FI111003B

FI111003B - Menetelmä rullan vaihtamiseksi rullaimessa sekä menetelmässä käytettävä nauha

Info

Publication number: FI111003B
Application number: FI20010203A
Authority: FI
Inventors: Teppo Kojo; Petri Enwald
Original assignee: Metso Paper Inc
Priority date: 2001-02-05
Filing date: 2001-02-05
Publication date: 2003-05-15
Also published as: DE10295689T5; WO2002062690A8; FI20010203A; US20040046080A1; AT413377B; FI20010203A0; WO2002062690A1; ATA90222002A

Description

111003

Menetelmä rullan vaihtamiseksi rullaimessa sekä menetelmässä , käytettävä nauha , Keksinnön kohteena on oheisten itsenäisten patenttivaatimusten 5 johdanto-osissa esitetty menetelmä rullan vaihtamiseksi paperi- tai kartonkikoneen tai paperin tai kartongin jälkikäsittelylaitteiston rullaimessa, erityisesti jatkuvatoimisella kiinnirullaimella rainan ajonopeutta laskematta, sekä menetelmässä käytettävä nauha.

10 Paperirainan rullaimessa, ns. pope-rullaimessa tai keskiö- käyttöavusteisessa pope-rullaimessa suoritetaan kalanterin jälkeen valmiin paperin rullaus rullausytimen, kuten esimerkiksi tampuuritelan ympärille. Itse rullaus suoritetaan siten, että rullausydintä kuormitetaan vasten rullaussylinteriä, jonka kautta rullattava raina kulkee kiertyen 15 valmiiksi rullaksi rullausytimen ympärille.

Myös tämän paperikoneen osan tulee toimia keskeytyksettä ja ottaa vastaan paperikoneen edeltävistä osista tulevaa jatkuvaa paperirainaa. Tällöin vanhan rullan tultua täyteen raina täytyy katkaista ja aloittaa 20 katkaisukohdan jälkeen tulevan rainan kiertäminen uuden rullausytimen ympärille. Käytännössä tämä tapahtuu siten, että kun paperirulla on kasvanut täyteen mittaansa, siirretään uusi tyhjä rullausydin eli esimerkiksi tampuuritela kontaktiin rullaussylinterin pinnalle kosketuksiin paperirainan kanssa, ja tämän jälkeen paperiraina 25 katkaistaan jollain sopivalla tavalla ja katkaisukohdan jälkeinen rainan pää ohjataan tyhjän rullausytimen kehälle, johon alkaa nyt kerääntyä uutta rullaa.

Rullauksen kriittisimpiä vaiheita on juuri paperirainan katkaisu ja rainan ·"’ 30 uuden pään saaminen tyhjän rullausytimen ympärille. Turhan hylyn välttämiseksi vaihdon tulee tapahtua ongelmitta. Ihannetapaus on saada rainan uusi pää heti siististi vasten tyhjän ytimen, kuten * tampuuritelan kehäpintaa. Katkaisuun ja vaihtoon käytetään rullattavan rainan pintapainosta riippuen tunnetusti monia menetelmiä.

35 2 111003

Vaihtotapoina on yleisesti käytössä pussivaihto, joka soveltuu kaikille lajeille, mutta joka aiheuttaa tavallisesti suurehkon pohjahylyn määrän ja voi aiheuttaa haitallisia iskuja rullaimeen. Toinen tapa on ns.

hanhenkaulavaihto, jossa ei edellä mainittuja ongelmia esiinny, mutta 5 se soveltuu vain ohuille lajeille. Kolmas tapa on nauhavaihto, jonka mukaiseen vaihtotapaan esillä oleva keksintö kohdistuu.

Nauhavaihdossa rainan katkaisu ja johtaminen uudelle rullalle tehdään yleisesti käyttäen nauhaa, joka johdetaan rullausytimen ja rullaussylinterin väliseen nippiin lähellä rullausytimen ja rullaussylinterin 10 päätyä, minkä jälkeen nauha kiertyessään spiraalimaisesti rullausytimen leveydelle leikkaa samalla viistosti rainan poikki ja johtaa rainan leikkauskohtaa seuraavan uuden pään rullausytimen ympärille.

Nauhavaihdossa käytettäviä laitteita on esitetty mm. GB-15 patenttijulkaisussa 1 135 945, US-patentissa 4,711,404 ja Fl- kuulutusjulkaisussa 74679. Näissä julkaisuissa esitetyissä laitteissa liimakerroksella varustettu nauhan pää työnnetään sopivan apuvälineen avulla tampuuritelan ja rullaussylinterin väliin, ja nauha kiinnittyy tampuuritelan pintaan liiman avulla.

20

Paperikoneiden nopeudet ovat nykyisin yleisesti 20 m/s tai yli, ja pyrkimyksenä on luonnollisesti saavuttaa yhä suurempia nopeuksia. Nopeasti kulkevan rainan katkaisu ei sinänsä ole ongelma, ja • nopeudesta johtuvia voimia voidaan jopa käyttää hyväksi katkaisussa. 25 Kriittinen kohta on saada uuden rainan pää heti vasten tampuuritelan kehäpintaa ja seuraamaan sitä suuressa kehänopeudessa ja estää katkaisun jälkeen sen hallitsematon vaeltaminen tai väärä sijoittuminen tampuuritelalle. Tämä ongelma pahenee pintapainon kasvaessa.

30 Lisäksi pituusleikkureilla suoritettavasta rullauksesta poiketen ei jatkuvatoimisella kiinnirullaimella liimata rainan päätä rullausytimeen ennen rullauksen aloittamista, kuten pituusleikkureilla suoritettavassa rullauksessa, koska tunnetuilla menetelmillä liimaus edellyttäisi koneen pysäyttämistä. Liimaus on käytössä pituusleikkureilla, koska 35 käytettäessä rullausytimenä kertakäyttöistä hylsyä voi ajan kuluessa ilmaantua rullan pohjakerrosten ja hylsyn välistä luistamista. Edellä 3 111003 mainittu luistaminen voi aiheutua esimerkiksi ilman kosteuden muutoksista, jonka seurauksena hylsyn halkaisija pienenee nopeammin kuin sille rullatun rainan halkaisija, jolloin rullan pohja , löystyy. Luistava pohja huonontaa tai jopa estää rullan aukirullauksen, 5 jolloin se joudutaan hylyttämään.

Esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän tarkoituksena on poistaa tai ainakin vähentää edellä mainitusta tekniikan tasosta johtuvia ongelmia ja esittää menetelmä rullan vaihtamiseksi 10 paperikoneen rullaimessa täydessä ajonopeudessa sekä menetelmässä käytettävä nauha, jonka avulla rainan uusi pää tulee heti liimattua. Mm. tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle ja nauhalle on pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty oheisten itsenäisten patenttivaatimusten 15 tunnusmerkkiosissa.

Edullisesti keksinnön mukaisessa menetelmässä nauhassa oleva tartunta-aine saatetaan rullan vaihtohetkellä tai sen jälkeen tartunta-aineen aktivoivaan tilaan. Tässä yhteydessä tartunta-aineella 20 tarkoitetaan tarttuvaksi aktivoitavissa olevaa ainetta, joka sijaitsee nauhan molemmilla pinnoilla jaksottaisena tai yhtäjaksoisena tartuntapintana.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan tartuntapintojen 25 aktivointi suoritetaan rullausytimen ja rullaussylinterin välisen puristuspaineen avulla. Erään suoritusmuodon mukaan ainakin osa nauhan tartuntapinnoista aktivoidaan nauhaan kohdistettavan säteilyn, kuten lämpö- tai UV-säteilyn avulla. Edelleen erään suoritusmuodon mukaan ainakin osa nauhan tartuntapinnoista aktivoidaan nauhaan ; 30 kohdistettavan kosteuden avulla. Tartuntapintojen aktivointi voidaan suorittaa myös jonkin muun kemiallisen tai fysikaalisen ilmiön avulla. Tartuntapintojen aktivointitapa määräytyy käytettävän tartunta-aineen * ominaisuuksien mukaan.

35 Kun nauhan tartunta-aine aktivoidaan vasta rullan vaihtohetkellä tai sen jälkeen, on nauhan käsittely ja siirto nippiin helpompaa, koska 4 111003 tartunta-aine on kuivaa ja käsittelyn kestävää. Tartunta-aine ei aktivoidu esim. nauhan ollessa kerällä, vaan ainoastaan tietyissä tarkoin määrätyissä olosuhteissa.

5 Eräässä edullisessa keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään nauhaa, jonka molemmat puolet on ainakin osittain käsitelty tartunta-aineella, kuten esimerkiksi liimalla tai teipillä, joka aktivoituu eli muuttuu tarttuvaksi vasta nauhaan kohdistetun aktivoinnin seurauksena. Nauhan molemmilla puolilla sijaitseva tartunta-aine liimaa 10 rullausytimelle rullautuvan rainan pohjakerrokset toisiinsa, jolloin rullan pohjasta saadaan kireä.

Keksinnön mukaisessa nauhassa on edullisesti nauhan molemmat puolet ainakin osittain käsitelty tartunta-aineella, joka aktivoituu 15 tarttuvaksi nauhaan kohdistettavan aktivoinnin seurauksena.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan tartunta-aine on paineherkkää liimaa tai teippiä, joka aktivoituu tartunta-aineeseen kohdistuvan paineen ylitettyä tartunta-aineen kynnyspaineen. Eräässä 20 edullisessa suoritusmuodossa tartunta-aineen kynnyspaine on yli 1 Mpa.

Keksinnön erään toisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti tartunta-aine on herkkää siihen kohdistuvalle lämpö- tai UV-säteilylle. 25 Keksinnön kolmannen edullisen suoritusmuodon mukaan tartunta-aine on herkkää siihen kohdistuvalle kosteudelle.

Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaan nauhan pinnassa olevalla tartunta-aineella on aktivoitumisviive, joka määrittää nauhaan 30 kohdistuneesta aktivointitoimenpiteestä tartunta-aineen aktivoitumiseen kuluvan ajan. Aktivoitumisviiveen ansiosta nauha ei liimaannu rullaussylinterin pintaan vaan tarttumisvaikutus alkaa vasta rullan sisällä.

35 Eräässä keksinnön mukaisessa suoritusmuodossa aktivoitumisviive on tyypillisesti vähintään 0,01 sekuntia ja edullisesti 0,01 - 0,25 sekuntia.

5 111003

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa 5 kuva 1 esittää paperi- tai kartonkikoneen rullainta, jossa käytetään keksinnön mukaista menetelmää ja nauhaa, kuva 2 esittää osaa keksinnön mukaisen nauhan pituussuuntaista poikkileikkauksesta, ja 10 kuva 3 havainnollistaa nauhan aktivointia ja rullausytimen edullista rakennetta.

Kuvassa 1 on esitetty kaaviomaisesti paperikoneen rullain, joka 15 perustuu ns. pope-rullaimeen. Rullain muodostaa jatkuvasti täysilevyisestä, paperikoneelta tai paperin jälkikäsittelylaitteistosta tulevasta rainasta W paperirullia, joista yhtä täyteen tullutta on kuvassa merkitty kirjaimella R. Kuvassa esitetty rullain käsittää kannattimessa 1 pyörivän rullaussylinterin 2, jonka kautta raina W kiertyy varsinaiselle 20 rullalle R. Rullaussylinterin yläpuolella sijaitsee rullausytimenä 3 toimiva tampuuritela uutta paperirullaa varten. Rullain käsittää lisäksi kuljetusprofiilin 4 rainan katkaisussa käytettävän nauhan 5 johtamiseksi rullaussylinterin 2 ja edellä mainitun rullausytimen 3 väliin. Tätä väliä on kuvassa merkitty viitenumerolla 6. Rullain on edullisesti 25 keskiökäyttöavusteinen, t.s. rullaussylinterin lisäksi myös rullausydin 3 on varustettu käytöllä (ei esitetty). Vaihto suoritetaan ajonopeudessa.

Nauhaa 5 syötetään kuljetusprofiilia 4 pitkin syöttökoneistolla 7, joka tyypillisesti sisältää syöttölaitteen, joka annostelee nauhaa 5 : 30 varastorullalta kuljetusprofiiliin 4 ja nauhan katkaisimen, joka katkaisee nauhan 5 oikeanpituiseksi rainan katkaisun jälkeen. Edellä mainitut laitteet ovat ennestään tunnettuja ja niitä ei ole sen vuoksi kuvattu * tarkemmin.

35 Kuvassa 2 on esitetty kaaviomaisesti keksinnön mukaisen nauhan 5 rakenne. Nauhan ytimen 8 molemmilla pinnoilla on aktivoitavissa olevat 6 111003 tartuntapinnat 9, jotka on saatu aikaan käsittelemällä ydin 8 tartunta-aineena käytettävällä paineherkällä liimalla, joka aktivoituu eli muuttuu tarttuvaksi vasta tietyn kynnyspaineen ylittyessä. Tartuntapinnat 9 voivat olla yhtenäiset koko nauhan matkalla tai tartuntapintoja 9 voi olla 5 jaksottaisesti nauhan pinnassa.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä edellä kuvattua rullainta käytetään seuraavasti: Valmisteltaessa radan W katkaisua syötetään nauhaa 5 sopiva määrä syöttökoneistolla 7 kuljetusprofiilia 4 pitkin 10 rullaussylinterin 2 ja rullausytimen 3 tässä vaiheessa avoimeen väliin eli nippiin 6 lähelle rullausytimen päätyä. Nauhan pään kiinnittämiseksi rullausytimen 3 pintaan radan ulkopuolelle voi kuljetusprofiilin loppupäässä olla laite, joka levittää heti liimaavaa liimaa nauhan päähän, kuten esim. julkaisussa US-4,711,404 on esitetty. Nauhan 5 15 päähän voi olla järjestetty vaihtoehtoisesti tarramateriaalipala, joka on materiaalia, joka pystyy tarttumaan mekaanisesti rullausytimen 3 päätyyn, ja tätä varten rullausytimen 3 pääty voi käsittää erityisen tarramateriaalivyöhykkeen, johon nauhan 5 päähän järjestetty tarramateriaalipala voi tarttua julkaisun EP 350133 esittämällä tavalla. 20 Radan katkaisu aloitetaan siten, että rullausydin 3, joka on aikaisemmin kiihdytetty vastaavaan kehänopeuteen (esim. alkurullauslaitteessa 10 olevalla käytöllä) kuin rullaussylinteri 2, lasketaan kiinni rainaan W rullaussylinterin 2 päälle, jolloin nippi 6 sulkeutuu. Laitteet rullausytimen kiihdyttämiseksi ja ohjaamiseksi ovat 25 yleisesti tunnettuja eikä niitä sen vuoksi ole tässä tarkemmin esitetty.

Nipin 6 sulkeutuessa jää nauhan 5 pää rullausytimen 3 ja rullaussylinterin 2 väliin, ja nauhan 5 pää tarttuu rullausytimen 3 pintaan. Rullausytimen pyörimisliikkeen johdosta nauha 5 kiertyy • ' 30 tämän rullausytimen 3 ympäri ja kiristyy, jolloin se irtoaa vapaasta päästään alkaen kuljetusprofiilista 4 ja pingottuu nipin 6 ja syöttökoneiston 7 välille lyöden radan W poikki, kiertyy spiraalimaisesti rullausytimen leveydelle ja johtaa katkaisukohtaa seuraavan radan pään rullausytimelle 3. Nauha kulkee edellä kuvattujen vaiheiden 35 aikana nipin 6 läpi. Uuden rullan seuraavat kerrokset tulevat nauhan päälle ytimen 3 ympärille.

7 111003

Samanaikaisesti kun nauha 5 kulkee nipin 6 läpi, tartuntapintojen 9 käsittämä tartunta-aineena käytettävä paineherkkä liima aktivoituu ja liimaa rainasta W rullalle muodostuvat pohjakerrokset toisiinsa, jolloin 5 pohjasta tulee kireä. Aktivointipaineen syntymistä edesauttaa se, että itse nauhaan nipissä kohdistuva paine on korkeampi kuin nipin viivakuorman tuottama paine keskimäärin nauhan tuomasta lisäpaksuudesta johtuen. Liiman aktivoitumisen viive on sellainen, että nauha 5 ei liimaannu rullaussylinterin 2 pintaan, vaan tarttumisvaikutus 10 alkaa vasta syntyvän rullan sisällä, kun nauha on jo ytimen päälle tulleen paperin peittämä.

Keksintöä ei ole pyritty mitenkään rajoittamaan vain edellisessä selityksessä esitettyyn suoritusmuotoon, vaan sitä voidaan vaihdella 15 patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Keksinnön mukaisen nauhan tartuntapinnat 9 voidaan saada aikaan myös muulla aineella kuin liimalla, kuten esimerkiksi teipillä tai vastaavalla. Tartuntapinnat 9 voi olla valmistettu myös jollakin muulla tavalla aktivoitavissa olevasta materiaalista. Tartuntapintana käytettävä 20 aine voi olla aktivoitavissa esimerkiksi siihen kohdistettavan lämpö- tai UV-säteilyn tai kosteuden tai muun kemiallisen tai fysikaalisen ilmiön avulla. Tällöin menetelmässä käytettävä rullain käsittää tarvittavat lisäosat, kuten esimerkiksi kostuttimet tai lämpösäteilijät nauhan aktivoimiseksi. Tällainen kostutin, säteilijä tai muu aktivointilaite on 25 mahdollista järjestää esim. rullausytimen 3 päätyjä vaihtoasemassa kannattavaan alkurullauslaitteeseen 10 ja aktivointitoimenpide voidaan tahdistaa tarkasti vaihtohetken mukaisesti. Nauha 5 voi käsittää myös muita kuin edellä mainitut pinnat, ja se voidaan valmistaa myös siten, että ydin 8 on valmistettu aktivoitavissa olevasta materiaalista, jolloin ei ; 30 tarvita ytimen 8 päälle lisättävää pintaa.

4

Kuvassa 3 on esitetty sivukuvantona tilanne, jossa nauha 5 on kiertynyt rullausytimen 3 ympärille. Laitetta, joka kohdistaa kosketuksettomasti nauhaan 5 aktivoivan toimenpiteen, on merkitty viitenumerolla 11. Laite 35 11 on suunnattu kohti rullausytimen 3 pintaa siten, että se kohdistaa nauhaan esim. vesisuihkun, UV-säteilyn tai lämpösäteilyn. On 8 111003 mahdollista, että toimenpide pääsee vaikuttamaan nauhaan, vaikka se olisi jo uudelle rullalle tulevan paperin peitossa. Myös näillä aktivointitavoilla voi nauhan tartunta-aine aktivoitua tietyllä viiveellä, mutta se ei ole tarpeen, jos nauha aktivointitoimenpiteen jälkeen ei 5 pääse enää suoraan kosketukseen rullaussylinterin 2 kanssa. Rullausydin 3 on kuvassa kaksiosainen. Sen sisäosan 3a muodostaa kiinnirullaimissa käytetty useampaan kertaan käytettävä tampuuritela, jonka pääty on varustettu kytkentäkappaleella sen kytkemiseksi ulkopuoliseen käyttömoottoriin tampuuritelan ja rullan pyörittämiseksi. 10 Rullausytimen ulompi osa eli pintakerros 3b muodostuu tampuuritelan ympärille sovitetusta hylsystä, joka kertakäyttöisenä voidaan vetää pois tampuuritelasta ja työntää tilalle uusi. Tämä hylsy voi olla esimerkiksi kartonkia. Keksintö soveltuukin erityisen hyvin tapauksiin, joissa rullausytimessä 3 on kuvan 3 mukainen kertakäyttöinen pintakerros 3b, 15 mutta sitä voi periaatteessa soveltaa kaikkiin rullausytimiin, joiden ympärille kerätään paperi- tai kartonkirainaa rullan muodostamiseksi.

Lisäksi edellisessä selostuksessa on muut paperi- ja kartonkikoneen jälkipään oheislaitteet, kuten täyteen tulleen paperirullan siirtolaitteet 20 sekä uuden rullausytimen siirtolaitteet, jätetty vähemmälle huomiolle, koska nämä ovat keksinnöstä riippumattomia oheislaitteita ja tällaisina laitteina voidaan käyttää alalla yleisesti tunnettuja ratkaisuja.

' 25 t

Claims

111003

1. Menetelmä rullan vaihtamiseksi paperi- tai kartonkikoneen tai paperin tai kartongin jälkikäsittelylaitteiston rullaimessa, jossa 5 menetelmässä paperi- tai kartonkirainan (W) katkaisu ja johtaminen uudelle rullalle tehdään käyttäen nauhaa (5), joka johdetaan rullausytimen (3) yhteyteen, minkä jälkeen nauha sijoittuessaan rullausytimen päälle leikkaa samalla rainan (W) poikki ja johtaa rainan leikkauskohtaa seuraavan uuden pään rullausytimen ympärille, 10 tunnettu siitä, että nauha (5) on varustettu tartunta-aineella, joka saatetaan rullan vaihtohetkellä tai sen jälkeen tartunta-aineen aktivoivaan tilaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 15 ainakin osa nauhan (5) tartuntapinnoista aktivoidaan rullausytimen (3) ja rullaussylinterin (2) välisen puristuspaineen avulla.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin osa nauhan (5) tartuntapinnoista aktivoidaan nauhaan 20 kohdistettavan säteilyn, kuten lämpö- tai UV-säteilyn avulla.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin osa nauhan (5) tartuntapinnoista aktivoidaan nauhaan kohdistettavan kosteuden avulla. " 25

5. Jonkin edellä mainitun patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään nauhaa (5), jonka molemmat puolet on ainakin osittain käsitelty tartunta-aineella, kuten esimerkiksi liimalla tai teipillä, joka aktivoituu eli muuttuu tarttuvaksi 30 vasta nauhaan kohdistetun aktivoinnin seurauksena.

6. Jonkin edellä mainitun patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, * tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään rullausydintä (3), jossa on sisäosa (3a) ja sen ympärillä poistettava, edullisesti kertakäyttöinen 35 ulkokerros (3b), kuten kartonkihylsy. 111003

7. Paperi- tai kartonkirainan katkaisussa ja rullan vaihdossa käytettävä nauha, tunnettu siitä, että nauhan (5) molemmat puolet on ainakin osittain käsitelty tartunta-aineella, joka aktivoituu tarttuvaksi nauhaan kohdistettavan aktivoinnin seurauksena. 5

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen nauha, tunnettu siitä, että tartunta-aine on paineherkkää liimaa tai teippiä, joka aktivoituu tartunta-aineeseen kohdistuvan paineen ylitettyä tartunta-aineen kynnyspaineen.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen nauha, tunnettu siitä, että tartunta-aineen kynnyspaine on edullisesti yli 1 Mpa.

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen nauha, tunnettu siitä, että 15 tartunta-aine on herkkää siihen kohdistuvalle lämpö- tai UV-säteilylle.

11. Patenttivaatimuksen 7 mukainen nauha, tunnettu siitä, että tartunta-aine on herkkää siihen kohdistuvalle kosteudelle.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 7-11 mukainen nauha, tunnettu siitä, että nauhan pinnassa olevalla tartunta-aineella on aktivoitumisviive, joka määrittää nauhaan kohdistuneesta aktivointitoimenpiteestä tartunta-aineen aktivoitumiseen kuluvan ajan. 1 25

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen nauha, tunnettu siitä, että aktivoitumisviive on tyypillisesti vähintään 0,01 sekuntia, edullisesti 0,01 - 0,25 sekuntia. 11ICO3