FI117402B - Menetelmä ja järjestely kuiturainan jäähdyttämiseksi - Google Patents

Description

117402

Menetelmä ja järjestely kuiturainan jäähdyttämiseksi

Keksintö koskee esimerkiksi patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista menetelmää kuiturainan jäähdyttämiseksi.

5 Keksintö koskee myös esimerkiksi patenttivaatimuksen 8 johdannon mukaista järjestelyä kuiturainan jäähdyttämiseksi.

Papertrainan kalanteroinnissa, ennen kuiturainan rullausta konerullille, tulisi rainan loppukosteuden olla noin 5 %. Lisäksi rullattavuuden kannalta kuiturainan lämpötilan tulisi olla alle 50 °C. Liian korkea rullauslämpötila ja alhainen kosteus aiheutta-10 vat rullausongelmia, jotka näkyvät konerullan jännitysprofiilin epätasaisuuksina kuiturainan leveyssuunnassa (CD-suunta, konesuunnan poikkisuunta) että pituussuunnassa (MD-suunta, konesuunta). Epätasainen/huono rullatun konerullan jän-nitysprofiili (tension profile) aiheuttaa muun muassa konerullalta otetun kuituradan laskostumista, radan epästabiiliutta, ratakatkoja, reunojen epätasaista laatua jne.

15 Kalanteroinnissa käytetään usein toivotun paperin laadun aikaansaamiseksi korkeita termotelan lämpötiloja. Etenkin monitelakalantereissa kuituraina kuivuu helposti alle konerullauksen kannalta ihanteellisen 5 %:n kosteustason johtuen termo- ... telojen korkeasta lämpötilasta sekä avoimista radanvienneistä telanippien välillä.

• *

Monitelakalanterilta lähtevän kuiturainan lämpötila on usein 80-90 °C kalenterin 20 viimeisen telanipin jälkeen eli huomattavasti korkeampi kuin rullauksen kannalta v : olisi toivottavaa (alle 50 °C). Tämän vuoksi kuiturainaa joudutaan jäähdyttämään ennen sen rullausta konerullaksi. Paperirainaa voidaan tunnetusti jäähdyttää jääh-..ΙΓ dytyssylintereillä. Jäähdytyssylintereiden jäähdytysteho on kuitenkin suhteellisen alhainen, minkä vuoksi yleensä käytetään useampia jäähdytyssylintereitä, jolloin 25 kuiturainaa joudutaan kuljettamaan pitkiä matkoja avoimessa viennissä. Eräässä eri ratanopeuksilia suoritetussa kokeessa todettiin, että kuituraina kuivuu noin 1-1,5 %-yksikköä vapaassa radanviennissä viimeisen kalanterointinipin jälkeen • » ennen saapumistaan kiinnirullausasemalle. Kuiturainan kuivumisen vuoksi on ka-lanterointikosteutta etenkin monitelakalantereissa jouduttu nostamaan. Korkea 30 kalanterointikosteus aiheuttaa kuitenkin nk. kalanterointimustumaa.

*

Kalenterilta lähtevän kuiturainan kuivumista on pyritty estämään kuulutusjulkaisus-ta DE 102 17 910 tunnetussa menetelmässä ja siinä käytetyssä järjestelyssä lisäämällä kuiturainan pintaan vesihöyryä ennen jäähdytystä ja jäähdytyksen aikana. Kuiturainan pintaa jäähdytetään ko, menetelmässä jäähdytyssylintereillä. Li- 2 117402 säksi kuiturainaa viedään ko. julkaisusta tunnetussa menetelmässä osittain viiroilla tuettuna jäähdytyssylintereiden välillä, jolla pyritään vähentämään vesihöyryn haihtumista kuiturainan pinnalta. Tällainen kuiturainan jäähdytystäpä on kuitenkin suhteellisen tehoton johtuen siitä, että kuiturainan ja jäähdytyssylinterin pinnan välinen 5 kontakti muodostuu suhteellisen heikoksi, vaikka rainaa kiristettäisiin esimerkiksi tukiviiran avulla jäähdytyspintaa vasten. Lisäksi esitetyssä järjestelyssä joudutaan kuiturainaa kostuttamaan johtuen siitä, että kuituraina kuivuu edelleen liikaa.

Keksinnöllä on tarkoitus poistaa edellä esitetyssä tekniikan tasossa ilmenevät ongelmat. Niinpä keksinnön ensimmäisenä tavoitteena on saada aikaan jäähdytys-10 menetelmä ja siinä käytetty jäähdytysjärjestely, joilla pystytään estämään tehokkaasti kuiturainan kuivumista kalanterointiyksikön ja kiinnirullausaseman välillä. Keksinnön toisena tavoitteena on saada aikaan jäähdytysmenetelmä ja siinä käytetty järjestely, jolla kuituraina saadaan jäähdytettyä toivottuun loppukosteuteen tehokkaasti.

15 Edellä esitetyt tavoitteet saavutetaan esimerkiksi patenttivaatimuksen 1 mukaisella menetelmällä sekä esimerkiksi patenttivaatimuksen 8 mukaisella järjestelyllä.

Keksintö perustuu siihen, että kosteuden haihtuminen kuiturainan pinnalta estetään yhdellä tai edullisemmin kahdella höyrytiiviillä tukipinnalla ja samanaikaisesti luomalla kuiturainan ja tukipinnan välille riittävä puristuspaine, joka estää omalta 20 osaltaan vesihöyryn höyrystymistä kuiturainan pinnalta. Jäähdytyslaitteiston ja kui-turainan välille aikaansaadaan puristuspaine, joka parantaa jäähdytyslaitteiston :*·'· kovan pinnan ja kuiturainan välistä, johtumalla tapahtuvaa lämmönsiirtoa lisäämäl- ♦ lä lämmönsiirtopinta-alaa niiden rajapinnassa. Kuiturainaa jäähdytetään joko ta-vanomaisella jäähdytyssylinteriliä tai käyttämällä jäähdytyslaitteistona sekä kuitu- * y/. 25 rainan tukipintana lämpöä hyvin johtavaa materiaalia, jota jäähdytetään ulkopuoli- ***** sella jäähdyttimellä.

•l· Keksinnön mukaisessa menetelmässä kuiturainan jäähdyttämiseksi kuiturainan ja :***: jäähdyttävän pinnan välisellä kontaktialueella K, kuiturainan ollessa tuettu vähin- «·* tään yhdellä tukipinnalla mainitulla kontaktialueella, kuiturainaa jäähdytetään siten, :!;* 30 että jäähdytysteho siirtyy kuiturainalle pääosin johtumalla. Menetelmässä vähin- **»* tään yksi tukipinta ja kuiturainan pinta sekä vähintään yksi jäähdyttävä pinta sekä :T: kuiturainan pinta järjestetään keskinäiseen kontaktiin ainakin osalla kontaktialuetta puristamalla tukipintaa/tukipintoja ja kuiturainaa sekä jäähdyttävää pintaa ja kuitu- * * rainaa toisiaan kohti sellaisella puristuspaineella, että kuiturainassa olevan veden 35 höyrystymislämpötila nousee ja että kuiturainan ja sitä jäähdyttämään tarkoitetun 3 117402 pinnan välinen efektiivinen kontaktipinta-ala muodostuu riittäväksi jäähdytystehon kannalta.

Kontaktialueella tarkoitetaan tässä kuiturainan pinnan ja kuiturainaa jäähdyttävän pinnan välistä rajapintaa, jossa lämpöä voi siirtyä pinnalta toiselle.

5 Tällaisen menetelmän etuna verrattuna esimerkiksi aiemmin mainittuun, DE-10217910 kuulutusjulkaisusta tunnettuun menetelmään nähden on se, että nyt kuiturainan ja jäähdytysvälineen kovan jäähdytyspinnan välille muodostuu riittävän suuri efektiivinen kontaktipinta-ala, jolla lämmönsiirtopinta-ala on riittävä ja jäähdy-tysteho on hyvä. Edullisesti tukipintaa ja kuiturainaa puristetaan toisiaan kohti sel-10 laisella voimalla, että puristuspaine (P) on niiden välillä vähintään 0,1 MPa - 15 MPa edullisesti 0,5 MPa -15 MPa. Puristuspaine (P) mitoitetaan edelleen edullisesti siten, että kuiturainan ja sitä jäähdyttämään tarkoitetun pinnan välinen efektiivinen kontaktipinta-ala on vähintään 15 % niiden välisestä kokonaiskontaktipinta-alasta.

15 Keksinnön mukaisessa järjestelyyn kuuluu puolestaan puristuslaitteisto, jolla vähintään yksi tukipinta ja kuituraina sekä kuituraina sekä jäähdytysvälineen pinta on järjestettävissä sellaiseen keskinäiseen kontaktiin ainakin osalla kontaktialuetta, että tukipinnan/tukipintojen ja kuiturainan (W) sekä jäähdytysvälineen jäähdyttävän pinnan ja kuiturainan (W) välille voidaan saada aikaan puristuspaine, jonka väli-20 tyksellä kuiturainassa (W) olevan veden höyrystymislämpötila nousee ja kuiturai- :*"· nan (W) ja sitä jäähdyttämään tarkoitetun jäähdytysvälineen pinnan välinen efektii- vinen kontaktipinta-ala muodostuu riittäväksi jäähdytystehon kannalta.

·#*

Riittävä puristuspaine (P) aikaansaadaan edullisesti puristuslaitteistolla, joka muo-dostuu kahdesta telavälineestä, joiden väliin on muodostettavissa puristusnippi.

• φ • * 25 Eräässä keksinnön edullisessa toteutusmuodossa kuituraina on järjestetty mo-lemminpuoliseen kontaktiin tukipintojen kanssa kontaktialueella ja kuiturainan jäähdytys suoritetaan jäähdyttämällä kumpaakin tukipintaa samanlaisella tai eriiai-sella jäähdytysteholla. Tällä tavoin kuiturainalle on järjestetty jäähdytys sekä tuettu vienti suljettujen pintojen välissä, jolloin kuiturainalta ei haihdu kosteutta ja kuitu-30 rainan ja jäähdytetyn tukipinnan välinen kontaktipinta-ala muodostuu hyväksi.

v : Vielä eräässä keksinnön edullisessa toteutusmuodossa kuiturainaa jäähdyttävää tukipintaa jäähdytetään ruiskuttamalla tukipinnalle fluidia tai kaasua. Tukipinta on edullisesti nestettä läpäisemätön, taipuisa, epäelastinen, lämpöä johtava päättymätön hihna kuten metallihihna. Kun tukipinta johtaa hyvin lämpöä eikä läpäise 4 117402 vesihöyryä, saavutetaan se etu, että höyryn kulkeutuminen sen läpi estyy tehokkaasti ja samalla tukipintoja voidaan jäähdyttää toiselta puolelta sopivalla jäähdyt-timellä. Eri puolilla kuiturainaa sijaitsevia tukipintoja voidaan haluttaessa jäähdyttää myös erilaisen jäähdytystehon omaavilla jäähdyttimillä 5 Muista keksinnöllä saavutettavista eduista todettakoon seuraavaa:

Kalanterointiprosessi voidaan mitoittaa paremmin nippiprosessin lähtökohdista tarvitsematta välittää kalenterin jälkeisen jäähdytysprosessin kuivattavasta vaikutuksesta rullattavan kuiturainan laatuun. Kuiturainalta ei haihdu jäähdytysprosessissa vettä, jolloin kalanteroinnissa voidaan käyttää kuiturainan alhaisempia si-10 säänmenokosteuksia, millä vältytään muun muassa kalanterointimustumalta. Etu on merkittävä muun muassa sileillä painopapereilla (SC), joiden viimeistelyyn käytetään monitelakalantereita. Myös jälkikarheneminen voi pienentyä. Kalanteroinnissa termotelojen lämpötilaa voidaan laskea, koska energiaa ei kulu turhan veden lämmittämiseen ja haihduttamiseen. Tuettu rainan vienti kalanteroinnista kiinnirul-15 lausvaiheeseen parantaa/varmistaa ajettavuutta. Menetelmää käyttämällä paranee jäähdytysprosessin ja kalanteroinnin energiatase, koska energiaa ei mene hukkaan eikä se kuormita tehdassalin ilmastointia.

Muut keksinnöllä saavutettavat edut ja sen ominaispiirteet käyvät ilmi oheisesta keksinnön yksityiskohtaisemmasta selostuksesta sekä epäitsenäisistä vaatimuk-20 sista.

··« • · · • ·

Seuraavassa keksintöä kuvataan yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin kuvi- :·: : oihin.

• ·· • *

• I

*:* Kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukainen järjestely suoraan jäähdytysjärjestelyn * * * * .*·*. toiseen päätyyn katsottuna, kun järjestelyä sovelletaan monitelakalanterin jälkei- 25 seen paperirainan jäähdytykseen.

* ...T Kuviossa 2 on esitetty eräs vaihtoehtoinen keksinnön mukaisen jäähdytysjärjeste- * * * :,.k* lyn toteutusmuoto niin ikään suoraan järjestelyn toiseen päätyyn katsottaessa.

• * ♦

Kuviossa 3 on esitetty yksityiskohtaisemmin osa kontaktialueesta K kuvion 1 jääh-dytysjärjestelyssä.

*·· • · · V l 30 Seuraavassa käydään ensin läpi kuvioissa 1-3 esitetyt rakenteet ja toiminnot * * * *· yleispiirteissään.

5 117402

Kuviossa 1 esitetään keksinnön mukaista jäähdytysjärjesteiyä 1, joka sijaitsee välittömästi monitelakalanterin 7 viimeisen telanipin N; Nt jälkeen, mutta ennen kiin-niruliainta 3, jolla paperiraina W rullataan konerulliksi. Jäähdytysjärjestelyyn 1 kuuluu kaksi jäähdytysvälinettä 4; 4a ja 4; 4b, joilla jäähdytetään kuiturainan W ala- ja 5 yläpintaa kontaktialueella K. Jäähdytysvälineisiin 4 kuuluvat metalli hihna kiertojen 2; 22, 21 kuiturainaa tukevat metallihihnat M; M1,M2 sekä kunkin hihnan ulkopintaa jäähdyttävät vastaavat fluldijäähdytlimet 41b ja 41a. Hihnan M ulkopinnalla tarkoitetaan kyseisen hihnan sitä puolta, joka on kääntynyt poispäin hihnan tukemasta kuiturainasta. Metallihihnakiertojen 2 kuiturainaa molemmin puolin tukevat 10 metallihihnat M; M2 ja M; M1 kulkevat kuiturainan W molemmin, sulkien kuiturainan W kontaktialueella K väliinsä.

Kontaktialueella K kuituraina W kulkee puristuslaitteistona 5 käytetyn, kahden vastakkain sijaitsevan kuormitustaan 5; 51 ja 5; 52 välisen telanipin (puristusnipin) Np; Np1 läpi, joilla kuormitusteloilla nostetaan metallihihnojen M ja niiden välissä 15 kulkevan kuiturainan W välinen, teloja yhteen puristavan puristusvoiman F aikaansaama puristuspaine P halutulle tasolle (voimavaikutukset on esitetty tarkemmin kuviossa 3).

Kuviossa 2 esitetään keksinnön mukaista jäähdytysjärjesteiyä 1, joka voi sijaita välittömästi monitelakalanterin tai jonkin muun kalenterin jälkeen. Tässä jäähdytys-... 20 järjestelyssä 1 kuiturainaa W jäähdytetään niin ikään kummaltakin puoleltaan. Kui- turainan W ensimmäistä eli yläpuolta W1 jäähdytetään jäähdytysvälineellä 4; 4c, jossa on jäähdytyssylinteri 4; 43 ja kuiturainan toista eli alapuolta W2 jäähdytetään ··· V ·* jäähdytysvälineellä 4; 4d, jossa on metallihihnakierron 2; 23 metallihihna M; M3, O jota jäähdytetään kaasujäähdyttimellä 41c. Jäähdytyssylinteriä 43 vastapäätä si- *:· 25 jaitsee kuormitustela 5 ja kuituraina W kulkee jäähdytyssylinterin 43 ja kuormitus- telan 5 välisen telanipin Np; Np2 välistä, jolloin yhtäältä kuiturainan W ja jäähdy- ·** tyssylinterin (jäähdyttäväksi järjestetty tela) 43 sekä toisaalta kuiturainan W ja metallihihnan M3 välille saadaan luotua riittävän suuri puristuspaine P. Puristus-***! paine on telanipissä vallitseva kokonaispuristusvoima F kertaa telojen 51 ja 52 30 yhteenlaskettu kontaktipinta-ala kuiturainan ylä- ja alapinnan W1, W2 kanssa te- \:V lanipissä Np2 (puristusnippi).

• * * *

Kuviossa 3 kuvataan osaa kuvion 1 mukaisen jäähdytysjärjestelyn kuiturainan W

*·: : ja metallihihnojen M; M1, M2 välisestä rajapinnasta kontaktialueella K. Kuiturainan * · V*: ja sitä jäähdyttävien metallihihnojen M välisellä kontaktialueella K kuiturainaa ja 35 sen kummallakin puolella kulkevaa jäähdytettyä metallihihnaa puristetaan toisiaan β 117402 vasten kuormitustelojen 5; 51 ja 5; 52 välisessä puristusnipissä Np voimalla £F= Fa + Fb, mikä aikaansaa puristuspaineen P = £F *(Xpuristusnipin pinta-ala).

Seuraavassa keksintöä kuvataan yksityiskohtaisemmin viittaamalla kuvioihin 1-3 sekä edellä esitettyyn kuvioiden yleisluontoiseen selostukseen.

5 Kuviossa 1 ja 2 esitetyissä keksinnön suoritusesimerkeissä kuvataan keksinnön mukaista jäähdytysjärjestelyä 1, joissa kuiturainalle W on järjestetty kontaktialueel-la K jäähdytys sekä tuettu kuljetus yhdellä tai kahdella suljettuna tukipintana M käytetyllä metallihihnalla M. Suljetulla tukipinnalla tarkoitetaan kuiturainaa ylä- tai alapuolelta tukevaa pintaa, jonka kautta on vesihöyryn pääsy estetty. Vesihöyryn 10 haihtumista kuiturainan W ylä- tai alapinnalta estetään osaltaan myös luomalla kuiturainan W ja metallihihnan M väliin ylipaine puristuslaitteella 5, joka koostuu kahdesta vastakkain olevasta telasta, joiden väliin jää puristu snippi (telanippi) Np. Telanipissä Np kuiturainaa ja metallihihnaa puristetaan toisiaan kohti yli 0,5 MPa:n puristuspaineella P (vrt. kuvio 3, jossa telanipissä vallitseva kokonaispaine 15 P= Pa+ Pb ). Hakija on kontaktipinta-alamittauksin havainnut, että kovan jäähdyttävän pinnan kuten telan metallipinnan 43a sekä sitä vasten painettavan kuiturainan W pinnan W1 välinen efektiivinen kontaktipinta-ala on voimakkaasti riippuvainen jäähdyttävän pinnan ja kuiturainan välisestä puristuspaineesta P. Pienillä pu-ristuspaineilla P (alle 0,5 MPa) vain noin 5-15 % kuiturainan pinta-alasta kontakti-20 alueella K on efektiivisessä kontaktissa jäähdyttävään pintaan.

··· • · • ♦ « « « .···. Kuviossa 1 paperiraina W saapuu jäähdytysjärjestelyyn 1 kuviossa vasemmalla sijaitsevalta monitelakalanterilta 7. Monitelakalanteri 7 on esitetty kaaviomaisesti ja siinä on δ telaa, joista osa teloista on lämmitettyjä metallipintaisia termoteloja ja **:* osa teloista on polymeeriteloja, joissa on telojen sisälämpötilaa tasaava vesikierto.

*;:! 25 Telastossa on nk. kääntönippi jossa on kaksi polymeeritelaa 71b ja 71c vastakkain *···* ja jonka telanipin ansiosta paperirainan kumpikin puoli saadaan kalanteroitua sa malla tavalla. Kuiturainan kulkua telanipistä toiseen ohjataan ulosottoteloilla 73.

« ...T Monitelakalanterin tarkemman rakenteen ja toiminnan suhteen viitataan alan tun- nettuun tekniikkaan. Viimeiseltä telanipiltä N; Nt lähtevän paperirainan W lämpötila . 30 on 80-90 °C, minkä vuoksi sitä täytyy jäähdyttää ennen paperirainan W kiinnirul- • * * tausta konerulliksi äärimmäisenä oikealla esitetyllä rullausasemalia 3. Paperirainaa W jäähdytetään keksinnön mukaisella jäähdytysjärjestelmiä 1 alle 50 °C:een, edul-v : lisesti noin huoneenlämpötilaan. Paperiraina W kulkee kuviossa 1 esitetyn jäähdy- :/.{ tysjärjestelyn kontaktialueen K läpi siten, että sen ylä- ja alapinnat W1, W2 on tuet- 35 tu jäähdytetyillä metallihihnoilla M; M2, M1.

I 117402 7

Kontaktialueella tarkoitetaan kuiturainan pinnan ja sen kanssa kontaktissa olevan jäähdyttävän pinnan välistä laskennallista kontaktipinta-alaa. Kuviossa 1 metalli-hihnakiertojen 22 ja 21 metallihihnat M2 ja M1 kohtaavat moniteiakalanterilta 7 saapuvan kuiturainan W ylä- ja alapinnan W1 ja W2 noin samassa kohdassa A.

5 Metallihihnakiertojen metallihihnat M erkanevat kuiturainan ylä-ja alapinnalta suurin piirtein samassa kohdassa B. Tällöin sekä kuiturainan kontaktialueen tason yläpuolella kiertävän metallihihnan M2 ja kuiturainan yläpinnan W1 ja kuiturainan tason alapuolella kiertävän metallihihnan M1 ja kuiturainan alapinnan W1 välinen kontaktipinta-ala ovat suurin piirtein samoja K.

10 Metallihihnoilla M on hyvä lämmönjohtokyky ja ne eivät läpäise nestettä. Metalli-hihnat M ovat rakenteensa ansiosta jäykkiä, epäelastisia, mutta kuitenkin riittävän taipuisia, jotta niiden kiertoa kontaktialueelle ja sieltä pois voidaan ohjata ohjauste-lojen 24 välityksellä. Nestettä läpäisemättömän rakenteensa ansiosta metallihihnan M pintaa voidaan jäähdyttää sopivalla fluidijäähdyttimellä kuten vesijäähdytti-15 mellä, ilman että olisi vaaraa sen alla sijaitsevan kuiturainan kastumisesta. Tässä yhteydessä huomautetaan, että keksinnössä pyritään nimenomaan välttämään kuiturainan kostutusta kalanteroinnin jälkeen päinvastoin kuin kuulutusjulkaisussa DE 102 17 910 kuvatussa menetelmässä. Kuviossa 1 jäähdyttimet 41; 41a, 41b sijaitsevat metallihihnojen M ulkopinnan välittömässä läheisyydessä vertikaalisen 20 etäisyyden päässä niistä kontaktialueen ylä- ja alapuolella. Metallihihnojen uiko-pinnalla tarkoitetaan tässä metallihihnojen M sitä puolta, joka on kontaktialueella K I" kääntynyt poispäin kuiturainasta W. Kunkin jäähdyttimen 41; 41a, 41b jäähdytys- pinta on suurin piirtein metallihihnojen M kautta kulkevan tason suuntainen ja : jäähdyttimet sijaitsevat samalla horisontaalisella etäisyydellä telastosta 7 toisiaan 25 vastapäätä kontaktialueen K alkupään ylä- ja alapuolella. Kuiturainan W ylä- ja ...T alapuolella W1, W2 kulkevia metallihihnoja M; M2,M1 puristetaan kohti kuiturainan

ylä- ja alapintaa W1, W2 suurin piirtein kontaktialueen keskikohdan ylä- ja alapuolella sijaitsevalla puristuslaitteena 5 käytetyllä telaparilla 5, joka koostuu kahdesta ··· puristustelasta 51, 52. Tällöin kunkin metallihihnan M2 tai M1 paperirainaan W

····. 30 päin kääntyneen pinnan ja sitä vastapäätä olevan paperirainan pinnan W1 tai W2 välille syntyy puristuspaine P; Pb tai P; Pa, joka on yli 0,1 Mpa edullisesti yli *·*·* 0,5 Mpa (kuvio 3). Metallihihnat ovat rakenteeltaan tiiveitä, jolloin kuiturainan W ja metallihihnojen M; M1, M2 välille muodostuva puristuspaine Pb tai Pa, nostaa ve- * den höyrystymislämpöä kuiturainalta estäen näin veden haihtumista kuiturainan φ ;\j 35 pinnalta. Metallihihnat M ovat edullisesti hieman paperirainaa W leveämpiä, jolloin niiden reunat ulottuvat edullisesti hieman paperirainan reunojen ulkopuolelle, jolloin paperirainan W ylä- ja alapinnat W2 ja W1 kulkevat kontaktialueella reunoil- 8 117402 taan suljetussa tilassa, johon tilaan on mahdollista luoda haluttu paine P. Puristus-paine P lisää myös kuiturainan W pintojen W1 ja W2 ja kuiturainan ylä- ja alapuolella kulkevien metallihihnojen M2 ja M1 pintojen välistä efektiivistä kontaktipinta-alaa ja siten myös niiden välistä lämmönsiirtopinta-alaa ko. pintojen raja-pinnalla. 5 Tällöin lämpö siirtyy tehokkaasti johtumalla kuiturainalta W jäähdytysvälineen 4 jäähdytetylle metallihihnatle M. Riittävän puristuspaineen P aikaansaamiseksi kuiturainan W ja metallihihnojen M väliseen, reunoiltaan suljettuun, mutta päistään avoimeen tilaan tulisi metallihihnojen M olla tarpeeksi kireällä. Edellä kuvatulla jäähdytysjärjestelmiä 1, jossa kuituraina W on tuettu ylä- ja alapuoleltaan metalli-10 hihnoilla M, voidaan rainan eri puolia jäähdyttää samalla tai eri jäähdytysteholla. Mikäli keskimääräiseksi puristuspaineeksi P kontaktialueella K järjestetään 0,1 - 15 MPa, tulisi jäähdytysajan olla vähintään 50 ms, edullisesti vähintään 150 ms, riittävän jäähdytystehon varmistamiseksi.

Kuviossa 1 esitetyllä monitelakalanterin 7 yhteyteen liitetyllä jäähdytysjärjestelmiä 15 1 saadaan suuri etu esimerkiksi sileillä painopapereilla (SC), koska kuiturainan W

kosteus kalanterointivaiheessa voidaan mitoittaa pelkästään kalanterointiteknisistä lähtökohdista käsin tarvitsematta huolehtia kuituraidan kuivumisesta ennen kuiturainan kiinnirullausta. Tällöin termotelojen lämpötila monitelakalanterissa 7 voidaan asettaa tavanomaista alemmaksi, koska kuiturainalta ei tarvitse haihduttaa 20 kalanteroinnin aikana ylimääräistä kosteutta.

• * *

Hieman toisenlainen jäähdytysjärjestely 1, käyttäen kuitenkin samaa perusideaa kuin kuvion 1 mukaisessa sovellutusesimerkissä, on esitetty kuviossa 2. Kuviossa :T: 2 esitettyä jäähdytysjärjestelyä 1 voidaan käyttää esimerkiksi monitelakalanterin, ··'·· soft-, kenkä tai metallihihnakalanterin yhteydessä. Järjestelyssä on kaksi jäähdy- 25 tysvälinettä 4, joiden pinnoilla jäähdytetään kuiturainan eri puolia. Ensimmäiseen ]···. jäähdytysjärjestelyyn 4; 4c kuuluu jäähdytysrumpu tai jäähdytyssylinteri 43, jossa • · on jäähdyttävä pinta 43a. Jäähdytyssylinterin 43 rakenne on alalla tavanomainen , ja sillä jäähdytetään kuiturainan yläpuolta W1. Kuiturainan alapuolen W2 jäähdyt- •ll\ tämiseen käytetään puolestaan toista jäähdytysvälinettä 4; 4d, joka väline koostuu 30 metallihihnasta M; M3 sekä metallihihnan pintaa jäähdyttävästä jäähdyttimestä : 41c, jossa käytetään jäähdytysväliaineena kaasua kuten ilmaa. Jäähdytysvälineen 4; 4d jäähdyttävä pinta muodostuu metallihihnan kontaktialueella K; K2 kuiturai-llm naan päin kääntyneestä pinnasta Mb, jota jäähdytetään juuri ennen metallihihnan ^ | M3 saapumista kontaktialueelle K; K2. Mikäli kuiturainaa jäähdmettäisiin fluidi- 35 jäähdytteisesti toimivalla jäähdyttimellä, olisi edullisempaa jäähdyttää metallihih nan M3 poispäin kuiturainasta kontaktialueella K2 kääntynyttä puolta Ma. Metalli- 9 117402 hihnan funktionaaliset ominaisuudet ovat kuviossa 1 kuvattujen metailihihnojen M; M1 ja M; M2 kaltaisia.

Kuituraina W saapuu järjestelyyn 1 kalenterilta (ei esitetty kuviossa) ja se kulkee päättömän metallihihnan M; M3 tukemana kontaktialueen K läpi. Kontaktialue K 5 koostuu kahdesta erillisestä kontaktialueen osasta. Ensimmäinen kontaktialueen osa on metallihihnan M; M3 pinnan Mb ja kuiturainan W alapinnan W2 välinen kontaktialue K; K2, joka alkaa kohdasta C, jossa metallihihna ohjataan metallihih-nakierron 2; 23 ohjaustelalla 24 tukemaan kalanteroinnista saapuvaa kuiturainaa W altapäin käsin ja kontaktialue K2 päättyy kohtaan D, jossa metallihihna ohjataan 10 metatallihihnakierron 2 ohjaustelalla 24 pois tukemasta kuiturainaa. Toinen kontaktialueen K osa K1 käsittää muodostuu pyöritettävissä olevan jäähdytyssylinterin 43 kovan metallivaipan 43a ja kuiturainan W yläpinnan W1 välisen rajapinnan. Me-tallihihnakierrossa 2 metallihihnaa 23 kuljetetaan ohjaustelojen 24 välityksellä myötäpäivään.

15 Jäähdytyssylinteriä 43 vastapäätä on vastapäivään pyöritettävissä oleva kuormi-tustela 5, jolloin myötäpäivään pyöritettävissä olevan jäähdytyssylinterin 43 ja kuormitustelan väliin jää puristusnippi Np; Np2, jonka läpi kuituraina W kulkee yhdessä sitä altapäin tukevan metallihihnan M3 kanssa. Kuiturainan W yläpuolta W1 puristetaan puristuslaitteena 5 käytetyllä kuormitustelalla 5 jäähdytyssylinterin pin-20 taa 43; 43a vasten. Puristamalla kuiturainaa W kontaktialueella K kohti jäähdytys-sylinterin 43 pintaa 43a varmistetaan riittävä efektiivinen kontaktipinta-ala yhtäältä :[[[: jäähdytyssylinterin pinnan 43a ja paperirainan yläpinnan W1 välisellä kontaktialu- een K osalla K1 ja toisaalta metallihihnan M; M3 kuiturainaa vasten olevan tuki-·***. pinnan Mb ja kuiturainan alapinnan W2 välisellä kontaktialueen K osalla K2. Puris ti, 25 tusnipissä Np2 syntyy yhtäältä kuiturainan yläpintaa jäähdyttävän jäähdytysväli-*1”' neenä 4; 4c käytetyn jäähdytyssylinterin 43 ja kuiturainan W välille sekä toisaalta kuiturainan W ja kuiturainan alapintaa jäähdyttävään jäähdytysvälineeseen 4; 4d , kuuluvan metallihihnan M3 välille puristuspaine, joka lisää sekä paperirainan ja ...T jäähdytyssylinterin pinnan 43a että paperirainan ja metallihihnan pinnan välistä 30 lämmönsiirtopinta-alaa. Näin sekä jäähdytyssylinterin pinnan 43a että metallihih-: .·. nan M3 kuiturainan W ylä- ja alapintaa W1, W2 jäähdyttävä teho muodostuu riittä- .*··. väksi. Mainittu puristuspaineen lisääminen kasvattaa myös veden höyrystymis- lämpötilaa vähentäen veden haihtumista kuiturainan W pinnalta. Kuiturainaa alta-V* j käsin tukevan, tiiviin metallihihnan M3 ansiosta vesihöyry el pääse haihtumaan :Λ: 35 kuiturainan alapuolelta ja jäähdytyssylinteri 43 estää vesihöyryä haihtumasta puo lestaan kuiturainan yläpuolelta.

10 117402

Eräässä keksinnön edullisessa toteutusmuodossa on kuiturainan yläpinta W1 tuettu jäähdytyssylinterin 3 jälkeen yläpuolelta käsin hihnakierrolla, jossa hihna on esimerkiksi viira tai metallihihna. Näin estetään vesihöyryn pakeneminen myös kuiturainan yläpuolelta.

5 Eräässä toisessa keksinnön edullisessa toteutusmuodossa kuiturainan jäähdytys-järjestely 1 on integroitu kalanterin yhteyteen, esimerkiksi monitelakalanterilla viimeisen telanipin yhteyteen.

Edellä on esitetty vain eräitä keksinnön mukaisen menetelmän ja siinä käytetyn jäähdytysjärjestelyn toteutusmuotoja ja alan ammattimiehelle on ilmeistä, että kek-10 sintö on mahdollista toteuttaa monella muullakin tavalla patenttivaatimuksissa esitetyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Niinpä keksinnön mukaista menetelmää sekä jäähdytysjäijestelyä on mahdollista käyttää muidenkin yksikköprosessien yhteydessä, joissa kuituraina ei saisi kuivua liikaa jäähdytettäessä. Tällainen yksikköprosessi on muun muassa kuiturainan 15 kuivapäällystys.

Menetelmässä käytettynä tukipintana M voidaan käyttää esimerkiksi pinnoitettua metallihihnaa, pinnoitettua tai päällystettyä tiivistä polymeerihihnaa, kerroksellista metallihihnaa tai vastaavaa. Myös viiraa voidaan käyttää tukipintana.

·»« • · • e *·· 444 • · • · ee · «et * · · • et • i·· e * • « «·« • tee e • »«e • · « e ··· ··»· *·* • i • 4 • 44 * 4 4 » · • 4 « 44 4 «44 4 4 « 4 444 4 444 4 4 4 4 4 4 4 4 4 • 4 4 4 44 4 4

Claims (16)

117402

1. Menetelmä kuiturainan (W) jäähdyttämiseksi kuiturainan ja jäähdyttävän pinnan välisellä kontaktialueella (K), kuiturainan ollessa tuettu vähintään yhdellä tuki-pinnalla (M) mainitulla kontaktialueella (K), jolloin kuiturainaa jäähdytetään siten, 5 että jäähdytysteho siirtyy kuiturainalle pääosin johtumalla, jolloin vähintään yksi tukipinta (M) ja kuiturainan (W) pinta sekä vähintään yksi jäähdyttävä pinta ja kuiturainan (W) pinta järjestetään keskinäiseen kontaktiin ainakin osalla kontaktialu-etta (K), tunnettu siitä, että tukipintaa/tukipintoja (M) ja kuiturainaa (W) sekä jäähdyttävää pintaa ja kuiturainaa (W) puristetaan toisiaan kohti sellaisella voimal-10 la (F), että kuiturainan (W) ja tukipinnan (M) ja/tai kuiturainaa jäähdyttämään tarkoitetun pinnan välinen puristuspaine (P) on vähintään 0,1-15 MPa edullisesti 0,5-15 Mpa, kuiturainassa olevan veden hoyrystymislämpötilan nostamiseksi ja että kuiturainan (W) ja sitä jäähdyttämään tarkoitetun pinnan väliseksi efektiiviseksi kontaktipinta-alaksi muodostetaan vähintään 15 % niiden välisestä kokonaiskon-15 taktipinta-alasta riittävän jäähdytystehon aikaansaamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että höyryn/ve-den haihtuminen kuiturainalta (W) tukipinnan (M) kautta on lisäksi oleellisesti estetty kontaktialueella (K).

. 3. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu • · · 20 siitä, että tukipinnan (M) ja kuiturainan (W) pinnan välinen efektiivinen kontaktiaika kontaktialueella on vähintään 50 ms, edullisesti vähintään 150 ms. » · » • · ·

4 Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu ·:· siitä, että kuiturainan (W) jäähdytys suoritetaan yhden tai useamman jäähdyttävän -···. tukipinnan (M) välityksellä. * * *

5. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuituraina ··· ί (W) järjestetty molemminpuoliseen kontaktiin tukipintojen (M; M1, M2) kanssa kon- taktialueella (K) ja että kuiturainan (W) pintoja (W1, W2) jäähdytetään samanlaisel- ♦ :\a la tai erilaisella jäähdytysteholla mainituilla tukipinnoilla.

* *·;·* 6. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tukipin- :\i 30 taa (M) jäähdytetään ruiskuttamalla sen pinnalle fluidia tai kaasua. •

7. Järjestely (1) kuiturainan (W) jäähdyttämiseksi kuiturainan ja jäähdyttävän pinnan välisellä kontaktialueella K, kuiturainan ollessa tuettu vähintään yhdellä tu-kipinnalla (M) mainitulla kontaktialueella (K), jolloin kuiturainaa jäähdytetään siten 117402 jäähdytysvälineeilä (4), että jäähdytysteho siirtyy kuiturainalle pääosin johtumalla, jolloin järjestelyyn kuuluu puristuslaitteisto (5), jolla vähintään yksi tukipinta (M) ja kuituraina (W) sekä kuituraina (W) ja jäähdytysvälineen (4) pinta on järjestettävissä keskinäiseen kontaktiin ainakin osalla kontaktialuetta, tunnettu siitä, että vähin-5 tään yksi tukipinta (M) ja kuituraina (W) sekä kuituraina (W) ja jäähdytysvälineen (4) pinta on järjestettävissä puristuslaitteistolla (5) sellaiseen keskinäiseen kontaktiin ainakin osalla kontaktialuetta, että tukipinnan/tukipintojen (M) ja kuiturainan (W) sekä jäähdytysvälineen (4) jäähdyttävän pinnan ja kuiturainan (W) välille voidaan saada aikaan puristuspaineeksi (P) 0,1 - 15 MPa edullisesti 0,5-15 Mpa 10 kuiturainassa (W) olevan veden höyrystymislämpötilan nostamiseksi ja että kuiturainan (W) ja sitä jäähdyttämään tarkoitetun jäähdytysvälineen (4) pinnan väliseksi efektiivinen kontaktipinta-alaksi muodostuu vähintään 15 % niiden välisestä koko-naiskontaktipinta-alasta riittävän jäähdytystehon aikaansaamiseksi.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen järjestely (1), tunnettu siitä, että jäähdytys-15 välineen (4) pinta on jäähdytettävissä oleva tukipinta kuten hihna (M) tai jäähdyttävän telavälineen kuten jäähdytyssylinterin (43) vaippa (43a).

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen järjestely (1), tunnettu siitä, että jäähdytys-välineen (4) pinta on nestettä läpäisemätön, taipuisa, epäelastinen, lämpöä johtava päättymätön hihna (M). • ♦ * » · * VI 20

10. Jonkin patenttivaatimuksen 7-9 mukainen järjestely (1), tunnettu siitä, että Y:* järjestelyssä kuiturainan (W) kumpikin puoli (W1, W2) on tuettu jäähdyttävällä tu- *;*;* kipinnalla (M; M1, M2) kontaktialueella (K).

·:· 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen järjestely (1), tunnettu siitä, että tukipinnat (M; M1, M2) ovat materiaaliltaan oleellisesti vesihöyryä läpäisemättömiä ja niiden 25 kireys ja kuiturainan poikkisuuntainen leveys on sellainen, että ne muodostavat • .·. kuiturainan ympärille reunoiltaan suljetun tilan, johon tilaan on mahdollista tuottaa painetta puristuslaitteella (5) yli 0,1 edullisesti yli 0,5 MPa. ♦ · ··♦ :\e

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen järjestely (1), tunnettu siitä, että ainakin !···. toinen tukipinnoista (M; M1, M2) on kuiturainaa (W) leveämpi. ·* *

13. Jonkin patenttivaatimuksen 11-12 mukainen järjestely (1), tunnettu siitä, että tukipintojen (M; M1, M2) kireys on säädettävissä.

14. Jonkin patenttivaatimuksen 7-13 mukainen järjestely (1), tunnettu siitä, että tukipinta (M) on metailihihna. 117402

15. Jonkin patenttivaatimuksen 7-14 mukainen järjestely (1), tunnettu siitä, että jäähdytysvälineisiin (4) kuuluu yksi tai kaksi metallihihnaa (M), joita jäähdytetään metallihihnojen ulkopuolisella jäähdyttimellä (41).

16. Jonkin patenttivaatimuksen 7-15 mukainen järjestely (1), tunnettu siitä, että 5 jäähdytysvälineissä (4) on lisäksi yksi tai kaksi tukipintana käytettyä viiraa.