FI121241B - Kerrosrakenteisen rainan valmistaminen - Google Patents

Description

KERROSRAKENTEISEN RAINAN VALMISTAMINEN KEKSINNÖN ALA

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määritelty menetelmä massasta erotetun 5 aineksen levittämiseksi rainan päälle vaahtomuodossa kerrosrakenteisen rainan valmistamiseksi.

KEKSINNÖN TAUSTA

Paperin z-suuntainen rakenne vaikuttaa voi-10 makkaasti paperin tärkeisiin laatuominaisuuksiin, kuten taivutuslujuuteen ja pinnan sileyteen. On tutkittu, että hienojakoisten kuitufraktioiden sijoittuminen rainan pinnoille on edullisinta. Siksi halutaan valmistaa paperirainoja, joissa hienoin aines on konsent-15 roitunut pintakerroksiin. Kerroksellisiin rakenteisiin alhaisten neliömassojen tuotteilla on tyypillisesti pyritty kerrostavilla perälaatikkoratkaisuilla. Tulokset eivät ole olleet tyydyttäviä, koska riittävän formaation aikaansaamiseksi välttämätön turbulenssi vii-20 raosalla sekoittaa eri kerrokset, mistä seuraa alhainen kerrospuhtaus. Myös pienten partikkelien alhainen retentio tekee hyvin vaikeaksi hienoimman jakeen kerrostamisen rainan molemmin puolin perälaatikkoratkaisuilla .

25

KEKSINNÖN TARKOITUS

Keksinnön tarkoituksena on mahdollistaa alhaisten neliömassojen paperirainojen valmistus kerros-rakenteisena siten, että hienoin kuitujae saadaan ai-30 van rainan pintaan.

Erityisesti keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin uudenlainen menetelmä, jolla aikaansaadaan parempilaatuista paperia sekä hienoaineksen tehokkaampi hyödyntäminen ja tuotantotehokkuuden parantuminen.

2

Lisäksi keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin uusi tapa valmistaa voimakkaasti kerroksellista paperia myös alhaisilla neliömassoilla.

5 KEKSINNÖN YHTEENVETO

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksissa.

Keksintö perustuu menetelmään kerrosrakentei-sen rainan valmistamiseksi, esim. paperin valmistuksen 10 yhteydessä. Keksinnön mukaisesti menetelmässä erote taan hienoaines massasta; muodostetaan hienoaineksesta päällystysseos; vaahdotetaan muodostettu päällystysse-os; ja päällystetään raina levittämällä vaahdotettu päällystysseos ainakin rainan yhdelle puolelle.

15 Keksinnön eräässä sovelluksessa erotetaan hienoaines mekaanisesta massasta mekaanisen massan valmistuksen yhteydessä.

Keksinnön eräässä sovelluksessa erotetaan hienoaines kemiallisesta massasta kemiallisen massan 20 jauhatuksen yhteydessä.

Hienoaineksella tarkoitetaan tässä yhteydessä mekaanisen massan valmistuksessa tai kemiallisen massan jauhatuksessa syntyvää hienoa fraktiota. Hieno-ainefraktio koostuu fibrilleistä, kuitufragmenteista 25 ja ydinsädesoluista sekä muista varsinaisiin kuituihin nähden pienikokoisista partikkeleista. Hienoainefrak-tion osuus voidaan määrittää 200 meshin viiran läpäisevänä fraktiona. Mekaanisen massan valmistuksessa syntyy tällaista hienoainefraktiota tyypillisesti noin 30 30 - 40 %.

Keksinnön ansiosta hienoaines saadaan hyödynnettyä paremmin prosessissa.

Keksinnön eräässä sovelluksessa raina on pa-periraina. Paperilla tarkoitetaan tässä yhteydessä 35 varsinaista paperia, esim. painopaperia, kartonkia tai 3 muita kuitupohjaisia paperi- ja kartonkikoneilla ja sen tapaisilla valmistettavia rainamaisia tuotteita.

Eräässä sovelluksessa levitetään päällystys-seos rainan yhdelle puolelle. Vaihtoehtoisessa sovel-5 luksessa levitetään päällystysseos rainan molemmille puolille.

Keksinnön eräässä sovelluksessa päällystysseos sisältää lisä-, täyte- ja/tai sideaineita.

Keksinnön eräässä sovelluksessa päällystysse-10 os vaahdotetaan ilmaa seokseen sekoittamalla. Apuaineena vaahdotuksessa voidaan käyttää mm. pinta-aktiivisia aineita. Vaihtoehtoisessa sovelluksessa päällystysseos vaahdotetaan käyttämällä höyryä apuna korkeassa lämpötilassa, edullisesti yli 100 °C lämpötilassa.

15 Päällystysseos on edullisesti ennen vaahdo- tusta suspensiona.

Keksinnön eräässä sovelluksessa järjestetään rainan päälle ohut päällystyskerros. Vaahtotekniikalla on mahdollista päällystää raina hyvin ohuella päällys-20 tyskerroksella koko rainan alalta.

Vaahto voidaan järjestää rainan pinnalle olemassa olevilla päällystystekniikoilla.

Päällyste muodostaa edullisesti tasapaksun, rainan pinnan kokonaan peittävän kerroksen.

25 Keksinnön eräässä sovelluksessa vaahdotetun päällystysseoksen rainaan levittämisen jälkeen vaahto poistetaan, so. saatetaan vaahtoamattomaan muotoon eli ns. tapetaan. Eräässä sovelluksessa vaahto poistetaan mekaanisesti. Vaihtoehtoisessa sovelluksessa vaahdon 30 poistamisessa käytetään muuta kuin mekaanista tapaa, esim. vaahto voidaan poistaa ultraäänellä tai säteilyt-tämällä tai kemikaalien tai lämpötilan vaihtelun avulla. Käyttämällä ei-mekaanista tapaa vaahdonpoistossa vaahtoperustaisessa teräpäällystyksessä ei aiheuteta 35 ratakatkoja rainan epätasaisuudesta tai päällystekom- ponenteista johtuen, koska terät voidaan pitää irti rainasta.

4

Eräässä sovelluksessa keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää päällystyksessä, joka tehdään peruspaperin valmistukseen yhdistettynä työvaiheena, tai päällystyksessä, joka suoritetaan erillisenä työ-5 vaiheena paperikoneen ulkopuolella.

Eräässä sovelluksessa keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää esipäällystyksessä. Tällöin se tasoittaa rainan pintaa ja parantaa pintapäällys-tyksen laatua. Tällöin epätasaisuus ja marmorisuus vä-10 henee rainan pinnassa.

Keksinnön mukaisella menetelmällä on merkittäviä etuja tunnettuun tekniikkaan verrattuna.

Paperin päällystämisellä vaahtomuotoisella hienoaineksella aikaansaadaan parempilaatuista paperia 15 sekä paperin valmistuksen raaka-ainemateriaalin tehok kaampi hyödyntäminen ja tuotantotehokkuuden paraneminen .

Vaahtotekniikalla päällysteen komponentit jäävät perinteisiin päällystystekniikoihin verrattuna 20 paremmin päällystyskerrokseen, eivätkä vaella päällys tettävän rainan pintakerroksen alle.

Hienoaines paperin pinnassa antaa tavanomaista paremmat sileys/bulkki ja sileys/taivutusjäykkyys -suhteet. Hienoaineskerroksella aikaansaadaan tiivis ja 25 tasaisesti huokosellinen pinta, jolloin painatuksen laatu ja painomusteen kulutus vähenee. Hienoainespääl-lystetty pinta on jo ennen kalanterointia tasaisempi, jolloin kalanterointitarve vähenee, mikä vähentää ka-lanterointitelojen kulumista sekä säästää paperin 30 huikkia. Lisäksi pienempi kalanterointitarve edesaut taa ajettavuutta ja helpottaa esim. on-line kalanterointia.

Käytettäessä hienoainesta keksinnön mukaisesti päällystyksessä pohjarainan ei tarvitse sisältää 35 samaa määrää hienoainesta kuin tavanomaisessa paperin valmistuksessa, jolloin vedenpoisto viiraosalla helpottuu. Pienempi hienoainesmäärä kiertovesissä helpot 5 taa märkäosan hallintaa ja yksinkertaistaa kemikaali-järjestelmää. Lisäksi voidaan vähentää kiertoveteen syötettävien kemikaalien määrää.

Vaahtomuodossa tapahtuvalla rainan päällystä-5 misellä voidaan vähentää tietyissä tapauksissa pääl lystyksen kuivatukseen tarvittavaa energiaa, päällystettävän rainan vettymistä ja siitä johtuvia dimen-siomuutoksia, päällystyksessä tarvittavaa vesimäärää, kemikaalienkulutusta, jätevesimääriä sekä ilmaan jou-10 tuvia päästöjä. Lisäksi ratakatkotilanteissa päällys- teseoksen kontrollointi on helpompaa.

Keksinnön mukainen hienoainespohjainen vaah-topäällystys voidaan suorittaa erottamattomana osana valmistusprosessia joko paperikoneella tai erillisessä 15 päällystyslaitteessa. Keksinnön mukainen vaahtopääl- lystysmenetelmä voidaan asentaa jo olemassa oleviin paperikoneisiin ja päällystyslaitteisiin siten, että laitetta voidaan ajaa joko keksinnön mukaisella tai perinteisellä tavalla.

20 Keksinnön ansiosta saadaan myös vaativammat painatuspaperit päällystettyä ohuella ja tasaisella päällystekerroksella.

KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS

25 Tässä sovellusesimerkissä paperiraina kerros tetaan paperin valmistuksen yhteydessä hienoainespoh-jaisella päällystysseoksella.

Ensimmäiseksi erotetaan hienoaines mekaanisesta massasta mekaanisen massan valmistuksen yhteydessä 30 ja muodostetaan hienoaineksesta päällystysseos. Pääl- lystysseos koostuu pääasiassa hienoaineksesta, ja se voi sisältää lisäksi vähäisiä määriä lisä-, täyte- ja sideaineita. Hienoainefraktion koostumus ja määrä riippuvat erotusmenetelmästä. Tässä yhteydessä hieno-35 ainefraktio on fraktio, joka koostuu pääosin sellai sista partikkeleista, jotka läpäisevät BauerMcNett-lajittelussa 200 meshin viiran.

6

Sen jälkeen muodostettu päällystysseos vaahdotetaan. Päällystysseos on edullisesti ennen vaahdo-tusta suspensiona. Päällystysseos vaahdotetaan sekoittamalla suspensioon ilmaa.

5 Sen jälkeen paperiraina päällystetään levittä mällä vaahdotettu päällystysseos paperirainan yhdelle puolelle. Rainan pinnalle levitetty seos tasoitetaan ohueksi, tasapaksuksi ja paperin pinnan kokonaan peittäväksi päällystyskerrokseksi. Lopuksi vaahto tapetaan 10 lämmöllä.

Keksinnön mukainen kerrostus voidaan tehdä millä tahansa sinänsä tunnetulla ja käyttötarkoitukseen sopivalla laitteistolla, jota ei kuvata tässä yhteydessä yksityiskohtaisemmin.

15

Keksintöä ei rajata pelkästään edellä esitettyjä sovellusesimerkkejä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia pysyttäessä patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (10)

1. Menetelmä kerrosrakenteisen rainan valmistamiseksi, tunnettu siitä, että menetelmässä erotetaan hienoaines massasta; muodostetaan hieno- 5 aineksesta päällystysseos; vaahdotetaan muodostettu päällystysseos; ja päällystetään raina levittämällä vaahdotettu päällystysseos ainakin rainan yhdelle puolelle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että hienoaines erotetaan mekaanisesta massasta mekaanisen massan valmistuksen yhteydessä .

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hienoaines erotetaan 15 kemiallisesta massasta kemiallisen massan jauhatuksen yhteydessä.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että päällystysseos sisältää lisä-, täyte- ja/tai sideaineita.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukai nen menetelmä, tunnettu siitä, että päällystysseos vaahdotetaan ilmaa seokseen sekoittamalla.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että päällystysse- 25 os vaahdotetaan höyryn avulla yli 100 °C lämpötilassa.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että järjestetään rainan päälle ohut päällystyskerros.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 1-7 mukai- 30 nen menetelmä, tunnettu siitä, että raina on pa- periraina.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaahdotetun päällystysseoksen rainaan levittämisen jälkeen vaahto 35 poistetaan.

10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaahto pois tetaan mekaanisesti, ultraäänellä, säteilyttämällä, kemikaalilla ja/tai lämpötilan vaihtelun avulla.