FI113072B

FI113072B - Menetelmä monitelakalanteria varten ja monitelakalanteri

Info

Publication number: FI113072B
Application number: FI992086A
Authority: FI
Inventors: Antti Heikkinen; Pekka Linnonmaa
Original assignee: Metso Paper Inc
Priority date: 1999-09-29
Filing date: 1999-09-29
Publication date: 2004-02-27
Also published as: US20040083910A1; DE10085040T1; US6698342B1; WO2001023666A2; CA2386033C; US6827010B2; DE10085040C5; FI19992086A; CA2386033A1; WO2001023666A3; DE10085040B4; AU7294600A

Description

113072

Menetelmä monitelakalanteria varten sekä monitelakalanteri Förfarande för en flervalskalander och en flervalskalander 5

Esillä oleva keksintö liittyy kuiturainan kalanterointiin. Tarkemmin esillä olevan keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä monitelakalanteria varten sekä patenttivaatimuksen 6 johdanto-osan mukainen monitelakalanteri.

10 Kalanterointi on menetelmä, jolla pyritään yleisesti parantamaan rainamaisen materiaalin, kuten paperirainan, ominaisuuksia, etenkin paksuusprofiilia, sileyttä, kiiltoa, pinnan huokoisuutta ja läpikuultavuutta. Kalanteroinnissa paperiraina johdetaan toisiaan vasten puristettujen telojen väliin muodostettuun nippiin, jossa paperiraina lämpötilan, kosteuden ja nippipaineen vaikutuksesta deformoituu, jolloin paperirainan fysikaalisiin ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa edellä 15 mainittuja parametrejä ja vaikutusaikaa säätämällä. Kalanteroinnilla aikaansaatavat hyvät fysikaaliset ominaisuudet johtavat parempaan painojälkeen ja tuovat sitä kautta kilpailuetua paperin valmistajalle.

Ennestään tunnetut ns. kenkätelat ovat tavallisesti hydraulisesti taipumakompensoituja vyöhy-. :\ 20 kesäädettäviä teloja, joissa vaippaa tuetaan pyörimättömältä telan keskiakselilta käsin hydro-staattisilla kuormitussovitelmalla, kuten kuormituskenkäriveillä, jotka siirtävät keskiakselin ympäri pyörivään vaippaan kohdistuvan nippivoiman keskiakselin kannettavaksi. Kuormi- • * · tuselementti on yleensä myös jaettu vyöhykkeisiin, jolloin kuormituspainetta voidaan säätää : profilointitarpeen mukaisesti. Vyöhykejako tällaisessa vyöhykesäädettävässä kenkätelassa voi : : 25 jakaantua yksittäisiin kuormitussovitelman elementteihin, jolloin vyöhykemäärä voi nousta telassa ja kuormitussovitelmassa yli 60:n - esimerkkeinä voidaan mainita hakijan tavaramer- > t · , ·* : keillä SymCD™ ja SymCDS™ markkinoimat kenkätelat, tai joukkoon kuormitussovitelman * · · * elementtejä, jolloin telassa ja kuormitussovitelmassa on normaalisti kahdeksan vyöhykettä -: : esimerkkeinä voidaan mainita hakijan tavaramerkeillä SymZ™, SymZS™, SymZL™ ja '...· 30 SymZLC™ markkinoimat kenkätelat. Kenkätelan avulla aikaansaatu pitkänippikalanterointi on havaittu yleisesti hyväksi matalakiiltoisten, so. alle 40 Hunter-kiilto-%:a olevien, paperi-, ‘.l laatujen aikaansaamiseksi. Kun vaatimuksena on korkeampi kiilto ei pitkänippikalanteroinnin nippipaine kuitenkaan enää riitä kiillon muodostamiseen.

113072 2

Paperinvalmistustekniikassa vaaditaan nykyisin yhä korkeampi laatuisia laatuja. Kun paperikoneilta vaadittavat ajonopeudet alati kasvavat ollaan kalanterointitekniikassa menossa enenevässä määrin kohti on-line ratkaisuja. Kun tarkoituksena on valmistaa korkeampi laatuisia pai-5 nopaperilaatuja, kuten esimerkiksi SC-A ja LWC-roto laadut ja kiiltäviksi pinnoitetut paperi-laadut, on olennaisena ongelmana, että tällaiset laadut saadaan aikaan käytännössä vain käyttämällä kuiturainan kuivauksen jälkeen välirullausta ja Off-Line superkalantereita, joita käytetään useampaa, tavallisesti kahta, kolmea, rinnan tuotantokapasiteetin tyydyttämiseksi.

10 a. superkalanterointi, on kalanterointia kalanteriyksikkössä, jossa nipit muodostuvat sileäpintaisen puristustelan, kuten metallitelan, ja joustavalla pinnoitteella päällystetyn telan, kuten paperi- tai polymeeritelan, väliin. Joustavapintainen tela mukautuu paperin pinnan muotoihin ja painaa paperin vastapuolen tasaisesti vasten sileäpintaista pu-ristustelaa. Superkalanterissa on nykyisin tyypillisesti 10-12 nippiä ja rainan puolien 15 käsittelemiseksi superkalanteri käsittää ns. kääntönipin, jossa on kaksi joustavapin- taista telaa vastakkain. Viivapaine kasvaa superkalanterissa ylänipistä alanippiin maanvetovoimasta johtuen. Käyttämällä telojen kevennystä voidaan tätä paineen kasvua kompensoida. Superkalanterointi on Off- ja On-Line kalanterointimenetelmä, ja sen avulla aikaansaadaan tällä hetkellä parhaat paperilaadut, kuten esim. WFC, LWC- ; 20 rotojaSC-A.

« · · b. Soft-kalanterointi on kalanterointia kalanteriyksikkössä, jossa nipit muodostuva si- # 9 leäpintaisen puristustelan, kuten metallitelan, ja joustavalla pinnoitteella päällystetyn · « :’· telan väliin, kuten paperi- tai polymeeritelan, väliin. Soft-kalanterissa nipit muodostu- : vat erillisten telaparien väliin. Rainan molempien puolien käsittelemiseksi soft- • i · :,i : 25 kalanterissa on peräkkäiset nipit muodostavien telaparien järjestys rainan suhteen käännetty jotta joustavapintainen tela saadaan vaikuttamaan rainan kumpaankin pin-v : taan. Soft-kalanterointi on On- tai Off-Line kalanterointimenetelmä, ja sen avulla on .: · saavutettavissa laatuja, kuten esim. MFC ja Film Coated LWC sekä SC-C.

c. Monitelainen On-Line-, Off-Line-kalanterointi, on kalanterointia kalanteriyksik- ; 30 kössä, jossa telalukumäärä on suurempi kuin soft-kalantereissa, yleisimmin 6-16. Mo- . *: *. nitelakalanterit ovat pehmeänippikalantereita. Joustavapintainen tela mukautuu pape- ; * · t: rin pinnan muotoihin ja painaa paperin vastapuolen tasaisesti vasten sileäpintaista pu- • · ristustelaa. Viivapaine kasvaa monitelakalanterissa ylänipistä alanippiin maanveto- 113072 3 voimasta johtuen. Käyttämällä telojen kevennystä voidaan tätä paineen kasvua kompensoida. Tällainen telojen kevennysjäijestelmä on hakijan OptiLoad™ kalanterissa. Monitelainen On-Line-, Off-Line-kalanterointi on kalanterointimenetelmä ja sen avulla on saavutettavissa laatuja WFS:stä aina Uncoated Fine Paper'iin.

5

Esillä olevan keksinnön ensisijaisena päämääränä on parantaa paperinvalmistusprosessiin liittyvää kuiturainan kalanterointia, parantaa kuiturainan, kuten paperi- tai kartonkirainan, kosteusgradientin hallintaa, vähentää nykyisin korkealaatuisten paperilaatujen, kuten WFC, LWC- roto ja SC-A, val-10 mistamiseen liittyviä prosessiongelmia j a tehdä mahdolliseksi korkealaatuisten paperilaatujen, kuten WFC, LWC- roto ja SC-A, valmistaminen On- tai Off-Line kalanteroinnilla.

Tämä päämäärä on saavutettu alussa mainituilla menetelmällä ja monitelakalanterilla, jolle 15 menetelmälle pääasialliset ominaispiirteet on esitetty oheisen itsenäisen vaatimuksen 1 tun-nusmerkkiosassa, ja jolle monitelakalanterille pääasialliset ominaispiirteet on esitetty oheisen itsenäisen vaatimuksen 7 tunnusmerkkiosassa.

Keksintö perustuu siis siihen uuteen ja keksinnölliseen ajatukseen, että kalanterointiin käyte- ,> ;*· 20 tään erillisistä telastoista muodostuvaa On- tai Off-Line monitelakalanteria, ja että telastojen ; Y; välillä kuituraina välikostutetaan. Keksinnön edullisen sovellutusmuodon mukaisesti monitela-» · ;" *: kalanteri on kaksitelastoinen, jolloin kuivatusprosessista tulevan kuiturainan kosteus nostetaan • · : ensimmäistä telastoa edeltävällä esikostutuksella 3-10 %:n tasolle, ensimmäisessä telastossa * » 7 * i · :,ϊ · kuituraina kuivataan 1-6 %:n tasolle, ensimmäistä telastoa seuraavalla välikostutuksella kuitu-< · * v ' 25 rainan kosteutta lisätään 6-14 %:n tasolle, ja toisessa telastossa kuituraina kuivataan halutulle loppukosteustasolle, joka on edullisesti välillä 4,5 - 7,5 %.

• · * • * '·* * Keksinnön muiden erityispiirteiden osalta viitataan oheisen vaatimusasetelman epäitsenäisiin patenttivaatimuksiin.

30 ; ’ j *. Keksinnön eduista voidaan mainita, että keksinnön mukaisella monivaiheisella kostutuksella ja ; ‘ ·. * gradienttikalanteroinnilla voidaan paremmin j a tarkemmin vaikuttaa vain kuiturainan pintaker- a a 4 113072 roksiin ja jättää kuiturainan sisäkerrokset olennaisesti koskemattomiksi, mikä mahdollistaa korkeampilaatuisten paperilaatujen tuottamisen On- tai Off-Line kalanteroinnilla.

Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin sen erään edullisena pidetyn toteutusmuodon 5 avulla viittaamalla oheiseen patenttipiirustukseen, jonka kuviossa FIG.l. on esitetty kaavio-maisesti keksinnön edullisena pidetyn toteutusmuodon mukainen monitelakalanteri.

Kuvion 1 esittämässä toteutusmuodossa kalanteri on keksinnön mukaisesti kaksi telastoa Aja B käsittävä monitelakalanteri.

10

Monitelakalenterin kumpikin telasto A ja B muodostuu konesuunnassa vuorotellen toisiaan seuraavista sileäpintaisista puristusteloista 3, kuten metalliteloista, joustavalla pinnoitteella päällystetyistä teloista 4, kuten paperi- tai polymeeriteloista ja kalanteroitavan kuiturainan W kulkua ohjaavista kääntö- tai ohjainelimistä 5. Monitelakalanterin peräkkäiset nipit N muodos-15 tuvat siis aina j äykkävaippaisen telan 3 j a j oustavavaippaisen telan 4 väliin.

Koska monitelakalanteri on On- tai Off-Line kalanteri kalanteroitava kuituraina W ajetaan kui-vatusprosessista D ilman välirullausta suoraan kalanterointiprosessiin. Kalanteroitavan kuiturainan W kulku on keksinnön mukaisella kaksitelastoisella monitelakalanterilla toteutettavassa : 20 kalanterointiprosessissa seuraava. Kuituraina W ajetaan ohjaintelan 1 avulla esikostutuksen : ’: ’: kautta monitelakalanterin ensimmäisen telaston A ylimpään nippiin N, josta kuituraina W aje- : : taan kääntöelimen 5, esimerkiksi kääntötelan, ympäri seuraavaan alempaan nippiin. Tämän | jälkeen kuituraina W polveilee kääntöelinten 5 ympäri ja kulkee allekkaisten nippien läpi kun-: nes kuituraina W on ajettu ensimmäisen telaston A alimman nipin läpi. Tämän jälkeen kuitu- v · 25 raina W ajetaan toisen telaston B ylimpään nippiin N, josta kuituraina W ajetaan jälleen kään

töelimen 5 ympäri seuraavaan alempaan nippiin. Jälleen kuituraina W polveilee kääntöelinten 5 : ympäri ja kulkee allekkaisten nippien N läpi kunnes kuituraina W on ajettu toisen telaston B

alimman nipin N läpi. Toisen telaston B alimman nipin jälkeen kuituraina W ajetaan kalante- * .* rointia seuraavaan prosessivaiheeseen, joka on esim. rullaus R. ί 30 , Y: Keksinnön mukaisesti tähän kuiturainan kulkuun vaikutetaan siten, että kalanteroitava kuitu- » \ · raina kuivataan kuivatusprosessissa D ylikuivaksi eli käyttöympäristön olosuhteista riippuvaa tasapainokosteutta pienempään kosteuteen ja kuivatusprosessista D kalanterointiin ajettavan 113072 5 kuiturainan W kosteutta lisätään ensimmäistä telastoa A edeltävällä esikostutusyksiköllä 2, ensimmäisessä telastossa A kuiturainaa W kuivataan, ensimmäisen telaston A jälkeen kuiturainan W kosteutta lisätään välikostutusyksiköllä 7, ja toisessa telastossa B kuituraina W kuivataan halutulle loppukosteustasolle.

5 Tällöin on keksinnön mukaisesti edullista, että ensimmäinen kostutus esikostutusyksiköllä 2 lisää, keksinnön mukaisesti edullisesti ylikuivan kuiturainan W kosteuden 3-10 %:n tasolle, jolloin ensimmäinen telasto A voi kuivata kuiturainan W 1-6 %:n tasolle, ja että toinen kostutus välikostutusyksiköllä 7 lisää kuiturainan W kosteuden 6-14 %:n tasolle, jolloin toinen te-10 lasto B voi kuivata kuiturainan W haluttuun loppukosteustasoon, joka on edullisesti välillä 4,5- 7,5 %. Tällaisella monivaiheisella kostutuksella ja kostutus kohdentuu olennaisesti vain kuiturainan pintakerroksiin ja voidaan aikaisempaa ongelmattomammin sekä nopeammin hallita kuiturainan kosteusgradienttia ja näin aikaansaada parempi laatuisia paperilaatuja, kuten esim. WFC, LWC-roto ja SC-A.

15

Kuiturainan W välikostuttamisen määrän ja/tai kosteuden kuiturainaan tunkeutumisen säätelemiseksi ja näin kosteusgradientin hallitsemiseksi välikostutusyksikkö 7, joka on joko vesikos-tutin tai sähköavusteisesta kostutin, voidaan jäljestää valinnaisesti joko yksipuoleisesti kuiturainaa W kostuttavaksi tai molemmin puolin kuiturainaa kostuttavaksi.

20

Pisarajälkien syntymisen minimoimiseksi kuiturainan W pintaenergiaa lasketaan ennen väli- • · ’. 1.; kostutusyksikköä 7 kuituraipan pintaenergiaa manipuloimalla, jolloin pienentyneen kuiturainan • « t ' < · ·' pintaenergian vuoksi veden leviäminen kuiturainan pinnalla nopeutuu.

♦ · » · · • · • · · • · * 25 Keksinnön eräässä edullisena pidetyssä toteutusmuodossa kuiturainan W pintaenergian pie- • ’ 1 nennys- ja/tai manipulointiyksikkö 6 muodostuu kuiturainan koronakäsittely-yksiköstä, joka on ,,. yhdistyy vesikostuttimesta muodostuvaan välikostutinyksikköön 7.

• · • · i t · ‘ · ·

Keksintöä on selostettu edellä vain esimerkinomaisesti sen erään edullisena pidetyn toteutus- IM • · ·' 30 muodon avulla. Tällä ei ole luonnollisestikaan haluttu rajata keksintöä ja kuten alan ammatti- • · · *; · ’ miehelle on selvää moninaiset vaihtoehtoiset ratkaisut ja muunnelmat ovat mahdollisia keksin- • · · •.: : nöllisen aj atuksen j a sen oheisissa patenttivaatimuksissa määritellyn suoj apiirin puitteissa.

·

Claims

113072

1. Menetelmä monitelakalanteria varten kuiturainan (W), kuten paperi- tai kartonkirainan, kosteusgradientin hallitsemiseksi, etenkin LWC-roto-, WFC- ja/tai SC-A-paperilaadun 5 valmistamista varten, jossa menetelmässä kalanterointiin käytetään erillisistä telastoista (A ja B) muodostuvaa On- tai Off-Line monitelakalanteria, jolloin kuhunkin telastoon (A, B) kuuluu vuorotellen toisiaan seuraavina jäykkävaippaisia puristusteloja (3) ja puristustelojen joustavavaippaisia vastateloja (4), jolloin peräkkäiset nipit (N) ovat vastakkaisten puristus-telojen ja vastatelojen väleissä, sekä kuiturainan (W) kulkua ohjaava kääntö- tai ohjainelin 10 (5), tunnettu siitä, että kalanterissa kuiturainaa (W) välikostutetaan telastojen (A, B) välil lä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalanterina käytetään kak-sitelastoista On- tai Off-Line monitelakalanteria, jolloin: 15. kuivatusprosessista (D) kalanterointiin ajettavan kuiturainan (W) kosteutta lisätään en simmäistä telastoa (A) edeltävällä esikostutuksella (2), ensimmäisessä telastossa (A) kuiturainaa (W) kuivataan, ensimmäistä telaston (A) jälkeen kuiturainan (W) kosteutta lisätään välikostutuksella (7), ja 20. toisessa telastossa (B) kuituraina (W) kuivataan halutulle loppukosteustasolle.

: ‘: 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että esikostutuksella (2) kuitu- ; . i rainan (W) kosteutta lisätään 3-10 %:n tasolle, ensimmäisessä telastossa (A) kuituraina (W) : kuivataan 1-6 %:n tasolle, välikostutuksella (7) kuiturainan (W) kosteutta lisätään 6-14%:n , · 25 tasolle, ja toisessa telastossa (B) kuituraina (W) kuivataan loppukosteustasolle, joka on edullisesti välillä 4,5-7,5 %.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuituraina (W) i ajetaan ensimmäistä telastoa (A) edeltävään esikostutukseen (2) ylikuivana, so. kuiturainan • · · · · ’: 30 kosteus on pienempi kuin ympäristön olosuhteista riippuva tasapainokosteus.

5. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuituraina (W) välikostutetaan valinnaisesti joko yksi- tai kaksipuolisesti. 113072

6. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pisara-jälkien syntymisen minimoimiseksi ennen välikostutusyksikköä (7) kuiturainan (W) pinta-energiaa lasketaan kuiturainan (W) pintaenergiaa manipuloimalla, jolloin pienentyneen kui- 5 turainan (W) pintaenergian vuoksi veden leviäminen kuiturainan (W) pinnalla nopeutuu.

7. Monitelakalanteri kuiturainan, kuten paperi- tai kartonkirainan, kosteusgradientin hallitsemiseksi etenkin LWC-roto-, WFC- ja/tai SC-A-paperilaadun valmistamista varten, joka monitelakalanteri on erillisistä telastoista (Aja B) muodostuva On- tai Off-Line monitela- 10 kalanteri, jolloin kuhunkin telastoon (A, B) kuuluu vuorotellen toisiaan seuraavina jäykkä-vaippaisia puristusteloja (3) ja puristustelojen joustavavaippaisia vastateloja (4), jolloin peräkkäiset nipit (N) ovat vastakkaisten puristustelojen ja vastatelojen väleissä, sekä kuiturainan (W) kulkua ohjaava kääntö- tai ohjainelin (5)), tunnettu siitä, että kalanteriin on sovitettu välineet (7) kuiturainan (W) välikostuttamiseksi telastojen (A, B) välillä. 15

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen monitelakalanteri, tunnettu siitä, että kalanteri muodostuu kaksitelastoinen On- tai Off-Line monitelakalanteria, jolloin: ensimmäistä telastoa (A) edeltää esikostutusyksikkö (2), jossa kuivatusprosessista (D) kalanterointiin ajettavan kuiturainan (W) kosteus lisääntyy, 20. kuiturainaa (W) kuivaa ensimmäisessä telastossa (A), ;':': - ensimmäistä telastoa (A) seuraa välikostutusyksikkö (7), jossa kuiturainan (W) kosteus : : lisääntyy, ja : ’,: - kuituraina (W) kuivaa halutulle loppukosteustasolle toisessa telastossa (B). : 25

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen monitelakalanteri, tunnettu siitä, että esikostutusyksikkö (2) lisää kuiturainan (W) kosteuden 3-10 %:n tasolle, ensimmäinen telasto (A) kuivaa kui-turainan (W) 1-6 %:n tasolle, välikostutusyksikkö (7) lisää kuiturainan (W) kosteuden 6-14 . ’ %:n tasolle, ja toinen telasto (B) kuivaa kuiturainan (W) loppukosteustasolle, joka on edul- : lisesti välillä 4,5-7.5 %. : 30

: :10. Jonkin patenttivaatimuksen 7-9 mukainen monitelakalanteri, tunnettu siitä, että kuituraina : ': (W) on ennen ensimmäistä telastoa (A) edeltävää esikostutusyksikköä (2) ylikuiva, so. kui turainan kosteus on pienempi kuin ympäristön olosuhteista riippuva tasapainokosteus. 113072

11. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 7-10 mukainen monitelakalanteri, tunnettu siitä, että välikostutusyksikkö (7) kostuttaa kuiturainan (W) valinnaisesti joko yksi- tai kaksipuolises-ti. 5

12. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 7-11 mukainen monitelakalanteri, tunnettu siitä, että pisarajälkien syntymisen minimoimiseksi välikostutusyksikköä (7) edeltää kuiturainan (W) pintaenergian manipulointiyksikkö (6), joka laskee kuiturainan (W) pintaenergiaa, mikä nopeuttaa veden leviämistä kuiturainan (W) pinnalla. 10

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen monitelakalanteri, tunnettu siitä, että manipulointi-yksikkö (6) muodostuu kuiturainan koronakäsittely-yksiköstä.

14. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 7-13 mukainen monitelakalanteri, tunnettu siitä, että 15 välikostutusyksikkö (7) on vesikostutin tai sähköavusteisesta kostutin. » • · • · • a • a i » a ♦ # a a i i » * a > a > * a < a > a 9 113072