FI116402B - Kalanterointimenetelmä - Google Patents

Description

1 1 6 4 0 2 KALANTEROINTIMENETELMÄ Tekniikan tausta

Keksintö liittyy paperin kalanterointiin ja koskee menetelmää, jossa paperiraina aje-5 taan lämmitettävän termotelan ja vastatelan muodostaman nipin läpi.

Kalanteroinnissa paperia puristetaan nipissä, jolloin erityisesti paperin pinta muokkautuu mekaanisen työn ja lämmön vaikutuksesta. Tarkoituksena on erityisesti lisätä paperin sileyttä ja eliminoida paksuusvaihteluja. Kalanteroinnissa paperi kuitenkin myös puristuu kokoon, mikä vähentää jäykkyyttä, lujuutta ja opasiteettiä.

10 Paperin muokkautuvuutta kalanteroinnissa voidaan lisätä paperin lämpötilaa nostamalla. Käytännössä tämä tapahtuu siten, että toinen nipin teloista on lämmitettävä, ns. termotela, joka on vasten rainan muokattavaa pintaa. Nykyisin käytössä olevissa kalanterointimenetelmissä termotelan pintalämpötila on enintään käsiteltävän paperin lasisiirtymälämpötilan alueella. Lasisiirtymälämpötila riippuu paperilaadusta. 15 Kosteus alentaa lasisiirtymälämpötilaa, minkä vuoksi paperia usein kostutetaan ennen kalanterointia. Tyypillisesti lasisiirtymälämpötila on välillä 150...250 °C.

Keksinnön kuvaus

Nyt on keksitty itsenäisten patenttivaatimusten mukaisesti kalanterointimenetelmä ja , kalanteri. Keksinnön eräitä suoritusmuotoja esitetään epäitsenäisissä vaatimuksissa.

’ · 20 Paperilla tarkoitetaan tässä yleisesti rainamaista materiaalia, joka on valmistettu kui- tususpensiosta. Paperi voi siis olla esimerkiksi varsinaista paperia, kuten painopape-:.,.: ria, tai kartonkia.

; Telalla tarkoitetaan tässä yleisesti kiertävää elintä, kuten pyörivää telaa ja/tai kiertä- . · * ’ vää hihnaa.

•' -,, 25 Puukuidusta valmistetussa paperissa on erilaisia polymeerejä: selluloosaa, hemisel- . ·. luloosaa ja ligniiniä. Päällystetyssä paperissa voi lisäksi olla muitakin polymeerejä, kuten tärkkelystä tai synteettisiä polymeerejä, kuten polystyreenibutadieeniä. Poly-‘ ‘ meerit ovat osaksi kiteisessä ja osaksi amorfisessa muodossa. Paperin polymeereissä : ’ tapahtuvat muodonmuutokset ovat ajasta riippuvia ja osittain palautumattomia (vis- 30 koelastisia). Viskoelastisen materiaalin makroskooppinen muodonmuutos on seurausta molekyylitasolla tapahtuvista muodonmuutosprosesseista. Lämpötilan nousu 2 1164u2 nopeuttaa molekyylien ja niiden segmenttien liikettä ja saa amorfisen faasin reagoimaan nopeammin ulkoiseen voimaan. Tällöin materiaalissa voidaan aikaansaada yhtä suuria pysyviä muodonmuutoksia lyhyempikestoisella ulkoisella voimalla.

Tietyn, kullekin polymeerille ominaisen lämpötila-alueen, lasisiirtymälämpötila-5 alueen, alapuolella amorfinen faasi on lasitilassa. Tällöin amorfiset polymeerit ja osittain kiteisten polymeerien amorfiset osat ovat jähmettyneet koviksi ja hauraiksi. Ulkoisen voiman vaikutuksesta voi lasitilassakin kuitenkin tapahtua palautuvan muodonmuutoksen (elastinen komponentti) lisäksi pysyvää muodonmuutosta (viskoosi komponentti), jota nimitetään plastiseksi muodonmuutokseksi. Lasisiirtymä-10 alueella amorfisen faasin viskoosin komponentin osuus kasvaa huomattavasti ja kaikki fysikaaliset ja mekaaniset ominaisuudet muuttuvat voimakkaasti. Alueen keskikohtaa kutsutaan lasisiirtymälämpötilaksi.

Puukuitujen selluloosan lasisiirtymälämpötila on kiteisyysasteesta riippuen noin 200.. .250 °C, hemiselluloosan noin 150...220 °C ja ligniinin noin 130...205 °C. 15 Päällysteissä tavallisesti käytettävien synteettisten polymeerien lasisiirtymälämpöti- lat ovat merkittävästi alempia kuin puukuitujen sisältämien luonnonpolymeerien. Esimerkiksi styreenibutadieenilateksin lasisiirtymälämpötila on polymeerin sidosra-kenteesta riippuen noin 0...70 °C. Tärkkelyksen lasisiirtymälämpötila on kuivissa olosuhteissa noin 100 °C. Lasisiirtymälämpötila on riippuvainen veden plastisoivas-. *. 20 ta vaikutuksesta. Vesipitoisuuden kasvu alentaa lasisiirtymälämpötilaa.

• ·' Lasisiirtymäalueen yläpuolella on kumimaisen olotilan alue. Lämpötilan edelleen • · noustessa saavutetaan kumimaisen virtauksen alue ja edelleen viskoosin virtauksen :: alue.

_···, Nyt keksityssä menetelmässä paperia kalenteroidaan nipissä termotelalla, jonka pin- 25 talämpötila on kalanteroitavan paperin lasisiirtymäalueen yläpuolella kumimaisen . . olotilan alueella, kumimaisen virtauksen alueella tai viskoosin virtauksen alueella, y Lämpötila on vähintään 300 °C tai vähintään noin 350 °C. Jopa noin 450 °C:n läm pötilaa voidaan käyttää. Ylärajana on 550 °C. Edullisimmin lämpötila on alueella 300.. .400 °C. Keksinnön mukaisissa lämpötiloissa pinnan kuidut plastisoituvat, jol- . ’". 30 loin niitä on helpompi muokata, esimerkiksi painaa litteäksi. Muodonmuutokset ovat myös pysyvämpiä kuin alemmissa lämpötiloissa. Korkeissa lämpötiloissa paperin ' ·' ' pinta jopa osittain sulaa. Pinnan plastisoitumisen ansiosta pinnan tason suuntainen ‘ ' muokkautuminen, kuten siirtyminen, lisääntyy.

1 1 6 4 u 2 3

Keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan paperin pinnalle parempi sileys, kiilto ja tiiveys. Tällöin esimerkiksi paperin painettavuus paranee, kun painoväri jää paremmin pintaan. Päällystetyillä laaduilla tarvittava päällysteen määrä vähene.

Haluttaessa voidaan paperin pintaa ennen kalanterinippiä myös kostuttaa plastisoita-5 vuuden edistämiseksi. Keksinnön mukaisissa lämpötiloissa ei kostutusta yleensä kuitenkaan tarvitse käyttää.

Haluttaessa voidaan paperia nipin jälkeen jäähdyttää.

Kun paperin pinta muokkautuu nipissä helpommin, voidaan käyttää alempia nippi-paineita ja lyhyempiä viipymäaikoja. Näin erityisesti paperin kokoopuristuminen 10 vähenee ja tilavuuspaino (bulkki) säilyy paremmin.

Kalanteri voi olla esimerkiksi softkalanteri. Kalanteri voi olla myös esimerkiksi mo-ninippikalanteri. Perinteisessä kahden pyöreän telan muodostamassa kalanterissa viivakuorma voi olla esimerkiksi 40...200 kN/m. Kalanterinippi on edullisesti niin sanottu pitkänippi, jossa ainakin toisella puolella on kiertävä hihna, joka nipissä 15 kulkee niin sanotun kengän yli, jossa sitä painaa toinen nippipinta. Paperirainan nipissä kulkema matka on vähintään 25 mm esimerkiksi 25...400 mm, kuten 150...250 mm. Nippipaine on enintään 30 MPa, kuten 5...30 MPa, hihnan pinnoitteesta ja viivakuormasta riippuen. Viipymäaika nipissä voi olla lyhyt.

Nippiin tulevan paperirainan lämpötila voi olla esimerkiksi 30...100 °C. Yleisesti on ; 20 sitä parempi, mitä alhaisempi on paperin sisälämpötila, koska tällöin paperin sisä- ; osan kokoonpuristuminen on vähäisempää. Paperin toista pintaa voidaan jäähdyttää.

. ·. Lämpötilagradientin muodostumiseen kalanterin nipissä vaikuttavat lämmön siirty- , t, ’; minen termopinnasta paperiin, lämmön siirtyminen paperin sisällä ja lämmön siir tyminen taustapuolelta vastinpintaan. Puristuspaine vaikuttaa merkittävästi lämmön-25 siirtoon.

i : : Paperin sisäosan muokkautumista edelleen vähennetään jäähdyttämällä vastatelan : ': puoleista rainan pintaa.

\ : Menetelmä soveltuu niin päällystetylle kuin päällystämättömälle paperille ja sekä ·' : esikalanterointiin että viimeistelykalanterointiin. Esikalanteroinnissa pyritään erityi- . ’ : 30 sesti hallitsemaan päällystyksen vaatimaa karheus- ja huokoisuustasoa.

* * .. · Tarvittava korkea lämpötila aikaansaadaan parhaiten öljy- tai induktiokuumennuk- sella.

Claims (2)

1. Förfarande för kalandrering av papper, vid vilket förfarande en pappersbana förs genom ett nyp bildat av en upphettbar termocylinder och en motcylinder och temperaturen hos ytan av termocylindem är ovanför papprets glasövergängsomräde, kännetecknat av att pappersbanans färdlängd i nypet är ätminstone 25 mm, nyp- 15 trycket är 30 MPa temperaturen hos ytan av termocylindem är 300.. .550 °C och att den yta av banan som vetter mot motcylindem kyles för att förhindra att papprets in-nersida bearbetas.

1. Menetelmä paperin kalanteroimiseksi, jossa menetelmässä paperiraina johdetaan lämmitettävän termotelan ja vastatelan muodostaman nipin läpi ja termotelan pinnan lämpötila on paperin lasisiirtymäalueen yläpuolella, tunnettu siitä, että pape- 5 rirainan nipissä kulkema matka on vähintään 25 mm, nippipaine on enintään

30 MPa, termotelan pinnan lämpötila on 300...550 °C ja että vastatelan puoleista rainan pintaa jäähdytetään paperin sisäosan muokkautumisen estämiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa termotelan pinnan lämpötila on 300...400 °C.

10 Patentkrav

1 1 6 4 u 2

2. Förfarande enligt patentkrav 1, varvid temperaturen hos ytan av termocylin- V dernär 300...400 °C. ' * · > » > » fr · * I I · • · » I * < I * t I » » » » ! > » » > »