FI110534B - Laite ja menetelmä kuituraaka-aineesta valmistetun radan hiomiseksi - Google Patents

Description

110534

Laite ja menetelmä kuituraaka-aineesta valmistetun radan hiomiseksi 5 Esillä oleva keksintö koskee patenttivaatimusten 1 ja 24 johdantojen mukaista laitetta ja vastaavasti laitteistoa paperin, kartongin tai vastaan kasviskuitupohjaisesta kuituraaka-aineesta valmistetun jatkuvan radan hiomiseksi.

10 Keksintö koskee myös patenttivaatimuksen 31 johdannon mukaista hiontamenetelmää.

Esillä oleva keksintö liittyy paperin ja kartongin ja sen tapaisten kuitupohjaisten rainojen käsittelyyn, etenkin niiden 15 yksi- tai kaksipuoliseen hiontaan. Aikaisemmissa patenttiha-kemuksissamme PCT/FI98/00341 ja 980044 olemme käsitelleet niitä etuja, joita paperin pinnan hiominen tuo mukanaan ja joilla voidaan osittain tai kokonaan pinnan tasoittamiseen tarkoitettu kalanterointi korvata ilman, että paperin tai 20 kartongin lujuusominaisuudet kärsivät ja ilman että opasi- teetti huononee. Olemme myös osoittaneet, että hiottuun pin-taan on helpompi kiinnittää erilaisia päällystekerroksia ja *... vastaavasti että päällystemuovi kiinnittyy helpommin hiottuun il! pintaan kuin tavalliseen pintaan. Tämä johtuu muun muassa !!! 25 fibrillien irtoamisesta radan pinnan kuiduista, jolloin pin- » · » h. taan muodostuu erittäin hieno nukka, joka lisää päällystepar- * tikkelien kiinnittymispintaa. Tyypillinen paperin ja kartongin pintakarheus on luokkaa 6 mikronia ja se voidaan hiomalla ‘ saada jopa yhteen mikroniin. Koska paperin sisärakennetta ei ’ 30 puristeta kokoon sen jäykkyys- ja lujuusominaisuudet säily- vät ja joissain tapauksissa paranevat jopa 10 %:lla.

• · · ; ,·, Hiominen voidaan tehdä periaatteessa usealla erilaisella ta- iiit; valla. Niinpä voidaan käyttää hiomanauhaa tai hiovaa telaa, 35 joka on päällystetty hioma-aineella, tai hiomakiveä. Nämä 2 110534 ratkaisut ovat puhtaita mekaanisia hiomatapoja. Voidaan myös hioa erilaisilla pigmenteillä, joita samaan aikaan tai myöhemmin käytetään päällystykseen esimerkiksi kiilaamalla pigmenttejä suurella nopeudella paperirataa vastaan.

5

Jos kuitenkin halutaan tehdä hiominen niin, että paperin pinta samalla ns. kalibroidaan on nauha tai telahiomalaite tai hiomakivi ainoat järkevät mahdollisuudet. Näistä olennaisesti edullisimmat ovat on hiomatela tai hiomatelastot.

10

Tunnettujen hiomalaitteiden ongelmana on niiden tukkeutuminen puun hartseista hemiselluloosan ja mahdollisesti ligniinin kanssa yhdistettynä hionnassa syntyneeseen hienoon pölyyn. Yleensä hiomapaine on ollut tunnetuissa laitteissa vaikeasti 15 säädettävissä, jolloin liian voimakkaan hionnan vaikutuksesta radan pintalämpötila nousee liian korkeaksi, mikä johtaa edellä mainittuun tukkeutumiseen. Hiomapaineen säätö on tärkeää myös, jotta saataisiin tarkasti poistetuksi vain haluttu osa radan pintakerroksesta rataa muuten vahingoittamatta.

20 . Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnettuun tekniikkaan liittyvät epäkohdat ja saada aikaan aivan uuden-lainen ratkaisu paperi- ja kartonkiratojen ja sen tapaisten kuitupoh j aisten jatkuvien rainojen hiomiseksi.

25 ;[t’ Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että hiomapaine voidaan '·’ helpoimmin järjestää kiristämällä ns. kiristysteloilla eli järjestämällä erilainen kiristyskulma kunkin hiomatelan ja • · · ‘ paperin välille ja säätämällä paperin luontaista kireyttä tä- '·’ * 30 män lisäksi. Useampi sarjassa oleva tela tai nauhahiomalaite *:*: on vielä edullinen sen takia että yhden hiontaelimen muodon ja mittojen kalibrointia täysin tarkaksi dimensioltaan on ; ]·_ vaikeahko saada aikaan, jolloin seuraavat hiontaelimet tasaa- t j vat edellisen virheitä.

35

Esillä olevassa keksinnössä käytetään siksi laitetta, joka 110534 j koostuu useista radan suorasta kulkusuunnasta poikkeutetuista hiontaelimistä, jotka on saatettavissa kosketuksiin radan kanssa. Hiontaelimet on järjestetty siten, että niitä voidaan siirtää radan pinnan poikittaissuunnassa rataa kohti ja ra-5 dasta poispäin radan kireyden ja siten sen hionnan voimakkuuden säätämiseksi. Sopivimmin jokaisella hiontaelimellä poistetaan radan pinnasta enintään 1,5 mikronia materiaalia keskimäärin .

10 Hiottua pintaa voidaan kiillottaa ja siihen saadaan helposti muodostetuksi haluttuja kuvioita, kuten mikrokuviointeja, jotka voidaan varustaa tunnistusaineella, kuten fluorisoival-la pulverilla. Keksinnön mukaiseen laitteistokokonaisuuteen kuuluu edellä esitetyn hiontayksikön ohella myös jälkikäsit- 15 tely-yksikkö hiontayksiköstä saatavan hiotun radan pinnan modi f ioimi seksi .

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle laitteelle ja laitteistolle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patentti- 20 vaatimusten 1 ja vastaavasti 24 tunnusmerkkiosissa.

"·· Keksinnön mukaiselle menetelmälle on puolestaan tunnusomaista • ’’ se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 31 tunnusmerkkiosas- *···' sa.

25 ♦ » · '·’ ‘ Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja. Tällä paperi- * tai kartonkiradasta saadaan tarkkaan erotetuksi haluttu määrä ainesta sen pinnasta. Säätämällä hiomapainetta voidaan hion- ·,· · taelinten lämmönnousua ja tukkeutumista vähentää. Lämmönnou- i i · V ‘ 30 sun hallinnalla voidaan välttää hiomapinnan tukkeutuminen.

;··1; Esillä olevassa keksinnössä on myös kuvattu ratkaisuja hion- taelinten puhdistamiseksi, joilla hiomapintaan tarttunut ai- , nes voidaan nopeasti ja tehokkaasti poistaa jopa jatkuvatoi- t » i 35 ontaelimet poistavat luonnollisesti materiaalia radan kor- keimmilta (paksuimmilta) kohdilta. Tasoitusvaikutus on myös misesti. Radan pinnasta saadaan erittäin tasainen, koska hi- iiiii 4 110534 eri tyyppinen kuin kalanteroidessa, jossa radan paksuimmat kohdat puristuvat kasaan ja radan tiheys näillä kohdin nousee enemmän kuin ohuemmilla kohdilla. Radan pinnan kuitujen fib-rilloituminen parantaa hionnan jälkeistä päällystystulosta ja 5 sitoo päällystepartikkeleita rataan muodostamalla suuremman kiinnityspinnan.

Yhdistämällä hiontaan jälkikäsittely saavutetaan myös merkittäviä etuja. Niinpä hiotun pinnan jatkokäsittely sujuu 10 huomattavasti helpommin kuin hiomattoman pinnan. Jatkokäsittely voidaan suorittaa tavanomaisilla menetelmillä, joita ovat mm. kiillotus, pehmyt-kalanterointi ja nauhakalanteroin-ti. Pinnan jatkokäsittely voidaan suorittaa myös muulla tavalla, kuten painamalla pintaan 2-10 mikronin koloja tai 15 painaumia, jotka myöhemmin voidaan täyttää päällysteellä tai muulla indikaatiokemikaalilla eli tunnistusvärillä. Näin saadaan aikaan pintaan kuvio, jota ei voida havaita paljaalla silmällä, mutta joka voidaan tunnistaa esim. fluoresenssin tai muun analyysin avulla. Normaaliin kalanteroituun, sinänsä 20 sileään pintaan tällaista pinnan muotoilumenetelmää ei voida soveltaa, koska vettä saadessaan pinta turpoaa ja tasainen I · · · y pakotuskuvio häviää.

’···* Pinnan jatkokäsittely voidaan myös tehdä hiomalla, niin että '··' 25 muotoilutela pyörii täsmälleen radan nopeudella ja hioo pin- » * · * taa värähtelemällä x-, y- tai z-akselin suunnassa.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan yksi- * · · V · tyiskohtaisen selityksen avulla oheisiin piirustuksiin viita-» * · V : 30 ten.

Kuviossa 1 on sivukuvantona esitetty keksinnön mukaisen lait- ♦ · » teen ensimmäisen edullisen sovellutusmuodon mukainen rakenne.

• i i 35 Kuviossa 2 on niinikään sivukuvantona esitetty keksinnön mu kaisen laitteen toisen edullisen sovellutusmuodon mukainen 5 110534 rakenne .

Kuviossa 3 on esitetty hiontaelimenä käytettävä hiontanauha-ratkaisun periaatteellinen rakenne sivukuvantona.

5

Kuviossa 4 on esitetty yksi hiovan telan pinnan muoto.

Kuviossa 5 on esitetty yksi hiontaelimenä käytettävän laitteen muoto.

10

Seuraavassa selityksessä ratakireydellä tarkoitetaan hionta-elimen, esimerkiksi telan, muodostaman kitkan aiheuttamaa kireyttä eikä pelkästään ulkopuolista ratakireyttä, joka saadaan aikaan rataa kuljettavilla elimillä.

15

Kuviossa 1 on esitetty keksinnön perusratkaisu, jossa rata 16 hiotaan telahiontalaitteessa 1-15. Laite käsittää runkoon 1 järjestetyn telaston, jonka telojen 2, 4, 6, 8, 10 ja 12 akselit on laakeroitu kiskoihin 3, 5, 7, 9, 11 ja 13, joita 20 pitkin telat on siirrettävissä kohtisuoraan rataa vasten ja . siitä poispäin. Telojen 2, 4, 6, 8, 10 ja pituusakselit ovat ainakin oleellisesti yhdensuuntaiset ja oleellisesti vaa-• t kasuorassa tasossa. Kuvion 1 mukaisessa tapauksessa telat on '··;* järjestetty vuorottelevasti radan vastakkaisille puolille.

'···’ 25 Siirtämällä teloja kohtisuoraan rataa vasten voidaan laitetta ' ja samalla radan kireyttä säätää. Telojen siirto voidaan to- ’·* * teuttaa millä tahansa tunnetuilla toimilaitteilla ja mekanis meilla, kuten ilma- tai nestesylintereillä ja sähkömootto- • · * reillä. Telojen liikesuunnan ei tarvitse olla kohtisuoraan V * 30 rataa kohti, vaan teloja voidaan siirtää esimerkiksi käänty- ,;..j vien kampien varassa vinottain tai kaaressa rataan nähden. Kä- siteltävän radan reitti voi poiketa esimerkissä kuvatusta . keskimäärin suorasta linjasta ja se voidaan toteuttaa halu- » > * \ tulla tavalla käytettävien hiontalaitteiden mukaan. Telojen 35 liikkeiden avulla voidaan säätää myös hiontamatkaa, eli sitä, kuinka paljon rata kiertää telavaipan ympäri.

, 110534 o

Kuviossa 2 on esitetty kuvion 1 kaltainen laiteratkaisu, jossa on vastaavat laiteosat (rata 35, runko 21, telasto 22 -33). Tässäkin tapauksessa radan kireyttä voidaan säätää telo-5 jen avulla.

Telojen tilalla voidaan kuvioiden 1 ja 2 mukaisissa laitteissa hiontaeliminä myös käyttää hiontarumpuja tai nauhahioma-asemia. Erään sovellutusmuodon mukaan hiontaelimet käsittävät 10 radan toiselle puolelle järjestetyt hiontatelat tai -rummut (esim. 2, 6, 10; 22, 26, 30) ja radan vastakkaiselle puolelle, korkeussuunnassa hiontatelojen välille järjestetyt säätö-telat (4, 8, 12; 24, 28, 32) .

15 Kuvioissa esitetyistä ratkaisuista poiketen laitteiston hiontaelimet voidaan myös toteuttaa järjestämällä radan toiselle puolelle hiontatelat tai -rummut ja kohdakkain näiden kanssa radan vastakkaiselle puolelle painintelat, jotka ovat pyöritettävissä radan kulkusuuntaan. Paininteloilla voidaan vähen-20 tää radan jännitystä ja siten säätää hiomatulosta.

• · «

Olemme havainneet, että hiomalaitteen hiomapinta pysyy tie- * « · tvin edellytyksin puhtaana ja tietyin edellytyksin tukkeutuu t · “ I’* hiottavasta aineesta. Tämä on eräs esillä olevan laitekon- 25 struktion ja keksinnön olennainen havainto. Kun hiotaan pa-periä, jossa on puukuitua, sisältää tämä kuitumateriaali aina ·* * sellaisia pihka- ja hartsiaineita puulaadun mukaan, joiden pehmenemispiste tai sulamispiste on välillä 65 -75 °C. Kun i » '·* * paperi on sellupaperia, eli se sisältää kemiallista selluloo- * ♦ ·’ * 30 samassaa, paperissa ei olennaisesti ole pihka- ja hartsiai- neita mutta jossain määrin ligniiniä, jonka lasipiste on tyy-pillisesti 124 °C.

» i » » < » »

Edellä esitettyjä telastoja käytetään, jotta hionta voitai- 35 siin suorittaa ilman, että edellä mainitut lämpötilat hionta-paikassa paikallisesti ylittyvät. Niinpä yksi hiomapää pois- » i 7 110534 ~aa paperista tai kuiturainasta enintään noin 1,5 mikronin verran materiaalia yhdellä hiontakerralla. Toisin sanoen, kun valutaan poistaa enemmän, niin pitää käyttää vastaavasti useampia hiomapäitä tai hiomateloja samaa puolta hiomaan. Jotta 5 edelleen varmistettaisiin, ettei esim. hiomatela lämpene liiraa, on edullista käyttää hiomavälineen lämpötilan asetukseen joko sisäistä tai ulkoista jäähdytystä (ks. alla).

kuvioiden 1 ja 2 esittämissä edullisissa sovellutusmuodoissa 10 paperin yhden pinnan hiomiseen tarvitaan kaksi tai kolme pyörivää telaa, jotka voivat edullisesti pyöriä vastakkaiseen suuntaan paperin kulkusuuntaa vasten. Niiden pyörimisnopeutta voidaan vaihtaa toiseen suuntaan, silloin kun rataa ajetaan päälle hiomalaitteen kautta. Radan liikesuunnan kanssa saman-15 suuntaista pyörimissuuntaa voidaan myös käyttää.

Keksinnön mukaiselle hiomalaitteelle on edullista, että hion- taelin, eli tela, rumpu tai nauha, pyörii suurella nopeudella verrattuna hiottavaan kuiturainaan, jotta pintapaine olisi 20 mahdollisimman pieni ja jotta laite ei repisi ehjiä kuituja pois paperista. Laitteen tulee kuluttaa ja fibrilloida siinä .,]·* olevia kuituja pieniksi hiukkasiksi. Näiden talteenotto on • tärkeätä ja niitä voidaan käyttää joko sideaineena tai saman * « · paperin päällystämiseen uudelleen.

”[: 25 .* : Hiontaelinten pinnassa on hiova jauhe, joka partikkelikool- . : : taan edullisesti on noin 10 - 40 mikronia. Hioma-aineena voi daan käyttää esim. alumiinioksidia, timanttia, volframikarbi-dia, piikarbidia, piinitridiä, volf raminitridiä, boorinitri-30 diä tai boorikarbidia, kromioksidia, titaanioksidia, kromiok-sidi-piioksidi-titaanioksidi seoksia tai jotain näitä aineita ... sisältävää seosta. Hiova jauhe voi olla kiinnitetty hionta- '!* pinnalle elektrolyyttisesti tai termisesti ruiskuttamalla, :.· : tai se voidaan kiinnittää liimaamalla tasaiseksi kerrokseksi '·"· 35 käyttämällä liima-aineena hartsia, kuten fenolihartsia tai epoksihartsia tai näiden seoksia tai sopivaa kumiseosta. Hi- 8 110534 ontapinta voi olla myöskin telan pinnan särmä, joka hioo taipunutta paperia joko pelkkänä sopivasti muotoiltuna terävänä särmänä tai särmän reunojen muodon avulla. Särmät voidaan valmistaa esimerkiksi jyrsimällä telaan uria ja hiomalla tela 5 sen jälkeen sileäksi siten, että urien väleissä olevien kannasten reunat jäävät teräviksi. Telan pintaan voidaan myös polttaa laserilla tiheästi telan akselin suuntaisia uria, jolloin polttojäljen reunat jäävät rosoisiksi. Tällaisesta pinnasta saadaan hiova hiomalla telan pinta kalibrointimit-10 taan siten, että leikkaava rosoinen reuna jää jäljelle.

Kutakin telaa on edullista jäähdyttää ja puhaltaa tai imeä siitä se osa hiontapölyä välittömästi pois, joka ei jää kiinni hiottavaan rataan. Näitä kahta vaihtoehtoa on kuvattu ku-15 vioissa 1 ja 2. Kuviossa 1 on esitetty tapaus, jossa pöly imetään pois alipaineella alipaineyhteiden 14, 15 kautta. Kuviossa 2 esitetään miten ilmaa voidaan puhaltaa paineilmaput-kesta telaa tai rumpua kohti telan pinnan jäähdyttämiseksi ja pölyn puhaltamiseksi pois 34. Edullisesti puhallettava 20 voimakas ilmavirta johdetaan paineilmaputkesta telan tai rummun pyörimissuuntaa vasten.

i t * i · I tt t : Hiontatelan tai -rummun pintaan voidaan muodostaa reiät, jot- : ka on yhdistetty alipainelähteeseen ja joiden kautta hiotta- t $ « 25 vasta radasta irrotettava aines voidaan kuljettaa pois. Hion- » · ♦ tatela tai -rumpu voidaan myös edullisesti urittaa, niin että vain urien välisillä harjoilla on se hiontapartikkeleilla karhennettu osa, joka hionnan suorittaa ja väliura toimii hi-ontapölyn kokoomapaikkana. Tällä tavoin hiova pinta ei li-30 kaannu ja tukkeudu niin herkästi kuin jatkuvalla hiontapin-* , nalla tapahtuu. Samainen urasysteemi toimii myös jäähdytyso- sana. Kuviossa 4 on esitetty kaaviomaisesti yksi uritetun te-·;· lan muoto. Tässä ratkaisussa telan pinnassa on V-muotoisia !_ | uria 47, joiden väliin jää hiova kannas 48, joka voi olla 35 päällystetty hiontamateriaalilla tai sen pinta voi olla työstetty hiovalla kuviolla.

9 110534

Hiontaelimenä voidaan käyttää myös hiomanauhaa (ks. kuvio 3). Edullisesti käytetään hiontapartikkeleilla päällystettyä metallista nauhaa 41 jota pyöritetään telojen 42 - 44 varassa.

5 Nauhan pitämiseksi puhtaana se voidaan sovittaa ainakin ajoittain kulkemaan vesikylvyssä 46 ja vesikylpyyn on yhdistetty ultraäänilähde 45, jolla nauhaan on suunnattavissa ult-raäänialueen säteilyä.

10 Hiontatela tai hiontanauha voidaan muodostaa edullisesti siten, että metallinen sileäksi hiottu tai sorvattu pinta käsitellään elektrolysoimalla käyttäen hiontaelintä anodina. Erilaisilla jännitteillä ja elektrolyytin koostumuksilla voidaan pintaan syövyttää halutunlainen kuvio, jonka reunat toimivat 15 hintasärminä. Elektrolysoitu pinta voidaan karkaista tai elektrolyysikäsittely voidaan tehdä karkaistulle pinnalle.

Elektrolyyttinen syövytyskarhennus voidaan tehdä esimerkiksi seuraavalla tavalla. Asetetaan ruostumaton teräs elektrolyyt-20 tiin, joka sisältää 7 g/1 soodaa ja 2,5 g/1 NaOH:a ja käytetään 15 mm etäisyyttä anodin ja katodin välillä ja suurta 12 V jännitettä. Tällöin saatiin alkuperäisen pinnan täysin I '·· peittävä pinta, joka on täynnä 0,1 - 0,3 mm reikiä, jotka m: ovat lähes täysin puolipallon muotoisia ja täysin teräväreu- 25 naisia. Tässä menetelmässä on oleellista, että elektrodi ·' lyysijännite on riittävän suuri, jotta epätasainen syöpyminen 1 : .* alkaa. Jännitteen on siten oltava suurempi kuin tasaista elektrolyyttistä pinnoitusta tehtäessä. 1

Elektrolyyttisesti valmistettu hiontapinta on erityisen sove-‘ . lias hiomaan paperin pintaa silloin kun muun hionnan vaiku- ... tuksesta tai alun perin paperin ominaisuuksista johtuen sen ‘I’ pinnasta pistää esiin suuria kuituja, jolloin hiovan pinnan : kuopat katkovat kuidut kuten partakoneen terä eivätkä kuten ·”’ 35 terävä särmä. Erityisen edullinen tällainen pinta on viimei senä hiontapintana, koska se tasoittaa tehokkaasti pinnan '0 110534 katkoen siitä ulkonevat kuidut.

Tämän keksinnön mukaisesti voidaan varmistautua siitä, ettei hiontalaite pääse tukkeutumaan seuraavalla tavalla: Kun hio- 5 mapinta alkaa jostain paikasta tukkeutua tämä paikka kehittää tavallista enemmän lämpöä ja tämä tukkeumapaikka alkaa levitä ja muodostaa esim. hiomatelalle tai hiomanauhalle ns. tukkeutuneen samansuuntaisen raidan jolla on taipumusta levitä. Erityisesti tämä koskee puupitoisten paperi- tai kartonkilaa-10 tujen hiomista. Tällainen tukkeuma voidaan poistaa hionnan kuluessa telan tai nauhan pinnasta voimakkaalla valoryöpyllä samalla tavalla kuin esimerkiksi USA:lainen Polycon Industries poistaa voimakkaalla Xenon-lampun välähdyksillä maalia muun muassa laivojen pinnasta.

15

Hiontapinta voidaan puhdistaa myös tarraliimaa sisältävällä pinnalla, joka irrottaa partikkelit hiontapinnasta kun liima-pinta puristetaan hiomapintaan ja irrotetaan siitä. Yllättävä havainto oli, että Al203-hiontapartikkkeleista muodostettu 20 pinta ei sinänsä tarttunut tarraliimaan (esim. styreenibuta-dieenipohjaiseen tarraliimaan) eikä tarraliima tarttunut sa-: ··· nottuun hiomanauhaan.

i · »

Siinä tapauksessa, että hiontaelimenä on metallista valmis-25 tettu hiontaelin (esim. hioma-aineella päällystetty tela tai nauha) , laite voidaan varustaa induktiivisella lämmittimellä, jonka avulla hiontaelin on lämmitettävissä. Tässä tapauksessa laitteeseen yhdistetään edullisesti paineilmaputki, jolla lämmitettyä hiontaelintä kohti on johdettavissa ilmavirta ·;·, 30 lämmitettäessä irtoavan pölyn poistamiseksi. Metallinen pinta • _ tai sähköä johtavalla aineella kuten kromidioksidilla tai ti taanioksidilla päällystetty pinta voidaan puhdistaa elektro-’···* lyyttisesti asettamalla hiontaelin elektrolyysin katodinavak- i : : si, jolloin katodilla kehittyvät kaasukuplat puhaltavat hion- ·:*·' 35 tapartikkeleiden raoista sinne kertyneen materiaalin.

11 110534

Hiomalaitteen hiontapinnan kunnon tarkkailuun voidaan edullisesti käyttää lasersädettä. Normaalista puhtaasta hiomapin-nasta lasersäde heijastuu hioma-partikkeleiden tyypillisen heijastuskulman mukaan tiettyyn heijastuskuvioon, joka riip-5 puu kulloisesta hioma-ainepartikkelin karheudesta ja laadusta. Heti kun hiomalaite alkaa tukkeutua tai menettää hioma-ominaisuuksia muusta syystä, tämä heijastuskuvion luonne ja määrä muuttuu, jolloin tämä voidaan automaattisesti heti havaita ja ryhtyä korjaustoimenpiteisiin esim. poistamaan tuk-10 keuman aiheuttavia komponentteja hiomalaitteista tai vaihtamalla hiomalaite uuteen edellisen mennessä muunlaiseen re-generointiin.

Nauha- tai hiontatelaan voidaan hionnan tehostamiseksi ja hi-15 ontapinnan puhdistamiseksi lisätä hionnan aikana joko koko ajan tai satunnaisesti hienoa pigmenttiä, joka sitoo hionta-pölyä itseensä ja pitää hiontapinnat puhtaana. Laser- tai muu valonlähde, jonka heijastuksella seurataan hiontapinnan puhtautta pitää olla aallonpituudeltaan punaisen valon alapuo-20 lella, muutoin ei hieno, 10 - 30 mikronin partikkeleista muodostettu pinta anna riittävää sirontaa valvontavalolle. Sel-laisen pinnan valvonta lasersäteellä, joka on muodostettu • *·· hiovista partikkeleista, voidaan tehdä ainoastaan silloin, kun lasersäteen aallonpituus on alle 20 kertaa partikkeliko-25 ko. Tällöin tukkeutunut pinta ja puhdas pinta antavat erilai-’· ί sen heijastuksen säteen suunnassa. Tässä tapauksessa säteen .* .* suunnan pitää olla lähes sama kuin hiomapinnan suunta. Säteen suunnan ei tulisi poiketa pinnan suunnasta enempää kuin 0,5 -3 astetta.

30

Edellä esitetyn lisäksi tällä keksinnöllä on myös muita suo-ritusmuotoja.

Hiovan materiaalin ei välttämättä tarvitse olla kiinteästi : liitetty hiovaan pintaan. Kuviossa 5 on esitetty sovitelma, * · 35 jossa magneettinen hioma-aine kiinnitetään magneetin 49 avul la hiontatapahtuman ajaksi päättömän hihnan 50 pintaan. Hio- 12 110534 ma-aine voi olla mitä tahansa riittävän kovaa magneettista pulveria, esimerkiksi rautaa, terästä, magnetiittia, kobolttia, nikkeliä tai näiden tai muiden tunnettujen magneettisten aineiden seosta. Hiontalaite käsittää mainitun hihnan, joka 5 voi olla valmistettu metallista tai polymeerimateriaalista tai muusta sopivasta materiaalista, josta voidaan valmistaa pinnaltaan tasainen päättymätön hihna. Hihnamateriaalin ei tulisi olla magneettista, ettei se magnetoituisi kokonaan. Hihnan 50 kulkua ohjataan teloilla 51, 52 ja telojen 51, 52 10 väliin hihnalenkin sisäpuolelle on sijoitettu magneetti 49. Hihnalenkin ulkopuolelle magneettia 49 vastapäätä on sijoitettu vastatela 53 ja käsiteltävä rata 16 on ohjattu kulkemaan vastatelan 53 kautta ohjaintelojen 54, 55 avulla. Vasta-tela 53 on sovitettavissa niin lähelle hihnaa 50, että sen 15 kautta kulkeva rata 16 voidaan painaa hihnaa vasten. Hihnaa 50 voidaan pyörittää halutulla nopeudella halutun hiontavai-kutuksen mukaan ja hihnan nopeus poikkeaa edullisesti radan 16 nopeudesta. 1

Hiontapöly ja hioma-aine kerätään hihnan 50 liikesuunnassa magneetin jälkeen sovitetulla imurilla 56, joka on liitetty alipaineen muodostavaan puhaltimeen 56, joka syöttää hioma-: aineen ja pölyn syklonierottimeen 58. Syklonierottimen sijas- : : ta voidaan käyttää magneettista erotusta tai muuta sopivaa : : 25 erottelutapaa. Hioma-aine johdetaan takaisin hihnalle puhal- timen 59 avulla linjaa 60 pitkin ja pöly poistetaan linjan 61 * kautta. Hionta-aineen keräämisen tehostamiseksi voidaan käyttää erottamiskohtaan sijoitettua magneettia tai sopivasti suunnattua ilmapuhallusta.

< *: *. 30 • · . Hiontavoima ja radan kireys voidaan asettaa hionnan kannalta ... sopivaan arvoon esimerkiksi seuraavilla tavoilla. Ensinnäkin *” hiontavoima asetetaan siirtämällä hiontaelimet ja rataa oh- *,* · jaavat elimet (4, 8, 12) alkuasentoon, jolloin rataan muodos- 35 tuu alkukireys, minkä jälkeen lopullinen hiontavoima ja rata-kireys asetetaan rataa vetävien laitteiden avulla tavanomai- 13 110534 sesti ratakireyttä säätämällä. Toisaalta voidaan asettaa hi-ontavoima säätämällä ratakireys rataa vetävien laitteiden avulla tavanomaisesti ratakireyttä säätämällä alkuarvoon, minkä jälkeen lopullinen ratakireys ja hiontavoima säädetään 5 hiontaelimien (2, 6, 10) ja rataa ohjaavien elimien (4, 8, 12) asemaa säätämällä. Ratakireys voidaan mitata tavanomaisilla kireydenmittauslaitteilla.

Hiotun pinnan jatkokäsittely voidaan suorittaa joko suoraan 10 tähän hiottuun pintaan tai kun hiottu pinta on liimattu tai kevyesti päällystetty. Jatkokäsittely on normaalia kiillotusta, kevyttä kalanterointia tai hiotun ja lievästi kostutetun pinnan uudelleen kuivattamista sileää lämmityspintaa vastaan tai kaikkien näiden yhdistelmä. Kiillotusyksikkö voi kä-15 sittää kiillotusnauhan, joka liikkuu eri nopeudella kuin kiillotettava pinta ja joka koostuu kudotusta metalli- ja/tai polymeerikankaasta. Edellä mainittuna sileänä lämmityspintana voidaan käyttää sileää sylinteriä tai sileää lämmitettyä nauhaa .

20

Rata voidaan saattaa pakotus- eli kohokuviointikäsittelyyn joka suoraa tai edellä mainitun edullisen hiontavaiheen jäl-: keen. Pakotusvaiheessa pintaa muodostetaan painamalla tai : : hiomalla haluttu, säännöllinen kuviointi, joka esim. sisältää 25 mikropainumia. Painumat voidaan täyttää tunnistusaineella, kuten fluorisoivalla pulverilla.

i · · • ·

Jatkokäsitelty, muotoiltu pinta soveltuu erityisesti ns. var-muuspaperien, kuten setelipaperien, raaka-aineeksi. Hiotun /:·. 30 pinnan muotoilulla voidaan kuitenkin saada aikaan muunkinlai- ' , siä paperi- ja kartonkituotteita. Muotoilulla voidaan näet muuttaa pinnan ulkonäköä jatkuvan, säännöllisen kuvioinnin ·; avulla, jolloin se eroaa tavallisesti paperi- ja kartonkira- ·.; ; dasta, jossa pinnan ulkonäkö perustuu kuvioinnin satunnaiseen 35 vaihteluun.

Claims (36)

110534

1. Laite paperin, kartongin tai vastaavan kasvikuitupohjai-5 sesta raaka-aineesta valmistetun liikkuvan radan (16) käsittelemiseksi, joka laite käsittää: - rungon (1), ja 10. runkoon (1) sovitetut elimet (2, 4, 6, 8, 10, 22) liikkuvan radan (16) ohjaamiseksi määrättyä rataa pitkin, tunnettu 15 - ainakin kahdesta käsittelyelimestä (2, 6, 10), jotka käsittävät hiovan pinnan, joka on asetettavissa liikkuvan radan (16) pintaa vasten, ja 20. elimistä (3, 7, 11) ainakin yhden hiovan pinnan (2, 6, 10) siirtämiseksi ainakin osittain liikkuvan • · i · radan (16) käsiteltävän pinnan suunnassa radan (16) : " ja hiovan pinnan välisen hiontavoiman, hiontaelimen ja radan kosketusmatkan sekä ratakireyden asettami- *...· 25 seksi. * · · < * · < · · V ·' 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää useita radan suorasta kulkusuunnasta : : : poikkeutettuja hiontaelimiä, jotka on saatettavissa kosketuk- ; : : 30 siin radan kanssa ja jotka on sovitettu siirrettäviksi radan pinnan poikittaissuunnassa rataa kohti ja radasta poispäin ,··, radan kireyden ja siten sen hionnan voimakkuuden säätämisek- > · ’·’ si.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että hiontaelimet koostuvat peräkkäin järjestetyistä 110534 hiontateloista tai -rummuista tai nauhahioma-asemista.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että hiontaelimet käsittävät vuorottelevasti radan 5 kummallekin puolelle järjestetyt hiontatelat tai -rummut.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että hiontaelimet käsittävät radan toiselle puolelle järjestetyt hiontatelat tai -rummut ja radan vastakkaiselle 10 puolelle järjestetyt säätötelat.

6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että hiontaelimet käsittävät radan toiselle puolelle järjestetyt hiontatelat tai -rummut ja radan vastakkaiselle 15 puolelle järjestetyt painintelat, jotka ovat pyöritettävissä radan kulkusuuntaan.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 3-6 mukainen laite, tunnettu siitä, että hiontatelat tai -rummut ovat ainakin 20 hiontapinnoiltaan jäähdytettävissä. "·· 8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, • tunnettu siitä, että hiontaelimet on sovitettavissa ’···' puristamaan rataa vasten siten, ettei hiontaelimen pintaläm- '···' 25 pötila ylitä ennalta asetettua lämpötilarajaa, joka puupitoi- I I I • » · '·* * siä ratoja hiottaessa edullisesti on 65 °C ja sellupitoisia > · ’·* ’ hiottaessa edullisesti on 124 °C. ’ 9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, * 30 tunnettu laserlaitteesta, jolla hiontaelimen hionta- pintaan on kohdistettavissa liikkuva lasersäde, jonka hei-jastuskuvion muutoksista voidaan päätellä hiomapinnan ku-.luminen ja/tai tukkeutuminen. » » » » I • I

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, 110534 tunnettu siitä, että hiontaelimen pinnassa on hiova jauhe on partikkelikooltaan 10 - 40 mikronia.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laite, tunnettu 5 siitä, että hiova jauhe on kiinnitetty hiontapinnalle elektrolyyttisesti tai termisesti ruiskuttamalla, tai se on kiinnitetty liimaamalla tasaiseksi kerrokseksi käyttämällä liima-aineena hartsia, kuten fenolihartsia tai epoksihartsia tai näiden seoksia. 10

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että hiontaelin on tela, jonka pintaan on muodostettu telan akselin suuntaisia uria (47) esimerkiksi lasersäteellä, jolloin urien reunat muodostavat hiovan särmän tai rosoisen 15 leikkuureunan.

13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, jossa hiontaelimenä käytetään hiontatelaa tai -rumpua, tunnettu siitä, että hiontatelan tai -rummun pintaan 20 on muodostettu reiät, jotka on yhdistetty alipainelähteeseen ja joiden kautta hiottavasta radasta irrotettava aines voi-; ·· daan kuljettaa pois. I » » » » » • · · 1 Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, jos- I I · 25 sa hiontaelimenä on hiontatela tai -rumpu, tunnettu . siitä, että telan tai rummun pinta on uritettu, urat on jär- jestetty olennaisesti kohtisuoraan radan kulkusuuntaa vastaan ja urien harjoilla sijaitsevat hionnan suorittavat pintaan ·;·, istutetut hionta-ainepartikkelit. » 30 • 15. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, jos sa hiontaelimenä on hiontatela tai -rumpu, tunnettu ainakin yhtä telaa tai rumpua kohti suunnatusta paineilmaput-; ; : kesta, jonka avulla telan tai rummun pyörimissuuntaa vasten 35 on puhallettavissa voimakas ilmavirta, joka jäähdyttää telaa ja poistaa telan tai rummun pintaan tarttuneen pölyn. 110534

16. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen laite, tunnettu siitä, että hiontaelimenä on hiontapartikke-leilla päällystetty metallinen nauha. 5

17. Patenttivaatimuksen 15 mukainen laite, tunnettu siitä, että nauha on ainakin ajoittain sovitettu kulkemaan vesikylvyssä ja vesikylpyyn on yhdistetty ultraäänilähde, jolla nauhaan on suunnattavissa ultraäänialueen säteilyä. 10

18. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, jossa hiontaelimenä on metallista valmistettu hiontaelin, tunnettu induktiivisesta lämmittimestä, jonka avulla hiontaelin on lämmitettävissä, ja paineilmaputkesta, jolla 15 lämmitettyä hiontaelintä kohti on johdettavissa ilmavirta lämmitettäessä irtoavan pölyn poistamiseksi.

19. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu salama-valolähteestä, jolla hiontapintaan on 20 kohdistettavissa suuritehoisia salamavalon välähdyksiä hiontapintaan tarttuneen aineksen poistamiseksi. » · I

20. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että hiontapartikkelit ovat alumiini-25 oksidia, timanttia, volframikarbidia, piikarbidia, piinitri- » ♦ · diä, volframinitridiä, boorinitridiä, boorikarbidia, kromiok- i ''· sidia, titaanioksidia, titaanioksidi-piioksidi- kromioksidiseos tai kahta tai useampaa näitä aineita sisältä-vä seos. so » · » • 21. Jonkin patenttivaatimuksista 1-11 mukainen laite, 11·«» tunnettu siitä, että hiova pinta on valmistettu metal- > I Ί”: 35 sainen syöpyminen alkaa. y’ lista ja käsitelty anodina elektrolyyttisessä käsittelyssä \t\ ; käyttäen ainakin niin suurta jännitettä, että pinnan epäta- 110534

22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen laite, tunnettu siitä, että ainakin yksi hiontaelin, erityisesti viimeisen hionnan tekevä elin, on elektrolyyttisesti valmistettu hiontaelin, jonka pinta katkaisee partakoneen tapaan hiottavasta 5 pinnasta esiin pistävät kuidut.

23. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu ainakin yhdestä sähköä johtavaa materiaalia käsittävästä hiontapinnasta ja elektrolyysilaitteesta, jonka 10 katodiksi hiova pinta on sovitettavissa sen puhdistamiseksi elektrolyysissä katodilla syntyvien kaasukuplien avulla.

24. Laitteisto paperin, kartongin tai vastaavan kasvikuitu-pohjaisesta raaka-aineesta valmistetun liikkuvan radan (16) 15 käsittelemiseksi, joka laitteisto käsittää - hiontayksikön, jossa on runko (1), runkoon (1) sovite tut elimet (2, 4, 6, 8, 10, 22) liikkuvan radan (16) ohjaamiseksi määrättyä rataa pitkin, ainakin kaksi käsit-telyelintä (2, 6, 10), jotka käsittävät hiovan pinnan, 20 joka on asetettavissa liikkuvan radan (16) pintaa vas ten, sekä elimet (3, 7, 11) ainakin yhden hiovan pinnan (2, 6, 10) siirtämiseksi liikkuvan radan (16) käsiteltä- : *:* vää pintaa vastaan radan (16) ja hiovan pinnan välisen : ·.. hiontavoiman, hiontaelimen ja radan kosketusmatkan sekä 25 ratakireyden asettamiseksi, ja - jälkikäsittely-yksikkö hiontayksiköstä saatavan hiotun • · · radan pinnan modif ioimiseksi .

25. Patenttivaatimuksen 24 mukainen laitteisto, t u n - .3 0 n e t t u siitä, että jälkikäsittely-yksikkö käsittää kiil-lotusaseman. » · · » 1 Patenttivaatimuksen 25 mukainen laitteisto, t u n - n e t t u siitä, että kiillotusasema käsittää nauhakiillot-'· · 35 timen, jossa on kiillotusnauha, joka on aseteltavissa liikku- maan eri nopeudella kuin käsiteltävä rata. 110534

27. Patenttivaatimuksen 25 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kiillotusasema käsittää pinnaltaan sileän sylinterin tai sileän lämmitettävän nauhan. 5

28. Jonkin patenttivaatimuksen 25 - 27 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kiillotusasema käsittää radan kostutusyksikön ja/tai pinnoitusyksikön, jossa radan pintaan voidaan tuoda vettä, vesihöyryä ja/tai polymeeriä, mukaan lu- 10 kien kationista ja/tai pigmentoitua polymeeriä.

29. Jonkin patenttivaatimuksen 24 - 28 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että jälkikäsittely-yksikkö käsittää pakotus- tai kohokuviointiaseman. 15

30. Patenttivaatimuksen 29 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että pakotus- tai kohokuviointiasemassa on pakotus- tai kohokuviointielin, jolla hiotun radan pintaan voidaan muodostaa kuviointi, jossa on painaumia, sekä mahdol- 20 lisesti pinnoituselin, jolla kuviointi voidaan pinnoittaa ja/tai kuvioinnin painaumat ainakin osittain täyttää. '···’· 31. Menetelmä paperin, kartongin tai vastaavan kasviskuitupoh- : ·* jäisestä kuituraaka-aineesta valmistetun jatkuvan radan hio- '...· 25 miseksi, tunnettu siitä, että * · · ·.· * - johdetaan rata hiontalaitteeseen, jossa on ainakin V : kaksi hiontaelintä, : : : 30 - asetetaan hiontaelimet kosketuksiin radan kanssa si- : ten, että ratakireys voidaan asettaa halutuksi, ja - asetetaan ratakireys siten, että hiontaelinten ja ra-'·’ dan välinen hiontavoima asettuu halutuksi. i 35 * ’ 32. Patenttivaatimuksen 31 mukainen menetelmä, tunnet- 110534 t u siitä, että asetetaan hiontaelimet kosketuksiin ennalta määräkireyteen asetetun radan pinnan kanssa, ja säädetään lopullinen ratakireys hiontaelinten asemaa muuttamalla.

33. Patenttivaatimuksen 31 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että asetetaan hiontaelimet kosketuksiin ennalta määräkireyteen asetetun radan pinnan kanssa, ja säädetään lopullinen ratakireys rataa vetävien telojen kierrosno- j peutta ja/tai momenttia säätämällä. 10

34. Patenttivaatimuksen 31 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että radan käsiteltävää puolta käsitellään usealla hiontaelimellä ja jokaisella hiontaelimellä poistetaan radan pinnasta enintään 1,5 mikronia materiaalia keskimäärin. 15

35. Patenttivaatimuksen 34 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että hiontapinnan pitämiseksi puhtaana syötetään hiottavan radan mukana pigmenttiä, joka sitoo itseensä radasta irtoavan pölyn.

36. Patenttivaatimuksen 35 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että radan mukana syötetään kalsiumkarbonaattia, talkkia, kaoliinia, piioksidia tai alumiini- tai magnesiumsi-likaattia. 25 ..." 37. Patenttivaatimuksen 34 tai 35 mukainen menetelmä, ,·· tunnettu siitä, että radan kanssa syötettävällä pig- .· · mentillä sidotaan radasta irtoava hartsi ja hiontapöly ja pigmentti kiinnitetään esim. kostuttamalla hiottu pinta '/ · 30 uudelleen hiontapölyn kanssa tai liittämällä tämän yhteydessä V ·’ pölyyn tunnettuja sideaineita, kuten vesiliukoisia polymeere- jä ja/tai emulgoituja polymeerejä.

38. Patenttivaatimuksen 31 mukainen menetelmä, tunnet-*35 t u siitä, että hiontaelimen hiontapinta puhdistetaan kohdistamalla siihen ilmavirta, ultraäänisäteilyä tai suurite- 110534 hoisia salamavalon välähdyksiä, tai liimanauhalla.

39. Patenttivaatimuksen 31 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että hiontavoima asetetaan siirtämällä hiontaeli-5 met (2, 6, 10) ja rataa ohjaavat elimet (4, 8, 12) alkuasentoon, jolloin rataan muodostuu alkukireys, minkä jälkeen lopullinen hiontavoima ja ratakireys asetetaan rataa vetävien laitteiden avulla tavanomaisesti ratakireyttä säätämällä.

40. Patenttivaatimuksen 31 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että hiontavoima asetetaan säätämällä ratakireys rataa vetävien laitteiden avulla tavanomaisesti ratakireyttä säätämällä alkuarvoon, minkä jälkeen lopullinen ratakireys säädetään hiontaelimien (2, 6, 10) ja rataa ohjaavien elimien 15 (4, 8, 12) asemaa säätämällä.

41. Jonkin patenttivaatimuksen 31 - 40 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hiottu paperirata kiillotetaan.

42. Patenttivaatimuksen 41 mukainen menetelmä, tunnet - t u siitä, että rata kiillotetaan kiillotinnauhalla, jonka nopeus poikkeaa kiillotettavan radan nopeudesta, jolloin . kiillotinnauha koostuu kudotusta metalli- tai polymeerikan- • · ) kaasta. :..Γ 25

43. Patenttivaatimuksen 41 mukainen menetelmä, tunnet -t u siitä, että rata kiillotetaan ja kuivatetaan sileällä : sylinterillä tai lämmitetyllä sileällä nauhalla, jolloin : : hiottu pinta mahdollisesti lievästi kostutetaan ennen kiil- 30 lottamista. » ·

44. Jonkin patenttivaatimuksen 31 - 43 mukainen menetelmä, • tunnettu siitä, että hiottuun pintaan muodostetaan ' mahdollisen kiillotuksen jälkeen kohokuviointi pakottamalla ·...· 35 tai hiomalla.

45. Patenttivaatimuksen 44 mukainen menetelmä, tunnet - 5 110534 t u siitä, että muodostetaan säännöllisiä painaumakuvioita ja mahdollisesti täytetään ainakin osa painaumakuvioista kuvion tunnistusaineella, kuten fluorisoivalla pulverilla. 110534