FI116980B - Esikalanterointimenetelmä ja paperin käsittelylinja - Google Patents

Description

Esikalanterointimenetelmä ja paperin käsittelyiinja

Keksintö kohdistuu esikalanterointimenetelmään, jossa paf kostutetaan ja johdetaan esikalanterointinipin läpi, joka mu 5 kahden pinnan väliin, jolloin kalanteroitavan rainan pintaan jo nipissä lämpöä ja siihen kohdistetaan painetta, minkä jälkee päällystetään. Keksintö kohdistuu myös paperin käsittelylinjaa on paperirainan kulkusuunnassa peräkkäin laitteet em. toimen suorittamiseksi.

10

Paperin kuivatuksen jälkeen rainan pintarakenne saatetaan f pinnalle suoritettavalla mekaanisella käsittelyllä, kalanteroinnills terointimenetelmiä on monia, mutta kaikille niille yhteistä or vieminen yhden tai useamman nipin läpi, joka muodostuu kah< 15 nan, normaalisti pyörivien telapintojen väliin. Kalanteroinnin ti sena on parantaa paperin laatua puristamalla se tiettyyn vak paksuuteen ja erityisesti siloittamalla sen pintaa. Kun kalan seuraa paperin päällystys, on kysymyksessä esikalanteroinl paperin pinta käsitellään kalanterissa niin, että sillä on 20 ominaisuudet nimenomaan päällystysprosessia ajatellen, suhteessa on esikalanteroinnin tarkoituksena mm. sitoa ii partikkeleita pintaan ja sulkea pintaa, jotta päällystyskerroksei tasainen.

• · • ♦ • · · ♦ · ♦ 25 Esikaianteroinnissa voidaan rainaan vaikuttaa lämpötilalla ja p; Rainan pintaan siirretään lämpöä yleisimmin kontaktissa sitä r :!e.’ ohjaavan kuuman kontaktipinnan, esimerkiksi kalanteritelar metallipinnan kautta. Käyttämällä ainakin toisen telan pintana p s—: pinnoitetta tai viemällä tämän toisen telan tai erityisen kenkäel 30 kautta elastinen hihna saadaan aikaan nipin molemmilla puolill • · · : voimalla vastakkain puristuvien elementtien vaikutuksesta nip O toutumaan rainan kulkusuunnassa pitemmäksi ns. pitkäksi 2 1 niinpä onkin merkitystä sillä, mihin kosteuspitoisuuteen raina ki tai uudelleenkostutetaan ennen esikalanterointia.

Esikalanteroinnin jälkeen paperille suoritetaan päällystys, 5 kalanteroituun paperin pintaan levitetään päällystyspasta sopivalla menetelmällä. Päällystyspasta on vesipohjainen seo on paperin optisiin ominaisuuksiin vaikuttavaa pigmenttiä sei ainetta pigmentin kiinnittämiseksi. Esikalanterointimenetelmillä pyritään saamaan pinnaltaan päällystykseen sopivaksi, 10 silenemään, ja erityisesti saamaan pohjapaperin pinta tiiviiksi, h pääliystysmenetelmillä pystytään levittämään hyvin tasaisesti f pääliystemääriä.

Ongelmaksi päällystettäessä esikalanteroitua paperia on 15 paperin karheus ja absorptiokyky. Päällystyksessä käytetty vesi paperiin esikalanteroinnissa syntyneitä muutoksia, alkuperäinen muoto palautuu, ja kalanteroinnissa kokoonpuris kuiduista tulee jälleen ’’putkimaisia”. Tämän johdosta paper pyrkii karhenemaan uudestaan päällystyksen yhteydessä. 20 ongelma on kaikissa esikalanteroinnin jälkeisissä viimeistelykäsitteiyissä, missä paperin pinta tulee veden kosketuksiin, kuten esim. pintaliimauksessa.

• « 9 · · • · « • · :y. Karhenemisongelmaa on esiintynyt esim. mekaanista mass 25 rimmaksi osaksi sisältävillä pohjapapereilla, joilla hyvää peittoc tytä saavuttamaan päällystysprosessissa pienillä päällystei / Myös muilla paperilaaduilla voi olla samoja ongelmia. Toisaalta temäärät halutaan pitää tietyissä, mm. paperilaadun määritte * tavoitearvoissa.

30 tt 4 : V Kansainvälisessä hakemuksessa WO 01/98585 on C!: esikalanterointimenetelmä, jossa raina johdetaan kalanteroir 3 saadaan aikaan paperin pintakerroksen kuituihin, joiden relal· sen aiheuttama karheneminen on ollut ongelmana, ja z-suunnassa keskellä oleviin kuituihin voidaan jättää vaikul jolloin paperin bulkkisuus säilyy. Tyypillistä menetelmälle on 5 sisäänmenokosteus esikalanterointiin, välillä 10-20 %, ja lisi tavoitekosteuteen esikaianteroinnin jälkeen, jolloin tietoisesti lisäämään karheutta ja palauttamaan kuidut alkuperäiseen mi osittain. Näin pinta ei karhene lisää sen joutuessa veden vail· alaiseksi seuraavassa pääilystysprosessissa. Vaihtoehtoisesti 10 esikalanterointiparametrit valita niin, että paperi saavu esikalanteroinnissa tavoitekosteuden ennen päällystystä.

Julkaisussa WO 02/103109 on esitetty esikalanterointimei jossa paperiraina johdetaan kuivatuksen jälkeen kostutusl 15 kautta esikalanterointinippiin. Sopivaksi viipymäajaksi kostutusl ja esikalanterointinipin välillä on mainittu 0,05 - 0,5 s. Sopivasti kostutusveden vaikutusajalla voidaan rainan molemmat kostuttaa ja jättää keskiosa oleellisesti kostuttamatta. Esikalani jälkeen raina johdetaan päällystysaseman läpi.

20

Esikalanterointimenetelmien kehittymisestä huolimatta karhi absorptiokykyä ei ole pystytty laskemaan päällystysprosessia :Y: niin alas, kuin on toivottavaa.

• * • ·

• · I

• < 9 : .·. 25 Keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat j taa pinnan laatua esikalanteroinnissa em. muuttujien suhteei • * ;.e.e pohjapaperille saadaan esim. filminsiirtopäällystystä \.f ihanteellinen laatu. Näin voidaan valita esim. päällystysain • * *··· ilman päällystettävän pinnan laadun asettamia rajoituksia.

30 • · · i Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mi '•.J menetelmälle on Dääasiassa tunnusomaista se. mikä on 4 kosketuksiin, on 0,6 - 6,0 s, edullisesti 0,8 - 1,5 s. Pitkäst imeytymisajasta johtuen pohjapaperin pinnan huokoisuus ja alenee ja päällystekerroksesta tulee tasaisempi ja sileämpi.

5 Esikalanterointi voidaan suorittaa esim. soft-kal kenkäkalanterilla, joustavapintaisella hihnakalanterilla tai meti kalanterilla, joissa kaikissa on kuumennettu pinta, ji kosketuksissa nipin pituuden ja ratanopeuden määräämän nippikuorman määräämällä paineella paperirainaan. Kuumalla 10 saadaan aikaan rainaan tietty pintalämpötila. Kuumennettu kosketuksissa nipissä ainakin siihen rainan pintaan, joka pääll esikalanteroinnin jälkeen. Jos molemmat ranan pinnat päällj käytetään kahta peräkkäistä nippiä, joissa kalanteroivien ele sijainti on symmetrinen rainan tason suhteen, tai voidaan käyi 15 nippiä, jossa kuumennetut elementit ovat nipin molemmilla puol

Kun riittävässä vaikutusajassa aikaisemmin kostunut raina kaianterointinipissä paineen alaisena kontaktiin kuuman pinnan voidaan paperin pinnan absorptiokykyä ja karheutta huom 20 pienentää. Koska suuret ratanopeudet vaativat em. viipym saavuttamiseksi pitkän matkan kostustuspisteen ja kalanterinip voidaan raina järjestää kulkemaan mutkittelevaa :Y: kostutuspisteestä ensimmäiseen tai ainoaan esikalanteroir :Y: Näin konepituutta ei tarvitse kasvattaa. Järjestämällä yksi tai * 1 : .·. 25 radan kulkua tällä välillä ohjaavista elementeistä, kuten siirrettäväksi, voidaan matkaa ja samalla viipymäaikaa säätää.

·· t ♦ · * YI* On huomattava, että kuuman telan pintalämpötilan tulee < siirtymälämpötilan yläpuolella, jotta pintakuidut saadaan lasi 30 lämpötilaan. Riittävän pitkällä viipymäajalla kalanterinipissä : Y kontaktissa olevan pinnan pintalämpötila on välillä 100 - 300°( sesti välillä 150°C - 250°C, jolloin saadaan riittävä 5 1 matalampi kosteus toisessa nipissä vaatii korkeamman lä samaan muodonmuutokseen pääsemiseksi. Toisaalta pohjap; esikalanterointiin tullessaan usein epäsymmetrinen ominaisui (karheus, absorptio), jolloin voi olla tarpeellista kalanteroida s< 5 määrin "epäsymmetrisesti” em. erojen tasaamiseksi.

Pitkällä nipillä saadaan pieni paine ja pitkä viipymäaika, jolla säästetään bulkkia ja toisaalta voidaan nostaa kuitujen lämpc kealle. Kalanteroinnin sisäänmenokosteus ja kalanterointil 10 muodostavat muuttujat, joiden avulla pinnan laatuun liittyvää rointitulosta voidaan säätää sopivaksi päällystystä ajatellen jok tai molempien muuttujien avulla. On esimerkiksi mahdollista pit muuttujaa vakiona ja muuttaa toista halutun sileyden ja 1 saamiseksi pintaan. Korkea kosteus on edullinen myös siinä n 15 että kalanteroinnin jälkeen loppukosteus ei ole liian alhainer käytetäänkin korkeaa lämpötilaa.

Keksinnön mukaiselle paperin käsittelylinjalle on pu tunnusomaista se, mikä on esitetty oheisen patenttivaatimi 20 tunnusmerkkiosassa. Paperirainan kulkurata ennen päällystys kostutuslaitteen ja kuuman esikalanterointinippipinnan νέ järjestetty riittävän pitkäksi, jotta edellä mainitut päällystyksen :Y: edulliset vaikutukset voidaan toteuttaa.

« · • « · • « · : 25 Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oht • · ψ "Y rustuksiin, joissa • * « · » kuval esittää kostutusmäärän vaikutusta PPS-s10 - karhei • » **··* viipymäajoilla soft-kalanterilla suoritetussa 30 kalanteroinnissa, M · • · · • ♦ • ♦ • · · kuva 2 esittää kostutusmäärän vaikutusta Cobb-Ur 6 1 kuva 4 esittää viipymäajan vaikutusta Cobb-Unc öljynabsorptioon eri kostutusmäärillä soft-ka suoritetussa esikalanteroinnissa, ja 5 kuva 5 esittää paperinvaimistuslinjaa, jossa käytetään k€ mukaista esikalanterointia.

Kuvassa 5 on esitetty laitteisto, joka on sijoitettu jatkuvatc 10 paperinvalmistuslinjaan, jossa paperiraina on ensin muc formeriosaiia kuitususpensiosta ja kuivattu sitten puristar kuumentamalla. Paperikoneen kuivatusosalta D, jossa kuiv tapahtunut lämmön avulla, paperin tuotantonopeuden ve ratanopeudella liikkuva jatkuva paperiraina W johdetaan t< 15 ohjaamana kalanteriin C, jossa esikalanterointi suoritetaan. Ka paperirainaa johdetaan jatkuvasti samassa ratanop päällystysyksikköön S. Tämän jälkeen päällystetty pa| johdetaan kuivauksen kautta kiinnirullaukseen, joss; muodostetaan peräkkäisiä rullia jatkuvatoimisessa kiinnirullauki 20 esitetty).

Laitteistossa on kostutuslaite 1, joka rainan kulkusuunnassa :Y: kuivatusosan D ja kalanterin C välillä. Kostutuslaite 1 on \i :Y: kostuttamaan rainan pintaa sinänsä tunnetulla tavalla hö> 9 9 :.% 25 hienon pisarakoon vesisuihkulla. Kostutuslaite on ei !!!.: vesikostutin, jolla voidaan annostella tarkka määrä vettä rainan ..... Kostutuslaite 1 on järjestetty kostuttamaan rainan sitä puo esikalanterointinipissä tulee vasten kuumaa nippipintaa i esikalanterointielementtiä, kuten termotelaa tai kuumaa metalli 30 hihnaa). Kostutuslaite 1 on järjestetty riittävän etäälle kala : V esikalanterointinipistä N rainan kulkusuunnassa, jotta vesi ehtii **· rainan W siihen pintaan, joka esikalanterointinipissä N tulee 7 1 0,5 - 3 g/m2/puoli. Kuvassa 5 on esitetty kaksi kostutuslaitetfc kummallakin puolella rainaa W, molemminpuolisen kos suorittamiseksi, jolloin kummallekin puolelle käytetään edullis annostelumääriä. Kuvassa 5 on esitetty myös kuivatusosi 5 kostutuslaitteen 1 välissä oleva mittalaite M pap< ominaisuuksien, esim. kosteusprofiilin ja/tai yleisen kosti mittaamiseksi, jolloin tulokset voidaan ottaa huomioon sitä seur kostutuksessa. Myös muita mittalaitteita voi olla sopivissa kohdi 10 Riittävän etäisyyden aikaansaamiseksi kostutuslaitteen esikalanterontinipin N välille ja viipymäajan säät ratanopeudesta riippumatta käytetään säätölaitetta 3. Raina säätölaitteessa 3 ohjauseiementtien 2, tässä tapauksessa ohjaamana edestakaisin mutkittefeaa reittiä, jossa rainan kuli 15 kääntyy ohjauselementin 2 kohdalla. Kuvassa raina teki peräkkäistä käännöstä, mutta niiden lukumäärä voi olla Käänöksen ei tarvitse olla välttämättä 180 astetta tai yli, vaa olla vajaakin, esim. välillä 130 - 180 astetta. Mutkat voivat o muun suuntaisia kuin vaakasuorat, esim pystysuorat. Aina! 20 edullisesti useampaa suunnanmuutoksen aikaansaavaa elementtiä 2 voidaan siirtää oleellisesti rainan vapaan suunnassa ojauselementin aikaansaaman mutkan eli :V: pidentämisesi tai lyhentämiseksi.

• « # * « * * * : 25 Säätölaitteella 3 matka kostutuskohdasta (kostutusl; esikalanterointinippiin N saadaan sellaiseksi, että kostuti • * ..... esikalanteroinnin välinen viive on 0,6 - 6,0 s, edullisesti 0,8 - 1 ♦ · • * • · *···* Kuvassa 5 on esitetty esikalanterointia suorittava kalanteri 30 molemminpuolisesti kostutuslaitteilla 1 kostutettu : V esikalanteroidaan suorittamalla molemmille puolille sama

Ensimmäisessä esikalanterointiniDissä N raina W kalanteroida* 8 11

Kalanterin C jälkeen rainaW johdetaan päällystysprosessi suoritetaan päällystysyksikössä S, jossa rainan ainakin siihen joka on ollut esikalanteroinnissa kuumaa nippipintaa vasten 5 rainan pinnan laatu tämän johdosta on saatu sopivaksi, le vesipohjainen päällystysainekoostumus, päällystyspasta. pintaan levitetään päällystyspasta jollakin sopivalla menei Päällystyspasta on vesipohjainen seos, jossa on paperin optis naisuuksiin vaikuttavaa pigmenttiä sekä sideainetta pigmentir 10 tämiseksi sekä mahdollisesti muita apuaineita.

Päällystys suoritetaan kuvassa molemminpuolisena filn päällystyksenä filminsiirtopäällystimessä, joka käsittää kaksi | telaa 6, joiden välistä esikalanteroitu paperiraina W kulkee. Kun 15 telan 6 pintaan levitetään tasaisesti ohut pääiiystysaineen ke siirretään se telojen 6 välisessä nipissä rainan pintaan. Myi päällystystavat tulevat kysymykseen.

Kun ennen esikalanterointia on kostutusveden annettu imeytyä 20 kauan rainaan, saadaan pinnan absorptiokyky ja karheus ale esikalanteroinnissa ennen päällystystä, ja päällystekerrokses tasaisempi ja sileämpi. Tästä on hyötyä erityisesti :V: päällystemäärillä, esim. LWC-paperin valmistuksessa.

• 0 » * » · * ♦ : 25 Kostutus, esikalanteronti ja päällystys suoritetaan !!!.: valmistuslinjassa on-line-prosessina, jolloin kalanteri sijoitetaan • * ..... kulumassasta valmistavan koneen ns. kuivaan päähän kuiva |..f jälkeen. Kostutuslaite tai kostutuslaitteet 1 sijoitetaan kuiva '*·** jälkeen, joloin kostutus suoritetaan paperirainalle, jo 30 kuivatusosalla kuivattu tiettyyn loppu kosteuteen. On : V mahdollista, että paperin kostutusta aloitetaan jo kuivatusosar * · * kuivatuksessa kuivaneeseen mutta ei vielä loppuk 9

Kostutuslaitteet 1 voivat olla alalla hyvin tunnettuja VIB-kos joilla vesimäärän annostelu paperirainan W pintaan voidaan tarkaksi.

5

Keksintö sopii erityisesti mekaanista massaa sisältävien pohjap esim. LWC-pohjapaperien esikalanterointiin, jotka pääll· filminsiirtopäällystyksellä (sizer-päällystimeliä). Keksintö rajoittunut vain tähän paperilajiin, vaan sitä voidaan hyödynts 10 muiden päällystettyjen puupitoisten ja puuvapaiden pa| kartonkilajien esikalanterointiin. Vaikka keksinnön edut ova erityisesti valmistettaessa suhteellisen ohuesti päällystettyjä (LWC ja ULWC), keksintöä ei ole rajoitettu päällysteen mää sitä voidaan käyttää myös paksummin päällystetyille I 15 Esimerkkejä muista päällystetystä paperilaaduista ovat MWC WFC ja kartonkilaaduista FBB ja SBS.

Keksintöä selostetaan seuraavassa vielä eräin esimerkein, joi ole keksintöä rajoittavia.

20

Neliöpainoltaan 40 g/m2 LWC-pohjapaperille suoritettiin esikalai kokeet 1-nippisellä OptiSoft -soft-kalanterilla, jossa oli kova :Y: pehmeäpintainen polymeeritela suhteellisen lyhyen nipin muod ;y2 teloina. Sisäänmenokosteus ennen kostutusta oli :V; 25 (kokonaiskosteus), viivapaine esikalanterointinipissä 148 k !!!.: termotelan lämpötila 200 °C. Ratanopeus oli 1000 m/min. Pohje ;v> PPS-karheus oli 5,5/6 μνη (TS/WS) ennen käsittelyä. PPS-ki mitattiin pohjapuolelta (WS, viiraa vasten ollut puoli) eri viipymä * * *··’ kostutusvesimäärillä. Samoin mitattiin Cobb-Unger -öljynal 30 samasta paperista, jonka lähtöarvot olivat 19/15 g/m2 f : Tulokset on esitetty kuvissa 1-4.

« · · • « * · m * · 10 11 menevä vesimäärä on tyypillisesti pienempi kuin suuttimist; (annosteltu) vesi. Kuvissa esitetty vesimäärä 1 - 4 g/m2 vastaa mennyttä (imeytynyttä) vesimäärää n. 0,5 - 2 g/m2.

5 • » • · · « » « • · • ψ f « · « « « 9 9 Ψ 9 • 99 • 99 9 9 9 9 9 9 * • ^ * • f • •9 • 9 • 9 • 99 ·· 9 • m 9 9 9 • 9 999 • 9 • 9

Claims (9)

1. Esikalanterointimenetelmä, jossa paperiraina kostutetaan j taan esikalanterointinipin (N) läpi, joka muodostuu kahden pinr 5 soft-kalanterissa, kenkäkalanterissa, joustavapintaisessa hihni rissa tai metallihihnakalanterissa, jolloin kalanteroitavan pap (W) pintaan johdetaan nipissä lämpöä ja siihen kohdistetaan minkä jälkeen raina päällystetään, tunnettu siitä, että rainai puolen kostutuksen ja esikalanteroinnin välinen viive on 0,6 -10 että kostutuksessa paperirainaan (W) annosteltu vesimäärä o g/m2/puoli, edullisesti 0,5 - 3 g/m2/puoli imeytynyttä vettä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu s viive on 0,8 - 1,5 s. 15

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunne että paperirainaa (W) johdetaan kostutuksesta esikalanteroinl mutkittelevaa rataa, jonka pituus on säädettävissä viiveen seksi. 20

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelr nettu siitä, että esikalanteroinnin jälkeen paperiraina (W) pääll samassa käsittelylinjassa ohjaamalla sitä kalanteroinnin :y; samassa ratanopeudessa jatkuvana rainana päällystykseen. :’!·’! 25 I f »

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelr nettu siitä, että paperiraina (W) on LWC-pohjapaperia. • · • * • **

6. Paperin käsittelynnja, jossa paperirainan (W) kulkuradalla, 30 järjestetty viemään eteenpäin ratanopeudella jatkuvaa paperia : kostutuslaite (1), kalanteri (C) paperirainan pinnan esikalantero : ioka on soft-kalanteri, kenkäkalanteri. ioustavaDintainen hihna 12 1 kalanterin (C) kuuman esikalanaterointinippipinnan välillä on ( s, edullisesti 0,8- 1,5 s.

7. Patenttivaatimuksen 7 mukainen käsittelylinja, tunnettu s 5 kostutuslaitteenAlaitteiden (1) ja kalanterin (C) välillä paperira kuradalla on useampia rainan ohjauselementtejä (2), jotka on ji ohjaamaan rainaa pitkin mutkittelevaa kulkurataa, ja ainakir edullisesti useamman ohjauselementin (2) asema on muut· siten, että rainan kulkeman matkan pituus kostutuslaitteenAI 10 (1) ja kalanterin (C) välillä muuttuu.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen käsittelylinja, tunne että kalanteri (C) käsittää kaksi esikalanterointinippiä (N), joi< dalla lämmitetyn kalanterointielementin pinta, kuten telan (1) 15 rainan eri puolilla, ja rainan kulkusuunnassa esikalanterointinif: jälkeen on yksi tai useampi päällystysyksikkö (S), joissa o molemminpuolisen päällystyksen suorittamiseksi.

9 Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 6-8 mukainen käsi 20 tunnettu siitä, että päällystysyksikkö (S) on filminsiirtopäällystii * » • · * • · « * i • · · • « * • » • » • · * ♦ · *·· t ♦ * · • « · • « • ♦ ·*« • ψ • » «·» # · · • · a • · * t >11 • · » · /