FI116406B - Menetelmä kuiturainan päällystämiseksi - Google Patents

Description

1 1 6 4 u 6

Menetelmä kuiturainan päällystämiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä kuiturainan päällystämiseksi yhdellä tai useammalla päällystysainekerroksella. Keksinnön kohteena on myös laitteisto menetelmän 5 suorittamiseksi.

Tunnetun tekniikan mukaista on suorittaa kuiturainan päällystys käyttäen ns. cast-coating -tekniikkaa. Siinä päällystysaine applikoidaan ensin joko yhdessä tai useammassa vaiheessa kuiturainan pinnalle. Applikoinnin jälkeen voidaan suorittaa 10 välikulvaus ja välikostutus tai suorittaa suoraan päällystysaineen loppukuivaus, kiinnitys kuiturainaan sekä kiillotus puristavassa kontaktissa kuuman kontaktipinnan kanssa. Tämä käsittely suoritetaan yleensä jenkkisylinterin avulla. Cast coating -prosessissa keskeistä on olennaisesti vielä märän päällysteen suora kontakti kuuman, tyypillisesti kiiltäväksi hiotun metallipinnan kanssa. Kontaktissa kuuman pinnan 15 kanssa päällyste kuivuu ja sen pinta kiillottuu samalla kun se kiinnittyy kuiturainan pintaan. Prosessin avulla saadaan aikaan kuiturainaan pinta, jolla on erityisesti hyvät painettavuusominaisuudet. Pinta on erittäin sileä ja lisäksi pintakerrokset imevät painovärin nopeasti ja myös painovärin kuivuminen tapahtuu nopeasti.

20 Tämän tyyppisessä prosessissa ongelmana on ollut mm. rajoitukset ajonopeudelle. Ajonopeuksien nostoa ovat rajoittaneet sekä applikointimenetelmät että kontakti-vaiheessa yleensä käytetyn jenkkisylinterin rajalliset käyttöominaisuudet Tästä :.' : johtuen cast coating -tyyppinen päällystysprosessi on jouduttu suorittamaan yleensä off line -koneella. Toinen selkeä ongelma on ollut märän päällystysaineen tarttumi-25 nen kuumaan metallipintaan. Tarttumisongelmaa on yritetty välttää tarttumista • ; : vähentävien aineiden avulla. Tällaista irrotusainetta on applikoitu esimerkiksi ensin . . suoraan kuumalle kontaktipinnalle ja siitä edelleen itse puristuskontaktissa kontakti- . - , pinnan ja päällysteen väliin.

30 Tunnettua tekniikka on toisaalta myös monikerroksinen päällystys verhopäällystys-tekniikkaa täyttäen. Tällä tekniikalla voidaan kerrosten sekoittumatta applikoida sekä samassa että eri prosessivaiheissa useita, tarkasti halutun paksuisia päällys-tysainekerroksia tai muita funktionaalisia ainekerroksia kuiturainan pinnalle. Esimer-: läksi varsinaisten päällystysainekemosten päälle voidaan applikoida lisäksi vielä 35 muita kerroksia ilman, että vaikutetaan millään tavoin alempiin ainekerroksiin. Ver- 1 1 6 4 U 6 2 hopäällystystekniikka mahdollistaa myös suuremmat ajonopeudet moneen muuhun päällystystekniikkaan verrattuna.

Niinpä esillä olevan keksinnön eräänä tärkeänä päämääränä on aikaansaada mene-5 telmä, jolla saavutetaan cast coating -menetelmän avulla saatavat edut pinnoitetun kuiturainan painettavuuden kannalta, ja jolla samalla vältetään edellä mainitun kaltaiselta ongelmalta päällystysaineiden tarttumiselta kontaktipintoihin ja mahdollistetaan suuremmat ajonopeudet jolloin menetelmää voitaisiin soveltaa entistä paremmin myös on line -koneiden yhteydessä.

10 Näiden päämäärien saavuttamiseksi on esillä olevalle keksinnön mukaiselle menetelmälle tunnusomaista se, mitä on esitetty itsenäisen patenttivaatimuksen 1 tun-nusmerkkiosassa. Keksinnön edullisia suoritusmuotoja on esitetty epäitsenäisissä vaatimuksissa.

15

Keksinnönmukaisen menetelmän avulla saavutetaan lukuisia etuja tunnetun tekniikan mukaisin ratkaisuihin verrattuna. Keksinnön mukaisen menetelmän keskeisenä etuna on se, että verhopäällystystä käyttäen voidaan irrotusaineet applikoida hallitusti päällysteeseen esimerkiksi joko päällimmäiseen päällystysainekerrokseen ja 20 päällimmäisen kerroksen päälle omana kerroksenaan. Näin voidaan entistä helpommin välttyä cast coating -prosessin liittyviltä ongelmilta päällysteen tarttuessa kuumaan kontaktipintaan. Irrotusaineen applikointi päällysteeseen voidaan siis suorittaa jo itse päällysteen applikoinnin yhteydessä. Tämä yhdistettynä yleensä verhopääl-lystystekniikalla saavutettavaan applikoinnin ajonopeuden lisäämiseen mahdollistaa : 25 koko päällystysprosessin kannalta ajonopeuden noston. Samalla mahdollistetaan • ; ’: päällystysprosessin käyttö on line -koneena.

. · · ·. Verhopäällystyksen ja erityisesti monikerrosverhopäällystyksen käyttö mahdollistaa t » myös useamman eri päällystysainekerroksen muodostamisen ja siten halutunlaisen 30 kerrosrakenteen ja siten päällysteen ominaisuudet kerroksittain. Päällysteen eri • kerroksille saadaan aikaan halutunlaiset ominaisuudet. Aiemmin mahdollisuudet ' · ‘ päällysteen ominaisuuksia säätelemiseen päällysteen sen eri kerroksissa ovat olleet olennaisesti rajoitetummat.

1 1 6 4 ϋ 6 3

Kun verhopäällystykseen yhdistetään keksinnön mukaisella tavalla olennaisen välittömästi päällysteen applikoinnin jälkeen puristuskontakti kuuman kontaktipinnan kanssa, saadaan päällysteen pinta vieläpä erittäin sileäksi. Tällä on olennainen merkitys painettavuuden kannalta. Kontaktittomaan päällysteen applikointiin perus* 5 tuville päällystysmenetelmille kun on eräänä haitallisena ominaisuutena ollut päällysteen epätasainen, paperin alkuperäistä karheutta noudattava pinta. Keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan saavuttaa sileä pinta lopputuotteelle, mikä ei ole tavallisesti mahdollista kontaktittomalle päällystysmenetelmälle. Esimerkiksi spray-ja verhopäällystyksessä pinta on yleensä varsin karhea noudattaen paperin alkupe-10 riistä karheutta. Puristuskontaktin aikana tapahtuu päällysteen ulkopinnan olennaista tasoittumista. Mainittavana etuna on lisäksi myös se, että kontaktittomana pääl-lystysmenetelmänä sen kuiturainaan kohdistama rasitus ja siten myös ratakatko-herkkyys on olennaisesti pienempi muihin pääliystysmeneteimiin verrattuna.

15 Olennaista lisäetua saavutetaan edelleen, jos puristuskontakti suoritetaan keksinnön erään sovellutusmuodon mukaisesti erityisen edullisesti metallihihnakalanterin avulla. Metaliihihnakalanterin avulla voidaan järjestää helposti säädettävät ja eri ajo-olosuhteille soveltuvat; juuri sopivat arvot niin puristuskontaktin käsittelyajalle, kuiturainaan kohdistettavalle paineelle kuin kontaktipintojen lämpötilalle. Samalla 20 tarjoutuu lisäksi mahdollisuus luopua erillisestä kuiturainan loppukalanteroinnista päällystysprosessin jälkeen. Keskeisenä etuna metallihihnakalanterin käytössä on ... myös se, että se ei aseta päällystysprosessin kannalta rajoituksia ajonopeudelle ’ ·' ’ toisin kuin esimerkiksi jenkkisylinteri.

: : 25 Seuraavassa keksintöä selostetaan lähemmin oheisen piirustuksen avulla. Siinä ; : ‘ Kuvio 1 esittää tunnetun tekniikan mukaista cast coating -menetelmää kuitu- : '": rainan päällystämiseksi, 30 kuvio 2 esittää erästä keksinnön mukaista menetelmää soveltavaa laitteistoa , · · ·. kuiturainan päällystämiseksi, jossa puristuskontakti suoritetaan metal lihihnakalanterin avulla.

,.,: Kuviossa 1 esitetty cast coating -tyyppinen kuiturainan päällystysprosessi suorite- : *. 35 taan menetelmälle tyypilliseen tapaan off line -koneella. Kuituraina W puretaan 4 11 6 4 ϋ 6 aukirullaimelta 10 ja sen pinnalle aprikoidaan päällyste. Applikoinnissa voidaan käyttää useita tunnettuja tekniikoita kuten esimerkiksi kuviossa 1 esitetty ilmaharja-päällystys 11. Kuvion 1 mukaisessa prosessissa applikoinnin jälkeen suoritetaan välikuivatus 12 sekä uudelleenkostutus 13 ennen kuiturainan vientiä kuumaan puris-5 tuskontaktiin. Saatetaan myös käyttää menetelmää, jossa kuivaus ja uudelleenkos-tutusvaihe on jätetty pois eli käsittely kuuman kontaktipinnan kanssa tapahtuu olennaisen välittömästi päällysteen applikoinnin ja mahdollisten kemikaalilisäysten jälkeen. Tällä tarkoitetaan sitä, että ilman erillisiä kuiturainaan kohdistettavia toimenpiteitä päällysteen kuivumisen nopeuttamiseksi, päällyste ei ehdi kuivua merki-10 tyksellisesti ennen sen viemistä puristuskontaktiin kontaktipintojen kanssa.

Päällysteen kuivaus suoritetaan siis puristavassa kontaktissa kuuman, tyypillisesti kiiltäväksi hiotun metallipinnan kanssa. Puristuskontakti suoritetaan tässä jenk-kisylinterin 15 avulla, jolloin jenkkisylinterin pinta toimii siis kuumana kontaktipinta-15 na. Kuiturainan pintaan voidaan vielä ennen käsittelyä applikoida tarttumista ehkäisevää ainetta joko sellaisenaan tai esimerkiksi sekoitettuna päällystysaineeseen.

Kuviossa 1 on jäljestetty vielä päällysteen lisäapplikointi lammikkomenetelmällä 14 sekä tarttumista ehkäisevän aineen lisäys juuri ennen käsittelyä jenkkisylinterissä.

20 Käsittelyn jälkeen kuivanutta ja vielä lämmintä päällystettyä kuiturainaa jäähdytetään 16 sekä mahdollisesti myös uudelleen kostutetaan esimerkiksi kostu-tus/höyrytyslaatikossa 17 ja jäähdytetään vielä kertaalleen. Lopuksi suoritetaan *·’ ’ vielä mahdollinen kalanterointi 18 ja muut mahdolliset kuiturainan viimeistelyyn ‘ ·: · liittyvät käsittelyt ennen kelausta rullalle 19.

:. i 25 :.· I Edellä kuvatun tyyppisiin cast coating -prosesseihin liittyy monia ongelmia. Nykyisin käytetyistä päällystystekniikoista johtuen ei päällysteen rakenteeseen ja ominai-: suuksiin voida vaikuttaa muuten kuin koko päällysteen ainekoostumusta ja koko naispaksuutta säätelemällä. Päällysteen märkä pinta aiheuttaa ongelmia tarttues-30 saan herkästi kuumiin kontaktipintoihin. Merkittävimpänä yksittäisenä ratkaisuna tähän ongelmaan on käytetty tarttumista ehkäisevien aineiden käyttämistä päällysteen ja kontaktipintojen välissä. Tällaisten aineiden kattava applikointi suoraan märän päällysteen pintaan on osoittautunut vaikeaksi ja applikointi suoritetaan yleensä kontaktipinnan kautta. Aine pyritään siis levittämään tasaiseksi kalvoksi 35 kuumalle kontaktipinnalle juuri ennen kontaktia kuiturainan kanssa. Ongelmia on 1 1 6 4 U 6 5 esiintynyt niin pintojen puhtaanapidossa, aineiden tasaisessa levittämisessä kuin myös ajonopeuksien kasvattamisessa.

Tavanomaisiin päällystystekniikoihin liittyy lisäksi rajoitukset ajonopeuden suhteen.

5 Lisäksi ajonopeutta rajoittaa puristuskontaktiin tyypillisesti käytettävä jenkkisylinteri. Ajonopeuden rajoitusten johdosta cast coating «tyyppiset päällystysprosessit joudutaan usein toteuttaman off line -sovelluksena. Jenkkisylinterin osalta ajonopeuden nosto edellyttäisi jo tukiviiran tai vastaavanlaisten järjestelyiden käyttämistä. Lisäksi jenkkisylinterin ennestään suurta kokoa täytyisi kasvattaa edelleen tarpeeksi pitkän 10 kontaktiajan saamiseksi.

Kuviossa 2 on esitetty keksinnön mukainen päällystysprosessi, jossa päällystettävä kuituraina W ohjataan käsittelyyn joko suoraan paperi-/kartonkikoneelta tai puretaan aukirullaimelta (ei esitetty). Päällysteen applikointi kuiturainan pinnalle suorite-15 taan nyt verhopäällystimen 21 avulla. Verhopäällystinlaite voi olla sekä raosta syöttävä että tasolta syöttävä verhopäällystyslaite. Jälkimmäisen tapauksessa voidaan päällystysainekerroksia applikoida edullisesti useita samalla kertaa. Näin moniker-roksisenkin päällysteen applikointi voidaan suorittaa kokonaisuudessaan yhdessä prosessivaiheessa yhden laitteen avulla. Voidaan luonnollisesti myös ajatella, että 20 käytetään useampaa peräkkäistä raosta syöttävää verhopäällysbntä monikerroksisen päällysteen muodostamiseksi.

116 4 ϋ6 6

Applikoinnin jälkeen kuituraina on heti valmis ohjattavaksi puristuskontaktiin kuuman käsittelypinnan kanssa. On myös mahdollista esikuivattaa 23 kuiturainaa W seka suorittaa vielä uudelleen kostutus 24 ennen käsittelyä. Itse käsittely voidaan suorittaa hyvinkin monella, sinänsä tunnetun tekniikan mukaisella laitteella, kuten 5 Condebelt-tyyppisellä laitteella, jenkkisylinterillä sekä esimerkiksi erityyppisillä kalentereilla, joissa on ainakin yksi kuumennettava metallipinta, kuten kone-, soft- tai kenkäkalanteri. Voidaan myös ajatella, että kuiturainan käsittely kuumaa kontaktipintaa vasten suoritetaan kuivaussylinterien avulla. Erityisen edullisesti kuiturainan kohdistettava puristuskontakti suoritetaan keksinnön mukaisessa jäljestetyssä me-10 tallihihnakalanterin avulla.

Olennaista keksinnön mukaisessa järjestelyssä on kuiturainan käsittelyssä se, että kuiturainan pintaan applikoitu päällyste on vielä olennaisen kosteaa sen mennessä käsittelyyn, kuiva-ainepitoisuuden ollessa tyypillisesti alle 90 %. Käsittely jäijeste-15 tään tapahtumaan olennaisen välittömästi päällysteen applikoinnin jälkeen niin, että ilman erillisiä kuiturainaan kohdistettavia kuivatustoimenpiteitä ei päällysteessä ehdi tapahtua merkittävää kuivumista ennen käsittelyä.

Erityisesti metallihihnakalanteria käyttämällä keksinnön mukaisessa järjestelyssä 20 saavutetaan lisäetuna mahdollisuus luopua erillisestä kalanteroinnista päällystyspro-sessin jälkeen. Kuiturainaan voidaan kohdistaa setä päällysteen kuivumisen karmalta tarpeeksi pitkä käsittelyaika että lisäksi myös tarpeeksi suuri painevaikutus niin, ' * ‘ ‘ että voidaan vaikuttaa halutulla tavalla setä päällysteeseen että kuiturainan raken- ' ··' teeseen. Painevaikutusta voidaan tarvittaessa kasvattaa metallihihnakalanterin 25 käsittelyalueelle erillisen nippltelan 26 kanssa muodostettavan puristusnipin N avul-:.; · la. Päällysteen pinta saadaan erittäin sileäksi ja ominaisuuksiltaan halutuksi paina- a i; i' tusta varten. Sopivia käsittelyparametreja täyttäen on mahdollistaa saavuttaa myös : ’ ’ ’: se lisäetu, että voidaan samalla luopua erillisestä, päällystetyn kuiturainan viimeiste levästä loppukalanteroinnista.

30 I * ( , , Metallihihnakalanterin etuna kuiturainan käsittelyssä on myös sen säädettävyys setä nopeus. Käsittelyalueen pituutta voidaan säätää eikä ajonopeus ole esimerkiksi : ' ’ verhopäällystykseen verrattuna rajoittavana tekijänä. Lisäksi metallihihnakalanteris- ,,,: sa on helppo järjestää kuuma kontaktipinta kuiturainan molemmille puolille. Voidaan : . 35 täyttää esimerkiksi joko kahta kuumennettavaa metallihihnaa, joiden välistä kuitu- 7 116406 raina järjestetään kulkemaan. Toisaalta kuumennus voidaan järjestää myös metalli-hihnakalanterin vastinelimeen, joka on yleensä tela 25. Keksinnön mukaisessa menetelmässä kontaktipintojen edullinen lämpötila-alue on välillä noin +50°C-+400°C.

5

Edellä esitetyssä keksinnön suoritusmuodossa suoritetaan koko päällysteen appli-kointi verhopäällystyksen avulla. Voidaan luonnollisesti myös ajatella, että osa päällysteestä applikoidaan muilla tunnetuilla menetelmillä. Olennaista keksinnön mukaisessa järjestelyssä on, että ainakin päällysteen päällimmäiset ainekerrokset sekä 10 mahdollisesti joko niihin sekoitettu tai kokonaan omana kerroksenaan aprikoitava, tarttumista estävä aine tai aineet applikoidaan kuiturainan pintaan verhopäällystys-menetelmällä. Näin applikointi voidaan suorittaa vaikuttamatta olennaisella tavalla alempiin päällystysainekerroksiin.

15 Keksinnön erään lisänäkökannan mukaisesti voidaan päällysteen pintaan ennen käsittelyä puristuskontaktissa applikoida tarttumista estävää ainetta esimerkiksi spraymenetelmällä. Aine voidaan applikoida sellaisenaan sopivan ohuena nesteenä tai esimerkiksi veteen tai muuhun nesteeseen sekoitettuna.

20 Keksinnön erään lisänäkökannan mukaisesti esillä olevan menetelmän mukainen päällystysprosessi voidaan suorittaa myös kuiturainan molemmille puolille. Tämä .. voidaan toteuttaa joko niin että applikointi verhopäällystyksen avulla suoritetaan * * < ensin toiselle puolelle ja sitten toiselle puolelle tai että applikointi suoritetaan kuitu-' rainan molemmille puolille ennen kuiturainan käsittelyä kuumassa puristuskontaktis- V·: 25 sa.

Claims (11)

1. Menetelmä kulturainan (W) päällystämiseksi yhdellä tai useammalla päällysteker-roksella, tunnettu siitä, että menetelmässä kuiturainan (W) pintaan ainakin toisel- 5 le puolelle aprikoidaan ainakin yksi päällystysainekerros verhopäällystimellä (21), ja että aprikoitujen päällystysainekerrosten muodostamaan vielä kosteaan päällysteeseen kohdistetaan olennaisen välittömästi mainitun applikoinnin jälkeen kuuma puristuskontakti kuuman kontaktipinnan tai kontaktipintojen avulla, jolloin päällyste kiinnittyy kuiturainan (W) pintaan, päällyste kuivuu ja sen pinta tasoittuu ja kiillot-10 tuu.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu puristuskontakti suoritetaan metaliihihnakalanterilla.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu puristuskontakti suoritetaan Condebelt-laitteella.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu puristuskontakti suoritetaan jenkkisylinterillä. 20

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu puristuskontakti suoritetaan jollakin muulia tunnetulla kalanterilla, joka sisältää * . ainakin yhden kuumennettavan metallipinnan, kuten kone-, soft- tai kenkäkalanteril- V'i la. 25

• · :.: : 6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu .. ‘ ·' puristuskontakti suoritetaan kuivatussylintereillä. • ·

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että · · 30 mainittu applikointi suoritetaan monikerrosverhopäällystyksenä.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että • · päällimmäiseen päällystysainekerrokseen tai päällystekerrosten sen pinnalle lisätään mainitun verhopääliystysapplikoinnin yhteydessä tarttumista vähentävää ainetta. 35 1 1 6 4 ϋ 6

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että päällystekerrosten applikoinnin ja kuumakontaktivaiheen välissä suoritetaan päällys-tekerrosten esikuivatus ja/tai päällysteen pinnan kostutus.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainakin päällimmäisen päällystysainekerroksen applikointi kuiturainan pinnalle suoritetaan verhopäällystystekniikalla, ja että olennaisesti applikoinnin jälkeen kuiturai-naan kohdistetaan puristus kuumassa kontaktissa metallihihnakalanterin avulla.

11. Laitteisto (2) kuiturainan (W) päällystämiseksi, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu ainakin yksi verhopäällystyslaite (21) ainakin yhden päällystysainekerroksen applikoimiseksi kuiturainan (W) pinnalle, sekä kuiturainan (W) kulkusuunnassa olennaisen välittömästi mainittua verhopäällystyslaitetta seuraava käsittelylaite (22) kuiturainan (W) käsittelemiseksi kuumassa puristuskontaktissa. 15 I I · • * I • * · • » t> • * * » » • i · • t • t t f I ίο 116 4 ϋ 6