FI100815B - Selluloosakuiturakenteita, joissa on säteittäisesti suuntautuneita kui tuja sisältäviä erillisiä alueita, ja laitteisto ja menetelmä niiden v almistamiseksi - Google Patents

Description

, 100815

Selluloosakuiturakenteita, joissa on säteittäisesti suun» tautunelta kuituja sisältäviä erillisiä alueita, ja laitteisto ja Menetelmä niiden valmistamiseksi 5 Keksinnön kenttä Tämä keksintö koskee selluloosakuiturakenteita, joissa on lukuisia, neliömassan suhteen toisistaan erottuvia alueita. Tarkemmin määriteltynä tämä keksintö koskee selluloosakuiturakenteita, joissa on olennaisesti jatkuva, 10 neliömassaltaan suuri alue ja erillisiä neliömassaltaan pieniä alueita, jotka käsittävät säteittäisesti suuntautuneita kuituja. Nämä selluloosakuiturakenteet soveltuvat käytettäviksi kulutustuotteissa.

Keksinnön tausta 15 Selluloosakuiturakenteet, kuten paperi, ovat alalla hyvin tunnettuja. Tällaisia kuiturakenteita käytetään nykyisin yleisesti paperipyyhkeissä, vessapaperissa, kasvo-paperissa jne.

Täyttääkseen kuluttajan tarpeet täytyy näiden sel-20 luloosakuiturakenteiden päästä tasapainoon muutamien kilpailevien intressien välillä. Selluloosakuiturakenteella täytyy esimerkiksi olla riittävä vetolujuus, jotta estetään selluloosakuiturakenteen repeytyminen tavallisen käytön aikana tai suunnattaessa siihen suhteellisen pieniä 25 vetäviä voimia. Selluloosakuiturakenteen täytyy olla myös imukykyinen, niin että selluloosakuiturakenne pystyy absorboimaan nopeasti ja pidättämään täysin nesteet. Selluloosakuiturakenteen tulisi myös olla riittävän pehmeä, niin että se on miellyttävän tuntuinen eikä karhea käytös-30 sä. Selluloosakuiturakenteella tulisi olla korkea opasi-teettiaste, niin ettei se näytä käyttäjästä heikolta eikä huonolaatuiselta. Näiden kilpailevien intressien ollessa taustalla selluloosakuiturakenteen tulee olla taloudellinen, niin että sitä voidaan valmistaa ja myydä voitolli-35 sesti ja kuluttajalla on silti vielä varaa hankkia se.

2 100815

Vetolujuus, yksi edellä mainituista ominaisuuksista, on selluloosakuiturakenteen kyky säilyttää fysikaalinen yhtenäisyytensä käytön aikana. Vetolujuuden määrää selluloosakuiturakenteen heikoin kohta jännityksen alaise-5 na. Selluloosakuiturakenteen vetolujuus ei ole suurempi kuin vetokuormituksen alaisena olevan selluloosakuiturakenteen minkä tahansa osan, koska selluloosakuiturakenne rikkoutuu tai repeytyy tällaisen heikoimman alueen kohdalta.

10 Selluloosakuiturakenteen vetolujuutta voidaan pa rantaa suurentamalla selluloosakuiturakenteen neliömassaa. Neliömassan suurentaminen vaatii kuitenkin suuremman sel-luloosakuitumäärän käyttöä valmistuksessa, mikä nostaa kuluttajalle aiheutuvia kuluja ja vaatii luonnonvarojen voi-15 makkaampaa hyödyntämistä raaka-aineiden saamiseksi.

Imukyky on selluloosakuiturakenteen ominaisuus, joka antaa sille mahdollisuuden vetää puoleensa ja pidättää kanssaan kosketukseen tulleita juoksevia aineita. Sekä pidättyneen juoksevan aineen absoluuttinen määrä että no-20 peus, jolla selluloosakuiturakenne absorboi kanssaan kosketukseen tulleita juoksevia aineita, täytyy ottaa huomioon selluloosakuiturakenteen halutun loppukäytön yhteydessä. Jos selluloosakuiturakenne on liian tiivis, kuitujen väliset huokoset voivat olla liian pieniä eikä absorptio-25 nopeus ehkä ole kyllin suuri aiottuun käyttötarkoitukseen.

Jos huokoset ovat liian suuria, kosketukseen tulleisiin juokseviin aineisiin kohdistuvat kapillaarivetovoimat minimoituvat eikä selluloosakuiturakenne pidätä juoksevia aineita pintajännitysrajoitusten vuoksi.

30 Pehmeys on selluloosakuiturakenteen kyky saada ai- kaan erityisen toivottava tuntoaistimus käyttäjän iholla. Pehmeyteen vaikuttavat tilavuuskimmoisuus (kuitujen tai-puisuus, kuitujen muoto, sidostiheys ja tukemattomien kuitujen pituus), pinnan tekstuuri (kreppaustiheys, erilais-35 ten alueiden koko ja sileys) ja pinnan tarttumis-liukumis- 100815 3 kitkakerroin. Pehneys on kääntäen verrannollinen selluloo-sakuiturakenteen kykyyn vastustaa muodonmuutosta selluloo-sakuiturakenteen tasoa vastaan kohtisuorassa suunnassa.

Opasiteetti on selluloosakuiturakenteen ominaisuus, 5 joka estää tai vähentää valon kulkua rakenteen läpi. Opasiteetti on suorassa suhteessa selluloosakuiturakenteen neli Omassaan, tiheyteen ja kultu jakautuman yhtenäisyyteen. Selluloosakuiturakenteella, jolla on suhteellisesti suurempi neliömassa tai kultujakautuman yhtenäisyys, on myös 10 suurempi opasiteetti tiheyden ollessa määrätty. Tiheyden suurentaminen lisää opasiteettia johonkin pisteeseen asti, jonka jälkeen tiheyden kasvu edelleen heikentää opasiteettia.

Yksi kompromissi edellä mainittujen eri ominaisuuk-15 sien välillä on muodostaa selluloosakulturakenne, jossa on toisistaan erillään olevia aukkoja, joissa neliömassa on nolla, olennaisesti jatkuvassa verkostossa, jolla on jokin määrätty neliömassa. Erilliset aukot edustavat alueita, joilla on pienempi neliömassa kuin olennaisesti jatkuvalla 20 verkostolla, ja jotka saavat aikaan taipumisen kohtisuo-rasti selluloosakuiturakenteen tasoon nähden ja parantavat siten selluloosakuiturakenteen taipuisuutta. Reikiä ympäröi jatkuva verkosto, jolla on jokin toivottu neliömassa ja joka säätelee selluloosakuiturakenteen vetolujuutta.

25 Tällaiset rei'itetyt selluloosakuiturakenteet ovat tekniikan tason mukaisesti tunnettuja. Esimerkiksi US-pa-tenttijulkaisussa 3 034 180 (Greiner et ai., 15. toukokuuta 1962) esitetään selluloosakuiturakenteita, joissa on toisiinsa nähden portaittaisia aukkoja ja suorissa riveis-30 sä olevia aukkoja. Lisäksi aiemmin on esitetty selluloosakuiturakenteita, joissa on muodoltaan erilaisia aukkoja. Greiner et ai. esittävät esimerkiksi neliömäisiä aukkoja, vinoneliön muotoisia aukkoja, pyöreitä aukkoja ja ristin muotoisia aukkoja.

4 100815

Rei' itetyillä selluloosakuiturakenteilla on kuitenkin muutamia heikkouksia. Aukot edustavat läpinäkymiskoh-tia selluloosakuiturakenteessa ja voivat saada kuluttajan tuntemaan, että rakenne on laadultaan tai lujuudeltaan 5 toivottua heikompi. Aukot ovat yleensä liian suuria absor-boidakseen ja pidättääkseen mitään juoksevia aineita mainittujen pehmopaperi- ja pyyhetuotteiden kanssa tyypillisesti kosketukseen tulevien juoksevien aineiden rajoitetun pintajännityksen vuoksi. Aukkojen ympärillä olevan verkos-10 ton neliömassaa täytyy myös suurentaa, niin että saadaan aikaan riittävä vetolujuus.

Sen ääritapauksen lisäksi, että rakenteessa on aukkoja, joiden neliömassa on nolla, on pyritty saamaan aikaan selluloosakuiturakenteita, joissa on toisistaan eril-15 lään olevia alueita, joiden neliömassa on pieni muttei nolla, olennaisesti jatkuvassa verkostossa. Esimerkiksi US-patenttijulkaisussa 4 514 345 (Johnson et ai., 30. huhtikuuta 1985) esitetään selluloosakuiturakenne, jossa on kuusikulmion muotoisia erillisiä alueita, joilla on nollaa 20 suurempi pieni neliömassa. Samanmuotoinen kuvio, jota hyödynnetään tekstiilikankaassa, esitetään US-patentti julkaisussa 4 144 370 (Noulton, 13. maaliskuuta 1979).

Näissä viitteissä esitettyjen rei'ittämättömien selluloosakuiturakenteiden etuja ovat hieman kasvanut opa-25 siteetti ja jonkinasteisen imukyvyn esiintyminen erillisillä neliömassaltaan pienillä alueilla, mutta ne eivät ratkaise sitä ongelmaa, että erilliset alueet, joilla on nollaa suurempi pieni neliömassa, kestävät hyvin vähän vetokuormitusta ja rajoittavat siten selluloosakuituraken-30 teen kokonaispuhkaisulujuutta. Johnson et ai. ja Boulton eivät myöskään esitä selluloosakuiturakenteita, joissa opasiteetti on suhteellisen korkea erillisillä neliömassaltaan pienillä alueilla.

Selluloosakuiturakenteita, joissa on neliömassal-35 taan monenlaisia alueita, valmistetaan tyypillisesti le- 5 100815 vittämällä nestemäistä kantajaa, johon selluloosakuidut on sisällytetty homogeenisesti, laitteelle, jossa on kuituja pidättävä, nestettä läpäisevä muodostuselementti. Muodos-tuselementti voi olla yleisesti ottaen tasomainen, ja se 5 on tyypillisesti päättymätön hihna.

Edellä mainituissa viitteissä ja muissa esityksissä, kuten US-patenttijulkaisuissa 3 322 617 (Osborne, 30. toukokuuta 1967), 3 025 585 (Griswold, 20. maaliskuuta 1962) ja 3 159 530 (Heller et ai., 1. joulukuuta 1964) 10 esitetään erilaisia laitteita, jotka soveltuvat erillisiä neliömassaltaan pieniä alueita sisältävien selluloosakui-turakenteiden valmistukseen. Erillisiä neliömassaltaan pieniä alueita saadaan näiden esitysten mukaan aikaan ul-konemakuviolla, joka on liitetty selluloosakuiturakenteen 15 valmistukseen käytettävän laitteen muodostuselementtiin.

Kussakin mainituista viitteistä ulkonemat sijoitetaan ei-sattumanvaraiseksi, toistuvaksi kuvioksi. Kuvio voi käsittää ulkonemia, jotka ovat lomittain viereisiin ulkonemiin nähden tai samassa linjassa viereisten ulkonemien kanssa. 20 Kukin ulkonema (olipa se sitten suorassa linjassa tai lomittain) on yleensä samalla etäisyydellä viereisistä ulko-nemista. Heller et ai. käyttävät itse asiassa kudottua tasoviiraa ulkonemien aikaansaantiin.

Järjestely, jossa ulkonemat ovat samalla etäisyy-25 dellä, edustaa yhtä toista tekniikan tason epäkohtaa. Laitteet, joissa järjestely on tällainen, saavat aikaan suurin piirtein yhtenäisen ja yhtä suuren virtausvastuksen (ja siten suotautumisen ja selluloosakuitujen kerrostumisen) kaikkialla selluloosakuiturakenteen valmistukseen 30 käytettävän muodostuselementin nestettä läpäisevässä osassa. Nestettä läpäisevälle alueelle kerrostuu suurin piirtein yhtä suuria määriä selluloosakuituja, koska vierekkäisten ulkonemien välisissä tiloissa vallitsee yhtä suuri virtausvastus nestemäisen kantajan suotautumisen suhteen. 35 Niinpä kuidut saattavat kerrostua suhteellisen homogeeni- 6 100815 sesti ja yhtenäisesti, vaikkakaan eivät välttämättä sattumanvaraisesti tai yhtenäisesti suuntautuneiksi, laitteen kullakin alueella ja muodostavat selluloosakuiturakenteen, jossa kuidut ovat samalla tavalla jakautuneina ja suuntau-5 tuneina.

Aiemmin on kerran, US-patenttijulkaisussa 795 719 (Motz, 25. heinäkuuta 1905) esitetty, että jokaisen ulko-neman ei tulisi olla yhtä suurella etäisyydellä viereisistä ulkonemista. Motz esittää kuitenkin ulkonemia, jotka on 10 sijoitettu yleisesti ottaen sattumanvaraiseksi kuvioksi, joka ei jakauta selluloosakuituja edullisella tavalla siten, että vaikutettaisiin tietoisesti johonkin tai optimoitaisiin pääosa edellä mainituista ominaisuuksista.

Niinpä tämän keksinnön yhtenä tavoitteena on voit-15 taa tekniikan tason ongelmat ja erityisesti ongelmat, joita aiheuttavat kilpailevat intressit, suuren vetolujuuden, suuren imukyvyn, hyvän pehmeyden ja korkean opasiteetin ylläpitäminen heikentämättä tarpeettomasti mitään muista ominaisuuksista tai vaatimatta epätaloudellista tai tar-20 peetonta luonnonvarojen käyttöä. Tarkemmin määräteltynä tämän keksinnön yhtenä tavoitteena on tarjota käyttöön menetelmä ja laite selluloosakuiturakenteen, kuten paperin, valmistamiseksi saamalla laitteessa aikaan suhteellisen suuria ja suhteellisen pieniä virtausvastuksia kuitu-25 jen nestemäisen kantajan suotautumiselle ja suhteuttaa mainitunlaiset virtausvastukset toisiinsa nähden siten, että kuidut järjestyvät säteittäisesti alueilla, joilla neliömassa on pieni.

Sitä kautta, että laitteessa on läsnä alueita, 30 joilla virtausvastus on suhteellisen suuri, ja alueita, joilla virtausvastus on suhteellisen pieni, voidaan saavuttaa selluloosakuitujen orientoitumisen ja kerrostumis-mallin tehokkaampi ohjaus ja saada aikaan alalla tähän asti tuntemattomia selluloosakuiturakenteita. Yleisesti 35 ottaen on olemassa käänteinen riippuvuus nestettä läpäise- 7 100815 vän ja kuituja pidättävän muodostuselementin jonkin määrätyn alueen virtausvastuksen ja tuloksena olevan selluloo-sakuiturakenteen mainitunlaisia muodostuselementin alueita vastaavan alueen neliömassan välillä. Niinpä alueet, joil-5 la virtausvastus on suhteellisen pieni, antavat tulokseksi vastaavia selluloosakuiturakenteen alueita, joilla neliö-massa on suhteellisen suuri, ja päin vastoin, tietysti sillä edellytyksellä, että kuidut pidättyvät muodostusele-mentille.

10 Tarkemmin määriteltynä alueiden, joilla virtausvas tus on suhteellisen pieni, tulisi olla jatkuvia, niin että tuloksena on jatkuva kuituverkosto, jossa neliömassa on suuri, eikä vetolujuus vaarannu. Alueet, joilla virtausvastus on suhteellisen suuri (ja jotka tuottavat selluloo-15 sakuiturakenteeseen neliömassaltaan suhteellisen alhaisia alueita ja orientoivat kuituja), ovat edullisesti erillisiä, mutta voivat olla jatkuviakin.

Lisäksi tulisi ottaa huomioon ulkonemien koko ja etäisyys suhteessa kuitujen pituuteen. Jos ulkonemat ovat 20 liian lähekkäin, selluloosakuidut saattavat muodostaa siltoja ulkonemien välille eivätkä asetu muodostuselementin pinnalle.

Muodostuselementti on tämän keksinnön mukaisesti muodostushihna, jossa on useita alueita, joita erottaa 25 toisistaan erilainen virtausvastus. Nestemäinen kantaja valuu muodostushihnan alueiden läpi niiden virtausvastuksen mukaan. Jos muodostushihnoissa on esimerkiksi läpäisemättömiä alueita, kuten ulkonemia tai sulkuja, näiden alueiden läpi ei pääse valumaan ollenkaan nestemäistä kan-30 tajaa, ja siten mainitunlaisille alueille kerrostuu vähän kuituja tai niitä ei kerrostu ollenkaan.

Virtausvastukseltaan korkeiden alueiden ja virtausvastukseltaan alhaisten alueiden virtausvastusten välinen suhde on siten ratkaiseva sen kannalta, millaisen mallin 35 mukaisesti nestemäisessä kantajassa olevat selluloosakui- 8 100815 dut kerrostuvat. Kuituja kerrostuu yleisesti ottaen enemmän muodostushihnan alueille, joilla virtausvastus on suhteellisesti pienempi, koska tällaisten alueiden läpi pääsee valumaan enemmän nestemäistä kantajaa. On kuitenkin 5 ymmärrettävä, että muodostushihnan jonkin määrätyn alueen virtausvastus ei ole vakio vaan muuttuu ajan funktiona.

Valitsemalla asianmukaisesti virtausvastussuhde erillisten, virtausvastukseltaan suurten alueiden ja jatkuvien, virtausvastukseltaan pienten alueiden välillä voi-10 daan toteuttaa selluloosakuiturakenne, jossa selluloosa-kuitujen orientoituminen on erityisen edullinen. Selluloo-sakuidut voivat olla erillisillä alueilla erityisesti suurin piirtein säteittäiseksi kuvioksi asettuneina, ja näiden alueiden neliömassa voi olla pienempi kuin olennaises-15 ti jatkuvan alueen. Erillinen alue, jossa on säteittäises-ti suuntautuneita selluloosakuituja, tarjoaa opasiteetin ollessa määrätty imukykyedun erillisiin alueisiin nähden, joilla selluloosakuidut ovat sattumanvaraisesti tai muulla tavalla kuin säteittäisesti orientoituneina.

20 Näiden ongelmien voittamiseksi on valmistettu sel- luloosakuiturakenteita, joissa on olennaisesti jatkuva neliömassaltaan suuri alue ja erillisiä alueita, joilla neliömassat ovat pieniä ja keskinkertaisia, erityisesti rakenteita, joissa neliömassaltaan pieni alue on neliömas-: 25 saitaan suuren alueen vieressä ja ympäröi neliömassaltaan keskinkertaista aluetta. Yksi esimerkki mainitunlaisista rakenteista, jotka eivät ole osa tätä keksintöä, voidaan valmistaa saman siirronsaajan nimissä olevan US-patentti-julkaisun 5 245 025 (Trokhan et ai., 28. kesäkuuta 1991) 30 mukaisesti.

\ Monialueisilla selluloosakuiturakenteilla, joissa on erillisiä neliömassaltaan keskinkertaisia ja pieniä alueita, on kuitenkin tiettyjä haittapuolia. Tarkemmin sanottuna neliömassaltaan keskinkertaisella alueella ole-35 vat kuidut eivät myötävaikuta selluloosakuiturakenteen 9 100815 kuormituksenkestokapasiteettiin. Nämä kuidut ovat sen sijaan kasaantuneina kimpuksi ja muodostavat "silmäkkeen", joka ei ulotu erillisen neliomassaltaan pienen alueen yli eikä siten osallistu vetokuormitusten jakamiseen, vaikka 5 onkin hyödyllinen opasiteetin kannalta.

Lyhyt yhteenveto keksinnöstä

Keksintö käsittää yksikerroksisen selluloosakuitu-rakenteen, jossa on vähintään kaksi ei-sattumanvaraisen, toistuvan kuvion muodostavalla tavalla sijoitettua aluet-10 ta. Ensimmäisen alueen neliömassa on suhteellisen suuri ja se muodostaa olennaisesti jatkuvan verkoston. Toinen alue käsittää useita toisistaan erillään olevia alueita, joiden neliömassa on suhteellisen pieni ja joita ympäröi neliö-massaltaan suuri ensimmäinen alue. Neliomassaltaan pienet 15 alueet koostuvat joukosta pääasiassa säteittäisesti orientoituneita kuituja, ja mainittu joukko neliomassaltaan pieniä alueita käsittää vähintään noin 10 %, edullisesti vähintään noin 20 %, mainitussa selluloosakuiturakenteessa olevien neliomassaltaan pienten alueiden kokonaislukumää-20 rästä.

Keksinnön toisena kohteena on menetelmä sellaisen yksikerroksisen selluloosakuiturakenteen valmistamiseksi, jossa on kaksi ei-sattumanvaraisen, toistuvan kuvion muodostavalla tavalla sijoitettua aluetta. Menetelmä käsittää 25 vaiheet, joissa hankitaan joukko selluloosakuituja suspen-doituina nestemäiseen kantajaan, kuituja pidättävä muodos-tuselementti, jossa on nestettä läpäiseviä vyöhykkeitä, ja välineet selluloosakuitujen kerrostamiseksi muodostusele-mentille. Selluloosakuidut kerrostetaan rnuodostuselemen-30 tille ja nestemäinen kantaja suotautetaan sen läpi saman- aikaisesti kahdella tasolla, tasolla, jolla virtausnopeus on suuri, ja tasolla, jolla virtausnopeus on alhainen. Alkumassavirtausnopeudet ovat keskenään erilaiset korkealla ja alhaisella virtausnopeustasolla, jolloin virtausno-35 peustasoltaan alhaiset kuidut suotautuvat pääasiassa säteittäisesti suuntautuen kohden keskipistettä ja muodosta- 10 100815 sesti pienempi neliömassa kuin alueella, joka muodostetaan korkealla virtausnopeustasolla, ja alueella, jonka muodostavat säteittäisesti suuntautuneet kuidut erillisten ne-liömassaltaan pienten alueiden sisälle.

5 Molemmat virtausalueet vaikuttavat samanaikaisesti tiettyjen kuitujen suuntautumiseen. Tämä johtaa läpäisemättömän osan yli säteittäisesti kulkeviin kuituihin. Vä-hävirtauksinen alue saa aikaan tämän suuntautumisvaiku-tuksen ilman kuitujen liiallista kertymistä mainitulle 10 alueelle.

Vielä yhtenä puolenaan tämä keksintö käsittää laitteen sellaisen selluloosakuiturakenteen muodostamiseksi, jolla on vähintään kaksi keskenään erilaista neliömassaa sijoitettuina ei-sattumanvaraisen, toistuvan kuvion mukai-15 sesti. Laite käsittää nestettä läpäisevän, kuituja pidättävän muodostuselementin, jossa on vyöhykkeitä, joiden läpi sellulooSakuitujen kantajana toimiva neste pääsee suotautumaan, ja väline selluloosakuitujen pidättämiseksi muodostuslementille ei-sattumanvaraiseksi, toistuvaksi ku-20 vioksi, jonka muodostavat kaksi aluetta, joilla on keske nään erilainen neliömassa. Nämä kaksi aluetta ovat ensimmäinen, olennaisesti jatkuvasta verkostosta koostuva, ne-liömassaltaan suuri alue ja joukko toisia, neliömassaltaan pieniä, erillisiä alueita, joissa on suurin piirtein sä-25 teittäisesti suuntautuneita kuituja.

Pidätysväline voi käsittää nestettä läpäisevän lujittavan rakenteen ja siihen liitettynä kuvion muodostavan ryhmän ulkonemia. Kuvion muodostavassa ryhmässä ulkonemia voi ulkoneman läpi kulkea nestettä läpäisevä aukko, ja/tai 30 ulkonema voi olla jaettuna säteittäisesti segmenteiksi.

Piirustusten lyhyt kuvaus

Vaikka selitys päättyy patenttivaatimuksiin, joissa tämä keksintö esitetään yksityiskohtaisesti ja esitetään sitä koskevat nimenomaiset vaatimukset, otaksutaan, että 35 se ymmärretään paremmin seuraavan selityksen avulla tarkasteltaessa tätä yhdessä liitteenä olevien piirustusten u 100815 kanssa, joissa samanlaisille komponenteille annetaan sama viitenumero, analogisia komponentteja merkitään yhdellä tai useammalla yläindeksinä olevalla pilkulla ja kuvio 1 on ylhäältäpäin otettu mikroskooppivalokuva 5 tämän keksinnön mukaisesta selluloosakuiturakenteesta, jossa on säteittäisesti suuntautuneita selluloosakuituja sisältäviä erillisiä alueita; kuviot 2A3 - 2D3 ovat ylhäältäpäin otettuja mikroskooppi valokuvia selluloosakuiturakenteista, joissa neliö-10 massaltaan pienten ja suurten alueiden välinen neliömassa-ero vaihtelee; kussakin kirjaimin merkityssä kuviosarjassa näkyy voimistuva suuntaus kohden kaksineliömassaista rakennetta tarkasteltaessa kutakin sarjaa järjestyksessä ja kasvava säteittäisyys näkyy tarkasteltaessa alaindeksein 15 merkittyjä kuvioita järjestyksessä kussakin kirjaimella merkityssä sarjassa; kuviot 3AX - 3D3 ovat ylhäältäpäin otettuja mikros-kooppivalokuvia selluloosakuiturakenteista, joissa neliö-massaltaan pienillä alueilla esiintyvä säteittäisyysaste 20 vaihtelee; kussakin kirjaimin merkityssä kuviosarjassa näkyy kasvava säteittäisyys tarkasteltaessa kutakin sarjaa järjestyksessä ja voimistuva suuntaus kohden kaksineliömassaista rakennetta näkyy tarkasteltaessa alaindeksein merkittyjä kuvioita kussakin kirjaimella merkityssä sar-25 jassa; kuvio 4 on kaaviomainen sivukuva laitteesta, jota voidaan käyttää tämän keksinnön mukaisen selluloosakuitu-rakenteen valmistukseen; kuvio 5 on kuvion 4 linjaa 5 pitkin piirretty osa-30 sivukuva muodostuselementistä, jossa on ulkonemien läpi kulkevia aukkoja; kuvio 6 on osakuva, joka esittää kuvion 5 mukaista muodostuselementtiä ylhäältäpäin katsottuna; kuviot 7A ja 7B ovat kaaviokuvia, jotka esittävät 35 ylhäältäpäin katsottuna muodostuselementin yhtä vaihtoeh- 12 100815 toista suoritusmuotoa, jota voidaan käyttää tämän keksinnön mukaisten selluloosakulturakenteiden valmistukseen ja jossa on sätelttäisesti segmenteiksi jaettuja ulkonemia.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus 5 Tuote

Kuten kuviossa 1 valaistaan, tämän keksinnön mukaisessa selluloosakuiturakenteessa 20 on kaksi aluetta: ensimmäinen, neliömassaltaan suuri alue 24 ja toinen, neliö-massaltaan pieni erillinen alue 26. Kukin alue 24 ja 26 10 koostuu selluloosakuiduista, joiden approksimaationa käytetään lineaarisia elementtejä. Neliömassaltaan pienten alueiden 26 selluloosakuidut ovat asettuneina suurin piirtein säteittäisen kuvion mukaisesti.

Kuidut ovat selluloosakuiturakenteen 20 komponent-15 teja, ja niillä on yksi hyvin suuri mitta (kuidun pituus- akselin suuntainen) verrattuna kahteen muuhun suhteellisen pieneen mittaan (keskenään kohtisuoria ja sekä säteittäi-siä että kohtisuoria kuidun pituusakseliin nähden), niin että ollaan lähellä lineaarisuutta. Vaikka kuitujen tar-20 kastelu mikroskoopilla saattaa tuoda esiin kaksi muuta mittaa, jotka ovat pieniä kuitujen päämittaan verrattuina, tällaisten kahden muun pienen mitan ei tarvitse olla oleellisesti yhtä suuria eikä vakioita koko kuidun aksiaalisen pituuden alueella. Tärkeää on vain se, että kuitu 25 pystyy taipumaan akselinsa suhteen ja sitoutumaan muihin kuituihin ja on levitettävissä nestemäisen kantajan avulla.

Selluloosakuiturakenteen 20 muodostavat kuidut voivat olla synteettisiä, kuten polyolefiinia tai polyeste-30 riä; ne ovat edullisesti selluloosaa, kuten puuvillalint-teriä, raionia tai bagassia, ja edullisemmin puumassaa, kuten havupuista (paljassiemenisistä) tai lehtipuista (koppisiemenisistä) saatavaa. Tässä käytettynä selluloosa-kuiturakennetta pidetään "seiluloosarakenteenä", jos sel-35 luloosakuiturakenne käsittää vähintään noin 50 paino-% tai 13 100815 vähintään noin 50 til-% selluloosakuituja, mukaan luettuina edellä luetellut kuidut niihin kuitenkaan rajoittumatta. Puumassakulduista koostuvan selluloosaseoksen, joka käsittää havupuukuituja, joiden pituus on noin 2,0 - 4,5 5 mm ja läpimitta noin 25 - 50 pm, ja lehtipuukuituja, joiden pituus on pienempi kuin noin 1 mm ja läpimitta noin 12 - 25 pm, on havaittu toimivan hyvin tässä kuvattavien selluloosakuiturakenteiden 20 yhteydessä.

Jos selluloosakuiturakenteeseen 20 valitaan puumas-10 sakuituja, kuidut voidaan valmistaa millä tahansa massan-valmistusmenetelmällä, mukaan luettuina kemialliset menetelmät, kuten sulfIitti-, sulfaatti- ja soodamenetelmät, ja mekaaniset menetelmät, kuten hiokkeen valmistus. Vaihtoehtoisesti kuidut voidaan tuottaa kemiallisten ja mekaa-15 nisten menetelmien yhdistelmillä, tai ne voivat olla kier-rätyskuituja. Käytettävien kuitujen tyyppi, yhdistäminen ja käsittely eivät ole ratkaisevia tämän keksinnön kannalta.

Tämän keksinnön mukainen selluloosakuiturakenne 20 20 on makroskooppisesti kaksiulotteinen ja tasomainen, vaikkakaan ei välttämättä litteä. Selluloosakuiturakenteella 20 voi olla jonkin verran paksuutta kolmannen ulottuvuuden suunnassa. Kolmas ulottuvuus on kuitenkin hyvin pieni verrattuna kahteen ensimmäiseen varsinaiseen ulottuvuuteen 25 tai kykyyn valmistaa selluloosakuiturakenne 20, jolla on suhteellisen suuret mitat kahden ensimmäisen ulottuvuuden suunnassa.

Tämän keksinnön mukainen selluloosakuiturakenne 20 käsittää yhden kerroksen. On kuitenkin ymmärrettävä, että 30 kaksi yksittäistä kerrosta, joista jompi kumpi tai kumpikin on valmistettu tämän keksinnön mukaisesti, voidaan liittää yhteen pinnat vastakkain, niin että muodostuu yhtä kappaletta oleva laminaatti. Tämän keksinnön mukaisen sel-luloosakuiturakenteen 20 katsotaan olevan "yksi kerros", 35 jos se poistetaan jäljempänä käsiteltävältä muodostusele- 14 100815 mentiltä yhtenä arkkina, jolla on ennen kuivausta paksuus, joka ei muutu, ellei arkkiin lisätä tai siitä poisteta kuituja. Selluloosakuiturakenne 20 voidaan haluttaessa kohokuvioida myöhemmin tai jättää kohokuvioimatta.

5 Tämän keksinnön mukainen selluloosakuiturakenne 20 voidaan määritellä intensiiviominaisuuksien kautta, jotka erottavat alueet toisistaan. Selluloosakuiturakenteen 20 neliömassa on esimerkiksi yksi intensiiviominaisuus, joka erottaa alueet toisistaan. Tässä käytettynä ominaisuutta 10 pidetään "intensiivisenä", jossa sen arvo ei riipu arvojen yhdistelmästä selluloosakuiturakenteen 20 tasossa. Esimerkkeihin kaksiulotteisesti intensiivisistä ominaisuuksista kuuluvat selluloosakuiturakenteen 20 tiheys, projisoitu kapillaarikoko, neliömassa, lämpötila, puristusmo-15 duulit, vetomoduuli, kuitujen orientaatio jne. Ominaisuuksia, jotka riippuvat selluloosakuiturakenteen alajärjes-telmien tai komponenttien erilaisten arvojen yhdistelmästä, pidetään tässä "ekstensiivisinä” kaikkien kolmen ulottuvuuden suunnassa. Esimerkkeihin ekstensiiviominaisuuk-20 sista kuuluvat selluloosakuiturakenteen paino, massa, tilavuus ja moolimäärät. Tässä kuvatun ja patenttivaatimusten kohteena olevan selluloosakuiturakenteen kannalta tärkein intensiiviominaisuus on neliömassa.

Tämän keksinnön mukaisella selluloosakuituraken-25 teella 20 on vähintään kaksi keskenään erilaista neliö-massaa, jotka jakautuvat kahden identifioitavissa olevan alueen kesken, joita kutsutaan selluloosakuiturakenteen "alueiksi”. Tässä käytettynä "neliömassa" on selluloosakuiturakenteen 20 pinta-alayksikön paino voimagrammoina, 30 joka pinta-alayksikkö mitataan selluloosakuiturakenteen 20 tasossa. Neliömassan mittaamiseen käytettävän yksikköpin-ta-alan koko ja muoto riippuvat neliömassaltaan erilaisten alueiden 24 ja 26 suhteellisesta ja absoluuttisesta koosta ja muodosta.

15 100815

Ammattimies ymmärtänee, että jollakin tietyllä alueella 24 tai 26 voi esiintyä tavanomaisia ja odotettuja neliömassaheilahteluja, kun mainitunlaisella alueella 24 tai 26 katsotaan olevan yksi neliömassa. Jos esimerkiksi 5 mitataan mikroskooppisella tasolla kuitujen välisen alueen neliömassa, tuloksena on näennäinen neliömassa nolla, vaikka tällaisen alueen 24 tai 26 neliömassa on todellisuudessa nollaa suurempi, ellei mittauskohteena ole sellu-loosakuiturakenteessa oleva aukko. Tällaiset heilahtelut 10 ja vaihtelut ovat normaali ja odotettu seuraus valmistusmenetelmästä .

Ei ole välttämätöntä, että täsmälliset rajat erottavat lähekkäisiä neliömassaltaan erilaisia alueita 24 tai 26 tai että näkyvissä on yleensä ollenkaan terävää rajaa 15 neliömassaltaan erilaisten lähekkäisten alueiden 24 tai 26 välillä. Tärkeää on vain se, että kuitujen jakautuminen yksikköaluetta kohden on erilainen selluloosakuituraken-teen 20 eri kohdissa ja että tällainen erilainen jakautuma esiintyy ei-sattumanvaraisen, toistuvan kuvion mukaisesti. 20 Tällainen ei-sattumanvarainen, toistuva kuvio vastaa sel-luloosakuiturakenteen 20 valmistukseen käytettävässä nestettä läpäisevässä, kuituja pidättävässä muodostuselemen-tissä olevaa toistuvaa topografista kuviota.

Vaikka opasiteetin kannalta voi olla toivottavaa, 25 että neliömassa on yhtenäinen koko selluloosakuituraken-teen 20 alueella, neliömassaltaan yhtenäinen selluloosa-kuiturakenne 20 ei optimoi selluloosakuiturakenteen 20 muita ominaisuuksia. Tämän keksinnön mukaisen selluloosakuiturakenteen 20 eri alueiden 24 ja 26 erilaiset neliö-30 massat saavat aikaan erilaiset ominaisuudet kullakin ; alueista 24 ja 26.

s

Neliömassaltaan suuret alueet 24 antavat tulokseksi esimerkiksi kuormituksenkestokykyä, edullisen absorbointi-nopeuden ja opasiteettia selluloosakuiturakenteelle 20. 35 Neliömassaltaan pienet alueet 26 varastoivat absorboitu- 16 100815 nelta nesteitä, kun neliömassaltaan suuret alueet 26 kyllästyvät, ja saavat aikaan kuitujen taloudellisemman käytön.

Ei-sattumanvarainen toistuva kuvio on edullisesti 5 ruuduiksi jakautuneena, niin että lähekkäiset alueet 24 ja 26 ovat yhteistoimintaan johtavalla ja edullisella tavalla rinnakkain. Sillä, että intensiivioiminaisuukslen kautta määritellyt alueet 24 ja 26 ovat "ei-sattumanvaraisia", tarkoitetaan, että ne ovat ennustettavissa ja saattavat 10 olla seurausta valmistusprosessissa käytetyn laitteen tunnetuista ja ennalta määrätyistä piirteistä. Tässä käytettynä termi "toistuva" tarkoittaa, että kuvio muodostetaan useammin kuin kerran selluloosakuiturakenteeseen 20.

On tietenkin ymmärrettävä, että jos valmistettava 15 selluloosakuiturakenne 20 on hyvin suuri ja alueet 24 ja 26 ovat hyvin pieniä verrattuna selluloosakuiturakenteen kokoon valmistuksen aikana, ts. ero on muutamia kertalukuja, kuvioiden 24 ja 26 välisen täsmällisen jakautumisen ja niiden muodostamien kuvioiden absoluuttinen ennustaminen 20 voi olla hyvin vaikeaa tai jopa mahdotonta Ja kuviota on silti pidettävä ei-sattumanvaraisena. Tärkeää on kuitenkin vain se, että mainitunlaiset intensiiviominaisuuksien kautta määritellyt alueet 24 ja 26 jakautuvat suurin piirtein toivotun kaltaiseksi kuvioksi, niin että saadaan ai-25 kaan toimintaominaisuudet, jotka tekevät selluloosakuitu-rakeneesta 20 sopivan aiottuun tarkoitukseensa.

Selluloosakuiturakenteen 20 intensiiviominaisuuk-siltaan keskenään erilaiset alueet 24 ja 26 voivat olla "erillisiä", niin että rinnakkaiset alueet 24 tai 26, joi-30 den neliömassa on sama, eivät ole toisiinsa rajoittuvia. Alue 24 tai 26 voi vaihtoehtoisesti olla jatkuva.

Ammattimiehelle lienee ilmeistä, että voi olla olemassa pieniä siirtymäalueita, joiden neliömassa on rinnakkaisten alueiden 24 ja 26 neliömassojen välissä, jotka 35 siirtymäalueet eivät itsessään ehkä ole pinta-alaltaan 17 100815 kyllin merkittäviä, jotta niillä katsottaisiin olevan erilainen neliömassa kuin kummallakaan rinnakkaisella alueella 24 tai 26. Tällaiset siirtymäalueet kuuluvat normaaleihin valmistusvaihteluihin, jotka ovat tunnettuja ja luon-5 nollisia tämän keksinnön mukaisen selluloosakuiturakenteen 20 valmistuksen yhteydessä.

Selluloosakuiturakenteen 20 kuvion koko voi vaihdella suunnilleen alueella 3-78 erillistä aluetta 26 neliösenttimetriä kohden (20 - 500 erillistä aluetta 26 10 neliötuumaa kohden), edullisesti suunnilleen alueella 16 -47 erillistä aluetta 26 neliösenttimetriä kohden (100 -300 erillistä aluetta 26 neliötuumaa kohden).

Ammattimiehelle lienee ilmeistä, että kuvion muuttuessa hienojakoisemmaksi (sisältäessä enemmän erillisiä 15 alueita 24 tai 26 neliösenttimetriä kohden) voidaan käyttää kooltaan pienempiä lehtipuukuituja suhteellisesti suurempana osuutena ja suurempien havupuukuitujen prosentuaalista osuutta voidaan vastaavasti pienentää. Jos käytetään liian paljon isokokoisempia kuituja, tällaiset kuidut ei-20 vät ehkä pysty mukautumaan selluloosakuiturakenteen 20 muodostamiseen käytettävän, jäljempänä kuvattavan laitteen pinnan muotoon. Elleivät kuidut mukaudu asianmukaisesti, voivat tällaiset kuidut muodostaa siltoja laitteen eri topografisten alueiden välille, mikä johtaa kuvioimatto-; 25 maan selluloosakuiturakenteeseen 20. Selluloosakuituraken teen, joka käsittää noin 100 % lehtipuukuituja, erityisesti brasilialaista eukalyptusta, on havaittu toimivan hyvin selluloosakuiturakenteen 20 kohdalla, jossa on noin 31 erillistä aluetta 26 neliösenttimetriä kohden (200 eril-30 listä aluetta 26 neliötuumaa kohden).

Jos kuvion 1 valaisemaa selluloosakuiturakennetta 20 on määrä käyttää kulutustuotteena, kuten paperipyyhkee-nä tai pehmopaperina, selluloosakuiturakenteen 20 neliö-massaltaan suuri alue 24 on edullisesti olennaisesti jat-35 kuva kahdessa keskenään kohtisuorassa suunnassa selluloo- 18 100815 sakuiturakenteen 20 tasossa. Ei ole välttämätöntä, että mainitunlaiset kohtisuorat suunnat ovat yhdensuuntaisia ja kohtisuoria valmiin tuotteen reunojen suhteen tai yhdensuuntaisia ja kohtisuorassa tuotteen valmistussuunnan suh-5 teen, vaan ainoastaan, että selluloosakuiturakenteelle annetaan vetolujuutta kahdessa keskenään kohtisuorassa suunnassa, niin että voidaan helpommin mukautua tuotteeseen mahdollisesti kohdistuvaan vetokuormitukseen tuotteen pettämättä ennenaikaisesti mainitunlaisen vetokuormituksen 10 vuoksi. Jatkuvuussuunta on edullisesti yhdensuuntainen odotettavissa olevan, tämän keksinnön mukaiseen lopputuotteeseen kohdistuvan vetokuormituksen suunnan kanssa.

Neliömassaltaan suuri alue 24 on olennaisesti jatkuva, muodostaa olennaisesti jatkuvan verkoston tässä ku-15 vattujen suoritusmuotojen yhteydessä ja ulottuu suurin piirtein koko selluloosakuiturakenteen 20 alueelle. Neliö-massaltaan pienet alueet 26 ovat sen sijaan erillisiä ja eristettyinä toisistaan, ja niitä erottaa neliömassaltaan suuri alue 24.

20 Yksi esimerkki olennaisesti jatkuvasta verkostosta on kuvion 1 selluloosakuiturakenteen 20 neliömassaltaan suuri alue 24. Muita esimerkkejä selluloosakuiturakenteis-ta, joissa on olennaisesti jatkuvia verkostoja, esitetään saman siirronsaajan nimissä olevassa US-patenttijulkaisus-25 sa 4 637 859 (Trokhan 20. tammikuuta 1987), ja tämä mainitaan tässä viittenä olennaisesti jatkuvan verkoston sisältävän muun selluloosakuiturakenteen suhteen. Olennaisesti jatkuvassa verkostossa esiintyvät katkokset ovat siedettäviä, vaikkakaan eivät edullisia, kunhan tällaiset katkok-30 set eivät vaikuta olennaisen haitallisesti selluloosakui-! turakenteen 20 tällaisen osan aineominaisuuksiin.

Neliömassaltaan pienet alueet 26 voivat sen sijaan olla erillisiä ja jakautuneina kaikkialle olennaisesti jatkuvaan, neliömassaltaan suureen verkostoon 24. Neliö-35 massaltaan pienten alueiden 26 voidaan ajatella olevan 19 100815 saaria, joita ympäröi neliömassaltaan suuren alueen 24 muodostama olennaisesti jatkuva verkosto. Erilliset neliö-massaltaan pienet alueet 26 muodostavat myös ei-sattuman-varaisen, toistuvan kuvion.

5 Erilliset neliömassaltaan pienet alueet 26 voivat olla portaittain tai suorissa riveissä jommassa kummassa tai kummassakin edellä mainituista kahdesta keskenään kohtisuorasta suunnasta. Neliömassaltaan suuri, olennaisesti jatkuva verkosto 24 muodostaa edullisesti kuviota noudatit) tavan, erillisiä neliömassaltaan pieniä alueita 26 ympäröivän verkoston, vaikkakin mukana voi olla pieniä siirty-mäalueita, kuten edellä mainittiin.

Neliämassaltaan suurten ja pienten alueiden 24 ja 26 välisten neliömassaerojen (samassa selluloosakuitura-15 kenteessa 20) katsotaan olevat merkitseviä tämän keksinnön kannalta, jos ne ovat vähintään 25 %. Jos halutaan määrittää kvantitatiivisesti kummankin alueen 24 ja 26 neliömas-sa ja siten neliömassaerot mainitunlaisten alueiden 24 ja 26 välillä, voidaan käyttää kvantitatiivisia menetelmiä, 20 kuten pehmeällä röntgensäteilyllä tehtävää kuva-analyysiä, jollainen esitetään saman siirronsaajan nimissä olevassa US-patenttihakemuksessa sarjanumero 07/724 551 (Phan et ai., jätetty 28. kesäkuuta 1991), joka mainitaan tässä viitteenä, jossa esitetään sopivia menetelmiä selluloosa-25 kuiturakenteen 20 alueiden 24 ja 26 neliömassojen määrittämiseksi kvantitatiivisesti.

Jonkin määrätyn neliömassaltaan pienen tai keskinkertaisen alueen 26 tai 25 pinta-ala voidaan määrittää kvantitatiivisesti laittamalla mainitunlaisen alueen 26 30 tai 25 valokuva vakiopaksuisen ja vakiotiheyksisen läpinä-- kyvän levyn päälle. Alueen 26 tai 25 raja merkitään valo kuvan väristä erottuvalla värillä. Ääriviivat leikataan mahdollisimman tarkasti merkintää pitkin ja punnitaan sitten pala. Tätä painoa verrataan samanlaisen levyn painoon, 35 jonka pinta-ala on pinta-alayksikön kokoinen tai muu tun- 20 100815 nettu. Levyjen painojen suhde on suoraan verrannollinen kyseisten kahden pinta-alan suhteeseen.

Jos halutaan tietää kyseisten kahden alueen suhteellinen pinta-ala, kuten neliömassaltaan alhaisen alueen 5 26 sisällä olevan neliömassaltaan keskinkertaisen alueen 25 pinta-alan prosentuaalinen osuus, voidaan punnita neliömassaltaan alhaista aluetta 26 vastaava levy. Sitten levystä leikataan irti pala neliömassaltaan keskinkertaisen alueen 25 rajaa pitkin piirrettyä merkintää pitkin ja 10 punnitaan tämä levypala. Näiden painojen välisestä suhteesta saadaan pinta-alasuhde.

Kahden alueen 24 ja 26 väliset neliömassaerot voidaan määrittää kvalitatiivisesti ja puolikvantitatiivises-ti kasvavaa eroa vastaavalla asteikolla, mitä valaisevat 15 kuviosarjat 2A - 2D.

Kuviot 2A1 - 2A3 esittävät neliömassaltaan alhaisia alueita 26, joissa on joko aukko, kuten valaistaan kuviossa 2A:, tai joihin on muodostunut hyvin silmiinpistävä neliömassaltaan keskinkertainen alue 25, kuten valaistaan 20 kuvioissa 2A2 - 2A3. Säteittäisyys kasvaa tarkasteltaessa kuvioita 2AX - 2A3 järjestyksessä.

Kuvio 2B3 valaisee selluloosakuiturakennetta 20, jossa on edelleen neliömassaltaan keskinkertainen alue 25, joka neliömassaltaan keskinkertainen alue 25 on vähemmän 25 silmiinpistävä kuin kuvioiden 2A2 - 2A3 esittämä.

Kuviossa 2C3 esiintyy vain alkavaa neliömassaltaan keskinkertaisen alueen 25 muodostumista. Neliömassaltaan keskinkertainen alue 25 on juuri ja juuri nähtävissä, ja voidaan katsoa, että sitä ei joko ole olemassa tai se on 30 neliömassaltaan niin lähellä (ero alle 25 %) neliömassaltaan pientä aluetta 26, ettei sitä ole läsnä tämän keksinnön kannalta.

Kuviot 2D3 - 2D3 esittävät selluloosakuiturakenteita 20, joissa ei ole ollenkaan neliömassaltaan keskinkertais-35 ta aluetta 25. Vaikka kuitujen orientaatio voi vaihdella 21 100815 hyvin sattumanvaraisesta, kuten valaistaan kuviossa 2Dlf hyvin säteittäiseen, kuten valaistaan kuviossa 2D3, neliö-massaltaan alhaisten alueiden 26 sisällä ei esiinny merkittävää neliömassan epäyhtenäisyyttä.

5 Tämän keksinnön yhteydessä selluloosakuituraken- teessa 20 katsotaan yleisesti ottaen olevan vain kaksi aluetta 24 ja 26, jos mahdollisen neliömassaltaan keskinkertaisen alueen 25 osuus on pienempi kuin noin 5 % koko neliömassaltaan pienen alueen 26 pinta-alasta, mahdollinen 10 neliömassaltaan keskinkertainen alue 25 mukaan luettuna, tai jos mahdollisen neliömassaltaan keskinkertaisen alueen 25 neliömassa poikkeaa korkeintaan noin 25 % neliömassaltaan pienen alueen 26 neliömassasta.

Esimerkin vuoksi mainittakoon, että kuviossa 2CX 15 neliömassaltaan keskinkertaisen alueen 25 osuus neliömassaltaan pienen alueen 26 kokonaispinta-alasta on noin 4 %. Tässä kuvatun ja patenttivaatimusten kohteena olevan keksinnön kannalta katsotaan, että kuvioissa 2Ct - 2D3 valaistuissa selluloosakuiturakenteissa 20 on patenttivaatimus-20 ten mukaisia neliömassaltaan suuria ja pieniä alueita 24 ja 26 ja ne täyttävät patenttivaatimusten kahta aluetta koskevan kriteerin.

Kahden alueen 24 ja 26 kuidut voivat edullisesti olla suuntautuneina eri tavalla. Kuidut, jotka muodostavat 25 olennaisesti jatkuvan neliömassaltaan suuren alueen 24, voivat esimerkiksi olla etupäässä suuntautuneina yleisesti ottaen yhteen suuntaan, joka vastaa rinnakkaisten ulkone-mien 59 välissä olevien renkaiden 65 muodostamaa olennaisesti jatkuvaa verkostoa ja valmistusprosessin konesuunnan 30 vaikutusta, kuten valaistaan kuviossa 1.

Tämä suuntautuminen saa aikaan, että kuidut ovat yleisesti ottaen keskenään samansuuntaisia ja niiden si-toutumisaste on suhteellisen korkea. Suhteellisen korkea sitoutumisaste saa aikaan suhteellisen suuren vetolujuuden 35 neliömassaltaan suurella alueella 24. Tällainen neliömas- 22 100815 saitaan suuren alueen 24 suuri vetolujuus on yleensä edullinen, koska neliömassaltaan suuri alue 24 kantaa ja välittää rakenteeseen kohdistuvan vetokuormituksen kaikkialle selluloosakuiturakenteeseen 20.

5 Neliömassaltaan pieni alue 26 käsittää kuituja, jotka ovat suurin piirtein säteittäisesti orientoituneita ja lähtevät ulospäin kunkin neliömassaltaan pienen alueen 26 keskipisteestä. Sen, katsotaanko kuidut "suurin piirtein säteittäisesti orientoituneiksi" vai ei tämän keksin-10 nön yhteydessä, määrää kasvavaa säteittäisyyttä vastaava asteikko, jota valaisevat kuviosarjat 3A - 3D.

Kuviot 3A2 - 3A3 valaisevat selluloosakuiturakentei-ta 20, joissa on neliömassaltaan pieniä alueita 26, joilla ei ole joukkoa suurin piirtein säteittäisesti orientoitu-15 neita kuituja. Tarkemmin kuvattuna kuvio 3A1 valaisee sel-luloosakuiturakennetta 20, jossa on vain yksi säteittäisesti orientoitunut kuitusäie ja jonka säteittäissymmetria on siten heikko. Kuviot 3A2 - 3A3 esittävät neliömassaltaan pieniä alueita 26, joilla kuitujen jakautuma on yleisesti 20 ottaen sattumanvarainen. Voimistuva suuntaus kohden kaksi-neliömassaista selluloosakuiturakennetta 20 havaitaan tarkasteltaessa kuvioita 3AX - 3A3 järjestyksessä.

Kuvio 3ΒΧ valaisee selluloosakuiturakennetta 20, jossa kuitujen jakautuma on jonkin verran säteittäisempi, 25 mutta näiden kuitujen säteittäissymmetria on edelleen hyvin heikko.

Kuviot 3Ci - 3C2 esittävät selluloosakuiturakenteita 20, joissa on neliömassaltaan pieniä alueita 26, joilla selluloosakuidut ovat jakautuneina suurin piirtein säteit-30 täisesti. Säteittäisesti orientoituneet kuidut ovat kohtalaisen yhtenäisesti jakautuneina kaikkiin neljään neljän-nessektoriin, mikä edistää säteittäissymetriaa, ja läsnä on vain pieni prosentuaalinen määrä muulla tavoin kuin säteittäisesti orientoituneita kuituja.

23 100815

Kuviot 3D! - 3D3 valaisevat selluloosakuiturakentei-ta 20, joissa kuitujen jakautuma on äärimmäisen säteittäi-nen neliömassaltaan pienillä alueilla 26. Samalla kun havaitaan voimistuva suuntaus kohden kaksineliömassaista 5 selluloosakuiturakennetta 20 tarkasteltaessa kuvoita 3D3 -3D3 järjestyksessä, kussakin kuvioiden 3DX - 3D3 valaisemassa selluloosakuiturakenteessa 20 on vain hyvin pieni prosentuaalinen määrä muulla tavoin kuin säteittä!sesti orientoituneita kuituja. Kuviot 3DX - 3D3 valaisevat myös 10 hyvää säteittäissymmetriaa neliömassaltaan pienillä alueilla 26.

Tämän keksinnön yhteydessä katsotaan yleisesti ottaen, että selluloosakuiturakenteet 20, joiden säteittäi-syysaste on vähintään yhtä korkea kuin kuvioiden 3CX - 3C3 15 valaisema ja edullisesti vähintään yhtä korkea kuin kuvioiden 3DX - 3D3 valaisema, ovat "suurin piirtein säteit-täisesti orientoituneita" ja täyttävät patenttivaatimusten säteittäisyyskriteerin. Kuviot 1, 2Clf 2D3, 3C3, 3D2 ja 3D3 valaisevat selluloosakuiturakenteita 20, joissa on molem-20 mat kriteerit täyttävä neliömassaltaan pieni alue 26 ja jotka ovat siksi patenttivaatimusten kohteena olevan keksinnön suoja-alan piirissä (nämä ovat ainoat tässä esitetyt kuviot, jotka ovat patenttivaatimusten mukaisen suoja-alan piirissä).

25 On tietenkin selvää, etteivät jonkin määrätyn sel- luloosakuiturakenteen 20 kaikki neliömassaltaan pienet alueet 26 täytä kumpaakin edellä mainittua, säteittäisyyt-tä ja pientä neliömassaa koskevaa kriteeriä (tai välttämättä kumpaakaan niistä). Valmistusprosessissa esiintyvien 30 normaalien ja odotettavissa olevien vaihteluiden vuoksi ei selluloosakuiturakenteen 20 joidenkin neliömassaltaan pienten alueiden 26 ehkä katsota sisältävän edellä esitettyjen kaltaisia kahta aluetta tai sisältävän joukkoa edellä esitettyjen kaltaisia suurin piirtein säteittäisesti 35 orientoituneita kuituja, mutta muut (jopa viereiset) ne- 24 100815 liömassaltaan pienet alueet 26 saattavat silti täyttää molemmat kriteerit. Tämän keksinnön yhteydessä selluloosa-kuiturakenteessa 20 on edullisesti vähintään 10 % ja edullisemmin vähintään 20 % neliömassaltaan pieniä alueita 26, 5 jotka täyttävät kummankin edellä määritellyn kriteerin.

Koska on epäkäytännöllistä tutkia jonkin määrätyn selluloosakuiturakenteen 20 kutakin neliömassaltaan pientä aluetta 26, voidaan kriteerit täyttävien neliömassaltaan pienten alueiden 26 prosentuaalinen osuus määrittää seu-10 raavasti.

Selluloosakuiturakenne 20 jaetaan kolmanneksiin, niin että saadaan kolme kolmannesta, jotka ovat edullisesti konesuuntaan (jos se tunnetaan) orientoituja. Kuhunkin kolmannekseen järjestetään suorakulmainen koordinaatisto, 15 jonka yksiköt vastaavat neliömassaltaan pienten alueiden 26 välistä etäisyyttä konesuunnassa ja poikittaissuunnas-sa. Käyttämällä mitä tahansa satunnaislukugeneraattoria valitaan 33 koordinaattipisteryhmää kumpaakin reunakolman-nesta varten ja 34 koordinaattipisteryhmää keskikolmannes-20 ta varten, niin että saadaan yhteensä 100 koordinaattipistettä. Kukin koordinaattipiste vastaa jotakin neliömassaltaan pientä aluetta 26. Jos koordinaattipiste ei osu neliömassaltaan pienen alueen 26 vaan neliömassaltaan suuren alueen 24 kohdalle, valitaan kyseistä koordinaattipistettä 25 lähinnä oleva neliömassaltaan pieni alue 26.

Siten merkityt 100 neliömassaltaan pientä aluetta 26 analysoidaan edellä kuvatulla tavalla käyttämällä haluttaessa suurennusta ja valomikroskopiaa. Molemmat kriteerit täyttävien neliömassaltaan pienten alueiden 26 pro-30 sentuaalinen osuus määrää prosentuaalisen osuuden kyseisessä selluloosakuiturakenteessa 20.

Jos jossakin määrätyssä selluloosakuiturakenteessa 20 ei ole 100:aa neliömassaltaan pientä aluetta 26 tai halutaan ottaa edustava sarja näytteitä muutamasta yksit-35 täisestä selluloosakuiturakenteesta 20, voidaan nämä 100 25 100815 pistettä tietenkin jakaa muutaman yksittäisen selluloosa-kuiturakenteen 20 kesken ja yhdistää tulokset prosenttiosuuden määrittämiseksi kyseisen näytteenoton yhteydessä.

Yksittäiset selluloosakuiturakenteet 20 tulisi tie-5 tenkin valita sattumanvaraisesti, jotta maksimoidaan mahdollisuus saavuttaa todella edustava näytteenotto. Yksittäinen selluloosakuiturakenne 20 voidaan valita sattumanvaraisesti antamalla järjestysnumero kullekin pakkauksessa tai rullassa olevalle selluloosakuiturakenteelle 20. Nume-10 roidut selluloosakuiturakenteet 20 valitaan sattumanvaraisesti käyttämällä toista satunnaislukugeneraattoria, niin että analyysiin on käytettävissä 1-10 selluloosakuitura-kennetta 20. Käytettävät 100 suorakulmaisen koordinaatiston pistettä jaetaan mahdollisimman tasaisesti kyseisten 15 1-10 yksittäisen selluloosakuiturakenteen 20 kesken.

Näitä suorakulmaisen koordinaatiston pisteitä vastaavat neliömassaltaan pienet alueet 26 analysoidaan sitten edellä kuvatulla tavalla.

Laitteisto 20 Monet tämän keksinnön mukaisen selluloosakuitura kenteen 20 valmistukseen käytettävän laitteiston komponentit ovat paperinvalmistusalalla hyvin tunnettuja. Kuten kuviossa 4 valaistaan, laitteisto voi käsittää välineen 44 nestemäisen kantajan ja sen mukana kulkevien selluloosa-25 kuitujen kerrostamiseksi nestettä läpäisevälle, kuituja pidättävälle muodostuselementille 42.

Nestettä läpäisevä, kuituja pidättävä muodostusele-mentti 42 voi olla muodostushihna 42, ja se on laitteiston ydinosa ja edustaa yhtä laitteiston tekniikan tasosta 30 poikkeavaa komponenttia tässä kuvattujen ja patenttivaatimuksissa määriteltyjen selluloosakuiturakenteiden 20 valmistamiseksi. Nestettä läpäisevässä, kuituja pidättävässä muodostuselementissä on tarkemmin määriteltynä ulkonemia 59, jotka muodostavat selluloosakuiturakenteen 20 neliö-35 massaltaan pienet alueet 26, ja välissä olevia renkaita 26 100815 65, jotka muodostavat selluloosakuiturakenteen 20 neliö-massaltaan suuret alueet 24.

Laitteisto voi käsittää lisäksi toisen hihnan 46, jolle selluloosakuiturakenne 20 siirretään, kun pääosa 5 nestekantajasta on suotautettu pois ja selluloosakuidut pidätetty muodostushihnalle 42. Toinen hihna 46 voi käsittää lisäksi nystyistä tai ulokkeista koostuvan kuvion, joka ei osu yhteen selluloosakuiturakenteen 20 alueiden 24 ja 26 kanssa. Muodostushihna 42 ja toinen hihna 46 kulke-10 vat nuolilla A ja vastaavasti B merkittyyn suuntaan.

Kun nestekantaja ja sen mukana kulkevat selluloosakuidut on kerrostettu muodostushihnalle 42, selluloosakuiturakenne 20 kuivataan jommalla kummalla tai kummallakin tunnetuista kuivausvälineistä 50a ja 50b, kuten puhal-15 luskuivaimella 50a ja/tai jenkkisylinterillä 50b. Laitteisto voi käsittää myös välineen, kuten kaapimen 68, selluloosakuiturakenteen 20 lyhentämiseksi eli kreppaamisek-si.

Jos selluloosakuiturakenteen 20 valmistukseen käy-20 tettävän laitteiston muodostuselementiksi valitaan muodostushihna 42, muodostushihnalla 42 on kaksi vastakkaista pintaa, ensimmäinen pinta 53 ja toinen pinta 55, kuten valaistaan kuviossa 5. Ensimmäinen pinta 53 on muodostus-hihnan 42 se pinta, joka on kosketuksessa muodostettavan 25 selluloosarakenteen 20 kuitujen kanssa. Ensimmäinen pinta 53 on nimetty alalla muodostushihnan 42 paperin kanssa kosketuksessa olevaksi puoleksi. Ensimmäisellä pinnalla 53 on kaksi topografisesti keskenään erilaista aluetta 53a ja 53b. Alueita 53a ja 53b erottaa toisistaan kohtisuora 30 etäisyys muodostushihnan 42 toisesta ja vastakkaisesta pinnasta 55. Tällaisen kohtisuoran etäisyyden katsotaan olevan suunnassa Z. Tässä käytettynä "suunta Z" tarkoittaa suuntaa, joka johtaa poispäin muodostushihnasta 42 ja on yleisesti kohtisuorassa muodostushihnan 42 XY-tasoon näh- 27 100815 den, kun muodostushihnaa 42 pidetään tasomaisena, kaksiulotteisena rakenteena.

Muodostushihnan 42 tulisi kestää kaikkia tunnettuja jännityksiä ja toimintaolosuhteita, joissa kaksiulotteisia 5 selluloosarakenteita käsitellään ja valmistetaan. Yksi erityisen edullinen muodostushihna 42 voidaan valmistaa saman siirronsaajan nimissä olevan US-patenttijulkaisun 4 514 345 mukaisesti (Johnsonin et ai., 30. huhtikuuta 1985) ja erityisesti Johnsonin et ai. patenttijulkaisun 10 kuvion 5 mukaisesti, joka julkaisu mainitaan tässä viitteenä yhden tämän keksinnön yhteydessä käytettäväksi erityisen hyvin sopivan muodostuselementin 42 ja mainitunlaisen muodostuselementin 42 valmistusmenetelmän esittämiseksi.

15 Muodostushihna 42 on nestettä läpäisevä ainakin yhdessä suunnassa, erityisesti suunnassa, joka johtaa hihnan ensimmäiseltä pinnalta 53 muodostushihnan 42 läpi muodostushihnan 42 toiselle pinnalle 55. Tässä käytettynä "nestettä läpäisevä" tarkoittaa tilaa, jossa kuitulietteen 20 nestekantaja voidaan johtaa muodostushihnan 42 läpi ilman merkitsevää estettä. Voi tietenkin olla hyödyllistä tai jopa välttämätöntä käyttää pientä paine-eroa auttamassa nesteen kulkua muodostushihnan 42 läpi sen takaamiseksi, että muodostushihnan läpäisevyysaste on sopiva.

25 Ei kuitenkaan ole välttämätöntä eikä edes toivotta vaa, että muodostushihnan 42 koko pinta on nestettä läpäisevä. Välttämätöntä on vain se, että kuitulietteen neste-kantaja on helposti poistettavissa lietteestä, jolloin muodostushihnan 42 ensimmäiselle pinnalle 53 jää kerroste-30 tuista kuiduista koostuva selluloosakuitualkeisrakenne 20.

Muodostushihna 42 on myös kuituja pidättävä. Tässä käytettynä komponenttia pidetään "kuituja pidättävänä", jos mainitunlainen komponentti pidättää pääosan sille kerrostetuista kuiduista siten, että kuitujen muodostama ku-35 vio tai niiden geometria on makroskooppisesti ennalta mää- 28 100815 rätyn kaltainen, kun jätetään huomiotta jonkin määrätyn kuidun orientaatio tai asema. Ei tietenkään odoteta, että kuituja pidättävä komponentti pidättää sille kerrostetut kuidut 100-%:isesti (erityisesti kuitujen nestekantajan 5 suotautuessa pois mainitunlaiselta komponentilta) tai että tällainen pidättäminen olisi pysyvää. Välttämätöntä on vain se, että kuidut pysyvät muodostushihnalla 42 tai muulla kuituja pidättävällä komponentilla riittävän pitkään prosessin vaiheiden saattamiseksi loppuun tyydyttä-10 västi.

Voidaan ajatella, että muodostushihnassa 42 on lujittava rakenne 57 ja jotakin kuviota noudattava muodostelma ulkonemia 59, jotka liittyvät pinnastaan lujittavan rakenteen 57 pintaan, niin että määritellyksi tulee kaksi 15 keskenään vastakkaista pintaa 53 ja 55. Lujittava rakenne 57 voi käsittää huokoisen elementin, kuten kudotun viiran tai muun rei'itetyn runkorakenteen. Lujittava rakenne 57 on nestettä olennaisesti läpäisevä. Yksi sopiva huokoinen lujittava rakenne 57 on viira, jonka mesh-luku on noin 20 6-30 filamenttia senttimetriä kohden. Filamenttien väli set aukot voivat olla valaistulla tavalla yleisesti ottaen neliömäisiä, tai niillä voi olla mikä tahansa muu haluttu poikkileikkaus. Filamentit voivat muodostua polyesterisäi-keistä tai kudotuista tai kutomattomista kankaista. Eri-25 tyisesti lujittavan rakenteen 57, jossa on kaksoiskerros, jonka mesh-luku on 48 x 52, on havaittu toimivan hyvin.

Lujittavan rakenteen 57 yksi pinta 55 voi olla makroskooppisesti suurin piirtein yksitasoinen, ja se muodostaa muodostushihnan 42 ulospäin suuntautuvan pinnan 53. 30 Muodostushihnan 42 sisäänpäin suuntautuvaa pintaa kutsutaan usein muodostushihnan 42 taustapuoleksi, ja se on, kuten edellä mainittiin, kosketuksessa ainakin osan kanssa paperinvalmistuksessa käytettävän laitteiston muista osista. Lujittavan rakenteen 57 vastakkaista ja ulospäin suun-35 tautuvaa pintaa 53 voidaan kutsua muodostushihnan 42 kui- 29 100815 tujen kanssa kosketuksessa olevaksi puoleksi, koska edellä käsitelty kuituliete kerrostetaan muodostushihnan 42 tälle pinnalle 53.

Lujittavaan rakenteeseen 57 liitetään ulkonemista 5 59 koostuva kuviomuodostelma, ja se käsittää edullisesti yksittäisiä ulkonemia 59, jotka liittyvät kuviossa 5 valaistulla tavalla lujittavan rakenteen 57 ulospäin suuntautuvan pintaan ja suuntautuvat siitä ulospäin. Myös ulkonemia 59 pidetään kuitujen kanssa kosketuksessa olevina, 10 koska ulkonemista 59 koostuva kuviomuodostelma ottaa vastaan kuitulietteen, kun tämä kerrostetaan muodostushihnal-le 42, ja voi itse asiassa tulla lietteen peittämäksi.

Ulkonemat 59 voidaan liittää lujittavaan rakenteeseen 57 millä tahansa tunnetulla tavalla; erityisen edul-15 linen tapa on useiden ulkonemien 59 liittäminen lujittavaan rakenteeseen 57 panosprosessina, jossa käytetään kovetettavissa olevaa valonherkkää hartsia, sen sijaan että ulkonemien 59 muodostaman kuvion mukaisen muodostelman kukin ulkonema 59 liitettäisiin yksitellen lujittavaan 20 rakenteeseen. Ulkonemista 59 koostuva kuviomuodostelma muodostetaan edullisesti käsittelemällä yleisesti ottaen nestemäistä materiasiimassaa siten, että jähmetyttyään materiaali rajoittuu ulkonemiin 59 ja muodostaa osan niistä ja ympäröi ainakin osittain lujittavaa rakennetta 57 ja 25 on kosketuksessa sen kanssa kuviossa 5 valaistulla tavalla.

Kuten kuviossa 6 valaistaan, ulkonemista 59 koostuva kuviomuodostelma tulisi järjestää sillä tavalla, että lukuisia kanavia, joihin kuitulietteen kuidut voivat kään-30 tyä, ulottuu suunnassa Z ulkonemien 59 vapaista päistä 53b . lujittavan rakenteen 57 ulospäin suuntautuvan pinnan 53 lähempään korkeusasemaan 53a. Tämä järjestely johtaa muodostushihnan 42 määrättyyn topografiaan ja mahdollistaa nestekantajan ja siinä olevien kuitujen virtaamisen lujit-35 tavalle rakenteelle 57. Lähekkäisten ulkonemien 59 välissä ,n 100815 30 olevat renkaat 65 muodostavat kanavia, joilla on määrätty virtausvastus, joka riippuu ulkonemien 59 muodostamasta kuviosta ja niiden koosta ja etäisyydestä.

Ulkonemat 59 ovat erillisiä ja edullisesti säännöl-5 llsellä etäisyydellä toisistaan, niin ettei selluloosakui-turakenteen 20 olennaisesti jatkuvaan verkostoon 24 muodostu suuria heikkoja kohtia. Nestekantaja pääsee suotau-tumaan lähekkäisten ulkonemien 59 välisten renkaiden 65 kautta lujittavalle rakenteelle 57 ja kerrostamaan kuidut 10 sille. Ulkonemat 59 on edullisemmin jakautettu ei-sattu-manvaraisen, toistuvan kuvion mukaisesti, niin että sellu-loosakuiturakenteen 20 olennaisesti jatkuva verkosto 24 (joka muodostuu ulkonemien 59 ympärille ja väliin) jakaut-taa tasaisemmin vetokuormituksen kaikkialle selluloosakui-15 turakenteeseen 20. Ulkonemat 59 ovat edullisimmin järjestettyinä kaksipuolisesti portaittain sellaiseksi muodostelmaksi, että tuloksena olevassa selluloosakuituraken-teessa olevat lähekkäiset neliömassaltaan pienet alueet 26 eivät ole samassa linjassa kummankaan pääsuunnan kanssa, 20 jossa vetokuormitukset saattavat vaikuttaa.

Viitaten uudelleen kuvioon 5, ulkonemat 59 suuntautuvat ylöspäin ja ne liitetään lähemmistä päistään 53a lujittavan rakenteen 57 ulospäin suuntautuvaan pintaan 53 ja ne ulottuvat poispäin tästä pinnasta 53 kauempaan eli 25 vapaaseen päähän 53b asti, joka määrää ulkonemista 59 koostuvan kuviomuodostelman suurimman kohtisuoran etäisyyden lujittavan rakenteen 57 ulospäin suuntautuvasta pinnasta 53. Niinpä muodostushihnan 42 ulospäin suuntautuva pinta 53 on määritelty kahden korkeusaseman suhteen. Ulos-30 päin suuntautuvan pinnan 53 lähemmän korkeusaseman määrää lujittavan rakenteen 57 pinta, johon ulkonemien 59 lähemmät päät 53a liitetään, ottaen luonnollisesti huomioon lujittavaa rakennetta 57 jähmettymisen jälkeen mahdollisesti ympäröivä ulkonemien 59 materiaali. Ulospäin suun-35 tautuvan pinnan 53 kauemman korkeusaseman määräävät uiko- 31 100815 nemlsta 59 koostuvan kuviomuodostelman vapaat päät 53b. Muodostushihnan 42 vastakkaisen ja sisäänpäin suuntautuvan pinnan 55 määrää lujittavan rakenteen 57 toinen pinta, ottaen luonnollisesti huomioon lujittavaa rakennetta 57 5 jähmettymisen jälkeen mahdollisesti ympäröivä ulkonemien 59 materiaali, joka pinta on vastakkaisella puolella ulkonemien 59 kohoamissuuntaan nähden.

Ulkonemien 59 ulottuvuus kohtisuorastl muodostus-hihnan 42 tasoon nähden ulospäin lujittavan rakenteen 57 10 ulospäin suuntautuvan pinnan 53 lähemmästä korkeusasemasta voi olla noin 0,05 mm - 1,3 mm (0,002 - 0,050 tuumaa). Jos ulkonemien 59 ulottuvuus suunnassa Z on nolla, tuloksena on ilmeisestikin selluloosakuiturakenne 20, jonka neliö-massa on lähempänä vakiota. Jos halutaan minimoida neliö-15 massojen ero selluloosakuiturakenteen 20 lähekkäisten ne-liömassaltaan suurten alueiden 24 ja neliömassaltaan pienten alueiden 28 välillä, tulisi siksi käyttää yleisesti ottaen lyhyempiä ulkonemia 59.

Kuten kuviossa 6 valaistaan, ulkonemissa 59 ei 20 edullisesti ole teräviä nurkkia, erityisesti XY-tasossa, niin että vältetään jännityskeskittymät tuloksena olevilla kuvion 1 mukaisen selluloosakuiturakenteen 20 neliömassaltaan pienillä alueilla 26. Yksi erityisen edullinen ulko-nema on muodoltaan kaartuvasti romboedrinen ja sillä on 25 nurkistaan pyöristettyä vinoneliötä muistuttava poikkileikkaus .

Riippumatta ulkonemien 59 poikkipinta-alasta ulkonemien 59 sivut voivat olla keskenään yleisesti ottaen yhdensuuntaiset ja kohtisuorassa muodostushihnan 42 tasoon 30 nähden. Ulkonemien 59 sivut voivat vaihtoehtoisesti olla jonkin verran kallistettuja, jolloin tuloksena on katkaistun kartion muoto, kuten valaistaan kuviossa 5.

Ei ole välttämätöntä, että ulkonemien 59 korkeus on yhtenäinen tai että ulkonemien 59 vapaat päät 53b ovat 35 samalla etäisyydellä lujittavan rakenteen 57 ulospäin 32 100815 suuntautuvan pinnan 53 lähemmästä korkeusasemasta 53a. Jos selluloosakuiturakenteeseen 20 halutaan sisällyttää valaistuja monimutkaisempia kuviota, ammattimies ymmärtänee, että tämä voidaan toteuttaa topografialla, jota määräävät 5 muutamat ylöspäin suuntautuvien ulkonemien 59 tasot suunnassa Z; kukin taso antaa tulokseksi erilaisen neliömas-san, kuin mitä esiintyy tasoltaan toisenlaisten ulkonemien 59 määrittelemillä seiluloosakuiturakenteen 20 alueilla. Tämä voidaan vaihtoehtoisesti saada aikaan muodostushih-10 nalla 42, jonka ulospäin suuntautuvan pinnan 53 määrittelee useampi kuin kaksi korkeusasemaa, käyttämällä jotakin muuta keinoa, esimerkiksi liittämällä kooltaan yhtenäisiä ulkonemia 59 lujittavaan rakenteeseen 57, jonka taso vaih-telee merkittävästi suhteessa ulkonemien 59 ulottuvuuteen 15 suunnassa Z.

Kuten kuviossa 6 valaistaan, ulkonemista 59 koostuvan kuviomuodostelman pinta-ala, laskettuna prosenttiosuutena muodostushihnan 42 projisoitusta pinta-alasta, voi edullisesti vaihdella minimiarvosta noin 20 % muodostus-20 hihnan 42 projisoidusta kokonaispinta-alasta maksimiarvoon noin 80 % muodostushihnan 42 projisoidusta kokonaispinta-alasta, jätettäessä huomiotta lujittavan rakenteen 57 osuus muodostushihnan 42 projisoidusta pinta-alasta. Ulkonemista 59 koostuvan kuviomuodostelman osuus muodostushih-25 nan 42 projisoidusta kokonaispinta-alasta saadaan yhdistä mällä kunkin ulkoneman 59 projisoitu pinta-ala, joka on ulkoneman suurin kohtisuorasti mitattu projektio lujittavan rakenteen 57 ulospäin suuntautuvalla pinnalla 53.

On ymmärrettävä, että kun ulkonemien 59 osuus muo-30 dostushihnan 42 projisoidusta kokonaispinta-alasta piene nee, edellä kuvattu selluloosakuiturakenteen 20 neliömas-saltaan suuri, olennaisesti jatkuva verkosto 24 kasvaa, jolloin raaka-aineiden taloudellinen käyttö heikkenee. Lisäksi muodostushihnan 42 rinnakkaisten ulkonemien 59 35 vastakkaisten sivujen välistä etäisyyttä tulisi suurentaa 33 100815 kuitujen pituuden kasvaessa, tai muuten kuidut saattavat muodostaa sillan rinnakkaisten ulkonemien 59 välille eivätkä siten tunkeudu rinnakkaisten ulkonemien 59 välisten kanavien kautta lujittavalle rakenteelle, jonka määritte-5 lee lähemmän korkeusaseman 53a projisoitu pinta-ala.

Muodostushihnan 42 toisella pinnalla 55 voi olla määritelty ja havaittavissa oleva topografia, tai se voi olla makroskooppisesti olennaisesti tasomainen. Tässä käytettynä "makroskooppisesti olennaisesti tasomainen" tar-10 kolttaa muodostushihnan 42 sellaista geometriaa, että asetettaessa hihna kaksiulotteisesti siinä on vain pieniä ja siedettävissä olevia poikkeamia absoluuttisesta tasomaisuudesta, jotka poikkeamat eivät vaikuta haitallisesti muodostushihnan toimintakykyyn valmistettaessa edellä ku-15 vattuja ja jäljempänä patenttivaatimuksissa määriteltäviä selluloosakuiturakenteita 20. Toisen pinnan 55 kumpikin geometria, topografinen tai makroskooppisesti suurin piirtein tasomainen, on hyväksyttävä, kunhan muodostushihnan 42 ensimmäisen pinnan 53 topografiaa eivät katkaise suu-20 ruusluokaltaan suuremmat poikkeamat ja muodostushihnaa 42 voidaan käyttää tässä kuvattujen prosessivaiheiden yhteydessä. Muodostushihnan 42 toinen pinta 55 voi olla kosketuksessa laitteiston kanssa, jota käytetään selluloosakui-turakenteen 20 valmistusprosessissa, ja se on nimetty 25 alalla muodostushihnan 42 konepuoleksi.

Ulkonemat 59 määrittelevät renkaita 65, joilla on monia ja keskenään erilaisia virtausvastuksia muodostus-hihnan nestettä läpäisevässä osassa. Yhtä tapaa, jolla erilaisia alueita voidaan saada aikaan, valaistaan kuvios-30 sa 6. Kuvion 6 mukaisen muodostushihnan kukin ulkonema 59 on olennaisesti samalla etäisyydellä vieressä olevasta • . * ulkonemasta 59, jolloin muodostuu olennaisesti jatkuvan verkoston muodostava rengas 65 rinnakkaisten ulkonemien 59 väliin.

34 100815

Useiden ulkonemien 59 tai kunkin ulkoneman 59 läpi kulkee suunnassa Z aukko 63, joka saa aikaan nesteyhteyden ulkoneman 59 vapaan pään 53b ja lujittavan rakenteen 57 ulospäin suuntautuvan pinnan 53 lähemmän korkeusaseman 53a 5 välille.

Ulkoneman 59 läpi kulkevan aukon 63 virtausvastus on erilainen, ja tyypillisesti suurempi, kuin rinnakkaisten ulkonemien 59 välissä olevan renkaan 65 virtausvastus. Siksi rinnakkaisten ulkonemien 59 välisten renkaiden 65 10 kautta suotautuu tyypillisesti enemmän nestekantajaa kuin kuin jossakin määrätyssä ulkonemassa 59 olevan ja sen vapaan pään 53b ympäröimän aukon kautta. Koska aukon 63 kautta suotautuu vähemmän nestekantajaa kuin rinnakkaisten ulkonemien 59 välisen renkaan 65 kautta, rinnakkaisten 15 ulkonemien 59 välisen renkaan 65 alapuolella olevalle lujittavalle rakenteelle 57 kerrostuu suhteellisesti enemmän kuituja kuin aukkojen 63 alapuolella olevalle lujittavalle rakenteelle 57.

Renkaat 65 ja aukot 63 määrittelevät suuren virt-20 ausnopeuden ja vastaavasti pienen virtausnopeuden vyöhykkeitä muodostushihnaan 42. Nestekantaj an alkumassavirtaus-nopeus renkaiden 65 kautta on suurempi kuin alkumassavir-tausnopeus aukkojen 63 kautta.

Ymmärrettäneen, että ulkonemien 59 kautta ei virtaa 25 ollenkaan nestekantajaa, koska ulkonemat 59 ovat nestekantajaa läpäisemättömiä. Ulkonemien 59 kauempien päiden 53b korkeusasemasta ja selluloosakuitujen pituudesta riippuen voi selluloosakuituja kuitenkin kerrostua ulkonemien 59 kauemmille päille 53b.

30 Tässä käytettynä "alkumassavirtausnopeus" tarkoit taa nestekantajan virtausnopeutta kun se alussa syötetään ja kerrostetaan muodostushihnalle 42. Ymmärrettäneen, että massavirtausnopeus tietenkin alenee kummallakin virtausno-peusvyöhykkeellä ajan funktiona, kun vyöhykkeitä määritte-35 levät aukot 63 tai renkaat 65 täyttyvät nestekantajaan 35 100815 suspendoituneilla ja muodostushihnalle 42 pidättyvillä selluloosakuiduilla. Virtausvastusero aukkojen 63 ja renkaiden 65 välillä tarjoaa keinon selluloosakuitujen pidättämiseksi erilaisiin neliömassoihin johtavalla tavalla 5 kuvion mukaisesti muodostushihnan 42 eri vyöhykkeille.

Tätä eroa virtausnopeudessa vyöhykkeiden läpi kutsutaan "tasoittaiseksi suotautumiseksi" sen osoittamiseksi, että on olemassa portaittainen epäjatkuvuus nestekan-tajan alkuvirtausnopeuksissa suuren ja pienen virtausno-10 peuden vyöhykkeiden välillä. Kuten edellä kuvattiin, ta-soittaista suotautumista voidaan edullisesti käyttää erilaisten kuitumäärien kerrostamiseen ruutumaisen kuvion mukaisesti selluloosakuiturakenteen 20 eri alueille 24.

Tarkemmin määriteltynä neliömassaltaan suuria 15 alueita 24 esiintyy ei-sattumanvaraisena toistuvana kuviona, joka olennaisesti vastaa muodostushihnan 42 suuren virtausnopeuden vyöhykkeitä (renkaita 65) ja selluloosakuiturakenteen 20 valmistukseen käytettävän menetelmän korkeaa virtausnopeustasoa. Neliömassaltaan pieniä alueita 20 26 esiintyy ei-sattumanvaraisena toistuvana kuviona, joka olennaisesti vastaa muodostushihnan 42 pienen virtausnopeuden vyöhykkeitä (aukkoja 63 ja ulkonemia 59) ja selluloosakuiturakenteen 20 valmistukseen käytettävän menetelmän alhaista virtausnopeustasoa.

25 Koko muodostushihnan 42 virtausvastus voidaan hel posti mitata ammattimiehen hyvin tuntemin menetelmin. Suuren ja pienen virtausnopeuden vyöhykkeiden virtausvastuksen ja niiden välisen virtausvastuseron mittaaminen on kuitenkin vaikeampaa suuren ja pienen virtausnopeuden vyö-30 hykkeiden pienen koon vuoksi. Virtausvastus voidaan kuitenkin päätellä tarkasteltavan vyöhykkeen hydraulisesta säteestä. Virtausvastus on yleisesti ottaen kääntäen verrannollinen hydrauliseen säteeseen.

Vyöhykkeen hydraulinen säde on määritelmän mukaan 35 vyöhykkeen pinta-ala jaettuna vyöhykkeen märällä piirillä.

36 100815

Nimittäjä sisältää usein vakion, kuten vakion 4. Koska tähän tarkoitukseen on tärkeää tutkia vain vyöhykkeiden hydraulisten säteiden välisiä eroja, vakio voidaan joko sisällyttää yhtälöön tai jättää pois sen mukaan, miten 5 halutaan. Tämä voidaan ilmaista algebrallisesti seuraavasti:

Virtauspinta-ala

Hydraulinen säde - -, 10 k·(märkä kehä) jossa virtauspinta-ala on ulkoneman 59 aukon 63 pinta-ala tai vierekkäisten ulkonemien välinen virtauspinta-ala, kuten jäljempänä määritellään tarkemmin, ja märkä 15 kehä on nestekantajan kanssa kosketuksessa olevan vyöhykkeen kehän lineaarinen mitta. Muutamien yleisten muotojen hydrauliset säteet ovat tunnettuja, ja niitä on löydettävissä monista viitteistä, kuten Mark's Standard Handbook for Mechanical Engineers, 8. p., joka mainitaan tässä 20 viitteenä muutamien yleisten muotojen hydraulisen säteen ja epäsäännöllisten muotojen hydraulisen säteen selville-saantitavan esittämiseksi.

Jonkin määrätyn muodostuselementin 42 tai sen osan hydraulinen säde voidaan laskea tarkastelemalla mitä ta-25 hansa yksikkösolua, ts. pienintä toistuvaa yksikköä, joka määrittelee kokonaisen ulkoneman 59 ja ulkonemaa 59 ympäröivän renkaan 65. Yksikkösolun avulla tulisi tietenkin saada mitatuksi hydrauliset säteet ulkonemien 59 ja renkaiden 65 korkeusasemassa, joka tarjoaa suurimman vir-30 tausvastuksen. Valonherkästä hartsista koostuvan ulkoneman 59 korkeus lujittavasta rakenteesta 57 lukien saattaa esimerkiksi vaikuttaa sen virtausvastukseen. Jos ulkonemat 59 “ ovat kartiomaisia, laskettua hydraulista sädettä voidaan korjata ottamalla huomioon muodostuselementin 42 ilmanlä-35 päisevyys, kuten kuvataan jäljempänä taulukon I yhteydessä.

37 100815

Ilman tällaista korjausta hydraulisten säteiden näennäinen suhde, jota käsitellään jäljempänä, voi olla pienempi kuin muodostuselementlssä 42 todellisuudessa esiintyvä. Jäljempänä olevissa esimerkeissä annettavat 5 hydraulisten säteiden suhteet ovat korjaamattomia, mutta toimivat hyvin mainitunlaisten esimerkkien kohdalla.

Viitaten kuvioon 6 muodostuselementln 42 yhtä mahdollista ykslkkösolua valaistaan katkoviivoilla C-C. Rajoja, jolta yksikkösolu muodostaa, mutta jotka eivät ole 10 osana vlrtausreitln märkää kehää, el tietenkään oteta huomioon laskettaessa hydraulista sädettä.

Hydraulisen säteen laskemiseen käytettävän virtaus-pinta-alan yhteydessä ei oteta huomioon ulkonemien 59 alla olevan lujittavan rakenteen asettamia mahdollisia rajoi-15 tuksia. Ymmärrettäneen luonnollisesti, että kun aukkojen 63 koko pienenee, joko pienikokoisemman kuvion valinnan tai aukon 63 pienemmän läpimitan vuoksi, voi tuloksena olla selluloosakuiturakenne 20, jossa ei esiinny tarvittavaa säteittä!syyttä neliömassaltaan pienillä alueilla 26 20 tai edes kolmea neliömassaltaan erilaista aluetta. Tällaiset poikkeamat voivat johtua lujittavan rakenteen 57 aiheuttamasta virtausvastuksesta.

Kuvion 6 valaisemien muodostushihnojen 42 kaksi kiinnostuksen kohteena olevaa vyöhykettä määritellään seu-25 raavasti. Valitut vyöhykkeet käsittävät ulkonemaa 59 ympäröivän rengasmaisen kehän. Rengasmaisen kehän ulottuvuus XY-suunnassa on määrätyn ulkoneman 59 kohdalla puolet ul-koneman 59 ja viereisen ulkoneman 59 välisestä säteen suuntaisesta etäisyydestä. Siten rinnakkaisten ulkonemien 30 50 välisen alueen 69 keskellä on rajalinja, joka on rin nakkaisten ulkonemien 59 rengasmaisen kehän rajalla ja määrittelee mainitunlaisen rinnakkaisten ulkonemien 59 välisen renkaan 65.

Koska ulkonemat 59 ulottuvat suunnassa Z johonkin 35 korkeusasemaan lujittavan rakenteen 57 muiden osien kor- 38 100815 keusaseman yläpuolelle, ulkoilemien 59 yläpuolella oleville alueille kerrostuu lisäksi vähemmän kuituja, koska aukkoja 63 ja rinnakkaisten ulkonemien välisiä renkaita 65 vastaaville lujittavan rakenteen 57 osille täytyy kertyä kuituja 5 ulkonemien 59 vapaiden päiden 53b korkeusasemaan asti, ennen kuin lisättävät kuidut jäävät ulkonemien 59 päälle suotautumatta joko aukkoon 63 tai rinnakkaisten ulkonemien 59 väliseen renkaaseen 65.

Yhdessä keksintöä rajoittamattomassa esimerkissä 10 muodostushihnasta 42, jonka on havaittu toimivan hyvin tämän keksinnön mukaisesti, on kudottu lujittava rakenne 57, jonka kaksois-mesh-luku on 52. Lujittava rakenne 57 koostuu filamenteista, ja loimilangan läpimitta on noin 0,15 mm (0,006 tuumaa) ja kudelangan läpimitta noin 0,18 15 mm (0,007 tuumaa) avoimen pinta-alan osuuden ollessa noin 45 - 50 %. Lujittava rakenne 57 pystyy läpäisemään noin 36 300 normilitraa/min (1 280 normikuutiojalkaa/min) ilmaa paine-eron ollessa noin 12,7 vesipatsasmillimetriä (0,5 vesipatsastuumaa). Lujittavan rakenteen 57 paksuus on noin 20 0,76 mm (0,03 tuumaa), kun otetaan huomioon muodostushih- nan 42 kahden pinnan 53 ja 55 välissä olevan kudoksen muodostamat nystyt.

Muodostushihnan 42 lujittavaan rakenteeseen 57 liitetään joukko kaksisuuntaisesti portaittaisia ulkonemia 25 59. Kunkin ulkoneman 59 etäisyys viereisestä ulkonemasta on konesuunnassa noin 24 mm (0,096 tuumaa) ja poikkisuun-nassa noin 1,3 mm (0,052 tuumaa). Ulkonemia 59 on suunnilleen tiheydellä 47 ulkonemaa 59 neliösenttimetriä kohden (200 ulkonemaa 59 neliötuumaa kohden).

30 Kunkin ulkoneman 59 vastakkaisten nurkkien välinen leveys poikkisuunnassa on noin 0,9 mm (0,036 tuumaa) ja vastakkaisten nurkkien välinen pituus konesuunnassa noin 1,4 mm (0,054 tuumaa). Ulkonemat 59 ulottuvat suunnassa Z noin 0,1 mm:n (0,004 tuuman) korkeudelle mitattaessa ulot-35 tuvuus lujittavan rakenteen 57 ulospäin suuntautuvan pin- 39 100815 nan 53 lähemmästä korkeusasemasta 53a ulkoneman 59 vapaa-seen päähän 53b.

Kunkin ulkoneman 59 keskellä on aukko 63, joka ulottuu ulkoneman vapaasta päästä 53b ulkoneman lähempään 5 korkeusasemaan 53a, niin että ulkoneman vapaa pää 53b on nesteyhteydessä lujittavan rakenteen 57 kanssa. Kukin ulkoneman 59 keskellä oleva aukko 63 on yleisesti ottaen soikion muotoinen ja sen pääakseli voi olla noin 0,8 mm (0,030 tuumaa) ja pienempi akseli noin 0,5 mm (0,021 tuu-10 maa). Kun ulkonemat 59 on liitetty lujittavaan rakenteeseen 57, muodostushihnan 42 ilmanläpäisevyys on noin 17 300 normilitraa/min (610 normikuutiojalkaa/min) paine-eron ollessa noin 12,7 vesipatsasmillimetriä (0,5 vesipat-sastuumaa). Ulkonemat 59 ulottuvat noin 0,1 mm (0,004 in) 15 lujittavan rakenteen 57 pinnan 53a yläpuolelle. Tämä muo-dostushihna 42 antaa tulokseksi kuviossa 1 valaistun sel-luloosakuiturakenteen 20.

Kuten kuviossa 4 valaistaan, laitteisto käsittää lisäksi välineen 44 nestekantajan ja siinä olevien sellu-20 loosakuitujen kerrostamiseksi muodostushihnalleen 42 ja tarkemmin määriteltynä muodostushihnan 42 pinnalle 53, jossa on erillisiä ylöspäin suuntautuvia ulkonemia 59, niin että lujittava rakenne 57 ja ulkonemat 59 peittyvät kokonaan kuitulietteellä. Tähän tarkoitukseen voidaan 25 edullisesti käyttää alalla hyvin tunnetun kaltaista perä-laatikkoa 44. Vaikka alalla tunnetaan muutamia perälaati-koiden 44 tyyppejä, yksi perälaatikko 44, jonka on havaittu toimivan hyvin, on tavanomainen kaksiviirakoneen perä-laatikko 44, joka levittää ja kerrostaa kuitulietettä 30 yleisesti ottaen jatkuvasti muodostushihnan 42 ulospäin r suuntautuvalle pinnalle 53.

Välinettä 44 kuitulietteen kerrostamiseksi ja muo-dostushihnaa 42 liikutetaan suhteessa toisiinsa, niin että muodostushihnalle 42 voidaan jatkuvatoimisesti kerrostaa 35 yleisesti ottaen yhtenäinen määrä lietettä ja siinä olevia 40 100815 selluloosakuituja. Liete ja siinä olevat selluloosakuidut voidaan vaihtoehtoisesti kerrostaa muodostushihnalle 42 panosprosessina. Välinettä 44 kuitulietteen kerrostamiseksi läpäisevälle muodostushihnalle 42 voidaan edullisesti 5 säätää, niin että kun muodostushihnan 42 ja kerrostusväli-neen 44 suhteellinen liikkumisnopeus suurenee tai pienenee, muodostushihnalle 42 voidaan kerrostaa suurempia tai vastaavasti pienempiä määriä nestekantajaa ja siinä olevia selluloosakuituja aikayksikköä kohden.

10 Voidaan myös hankkia väline 50a ja/tai 50b sellu- loosakuitualkeisrakenteen 20 kuivaamiseksi, niin että muodostuu kaksiulotteinen selluloosakuiturakenne 20, jonka konsistenssi on vähintään noin 90 %. Mitä tahansa kätevää paperinvalmistusalalla hyvin tunnettua kuivausvälinettä 15 50a ja/tai 50b voidaan käyttää kuitulietteestä muodostetun selluloosakuitualkeisrakenteen 20 kuivaamiseen. Esimerkiksi puristinhuovat, lämpökuvut, infrapunasäteily, puhallus-kuivaimet 50a ja jenkkisylinterit 50b, kukin käytettynä yksinään tai yhdistelmänä, ovat tyydyttäviä ja alalla hy-20 vin tunnettuja. Yhdessä erityisen edullisessa kuivausmenetelmässä käytetään peräkkäin puhalluskuivainta 50a ja jenkkisylinteriä 50b.

Tämän keksinnön mukainen laitteisto voi haluttaessa lisäksi käsittää kuviossa 2 esitettävällä tavalla emulsio-, 25 telan 66. Emulsiotela 66 levittää vaikuttavan määrän kemi- kaaliseosta joko muodostushihnalle 42 tai haluttaessa toiselle hihnalle 46 edellä kuvatun prosessin aikana. Kemi-kaaliseos voi toimia irrotusaineena selluloosakuituraken-teen 20 estämiseksi tarttumasta epätoivottavalla tavalla 30 joko muodostushihnaan 42 tai toiseen hihnaan 46. Emulsio-telaa 66 voidaan lisäksi käyttää levittämään kemikaali-seosta muodostushihnan 42 tai toisen hihnan 46 hoitamiseksi ja siten sen käyttöiän pidentämiseksi. Emulsiota lisätään edullisesti muodostushihnan 42 ulospäin suuntautuvil-35 le topografisille pinnoille 53, kun selluloosakuiturakenne 41 100815 20 el ole kosketuksessa muodostushihnan 42 kanssa. Tämä tapahtuu tyypillisesti sen jälkeen, kun selluloosakuitura-kenne 20 on siirretty muodostushihnalta 42 ja muodostus-hihna 42 on paluureltlllä.

5 Edullisiin kemlkaallseokslln käytettäviksi emul sioina kuuluvat koostumukset, jotka sisältävät vettä, suu-rlnopeukslsiin turplinelhin tarkoitettua öljyä, joka tunnetaan nimellä Regal Oli ja jota myy the Texaco 011 Company, Houston, Texas tuotenumerolla R&O 68 Code 702; dl-10 metyylidistearyyliammoniumkloridia, jota myy the Sherex Chemical Company, Inc., Rolling Meadows, Illinois nimellä AOGEN TA100; setyylialkoholia, jota valmistaa the Procter & Gamble Company, Cincinnati, Ohio; ja hapettumlsenes-toalnetta, kuten ainetta, jota myy American Cyanamid, 15 Wayne, New Jersey nimellä Cyanox 1790. Haluttaessa voidaan käyttää myös puhdlstussuihkuja tai -sumuttlmia (el kuvissa) muodostushihnan 42 puhdistamiseksi kuiduista ja muista jäännöksistä, jolta jää jäljelle, kun selluloosakuitura-kenne 20 on siirretty muodostushihnalta 42.

20 Yksi mahdollinen, mutta hyvin edullinen vaihe tämän keksinnön mukaisen selluloosakuiturakenteen 20 aikaansaannissa on selluloosakuiturakenteen 20 lyhentäminen sen kuivauksen jälkeen. Tässä käytettynä "lyhentäminen" tarkoittaa vaihetta, jossa pienennetään selluloosakuiturakenteen 25 20 pituutta järjestelemällä kuidut uudelleen ja katkomalla kuitujen välisiä sidoksia. Lyhentäminen voidaan tehdä millä tahansa muutamista hyvin tunnetuista tavoista, joista yleisin ja edullinen on kreppaus.

Kreppausvaihe voidaan toteuttaa kuivausvaiheen yh-30 teydessä käyttämällä edellä mainittua jenkkisyllnteriä 50b. Kreppaustoimenpiteessä selluloosakuiturakenne 20 saatetaan tarttumaan pintaan, edullisesti jenkkisylinteriin 50b, ja Irrotetaan sitten tästä pinnasta kaapimella 68 liikuttamalla kaavinta 68 suhteessa pintaan, johon sellu-35 loosakuiturakenne 20 on tarttunut. Kaavin 68 on suunnattu 42 100815 osittain kohtisuorasti pinnan ja kaapimen 68 välisen suhteellisen liikkeen suuntaan nähden ja on edullisesti suurin piirtein kohtisuorassa sitä vastaan.

Voidaan hankkia myös väline paine-eron kohdistani! -5 seksi selluloosakuiturakenteen 20 valittuihin osiin. Paine-ero voi aiheuttaa selluloosakuiturakenteen alueiden 24 ja 26 tiivistymisen tai tiheyden pienenemisen. Paine-ero voidaan kohdistaa selluloosakuiturakenteeseen 20 missä tahansa prosessin vaiheessa, ennen kuin liian paljon nes-10 tekantajaa on suotautunut pois, ja sitä käytetään edullisesti selluloosakuiturakenteen 20 ollessa vielä selluloo-sakuitualkeisrakenne 20. Jos nestekantajaa suotautuu liian paljon pois ennen paine-eron kohdistamista, kuidut voivat olla liian jäykkiä eivätkä ne mukaudu kyllin hyvin ulkone-15 mistä 59 koostuvan kuviomuodostelman topografiaan, jolloin tuloksena on selluloosakuiturakenne 20, jossa ei ole kuvattuja neliömassaltaan erilaisia alueita.

Selluloosakuiturakenteen 20 alueet 24 ja 26 voidaan haluttaessa jakaa edelleen osiin tiheyden mukaan. Tarkem-20 min määriteltynä voidaan suurentaa tai pienentää tiettyjen neliömassaltaan suurien alueiden 24 tai tiettyjen neliö-massaltaan pienten alueiden 26 tiheyttä. Tämä voidaan tehdä siirtämällä selluloosakuiturakenne 20 muodostushihnalta 42 toiselle hihnalle 46, jossa on ulokkeita, jotka eivät 25 osu yhteen muodostushihnan 42 erillisten ulkonemien kanssa. Siirron aikana tai sen jälkeen toisen hihnan 46 ulokkeet puristavat kokoon selluloosakuiturakenteen 20 alueiden 24 ja 26 valittuja kohtia ja aiheuttavat tällaisten kohtien tiivistymisen. Tiivistymisaste on tietenkin kor-30 keampi neliömassaltaan suurilla alueilla 24 olevissa kohdissa kuin neliömassaltaan pienillä alueilla 26 olevissa kohdissa.

Kun toisen hihnan 46 ulokkeet puristavat kokoon valittuja kohtia, tällaiset kohdat tiivistyvät ja kuitujen 35 välinen sitoutuminen paranee. Tällainen sitoutuminen suu- 43 100815 rentaa näiden kohtien ja yleensä koko selluloosakuitura-kenteen 20 vetolujuutta. Tiivistys tehdään edullisesti, ennen kuin liian paljon nestemäistä kantajaa suotautuu pois ja kuiduista tulee liian jäykkiä mukautuakseen ulko-5 nemista 59 koostuvan kuviomuodostelman pinnan muotoon.

Vaihtoehtoisesti voidaan pienentää eri alueiden 24 ja 26 valittujen kohtien tiheyttä ja suurentaa siten tällaisten kohtien paksuutta ja imukykyä. Tiheyden pienentäminen voidaan tehdä siirtämällä selluloosakuiturakenne 20 10 muodostushihnalta 42 toiselle hihnalle, jossa on alipainetta läpäiseviä alueita 63, jotka eivät osu yhteen ulko-nemien 59 tai selluloosakuiturakenteen eri alueiden 24 ja 28 kanssa. Kun selluloosakuiturakenne on siirretty toiselle hihnalle 46, toisen hihnan 46 alipainetta läpäiseviin 15 alueisiin kohdistetaan juoksevan aineen aiheuttama paine-ero, joko positiivinen tai normaalipainetta alempi. Juoksevan aineen aiheuttama paine-ero saa aikaan kuitujen kääntymistä kussakin kohdassa, joka osuu yhteen alipainetta läpäisevien alueiden kanssa, toisen hihnan 46 normaalin 20 suuntaan. Juoksevan aineen aiheuttaman paine-eron kohteeksi joutuneiden kohtien kuitujen kääntyminen johtaa kuitujen liikkumiseen poispäin selluloosakuiturakenteen 20 tasosta ja suurentaa rakenteen paksuutta.

Menetelmä 25 Tämän keksinnön mukainen selluloosakuiturakenne 20 voidaan valmistaa menetelmällä, joka käsittää seuraavat vaiheet. Ensimmäisenä vaiheen on hankkia joukko nestekan-tajassa olevia selluloosakuituja. Selluloosakuituja ei liuoteta vaan ne ainoastaan suspendoidaan nestekantajaan. 30 Hankitaan myös nestettä läpäisevä, kuituja pidättävä muo-dostuselementti 42, kuten muodostushihna 42. Muodostusele-mentissä 42 on nestettä läpäiseviä vyöhykkeitä 63 ja 65 ja ylöspäin kohoavia ulkonemia 59. Hankitaan myös väline 44 nestekantajan ja siinä olevien selluloosakuitujen kerros-35 tamiseksi muodostuselementille 42.

44 100815

Muodostushihnassa 42 on suurella virtausnopeudella Ja pienellä virtausnopeudella nestettä läpäiseviä vyöhykkeitä, joita määrittelevät renkaat 65 ja vastaavasti aukot 63. Muodostushihnassa on myös ylöspäin kohoavia ulkonemia 5 59.

Nestekantaja ja siinä olevat selluloosakuidut kerrostetaan muodostushihnalle 42 kuviossa 6 valaistulla tavalla. Nestekantaja suotautetaan muodostushihnan 42 läpi kahdella samanaikaisesti esiintyvällä tasolla, korkealla 10 virtausnopeustasolla ja alhaisella virtausnopeustasolla. Korkean virtausnopeustason ollessa kyseessä nestekantaja suotautuu nestettä läpäisevien suuren virtausnopeuden vyöhykkeiden läpi määrätyllä alkunopeudella, kunnes tapahtuu tukkeutumista (tai nestekantajaa ei enää syötetä muodos-15 tushihnan 42 tähän osaan). Alhaisen virtausnopeustason ollessa kyseessä nestekantaja suotautuu muodostuselementin 42 pienen virtausnopeuden vyöhykkeiden läpi määrätyllä alkuvirtausnopeudella, joka on pienempi kuin alkuvirtaus-nopeus suuren virtausnopeuden vyöhykkeillä.

20 Virtausnopeus sekä muodostushihnassa 42 olevan suu ren että pienen virtausnopeuden vyöhykkeen läpi laskee tietenkin ajan funktiona kummallakin vyöhykkeellä tapahtuvan odotettavissa olevan tukkeutumisen vuoksi. Sitoutumatta mihinkään teoriaan, pienen virtausnopeuden vyöhyk-25 keet saattavat tukkeutua ennen suuren virtausnopeuden vyöhykkeiden tukkeutumista.

Sitoutumatta mihinkään teoriaan, ensimmäiseksi tapahtuva vyöhykkeen tukkeutuminen saattaa johtua mainitunlaisten vyöhykkeiden pienemmästä hydraulisesta säteestä ja 30 suuremmasta virtausvastuksesta sellaisten tekijöiden kuin pienen virtausnopeuden vyöhykkeiden virtauspinta-alan, märän kehän, muodon ja jakautuman perusteella, tai se voi johtua suuremmasta virtausnopeudesta mainitunlaisen vyöhykkeen läpi, johon liittyy kuitujen voimakkaampi käänty-35 minen. Pienen virtausnopeuden vyöhykkeet voivat käsittää 45 100815 esimerkiksi ulkoilemien 59 läpi kulkevia aukkoja 63, joilla aukoilla 63 on suurempi virtausvastus kuin rinnakkaisten ulkonemien 59 välisillä nestettä läpäisevillä renkailla 65.

5 Kummankin suotauturn!stason kohdalla sekä suuren että pienen virtausnopeuden vyöhykkeet vaikuttavat samanaikaisesti tiettyjen selluloosakuitujen suuntautumiseen. Nämä vaikutukset johtavat kuitujen säteittäiseen kulkemiseen ulkoneman 59 pinnan poikki, jolla on ääretön virtaus-10 vastus. Näitä säteittäisiä siltoja muodostuu neliömassal-taan suuren alueen 24 osien välille kullekin erillisen neliömassaltaan pienelle alueelle 26. Pienen virtausnopeuden vyöhyke vaikuttaa tällaisten siltojen muodostumissuun-taan, niin ettei kuituja kerry liikaa pienen virtausnopeu-15 den vyöhykkeen keskelle ja minimoidaan tai estetään neliö-massaltaan keskinkertaisen alueen 25 esiintyminen.

On tärkeää, että aukkojen 63 ja renkaiden 65 välinen virtausvastussuhde on asianmukainen. Jos aukkojen 63 virtausvastus on liian pieni, saattaa muodostua neliömas-20 saitaan keskinkertainen alue 25 yleisesti ottaen neliömassaltaan pienen alueen 24 keskelle. Tämä järjestely johtaa kolmialueiseen selluloosakuiturakenteeseen 20. Jos tämä virtausvastus on sen sijaan liian suuri, saattaa syntyä neliömassaltaan pieni alue, Jossa kuitujen jakautuma on 25 sattumanvarainen tai muulla tavalla säteittäisestä poikkeava .

Aukkojen 63 ja renkaiden 65 virtausvastus voidaan määrittää edellä kuvatulla tavalla käyttämällä hydraulista sädettä. Jäljempänä analysoitavien esimerkkien perusteella 30 renkaiden 65 ja aukkojen 63 hydraulisten säteiden välisen suhteen tulisi olla vähintään noin 2, kun kyseessä on muo-dostuselementti 42, jossa on noin 5-31 ulkonemaa 59 ne-liösenttimetriä kohden (30 - 200 ulkonemaa neliötuumaa kohden). Olisi odotettavissa, että hydraulisten säteiden 35 pienempi suhde, esimerkiksi vähintään noin 1,1, soveltuisi 46 100815 muodostuselementille 42, jossa on enemmän kuin 31 ulkone-maa 59 neliösenttimetriä kohden (200 ulkonemaa neliötuumaa kohden) aina kuvioon asti, jossa on noin 78 ulkonemaa 59 neliösenttimetriä kohden (500 ulkonemaa neliötuumaa koh-5 den).

Taulukko I valaisee jäljempänä yksityiskohtaisesti analysoitavien selluloosakuiturakenne-esimerkkien 20 muodostamiseen käytettyjen viiden muodostuselementin 42 geometriaa. Viitaten taulukon I ensimmäiseen sarakkeeseen, 10 renkaiden 65 pinta-ala ilmoitettuna prosenttiosuutena muodostuselementin 42 kokonaispinta-alasta on joko 30 tai 50 %. Kuten toisessa sarakkeessa valaistaan, aukkojen 63 pinta-ala ilmoitettuna prosenttiosuutena muodostuselementin 42 kokonaispinta-alasta on 10 - 20 %. Kolmannessa sa-15 rakkeessa annetaan ulkonemien 59 ulottuvuus lujittavan rakenteen 57 yläpuolelle. Neljännessä sarakkeessa annetaan edellä kuvatulla tavalla laskettu renkaiden 65 ja aukkojen 63 hydraulisten säteiden välinen teoreettinen suhde. Viidennessä sarakkeessa annetaan jäljempänä kuvattavalla ta-20 valla laskettu hydraulisten säteiden todellinen suhde.

Todelliset hydrauliset säteet ja siten niiden suhde laskettiin iteratiivisesti ulkonemia 59 sisältävän ja si-sältämöttömän muodostuselementin 42 ilmanläpäisevyyksistä. Vaikka ulkoneman 59 teoreettinen koko ja siten hydraulinen 25 säde on helposti saatavissa muodostuselementin 42 konstruointiin käytetyistä piirustuksista, todellinen koko vaih-telee jonkin verran valmistusprosessissa esiintyvien luontaisten vaihteluiden vuoksi.

Ulkonemien 59 ja siten renkaiden 65 ja aukkojen 63 30 todelliset koot määritettiin likimääräisesti vertaamalla ulkonemia 59 sisältämättömän lujittavan rakenteen 57 il-manläpäisevyyttä ulkonemia 59 sisältävän hihnan 42 ilman-läpäisevyyteen. Todellinen ilmanläpäisevyys on helppo mitata käyttämällä tunnettuja menetelmiä, ja se oli pienempi 47 100815 kuin arvo, joka saatiin teoreettisesti vähentämällä ulko-nemat 59 lujittavan rakenteen 57 läpivirtauspinta-alasta.

Kun tunnetaan ulkonemat 59 sisältävän muodostusele-mentin 42 todellisen ja teoreettisen ilmanläpäisevyyden 5 ero, on ulkonemien 59 todellinen koko, joka tarvitaan mainitunlaisen ilmavirtauksen aikaansaantiin, saatavissa selville käyttämällä tavanomaista iteraatiolaskentaa olettaen, että ulkonemien 59 seinämät ovat yhtenäisesti kallistuneina kohden renkaita 65 ja aukkoja 63.

10

Taulukko 1 »«lkimn Aukon PUrnn—in »rnlmn hydraulisen Renkaan hydraulinen aroin aroin ulottumia aAtaan teoreettinen altaan todellinen 15 pinta- pinta- (en) [in] suhde aukon hydreu- suhde aukon hydrau- ala (X) ala (S) Iisaan siteeseen Iisaan siteeseen 50 10 11,7 [4,6] 2,15 2,05 50 15 21.1 [8.3] 1.76 1.50 20 50 20 5.6 [2.2] 1.52 1.27 30 10 6.6 [2.7] 1.10 0.77 30 20 7.4 [2.9] 0.78 0.52

Kussakin muodostuselementissä 42 oli 31 ulkonemaa 25 59 neliösenttimetriä kohden (200 ulkonemaa 59 neliötuumaa kohden). Hydraulisten säteiden suhde on tietenkin riippumaton ulkonemien 59 ja renkaiden 65 koosta, koska tarkastellaan vain yksikkösolun virtauspinta-alan suhdetta märkään kehään, joka suhde säilyy vakiona yksikkösolun koon 30 kasvaessa tai pienetessä.

Hydraulisten säteiden aluetta 0,52 - 1,27 käytetään muodostuselementeissä 42, joita käytetään alla olevassa taulukossa II esitettävien eri selluloosakuiturakenne-esi-merkkien 20 muodostamiseen. Muodostuselementtiä 42, jossa 35 hydraulisten säteiden suhde on 2,05, käytetään kaikkien alla olevassa taulukossa III esitettävien selluloosakuitu-rakenne-esimerkkien 20 muodostamiseen.

48 100815 Näiden esimerkkien perusteella otaksutaan, että muodostuselementin 42, jossa hydraulisten säteiden suhde on vähintään noin 2, on havaittu toimivan hyvin. Massavir-tausnopeussuhde on tietenkin suhteessa hydraulisten sätei-5 den suhteen vähintään noin toiseen potenssiin, ja massa-virtausnopeussuhteen, joka on vähintään 2 ja mahdollisesti yli 4 Reynoldsin luvusta riippuen, odotettaisiin toimivan hyvin.

Ennustetaan, että jopa niin pientä hydraulisten 10 säteiden suhdetta kuin 1,25 voitaisiin käyttää tämän keksinnön mukaisen muodostuselementin 42 yhteydessä sillä edellytyksellä, että muut tekijät säädetään siten, että kompensoidaan tällainen pienempi suhde. Voitaisiin esimerkiksi suurentaa muodostuselementin 42 absoluuttista no-15 peutta tai muodostuselementin 42 ja nestemäisen kantajan suhteelliset nopeudet voitaisiin sovittaa yhteen, niin että nopeussuhde on lähellä arvoa 1,0. Myös lyhyempien kuitujen, kuten brasilialaisen eukalyptuksen, käytöstä olisi apua tämän keksinnön mukaisten selluloosakuituraken-20 teiden 20 valmistuksessa.

Sopiva tämän keksinnön mukainen selluloosakuitura-kenne 20 on valmistettu esimerkiksi käyttämällä muodostus-elementtiä 42, jossa hydraulisten säteiden suhde on 1,50. Muodostuselementin 42 absoluuttinen nopeus oli noin 262 25 m/min (800 ft/min) ja nestemäisen kantajan ja muodostus-elementin välinen nopeussuhde oli noin 1,2. Muodostusele-mentissä 42 oli 31 ulkonemaa 59 neliösenttimetriä kohden (200 ulkonemaa 59 neliötuumaa kohden). Ulkonemat 59 valta-sivat noin 50 % muodostuselementin 42 kokonaispinta-alas-30 ta, ja niiden läpi kulkevat aukot 63 valtasivat noin 15 % muodostuselementin 42 kokonaispinta-alasta. Tuloksena oleva selluloosakuiturakenne 20 valmistettiin käyttämällä noin 60 % pohjoisesta havupuusta valmistettua kraftmassaa ja noin 60 % lehtipuusta valmistettua kemikuumahierrettä 35 (CTMP), joiden molempien kuitupituus oli noin 2,5 - 3,0 49 100815 mm. Tuloksena oleva selluloosakuiturakenne 20 sisälsi noin 25 % neliömassaltaan pieniä alueita 26, jotka täyttävät molemmat edellä esitetyt kriteerit.

Valaisevia esimerkkejä 5 Valmistettiin muutamia keksintöä valaisevia mutta rajoittamattomia selluloosakuiturakenteita 20 käyttämällä eri parametreja taulukossa II valaistavalla tavalla. Kalkki näytteet valmistettiin S-wrap-kaksoisviirakoneella käyttämällä neliömäistä näytteenmuodostuselementtiä 42, 10 jonka mitat olivat 35,6 x 35,6 cm (14 x 14 in), joka sijoitettiin tavanomaiselle nelivireisestä satiinikudoksesta (84M) koostuvalle muodostusviiralle, joka syötettiin telojen välitse ja kuivattiin tavanomaisesti. Kaikki nämä sel-luloosakuiturakenteet 20 valmistettiin käyttämällä muodos-15 tuselementtiä 42, jonka nopeus oli noin 244 m/min (800 ft/min), nestemäisen kantajan iskeytyessä muodostuselemen-tille 42 noin 20 % muodostuselementin 42 nopeutta suuremmalla nopeudella. Kunkin tuloksena olevan selluloosakuitu-rakenteen neliömassa oli noin 19,5 g/m3 (12 lb/3 000 ft2). 20 Taulukon II toinen sarake osoittaa, että esimerkki- tuotteet valmistettiin käyttämällä sellaista ulkoneman 59 kokoa, että ulkonemia 59 oli joko 5 kpl/cm2 (30 ulkonemaa 50 neliötuumaa kohden) tai 31 kpl/cm2 (200 ulkonemaa 59 neliötuumaa kohden). Kolmas sarake osoittaa, että rinnak-25 kaisten ulkonemien 59 välisten renkaiden 65 avoimen pinnan osuus oli joko 10 tai 20 %. Neljännessä sarakkeessa esitetään aukon 63 poikkipinta-alan koko prosentteina ulkoneman 59 poikkipinta-alasta. Viidennessä sarakkeessa osoitetaan, että ulkonemien 59 kauempien päiden 53b etäisyys lujitta-30 vasta rakenteesta 57 on noin 0,05 - 0,2 mm (0,002 - 0,008 in). Kuudes sarake osoittaa, että kuidun tyyppi on joko pohjoisesta havupuusta valmistettu kraftmassakuitu, jonka pituus on noin 2,5 mm, tai brasialaisesta eukalyptuksesta saatu kuitu, jonka pituus on noin 1 mm.

50 100815

Kaikkia tuloksena olevia selluloosakuiturakenteita 20 tutkittiin ilman suurennusta ja suurennussuhteilla 50X ja 100X. Näytteet arvosteltiin kvalitatiivisesti käyttämällä seuraavia kahta kriteeriä: 1) kahden alueen, 24 ja 5 26, ja kolmen alueen, 24, 26 ja neliömassaltaan keskinker tainen alue 25 yleisesti ottaen neliömassaltaan pienen alueen 26 keskellä, läsnäolo ja 2) kuitujen säteittäisyys. Säteittäisyys arvosteltiin kuitujakautuman symmetrian ja muulla tavalla kuin säteittäisesti (tangentiaalisesti tai 10 kehän suuntaisesti) orientoituneiden kuitujen läsnäolon perusteella.

Viimeisessä sarakkeessa esitetään tuloksena olevan selluloosakuiturakenteen 20 luokitus. Kukin taulukossa II valaistuissa esimerkeissä valmistettu selluloosakuitura-15 kenne luokiteltiin subjektiivisesti, käyttämällä edellä mainittuja kriteerejä, kuuluvaksi johonkin seuraavista ryhmistä: 2- alueinen paperi, jossa on (2-alueinen) 20 säteittäisesti orientoituneita kuituja neliömassaltaan pienillä alueilla 26 (kuvio 3D3) 3- alueisen rajalla oleva paperi, (3-alueisen rajalla) 25 jossa on säteittäisesti orien toituneita kuituja neliömassaltaan pienillä alueilla 26 (kuvio 2B2 tai 3(^)

Paperi, jossa kuitujen (Sattumanvaraisen rajalla) 30 jakautuma neliömassaltaan pienillä alueilla 26 on sattumanvaraisen rajalla (kuvio 2D2 tai 3B2) 35 Paperi, jossa on 3 neliömassaltaan (3-alueinen) erilaista aluetta (kuvio 2A2 tai 2A3) 51 100815

Kaksineliömassainen paperi, (Sattumanvarainen) jossa kultujen jakautuma nellömassaltaan pienillä alueilla 26 on sattumanvarainen (kuvio 3A3) 5

Paperi, jossa on aukkoja neliö- (Reiällinen) massaltaan pienillä alueilla 26 (kuvio 2AX) 10 Haluttua paperia el pystytty (Ei valmistunut) valmistamaan kyseisissä olosuhteissa riittämättömän emulsion vuoksi 15 Jokin selluloosakuiturakenne-esimerkki 20 voitai siin tietenkin sijoittaa useampaan kuin yhteen ryhmään käytettävästä kriteeristä riippuen. Jos luettelossa mainitaan vain yksi kriteeri, katsottiin, että täytettiin toinen kriteeri ja tämän keksinnön mukaiselle selluloosakui- 20 turakenteelle 20 asetetut ehdot.

* 52 100815

Taulukko II

Kai- ΤΓΙΙτηη ι»ι w— Kukon Olkon—n Kultu- Luoteltua urkki koko aroin avoin koikaria tyyppi 5 (kpl/c·2) pinta- pinta- (e·) [In] [kpl/ln2] ala (K) ala (S) 1 31 [200] 50 10 0,020 [0,008] NSK 2-alualnon 2 31 [200] 30 20 0,008 [0.003] NSK 3-alueiaen rajalla/ 10 aattuaanvaralaan rajalla 3 31 [200] 30 10 0,020 [0,008] Euc Sattuaanvaralsen rajalla 4 5 [30] 30 10 0.008 [0.003] NSK El valmiatunut 5 5 [30] 50 20 0,008 [0,003] Euc 3-alualnen 15 6 31 [200] 30 10 0,008 [0.003] Euc El valaistunut 7 5 [30] 30 20 0,020 [0,008] NSK 3-alueinen 8 5 [30] 50 10 0.005 [0,002] Euc Reiällinen 9 5 [30] 30 20 0,020 [0,008] Euc Sattumanvarainen 10 5 [30] 50 10 0.020 [0.008] NSK 3-alueinen 20 11 31 [200] 50 20 0.020 [0,008] Euc Sattumanvarainen 12 31 [200] 50 20 0.008 [0,003] NSK Sattumanvaraisen ra-

Jalla/3-alueisen rajalla 13 31 [200] 50 10 0.005 [0.002] Euc 3-alueisen rajalla/ sattumanvaraisen rajalla 25 14 5 [30] 50 10 0.005 [0,002] NSK 3-alueinan

Viitaten taulukkoon III, lisää selluloosakuitura-kenne-esimerkkej ä 20 valmistettiin samalla kaksoisviirako-neella käyttämällä täysikokoisia muodostusviiroja ja kui-30 vattiin tuotteet ilmapuhalluskuivauksella. Muodostusele-mentissä 42 oli noin 31 ulkonemaa 59 neliösenttimetriä kohden (200 ulkonemaa 59 neliötuumaa kohden), joista kukin ulottui noin 0,1 mm (0,04 in) lujittavan rakenteen 57 yläpuolelle. Ulkonemat 59 valtasivat noin 50 % muodostusele-35 mentin 42 pinta-alasta, ja aukot 63 valtasivat noin 10 % muodostuselementin 42 pinta-alasta.

Kuten toisessa sarakkeessa valaistaan, nestemäisen kantajan nopeuden suhde muodostuselementin 42 nopeuteen oli joko 1,0 tai 1,4. Kuten kolmannessa sarakkeessa va-40 laistaan, nestemäisen kantajan pinta-alasta joko noin 0 tai 20 % osui muodostuselementtiä 42 tukevalle telalle.

53 100815

Kuten neljännessä sarakkeessa valaistaan, tuloksena olevan selluloosakuiturakenteen 20 neliOmassa oli joko noin 19,5 tai 25,4 g/m2 (12,0 tai 15,6 lb/3 000 ft2). Kuten viidennessä sarakkeessa valaistaan, käytettiin edellä taulukon 5 II yhteydessä käsiteltyjä kuituja. Kuten kuudennessa sarakkeessa valaistaan, muodostuselementin 42 nopeus oli joko 230 tai 295 m/min (700 tai 900 ft/min). Kuten viimeisessä sarakkeessa valaistaan, tuloksena olevien selluloo-sakuiturakenteiden 20 luokitteluun käytettiin samoja kri-10 teerejä.

54 100815

Taulukko III

Kai- KaataaKiaen Kaat—H aan Kalin····· Kuidun Muodoatua- Luokitua auikXl kaatajan Ja kantajan oau- (g/a2) tyyppi alaaentin 5 muodostua- ainen auodoa- [lb/3000 in2] nopeus alaaentin tuaalaaenttlK (a/aln) nopeussuhde tukevalle [ft/aln] telalla (S) 10 1 1.0 20 19.5 [12.0] Euc 213 [700] 2-alueinen 2 1.4 20 19.5 [12.0] Euc 213 [700] 3-alueinen 3 1.0 20 25.4 [15.6] Euc 213 [700] Sattuaanv. rajalla 4 1.0 20 25.4 [15.6] Euc 213 [700] 3-alueinen 5 1.0 20 19,5 [12,0] Euc 274 [900] 2-alueinen 15 6 1.4 20 19.5 [12.0] Euc 274 [ 900] 3-alueinen 7 1.0 20 25.4 [15.6] Euc 274 [900] 2-alueinen 8 1.4 20 25.4 [15.6] Euc 274 [900] 3-aluelnen 9 1.0 20 19.5 [12.0] NSK 213 [700] Sattuaanv. rajalla 10 1.4 20 19.5 [12.0] NSK 213 [700] 3-alueiaen rajalla 20 11 1.0 20 25.4 [15.6] NSK 213 [700] 2-aluelnen 12 1.4 20 25.4 [15.6] NSK 213 [700] Sattuaanv. rajalla /3-aluelaen rajalla 13 1.0 20 19.5 [12.0] NSK 274 [900] Sattieanv. rajalla 14 1.4 20 19.5 [12.0] NSK 274 (900) 3-aluelaen rajalla 25 15 1.0 20 25.4 [15.6] NSK 274 [900] Sattuaanv. rajalla 16 1.4 20 25.4 [15.6] NSK 274 [900] 3-aluelaen rajalla 17 1.0 0 19.5 [12,0] Euc 213 [700] 2-aluelnen 18 1.4 0 19.5 [12.0] Euc 213 [700] 3-alueinen 19 1.0 0 25.4 [15.6] Euc 213 [700] 3-aluelaen rajalla 30 20 1,4 0 25,4 [15,6] Euc 213 [700 ] 3-aluelnen 21 1.0 0 19.5 [12.0] Euc 274 [900] 2-alueinen 22 1.4 0 19.5 [12.0] Euc 274 [900] 3-alualnen 23 1.0 0 25.4 [15.6] Euc 274 [900] 2-aluelnen 24 1.4 0 25.4 [15.6] Euc 274 [900] 3-alueinen 35 25 1.0 0 19.5 [12.0] NSK 213 [700] Sattuaenv. rajalla 26 1.4 0 19.5 [12.0] NSK 213 [700] 3-alueiaen rajalla 27 1,0 0 25,4 [15,6] NSK 213 [700] Sattumanvarainen 26 1,4 0 25,4 [15,6] NSK 213 [700] Sattumanv. rajalla /3-aluelsen rajalla 40 29 1.0 0 19.5 [12.0] NSK 274 [900] Sattuaanv. rajalla 30 1,4 0 19.5 [12.0] NSK 274 [900] Sattumanv. rajalla 31 1.0 0 25.4 [15.6] NSK 274 [900] Sattuaanv. rajalla 32 1,4 0 25.4 [15.6] NSK 274 [900] 2-alueisen rajalla 55 100815

Kuten nähtäneen tarkasteltaessa taulukkoa III, nes-tekantajan ja muodostuselementin 42 välinen nopeussuhde oli yleisesti ottaen merkittävin tekijä näiden tuloksena olevien selluloosakuiturakenteiden 20 luokituksen määräy-5 tyrnisen kannalta. Nopeussuhde 1,0 toimi tyypillisesti yleensä hyvin eukalyptyskuitujen ollessa kyseessä, kun taas nopeussuhde 1,0 toimi tyypillisesti yleensä hyvin pohjoisesta havupuusta valmistettujen kraftmassakuitujen kohdalla. Muodostuselementin 42 nopeus oli jonkin verran 10 vähemmän merkitsevä tekijä tuloksena olevien selluloosakuiturakenteiden 20 luokituksen määräytymisen kannalta. Muodostuselementin 42 nopeuden laskiessa taipumus sattumanvaraiseen kuitujakautumaan neliömassaltaan pienillä alueilla 26 väheni yleisesti ottaen.

15 Lisäksi on ilmeistä, että käytettävien kuitujen tyyppi vaikuttaa merkittävästi tuloksena oleviin selluloo-sakuiturakenteisiin 20. Eukalyptuskuituja sisältävät sel-luloosakuiturakenteet 20 olivat tyypillisesti herkempiä nestekantajan ja muodostuselementin 42 nopeussuhteelle, 20 mikä johti joko hyviin kaksialueisiin selluloosakuitura-kenteisiin 20, joissa oli säteittäisesti orientoituneita kuituja neliömassaltaan pienellä alueella 26, tai kolmi-alueisiin selluloosakuiturakenteisiin 20, jotka eivät ole hyväksyttäviä. Enemmän selluloosakuiturakenteita 20, jois-. 25 sa oltiin kolmen alueen muodostumisrajalla tai joissa kui tujen jakautuma neliömassaltaan pienillä alueilla 26 oli sattumanvaraisen rajalla, esiintyi käytettäessä pohjoisesta havupuusta valmistettuja kraftmassakuituja.

Variaatioita 30 Ennustetaan, että selluloosakuiturakenteiden 20 sijasta, joita valmistetaan muodostuselementillä 42, jossa on ulkonemia 59, joiden läpi kulkee aukkoja 63, voidaan selluloosakuiturakenteita 20, joissa on säteittäisesti orientoituneita kuituja sisältäviä neliömassaltaan pieniä 35 alueita 26, valmistaa kuvioissa 7A ja 7B valaistun kaltai- 56 100815 sella muodostushihnalla 42. Tässä muodostuselementissä 42, ulkonemat 59' on jaettu sätelttäisesti segmenteiksi ja ne rajaavat sätelttäisesti orientoituneiden segmenttien 59 * * väliin jääviä renkaita 65''.

5 Kuten kuviossa 7A valaistaan, säteittäiset segmen tit 59' ’ voidaan liittää yhteen keskipisteessä tai sen lähellä, jotta estetään nellömassaltaan keskinkertaisen alueen 25 muodostuminen. Tämä järjestely antaa selluloosa-kuiduille mahdollisuuden virrata säteittäisten segmenttien 10 59' ' välissä olevien renkaiden 65' ' kautta säteittälstä kuviota noudattaen ja ylittää siltamaisesti säteittäisten segmenttien 59'' keskusta-alueen.

Kuten kuviossa 7B valaistaan, säteittäiset segmentit 59'' voivat vaihtoehtoisesti olla irti toisistaan kes-15 kiaukon 63' kohdalla, niin että mahdollistetaan esteetön virtaus kohden alhaisen virtausnopeuden vyöhykkeen keskustaa. Tämä järjestely tarjoaa sen edun, että käytettäessä tätä variaatiota ei kuitujen tarvitse ylittää siltamaisesti ulkonemien 59' säteittäisten segmenttien 59 ’ ’ keskustaa 20 vaan säteittäinen virtaus voi edetä esteettömästi.

Yhdessä erityissuoritusmuodossa, jollaista kuvio 7A ja 7B valaisevat, säteittäiset segmentit 59'' voivat käsittää ympyrän sektoreita. Säteittäiset segmentit 59' ' voivat vaihtoehtoisesti yhdessä muodostaa muun kuin pyö-25 reän kuvion mutta lähestyä toisiaan alhaisen virtausnopeuden vyöhykkeen keskustaan tultaessa.

Ammattimiehelle lienee ilmeistä, että patenttivaatimusten kohteena olevan keksinnön suoja-alan piirissä voidaan toteuttaa monia muita variaatioita ja yhdistelmiä. 30 Kaikki tällaiset variaatiot ja yhdistelmät sisällytetään liitteenä olevien patenttivaatimusten suoja-alaan.

Claims (10)

57 100815

1. Yksikerroksinen selluloosakuiturakenne (20), joka käsittää vähintään kaksi ei-sattumanvaraiseksi, tois- 5 tuvaksi kuvioksi sijoitettua aluetta, jotka ovat ensimmäinen alue (24), jolla on suhteellisen suuri neliömassa ja joka muodostaa olennaisesti jatkuvan verkoston; joukon toisistaan erillään olevia toisia alueita 10 (26), joilla on suhteellisen pieni neliömassa ja jotka ovat mainitun ensimmäisen alueen (24) ympäröimiä, tunnettu siitä, että mainitut toiset alueet (26) käsittävät joukon pääasiassa säteittäisesti orientoituneita kuituja, ja että mainittu joukko neliömassaltaan pieniä 15 alueita käsittää vähintään noin 10 %, edullisesti vähin tään noin 20 %, mainitussa selluloosakuiturakenteessa olevien neliömassaltaan pienten alueiden kokonaislukumäärästä .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen selluloosakuitu- 20 rakenne, tunnettu siitä, että mainitun neliömas saltaan suuren alueen (24) mainittu neliömassa on vähintään 25 % suurempi kuin mainitun neliömassaltaan pienen alueen (26) mainittu neliömassa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen selluloosa- : 25 kuiturakenne, joka käsittää vähintään kolme aluetta, tunnettu siitä, että mainittu ensimmäinen alue (24), jolla on suhteellisen suuri neliömassa, käsittää neliömassaltaan suuria alueita, joilla on keskenään erilaiset tiheydet.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen sellu- • loosakuiturakenne, tunnettu siitä, että mainittu jen neliömassaltaan pienten alueiden (26) mainitut säteittäisesti orientoituneet kuidut on sijoitettu mainitun neliömassaltaan pienen alueen (26) vähintään neljään neljän-35 nessektoriin. 100815

5. Yksikerroksinen selluloosakuiturakenne, joka käsittää vähintään kaksi ei-sattumanvaraiseksi, toistuvaksi kuvioksi sijoitettua aluetta, tunnettu siitä, että nämä alueet ovat 5 ensimmäinen olennaisesti jatkuva, kuormitusta kan tava verkostoalue (24); joukko toisistaan erillään olevia toisia alueita (26), joilla on vähemmän kuituja yksikköpinta-alaa kohden kuin mainitulla ensimmäisellä alueella (24), ja jotka kul-10 lakin mainituista toisista alueista olevat harvemmat kui dut kulkevat siltamaisesti mainitulta toiselta alueelta mainitulle ensimmäiselle alueelle.

6. Menetelmä sellaisen yksikerroksisen selluloosa-kuiturakenteen valmistamiseksi, jossa on kaksi ei-sattu- 15 manvaraiseksi, toistuvaksi kuvioksi sijoitettua aluetta, tunnettu siitä, että mainittu menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: hankitaan joukko nestemäiseen kantajaan suspendoi-tuja selluloosakuituja; 20 hankitaan kuituja pidättävä muodostuselementti (42), jossa on nestettä läpäiseviä vyöhykkeitä; hankitaan väline (44) mainittujen selluloosakuitu-jen ja mainitun kantajan kerrostamiseksi mainitulle muo-dostuselementille; 25 kerrostetaan mainitut selluloosakuidut ja mainittu kantaja mainitulle muodostuselementille (42); suotautetaan mainittu nestemäinen kantaja mainitun muodostuselementin (42) läpi kahdella samanaikaisella tasolla: korkealla virtausnopeustasolla ja alhaisella vir- 30 tausnopeustasolla, joilla mainituilla korkealla virtausno peustasolla ja alhaisella virtausnopeustasolla on keskenään erilaiset lähtömassavirtausnopeudet, jolloin mainitut kuidut suotautuvat mainitulla alhaisella virtausnopeus-tasolla pääasiassa säteittäisesti orientoituneeksi kuviok-35 si kohden keskipistettä ja muodostavat siten joukon eril- 100815 lisiä alueita, joilla on suhteellisesti pienempi neliömas-sa kuin alueella, joka muodostuu mainitulla suurella vir-tausnopeustasolla, ja on tämän ympäröimä.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, 5 tunnettu siitä, että mainittu vaihe, jossa suotau- tetaan mainittua nestemäistä kantajaa mainitulla alhaisella virtausnopeustasolla, muuttuu ajan funktiona valittujen vyöhykkeiden tukkeutuessa mainituista säteittäisesti orientoituneista selluloosakuiduista.

8. Laitteisto sellaisten selluloosakuiturakenteiden valmistamiseksi, joissa on vähintään kahta keskenään erilaista neliömassaa sijoitettuina ei-sattumanvaraiseksi, toistuvaksi kuvioksi, tunnettu siitä, että mainittu laitteisto käsittää 15 nestettä läpäisevän, kuituja pidättävän muodostus- elementin (42), jossa on vyöhykkeitä, joiden läpi sellu-loosakuitujen kantajana toimiva neste pääsee suotautumaan; välineen selluloosakuitujen pidättämiseksi mainitulle muodostuselementille ei-sattumanvaraiseksi, toistu- 20 vaksi kuvioksi, jossa on kaksi aluetta, joilla on kaksi erilaista neliömassaa, jolloin mainitut kaksi aluetta käsittävät ensimmäisen, olennaisesti jatkuvasta verkostosta koostuvan, neliömassaltaan suuren alueen ja joukon toisia, erillisiä, neliömassaltaan pieniä alueita, joilla on pää-; 25 asiassa säteittäisesti orientoituneita kuituja, ja mainit tu pidätysväline käsittää edullisesti hydrauliselta säteeltään erilaisia vyöhykkeitä, joiden läpi mainittujen selluloosakuitujen kantajana toimiva neste pääsee suotautumaan.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, jossa • mainittu pidätysväline (42) käsittää huokoisen, nestettä läpäisevän lujittavan rakenteen ja kuvion muodostavan joukon ulkonemia (59), jotka on liitetty siihen kukin ul-koneman lähinnä keskustaa olevasta päästä ja suuntautuvat 35 ulospäin kunkin ulkoneman vapaaseen päähän asti, t u n - 100815 n e t t u siitä, että ulkonemista kukin on jaettu säteit-täisesti segmenteiksi, niin että mainittujen segmenttien väliin rajautuu joukko säteittäisesti orientoituneita renkaita, jotka segmentit ja edullisesti mainittujen säteit-5 täisesti orientoituneiden ulkonemien mainitut säteittäiset segmentit ovat edullisesti epäjatkuvia mainittujen ulkonemien keskustassa.

10. Laitteisto sellaisten selluloosakuiturakentei-den valmistamiseksi, joissa on vähintään kahta keskenään 10 erilaista neliömassaa sijoitettuina ei-sattumanvaraiseksi, toistuvaksi kuvioksi, tunnettu siitä, että mainittu laitteisto käsittää nestettä läpäisevän, kuituja pidättävän muodostus-elementin (42), jossa on vyöhykkeitä, joiden läpi sellu-15 loosakuitujen kantajana toimiva neste pääsee suotautumaan, ja kuvion muodostavan joukon ulkonemia (59), jotka on liitetty siihen kukin ulkoneman lähinnä keskustaa olevasta päästä ja suuntautuvat ulospäin kunkin ulkoneman vapaaseen päähän asti, joita mainittuja ulkonemia erotta-20 vat toisistaan renkaat, joilla on ensimmäinen hydraulinen säde, ja jotka mainitut ulkonemat mahdollistavat virtauksen lävitseen ja niillä on toinen hydraulinen säde, jolloin mainitun ensimmäisen hydraulisen säteen suhde mainittuun toiseen hydrauliseen säteeseen on suurempi kuin 1, 25 mainittu hydraulisten säteiden suhde on edullisesti suurempi kuin 1,50 ja ulkonemia on edullisemmin 16 - 47 neliösenttimetriä kohden. 61 100815