FI119740B - Järjestely ja menetelmä tasolta syöttävän verhopäällystimen applikointileveyden säätämiseksi - Google Patents

Description

Järjestely ja menetelmä tasolta syöttävän verhopäällystimen applikointilevey-den säätämiseksi

Esillä olevan keksinnön kohteena on järjestely tasolta syöttävän verhopäällys-5 timen applikointileveyden säätämiseksi, jossa verhopäällystimessä on ainakin kaksi suutinosaa, joiden väliin on muodostettu suutinrako, joka avautuu suu-tinosien yläpinnan määrittämälle valutustasolle, jonka valutustason muodostavista suutinosista etummaisen yläreuna on muodostettu syöttöhuuleksi, ja johon järjestelyyn kuuluu valutustason ainakin toiselle reuna-alueelle sijoitet-10 tu leveyssuunnassa siirrettävä säätöväline, joka rajaa suutinaukosta ulos vir-taavan päällystyspastan leveyssuuntaisen ulottuvuuden. Keksinnön kohteena on myös menetelmä tasolta syöttävän verhopäällystimen applikointileveyden säätämiseksi.

15 Päällystettyjen paperilajien ja päällystyksen yleistyessä asetetaan päällystys-prosesseille ja -laitteille kasvavia vaatimuksia. Päällystyksessä, tarkemmin sanoen pigmenttipäällystyksessä paperin pinnalle muodostetaan päällys-teseoskerros päällystysasemalla, jonka jälkeen suoritetaan ylimääräisen veden kuivaus. Päällysteseoskerroksen muodostaminen voidaan jakaa päällys-20 teseoksen vientiin paperin pinnalle eli applikointiin sekä lopullisen päällyste-määrän säätöön. Tärkein pigmenttipäällystysmenetelmä on niin sanottu terä-päällystys, jossa päällystemäärä säädetään niin sanotun kaavinterän avulla. Yleisimmät teräpäällystysasematyypit ovat sivelytelalla varustettu teräpäällys-tin ja suutinapplikoinnilla varustettu terä päällysti n. Lisäksi päällystyksessä 25 käytetään niin sanottua filminsiirtopäällystintä, jotka ovat yleistyneet viime aikoina. Samoin uutena tekniikkana käyttöön on tulossa verhopäällystimet.

Verhopäällystimet voidaan jaotella raosta syöttäviin (slot-fed) tai tasolta syöttäviin (slide-fed) päällystimiin. Tasolta syöttävässä verhopäällystimessä pääl-30 lystettä syötetään suutinyksikön avulla kaltevalle tasolle, jota pitkin päällyste valuu kohti syöttöhuulen muodostavaa tason reunaa, jolloin verho muodostuu päällysteen tippuessa syöttöhuulelta. Syntynyttä verhoa pidetään halu- 2 tussa leveydessä reunaohjaimella, joka sijaitsee nimensä mukaisesti syöttö-huulen reunalla.

Raosta syöttävissä applikointipalkeissa päällyste pumpataan jakokammion 5 kautta kapeaan pystysuoraan rakoon, jonka huulella verho muodostuu ja tippuu radalle reunaohjaimien ohjaamana. Päällystettä voidaan levittää yhdessä tai useammassa kerroksessa.

Erilaisia paperi- ja kartonkilajeja on olemassa lukuisia erilaisia ja ne voidaan 10 jakaa neliöpainon mukaan kahteen luokkaan: papereihin, jotka ovat yksikerroksisia ja neliöpaino 25 - 300 g/m2 ja kartonkeihin, jotka on valmistettu monikerrostekniikalla ja neliöpaino 100 - 600 g/m2. Kuten huomataan, on paperin ja kartongin välinen raja liukuva sillä neliöpainoltaan kevyimmät kartongit ovat kevyempiä kuin painavimmat paperit. Yleensä paperia käytetään 15 painamiseen ja kartonkia pakkaamiseen. Paperit ja kartongit voivat olla päällystettyjä tai päällystämättömiä.

Seuraavana esitetyt kuvaukset ovat esimerkkejä nykyisin käytössä olevista päällystettävien kuiturainojen arvoista ja niissä saattaa esiintyä huomattavia 20 vaihteluja annetuista arvoista. Kuvaukset perustuvat pääosin lähdejulkaisuun Papermaking Science and Technology osa Papermaking Part 3, Finishing, toim. Jokio, M., julk. Fapet Oy, Jyväskylä 1999, 361 s.

Päällystetty aikakausilehtipaperi (LWC = light weight coated) sisältää mekaa-25 nista massaa 40 - 60 %, valkaistua havupuusellua 25 - 40 % ja täyte- ja päällystysaineita 20 - 35 %. Yleisinä arvoina LWC-paperille voidaan pitää seuraavia: neliöpaino 40 - 70 g/m2, Hunter-kiilto 50 - 65 %, PPS S10-karheus 0.8 - 1.5 pm (offset) ja 0.6 - 1.0 pm (roto), tiheys 1100 - 1250 kg/m3, vaaleus 70 - 75 % ja opasiteetti 89 - 94 %.

30 3

Yleisinä arvoina MFC-paperille (machine finished coated) voidaan pitää seu-raavia: neliöpaino 50-70 g/m2, Hunter-kiilto 25-70 %, PPS S10-karheus 2.2- 2.8 pm, tiheys 900-950 kg/m3, vaaleus 70-75 % ja opasiteetti 91-95 %.

5 Yleisinä arvoina FCO-paperille (film coated offset) voidaan pitää seuraavia: neliöpaino 40-70 g/m2, Hunter-kiilto 45-55 %, PPS S10-karheus 1.5-2.0 pm, tiheys 1000-1050 kg/m3, vaaleus 70-75 % ja opasiteetti 91-95 %.

Yleisinä arvoina MWC-paperille (medium weight coated) voidaan pitää seulo raavia: neliöpaino 70-90 g/m2, Hunter-kiilto 65-75 %, PPS S10-karheus 0.6- 1.0 pm, tiheys 1150-1250 kg/m3, vaaleus 70-75 % ja opasiteetti 89-94 %.

HWC:lla (heavy weight coated) on neliöpaino 100 - 135 g/m2 ja se voidaan päällystää jopa useammin kuin kaksi kertaa.

15 Päällystetyissä sellupohjaisissa puuvapaissa painopapereissa eli hienopapereissa (WFC) päällystemäärät vaihtelevat suuresti vaatimusten ja käyttötarkoituksen mukaan. Seuraavassa tyypillisiä arvoja yhteen ja kahteen kertaan päällystetylle sellupohjaiselle painopaperille: yhteen kertaan päällystetty ne-20 liöpaino 90 g/m2, Hunter-kiilto 65-80 %, PPS slO-karheus 0.75-2.2 pm, vaaleus 80-88 % ja opasiteetti 91-94 % ja kahteen kertaan päällystetylle neliö-paino 130 g/m2, Hunter-kiilto 70-80 %, PPS S10-karheus 0.65-0.95 pm, vaaleus 83-90 % ja opasiteetti 95-97 %.

25 Kartongit muodostavat varsin heterogeenisen ryhmän sisältäen neliöpainol-taan korkeat lajit, joiden neliöpaino voi olla jopa 500 g/m2 ja neliöpainoltaan alhaiset lajit, joiden neliöpaino on noin 120 g/m2, lajit voivat olla primaarikui-tupohjaisesta jopa 100 % kierrätyskuitupohjaiseen ja päällystämättömästä moninkertaisesti päällystettyihin. Päällystettyjä kartonkeja ovat seuraavat: 30 - primäärikuitupohjainen (taivekartonki (FBB=folding boxboard), valkaistu sellukartonki (SBS=solid bleached board), nestepakkauskartonki (LPB=liquid 4 packaging board), päällystetty valkopintainen pintakerros (coated white top liner), carrier board) - kierrätyskuitupohjainen (valkopintainen harmaapahvi (WLC=white lined chipboard), päällystetty kierrätyskartonki).

5

Verhopäällystys soveltuu periaatteessa kaikkien edellä mainittujen päällystettävien lajien valmistamiseen. Verhopäällystyksellä ei päästä samanlaiseen sileyteen kuin teräpäällystyksellä, mutta sillä saavutettu peittävyys on terä-päällystystä parempi.

10

Verhopäällystyksessä on applikointileveyden säätö tehty yleisesti rajoittamalla radalle putoavan verhon leveyttä joko juuri ennen radan pintaa tai suutinpal-kin syöttöhuulella, jolloin jälkimmäisessä tapauksessa verhon leveys ylläpidetään reunaohjaimien avulla. Tämän tunnetun tekniikan eräänä ongelmana on 15 syöttöleveyden pysyminen vakiona (rataa leveämpänä), jolloin radalle tulevan päällysteainekerroksen leveyden eli applikointileveyden säätö aiheuttaa erityisesti monikerrospäällystyksessä applikointileveyden ulkopuolisen osan eri syöttökerrosten yhtymisen yhdeksi seokseksi, joka ei ole uudelleen käytettävissä tai sen uudelleen käyttö on selvästi kustannuksia lisäävä tekijä.

20

Eräs toinen tapa on rajoittaa päällystyspastan virtausta valutustasolle sulkemalla syöttökammioiden reuna-alue halutulta osuudelta esim. sulkupeltejä käyttämällä, jolloin pasta virtaa valutustasolle ja edelleen syöttöhuulen yli muodostaen halutun levyisen verhon, joka ylläpidetään reunaohjaimien avul-25 la. Tämän ratkaisun eräänä ongelmana on poikkisuuntaisen syöttöprofiilin virheiden syntyminen kammioiden reuna-alueen tukkimisen johdosta ja samalla kammioihin muodostuu alueita, joihin pastalla on mahdollisuus kuivua. Leveyttä säädettäessä nämä kuivuneet pastapartikkelit aiheuttavat päällys-tysvirheitä tai jopa tukkivat suutinpalkin paikallisesti. Tämän ongelman rat-30 kaisemiseksi esillä olevan hakemuksen hakija on ehdottanut aiemmassa kansainvälisessä hakemuksessa W02006079678 ratkaisua, jossa päällystyslait- 5 teeseen kuuluu valutustason ainakin toiselle reuna-alueelle sijoitettu leveys-suunnassa siirrettävä säätölaite, jossa on teräosa, joka rajaa suutinaukosta ulos virtaavan päällystyspastan leveyssuuntaisen ulottuvuuden, ja paluuvirta-uksen ohjausosa, joka ohjaa teräosan rajoittaman applikointileveyden ulko-5 puolelle ulottuvasta suutinraon osasta tulevan päällystyspastan virtauksen takaisin konekiertoon tai poistettavaksi. Paluuvirtauksen ohjausosa on toteutettu joko suljettuna rakenteena, jossa ohjausosaan kuuluu avattava kan-siosa, johon on muodostettu suutinrakojen kohdalle asettuvat paluukourut, jotka ovat toisistaan eristetyt, ja suutinyksikköön paikoillaan pysyvästi liitetty 10 pohjaosa, jossa on kannen paluukourujen kanssa kohdakkain asettuvat vas-tinkourut, jolloin kannen ollessa suljettuna muodostuu ohjausosaan kutakin suutinrakoa vastaavat suljetut paluukanavat, tai avoimena rakenteena, jossa ohjausosaan kuuluu kunkin suutinraon molemmin puolin järjestetyt tappimai-set tai levymäiset elimet siten, että suutinrakojen kohdalle muodostuu ylös-15 päin avoin ohjausura, jota pitkin applikointileveyden ulkopuolelle ulottuvasta suutinraon osasta tulevan päällystyspastan virtaus on ohjattavissa takaisin konekiertoon tai poistettavaksi. Tämän tunnetun ratkaisun ongelmana on suhteellisen monimutkainen rakenne ja se, että ohjainosan alueella raon päälle kasaantuva pasta muodostaa vastapainetta rakoon ja muuttaa näin 20 myös applikointialueen profiilia.

Niinpä esillä olevan keksinnön päämääränä on aikaansaada parannettu ratkaisu verhopäällystimen valutustasolla tapahtuvan leveyssäädön hallitsemiseksi siten, ettei syöttörako pääse tukkeutumaan ja siten muuttamaan pääl-25 lysteaineen poikkiprofiilia.

Tämän päämäärän saavuttamiseksi keksinnön mukaiselle järjestelylle on tunnusomaista se, että järjestelyyn kuuluu patoamisvälineet säätövälineen rajoittaman applikointileveyden ulkopuolelle ulottuvasta suutinraon osasta 30 ulosvirtaavan päällystyspastan keräämiseksi suutinraosta myötävirtaan sijaitsevaan kohtaan ja alipainetoimiset poistovälineet patoamisvälineiden avulla 6 kerätyn pastan poistamiseksi mainitusta keräyskohdasta. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on puolestaan tunnusomaista patenttivaatimuksen 4 tun-nusmerkkiosassa esitetyt asiat.

5 Seuraavassa keksintöä selostetaan lähemmin oheisiin piirustuksiin viitaten, joissa:

Kuviot 1-3 esittävät kaaviollisesti erästä tunnetun tekniikan mukaista leve-yssäädön toteutustapaa, 10

Kuviot 4-6 esittävät kaaviomaisesti keksinnön eräitä suoritusmuotoesimerk-kejä esittäen ainoastaan keksinnön ymmärtämisen kannalta olennaisia osia.

15 Kuviot 1-3 esittävät kaaviollisesti erästä tunnetun tekniikan mukaista leveys-säädön toteutustapaa, jossa suutinyksikön ainakin toiseen reuna-alueeseen on järjestetty applikointileveyden säätölaite 40, johon kuuluu kansiosa 41, teräosa 42 ja pohjaosa 50. Pohjaosa 50 on kiinnitetty liitoskappaleen 51 avulla suutinyksikön sivupäätyyn. Viitenumerolla 43 on merkitty reunaohjainta, 20 joka ohjaa syntyvää päällysteverhoa sen pudotessa radalle. Kansiosa 41 on kiinnitetty teräosaan 42, esim. ruuveilla. Teräosa ja kansiosa ovat siirrettävissä suutinyksikön leveyssuunnassa valutustasolla olevan päällystepastan 100 leveyden rajoittamiseksi halutuksi teräosan 42 sisäreunan avulla. Teräosan 42 avulla rajoitetun applikointileveyden ulkopuolelle jäävästä suutinraon au- 25 kosta 31 ulos virtaava päällystyspasta virtaa pohjaosan 50 ja kansiosan 41 muodostamaan ohjausosaan, jossa on kunkin suutinraon kohdalla olevat kouruosat 45, jotka mahdollistavat tämän applikointileveyden ulkopuolisen pastan virtauksen pohjaosassa 50 oleviin putkielimiin 46, joiden kautta pastan virtaus ohjataan takaisin konekiertoon tai tarvittaessa pois konekierrosta.

30 Tämä ratkaisu sallii yksittäisestä suutinraosta ulos tulevan pastan käsittelyn halutulla tavalla, jolloin esim. osa pastakerroksista voi olla kierrätettävissä 7 takaisin konekiertoon ja osa ohjattavissa pois. Viitenumerolla 47 on merkitty suutinyksikön syöttökammioiden 12 ohivirtausputkea. Säätölaite 40 on edullisesti järjestetty suutinyksikön kumpaankin reuna-alueeseen. Tällainen ratkaisu on kuvattu lähemmin esillä olevan hakemuksen hakijan aiemmassa hake-5 musjulkaisussa W02006079678.

Kuvioissa 4-6 on kuvattu kaaviomaisesti ainoastaan keksinnön ymmärtämisen kannalta olennaisia osia eräästä keksinnön mukaisesta verhopäällystyslait-teen a ppl i koi n ti pa I kista.

10

Kuviossa 4 on esitetty kaaviomaisesti verhopäällystyslaitteen suutinosia 1 ja 2, joiden väliin muodostuu suutinrako 5, johon syötetään päällystysainetta syöttökammiosta 3 tasauskammion 4 kautta. Etummainen suutinosa 1 on varustettu syöttöhuulella la. Suutinosan 1 valutustason muodostavan yläpin-15 nan reuna-alueelle, myötävirtaan suutinraosta 5 on sijoitettu patolevy 7, joka kerää suutinraosta 5 ulosvirtaavan pastan pastalammikoksi 6. Tämän pasta-lammikon poistamiseksi patolevyä 7 edeltävään kohtaan pastan virtaussuun-nassa katsottuna on sijoitettu putkimainen poistoväline 8, joka on esitetyssä suoritusmuodossa poikkileikkaukseltaan kolmiomainen. Esitetyn poikkileikka-20 ukseltaan kolmiomaisen poistovälineen yhdelle sivulle 8a on muodostettu imureiät 9, joiden kautta pasta pääsee siirtymään alipainelähteeseen yhdistettyyn poistovälineen sisätilaan 10 ja sieltä edelleen konekiertoon tai hävitettäväksi. Alipainelähde voi olla esim. ruuvipumppu, ejektori tai muu riittävän imun aikaansaava laite. Imu voi olla koko ajan täysillä, koska se ei muo-25 dosta alipainetta suutinraon 5 päälle vaan päällystysaine pääsee vapaasti valumaan poistovälineelle, paineen ollessa raon päällä sama kuin ympäröivässä ilmassa. Täten alipaine ei vaikuta suutinraossa 5 vielä olevaan päällys-tysaineeseen ja siten varsinaisen päällystysaineverhon muodostavan leveys-säädetyn päällystysaineen profiiliin.

30 8

Poistoväline 8 voi olla poikkileikkaukseltaan muunkin muotoinen, kuten esim. pyöreä, ovaali, nelikulmainen jne. ja poistovälineitä voi olla useampia pasta-lammikon alueessa. Esitetyssä suoritusmuodossa imureiät 9 sijaitsevat yhdessä poistovälineen pituussuuntaisessa rivissä, mutta ne voivat sijaita muul-5 lakin tavoin järjestettyinä, esim. poistovälineen kehän suunnassa useassa eri kohdassa olevissa riveissä ja/tai yksittäisinä reikinä. Imureiät voivat esim. kuvion 5 suoritusmuodossa sijaita pinnan 8a asemesta tai sen lisäksi myös valutustasoa vasten olevalla alapinnalla ja/tai patolevyyn päin olevalla sivupinnalla. Lisäksi imureikien kokoja muoto voivat vaihdella siten, että poisto-10 välineillä aikaansaadaan haluttu imuprofiili poistovälineen pituudelle. Edullisesti suurimmat reiät sijaitsevat pituussuunnassa keskellä olevassa kohdassa. Poistoväline 8 voidaan valmistaa muovista tai muusta vastaavasta materiaalista, joka ei vahingoita kiillotettuja ruostumattomasta teräksestä tehtyjä va-lutustason pintoja.

15

Kuviossa 6 on esitetty kolmen suutinosan 1-3 muodostama suutinrakenne, jossa suutinrako 5 on muodostettu kulloinkin kahden peräkkäisen suutinosan 1-2 ja 2-3 väliin. Tässä suoritusmuodossa ensimmäinen patolevy 7a sijaitsee vastaavasti kuin kuvion 4 suoritusmuodossa ja toinen patolevy 7b on sijoitet-20 tu suutinosan 2 etureunaan ennen pastan virtaussuunnassa seuraavaa syöt-törakoa 5 olevaan kohtaan. Viitenumerolla 11 on kuvattu reunalistaa, jota käytetään valutustasolla olevan, päällystysaineverhon muodostavan pastan leveyden säätämiseen halutuksi. Ei esitetyt poistovälineet voivat olla kuten kuvioiden 4 ja 5 yhteydessä on kuvattu.

25

Patolevy 7, 7a, 7b voi olla kallistettuna suuttimen reunalle päin, jolloin imua ei tarvita niin paljoa tai se voi olla myös kallistettu toiseen suuntaan, jolloin imun painotusta (imumäärää) voidaan siirtää lähemmäs reunalistaa 11.

30 Keksinnön mukainen ratkaisu soveltuu yhden tai useamman verhopäällystys-kerroksen applikointileveyden säätämiseen. Keksinnön mukaisella ratkaisulla 9 saadaan tarvittavat rakenteet tehtyä aiempaa kevyemmiksi ja yksinkertaisemmiksi ja siten helpommiksi käyttää.

Myös puhtaana pysyvyys ja järjestelmän pesu helpottuvat aiempaan verrat-5 tuna.

Claims (4)

1. Järjestely tasolta syöttävän verhopäällystimen applikointileveyden säätämiseksi, jossa verhopäällystimessä on ainakin kaksi suutinosaa (1-3), joiden 5 väliin on muodostettu suutinrako (5), joka avautuu suutinosien yläpinnan määrittämälle valutustasolle, jonka valutustason muodostavista suutinosista etummaisen (1) yläreuna on muodostettu syöttöhuuleksi (la), ja johon järjestelyyn kuuluu valutustason ainakin toiselle reuna-alueelle sijoitettu leveys-suunnassa siirrettävä säätöväline (11), joka rajaa suutinaukosta (5) ulos vir-10 taavan päällystyspastan leveyssuuntaisen ulottuvuuden, tunnettu siitä, että järjestelyyn kuuluu patoamisvälineet (7) säätövälineen (11) rajoittaman applikointileveyden ulkopuolelle ulottuvasta suutinraon osasta ulosvirtaavan päällystyspastan (6) keräämiseksi suutinraosta myötävirtaan sijaitsevaan kohtaan ja alipainetoimiset poistovälineet (8) patoamisvälineiden avulla kerä-15 tyn pastan poistamiseksi mainitusta keräyskohdasta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että poistovä-lineenä on alipainelähteeseen yhdistetty yksi tai useampi letkumainen tai putkimainen osa (8), joka ulottuu olennaisesti koko mainitun ulkopuolisen 20 alueen leveydelle ja joka osa on varustettu imuaukoilla (9a), joiden kautta pasta on imettävissä osan sisäpuolelle (10) ja johdettavissa sieltä takaisin konekiertoon tai poistettavaksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että pa-25 toamisvälineet (7) ja poistovälineet (8) on sijoitettu ja mitoitettu siten, että suutinraosta (5) ulosvirtaava pasta (6) ei pääse ainakaan olennaisessa määrin kerääntymään lammikoksi suutinraon (5) kohdalle.

4. Menetelmä tasolta syöttävän verhopäällystimen applikointileveyden sää- 30 tämiseksi, jossa verhopääl lysti messä on ainakin kaksi suutinosaa (1-3), joi den väliin on muodostettu suutinrako (5), joka avautuu suutinosien yläpinnan määrittämälle valutustasolle, jonka valutustason muodostavista suutinosista etummaisen (1) yläreuna on muodostettu syöttöhuuleksi (la), ja johon järjestelyyn kuuluu valutustason ainakin toiselle reuna-alueelle sijoitettu leveys-suunnassa siirrettävä säätöväline (11), joka rajaa suutinaukosta (5) ulos vir-5 taavan päällystyspastan leveyssuuntaisen ulottuvuuden, tunnettu siitä, että menetelmässä säätövälineen (11) rajoittaman applikointileveyden ulkopuolelle ulottuvasta suutinraon (5) osasta ulosvirtaava päällystyspasta (6) kerätään patoamisvälineillä (7) suutinraosta myötävirtaan sijaitsevaan kohtaan ja poistetaan mainitusta keräyskohdasta alipainetoimisilla poistovälineillä (8) siten, 10 että suutinraosta ulosvirtaava pasta (6) ei pääse ainakaan olennaisessa määrin kerääntymään lammikoksi suutinraon kohdalle.