FI122859B - Menetelmä ja laitteisto paperin/kartongin pintakäsittelemiseksi - Google Patents

Description

Menetelmä ja laitteisto paperin/kartongin pintakäsittelemiseksi

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä ja laitteisto paperin/ kartongin pintakäsittelemiseksi.

5

Painopapereilla sekä kartongilla suuri taivutusjäykkyys on tavoiteltu, riittävän ajettavuuden ja painettavuuden saavuttamiseksi. Jäykkyyttä voidaan kasvattaa mm. pintaliimauksella sekä erilaisilla gradienttirakenteilla (monikerrosrakenteet sekä gradienttikalanterointi). Korkeaa huikkia tavoitellaan vakiopak-10 suuden saavuttamiseksi pienemmällä kuitumäärällä.

Pintaliimauksen tavoitteena on parantaa paperin tai kartongin lujuusominaisuuksia, kuten sisäinen lujuus (palstautumislujuus) tai pintalujuus (pöly-ävyys). Pintaliimauksessa käytettävät kemikaalit ovat vesiliukoisia polymeere-15 jä, joina käytetään pääasiassa tärkkelyksiä niiden edullisuuden vuoksi. Tärkkelysten raaka-aineena ovat kasvit, kuten maissi, vehnä, ohra, peruna, ta-pioka jne., joiden mukuloista, siemenistä jne. tärkkelystä saadaan. Tärkkelys (C6H10O5) koostuu suoraketjuisesta amyloosista ja haaroittuneesta amylopek-tiinistä. Muita pintaliimauksessa käytettäviä kemikaaleja ovat mm. erilaiset 20 selluloosajohdannaiset (CMC) sekä polyvinyylialkoholi (PVA).

Kalanteroinnissa jäykkyys alenee rainan puristuessa kasaan ja paksuuden ^ alentuessa eli huikin pienentyessä. Laskennallinen taivutusjäykkyys kasvaa ^ suhteessa paksuuden kolmanteen potenssiin seuraavien kaavojen mukaises- S 25 ti: OJ Si = El ht3 x S2 E2 hl23

CL

I £1 L

S 30 E2 h!

O

o

CM

tbh3! = hl2 hih32 h22 2 missä

Si ja S2 ovat kalanteroidun ja kalanteroimattoman paperin jäykkyydet ja hi ja hi2 ovat kalanteroidun ja kalanteroimattoman paperin vastaavat paksuu-5 det ja

Ei ja E2 ovat kalanteroidun ja kalanteroimattoman paperin vastaavat kimmo-kortoimet.

Seuraavassa kuvataan yleisesti paperi- ja kartonkilajeja sekä niiden valmis-10 tukseen käytettäviä erilaisia kalanterointi- ja päällystystapoja.

Paperi- ja kartonkilajit

Erilaisia paperi- ja kartonkilajeja on olemassa lukuisia erilaisia ja ne voidaan 15 jakaa neliömassan mukaan kahteen luokkaan: papereihin, jotka ovat yksikerroksisia ja neliömassa 25 - 300 g/m2 ja kartonkeihin, jotka voi olla valmistettu monikerrostekniikalla ja neliömassa 150 - 600 g/m2. Kuten huomataan, on paperin ja kartongin välinen raja liukuva sillä neliömassaltaan kevyimmät kartongit ovat kevyempiä kuin painavimmat paperit. Yleensä paperia käyte-20 tään painamiseen ja kartonkia pakkaamiseen.

Seuraavana esitetyt kuvaukset ovat esimerkkejä nykyisin käytössä olevista ^ kuiturainojen arvoista ja niissä saattaa esiintyä huomattavia vaihteluja an- ^ netuista arvoista. Kuvaukset perustuvat pääosin lähdejulkaisuun Paperma- § 25 king Science and Technology osa Papermaking Part 3, Finishing, toim. Jokio, oj M., julk. Fapet Oy, Jyväskylä 1999, 361 s ja Papermaking Science and Techie nology osa Paper and Board grades, toim. Paulapuro, H., julk. Fapet Oy, Jy- g väskylä 2000, 134 s.

CO

tn

CD

o ° 30 Mekaanisesta massasta tehtyjä eli puupitoisia painopapereita ovat sanoma lehti-, päällystämätön aikakausi-ja päällystetty aikakauslehtipaperi.

3

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 sanoma-5 lehtipaperille voitaneen pitää seuraavia: neliömassa 40 - 48.8 g/m2, tuhkapitoisuus (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 neliömassa 40 - 60 g/m2, tuhkapitoi- 15 suus (SCAN-P 5:63) 0 - 35%, Hunter-kiilto (ISO/DIS 8254/1 ) <20 - 50%, 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%.

20 Taulukossa 1 on esitetty tyypillisiä arvoja mekaanista massaa sisältäville päällystettäville papereille. (MFC= machine finished coated, FCO = film coated offset, LWC = light weight coated, MWC = medium weight coated, ^ FIWC = heavy weight coated) δ

(M

co o co

(M

X

cn

CL

CD

O

CO

in

CD

o o

(M

4

Taulukko 1

MFC FCO LWC MWC HWC

neliömassa, (g/m2) 50-70 40-70 40-70 70-90 100 - 135

Hunter-kiilto (ISO/DIS 25-40 45-55 50-65 65-70 8254/1 ), (%) PPS-slO-karheus, (μηι) 2.2- 1.5- 0.8-1.5 (off- 0.6-1.0 (SCAN-P 76/95) 2.8 2.0 set) 0.6-1.0 (ro-to) tiheys, (kg/m3) ÖÖÖ1 1000- 1100-1250 1150- 950 1050 1250 vaaleus (ISO 70- 75 70- 75 70- 75 70- 75 2470:1999), (%) opasiteetti (ISO 91-95 91-95 89-94 89-94 2470:1998), (%) Päällystetty aikakauslehtipaperi (LWC = light weight coated) sisältää mekaa-5 nista massaa 40 - 60%, valkaistua havupuusellua 25 - 40% ja täyte- ja pääl-(m lystysaineita 20 - 35%. FIWC (Fleavy weight coated) voidaan päällystää jopa ™ useammin kuin kaksi kertaa.

i

CO

o

CO

w Sellusta tehtyjä puuvapaita painopapereita eli hienopapereita ovat päällystä-

X

£ 10 mättömät - ja päällystetyt sellupohjaiset painopaperit, joissa mekaanisen o massan osuus on alle 10%.

CO

m co o cv Päällystämättömissä sellupohjaisissa painopapereissa (WFU) on valkaistua koivusellua 55 - 80%, valkaistua havupuusellua 0-30 % ja täyteaineita 5 10 - 30%. WFU:lla vaihtelevat arvot suuresti: neliömassa 50 - 90 g/m2 (jopa 240 g/m2), Bendtsen-karheus 250 - 400 ml/min, vaaleus 86 - 92 % ja opasiteetti 83 - 98 %.

5 Päällystetyissä sellupohjaisissa painopapereissa (WFC) päällystemäärät vaihtelevat suuresti vaatimusten ja käyttötarkoituksen mukaan. Seuraavassa tyypillisiä arvoja yhteen ja kahteen kertaan päällystetylle sellupohjaiselle painopaperille: yhteen kertaan päällystetty neliömassa 90 g/m2, Hunter-kiilto 65 -80%, PPS slO -karheus 0.75 - 2.2 pm, vaaleus 80 - 88% ja opasiteetti 91 -10 94% ja kahteen kertaan päällystetylle neliömassa 130 g/m2, Hunter-kiilto 70 - 80%, PPS slO -karheus 0.65 - 0.95 pm, vaaleus 83 - 90% ja opasiteetti 95 - 97%.

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

15

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

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

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 § 25 unbleached sulfite).

co

(M

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

CO

m

CD

o ^ 30 Tapettikartongit (Wallpaper base).

6

Kalanterointi

Eri paperien ja kartonkien pintaominaisuuksia ja paksuusprofiilia muokataan painomenetelmän ja jatkokäsittelyn vaatimuksiin soveltuviksi kalanteroimalla. 5 Päällystetyt lajit tyypillisesti esikalanteroidaan ennen päällystystä ja loppuka-lanteroidaan päällystyksen jälkeen.

Kalanterit jaotellaan konekalantereihin, softkalantereihin ja monitelakalante-reihin. Konekalanterissa on tyypillisesti 1-2 nippiä ja nipin molemmat telat 10 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 teloja että pehmeä pinta isiä teloja.

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

Wet stack-kalanteri on likipitäen identtinen monitelaisen konekalanterin kanssa mutta kalanterointi prosessi on täysin erilainen. Wet stack-kalanterissa 20 käytetään tehokkaasti hyödyksi kosteusgradienttia, jolloin kalanterille tulevan rainan kosteus on vain noin 1 - 2%. Wet stack-kalanterissa on vesi laati koita vesikalvon muodostamiseksi rainan pinnalle ennen nippiä, joka kalvo puriste-^ taan rainan pintaan nipissä. Tällöin raina kostuu vain pinnalta kalanteroituen ^ enemmän pinnasta kuin ylikuivatusta sisäosasta. Wet stack-kalanteria käyte- § 25 tään esikalanterina useille kartonkilaaduille.

CO

(M

| Välikalanteri on konekalanteri, joka sijaitsee paperikoneen kuivatusosassa.

CD

O

g Pitkänippikalantereihin kuuluvat kenkäkalanteri, jossa on pehmeä vaippa o £3 30 kenkätelan ympärillä ja jonka nipin pituus on tyypillisesti 50-400 mm, sekä hihnakalanterit. Perinteinen hihnakalanteri koostuu softkalanterin termotelas- 7 ta, hihnakierrosta ja hihnakierron sisäpuolisesta vastatelasta, joka voi olla kova tai pehmeä tela. Hihna kiertää vastatelan ja ohjaus/kiristystelojen kautta. Hihnakalanterin erikoissovellus on metallihihnakalanteri, jossa kalanteroin-tihihnana on metallihihna, joka kiertää ohjaustelojen ympäri ja muodostaa 5 yhdessä vastinelimen, joka on tyypillisesti tela, kanssa pitkän nippivyöhyk-keen, jonka pituus voi olla jopa yli 5000 mm. Hihnakierron sisäpuolelle voidaan lisäksi järjestää puristuselin, esim. taipumakompensoitu tela, jonka avulla pitkän nippivyöhykkeen keskelle voidaan järjestää korkeamman puris-tuspaineen nippikohta.

10 Päällystystekniikat Päällystettyjen paperilajien ja päällystyksen yleistyessä asetetaan päällystys-prosesseille ja -laitteille kasvavia vaatimuksia. Päällystyksessä, tarkemmin 15 sanoen pigmenttipäällystyksessä paperin pinnalle muodostetaan päällys-teseoskerros päällystysasemalla, jonka jälkeen suoritetaan päällystys-aineseoksen mukana tuodun veden kuivaus. Päällysteseoskerroksen muodostaminen voidaan jakaa päällysteseoksen vientiin paperin pinnalle eli appli-kointiin sekä lopullisen päällystemäärän säätöön. Tärkein pigmenttipäällys-20 tysmenetelmä on niin sanottu teräpäällystys, jossa päällystemäärä säädetään niin sanotun kaavinterän avulla. Yleisimmät teräpäällystysasematyypit ovat sivelytelalla varustettu teräpäällystin ja suutinapplikoinnilla varustettu terä-^ päällystin. Lisäksi päällystyksessä käytetään niin sanottua fiIminsiirtopääIlys- ^ tintä, jotka ovat yleistyneet viime vuosina. Samoin uutena tekniikkana no- 0 25 peakäyntisille painopaperikoneille käyttöön on tulossa verhopäällystimet.

00

(M

| Käytännön kannalta oleellisin ero eri päällystyslaitteiden välillä on applikointi- g tapahtumassa ja varsinkin siinä tapahtuvassa penetraatiossa eli päällyskö teseoksen tunkeutumisessa paperiin.

1 30 8

Korkealaatuisten päällystettyjen painopapereiden valmistuksessa on viime aikoina kiinnitetty huomiota yhä enemmän korkean laadun ohella myös tuottavuuteen. Samoin myös bulkkituotteen kaltaisten kevyesti päällystettyjen papereiden laatu on korostunut. Paineita laadun, tuottavuuden ja ajonopeu-5 den nostoon on lähes kaikilla päällystäjillä.

Teräpäällystykseen kuuluvassa sivelytela-applikoinnissa applikointi tapahtuu nostamalla päällysteseos vastatelan tukeman paperin alapinnalle seosaltaas-sa pyörivällä telalla. Applikointimäärä on normaalisti 200 - 250 g/m2. Sively-10 tela-applikoinnissa päällysteseos tunkeutuu tehokkaasti pohjapaperiin. Lisäksi pohjapaperin kuidut ehtivät turvota ennen kaavintaa lisäten paperin karheus-tilavuutta.

Suutinapplikoinnissa päällysteseos tuodaan puolestaan suoraan radan pinnal-15 le suuttimella. Etuna sivelytela-applikointiin verrattuna on pyörivän telan puuttuminen ja siten parempi soveltuvuus suurille ajonopeuksille. Lisäksi etuna on pienempi applikointipainepulssi, mikä parantaa ajettavuutta. Suutinapplikoinnissa radan kostumistapahtuma on sivelytelan ja lyhytviipymän välimuoto. Suutinapplikoinnissa applikointimäärä on tyypillisesti 130 -20 220 g/m2.

Lyhytviipymäapplikoinnissa päällysteseos johdetaan aivan kaavinterän takana ^ olevaan applikointikammioon, jonka yhden sivun muodostaa vastatelan tu- ^ kema liikkuva paperirata. Liikkuva paperirata aiheuttaa applikointikammiossa o 25 pyörteitä ja päällysteseoksen virtausnopeus on paperiradan pinnassa sama oj kuin paperiradan nopeus. Lyhytviipymäapplikoinnissa paperin kostuminen on | vähäistä, koska applikointialueen paine on pieni ja vaikutusmatka on lyhyt, g Paperikuitujen turpoaminen tapahtuu osittain vasta kaavinterän jälkeen, mikä

CO

g karhentaa terällä silloitettua pintaa. Lyhytviipymäpäällystimellä saavutettava o ^ 30 päällysteen sileys on näin sivelytela- ja suutinpäällystimiä huonompi.

9

Paperin pinnalle jäävään päällystemäärään vaikuttavat useat eri muuttujat. Pohjapaperin ominaisuuksista karheuden, huokoisuuden ja vesiabsorption kasvaessa myös päällystemäärä kasvaa. Samoin päällysteseoksen kuiva-ainepitoisuuden ja viskositeetin kasvaessa päällystemäärä kasvaa. Toisaalta 5 päällysteseoksen vesiretention kasvu pienentää päällystemäärää. Kaavinterän kuormituksen, teräkulman ja terän paksuuden kasvaessa päällystemäärä puolestaan pienenee. Muista tekijöistä ajonopeuden kasvu sekä applikointi-paineen kasvu kasvattavat päällystemäärää.

10 Edellä esitettyjen teräpäällystimien lisäksi päällystykseen ja pintakäsittelyyn käytetään myös muita laitteita. Seuraavassa on esitetty muutama yleisimmin käytössä oleva vaihtoehto. Liimapuristinyksikkö koostuu kahdesta pyörivästä telasta. Siinä rainan pinnalle applikoitava seos applikoidaan radalle radan ja telojen välisessä lammikossa. Pintaliimauksen lisäksi liimapuristimella voidaan 15 suorittaa myös pigmentointi. Päällystemäärä on noin 1,0 - 2,0 g/m2/puoli. Normaalissa liimapuristimessa ongelmana on ollut applikointilammikon epästabiilisuus suurilla ajonopeuksilla (> 600 m/min).

Ongelman poistamiseksi on kehitetty filmiliimapuristimia, joissa paperirainan 20 pinnalle haluttu päällyste- tai liimakerros applikoidaan ensin puristintelojen pinnalle, josta kerrokset siirtyvät paperiin telojen välisessä nipissä. Applikoin-tilaitteina käytetään lyhytviipymäpäällystimien kaltaisia yksiköitä. Laitteiston ^ etuja ovat hallittu applikointi suurillakin ajonopeuksilla ja mahdollisuus pig- ^ mentointiin (2-6 g/m2/puoli). Lisäksi seoksen kuiva-ainepitoisuutta voidaan § 25 nostaa normaaliin liimapuristimeen verrattuna. Filmiseosten päällystys voi- oj daan suorittaa joko yksi- tai kaksipuolisena. Filminsiirtopäällystyksen ajetta- | vuus on hyvä verrattuna teräpäällystykseen. Teräpäällystykseen nähden fil- cd minsiirtopäällystyksellä saatu päällystekerros mukailee tavallisesti paremmin

CO

g muotoa ja on siinä mielessä peittävämpi. Filminsiirtopäällystyksellä ei kuiten- o ^ 30 kaan voida saavuttaa korkeita päällystemääriä (yli 10...12 g/rrr).

10

Ilmaharjapäällystyksessä päällystysseoksen applikointi suoritetaan joko yksi-tai useampitelaisella tela-applikointilaitteella tai suuttimen avulla. Päällyste-määrän säätöjä pinnan tasoitus suoritetaan puolestaan ilmasuihkun avulla. Ilmaharjapäällystystä käytetään lähes yksinomaan kartongin päällystyksessä 5 sen antaman hyvän peittokyvyn takia. Heikkoutena on menetelmän ajono-peusrajoitus ja melko alhaiset päällystysseoksen kuiva-ainepitoisuudet. Ilma-harjan muodostama päällystekerros on tasapaksu myötäillen paperin pinnan muotoja.

10 Perusratkaisuina paperirainan päällystyksessä ovat tänä päivänä siis lyhytvii-pymä- ja si vely tela pää I lysti met, suutinapplikointiin perustuvat laitteet ja filmi-liimapuristimet. Kaikkiin tarkoituksiin soveltuvaa yleispäällystintä ei vielä ole kyetty kehittämään.

15 Teräpäällystys eri muodoissaan on ja näyttää tulevaisuudessakin olevan yleisin päällystysmenetelmä. Ajonopeuksien kasvaessa ja applikoitavien päällys-temääräalueiden laajetessa tulevat suutinapplikointien perustuvat ratkaisut todennäköisesti syrjäyttämään sivelytelan lähestulkoon kokonaan.

20 Uutena tekniikkana on käyttöön tulossa myös niin sanottu verhopäällystys-tekniikka. Verhopäällystimet voidaan jaotella raosta syöttäviin (slot-fed) tai tasolta syöttäviin (slide-fed) päällystimiin. Tasolta syöttävässä verhopäällys-timessä päällystettä valutetaan kaltevaa tasoa pitkin ja verho muodostuu g päällysteen tippuessa tason reunalta. Raosta syöttävissä applikointipalkeissa g 25 päällyste pumpataan jakokammion kautta kapeaan pystysuoraan rakoon, g jonka huulella verho muodostuu ja tippuu radalle. Päällystettä voidaan levitit tää yhdessä tai useammassa kerroksessa.

CO

o LO Verhopäällystys kohdistaa teräpäällystykseen nähden paljon pienemmän o g 30 voiman rataan ja täten se aiheuttaa vähemmän paperiradan katkeamisesta aiheutuvia katkoja ja ajettavuus on siten parempi. Verhopäällystyksellä ei 11 päästä samanlaiseen sileyteen kuin teräpäällystyksellä, mutta sillä saavutettu peittävyys on teräpäällystystä parempi. Verhopäällystintä on ajateltu ensisijaisesti ilmaharjan korvaajaksi.

5 Patentissa FI 115732 on esitetty menetelmä ja laitteisto, jonka avulla saadaan parannettua pintaliimausaineen tunkeutuvuutta kuiturainaan ali-painelaitteen avulla.

Esillä olevan keksinnön päämääränä on aikaansaada ratkaisu, jolla saadaan 10 edelleen parannettua paperin/kartongin jäykkyyttä ja bulkkia normaalilla pintaliimauksella ja sitä seuraavalla kalanteroinnilla aikaansaataviin arvoihin nähden. Tämän päämäärään toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa esitetyt asiat.

15

Keksinnön mukaiselle laitteistolle on puolestaan tunnusomaista patenttivaatimuksen 4 tunnusmerkkiosassa esitetyt asiat.

Seuraavassa keksintöä kuvataan lähemmin oheisiin piirustuksiin viitaten, jois-20 sa:

Kuvio 1 esittää kaaviollisena periaatekuvana erästä keksinnön mukaista laitteistoratkaisuesimerkkiä, ja

CM

δ

CM

§ 25 kuvio 2 esittää erästä laitteistoratkaisua pintakäsittelyn tehostamiseksi.

i

CO

CM

| Kuviossa 1 kuvattuun esimerkkilaitteistoon kuuluu esim. FI -patentin 115732 g mukainen alipainetoiminen pintaliimauslaitteisto 1 ja metallihihnakalanteri 10.

S Pintaliimauslaitteistoon 1 kuuluu ensimmäinen applikointilaite la, jolla tärkke- o ° 30 lysliuosta applikoidaan rainan ensimmäiselle sivulle Wi ja ensimmäinen ali- painelaite 3a, jossa vallitsevan alipaineen avulla aiheutetaan paine-ero rainan 12 W paksuuden yli ja saadaan tärkkelysliuos siirtymään ja tunkeutumaan rai-nan W sisään halutulle syvyydelle. Esimerkkilaitteistoon kuuluu lisäksi toinen applikointilaite Ib, joka on järjestetty rainan toisen sivun W2 puolelle ja toinen alipainelaite 3b, joka on järjestetty rainan ensimmäisen sivun W1 puolel-5 le. Tämä järjestely mahdollistaa rainan W molemminpuolisen pintakäsittelyn, jolloin raina W johdetaan ensimmäisen alipainelaitteen 3a jälkeen johto- ja ohjaustelojen 8 avulla toiselle applikointilaitteelle Ib. Rainan ensimmäisen sivun W1 pintakäsittelyn jälkeen saattaa olla aiheellista ainakin jossain määrin kuivata rainaa W ennen sen toisen sivun W2 pintakäsittelyä. Tätä on ha-10 vainnollistettu viitenumerolla 9 merkityllä kosketuksettomalla kuivaimella, joka on esimerkiksi infrakuivain. Kuviossa 1 on lisäksi viitenumeroin 4a ja 5a merkitty taitto- ja ohjausteloja, joilla rainan W kulkusuuntaa halutulla tavalla käännetään.

15 Metallihihnakalanteriin 10 kuuluu metallista valmistettu kalanterointihihna 12, joka kiertää ohjaustelojen 13 ympäri. Kalanterointihihna 12 kulkee sen ulkopuolelle järjestetyn telan 15 ympäri, jolloin kalanterointialue muodostuu hihnan 12 ja telan 15 välille. Kalanteroitava materiaalirata W kulkee kalanteroin-tialueen N läpi, jolloin siihen kohdistuu haluttu paineimpulssi ja lämpövaiku-20 tus ajan funktiona. Kuviossa 1 on pistekatkoviivalla 19 kuvattu painevaiku-tuksen muotoa silloin, kun kalanterointihihnan 12 sisäpuolelle on järjestetty puristinelimenä toimiva nippitela 14, joka puristaa hihnaa vasten telaa 15, ^ muodostaen korkeamman paineen nippialueen kalanterointialueen sisälle.

^ Katkoviivalla 18 on puolestaan kuvattu painevaikutuksen muotoa silloin, kun o 25 kalanterointialueessa vaikuttava kontaktipaine muodostuu pelkästään hihnan oj 12 kireyden avulla, nippitelan 14 ollessa irti puristavasta kosketuksesta hih- | naan 12 (tai kun nippitelaa 14 ei ole ollenkaan asennettu hihnan 12 sisäpuo- g lelle).

CO

LO

CO

o 30 Keksinnön mukaisesti on havaittu, että pintaliimatun paperin/kartongin taivutusjäykkyyttä ja/tai bulkkia voidaan parantaa käyttämällä pintaliimaukseen 13 alipainetoimistä applikointilaitteistoa ja sen jälkeen käsittelyvaihetta, jossa saadaan estettyä tai rajoitettua kuivatuskutistumista, jolloin kuivatusjännityk-set lisääntyvät. Tämä ilmiö perustuu tärkkelyksen kuivatuskutistumaa edistävään vaikutukseen, jolloin estettäessä kuivatuskutistuma tärkkelyksen lisäyk-5 sen jälkeen aikaansaadaan kasvaneita kuivatusjännityksiä. Käyttämällä me-tallihihnakalanterointia pintaliimauksen jälkeisessä käsittelyvaiheessa saadaan rainan kuivuminen tapahtumaan tuettuna metallihihnan ja telan muodostamassa suljetussa nipissä, jolloin kuivatusjännitysten syntyminen saadaan tapahtumaan hallitusti. Metallihihnakalanterin kuumien pintojen välissä 10 olevan kuiturainan pinnat kuivuvat ja kosteus siirtyy keskiosaan, jolloin lisääntynyt kosteus turvottaa kuiturainan keskiosia ja lisää siten huikkia, joka kasvattaa paksuutta. Samalla pintoihin kehittyy kuivatusjännityksiä, jolloin pintaosien kimmomoduuli kohoaa. Kuiturainan poistuessa käsittelyalueesta keskiosassa oleva höyrystynyt vesi poistuu pintakerroksien läpi lauhtumatta 15 (mikä aiheuttaisi juuri aikaansaadun korkean kimmomoduulin relaksoitumis-ta), jolloin metallihihnakalanteroinnissa saavutettu rakenne jää olennaisesti ennalleen ja tuloksena on kuiturainan parantunut jäykkyys. Tämä aikaansaa huomattavia raaka-ainesäästöjä sekä laatuparannuksia.

20 Kuviossa 2 on esitetty eräs toinen tapa tehostaa pintakäsittelyä. Kuvion 2 mukaisessa käsittelylaiteratkaisussa 30 on yhdistetty filminsiirtopäällystin ja metallihihnakalanteri. Pintakäsittelyaine, esim. tärkkelyspohjainen pintaliima, Μ levitetään applikointitelan 31 päälle applikointilaitteella 32. Applikointitelan ^ päältä pintakäsittelyaine siirretään filminsiirtonipissä kuiturainan W pinnalle.

i § 25 Filminsiirtonippi muodostuu applikointitelan 31 ja vastatelan 34 välille. Nipin i oj läpi on lisäksi viety metallihihna 33, jolloin aikaansaadaan kuiturainan pääl- | lystys ja metallihihnakalanterointi samassa nipissä. Metallihihnanipissä on g mahdollista käyttää korkeita lämpötiloja. Kuituraina on nipistä ulos tullessaan

CO

g pintakuiva kosketuksellista kuivausta varten ja ajonopeudesta ja lämpötiloista o ^ 30 riippuen on mahdollista päästä riittävän korkeisiin kuiva-ainepitoisuuksiin si ten, ettei erillistä kuivatusta tarvita. Tämä yhdistelmäratkaisu aikaansaa 14 huomattavia investointi- ja käyttökustannussäästöjä ja samalla saadaan lisättyä kuiturainan jäykkyyttä estämällä kuivatuskutistumat metallihihnanipissä.

C\J

δ

(M

co o co

(M

X

en

CL

CD

O

CO

m

CD

o o

(M

Claims (6)

15

1. Menetelmä paperin/kartongin pintakäsittelemiseksi, tunnettu siitä, että menetelmässä kuiturainaa käsitellään kuivatuskutistumaa aikaansaavalla ke- 5 mikaalilla siten, että kemikaali tunkeutuu olennaisesti läpikotaisin koko kuitu-rainan paksuudelle ja sen jälkeen kuituraina joutuu kahden kuumennetun metallipinnan (12, 15) väliseen käsittelyalueeseen (N), jolloin kuumien pintojen välissä olevan kuiturainan pinnat kuivuvat ja kosteus siirtyy keskiosaan, jolloin lisääntynyt kosteus turvottaa kuiturainan keskiosia estäen pintaosan 10 kutistumisen jolloin pintaosa joutuu korkean kuivatusjännityksen alaiseksi, ja kuiturainan tullessa pois käsittelyalueesta höyrystynyt vesi poistuu kuumentuneen ja kuivuneen pinnan huokosten läpi nopeasti ilman olennaista lauhtumista pintakerroksissa, jolloin tuloksena saadaan korotettu pintojen kimmomoduuli ja samalla alhainen keskiosan tiheys. 15

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään metallihihnalla varustettua käsittelylaitetta (10), joka muodostaa mainitun kuumennettujen metallipintojen (12, 15) välisen käsittelyalueen. 20

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsittelykemikaalina on tärkkelys. CVI

4. Laitteisto paperin/kartongin pintakäsittelemiseksi, tunnettu siitä, että lait- C\1 ^ 25 teistoon kuuluu applikointilaitteisto (1), jonka avulla kuivatuskutistumataipu- o n musta aikaansaava kemikaali on applikoitavissa kuiturainaan siten, että ke- (M x mikaali tunkeutuu olennaisesti läpikotaisin koko kuiturainan paksuudelle, ja CC kuituraina on järjestetty kulkemaan kahden kuumennetun metallipinnan (12, CO 8 15) välisen käsittelyalueen (N) läpi siten, että kuumien pintojen välissä ole- o 30 van kuiturainan pinnat kuivuvat ja kosteus siirtyy keskiosaan, jolloin lisäänty- ^ nyt kosteus turvottaa kuiturainan keskiosia estäen pintaosan kutistumisen ja pintaosa joutuu korkean kuivatusjännityksen alaiseksi, jolloin kuiturainan tul- 16 lessa pois käsittelyalueesta höyrystynyt vesi poistuu kuumentuneen ja kuivuneen pinnan huokosten läpi nopeasti ilman olennaista lauhtumista pintakerroksissa, ja tuloksena saadaan korotettu pintojen kimmomoduuli ja samalla alhainen keskiosan tiheys. 5

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu metallihihnalla varustettu käsittelylaite (10), jossa on mainittu kuumennettujen metallipintojen (12, 15) välinen käsittelyalue (N).

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että appli- kointilaitteistoon (1) kuuluu kuiturainan yhdelle puolelle järjestetyt kemikaalin applikointivälineet (la, Ib), joilla kemikaali applikoidaan käsiteltävän kuiturainan pintaan (W1VV2) ja kuiturainan toiselle puolelle järjestetty alipainelaite (3a, 3b), jonka avulla aikaansaadaan paine-ero kuiturainan (W) paksuuden 15 poikki aikaansaamaan kemikaalin siirtymisen applikointivälineiden puoleiselta sivulta kohti vastakkaista sivua. C\J δ CM CO O CO CM X cc CL CD O CO LO CD O O CM 17