencem.
Vynález je možno provést též tak, že lisovací místo obsahuje lisovací válečky a plstěnce.
Vynález je možno provést též tak, že impregnační místo obsahuje prvky pro nastřikování napouštěcího roztoku na papírový pás.
Vynález je možno provést též tak, že místo předběžného formování obsahuje horní váleček tvarovaného profilu a spodní hladký váleček s hladkým oběžným plstěncem.
Vynález je možno provést též tak, že místo předběžného formování obsahuje horní hladký váleček a hladký spodní váleček, mezi nimiž je umístěn oběžný plstěnec, mající vnější značkovací strukturu.
Vynález je možno provést též tak, že místo předběžného formování obsahuje horní váleček tvarovaného profilu a dolní hladký váleček.
Vynález je možno provést též tak, že místo předběžného formování obsahuje hladký vrchní váleček, hladký spodní váleček, oběžný tradiční plstěnec a oběžný značkovací plstěnec s vnější značkovací strukturou, umístěný mezi oběžným tradičním plstěncem a hladkým vrchním válečkem.
-2CZ 293411 B6
Přehled obrázků na výkresech <
Výhodné provedení tohoto vynálezu bude nyní dále popsáno s pomocí příslušných výkresů, na nichž obr. 1 znázorňuje schematický pohled na zařízení k provádění způsobu podle vynálezu, 5 obr. 2, 3, 4 a 5 znázorňují schematické pohledy na jednotky předběžného formování a obr. 6 znázorňuje schematický pohled na válečky, použité ve fázi zhutňování.
Příklady provedení vynálezu
Jak je vidět z příslušných výkresů, zařízení na výrobu roztažného papíru obsahuje v podstatě vysoce konzistenční hnětač 1, který se skládá v podstatě z válcovité nádrže 2 s obrácenou základnou, např. dole částečně kuželovité seříznutou, a s uvnitř umístěným kuželovým oběžným kolem 3, majícím na svém povrchu vystupující šroubovici.
Hnětač 1 je připojen k zásobní nádrži 4, opatřené míchadlem 5 a připojené k mlecímu stanovišti 6 se stupněm mletí alespoň 30 °SR, vytvořenému z mlecích jednotek 7, opatřených lávovým kotoučem a střídajících se se zásobními komorami 8. Výstup z poslední mlecí jednotky 7 je připojen k vysoce konzistenční další mlecí jednotce 7, opatřené perforovaným prstencem a připojené 20 k zásobní kádi 9, spojené s přívodní napájecí komorou 10 pro zásobení stanoviště 11 formování, v němž je formována papírová struktura či pás. Toto stanoviště 11 formování obsahuje podkladové plátno 12, napnuté mezi dvěma otočnými válečky 13 a uspořádané tak, že podrobuje kaši z vody a vláknitých surovin postupné extrakci vody prostřednictvím gravitační síly a vakua.
Stanoviště 11 formování papírového pásu vede do lisovacího místa 14. Dále po proudu je provedeno impregnační místo 23 a za ním následující místo 15 předběžného formování.
Dále po proudu za místem 15 předběžného formování je uspořádáno první sušicí místo 16 s horkými válečky, jež zajišťuje konstantní obsah vlhkosti papírového pásu mezi 15% a 65%, 30 přednostně 50 % vlhkosti, a následné zhutňovací místo 17, obsahující dvojice protiběžných válečků 36, 37 různého typu a povrchové konzistence, poháněné různými rychlostmi a schopné zhutnit daný pás jak podélně, tak příčně. Obzvláště horní tvrdý váleček 37 z každé dvojice je kovový, je opatřen povrchovými obvodovými žebry 38 a otáčí se větší rychlostí než jemu odpovídající dolní měkký váleček 36, který je z gumy nebo pogumovaný a má svůj povrch 35 hladký.
Výstup ze zhutňovacího místa 17 je připojen ke druhému sušicímu místu 18, jež je připojeno k hladicímu místu 39, za kterým je uspořádáno navíjecí stanoviště papíru.
Druhé sušicí místo 18 zajišťuje dosažení obsahu vody papírového pásu 20 mezi 4 % a 15 %, přednostně 10 % vlhkosti.
Účelem hladicího místa 39 je zlepšit charakteristiky potiskovatelnosti a stmelovatelnosti vy ráběného roztažného papíru, přičemž pracuje s lineárním zatížením mezi 10 až 100 kg/cm, přednostně 45 mezi 50 a 52 kg/cm.
Je-li třeba, může být mezi druhým sušicím místem 18 a navíjecím stanovištěm 19 vsunuto další neznázoměné místo pro impregnaci a další místo pro sušení, a to pro dosažení takového zpracování papíru, které přinese zlepšení charakteristik jeho potiskovatelnosti.
Zařízení podle tohoto vynálezu rovněž obsahuje řadu řídicích a automatických zařízení, která zajišťují, že příslušný provozní cyklus je správně proveden, a jež jsou případně zmíněna jako potřebná v průběhu následujícího popisu.
-3CZ 293411 B6
Činnost tohoto zařízení bude dále popsána pomocí odkazů na danou papírovou strukturu či pás, který prochází formováním za sebou následujícími místy zpracování.
Do hnětače 1 jsou dodávány žoky vláknité suroviny spolu s předem stanoveným množstvím vody pro jejich smíchání. Zde je daná vláknina hnětena, míchána s vodou a s přidanými částicovými substancemi, jejichž účelem je zvýšit konečnou pevnost daných vláken, homogenizovat vodu a vláknitou kaši a dodat získanému papíru speciální charakteristiky.
Tato vláknitá surovina se obzvláště skládá z rostlinných vláken, jimiž může být celulóza s dlouhými vlákny, celulóza s krátkými vlákny anebo jiná vlákna, získaná z rostlin, jiných než je dřevo, jako jsou bavlněné lintry, konopí, len, esparto, kenaf. Tyto různé suroviny mohou být zpracovávány na téže lince nebo přednostně na oddělených linkách.
Otáčení oběžného kola 3 vede k progresivnímu hnětení příslušné vláknité suroviny, která si zachovává délku svých původních vláken, a výsledkem je jejich bezprostřední smíšení s vodou a přísadami, dodávanými do hnětače 1. Přísady, které mohou být použity, obzvláště obsahují škroby, jež mají schopnost vázat daná vlákna dohromady a zvyšovat jejich konečnou pevnost, například je,to karboxymethyl-celulóza, jejímž účelem je rozptylovat vlákna a takto předcházet jejich koagulaci, nebo syntetické a/nebo laktické pryskyřice, jejichž účelem je stmelovat vlákna dohromady ke zformování určitého druhu elastického spojení neboli vazby.
Kaše z vláken, vody a přísad opouští hnětač 1 s obsahem sušiny asi 15 %. Tato kaše, dále nazvaná jako „papírovina“, je dodávána do mlecího stanoviště 6, kde je podrobena činnosti mlecích jednotek 7 s lávovými čedičovými kotouči, které zpracovávají vlákna v podstatě bez jejich řezání, a to jejich hydratováním, třením a udělováním zvláštních charakteristik této papírovině. Výsledkem tohoto zpracování jsou daná vlákna, upravená tak, aby byla usnadněna jejich konsolidace a vytvoření spojité homogenní struktury, podstatné pro charakteristiky, jež musí výsledný produkt vykazovat.
Stupeň mletí dané papíroviny může být stanoven na základě objektivních parametrů, měřených v jednotkách SR - Shopper Reagler. Podle tohoto vynálezu hmota, opouštějící zpracování mletím, musí mít mezi 30 a 60 °SR podle hmotnosti v gramech obdrženého papíru.
Na výstupu z poslední fáze mletí tato hmota, která, jak je řečeno, má rozmezí 30 až 60 °SR, je dodávána do vysoce konzistenční další mlecí jednotky 7’, jež pracuje při hustotě asi 20 % a jejímž účelem je hydratizovat daná vlákna a nadout a zkadeřit je. Materiál je pak dodáván do zásobní kádě 9 a odtud do přívodní napájecí komory 10, z níž vychází s obsahem sušiny okolo 0,5 až 1 % a je naléván na podkladové plátno 12 stanoviště 11 formování papírové struktury či pásu. Na počáteční části podkladového plátna 12 má papírovina tendenci progresivně vylučovat vodu, nejprve silou zemské přitažlivosti a pak odsáváním, dokud nemá na výstupním zakončení podkladového plátna 12 obsah sušiny asi 18 %.
Papírový pás 20 opouští stanoviště 11 formování do lisovacího místa 14 mezi lisovací válečky 21 a plstěnce 22, přičemž ztrácí vodu a dosáhne obsahu sušiny asi 35 %.
Papírový pás 20 poté prochází do impregnačního místa 23, kde je ošetřen napouštěním roztokem s různými přísadami, jejichž účelem je zvýšit charakteristiky roztažitelnosti daného papíru a/nebo zlepšit výrobní technologii. Tato impregnace je přednostně prováděna postřikováním, ale může být rovněž prováděna jinak, např. průchodem vytvářeného papírového pásu 20 nádržemi, obsahujícími vhodný impregnační roztok. V obou případech je množství impregnační substance řiditelné a má značné výhody jak pokud se týká nákladů na použitou substanci, tak i v důsledku možnosti přesného stanovení této substance.
Papírový pás 20, impregnovaný tímto způsobem, je podroben zpracování na místě 15 předběžného formování, kde je uspořádána jedna nebo více jednotek pro předběžné formování,
-4CZ 293411 B6 znázorněných v detailu na obr. 2 až 5. Ty mohou být stejné anebo odlišné, konkrétně může každá jednotka předběžného formování obsahovat:
horní váleček 24 s tvarovaným profilem a spodní hladký' váleček 25, mezi nímž a papírovým pásem 20 je umístěn obvyklý hladký oběžný plstěnec 26 podle obr. 2, horní hladký váleček 27 a hladký spodní váleček 28, mezi nimiž je umístěn oběžný plstěnec 29 mající vnější značkovací strukturu k vhodné deformaci vytvářeného papírového pásu 20 probíhajícího mezi horním hladkým válečkem 27 a oběžným plstěncem 29 podle obr. 3, pouze tvarovaný horní váleček 30 s formujícím profilem a dolní hladký váleček 31 podle obr. 4, hladký vrchní váleček 32, hladký spodní váleček 33, oběžný tradiční plstěnec 34 a oběžný značkovací plstěnec 35 umístěný mezi oběžným tradičním plstěncem 34 a papírovým pásem 20, resp. hladkým vrchním válečkem 32 podle obr. 5.
Použití několika jednotek pro předběžné formování, které mohou být identické anebo různé, umožňuje získávat na papírovém pásu profily prakticky jakéhokoli designu, jež není možno získat pomocí jediné jednotky pro předběžné formování.
Předběžně formovaný papírový pás 20 je sušen na prvním sušicím místě 16 na obsah sušiny asi 50 až 60 %, a to průchodem mezi ohřívanými válečky či tunelem s horkým vzduchem, a to předtím než je vystaven zhutňování.
Při průchodu z lisovacího místa 14 do zhutňovacího místa 17 je rychlost regulována tak, že papírový pás 20 je podroben takovému napětí, kdy dochází k jeho maximálnímu podélnému protažení, slučitelnému s jeho konečnou pevností, za účelem dosažení příčného stažení papíru s odpovídající rezervou příčné roztažitelnosti.
Mezi místem 15 předběžného formování a prvním sušicím místem 16 může být vsunuto další místo pro sušení a/nebo pro spojování tavením, přednostně infračerveného typu.
Na zhutňovacím místě 17 je prováděno zhutňování, jež nastává jak v podélném, tak v příčném směru, a to prostřednictvím protažení papírového pásu 20 mezi dvojicí válečků 36, 37 podle obr. 6, kde je pogumovaný nebo gumový dolní váleček 36 otáčející se určitou obvodovou rychlostí a kovový horní váleček 37 s povrchovými žebry 38, např. obvodovými, otáčející se větší obvodovou rychlostí, než je obvodová rychlost otáčení gumového nebo pogumovaného dolního válečku 36. Tak je v důsledku tlaku a konfigurace kovového horního válečku 37, spolupracujícího s povrchem pogumovaného nebo gumového dolního válečku 36, papírový pás 20 podrobován zvlnění v příčném směru a ve stejném momentu, a to z důvodu odlišných obvodových rychlostí, tedy brzdicí akce pogumovaného nebo gumového dolního válečku 36, následnému zhutňování v podélném směru.
Při skončení tohoto kroku zhutňování je papír podroben dalšímu sušení na druhém sušicím místě 18, a to za účelem dosažení obsahu sušiny asi 85 %, přednostně 90 %, tedy s obsahem vlhkosti mezi 15 a 4 %, přednostně mezi 10 a 8 %.
Je účelné poznamenat, že při procházení z místa, kde je prováděno zhutňování, do výstupu ze sušení je rychlost, která je v podstatě stálá, regulována tak, aby nedocházelo k žádnému zatížení tahem, takže podélně zhutněný papír neztrácí nic ze své podélné roztažitelnosti.
Na výstupu z druhého sušicího místa 18 je na hladicím místě 39 papírový pás 20 podroben hlazení či žehlení, které se provádí s lineárním zatížením mezi 10 a 100 kg/cm, přednostně mezi 50 a 52 kg/cm.
-5CZ 293411 B6
Papírový pás 20, jenž je získán tímto způsobem, obzvláště v důsledku použitého příslušného mletí, impregnace, předběžného formování a zhutňovacího zpracování, vykazuje vysoký stupeň mechanické pevnosti a roztažitelnosti a to jak v podélném, tak v příčném směru, v řádu alespoň 16 % příčně a alespoň 20 % podélně.
Průmyslová využitelnost
Vynález je využitelný v papírenském průmyslu.