FI120881B - Menetelmä aallotuskartongin tai testlainerin valmistamiseksi - Google Patents

Description

Menetelmä aallotuskartongin tai testlainerin valmistamiseksi

Esillä olevan keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä aallotuskartongin tai testlainerin valmistamiseksi.

5 Aallotuskartonki (fluting) on pakkauskartonki, joka muodostaa aaltopahvin aaltoker-roksen. Testlaineri on kraftpintainen keräyspaperista valmistettu laineri, jota käytetään esim. aaltopahvin pintakerroksena. Nämä pakkauskartongit valmistetaan perinteisesti pintaliimauksella ilman kalanterointia. Kierrätyskuituja käytettäessä eräänä ongelmana on lujuuden menetys verrattuna neitseellisten kuitujen käyttöön.

10 Esillä olevan keksinnön päämääränä on aikaansaada parannettu menetelmä aallotuskartongin tai testlainerin valmistamiseksi, jolla saadaan lisättyä huomattavasti lujuusominaisuuksia, jolloin on mahdollista päästä huomattaviin raaka-ainesäästöihin tietyn lujuustason saavuttamiseen vaadittavan neliömassan pienetessä.

15 Tämän päämäärän saavuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että menetelmässä käytetään hihnan sisäpuolelle järjestettyä ainakin yhtä puristinelintä puristamaan hihnaa vasten vastinelintä käsittelyalueen läpi kulkevaan rainaan kohdistettavan painepulssin tehostamiseksi, joka tela kohdistaa metal-lihihnaa vasten kuormitusvoiman n. 0 - 400 kN/m, ja että menetelmässä lisätään 20 tuotteen SCT (CD) lujuutta 5 - 8 % ja pienennetään neliömassaa samassa suhteessa.

Kontaktipaineella tarkoitetaan hihnan ja vastinelimen välisessä käsittelyalueessa rataan kohdistettavien painevaikutuksien summaa, jotka aiheutuvat hihnan kireydestä ja/tai mahdollisten hihnan sisäpuolisten puristuselimien kohdistamasta puris-25 tusvoimasta. Kontaktipaineen säätäminen tiettyyn painearvoon tai painearvoaluee-seen tapahtuu valitsemalla sopiva hihnamateriaali, joka sallii halutun kireyden käyttämisen ja tarvittaessa sopivat puristinelimet, joilla painetta saadaan lisättyä pelkkään hihnalla aikaansaatavaan paineeseen verrattuna. On huomattava, että riippuen hihna- ja vastinelimien sekä mahdollisten puristinelimien muodostamasta yhdistel-30 mästä voidaan kattaa joko osa kontaktipaineen säätöalueesta, jolloin toiseen painearvoon tai painearvoalueeseen siirtyminen tapahtuu vaihtamalla yhdistelmään kuuluvia elimiä tarvittaessa, tai sopivalla yhdistelmällä koko kontaktipaineen säätö- 2 alue n. 0.01 MPa - n. 70 MPa tai jopa n. 0.01 MPa- n. 200 MPa. Esimerkiksi pelkällä hihnan kireydellä aikaansaatava puristus on pieni verrattuna puristinelimillä aikaansaatavaan puristukseen, jolloin ilman puristuselimiä toteutettavissa ratkaisuissa sää-töalue on lähempänä alarajaa, esim. alueessa n. 0.01 MPa - n. 5 MPa. Puristinelimiä 5 käytettäessä säätöalue voi olla esim. n. 5 MPa - n. 70 MPa, sopivasti n. 7 MPa - n. 50 MPa tai esim. n.70 MPa - n. 200 MPa.

Keksinnön mukainen menetelmä, jossa käytetään metallihihnakalanterointia aallotuskartongin tai testlainerin lujuuden lisäämiseksi mahdollistaa myös näiden karton-10 kilajien valmistamisen jopa ilman pintaliimausta, jota on perinteisesti käytetty lujuuden lisäämiseen.

Tyypillisiä arvoja aallotuskartongeille ovat seuraavat: neliömassa (ISO 536) g/m2 110 115 125 CMT (ISO 7263) N 185 195 205 SCT, (CD) (DIN 53134) kN/m 1.70 1.80 2.00 15 CMT -testi fConcora Medium Test! CMT testi ilmaisee aallotuskartongin lujuuden. Testissä aallotetaan näyte kuumennettujen aallotusrullien välissä, jonka jälkeen näyte kiinnitetään ja pidetään koossa 20 teipillä siten, että aallot pysyvät oikealla etäisyydellä toisistaan. Tällä imitoidaan yksipuolisesti aallotettua kartonkia. Murtokuorma kohdistetaan kohtisuoraan paperin tasoon nähden ja murtovoima (N) mitataan. CMT -arvo on maksimaalinen voima, jonka näyte kestää ennen murtumista.

25 SCT-testi f Short Span Compression Test) SCT on puristuslujuusominaisuus, joka mitataan sekä koneen suunnassa (MD) että poikittaissuunnassa (CD). 15 mm leveä testikappale kiinnitetään kahteen kiinnitti- 3 meen, jotka ovat 0,7 mm etäisyydellä toisistaan. Kiinnittimet pakotetaan toisiaan kohti, jolloin pituus lyhenee ja jännitys testikappaleessa kasvaa kunnes näyte luhistuu. Mittaus suoritetaan kummassakin suunnassa ja mittaustulos ilmaistaan yksikkönä kN/m.

5

Seuraavassa keksintöä selostetaan lähemmin oheiseen piirustukseen viitaten, jossa: kuvio 1 esittää kaaviollisena sivukuvantona erästä metallihihnakalanteria, joka soveltuu keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseen, ja 10 kuvio 2 esittää koetuloksia lisäkuorman vaikutuksesta lujuuteen termotelan eri lämpötiloissa.

Kuviossa 1 on esitetty eräs keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseen soveltuva metallihihnakalanteri, johon kuuluu metallista valmistettu kalanterointihihna 2, 15 joka kiertää ohjaustelojen 3 ympäri, joista ohjausteloista ainakin osa on siirrettävissä hihnan 2 kireyden säätämiseksi halutuksi. Kalanterointihihna 2 kulkee hihnakier-ron ulkopuolelle järjestetyn telan 5 ympäri, jolloin kalanterointialue muodostuu hihnan 2 ja telan 5 välille. Kalanteroitava materiaalirata W kulkee kalanterointialueen läpi, jolloin siihen kohdistuu haluttu paineimpulssi ja lämpövaikutus ajan funktiona. 20 Kuviossa 1 on pistekatkoviivalla 9 kuvattu paineimpulssin muotoa silloin, kun kalan-terointihihnan 2 sisäpuolelle on järjestetty puristinelimenä toimiva nippitela 4, joka puristaa hihnaa vasten telaa 5, muodostaen korkeamman paineen käsittelyalueen kalanterointialueen sisälle. Katkoviivalla 8 on puolestaan kuvattu paineimpulssin muotoa silloin, kun kalanterointialueessa vaikuttava kontaktipaine muodostuu pel-25 käsiään hihnan 2 kireyden avulla, telan 4 ollessa irti puristavasta kosketuksesta hihnaan 2 (tai kun telaa 4 ei ole ollenkaan asennettu hihnan 2 sisäpuolelle). Tela 5, samoin kuin tela 4, voi olla taipumakompensoitu tela tai ei, ja se on valittu ryhmästä, johon kuuluu: joustavapintainen tela, kuten polymeeripinnoitettu tela, kumipin-noitettu tela tai elastomeeripintainen tela, kenkätela, termotela, metallitela, kuitutela 30 ja komposiittitela. Telan 4 asemasta puristinelimenä voi olla muukin profiloitava tai kiinteäprofiilinen puristinelin, joka voi lisäksi muodostua useammasta koneen polkitta issuunnassa peräkkäisestä osasta. Myös telana toteutettu puristinelin 4 voi muodostua useammasta koneen poikittaissuunnassa peräkkäisestä osasta. Puristineli-men 4 pinta voi olla muodostettu yhtenäiseksi tai epäjatkuvaksi. Puristinelin 4 voi- 4 daan järjestää lisäksi siirrettäväksi käsittelyalueen pituuden ja/tai hihnan kireyden muuttamiseksi. Metallihihna voi olla myös pinnoitettu. Kuviossa 1 esitetyssä suoritusmuodossa nippitelana on kenkätela. Viitenumerolla 6 on esitetty kuumennuseli-miä, kuten esimerkiksi induktiokuumennin, infrapunasäteilijä, kaasupoltin tai kapasi-5 tiivinen kuumennin.

Keksinnön mukaisesti koekäyttöön tarkoitetussa metallihihnakalanterissa suoritetuissa alustavissa koeajoissa käytettiin neliömassaltaan 110 g/m2 pintaliimattua aallotuskartonkia, jota käsiteltiin metallihihnakalanterissa termotelan eri lämpötiloissa ja hihnakierron sisäpuolisen lisäkuormitustelan eri kuormituksilla. Kokeissa käytettiin 10 kolmea lujuudeltaan erilaista rullaa, joiden lujuusarvot olivat 1,75 SCT (CD) (P2), 1,805 SCT (CD) (P3) ja 1,83 SCT (CD) (P4). Koeajojen perusteella havaittiin metalli-hihnakalanteroinnilla saavutettavan selkeä lujuuden kasvu pohjarainan lähtölujuu-teen verrattuna. Esimerkiksi viipymäajan ollessa 100 ms ja hihnankireydestä aiheutuvan paineen ollessa 0.2 MPa nousi pohjarainan lujuus arvosta 1.83 SCT (CD) ar-15 voon 1.975 SCT (CD) termotelan lämpötilan ollessa 170 °C ja lisäkuormituksen ollessa 50 kN/m (kuvio 2). Tämä merkitsee lujuuden kasvua n. 8 %:lla, jolloin neliö-massaa voidaan pienentää samassa suhteessa ja pysytään olennaisesti alkuperäisessä lujuusarvossa. Jo pienellä lisäkuormituksella 10 kN/m saavutettiin lujuus 1,895 SCT (CD) eli n. 3,5 % lisäys.

20 Pienennettäessä viipymäaika 65 ms:iin termotelan lämpötilan ollessa 170 °C ja lisä-kuormituksen ollessa 70kN/m nousi pohjarainan lujuus arvosta 1.83 SCT (CD) arvoon 1.935 SCT (CD) eli noin 5,7 %. Käytettäessä 65 ms:n viipymäaikaa ja 50 kN/m lisäkuormaa termotelan lämpötilan ollessa 125 °C saavutettiin lujuusarvo 1,93 SCT (CD) pohjarainan lujuuden ollessa 1.805 SCT (CD) eli lisäys oli tällöin yli 10 %.

25 Hihnan lämpötila oli kokeissa asetettu 70 °C:een.

Edellä esitetyt esimerkit osoittavat, että keksinnön mukaisella menetelmällä on saavutettavissa huomattava lujuuden lisäys, ja siten materiaalin säästö, perinteiseen pintaliimattuun aallotuskartonkiin nähden ja sama pätee myös testlainerille. Keksin-nönmukainen menetelmä on myös sovellettavissa aallotuskartongin tai testlainerin 30 valmistukseen ilman pintaliimausta.

Claims (8)

1. Menetelmä aallotuskartongin tai testlainerin valmistamiseksi, jossa menetelmässä kuiturainaa käsitellään ainakin yhdessä prosessivaiheessa metallihihnakalanterilla, 5 johon kuuluu ainakin yhden ohjainelimen (3) ympäri kiertäväksi järjestetty metalli-hihna (2), jonka hihnan ulkopuolelle on jäljestetty ainakin yksi hihnan kanssa kontaktipinnan muodostava vastinelin (5) siten, että hihnan (2) ja vastinelimen (5) väliin muodostuu pituudeltaan säädettävä rainan käsittelyalue, jonka läpi käsiteltävä raina viedään, että menetelmässä rainan viipymäaika käsittelyvyöhykkeessä sääde-10 tään arvoon noin 5 - 200 ms, että metallihihnan ja/tai vastinelimen lämpötila säädetään arvoon n. 20 - 400 °C, ja että käsittelyalueella rainaan kohdistettavaa kontakti-painetta säädetään olemaan alueella n. 0.01 MPa - n. 200 MPa, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään hihnan (2) sisäpuolelle järjestettyä ainakin yhtä puris-tinelintä (4) puristamaan hihnaa (2) vasten vastinelintä (5) käsittelyalueen läpi kul-15 kevään rainaan kohdistettavan painepulssin tehostamiseksi, joka tela (4) kohdistaa metallihihnaa vasten kuormitusvoiman n. 0 - 400 kN/m, ja että menetelmässä lisätään tuotteen SCT (CD) lujuutta 5 - 8 % ja pienennetään neliömassaa samassa suhteessa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viipymäaika käsittelyvyöhykkeessä säädetään arvoon noin 50 - n. 100 ms.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että metalli-hihnan ja/tai vastinelimen lämpötila säädetään arvoon n. 60 - 200 °C. 25

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puristinelimenä on ainakin yksi tela (4), joka voi olla taipumakompensoitu tai ei, ja joka tela on valittu ryhmästä, johon kuuluu: joustavapintainen tela, kuten polymeeripinnoitettu tela, kumipinnoitettu tela tai elastomeeripintainen tela, kenkätela, termotela, metallitela, 30 kuitutela ja komposiittitela.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että telan (4) kohdistaminen kuormitusvoima on n. 10 - 100 kN/m.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aallo tuskartonki tai testlaineri on pintaliimattu ennen metallihihnakalanterilla tapahtuvaa käsittelyä.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aallo tuskartonki tai testlaineri on valmistettu ilman pintaliimausta.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä lisätään tuotteen SCT (CD) lujuutta 6 - 7 % lisäkuorman ollessa alueessa 10 kN/m -10 70 kN/m.