FI111471B

FI111471B - Siirtohihna paperikonetta varten

Info

Publication number: FI111471B
Application number: FI992207A
Authority: FI
Inventors: Satu Hagfors; Olli Jermo
Original assignee: Tamfelt Oyj Abp
Priority date: 1999-10-13
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2003-07-31
Also published as: NO20021724D0; JP2003511582A; US20020137416A1; US6605188B2; EP1244848A1; NO20021724L; WO2001027387A1; CA2385392A1; AU7925600A; FI19992207A

Description

1 111471

Siirtohihna paperikonetta varten

Keksinnön kohteena on siirtohihna paperikonetta varten, johon siir-tohihnaan kuuluu pohjarakenne ja siihen kiinnitetty kuiturainaa päin tarkoitettu 5 hahtuvakerros sekä ainakin mainitun hahtuvakerroksen puolella oleva poly-meerimatriisi, joka kyllästää mainitun hahtuvakerroksen ja jossa hahtuvakuidut ulottuvat polymeerimatriisin pintaan asti kuiturainan puoleisessa pinnassa.

Siirtohihnoja, joissa on käytetty polymeeripinnoitetta tai jotka on lä-pikyllästetty polymeerimateriaalilla on esitetty useissa eri julkaisuissa. Niitä on 10 esitetty mm. US-patenteissa 4,483,745, 4,976,821, 4,500,588 ja 4,529,643. Lisäksi tällaisia on esitetty Fl-patenteissa 64959 ja 64960.

Tyypillisesti tällainen siirtohihna on valmistettu pinnoittamalla tavanomainen vahvikerakenne polymeerimateriaalilla tai täyttämällä kudosrakenne kokonaan polymeerimateriaalilla. Myös ns. paperikonehuopaa, jossa kudot-15 tuun rakenteeseen on neulattu hahtuva, on kyllästetty polymeerimateriaalilla.

Siirtohihnaa käytetään kuljettamaan kuiturainaa esimerkiksi puris-tushuovasta tai puristuskudokselta eteenpäin puristusnippiin, kuljettamaan kui-turaina puristusnipistä eteenpäin ja lopuksi siirtämään kuituraina toiselle kudokselle tai hihnalle. Edelleen siirtohihnaa voidaan käyttää myös muihin tarkoi-20 tuksiin paperikoneessa siirtämään kuiturainaa vaiheesta toiseen. Näissä sovellutuksissa tyypillisenä piirteenä on, että kuituraina helpoimmin seuraa sitä pintaa, johon kuiturainan sisältämän veden aikaansaama voima rainan parhaiten kiinnittää. Niinpä kuituraina helpoimmin seuraa olennaisesti sileää, vettä ja/tai ilmaa läpäisemätöntä pintaa. Olennaisena ongelmana on, että kuiturainan ir- :* 25 rottaminen tällaiselta tunnetulta pintarakenteelta on vaikeaa ja erityisesti sil loin, kun kuituraina vielä on märkä.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan sellainen siirto-hihna, jolla on sopivat pintaominaisuudet niin, että kuituraina saadaan halutulla tavalla irrotetuksi siitä samalla, kun puristusvaiheessa siirtohihna käyttäytyy 30 puristuksen kannalta edullisesti. Keksinnön mukaiselle siirtohihnalle on omi- 9 *; naista, että siirtohihnan kuiturainan puoleiseen pintaan on muodostettu hydro- fiilisiä ja vastaavasti hydrofobisia alueita, ja että hydrofiiliset ja hydrofobiset alueet on muodostettu sovittamalla siirtohihnan hahtuvakerrokseen ainakin kahta pintaominaisuuksiltaan toisistaan poikkeavaa hahtuvakuitua.

35 Keksinnön olennainen ajatus on, että siirtohihnan kuiturainan puo leinen pinta on polymeerillä kyllästetty kuitukerros, jossa on pintaominaisuuk- 111471 2 siltaan erilaisia kuituja. Kuidut voivat poiketa toisistaan polaarisuutensa, hydro-fiilisyytensä, sähkövarauksensa, pintaenergiansa, kitkaominaisuuksiensa tai huokoisuutensa perusteella, jolloin siirtohihnan pintaan muodostuu ominaisuuksiltaan toisistaan poikkeavia alueita. Edelleen keksinnön olennainen aja-5 tus on, että pinta on hiottu niin, että se on sopivan sileä, mutta pinnassa olevat kuidut jättävät sille tietyn mikrokarheuden. Tätä karheutta voidaan säätää paitsi hiontavälineen karheudella, myös kuidun hienoudella. Tällöin siirtohihnan ollessa puristuksen alaisena, pinta muodostuu tasaiseksi ja kuiturainassa olevan veden muodostama kalvo leviää tasaisesti pinnan päälle. Vastaavasti, kun pu-10 ristus lakkaa, pinnan mikrokarheus palaa ja vesikalvo rikkoutuu pisaroiksi. Tällöin vesi hakeutuu hydrofiiliselle alueelle ja pakenee pois hydrofobiselta alueelta. Tämän seurauksena kuituraina ei ole tiiviisti kiinni siirtohihnassa, vaan se on irrotettavissa siitä helposti.

Keksintöä selostetaan lähemmin oheisissa piirustuksissa, joissa 15 kuvio 1 esittää kaavamaisesti keksinnön mukaisen siirtohihnan poikkirakennetta ja kuvio 2 esittää kaavamaisesti ja suurennettuna keksinnön mukaisen siirtohihnan pintaa päältä katsottuna ei-puristetussa muodossa.

Kuviossa 1 on kaavamaisesti esitetty keksinnön mukaisen siirtohih-20 nan poikkileikkaus, joka yleisesti esittää siirtohihnan rakennetta. Siirtohihnassa 1 on pohjarakenne 2, joka voi olla mitä tahansa normaalia kudottua tai non-woven -tekniikalla tehtyä rakennetta. Pohjarakenteeseen 2 on neulattu hahtuvia 3, jotka muodostavat sen ulkopinnoille hahtuvakerroksen. Siirtohihnaan 1 on edelleen kuiturainan puoleiselle eli kuviossa ylemmälle pinnalle levitetty po-25 lymeerimateriaalia 4, jolla siirtohihnan hahtuvakerros on kyllästetty. Näin muodostunut polymeerimatriisi 4 on sen jälkeen hiottu niin, että saadaan halutun karhea ulkopinta, jossa hahtuvakuidut ulottuvat polymeerikerroksen pintaan asti. Edullisimmin siirtohihna hiotaan niin, että sen karheutta ilmaiseva arvo Rz>2pm, jotta riittävä karheustaso pintaan saataisiin. Siirtohihnaa valmistetta-30 essa haluttujen ominaisuuksien aikaansaamiseksi hahtuvakerros tehdään niin, T että sekoitetaan keskenään sopivia kuituja, joiden hydrofiilisyys, hydrofobi- suus, kulutuksenkesto, hienous jne. valitaan niin, että saadaan halutulla tavalla erilaisia ominaisuuksia. Nämä erilaiset kuidut voidaan sekoittaa keskenään sopivasti ja kiinnittää sen jälkeen kiinni pohjarakenteeseen esimerkiksi neu-35 laamalla, jolloin tuloksena on sopivanlainen jakautuma ominaisuuksiltaan erilaisia kuituja. Tämän jälkeen ainakin siirtohihnan kuiturainan puoleinen kerros 111471 3 kyllästetään kokonaan polymeerimateriaalilla. Lopuksi polymeerikerros hiotaan sopivan karheaksi, jolloin kuidut tulevat näkyviin siirtohihnan pintaan saakka.

' Tällä tavalla muodostuneessa rakenteessa on siirtohihnan pinnassa sopivasti vuorotellen hydrofiilisia ja hydrofobisia alueita, jolloin siirtohihnan käyttäytymi-5 nen puristuksen aikana ja toisaalta puristamattomana on halutunlainen.

Kuviossa 2 puolestaan on esitetty keksinnön mukaisen siirtohihnan erään toteutusmuodon pinta pinnan puolelta katsottuna, kun siirtohihna ei ole puristuksen alaisena. Kuviossa on esitetty eri tavoin tummennettuna erilaisten kuitujen avulla aikaansaatuja alueita 5a ja 5b, joista vaaleat 5a ovat hydrofobi-10 siä ja tummemmat 5b hydrofiilisia. Tällöin kuituraina tarttuu kiinni siirtohihnan tummemmilla alueilla 5b oleviin yhtenäisiin vesikerroksiin, mutta pyrkii irtoamaan siirtohihnasta alueiden 5a vettähylkivien ominaisuuksien vuoksi. Näin kuituraina ei takerru tiukasti siirtohihnaan, vaan se on helppo irrottaa siitä.

Käytettävä kuitumateriaali voi vaihdella käyttötarkoituksesta ja käsi-15 teltävästä kuiturainasta riippuen. Hydrofiilisinä kuituina voidaan käyttää selluloosaa, viskoosia, eläinkuituja, polyvinyylialkoholia, eri polyamideja, polyakryy-linitriiliä yms. Vastaavasti hydrofobisina kuituina voidaan käyttää fluorattuja kuituja kuten polytetrafluorietyleeni, polyvinylideenifluoridi, polyolefiinejä kuten polyeteeni, polypropeeni, poiyestereitä kuten polyetyleenitereftalaatti, polybu-20 tyleenitereftalaatti, sekä muita vastaavan tapaisia. Samoin voidaan käyttää erilaisia lasi-, hiili- tai metallikuituja.

Hahtuvakuitujen hienous voi olla esimerkiksi 3.1 - 67 dtex tai ne voivat olla jopa alle 2 dtex olevia mikrokuituja. Kuituja voi olla joko yhtä tai useampaa hienoutta ja kuitujen pituus voi olla tyypillisesti 10-150 mm ennen ’· 25 neulausta. Käytettäessä karkeampia kuituja on lopputuloksena vastaavasti myöskin karkeampi pinta, minkä seurauksena raina irtoaa helpommin. Näin ollen käytettävän polymeerin ja kuitujen yhdistelmä voidaan valita eri tavoin käyttötarkoituksen mukaan. Kuidut voivat olla profiililtaan erilaisia, kuten pyöreitä tai kulmikkaita. Samoin kuitujen ulkopinta voi olla käsitelty jollain sopivalla pin-30 ta-aineella valmistuksen helpottamiseksi.

:: Kyllästämiseen käytetty polymeeri voi olla polyuretaania, polykarbo- naattiuretaania, polyakryiaattia, näiden seosta tai muuta tarkoitukseen sopivaa polymeeriä. Edullisesti polymeerin hydrofiilisyys tai hydrofobisuus on olennaisesti erilainen kuin käytetyllä kuidulla.

35 Seuraavassa on esitetty kaksi esimerkkiä mahdollisista siirtohihna- rakenteista.

111471 4

Esimerkki 1:

Siirtohihnan perustana käytetään normaalia kudottua puristinhuo-van pohjakangasta, jonka paino on 640 g/m2 ja johon neulataan 1000 g/m2 5 kuituseosta, jossa on 20 % 3.1 dtex UHMW-PE (Ultra High Molecular Weight Polyethylene) kuitua ja 80 % 6.7 dtex PA 6-kuitua. 800g/m2 kuidusta on hihnan paperipuolelia ja 200 g/m2 hihnan telapuolella.

Hihna kyllästetään paperipuolelta polyuretaanin vesidispersiolla, joka verkkoutetaan lämmön ja sopivan ristisitouttajan avulla. Hihnan pinta hio-10 taan tasaiseksi hiontapaperilla, jonka hienous on 180. Hionnan jälkeen hihnan pinnassa on hydrofobisia PE-alueita, hydrofiiiisiä PA-alueita ja väliaineena polyuretaania.

Esimerkki 2:

Edellä olevan kaltaiseen pohjakankaaseen neulataan 1000 g/m2 15 kuituseosta, jossa on 34 % 3.1 dtex PA-kuitua, 33 % 11 dtex PA-kuitua ja 33 % PA-kuitua. Hihna kyllästetään polykarbonaattiuretaanidispersiolla, joka verkkoutetaan lämmön ja sopivan ristisitouttajan kanssa. Pinta hiotaan hionta-paperilla, jonka hienous on 60. Hionnan jälkeen pinnassa on mikrokarheus, jossa on erikokoisia ja erikarheuksisia hydrofiiiisiä PA-alueita ja väliaineena 20 polykarbonaattiuretaania.

Edelleen on mahdollista sovittaa pohjakankaan ja hahtuvakerrok-sen väliin estokerros, joka estää polymeerin imeytymisen huovan läpi silloin, kun halutaan tukkia huoparakenne polymeerillä vain huovan toiselta puolelta. Tällöin paperipuolen kyllästäminen voidaan tehdä tukkoon asti tarvitsematta 25 pelätä, että polymeeri tunkeutuu koko siirtohihnan läpi. Tällainen estokerros voi olla esimerkiksi muovikalvo, sulava kuitukangas tai sulakuitukerros, joka lämpökäsittelyssä sulaa yhtenäiseksi estokerrokseksi. Tällaisen estokerroksen materiaali on alhaalla sulavaa polyeteeniä, polypropeenia, kopolyamidia tai muuta vastaavaa. Hahtuvakerroksen neulauksen jälkeen estokerroksessa on 30 vielä läpäiseviä reikiä, mutta neulauksen jälkeen tehtävässä lämpökäsittelyssä *: estokerroksen materiaali sulaa ja muodostaa läpäisemättömän tai ainakin lä hes läpäisemättömän estokerroksen. Seuraavaksi vielä esimerkki tällaisestä siirtohihnarakenteesta:

Esimerkki 3: 35 Käytetään kevyempää pohjakangasta, jonka paino on 500 g/m2.

Kuituna voidaan käyttää samaa kuituseosta kuin esimerkissä 1. Pohjakankaan 111471 5 ja kuidun väliin sovitetaan sulava kuitu tai kuitukangaskerros, jonka paino on 20 - 80 g/m2.

Keksintöä on selityksessä ja piirustuksissa esitetty vain esimerkinomaisesti eikä sitä ole millään tavalla rajoitettu siihen. Olennaista on, että 5 kudotun pohjarakenteen yhteyteen kiinnitetyn hahtuvakerroksen avulla muodostettu siirtohihna päällystetään polymeerimateriaalilla niin, että ainakin kuitu-rainan puoleinen osa hahtuvakerroksesta kyllästyy polymeerimateriaalilla, minkä jälkeen polymeerimatriisin pinta hiotaan niin, että hahtuvakuidut ulottuvat siirtohihnan pintaan. Eräässä kokeessa havaittiin edulliseksi, että siirtohih-10 nan karheus on 2<Rz<80pm ja 1<Ra<30pm. Vielä olennaista keksinnölle on, että siihen valitun hahtuvakuitumateriaalin ja polymeerikerroksen avulla muodostetaan erilaisia alueita, joiden pintaominaisuudet poikkeavat toisistaan niin, että vesi pyrkii kerääntymään joihinkin kohtiin siirtohihnan pintaan ja vastaavasti poistumaan osasta siirtohihnan pintaa niin, että kuiturainan irrottami-15 nen siirtohihnan pinnasta helpottuu. Poiymeerimatriisi voidaan muodostaa kyllästämällä hahtuvakerros pelkästään kuiturainan puoleisella pinnalta. Vaihtoehtoisesti se on toteutettavissa kyllästämällä paksumpi osa siirtohihnaa tai koko siirtohihna. Samoin kyllästekerros voidaan muodostaa siirtohihnan molempiin pintoihin niin, että sen keskiosa jää kyllästämättä.

20 » ( » 1 ·

Claims

111471

1. Siirtohihna paperikonetta varten, johon siirtohihnaan (1) kuuluu pohjarakenne (2) ja siihen kiinnitetty kuiturainaa päin tarkoitettu hahtuvaker- 5 ros (3) sekä ainakin mainitun hahtuvakerroksen puolella oleva polymeerimat-riisi (4), joka kyllästää mainitun hahtuvakerroksen (3) ja jossa hahtuvakuidut ulottuvat polymeerimatriisin pintaan asti kuiturainan puoleisessa pinnassa, tunnettu siitä, että siirtohihnan kuiturainan puoleiseen pintaan on muodostettu hydrofiilisiä ja vastaavasti hydrofobisia alueita, ja että hydrofiiliset ja 10 hydrofobiset alueet on muodostettu sovittamalla siirtohihnan hahtuvakerrok-seen ainakin kahta pintaominaisuuksiltaan toisistaan poikkeavaa hahtuvakui-tua.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen siirtohihna, tunnettu siitä, että siirtohihnan pinta on hiottu valmistuksen yhteydessä niin, että sen karheus 15 on Rz>2pm.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen siirtohihna, tunnettu siitä, että hahtuvakuidut on sekoitettu keskenään ennen neulaamista.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen siirtohihna, tunnettu siitä, että siinä on hienoudeltaan erilaisia hahtuvakuituja.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen siirtohihna, tunnettu siitä, että kyllästemateriaali on polyuretaania.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukaan siirtohihna, tunnettu siitä, että hydrofiilisina kuituina käytetään ainakin jotain seuraa-vista materiaaleista: selluloosa, viskoosi, polyvinyylialkoholi, polyamidit ja po- 25 lyakryylinitriilit.

7. Jonkin edellisen patenttihakemuksen mukainen siirtohihna, tunnettu siitä, että hydrofobisina kuituina käytetään jotain seuraavista materiaaleista: fluoratut kuidut, polytetrafluorietyleeni, polyvinyylideenifluoridi, polyolefiinejä, kuten polyeteeni, polypropeeni, polyestereitä, polyetyleenite- 30 reftalaatti, polybutyleenitereftalaatti. Γ 8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen siirtohihna, tunnettu siitä, että pohjarakenne on paperikonekudos.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen siirtohihna, tunnettu siitä, että pohjarakenteen (2) ja siihen kiinnitetyn kuiturainaan 35 päin tarkoitetun hahtuvakerroksen (3) väliin on sovitettu estokerros, jolloin ai- 111471 noastaan siirtohihnan kuiturainan puoleinen hahtuvakerros on kyllästetty po-lymeerimatriisilla (4).

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen siirtohihna, tunnettu siitä, että estokerros on matalassa lämpötilassa sulavaa polymeeriä, kuten poly- 5 eteeniä, polypropeenia tai kopolyamidia ja että estokerros on tiivistetty siirto-hihnan neulaamisen jälkeen lämpökäsittelemällä siirtohihna, jolloin estokerrok-sen rakenteesta johtuvat ja/tai neulaamisessa syntyneet reiät ovat sulaneet kiinni ja estokerros on olennaisesti tiivis.

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-8 mukainen siirtohihna, 10 tunnettu siitä, että olennaisesti koko siirtohihna on kyllästetty polymeeri- matriisilla. > « 111471