FI121185B - Menetelmä metallihihnakalanteriin tuotavan kuituradan käsittelemiseksi ennen sen vientiä metallihihnakalanteriin ja metallihihnakalanteri - Google Patents

Description

Menetelmä metallihihnakalanteriin tuotavan kuituradan käsittelemiseksi ennen sen vientiä metallihihnakalanteriin ja metallihihnakalanteri

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä metallihihnakalanteriin tuo-5 tavan kuituradan käsittelemiseksi ennen sen vientiä metallihihnakalanteriin estämään kuituradassa olevan kosteuden höyrynpaineen liiallista nousua me-tallihihnakalanterissa, johon kuuluu kuumennettavissa oleva metallihihnakier-to, jonka sisäpuolella on ainakin yksi ohjaustela ja jonka ulkopuolella on ainakin yksi kuumennettavissa oleva vastatela, jonka ympäri metallihihna kier-10 tää siten, että hihnan ja vastatelan väliin muodostuu pidennetty kalanteroin-tialue. Esillä olevan keksinnön kohteena on lisäksi metallihihnakalanteri, jolla menetelmä voidaan toteuttaa.

Erilaisia paperi- ja kartonkilajeja on olemassa lukuisia erilaisia ja ne voidaan 15 jakaa neliöpainon mukaan kahteen luokkaan: papereihin, jotka ovat yksikerroksisia ja neliöpaino 25—300 g/m2 ja kartonkeihin, jotka on valmistettu mo-nikerrostekniikalla 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 pai-20 namiseen ja kartonkia pakkaamiseen.

Seuraavana esitetyt kuvaukset ovat esimerkkejä nykyisin käytössä olevista kuiturainojen arvoista ja niissä saattaa esiintyä huomattavia vaihteluja annetuista arvoista. Kuvaukset perustuvat pääosin lähdejulkaisuun Paperma-25 king Science and Technology osa Papermaking Part 3, Finishing, toim. Jokio, M., julk. Fapet Oy, Jyväskylä 1999, 361 s.

Mekaanisesta massasta tehtyjä eli puupitoisia painopapereita ovat sanomalehti-, päällystämätön aikakausi- ja päällystetty aikakauslehtipaperi.

30 2

Sanomalehtipaperi (newsprint) koostuu joko kokonaan mekaanisesta massasta tai se voi sisältää vähän valkaistua havupuusellua (0 - 15 %) ja/tai kiertokuidulla voidaan korvata mekaanista massaa. Yleisinä arvoina sanomalehtipaperille voitaneen pitää seuraavia: neliöpaino 40 - 48.8 g/m2, tuhkapi-5 toisuus (SCAN-P 5:63) 0- 20 %, PPS slO -karheus ( SCAN-P 76-95) 3.0 - 4.5 pm, Bendtsen-karheus (SCAN-P21:67) 100 - 200 ml/min, tiheys 600 -750 kg/m3, vaaleus (ISO 2470:1999) 57 - 63 % ja opasiteetti (ISO 2470:1998) 90-96%.

10 Päällystämättömässä aikakausilehtipaperissa (SC = supercalendered) on yleensä mekaanista massaa 50 - 70 %, valkaistua havupuusellua 10 - 25 % ja täyteaineita 15 - 30%. Tyypillisiä arvoja kalanteroidulle SC paperille (sisältäen mm. SC-C, SC-B ja SC-A/A+) ovat neliöpaino 40 - 60 g/m2, tuhkapitoisuus (SCAN-P 5:63) 0 - 35%, Hunter-kiilto (ISO/DIS 8254/1) <20 - 50%, 15 PPS slO -karheus (SCAN-P 76:95) 1.0 - 2.5 pm, tiheys 700 - 1250 kg/m3, vaaleus (ISO 2470:1999) 62 - 70% ja opasiteetti (ISO 2470:1998) 90 -95%.

Päällystetty aikakausilehtipaperi (LWC = light weight coated) sisältää mekaa- 20 nista massaa 40 - 60%, valkaistua havupuusellua 25 - 40% ja täyte- ja pääl-lystysaineita 20 - 35%. Yleisiä arvoja 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%.

25

Yleisiä arvoja MFC-paperille (machine finished coated) voidaan pitää seuraavia: 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%.

30 3

Yleisiä arvoja FCO-paperille (film coated offset) voidaan pitää seuraavia: ne-liöpaino 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%.

5 Yleisiä arvoja MWC-paperille (medium weight coated) voidaan pitää seuraavia: 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%.

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

Sellusta tehtyjä puuvapaita painopapereita eli hienopapereita ovat päällystämättömät - ja päällystetyt sellupohjaiset painopaperit, joissa mekaanisen 15 massan osuus on alle 10%.

Päällystämättömissä sellu pohja isissä painopapereissa (WFU) on valkaistua koivusellua 55-80%, valkaistua havupuusellua 0-30% ja täyteaineita 10-30%. WFU:lla vaihtelevat arvot suuresti: neliöpaino 50-90 g/m2 (jopa 20 240 g/m2), Bendtsen-karheus 250-400 ml/min, vaaleus 86-92% ja opasi teetti 83-98%.

Päällystetyissä seiIupohjaisissa painopapereissa (WFC) päällystemäärät vaihtelevat suuresti vaatimusten ja käyttötarkoituksen mukaan. Seuraavassa tyy-25 pillisiä arvoja yhteen ja kahteen kertaan päällystetylle sellupohjaiselle painopaperille: yhteen kertaan päällystetty neliöpaino 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 neliöpaino 130 g/m2, Hunter-kiilto 70-80%, PPS S10-karheus 0.65-0.95 pm, vaaleus 83-90% ja opasiteetti 95-97%.

Irrokepapereilla (Release paper) neliöpaino vaihtelee 25 - 150 g/m2.

30 4

Muita papereita ovat mm. pakkauspaperit (Sackkraft), pehmopaperit (Tissue) ja tapettipaperit (Wallpaper).

Kartongin valmistuksessa käytetään sellua, mekaanista massaa ja/tai uusio-5 massaa. Kartongit voidaan jakaa mm. seuraaviin pääryhmiin käyttötarkoituksensa mukaan.

Aaltopahvi, jossa pintakerros (laineri) sekä aallotuskartonki (fluting).

10 Kotelokartongit, joista valmistetaan koteloita, rasioita. Kotelokartonkeja ovat mm. nestepakkauskartongit (FBB =folding boxboard, LPB=liquid packaging board, WLC=white-lined chipboard, SBS=solid bleached sulfite, SUS= solid unbleached sulfite).

15 Graafiset kartongit, joista valmistetaan mm. kortteja, mappeja, kansioita, suojuksia, kansia, jne.

Ta petti kartongit (Wallpaper base).

20 Eri paperien ja kartonkien pintaominaisuuksia ja paksuusprofiilia muokataan painomenetelmän ja jatkokäsittelyn vaatimuksiin soveltuviksi kalanteroimalla. Päällystetyt lajit tyypillisesti esikalanteroidaan ennen päällystystä ja loppuka-lanteroidaan päällystyksen jälkeen.

25 Kalanterit jaotellaan konekalantereihin, softkalantereihin ja monitelakalante-reihin. Konekalanterissa on tyypillisesti 1-2 nippiä ja nipin molemmat telat ovat kovia teloja. Softkalanterissa on yleensä 1-4 nippiä ja ainakin toinen nipin teloista on päällystetty pehmeällä pinnoitteella. Monitelakalanterissa on yleensä 5-11 nippiä. Monitelakalanterin telastossa on sekä lämmitettäviä telo-30 ja että pehmeäpintaisia teloja.

5

Erikoiskalantereita ovat mm. wet stack -kalanteri, välikalanteri (breaker stack) ja pitkänippikalanterit.

Wet stack -kalanteri on likipitäen identtinen monitelaisen konekalanterin 5 kanssa mutta kalanterointiprosessi on täysin erilainen. Wet stack kalanterissa käytetään tehokkaasti hyödyksi kosteusgradienttia, jolloin kalanterille tulevan radan kosteus on vain noin 1 - 2%. Wet stack -kalanterissa on vesilaatikoita vesikalvon muodostamiseksi radan pinnalle ennen nippiä, joka kalvo puristetaan radan pintaan nipissä. Tällöin rata kostuu vain pinnalta kalanteroituen 10 enemmän pinnasta kuin ylikuivatusta sisäosasta. Wet stack -kalanteria käytetään esikalanterina useille kartonkilaaduille.

Välikalanteri on konekalanteri, joka sijaitsee paperikoneen kuivatusosassa.

15 Pitkänippikalantereihin kuuluvat kenkäkalanteri, jossa on pehmeä vaippa kenkätelan ympärillä ja jonka nipin pituus on tyypillisesti 50^400 mm, sekä hihnakalanterit. Perinteinen hihnakalanteri koostuu softkalanterin termotelas-ta, hihnakierrosta ja hihnakierron sisäpuolisesta vastatelasta, joka voi olla kova tai pehmeä tela. Hihna kiertää vastatelan ja ohjaus/kiristystelojen kaut-20 ta.

Hihnakalanterin erikoissovellus on metallihihnakalanteri, jossa kalanterointi-hihnana on metallihihna, joka kiertää ohjaustelojen ympäri ja muodostaa yhdessä vastinelimen, joka on tyypillisesti tela, kanssa pitkän nippivyöhyk-25 keen, jonka pituus voi olla jopa yli 5000 mm. Hihnakierron sisäpuolelle voidaan lisäksi jäljestää puristuselin, esim. taipumakompensoitu tela, jonka avulla pitkän nippivyöhykkeen keskelle voidaan jäljestää korkeamman puris-tuspaineen nippikohta.

30 Metallihihnakalanterilla käytetään korkeaa hihnan lämpötilaa, jolloin rata kuivaa tyypillisesti n. 2 % yksikköä, jonka vuoksi radan kosteus tullessaan ka- 6 lanterille on oltava kohtuullisen korkea. Kun rata tulee kosteana ja kuumana metallihihnakalanterille on vaarana, että radassa olevan höyryn paine ylittää hihnan aiheuttaman paineen vastintelaa, esim. termotelaa, vasten (noin 0.2 MPa). Kun höyrynpaine ylittää hihnan paineen, kuuluu höyrynpurkauk-5 sesta tietynlainen ääni "pörinää". Tästä ilmiöstä voi aiheutua laatuongelmia lopputuotteelle. Huono sali-ilmastointi ja lähellä sijaitseva kuuma sylinteri-ryhmä voivat lisätä tätä ongelmaa.

Tämän ongelman takia metallihihnakalanteria ei välttämättä pystytä ajamaan 10 halutuilla prosessiolosuhteilla, kuten tietyillä hihnan lämpötiloilla ja tulevan radan kosteudella, minkä vuoksi metallihihnakalanterin ajoikkuna pienenee.

Esillä olevan keksinnön päämääränä on aikaansaada menetelmä, jolla edellä esitettyä ongelmaa voidaan merkittävästi koijata. Tämän päämäärän saavut-15 tamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista itsenäisten vaatimusten 1 ja 3 tunnusmerkkiosassa esitetyt asiat. Jäähdytykseen voidaan käyttää erillistä jäähdytyslaitteistoa sijoitettuna ennen metallihihnakalanteria olevaan kohtaan tai vaihtoehtoisesti jäähdytys voidaan toteuttaa käyttämällä metallihihnakalanterin yhteyteen integroitua kuvauslaitetta, johon kuuluu 20 metallihihnakalanterin hihnakiertoa vasten jäljestetty jäähdytyssylinteri, jonka ympäri kiertää viira tai huopa, jolloin rata viedään jäähdytyssylinteriä kiertävän viiran tai huovan ja kuumennetun metallihihnan välisen jäähdytysalu-een kautta metallihihnakalanterin kalanterointialueeseen, joka sijaitsee kuumennetun metallihihnan ja vastatelan välisessä kohdassa.

25

Erillisenä jäähdytyslaitteena voi olla esim. jäähdytysleiju, jossa viileä kuiva ilma sekoittuu radasta haihtuvaan vesihöyryyn ja laskee rajakerrosilman kosteutta ja lämpötilaa, ja vähentää edelleen mainitun "pörinäongelman" riskiä. Lisäksi tällainen leijupuhallin poistaa kosteaa rajakerrosilmaa.

30 7

Keksinnön mukaisessa menetelmässä erillisenä jäähdytyslaitteena käytetään metallihihnakalanteria, johon kuuluu ainakin yhden ohjainelimen ympäri kiertäväksi järjestetty metallihihna, jonka hihnan ulkopuolelle on järjestetty ainakin yksi hihnan kanssa kontaktipinnan muodostava jäähdytetty tela. Hihnan 5 ja telan väliin muodostuu jäähdytysalue, jonka läpi käsiteltävä rata on vietävissä. Tela on edullisesti järjestetty jäähdytettäväksi sisäpuolisesti esim. nestemäisellä ilmalla tai typellä, jäähdytetyillä partikkeleilla, jääpaloilla, matalassa lämpötilassa höyrystyvällä aineella ja/tai niiden eri yhdistelmillä.

10 Esimerkiksi ajettavuuden takia käytetyllä yksiviiravientisellä kuivatusosalla paperin kosteus ajautuu vähitellen ei-lämmitettävälle puolelle. Tällöin heti kuivatusosan jälkeen tapahtuu voimakasta haihtumista paperin yläpinnalta, jolloin tyypillisesti paperi käyristyy ylöspäin. Käyristymää hallitaan nykyisin kuivatusosan loppuun asennettavalla erillisellä vesikostuttimella, tai sitä seu-15 raavien yksikköprosessien (kuten päällystys) kuivatuksella. Vesikostutuksessa erityisenä haittana on usein kostutuksesta seuraava linjan kuivatusrajoittei-suus, joka estää ajonopeuden noston. Lisäksi kostutininvestointi aiheuttaa suhteellisen suuria kustannuksia, joiden suuruus riippuu koneen leveydestä ja nopeudesta. Metallihihnakalanteri mahdollistaa radan molempien puolien 20 lämmittämisen pitkällä viiveajalla, jolloin radan paksuussuuntainen kosteus-profiili voi hakeutua tasapainotilanteeseen. Ajamalla kosteusprofiili symmetriseksi tai mahdollisesti hieman kuivatusosalla syntyviä jännityksiä kompensoivaksi voidaan hallita kuituradan käyristymää, joka johtuu toispuoleisesta kuivatusjännityksestä. Tämä tarkoittaa, ettei kuivatusosalle tarvita erillistä 25 kostutinta siihen liittyvine suhteellisen suurine investointikustannuksineen ja toisaalta koko kuivatusosa voidaan toteuttaa alusta loppuun ajettavuuden kannalta parhaalla yksiviiraviennillä. Tämä käyristymänhallintaratkaisu soveltuu erityisesti sanomalehtipaperille, parannetulle sanomalehdelle ja kopiopaperille, joissa metallihihnakalanteri antaa riittävät paperin laatuominaisuudet 30 ja toisaalta kalanterointia ei seuraa enää muita yksikköprosesseja. Ratkaisua 8 voidaan hyödyntää myös muille paperi tai kartonkilajeille, jos pitkänippikalan-teri toimii loppukalanterina.

Keksinnön kohteena on lisäksi parannettu metallihihnakalanteri, jolla aikaan-5 saadaan suhteellisen yksinkertainen ratkaisu metallihihnakalanterin kalante-rointialueeseen tuotavan kuituradan jäähdyttämiseksi ennen sen vientiä mainittuun kalanterointialueeseen. Tämän päämäärän saavuttamiseksi keksinnön mukaiselle metallihihnakalanterille on tunnusomaista se, että metallihihnakalanterin yhteyteen on integroitu metallihihnakalanterin kalanterointialuetta 10 edeltävään kohtaan kuivauslaite, johon kuuluu metallihihnakalanterin hihna-kiertoa vasten järjestetty jäähdytyssyIinteri, jonka ympäri kiertää viira tai huopa, jolloin rata on järjestetty vietäväksi jäähdytyssylinteriä kiertävän viiran tai huovan ja kuumennetun metallihihnan välisen jäähdytysalueen kautta metallihihnakalanterin kalanterointialueeseen.

15

Seuraavassa keksintöä selostetaan lähemmin oheisiin piirustuksiin viitaten, joissa:

Kuvio 1 esittää kaaviollisena periaatekuvana erästä keksinnön mukaista 20 metallihihnakalanteriratkaisua,

Kuvio 2 esittää erästä tunnetun tekniikan mukaista järjestelyä kartongin kiillottamiseksi kiillotussylinterillä, 25 Kuvio 3 esittää kuvion 2 mukaisen laitteen metallihihnakierrolla varustettua modifikaatiota,

Kuvio 4 esittää metallihihnakalanterin käyttöä kemikaalin aplikoimiseksi kuituradan pintaan, 30 9

Kuvio 5 esittää metallihihnakalanterin käyttöä jäähdytetyn rullaussylinte-rin korvaavana laitteena,

Kuvio 6 esittää erästä metallihihnakalanterijärjestelyä, jossa käsiteltävä 5 kuiturata on järjestetty kiertämään metallihihnakierron ympäri,

Kuvio 7 esittää erästä järjestelyä kuituradan esilämmittämiseksi,

Kuvio 8 esittää erästä järjestelyä metallihihnakalanterin telan kuumen- 10 tamiseksi, ja

Kuvio 9 esittää erästä järjestelyä metallihihnakalanterin hihnan kuumen tamiseksi.

15 Kuviossa 1 esitettyyn keksinnön mukaiseen parannettuun metallihihnakalan-teriin 1 kuuluu ohjaustelojen 3 ympäri kiertäväksi järjestetty kuumennettavissa oleva metallihihna 2, joka on järjestetty kiertämään kuumennettavissa olevan telan 4 ympäri siten, että telan 4 ja metallihihnan 2 välille muodostuu pitkä kalanterointivyöhyke. Metallihihnakierron 2 sisäpuolelle voidaan valin-20 naisesti järjestää lisäkuormitustela 5 muodostamaan korkeamman paineen nippikohdan kuuman telan 4 kanssa. Keksinnön mukaisessa parannetussa metallihihnakalanterissa on lisäksi siihen integroitu jäähdytyslaite, johon kuuluu ka la nteroi nti vyöhykettä edeltävään kohtaan sijoitettu jäähdytetty sylinteri 6, jonka ympäri kiertää viira tai huopa 8 ohjaustelan 7 kautta. Kuiturata W on 25 järjestetty kulkemaan viiran tai huovan ja kuumennetun metallihihnan välisen jäähdytysalueen kautta metallihihnakalanterin kalanterointialueeseen. Tällöin kuiturata tulee tuetuksi jäähdytetyllä viiralla/huovalla ja toiselta puolelta kui-turataa puristetaan kevyesti kuumennetulla metallihihnalla, jolloin radassa oleva vesi tiivistyy kylmälle pinnalle viiraan.

30 10

Keksinnön mukaisessa integroidussa jäähdytyslaite- ja metallihihnakalanteri-ratkaisussa kuiturataa tuetaan prosessin ensimmäisessä vaiheessa jäähdytetyllä viiralla/huovalla, jota puolestaan jäähdytetään. Toiselta puolelta kuiturataa puristetaan kevyesti kuumennetulla metallihihnalla, jolloin radan vesi tii-5 vistyy kylmälle pinnalle viiraan. Jäähdytyssylinteri voidaan valmistaa esimerkiksi käytetystä jenkkisylinteristä muuttamalla se suureksi jäähdytyssylinte-riksi. Prosessin toisessa vaiheessa kuiturataa kalanteroidaan metallihihnaka-lanterilla lopullisen sileyden aikaansaamiseksi. Erityisesti, koska jäähdytyssy-linterin ja metallihihnan avulla toteutettu kuivausprosessi tuottaa epäsym-10 metristä tuotetta (viirakuvio taustapuolella), kalanterointi säädetään mahdollisimman hyvin korjaamaan tätä toispuolisuutta. Kuivatusta voidaan tarvittaessa tehostaa edelleen muilla kuivatustekniikoilla (päällepuhallus, sylinteri-kuivaus jne.). Metallihihnakalanterointi tuottaa myös osan kuivatustehosta. Keksinnön mukainen integroitu rakenne on edullinen erillisenä jäähdytyslait-15 teenä ja metallihihnakalanterina toteutettuun ratkaisuun nähden, koska me-tallihihnakierto on yhdistetty, jolloin rakenne on yksikertaisempi ja pärjätään samoilla hihnan lämmityslaitteilla.

Metallihihnakiertoa voidaan hyödyntää myös esim. kartongin kiillottamisessa. 20 Nykyisin kartongin kiillotus tehdään tyypillisesti kuvion 2 mukaisesti kiillotus-sylinterillä 21 (jenkkisylinteri) varustetulla kiillotuslaitteistolla 20. Rata W painetaan puristi n huovalla 25 kiillotussylinteriin 21 kiinni. Kartonkiradan ulkopuolella oleva, ohjaustelojen 23 ympäri kiertävä viira 22 pitää rataa kiillotus-sylinteriä vasten. Rata irrotetaan sylinterin pinnasta, kun viiran kosketus ra-25 taan loppuu ja viedään ohjaustelojen 24 kautta jatkokäsittelyyn. Jotta rata irtoaisi vaurioitta, radan kuiva-ainepitoisuuden on irrotuskohdassa oltava n. 72 %. Kuivatuskapasiteetti on verrannollinen sylinterin ympärysmittaan, käytännön maksi mi ha Ikäisi ja sylinterille ollessa 6,7 m. Tämä ehto rajoittaa koneen ajonopeuden.

30 11

Kuviossa 3 on kuvattu metallihihnaa hyväksikäyttävä parannettu kiillotuslaite-ratkaisu 30. Siinä metallihihna 33 kulkee kiillotussylinterin 21 ympäri ja siihen on muodostettu nokkamainen pidennys, joka kiertää ohjaustelojen 31 ja 32 kautta. Sylinteri lämmittää koskettaessaan metallihihnaa, joka puolestaan 5 lämmittää kartonkirataa W. Puristinhuovalla 25 painetaan rata metallihihnaan 33 kiinni. Kartonkiradan ulkopuolella oleva viira 22 pitää rataa metallihihnaa 33 vasten. Rata irrotetaan sylinterin pinnasta, kun viiran kosketus rataan loppuu. Metallihihna 33 voi olla merkittävästi pidempi kuin sylinterin 21 läpimitta. Metallihihnan irrottua sylinterikosketuksesta, sillä on vielä lämpöka-10 pasiteettia, jota voidaan käyttää radan kuivaamiseen. Hihnaa voidaan myös lämmittää radan vastakkaiselta puolelta. Tällä menetelmällä voidaan nostaa kiillotussylinterin kuivatuskapasiteettia ja koneen tuotantonopeutta suuremmaksi kuin on mahdollista pelkällä sylinterillä.

15 Metallihihnakalanteria voidaan hyödyntää myös pienien tai erittäin pienien funktionaalisten kemikaalimäärien applikointiin esimerkiksi kalanterikostutuk-sen yhteydessä. Applikointijärjestely voidaan toteuttaa siten, että paperi viedään metallihihnakalanterin nippiin höyryfaasissa olevaa kemikaalia sisältävän höyrykammion lävitse, jolloin paperi saa "höyrykylvyn" ennen menemis-20 tään metallihihnakalanteriin. Tällä tavoin paperia pyritään täyttämään halutulla kemikaalilla ennen metallihihnakalanterissa tapahtuvaa painekäsittelyä. Kuvio 4 esittää erästä tällaista järjestelyä. Tähän järjestelyyn kuuluu höyry-kammiot 46A, 46B, joiden välistä kuiturata viedään ennen sen viemistä kuumennettavan telan 44 ja metallihihnakierron 42 väliseen pidennettyyn käsit-25 telyvyöhykkeeseen. Metallihihna on järjestetty kiertämään ohjaustelojen 43 ympäri ja metallihihnakierron sisäpuolelle on järjestetty puristustela 45 aikaansaamaan korotetun paineen nippikohdan kuumennettavan telan 44 kanssa. Höyrykammion lävitse kulkeva kuiturata W saa höyrykäsittelyn ennen menemistään metallihihnakalanteriin, jolloin kuiturataan saadaan aplikoitua 30 haluttu kemikaali ennen metallihihnakalanterissa tapahtuvaa painekäsittelyä. Applikoitaessa höyryfaasissa oleva kemikaali paperille ennen sen menoa pai- 12 neelliseen metallihihnakalanterin puristusvyöhykkeeseen aikaansaadaan mahdollisimman edulliset olosuhteet erilaisten kemiallisten aineiden reagoinnille paperin selluloosakuitujen kanssa. Annosteltaessa sopiva määrä höyryä ennen nippiä, nipin jälkeen tapahtuvassa höyryn ulospurkaus sisältää lähes 5 pelkästään vesihöyryä. Näin voidaan päästä 100 % kemikaalin retentioon. Lisäksi, pidettäessä kaikki höyryn kanssa tekemisissä olevat metallipinnat kuumina, estetään kemikaalia sisältävän vesihöyryn lauhtuminen kuitujen ja kalanterin pinnoille.

10 Tähän ratkaisuun kuuluu oleellisena osana lisäksi, että kemikaalin reagoidessa höyryfaasista suoraan paperin selluloosakuitujen OH-ryhmien kanssa vältetään se tunnettuun tekniikkaan liittyvä haittapuoli, jossa lähes kaikki annosteltavat kemikaalit tuodaan paperiin nestefaasissa taikka nesteen (veden) ja kiinteän aineen seoksena. Tällä tavoin tapahtuva paperin kastelu edellyttää 15 radan uudelleenkuivausta sekä aiheuttaa erilaisia tarttumisongelmia paperikoneen komponenttien pinnoille.

Tämä ratkaisu tuo mukanaan merkittäviä etuja: - aikaansaadaan käytännön toteutustapa monien märässä päässä applikoita-20 vien kemikaalien, kuten hydrofobiliiman, annostelemiseksi läpi kuivaan paperiin kastelematta sitä - monet (tai vaikka kaikki) kemikaalit voidaan tällä järjestelyllä tuoda kuivaan paperiin ja valmistaa pohjaraina ainoastaan kuidusta, täyteaineesta ja vedestä. Jo pelkästään hydrofobiliimauksen 25 poistaminen märästä päästä tuo mittavia säästöjä märän pään puhtauden ja laitteistojen yksinkertaistumisen kautta.

- Mahdollistetaan äärimmäisen pienien ja samanaikaisesti absoluuttisen tasaisten kemikaalimäärien annostelu - tämä mahdollistaa rataa kastelemattoman kemikaalikäsittelyn ka-30 lanterilla käyttäen pieniä kemikaalimääriä 13 - voidaan toteuttaa "kemikaaliannostelu kalanterilla" ilman telalle-tarttumisriskejä, applikaattorien tukkeumariskejä ja kuivatustarvet-ta, tarvetta konekiertoihin jne.

5 Pintakemikaalin applikointia voidaan hyödyntää kuituradan kosteuden säädössä muuttamalla pintakemikaalin kuiva-ainepitoisuutta. Kemikaalin tunkeutumista kuiturataan voidaan säätää nippipaineella. Kuituradan kostutuksessa voidaan hyödyntää myös metallihihnakalanterin hihnaa, esim. ruiskuttamalla vettä hihnan pintaan, josta se siirtyy kuiturataan.

10 Jäähdytyselimillä varustettua metallihihnaa voidaan ajatella käytettäväksi myös jäähdytetyn rullaussylinterin korvaavana laitteena. Kuviossa 5 on kuvattu esimerkki tällaisesta toteutuksesta, jossa rullaussylinteri on korvattu metallihihnakierrolla 52. Metallihihna kiertää ohjaustelojen 53 ympäri ja me-15 tallihihnakierron yhteyteen on järjestetty jäähdytyselimet 55 metallihihnan jäähdyttämiseksi. Monitelakalanterilta 56 tuleva kuiturata W rullataan laitteiston 50 avulla rullaksi 54.

Radan kulku metallihihnakalanterissa voidaan järjestää siten, että rata kier-20 tää pitkin metallihihnakiertoa muodostaen huuvan, jolloin aikaansaadaan sekä radan esilämmitys että lämpöhäviöiden olennainen vähentäminen. Kuviossa 6 on kuvattu eräs esimerkki tällaisesta radan viennistä metallihihnakalanterissa. Kuiturata W on järjestetty kiertämään ohjausrullien 63 ympäri kulkevan metallihihnan 62 ympäri ennen radan viemistä metallihihnan 62 ja vas-25 tintelan 64 väliseen kalanterointivyöhykkeeseen. Tässä järjestelyssä 60 kuitu-rata W muodostaa huuvan, joka estää lämpöhäviöitä ja aikaansaa samalla radan esilämmityksen ennen sen viemistä kalanterointialueeseen.

Radan esilämmittämiseksi ennen metallihihnakalanterin nippiä voidaan käyt-30 tää esim. höyrypuhalluslaitetta. Kuviossa 7 on kuvattu eräs tällainen järjestely kuituradan W esilämmittämiseksi ennen metallihihnakalanterin nippiä. Tä- 14 hän laitteeseen 70 kuuluu useasta höyrykammiosta 71 muodostuva höyry-kenkä, joka liukuu rataa vasten kohdistetun höyryfilmin päällä, jolloin höyry paineistuu ja saavutetaan korkeampi lämpötila. Laitteella kuumennetaan/kos-tutetaan rata ja siinä yhteydessä voidaan suorittaa tärkin lisäys. Höyrylaatik-5 koa voidaan käyttää myös telan tai hihnan kuumennukseen.

Kuviossa 8 on esitetty järjestely, jossa metallihihnakalanterin 80 kuumennettavaa telaa 81 kuumennetaan höyrykammion 82 avulla ja kuviossa 9 on puolestaan esitetty järjestely 90, jossa liukutiivisteillä 94 varustettua höyrykam-10 miota 93 käytetään metallihihnan 92 kuumentamiseen.

Edellä kuvattu integroitu jäähdytyslaite- ja metallihihnakalanteriratkaisu voidaan ajatella toteutettavaksi myös ei-jäähdyttävänä ratkaisuna, jossa jäähdy-tyssylinterin tilalla on termotela, jolloin metallihihnakalanteriin muodostuu 15 kaksi pidennettyä nippiä. Kuviossa 10 on kuvattu erästä tällaisen vaihtoehtoisen metallihihnakalanterin toteutustapaa kaaviollisena esimerkkinä. Järjestelyyn 100 kuuluu ohjaustelojen 103 ympäri kiertävä metallihihna 102, sekä hihnan ulkopuoliset kaksi termotelaa 104. Kummankin termotelan kohdalle on sijoitettu valinnaiset hihnakierron sisäpuoliset puristustelat 105, jotka voi-20 vat olla esim. taipumakompensoituja teloja. Ohjaustelat 103 voivat olla lisäksi varustetut tukirullilla 107, joita voi olla yksi tai useampi per ohjaustela. Useamman tukirullan tapauksessa ne voidaan sijoittaa aksiaalisesti peräkkäin pitkin ohjaustelan pituutta ja/tai eri kohtiin kehän suunnassa katsottuna. Rata W kulkee ensimmäisen termotelan 104a ja metallihihnan 102 välisestä 25 pitkästä nipistä ulosottotelan 106 kautta toisen termotelan 104b ja metalli-hihnan 102 väliseen toiseen pidennettyyn nippiin. Tätä järjestelyä voidaan käyttää myös siten, että tarvittaessa toinen pidennetty nippi ohitetaan, jolloin kalanterin käyttömahdollisuudet monipuolistuvat.

Claims (4)

15

1. Menetelmä metallihihnakalanteriin tuotavan kuituradan (W) käsittelemiseksi ennen sen vientiä metallihihnakalanteriin estämään kuituradassa olevan 5 kosteuden höyrynpaineen liiallista nousua metallihihnakalanterissa, johon metallihihnakalanteriin kuuluu kuumennettavissa oleva metallihihnakierto (2), jonka sisäpuolella on ainakin yksi ohjaustela (3) ja jonka ulkopuolella on ainakin yksi kuumennettavissa oleva vastatela (4), jonka ympäri metallihihna kiertää siten, että hihnan ja vastatelan väliin muodostuu pidennetty kalante- 10 rointialue, jossa menetelmässä rataa (W) jäähdytetään ainakin sen yhdeltä puolelta ja radan kosteuspitoisuutta alennetaan ennen sen viemistä metalli-hihnakalanterin kalanterointialueeseen käyttämällä erillistä jäähdytyslaitteis-toa sijoitettuna ennen metallihihnakalanterian kalanterointialuetta olevaan kohtaan, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään erillisenä jäähdytys- 15 laitteistona metallihihnakalanteria, johon kuuluu ainakin yhden ohjainelimen ympäri kiertäväksi järjestetty metallihihna, jonka hihnan ulkopuolelle on järjestetty ainakin yksi hihnan kanssa kontaktipinnan muodostava jäähdytetty tela siten, että hihnan ja telan väliin muodostuu jäähdytysalue, jonka läpi käsiteltävä rata on vietävissä. 20

2. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä jäähdytystelaa jäähdytetään sisäpuolisesti nestemäisellä ilmalla tai typellä, jäähdytetyillä partikkeleilla, jääpaloilla, matalassa lämpötilassa höyrystyvällä aineella ja/tai niiden eri yhdistelmillä. 25

3. Menetelmä metallihihnakalanteriin tuotavan kuituradan (W) käsittelemiseksi ennen sen vientiä metallihihnakalanteriin estämään kuituradassa olevan kosteuden höyrynpaineen liiallista nousua metallihihnakalanterissa, johon metallihihnakalanteriin kuuluu kuumennettavissa oleva metallihihnakierto (2), 30 jonka sisäpuolella on ainakin yksi ohjaustela (3) ja jonka ulkopuolella on ainakin yksi kuumennettavissa oleva vastatela (4), jonka ympäri metallihihna 16 kiertää siten, että hihnan ja vastatelan väliin muodostuu pidennetty kalante-rointialue, jossa menetelmässä rataa (W) jäähdytetään ainakin sen yhdeltä puolelta ja radan kosteuspitoisuutta alennetaan ennen sen viemistä metalli-hihnakalanterin kalanterointialueeseen, tunnettu siitä, että menetelmässä 5 käytetään metallihihnakalanterin (1) yhteyteen integroitua kuvauslaitetta, johon kuuluu metallihihnakalanterin hihnakiertoa (2) vasten järjestetty jääh-dytyssylinteri (6), jonka ympäri kiertää viira tai huopa (8), jolloin rata viedään jäähdytyssylinteriä kiertävän viiran tai huovan (8) ja kuumennetun metalli-hihnan (2) välisen jäähdytysalueen kautta metallihihnakalanterin kalanteroin-10 tialueeseen, joka sijaitsee kuumennetun metallihihnan (2) ja vastatelan (4) välisessä kohdassa.

4. Metallihihnakalanteri (1) päällystetyn tai päällystämättömän kuituradan käsittelemiseksi, johon kalanteriin kuuluu ainakin yhden ohjainelimen (3) 15 ympäri kiertäväksi järjestetty kuumennettavissa oleva metallihihna (2), jonka hihnan ulkopuolelle on järjestetty ainakin yksi hihnan kanssa kontaktipinnan muodostava vastinelin (4) siten, että hihnan ja vastinelimen väliin muodostuu kalanterointialue, jonka läpi käsiteltävä rata on vietävissä, jonka kalanteroin-tialueen pituus määräytyy hihnan ohjauselimen sijoittelun ja/tai vastinelimen 20 muotoilun avulla, tunnettu siitä, että metallihihnakalanterin yhteyteen on integroitu metallihihnakalanterin kalanterointialuetta edeltävään kohtaan kuvauslaite, johon kuuluu metallihihnakalanterin hihnakiertoa vasten järjestetty jäähdytyssylinteri (6), jonka ympäri kiertää viira tai huopa (8), jolloin rata on järjestetty vietäväksi jäähdytyssylinteriä kiertävän viiran tai huovan (8) ja 25 kuumennetun metallihihnan (2) välisen jäähdytysalueen kautta metallihihnakalanterin kalanterointialueeseen. 17