FI121189B - Reunaohjain ja menetelmä verhopäällystyksessä muodostettavan reunaohjaimen toiminta-ajan pidentämiseksi - Google Patents

Description

Reunaohjain ja menetelmä verhopäällystyksessä muodostettavan reunaoh-jaimen toiminta-ajan pidentämiseksi

Keksinnön kohteena on reunaohjain verhopäällystyksessä muodostettavan 5 päällystysaineverhon ohjaamiseksi päällystettävän radan iskupisteeseen, johon reunaohjaimeen kuuluu sen jättöreunan alueelle järjestetty imurako, jonka alareuna muodostaa alahuulen.

Päällystettyjen paperilajien ja päällystyksen yleistyessä asetetaan päällystys-10 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-teseoksen vientiin paperin pinnalle eli applikointiin sekä lopullisen päällyste-15 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 teräpäällystin. Lisäksi päällystyksessä käytetään niin sanottua f i I m i nsi i rtopää I lysti n tä, jotka ovat yleistyneet viime 20 aikoina. Samoin uutena tekniikkana käyttöön on tulossa verhopäällystimet.

Verhopäällystimet voidaan jaotella raosta syöttäviin (slot-fed) tai tasolta syöttäviin (slide-fed) päällystimiin. Tasolta syöttävässä verhopäällystimessä päällystettä syötetään suutinyksikön avulla kaltevalle tasolle, jota pitkin pääl-25 lyste valuu kohti syöttöhuulen muodostavaa tason reunaa, jolloin verho muodostuu päällysteen tippuessa syöttöhuulelta. Raosta syöttävissä appli-kointipalkeissa päällyste pumpataan jakokammion kautta kapeaan pystysuoraan rakoon, jonka huulella verho muodostuu ja tippuu radalle. Päällystettä voidaan levittää yhdessä tai useammassa kerroksessa.

Syntynyttä verhoa pidetään täysleveänä iskupisteeseen asti reunaohjaimella, joka sijaitsee nimensä mukaisesti syöttöraon/syöttöhuulen reunalla.

30 2

Erilaisia paperi- ja kartonkilajeja on olemassa lukuisia erilaisia ja ne voidaan 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 5 ja kartongin välinen raja liukuva sillä neliöpainoltaan kevyimmät kartongit ovat kevyempiä kuin painavimmat paperit. Yleensä paperia käytetään painamiseen ja kartonkia pakkaamiseen. Paperit ja kartongit voivat olla päällystettyjä tai päällystämättömiä.

10 Seuraavana esitetyt kuvaukset ovat esimerkkejä nykyisin käytössä olevista päällystettävien kuiturainojen arvoista ja niissä saattaa esiintyä huomattavia 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.

15 Päällystetty aikakausilehtipaperi (LWC=Light weight coated) sisältää mekaanista massaa 40-60%, valkaistua havupuusellua 25-40% ja täyte- ja päällys-tysaineita 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 20 (offset) ja 0.6-1.0 pm (roto), tiheys 1100-1250 kg/m3, vaaleus 70-75% ja opasiteetti 89-94%.

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

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 seuraavia: neliöpaino 70-90 g/m2, Hunter-kiilto 65-75%, PPS S10-karheus 30 3 0.6-1.0 μηι, 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 5 päällystää jopa useammin kuin kaksi kertaa.

Päällystetyissä sellu pohja isissä puuvapaissa painopapereissa eli hienopapereissa (WFC) päällystemäärät vaihtelevat suuresti vaatimusten ja käyttötarkoituksen mukaan. Seuraavassa tyypillisiä arvoja yhteen ja kahteen kertaan 10 päällystetylle sellupohjaiselle painopaperille: yhteen kertaan päällystetty neliöpaino 90 g/m2, Hunter-kiilto 65-80%, PPS S10-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%.

15

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 20 moninkertaisesti päällystettyihin. Päällystettyjä kartonkeja ovat seuraavat: - primäärikuitupohjainen (taivekartonki (FBB=folding boxboard), valkaistu sellukartonki (SBS=solid bleached board), nestepakkauskartonki (LPB=liquid packaging board), päällystetty valkopintainen pintakerros (coated white top liner, carrier board) 25 - kierrätyskuitupohjainen (valkopintainen harmaapahvi (WLC=white lined chipboard), päällystetty kierrätyskartonki).

Verhopäällystys soveltuu periaatteessa kaikkien edellä mainittujen päällystettävien lajien valmistamiseen. Verhopäällystyksellä ei päästä samanlaiseen 30 sileyteen kuin teräpäällystyksellä, mutta sillä saavutettu peittävyys on terä-päällystystä parempi.

4

Verhopäällystystä käytettäessä on eräänä ongelmana reunaohjaimien aiheuttama rajoitus päällystysprosessin kestoon. Reunaohjaimien muodot ja pintamateriaalit vaihtelevat huomattavasti samoin kuin reunaohjaimen ala- tai jättöreunan muodot ja mahdolliset imujärjestelyt. Yleisesti käytössä oleva 5 ratkaisu on järjestää jättöreunaan imu, jolla imetään reunaohjainta pitkin valuva suurempi päällystysainekertymä ja verhon kiinnipysymisen parantamiseksi käytetty reunaneste pois. Eräs tällainen tunnetun tekniikan mukainen ratkaisu on kuvattu kaaviollisesti kuviossa 1, jossa päällystysaineverhon 11 reunaohjainta on merkitty viitenumerolla 4. Reunaohjaimen alapäähän tai 10 jättöreunaan on järjestetty imukammioon 6 liittyvä imurako 5 verhon reuna-alueen imemiseksi siten, että rataan muodostuu kuiva reuna 2. Imuraon 5 alareuna muodostaa alahuulen 7. Viitenumerolla 1 on merkitty radan päällystettyä osaa ja viitenumerolla 3 tukipintaa, esim. telaa. Tunnetut ratkaisut toimivat yleisesti ottaen hyvin koekoneilla ja välttävästi tuotantokoneilla, jois-15 sa yhtämittaiset ajojaksot ovat korkeintaan joitakin tunteja. Pitempikestoisessa yhtämittaisessa päällystyksessä ongelmaksi muodostuu imuraon alahuuleen kuivuva päällystysaine. Tämä kuivunut päällystysaine häiritsee verhon irtoamista reunaohjaimesta aiheuttaen ongelmia mahdollisten reunavallin poistoelimien toiminnalle. Kuivuvan päällystysainemäärän tullessa riittävän 20 suureksi se tukkii imuraon, jolloin reunaohjainta pitkin valuva suurempi pääl-lystysainemäärä ja reunavoiteluneste ohjautuvat suoraan rainalle aiheuttaen päällysteen reunaan moninkertaisen päällystemäärän. Tämä ylijäämäpäällys-te ei kuivu päällystyskoneen kuivatuksessa vaan tarttuu kosteana päällystettyyn rainaan kosketuksissa olevien telojen pintaan. Tunnetuilla ratkaisuilla 25 ajoajat vaihtelevat esim. noin parista tunnista noin 8 tuntiin päällystysaineen koostumuksesta viskositeetista riippuen.

Esillä olevan keksinnön päämääränä on aikaansaada reunaohjainratkaisu, jolla päällystysprosessin kestoa voidaan pidentää huomattavasti, jopa yli 30 kymmenkertaiseksi, jolloin hankalilla päällystysaineilla kestoaika voi kasvaa nykyisestä noin parista tunnista noin 20 tuntiin ja helpoilla päällystysaineilla noin kahdeksasta tunnista jopa yli noin 80 tuntiin.

5 Tämän päämäärän saavuttamiseksi keksinnön mukaiselle reunaohjaimelle on tunnusomaista se, että imuraon yhteyteen on jäljestetty voitelunesteen syöt-töelimet, jotka ohjaavat voitelunestettä imuraon alahuulen alueelle estäen 5 päällystysainetta kuivumasta imuraon alareunaan.

Seuraavassa keksintöä selostetaan lähemmin oheisiin piirustuksiin viitaten, joissa: 10 Kuvio 1 esittää erästä tunnetun tekniikan mukaista reunaohjainta, ja kuvio 2 esittää erästä keksinnön mukaista reunaohjainta kaaviollisena periaatekuvana, 15 kuvio 3 esittää kuvion 2 osasuurennosta.

Kuvion 2 mukaisesti keksinnön mukaiseen päällystysaineverhon 11 reunaoh-jaimeen 4 kuuluu imuraon 5 alahuuleen 7 jäljestetty voitelunesteen syöttöra-ko 9, johon ohjataan voitelunestettä voitelunestetilasta 8. Voiteluneste voi 20 olla esim. vettä tai muuta nestettä. Voiteluneste suunnataan alahuulen 7 kärkiosaan sijoitetun syöttöraon 9 avulla imurakoon 5 siten, että se voitelee imuraon alahuulta estäen päällystysainetta kuivumasta siihen. Voitelunestettä syötetään koko syöttöraon 9 leveydeltä sellaisella virtausnopeudella, että se virtaa olennaisesti suihkuamatta ulos syöttöraosta ohjautuen pääasiallisesti 25 imurakoon 5. Tähän päästään mitoittamalla nestetilan 8 rakoleveys ja syöttö-raon 9 ulostuloaukon rakoleveys siten, että syöttöraon 9 aiheuttama vasta-paine saa voitelunesteen purkautumaan koko syöttöraon leveydeltä rauhallisena virtauksena, joka ei aiheuta virtausnopeuden kasvua niin suureksi, että neste suihkuaisi ulos syöttöraosta. Nestetilan 8 rakoleveys on edullisesti suu-30 ruusluokkaa noin 1 mm, ja syöttöraon ulostuloaukon rakoleveys on edullisesti suuruusluokkaa noin 0,1-0,5 mm. Nämä mitat ovat ainoastaan suuntaa antavia ja ne riippuvat mm. tarvittavasta voitelunesteen syöttömäärästä. Ala- 6 huulen kärkiosa on muotoiltu siten, että päällystysaineverho leikkautuu irti kärjestä eikä käänny sen alle. Imuraon alahuuli on edullisesti pinnoitettu uiko-ja/tai sisäpinnastaan päällystysainetta hylkivällä aineella. Myös imuraon yläreuna voidaan pinnoittaa tällaisella päällystysainetta hylkivällä aineella, 5 joka voi olla esim. polytetrafluorieteenipohjaista.

Voiteluneste syötetään edullisesti ympäristön lämpötilaa kylmempänä, jolloin se aikaansaa alahuulen 7 hikoilua, joka osaltaan estää päällystysainetta tarttumasta alahuulen pintoihin. Reunaohjainta 4 pitkin valuva reunaneste 12, 10 joka imetään imurakoon, kulkee pääasiallisesti pitkin imuraon 5 yläreunaa pitäen siten yläreunan olennaisesti puhtaana päällystysaineesta ilman erillistä voitelunesteen tarvetta.

Keksinnön mukainen ratkaisu tarjoaa käytettävyydeltään ja toimintavarmuu-15 deltaan parannetun ratkaisun, joka sallii yhtäjaksoisen päällystysprosessin keston kasvattamisen moninkertaiseksi nykyisiin ratkaisuihin verrattuna. Keksinnön mukainen ratkaisu soveltuu erityisesti kuivareunapäällystykseen mutta sitä voidaan käyttää myös ylireunan päällystyksessä.

Claims (6)

1. Reunaohjain verhopäällystyksessä muodostettavan päällystysaineverhon (11) ohjaamiseksi päällystettävän radan (W) iskupisteeseen, johon reunaoh- 5 jaimeen (4) kuuluu sen jättöreunan alueelle järjestetty imurako (5), jonka alareuna muodostaa alahuulen (7), tunnettu siitä, että imuraon yhteyteen on järjestetty voitelunesteen syöttöelimet (8,9), jotka ohjaavat voitelu nestettä imuraon alahuulen (7) alueelle estäen päällystysainetta kuivumasta imuraon alahuuleen. 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen reunaohjain, tunnettu siitä, että voitelunesteen syöttöelimiin kuuluu imuraon alapuolelle muodostettu voiteluneste-tila (8), joka avautuu alahuulen (7) kärkiosaan muodostettuun voitelunesteen syöttörakoon (9), joka ulottuu olennaisesti koko alahuulen leveydelle. 15

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen reunaohjain, tunnettu siitä, että syöttö-rako (9) on järjestetty suuntamaan voitelunesteen siten, että se ohjautuu olennaisesti imurakoon (5).

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen reunaohjain, tunnet tu siitä, että imuraon alahuuli (7) on pinnoitettu uiko- ja/tai sisäpinnastaan päällystysainetta hylkivällä aineella.

5. Menetelmä verhopäällystyksessä muodostettavan päällystysaineverhon 25 (11) reunaohjaimen (4) toiminta-ajan pidentämiseksi, johon reunaohjaimeen (4) kuuluu sen jättöreunan alueelle järjestetty imurako (5), jonka alareuna muodostaa alahuulen (7), tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään imu-raon yhteyteen järjestettyjä voitelunesteen syöttöelimiä (8,9), joilla ohjataan voitelunestettä imuraon alahuulen (7) alueelle estämään päällystysainetta 30 kuivumasta imuraon alahuuleen.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytettäviin voitelu nesteen syöttöelimiin kuuluu imuraon (5) alapuolelle muodostettu voitelu nested la (8), joka avautuu alahuulen (7) kärkiosaan muodostettuun voitelu nesteen syöttörakoon (9), joka ulottuu olen-5 naisesti koko alahuulen leveydelle, ja että voitelu nestettä syötetään koko syöttöraon (9) leveydeltä sellaisella virtausnopeudella, että se virtaa olennaisesti suihkuamatta ulos syöttöraosta ja ohjautuu pääasiallisesti imurakoon (5).