FI115405B - Kalanterointimenetelmä erityisesti esikalanterointia varten ja paperin käsittelylinja - Google Patents

Description

1 115405

Kalanterointimenetelmä erityisesti esikalanterointia varten ja paperin käsittelylinja

Keksintö kohdistuu kalanterointimenetelmään erityisesti esikalanteroin-5 tia varten, jossa menetelmässä paperiraina johdetaan kalanterointinipin läpi, joka muodostuu kahden pinnan väliin, jolloin kalanteroitavan rai-nan pintaan johdetaan nipissä lämpöä ja siihen kohdistetaan painetta, tietyllä matkalla rainan kulkusuunnassa. Kyseessä on sinänsä tunnettu ns. pitkä nippi, jolla on ulottuvuutta rainan kulkusuunnassa tietty matka.

10

Paperin kuivatuksen jälkeen rainan pintarakenne saatetaan halutuksi pinnalle suoritettavalla mekaanisella käsittelyllä, kalanteroinnilla. Kalan-terointimenetelmiä on monia, mutta kaikille niille yhteistä on rainan vieminen yhden tai useamman nipin läpi, joka muodostuu kahden pin-15 nan, normaalisti pyörivien telapintojen väliin. Kalanteroinnin tarkoituksena on parantaa paperin laatua puristamalla se tiettyyn vakioloppu-paksuuteen ja erityisesti siloittamalla sen pintaa. Ajatellen paperin myöhempää päällystystä on kalanteroinnin tarkoituksena sitoa irtonaisia partikkeleita pintaan ja sulkea pintaa, jotta päällystys-kerroksesta tulisi ! 20 tasainen.

Kalanteroinnilla voidaan tunnetusti saada aikaisemmissa vaiheissa t valmistetun ja käsitellyn paperin pinnalle haluttu laatu, kuten esimer- • .·. kiksi sileys ja kiilto. Samalla paperille saadaan tietty lopputiheys. Kalan- "V 25 terointi vaikuttaa näin sekä paperin visuaalisiin että rakenteellisiin omi- naisuuksiin. Toisaalta kalanterointi voidaan suorittaa esikäsittelynä, jotta paperin pinnalle saadaan halutut ominaisuudet seuraavana suori-tettavaa käsittelyä, esim. päällystystä varten.

30 Normaalisti paperia kalanteroidessa sen pinnan sileneminen ja kiillot-tuminen tapahtuu paperin paksuuden kustannuksella. Kalanterissa käytetään säätösuureena viivakuormaa ja/tai nippipainetta, joka mää-:/.t rää paperin pinnan laadun ja myös loppupaksuuden. Varsinkin paperi- laaduilla, jotka ovat neliömassaltaan alhaisia, on ollut mahdotonta ·;·’ 35 toteuttaa sellaista kalanterointia, jossa paperin paksuus ei oleellisesti *:*: pienenisi pyrittäessä tavoiteltuun pintalaatuun.

» · 2 115405

Kuten edellä mainittiin, kalanterointi suoritetaan johtamalla raina yhden tai useamman nipin läpi, jotka muodostuvat pyörivien telojen väliin.

Nippi voidaan muodostaa myös pyörivän telan ja vastatelan tai erityisen kengän yli viedyn hihnan väliin. Nippejä voi olla useampia, jolloin on 5 mahdollista muodostaa kalanteri, ns. moninippikalanteri päällekkäin sijoitetuista teloista, joiden väleihin nipit muodostuvat.

Kalanteroinnissa rainaan vaikutetaan lämpötilalla ja paineella. Rainan pintaan siirretään lämpöä yleisimmin kontaktissa sitä nipin läpi ohjaa-10 van kuuman kontaktipinnan, esimerkiksi kalanteritelan kovan metalli-pinnan kautta. Käyttämällä ainakin toisen telan pintana pehmeää pinnoitetta tai viemällä tämän toisen telan tai erityisen kenkäelementin kautta elastinen hihna saadaan aikaan nipin molemmilla puolilla tietyllä voimalla vastakkain puristuvien elementtien vaikutuksesta nippi muo-15 toutumaan rainan kulkusuunnassa pitemmäksi ns. pitkäksi nipiksi, jossa elementtien (kalanteritelojen pari tai kalanteritela ja kenkä) keskinäisen kuormituksen aiheuttama nippipaine jakaantuu rainan kulkusuunnassa pitemmälle alueelle. Eräs esimerkki kenkäkalanterista on esitetty kansainvälisen hakemuksen julkaisussa WO 99/28551.

20 Lämpötilan merkitystä kalanteroinnissa on käsitelty lisäksi suomalaisessa patentissa 74066, jota vastaa US-patentti 4 606 26 (lämpötila-gradienttikalanterointi), ja US-patentissa 5 033 373. Kansainvälisessä : '·· julkaisussa W099/67462 on käsitelty lähinnä kartongin esikalanteroin- : 25 tia pitkässä nipissä huikkia säilyttäen. Lämpötila- ja kosteusarvoja ei ole ,,;tarkemmin yksilöity tässä julkaisussa.

Eräs tekijä, jolla kalanterointitulokseen voidaan lisäksi vaikuttaa lämpö-

< « I

.···. tilan ja paineen lisäksi on rainan kosteus ennen kalanterointia. Tunne- 30 taan esimerkiksi tapoja kostuttaa raina esimerkiksi siltä puolelta, jossa se tulee kontaktiin kuuman pinnan kanssa kalanterinipissä. Tällainen menettelytapa tunnetaan mm. eurooppalaisesta patentista 617165, *;·' jossa vastatelan yli viedyn hihnan avulla voidaan lisäksi pitää rainaa :tietty matka vasten kuuman telan vaippapintaa.

35 t * ·

Nipin pituuteen tavallisesti käytetyillä viivakuormilla voidaan vaikuttaa ;·*! kalanteritelan pehmeän pinnoitteen tai kalanterinipin läpi viedyn hihnan valinnalla.

115405 3

Kalanteroinnin jälkeen paperi voidaan jälkikäsitellä vielä muulla tavalla, jolloin kysymyksessä on esikalanterointi. Tyypillinen kalanteroinnin jälkeen tapahtuva viimeistely on päällystys, jolloin kalanteroituun paperin 5 pintaan levitetään päällystyspasta jollakin sopivalla menetelmällä. Päällystyspasta on vesipohjainen seos, jossa on paperin optisiin ominaisuuksiin vaikuttavaa pigmenttiä sekä sideainetta pigmentin kiinnittämiseksi. Esikalanterointimenetelmillä paperia pyritään saamaan pinnaltaan päällystykseen sopivaksi, lähinnä silenemään, ja erityisesti 10 saamaan pohjapaperin pinta tiiviiksi. Nykyisillä päällystysmenetelmillä pystytään levittämään hyvin tasaisesti pieniäkin päällystemääriä.

Ongelmana päällystettäessä esikalanteroitua paperia on havaittu se, että päällystyksessä käytetty vesi relaksoi paperiin esikalanteroinnissa 15 syntyneitä muutoksia. Kuitujen alkuperäinen muoto palautuu, ja kalan-teroinnissa kokoonpuristuneista kuiduista tulee jälleen ’’putkimaisia”. Tämän johdosta paperin pinta pyrkii karhenemaan uudestaan päällystyksen yhteydessä. Sama ongelma on kaikissa esikalanteroinnin jälkeisissä pinnan viimeistelykäsittelykäsittelyissä, missä paperin pinta tulee 20 veden kanssa kosketuksiin, kuten esim. pintaliimauksessa. Valmiissa I paperissa ongelma voi tulla esiin vielä sellaisten painatusprosessien yhteydessä, joissa paperi tulee veden kanssa kosketuksiin, erityisesti offset-painatuksessa. Periaatteessa on mahdollista saada pinta siliä-: *·· mään nostamalla viivakuormaa eli lisäämällä nippipainetta, mutta tällöin · 25 menetetään paperin ominaisuuksia toisaalla, eli paperin bulkki kärsii.

* • · · ·:··:* Kuitujen relaksoitumisen ja vastaavasti uudelleenkarhenemisen määrää voidaan jossakin määrin säädellä esim. päällystyspastan kuiva-aine-,pitoisuudella ja päällystysmenetelmällä, mutta tämä rajoittaa päällystys-30 prosessia ja joka tapauksessa uudelleenkarhenemista ei pystytä kokonaan estämään. Jotta karheneminen ei vaikuttaisi päällystetyn paperin pintaominaisuuksiin, joudutaan päällystemääriä lisäämään, mikä ei ole ·;·* toivottava ratkaisu. Ongelma on esiintynyt esim. mekaanista massaa ; suurimmaksi osaksi sisältävillä pohjapapereilla, joilla hyvää peittoa ei 35 pystytä saavuttamaan päällystysprosessissa pienillä päällystemäärillä.

.Myös muilla paperilaaduilla voi olla samoja ongelmia. Toisaalta päällys-;··* temäärät halutaan pitää tietyissä, mm. paperilaadun määrittelemissä ’·’*·* tavoitearvoissa.

115405 4

Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat ja parantaa pinnan laatua esikalanteroinnissa, jolloin päällystysmäärä, päällys-tysainekoostumus ja päällystysprosessi voidaan valita vapaammin 5 kalanterointia seuraavassa päällystysprosessissa. Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 1 tun-nusmerkkiosassa.

10 Raina johdetaan kalanterointinippiin sopivan korkeassa sisäänmeno-kosteudessa ja viedään tämän kalanterointinipin läpi suhteellisen pienessä kalanterointipaineessa käyttämällä pitkän kalanterinipin avulla saatua riittävän pitkää viipymäaikaa nipin kuuman pinnan kanssa sekä riittävän korkeaa lämpötilaa tässä pinnassa. Kun kostea raina saadaan 15 kalanterointinipissä paineen alaisena riittävän pitkäksi aikaa kontaktiin kuuman pinnan kanssa, voidaan rainan pintalämpötila nostaa kuitujen lasisiirtymälämpötilan, Tg-pisteen yläpuolelle, joka on kosteudesta riippuvainen. Näin paperin pinta saadaan tilaan, jossa kuitujen plastinen muodonmuutos on pysyvä. Tällöin riittää, että muodonmuutos saadaan 20 aikaan paperin pintakerroksen kuituihin, joiden relaksoitumisen aiheuttama karheneminen on ollut ongelmana, ja paperin z-suunnassa keskellä oleviin kuituihin voidaan jättää vaikuttamatta, jolloin paperin bulk-kisuus säilyy. Paperin keskellä olevat kuidut voivat myös, varsinkin : ’·· ohuilla paperilaaduilla, kokea myös muodonmuutoksen ja huikkia ;.! i 25 menee tässä vaiheessa, mutta hyvästä pinnan laadusta johtuen pääl-lystyksen jälkeen tapahtuvassa kalanteroinnissa voidaan käyttää pie-·;·*: nempää painetta kuin tavallisesti, jolloin kokonaisuudessaan sääste- tään huikkia. Päällystettyjen paperien loppukalanteroinnissa voidaan i I · ;··. tällöin käyttää esim. moninippikalanterin sijasta 2-nippistä softkalanteria 30 korkealla pintalämpötilalla.

* * · • ·

On huomattava, että kuuman telan pintalämpötilan tulee olla lasi- * · siirtymälämpötilan yläpuolella, jotta pintakuidut saadaan lasisiirtymä-lämpötilaan. Riittävän pitkällä viipymäajalla kalanterinipissä rainaan 35 kontaktissa olevan pinnan pintalämpötila on välillä 200-300°C, edulli- i t i .:.t sesti yli 250°C, jolloin saadaan riittävä vaikutus suuremmillakin kone- ;·\ nopeuksilla (lyhyemmillä viipymäajoilla). Lämpötila voi olla esimerkiksi * · välillä 250-300°C. Käytännön tekijöistä johtuen telan pintalämpötilaa ei s 5 115405 kannata pitää yli 300°C:ssa, mutta periaatteessa keksinnössä on mahdollista käyttää jopa yli 300°C:n lämpötiloja. Jos käytetään kahta peräkkäistä kalanterinippiä eri puolien käsittelyyn, toisessa on edullisesti korkeampi lämpötila kuin ensimmäisessä, koska matalampi kosteus 5 toisessa nipissä vaatii korkeamman lämpötilan samaan muodonmuutokseen pääsemiseksi.

Pitkällä nipillä saadaan pieni paine ja pitkä viipymäaika, jolla toisaalta säästetään huikkia ja toisaalta voidaan nostaa kuitujen lämpötila kor-10 kealle. Kalanteroinnin sisäänmenokosteus ja kalanterointilämpötila muodostavat muuttujat, joiden avulla pinnan laatuun liittyvää kalante-rointitulosta voidaan säätää sopivaksi päällystystä ajatellen joko toisen tai molempien muuttujien avulla. On esimerkiksi mahdollista pitää toista muuttujaa vakiona ja muuttaa toista halutun sileyden ja tiiveyden saami-15 seksi pintaan. Korkea kosteus on edullinen myös siinä mielessä, että kalanteroinnin jälkeen loppukosteus ei ole liian alhainen, vaikka käytetäänkin korkeaa lämpötilaa.

Päällystettyjen papereiden esikalanteroinnin lisäksi menetelmää voi-20 daan käyttää myös sellaisessa kalanteroinnissa, joka viimeistelee tuotteen lopullisen pinnan laadun, eli päällystämättömien papereiden loppukalanteroinnissa.

·. Kalanterointi suoritetaan edellä kuvatulla tavalla paperille, joka on i .·. 25 ennen kalanterointia jätetty tai kostutettu tavallista korkeampaan kos- * · · " V teuteen, jolloin sen kosteus on enemmän kuin 5 %. Lisäksi on mahdol- lista kuivata rainaa kalanteroinnin jälkeen. Tällöin rainan sisäänmenokosteus kalanterointiin on edullisesti n. 10—20 %, ja kalanteroinnissa saadun paperin karheus on tavoitekarheutta alhaisempi. Kun paperi

• t I

30 näin suuressa kosteudessa suoritetun kalanteroinnin jälkeen kuivataan loppukosteuteen, eli kalanteroinnissa jo luonnostaan tapahtuneen kui-vumisen jälkeen sitä kuivataan vielä lisää, paperin pinta karhenee halutulle tasolle. Kun paperi kalanteroidaan korkean lämpötilan, kor-\ kean kosteuden ja pitkän viipymäajan yhteisvaikutuksella, laukeavat 35 kuivatuksen aikana suurimmat jännitykset ja kuitujen alkuperäinen '··/ muoto palautuu osittain. Näin päästään tavoitekarheuteen, ja kuivatus- prosessin avulla valmiiksi karhennettu pinta ei karhene enää lisää sen joutuessa veden vaikutukselle alttiiksi seuraavassa prosessissa, 6 115405 esimerkiksi päällystysprosessissa tai painatusprosessissa. Tällainen paperi on vähemmän herkkä kuin kuivatuksen jälkeen em. arvoja alemmassa kosteudessa kalanteroitu paperi. Sisäänmenokosteus voidaan valita myös sellaiseksi, että käytetyllä lämpötilalla ja viipymäajalla 5 ja mahdollisesti nippien määrän vaikutuksesta paperi saavuttaa jo kalanteroinnissa tavoitekosteuden ennen päällystystä, eikä sitä kuivata lisää.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin pii-10 rustuksiin, joissa kuva 1 esittää keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettyä kalanterinippiä kaavamaisesti, 15 kuva 2 esittää keksinnön käyttöä esikalanteroinnissa, kun kalante- rointi suoritetaan vain yhdelle puolelle, kuva 3 esittää keksinnön käyttöä molemminpuolisessa esikalanteroinnissa, 20 j kuva 4 esittää toisen suoritusmuodon mukaista keksinnön käyttöä esikalanteroinnissa, \ kuva 5 esittää keksinnön käyttöä loppukalanteroinnissa, kun kalan- j ... 25 terointi suoritetaan vain yhdelle puolelle, ja » · · «»· · • ·« • · ·:. kuva 6 esittää kaksipuolista loppukalanterointia.

» · I » «

Kuvassa 1 on esitetty keksinnössä käytetty kalanterinippi N kaavamai- • · · 30 sesti. Nippi on ns. pitkä nippi, joka muodostuu kuormittamalla toisiaan vasten kovapintaista, pyöriväksi järjestettyä telaa 1 ja pehmeää, elas-tista jatkuvaa materiaalia 2a, joka voi olla toisen pyörivän kalanteritelan pehmeä telapinnoite, kiinteän kenkäelementin yli viety hihna tai pyöri-\ vän vastatelan yli viety hihna. Nippi muotoutuu tällöin kuormituksen ja 35 materiaalin elastisuuden yhteisvaikutuksella. Nipin pituus on vähintään » · ·;·' 50 mm, edullisesti vähintään 70 mm. Kovan telapinnan ja materiaa-

Iin 2a välistä on viety kalanteroitava paperiraina W, jolloin se kulkee :*·.· paineen alaisena tietyn matkaa nipissä N. Telan 1 vaippapinta ja mate- • · 7 i 115405 ί riaali 2a liikkuvat oleellisesti paperirainan W ratanopeudella. Nipissä vallitseva paine määräytyy kovapintaisen telan 1 ja elastista materiaalia 2a tukevan/kannattavan vastaelementin (pehmeäpintaisen telan telarunko, vastatela tai kenkäelementti) keskinäisestä kuormituksesta, 5 joka voidaan ilmoittaa myös viivapaineena (kuormitusvoima/paperi-radan leveys). Tunnetulla tavalla paine vaihtelee kalanterinipin pituussuunnassa niin, että se nousee aluksi vähitellen maksimiarvoon, joka on suunnilleen nipin keskikohdalla, ja laskee tämän jälkeen vähitellen alkuperäiseen paineeseen. Kenkää säätämällä voidaan muuttaa paine-10 profiilia ja nippipituutta.

Kovapintainen tela 1 on ns. termotela, jota voidaan lämmittää jollakin tunnetulla tavalla siten, että sen pintalämpötila nousee niin korkeaksi, että se nippipaineen alaisessa kontaktissa tietyllä, nipin pituudesta riip-15 puvalla viipymäajalla saa aikaan kalanteroitavan paperirainan W pinnan kuitujen plastisen muodonmuutoksen. Pitkällä nipillä ja korkealla kosteudella voidaan vaikuttaa siihen, että kuitujen lämpötila nousee huomattavasti kuitujen sisältämien polymeerien lasisiirtymälämpötilojen yläpuolelle. Tätä tarkoitusta varten telan 1 pinnan pintalämpötila T sen 20 mennessä kalanterinippiin on edullisesti vähintään 200°C ja edullisemmin vähintään 250°C.

Rainan viipymäaika nipissä N on nipin pituus jaettuna paperirainan ratanopeudella. Tämän ajan raina on paineenalaisessa kontaktissa tie-; ’’ 25 tyssä lämpötilassa olevaan telan pintaan, josta lämpöä siirtyy rainaan.

Nykyisillä suurilla konenopeuksilla on tärkeää saada aikaan riittävän pitkä nippi, jotta raina olisi riittävän pitkän ajan paineen ja lämpötilan vaikutuksen alaisena. Kenkäelementin geometrialla (muoto ja asento) :.. ]: voidaan vaikuttaa myös painejakaumaan pitkässä nipissä.

30

Kuvassa 2 on esitetty keksinnön käyttö esikalanteroinnissa. Paperi .··. kalanteroidaan kovan telan 1 ja pehmeäpintaisen kalanterointielementin 2 välisessä pitkässä nipissä N. Pehmeäpintainen kalanterointielement-ti 2 on kuvassa pehmeällä telapinnoitteella varustettu pyörivä kalan-:.i.: 35 teritela, mutta se voi muodostua myös telavaipan muodossa olevasta hihnasta, jota kuormitetaan sisältäpäin kenkäelementin avulla, jolloin .···. kysymyksessä on ns. kenkäkalanteri, tai se voi olla pyörivän vastatelan ja sen yli ja nipin läpi viedyn päättymättömän hihnan yhdistelmä. Rainan 8 115405 W sisäänmenokosteus nippiin N on enemmän kuin 5 %. Sen ohella, että korkea kosteus edistää muokkautuvuutta, raina ei kuivu liikaa, ja sen ulostulokosteus saadaan sopivaksi, esim. vähintään arvoon 3,0 %.

5 Kun raina W on kulkenut kalanterinipin N läpi, sen pinta on saavuttanut tilan, jossa se on pysyvästi plastisoitunut. Tämän jälkeen raina W johdetaan prosessiin, jossa sen pintaan levitetään vesipohjaista ainetta, erityisesti päällystysprosessiin, joka suoritetaan päällystysyksikössä S, jossa rainan ainakin siihen pintaan, joka on ollut esikalanteroinnissa 10 kuumaa pintaa vasten ja jossa kuitujen muodonmuutos on pysyvää, levitetään vesipohjainen päällystysainekoostumus, kuvassa filminsiirto-päällystyksenä levittämällä telan 4 pintaan tasaisesti ohut päällystys-aineen kerros ja siirtämällä se telojen 3,4 välisessä nipissä N’ rainan pintaan. Myös muut päällystystavat tulevat kysymykseen. Päällystys voi 15 olla myös pintaliimaus, jossa paperin pintaan levitetään vesipohjainen pintaliima. Tämän jälkeen paperi kuivataan tunnetulla tavalla ja rullataan kiinnirullaimessa. Voidaan käyttää myös muita päällystystapoja, kuten teräpäällystystä.

20 Kuvassa 3 on esitetty esikalanterointi, jossa ennen päällystystä raina esikalanteroidaan suorittamalla molemmille puolille sama käsittely.

! Ensimmäisessä esikalanterointiyksikössä C1 raina W kalanteroidaan kovan telan 1 ja pehmeäpintaisen kalanterointielementin 2 välisessä pitkässä nipissä N. Toisessa esikalanterointiyksikössä C2 rainan sillä : ” 25 puolella, jossa oli pehmeäpintainen elementti, on nyt kova kuuma pinta, : eli elementtien järjestys on vaihdettu. Toisessa nipissä käytetään edul- lisesti korkeampaa lämpötilaa kuin ensimmäisessä. Samoin molemmin-puolisessa käsittelyssä voidaan käyttää suhteellisen korkeaa kalante-roinnin sisäänmenokosteutta (esim. n. 20%), koska raina kuivuu 30 enemmän. Toisen nipin sisäänmenokosteus voi olla n. 10%. Molemminpuolisen käsittelyn jälkeen raina päällystetään molemmilta puolilta .··. filminsiirtopäällystyksenä päällystysyksikössä S telojen 3 ja 4 avulla.

. * · ·. Myös muita päällystystapoja voidaan käyttää.

»· · 35 Vaikutusta kalanteroinnissa voidaan tehostaa kostuttamalla rainan pinta. Kuvassa4 on esitetty radan kulkusuunnassa ennen kalanteria sijaitseva esikostutusyksikkö 7, jossa raina kostutetaan tavallista kor- • » keampaan kosteuteen. Tällöin sen kosteus rainan mennessä kalanteri- 9 115405 I nippiin N on enemmän kuin 5 %. Kostutukseen voidaan käyttää tun nettuja kostutuslaitteita, jotka annostelevat tarkasti tietyn määrän vettä rainan pintaan. Jos raina kostutetaan n. 10—20 % kosteuteen, voidaan sen karhenemista vähentää myöhemmissä käsittelyvaiheissa antamalla 5 sen karheutua halutulle tasolle kalanteroinnin jälkeisessä kuivatuksessa. Kalanterin jälkeen on kuivatusyksikkö 5, jossa kuivatus rainalle suoritetaan niin, että paperin pinta karhenee halutulle tasolle. Vaikka kuvassa on esitetty yksi monisylinterikuivatusryhmä, jossa raina ajetaan kontaktiin kuumapintaisten kuivatussylinterien kanssa, voidaan 10 kuivatuksessa käyttää myös säteilylämmön avulla, esim tunnetuilla infrapunakuivattimilla tapahtuvaa kuivatusta tai molempien yhdistelmää. Kuivatussylinterien määrä voi olla muukin kuin kuvassa on esitetty, ja osa sylintereistä voi olla kuumentamattomia imuteloja. Kuivatusyksi-kön 5 jälkeen raina ajetaan päällystysyksikköön S, joka voi olla jokin 15 edellä kuvattu, tai paperi painetaan painatusprosessissa.

Esikostutusta ei tarvita, jos raina jätetään edeltävällä kuivatusosalla sopivan kosteaksi. Tällöin kostutusyksikkö 7 voidaan jättää poiskin.

Lisäksi on mahdollista, että kuvassa 4 on molemminpuolinen kalante-20 rointi kuvan 3 tapaan.

Paperiraina W kuivuu kalenterissa viipymäajasta ja lämpötilasta riippuen. Mikäli raina kuivuu n. 5 - 8 % kosteuteen se voidaan ajaa päällys-·. tysyksikköön 3 ilman välillä olevaa kuivatusvaihetta. Vaihtoehtoisesti .·. 25 raina voidaan kuivata kuivatusyksikössä 5 tähän kosteuteen.

Kuvassa 5 on esitetty keksinnön käyttö loppukalanteroinnissa, jossa ’ / erona edellisiin kuviin on se, että rainalle ei suoriteta käsittelyä enää ;··: keksinnön mukaisesti suoritetun kalanteroinnin jälkeen, vaan se rulla- ...·' 30 taan rullaksi kiinnirullaimessa. Paperin pinnan laadusta on etua tällöin käytettäessä paperia esimerkiksi painotarkoituksiin, jolloin vesi ei aiheu- ta uudelleenkarhentumista painatusprosessin yhteydessä. Käsittely voi ·'*: olla muuten sama kuin kuvassa 2, eli korkea sisäänmenokosteus, pitkä •»· nippi ja korkea lämpötila.

35 ·;·* Kuvassa 6 on esitetty loppukalanterointi, jossa käytetään 2-nippistä kalanteria, jossa jälkimmäisessä kalanterinipissä kuuma pinta tulee sopivalla viipymäajalla vasten rainan sitä puolta, joka edellisessä 10 1 1 5405 nipissä jäi käsittelemättä, eli termotelat 1 tulevat eri puolille rataa. Järjestely on siis sama kuin kuvassa 3.

Kalanterointi ja mahdollinen esikostutus voidaan suorittaa paperin-5 valmistuslinjassa on-line-prosessina, jolloin kalenteri sijoitetaan paperia kulumassasta valmistavan koneen ns. kuivaan päähän. On myös mahdollista suorittaa kalanterointi ja päällystys samassa linjassa off-line -prosessina paperille, joka on valmistettu eri koneessa ja tämän jälkeen rullattu. Myös se vaihtoehto on mahdollinen, että paperi rullataan kalan- 10 teroinnin jälkeen, kuten kuvissa 5 ja 6, ja tälle rullatulle paperille, jolla siis on sopivat pintaominaisuudet kalanteroinnin ansiosta, suoritetaan päällystys eri päällystysyksikössä off-line -käsittelynä kalanterointiin nähden.

15 Keksintö sopii erityisesti mekaanista massaa sisältävien pohjapaperien, esim. LWC-pohjapaperien esikalanterointiin, mutta keksintö sopii myös muiden päällystettyjen puupitoisten ja puuvapaiden painopaperien esikalanterointiin. Vaikka keksinnön edut ovat selvät erityisesti valmistettaessa suhteellisen ohuesti päällystettyjä laatuja (LWC ja ULWC), kek-I 20 sintöä ei ole rajoitettu päällysteen määrään, ja sitä voidaan käyttää myös paksummin päällystetyille laaduille. Keksintö soveltuu myös päällystämättömien painopaperien loppukalanterointiin._ ·. Keksintöä selostetaan seuraavassa vielä eräin esimerkein, jotka eivät • .·. 25 ole keksintöä rajoittavia.

Neliöpainoltaan 40 g/m2 pohjapaperille, jonka kuiduista 35% oli kemial-[,.* lista massaa ja 65% mekaanista massaa ja jonka täytetainepitoisuus oli 5%, suoritettiin esikalanterointikokeet soft-kalanterilla, jossa oli kova ...; 30 tela ja pehmeäpintainen polymeeritela suhteellisen lyhyen nipin muo dostavina teloina, ja toiset esikalanterointikokeet 70—100 mm pitkällä nipillä ns. kenkäkalanterissa. Ratanopeus oli 1000 m/min. Tulokset on • esitetty seuraavassa taulukossa., 35 • a » a · 11 1 1 5405

Taulukko. Esikalanterointikokeiden tulokset 40 g/m2 pohjapaperille soft-kalanteroinnissa ja pitkänippikalanteroinnissa.

Kalanteroi- Esikalanterointi (soft/hard) maton __pohja_____

Nippipaine (kN/m)___60__60__150__150

Termotelan pintalämpö (°C)___50__100__50__100

Tiheys (kg/m3)__585__685__691__721__731

Kosteus (%)__4,2__4J____3J)__3,6 PPS karheus, ts/ws (m)__6,26/8,17 6,20/5,65 6,15/5,52 6,07/5,08 5,90/5,12

Bendtsen-sileys, ts/ws (ml/min)__510/710 505/400 509/385 510/250 515/260

Bendtsen-ilmaläpäisy (ml/min)__250__2£1__235__231__221

Cobb-Unger-öljyabsorptio, ts/ws (g/m2) 21,0/16,5 20,1/14,2 19,5/13,6 19,9/14,3 19,4/13,1

Kalanteroi- Esikalanterointi (pitkänippi) maton _-E2t2iä_____

Nippipaine (kN/m)___200__400__400__400

Termotelan pintalämpö (°C)___200__200__290__290

Tiheys (kg/m3)__585__645__691__743__746

Kosteus (%)__4j2__3JS__3__2J>__x __10J__x__x__x__4,5 PPS karheus, ts/ws (pm)__6,26/8,17 5,98/5,27 5,82/3,70 5,66/2,99 5,44/2,66 : Bendtsen-sileys, ts/ws (ml/min)__510/710 505/230 440/198 425/191 408/198

Bendtsen-ilmaläpäisy (ml/min)__250__201__151__110__98

Icobb-Unger-oliyabsorptio, ts/ws (g/m2) 21,0/16,5 19,4/13,5 17,9/11,6 16,1/8,2 15,1/6,5 •..: 5 Tuloksista voidaan todeta, että paperin termotelaa vasten olleen pinnan tiiviys paranee huomattavasti, kun kosteus nostetaan yli 10 % ja lämpötila on 200...300°C pitkällä nipillä suoritetulla kalanteroinnilla. Saavu-tettu öljyabsorptio oli kuumaa 290°C telaa vasten olleella pohjapuolella ·“*: (taulukossa ws eli wire side) 6,5 g/m2, kun kalanteroinnin sisäänmeno- 10 kosteus oli 10,1 %..

Claims (9)

12 1 1 5405

1. Kalanterointimenetelmä erityisesti esikalanterointia varten, jossa menetelmässä paperiraina (W) johdetaan kalanterointinipin (N) läpi, 5 joka muodostuu kahden pinnan väliin, jolloin kalanteroitavan rainan pintaan johdetaan nipissä lämpöä ja siihen kohdistetaan painetta tietyllä matkalla rainan (W) kulkusuunnassa, tunnettu siitä, että kalanteroin-nissa käytetään pitkää, vähintään 70 mm pitkää kalanterointinippiä, jossa paperi saatetaan kontaktiin lämmitetyn kalanterointielementin, 10 kuten telan (1) pinnan kanssa, jonka pintalämpötila on vähintään 200°C, esim. välillä 200...300°C, ja paperilla on 10-20 % sisäänmenokosteus, jolloin rainan viipymäajalla nipissä ja nipissä rainan (W) pintaan kontaktissa olevan pinnan lämpötilan yhteisvaikutuksella aiheutetaan pysyvä muodonmuutos paperin pinnan 15 kuiduissa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pintalämpötila on vähintään 250°C, edullisesti välillä 250...300°C.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalanteroinnin jälkeen paperirainan (W) ainakin se puoli, johon lämpötilan ja viipymäajan yhteisvaikutus on kohdistettu pysyvän muodonmuutoksen aikaansaamiseksi, päällystetään. V 25

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että paperiraina (W) kuivataan kalanteroinnin jälkeen. I · I

: 5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, : että päällystys suoritetaan samassa linjassa kalanteroinnin kanssa. 30

: 6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tun- nettu siitä, että vastaava käsittely suoritetaan rainan molemmille puo- .Λ lille. » * * » · • I

7. Paperin käsittelylinja, jossa on kalanteri paperin pinnan käsittelemi- *: · · · seksi ja päällystysyksikkö paperin päällystämiseksi, tunnettu siitä, että » t 13 1 1 5405 — ennen kalanteria on elimet, jotka on järjestetty nostamaan paperiraina 10-20 % sisäänmenokosteuteen tai jättämään paperirainaan 10-20 % sisäänmenokosteus, — kalanteri käsittää paperirainan (W) kulkusuunnassa vähintään 5 70 mm pitkän nippialueen (N), joka muodostuu lämmitetyn kalanterointielementin pinnan, kuten telan (1) pinnan, ja toisen kalanterointielementin pinnan (2a) väliin, — lämmitetyn kalanterointielementin pinta on järjestetty vähintään 200°C lämpötilaan, ja 10. rainan kulkusuunnassa (W) kalanterin jälkeen on päällystysyksikkö (S), jossa on päällystyselimet (3, 4), jotka on järjestetty ainakin sille puolelle rainaa (W), joka on ollut lämmitetyn kalanterointielementin pintaa, kuten telan (1) pintaa vasten.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen käsittelylinja, tunnettu siitä, että kalanteri käsittää kaksi kalanterointiyksikköä (C1, C2), joissa nippi-alueilla (N) lämmitetyn kalanterointielementin pinta, kuten telan (1) pinta on rainan eri puolilla, ja rainan kulkusuunnassa kalanterointiyksikköjen (C1, C2) jälkeen on yksi tai useampi päällystysyksikkö (S), joissa on 20 elimet molemminpuolisen päällystyksen suorittamiseksi.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen käsittelylinja, tunnettu siitä, että kalanterin jälkeen ennen päällystysyksikköä (S) on kuivatusyksikkö I (5)· • · · » «·· * · · • · * φ • « · • · »I· • · t 1 ♦ * · • » • · · • 1 • · · • 1 f * · • · · 115405