FI59047C - Foerfarande foer framstaellning av bladformade skivprodukter - Google Patents

Description

-,ΠΪI--I rftl KUULUTUSJULKAISU c Λ ~ . „ 46Γλ ^ utlAggningsskript 5 90 4 7 mmfoyfg C (4$) Patentti myönnetty ΙΟ Οό 1931

Patent meddel^t * (51) Kv.lk?/lntCI.3 β 29 J 5/00 SUOMI—FINLAND (*) Pitanttlhaktmuf — PatentaraOknlng 2tl/7^ (22) Hakamltpllvl — AfMttknlng*d*g 29.01.7**

' * (23) Alkuptlvi—GlttlgheUdij 29.01.7 U

(41) Tullut JulklMksI — Blivlt offtntllg 27.09.7I+

Patentti- ja rakittarihallitus .... ........ . , . , \ . (44) Nlhtivlkilptnon j· kuuL|ullultun pvm. —

Patent- och registerttyrelaen Aniöktn uti*gd och uti.ikrtftan public··-») 27.02.81 (32)(33)(31) Pyy*·»/ etuoikeus—B«|ird pHoritet 26.03.73

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken lysklandiDE) P 231^893.8 Toteennäytetty-Styrkt (71) Eduard Kusters, Finkenveg 18, *+15 Krefeld-Forstwald, Saksan Liitto-tasavalta-Förbundsrepubliken lyskland(DE) (72) Klaus Ahrweiler, Willich, Ferdinand Leifeld, Kempen, Kurt Quoos,

Krefeld, Eduard Kiisters, Krefeld-Forstwald, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (7*+) Leitzinger Oy (5*+) Menetelmä lehtimäisten levytuotteiden valmistamiseksi - Förfarande för framställning av bladformade skivprodukter

Tunnettu paperinvalmistusmenetelmä alkaa sekoittamalla selluloosa-kuituja veteen sellaisessa suhteessa, että kuivan selluloosan osuus useimmilla paperilaaduilla on alle 1 %. Tämä merkitsee suurien vesimäärien käyttötarvetta ja eritoten suuria, prosessin kuluessa jälleen poistettavia vesimääriä, mikä tapahtuu osittain mekaanisesti puristamalla ja imemällä ja osittain lämpökäsittelemällä kuivaussylinte-reitten avulla ja mikä joka tapauksessa tarpeellisten laite- ja energiakustannusten muodossa muodostaa huomattavan osan paperin valmistuskustannuksista. Tässä tavanomaisessa paperi.nvalmi stusmenetelmässä vaikuttaa selluloosan turpoaminen lähinnä puhtaasti mekaanisella tavalla levyn syntymiseen, jossa yksittäisten kuitujen toisiinsa nähden tapahtuva siirtyminen ja yhteenliukuminen tai -luistaminen synnyttävät huopautuneen, lehtimäisen yhtenäisen rakenteen. Valmiin levyn koossapysyminen ei kuitenkaan johdu pelkästään puhtaasti huopaantu-misen kautta syntyneiden komponenttien mekaanisesta vaikutuksesta, vaan myöskin erityyppisistä kemiallisista sidosvoimista, joiden vaikutus alkaa, tai jotka ylipäänsä ovat mahdollisia kosteassa tilassa. Kemiallinen osa sitomisessa vaikuttaa siten, että huopaantuneet kuidut kiinnittyvät toinen toisilleen vastakkaiseen järjestykseen ja lujittavat levyrakennetta. Sen syntymiseksi on vähimmäismäärä vettä tarpeen.

2 59047 Tähän mennessä on jo tehty yrityksiä saada levynmuodostus aikaan muulla tavoin, mikä ajatus perustuu siihen, että vesipitoisessa lietteessä olevien kuitujen mukanaolon johdosta kuitujen itsensä synnyttämät mekaaniset ja kemialliset sidosvoimat korvataan lisäämällä erillisiä sideaineita.

Täten on esim. englantilaisessa patenttijulkaisussa 897 295 esitetty menetelmä sidottuja kuituja sisältävän levymateriaalin valmistamiseksi. Tässä menetelmässä muotinpinta sivellään sideaineella ja kuidut sirotellaan sähköstaattisen kentän avulla sideainekerroksen päälle. Tämän jälkeen syntynyt levy poi stetaan muotti pinnalta.

Tanskalaisessa patenttijulkaisussa 120 930 on selostettu vastaavanlaista menetelmää, jossa kuidut sähköstaattisen kentän avulla ennen niiden kiinnittymistä sideaineen pintaan suunnataan kohtisuoraan levynpintaa vastaan ja sen jälkeen käännetään ilmasuuttimien avulla sideainekerroksen suuntaan. Tällä tavoin asetetaan useampia erisuuntaisia kerroksia toinen toistensa päälle.

Englantilaisesta patenttijulkaisusta 1 239 642 on tunnettu menetelmä selluloosamaton kuitujen välillä vaikuttavan sidoksen aikaansaamiseksi, jossa selluloosa saatetaan kosketukseen di metyylisulfoksi -din kanssa, joka sisältää 3-30 painoprosenttia NC^ita. Tämä liuos liuottaa selluloosakuituja ja aikaansaa määrätyn tyyppisen hitsaan-tumisen välittömästi toinen toistensa vieressä olevien kuitujen kosketuspinnoissa, ilman että maton koossapysyminen häiriintyy. Määrätyn ajan kuluttua liuos pestään pois jälleen. Matolla on tämän jälkeen huomattavasti suurempi mekaaninen lujuus.

Keksinnön tehtävänä on valmistaa lehtimäinen levyrakenne yksittäisiin kuituihin hajotetusta selluloosasta hyväksikäyttäen vain kuiduissa itsessään olevia si.tomismahdolli.suuksia, kuitenkin ilman että suurten vesimäärien käyttö olisi tarpeen.

Tämän tehtävän ratkaisemiseksi on keksinnön lähtökohtana menetelmä, jossa olennaisesti kuivista kuiduista muodostetaan sirote tai vuota, ja sirotteessa tai vuodassa olevat kuidut kostutetaan vedellä määrättyyn kosteudenimemi.skyvyn alapuolella olevaan arvoon, ja yli 100°C

olevan lämpövaikutuksen alaisena sirotteeseen tai vuotaan kohdiste- 2 taan levymäiseksi kokoonpuristava voima paineella 10 - 50 kg/cm toivotun kuitusidoksen aikaansaamiseksi vetysidosten avulla.

3 59047

Kuidut muodostavat tavalla tai toisella alustalle muodostetun kerroksen, jota voitaisiin verrata tavallisessa paperikoneessa massa-kerrokseen. Keksinnön mukaisessa menetelmässä kuidut eivät kuitenkaan ui suuressa määrässä vettä, vaan muodostavat kuivana kootun kokonaisuuden. Kuitujen välisen sidoksen aikaansaamiseksi on tarpeen määrätyn vesimäärän mukanaolo. Vesi lisää, kuten myöhemmin vielä selostetaan, kuitujen taipuisuutta ja luo edellytykset kemiallisten sideosien vaikutukselle. Jotta vesi tavoittaisi kuidut, suoritetaan mainittu kostuttaminen korkeintaan kosteudenimukyvyn rajaan saakka.

Kosteudenimukyvyksi on tässä yhteydessä katsottava sellaista kuitu-painoa kohden laskettua nestemäärää, jonka kuidut määrätyssä lämpötilassa pystyvät imemään itseensä siten, että sitä ei enää voida poistaa mekaanisesti, ts. puristamalla tai imemällä. Kyse on siis kuitujen solurakenteeseen tunkeutuvasta vedestä, eikä kuitujen yläpintaan kiinnittyneestä vedestä. Kosteudenimemiskyky laskee jyrkästi nousevan lämpötilan myötä.

Eräs tarkoituksenmukainen tapa suhteellisen vähäisen vesimäärän lisäämiseksi on sellainen, että ohjataan normaali lämpöti lassa olevan sirotteen tai vuodan pintaan vesihöyryä, mikä kondensoituu tämän pintaan helposti säädeltävissä määrin.

Lyhyen ajan kuluttua vesimäärän lisäyksen jälkeen vesi. on vielä kalvon tai pienten pisaroiden muodossa kuitujen pinnalla.

Kun sitten kuidut saatetaan yli 100°C olevaan lämpötilaan, niin helpottuu ensisijaisesti, veden tunkeutuminen kuituihin ja niiden taipuisaksi tuleminen. Edelleen tehostaa lämpötilan nostaminen kemiallisten sidosten syntymistä, kun ne esiintyvät selluloosakuitujen välisten vetysiltojen muodossa valmiissa paperissa. Molemmat ovat seurausta di ffuusionopeuden noususta, joka tapahtuu toi saalta kui tuihin tunkeutuvan veden diffuusion suhteen ja toisaalta diffuusion suhteen itse vedessä.

Lisätyn vesimäärän on kylmässä tilassa oltava kosteudenimukyvyn alapuolella. Lämpötilan noustessa laskee kosteudenimukyky jyrkästi, niin että lisätty vesimäärä korotetussa lämpötilassa on kosteudenimukyvyn yläpuolella. Koko lisätystä vesimäärästä voi tällöin vain määrätty osa imeytyä kuituihin myötävaikuttaen niiden taipui suuteen; loppu jää kuitujen ulkopuolelle ja vaikuttaa toisaalta kemiallisten sidos- 4 59047 ten syntymiseen ja höyrystyy toisaalta, mitä tietä veden tasainen jakautuminen tehostuu ja tulee varmistettua, että kaikilla kuitu-pinnoilla on mahdollisuus imeä vettä tasapuolisesti.

Samanaikaisesti korotetun lämpötilan kanssa vaikuttaa nyt paine. Paine vaikuttaa veden vaikutuksesta taipuisiksi tulleiden kuitujen puhtaasti mekaaniseen lähentämiseen, niin että kosketuspintojen osuus koko kuitupintojen määrästä nousee ja adheesion edellytykset paranevat. Adheesio syntyy van der Waals-voimi.en vaikutuksesta selluloo-sakuitujen molekyylien välille ja saavuttaa suurimman arvonsa määrätyssä, teknologisesti, saavutettavan painevai.kutuksen kautta aikaansaadussa lähikosketuksessa.

Paineenalaiset ja sitomiseen valmiit kuitujen kosketuskohdat ovat kaikkialla yhteydessä veteen niin sisästä kuin ulkoakin päin höyryn tai nestemäisen vesikalvon muodossa, niin että vesi. voi. synnyttää kosketuskohdissa sitomista edistävän vaikutuksensa. Tällä tavoin saavutetaan vähimmällä mahdollisella vesimäärällä suuri.n mahdollinen sitomi.svaikutus.

Tarve ylläpitää painetta pidemmän aikaa johtuu syystä, että kuitujen pinnalle annosteltu vesi tunkeutuu kuitujen sisään diffuusion vaikutuksesta, ts. ajasta riippuvasta siirtymästapahtumasta. Myöskin lämmönsiirto, joka on tarpeen kuitujen pinnalle jääneen veden höyrystä-miseen ja mikä tasaisen vesi.höyryatmosfääri n aikaansaamiseksi kokoon-puri.stetussa kuitukerroksessa tapahtuu olennaisesti lämmönjohtumisen avulla, ja on tätä vastaavasti ajasta riippuvainen, ts. määrätyssä ajassa voidaan kuitukerrokseen siirtää ainoastaan määrätty lämpömäärä. Näistä syistä ei levynmuodostuksessa keksinnön kohteena olevaa tapaa käytettäessä synny mitään silmänräpäyksessä etenevää reaktiota, vaan on edellytysten kestettävä pidemmän aikaa.

Paineen vaikutusaika on pidempi kuin mitä aikaansaadaan maton kulkiessa puri.stusosan läpi, joka koostuu yhdestä tai. useammasta valssi.pa-rista. Edelleen syntyy pakostakin mattoa ajettaessa puristusvalssi-parisarjan läpi. yksittäisten valssipari.en välillä jatkuvasti kuormituksen heikkenemistä, mikä estää sidoksen syntymisen syystä, että levymäiseen muotoon kokoonpuristava voima katkeaa jatkuvasti ennen lopullisen sidoksen syntymistä ja estää täten levyn koossapysymisen. Levynmuodostuspuristusta on siis ylläpidettävä pitkän ajan olennaisesti keskeytyksettä.

5 59047

Riittävä puristusvaikutusaika on saavutettu jo silloin, kun sirotteen tai vuodan levymäiseksi, kokoonpuri stava voima jatkuu niin pitkään, että se riittää sen osan kasteluvedestä höyrystämiseen, mikä on tarpeen toivotun kuitusidoksen aikaansaami seksi .

Kokeet ovat osoittaneet, että käyttökelpoinen levynmuodostus syntyy, mikäli levynmuodostuspainetta ylläpidetään pidempään kuin 1 sekunti..

Edelleen on todettu, että parhaat tulokset saavutetaan, jos levyn- 2 muodostuspai.ne on 10 - 50 kg/cm .

Jotta vältyttäisiin levynmuodostuspaineen vaikuttaessa sirotteeseen tai vuotaan sulkeutuneen ilman sivuvaikutuksilta, on suositeltavaa, että sirote tai. vuota kostutuksen jälkeen ja ennen varsinaisen le-vynmuodostuspuristuksen aloittamista esi.tii vistetään .

Levynmuodostuspuristus tapahtuu menetelmää suorittavassa laitteessa puristuspintojen välissä, jotka pidetään yli. 100°C olevassa lämpötilassa .

Puristuspinnat voivat tässä yhteydessä olla muotoillut eri tavoin ja ovat riippuvaisia lähinnä valmistettavan levytuotteen lajista. Mikäli nämä levytuotteet ovat yksittäislevyjä tai -arkkeja, niin voidaan käyttää tavallista mäntäpuristinta vastaavine puristintasoi-neen. Ensisijaisesti valmistetaan kuitenkin keksinnön mukaiset levytuotteet jatkuvatoimisesti, ts. liikkeessä olevien mattojen muodossa. Tällöin voi puristintasoilla olla päättömien muotti hihnojen muoto, jotka ovat sijoitetut toinen toisiaan vasten maton molemmille sivuille ja kulkevat rumpujen päällä, jotka on asennettu toisiinsa sekä mattoon nähden yhdensuuntaisille akseleille. Määrätyllä jaksolla maton radalla puristetaan nämä samansuuntaisesti kulkevat muotti-hihnat ulkoapäin sopivalla tavalla mattoa vasten. Tämän tyyppinen laitteisto on esitetty esim. sveitsi läisessä patentti selostuksessa 327 433.

Aikaisemmassa vaiheessa tapahtuneen kostutuksen johdosta painevaiku-tuksen aikana lämpövaikutuksesta syntyvä höyry sulkeutuu tavanomaisesti valmistettujen reiättömien puristuspintojen väliin. Lopetettaessa puristus tai puristusvaikutusalueen päättymisen jälkeen poistuu höyry matoksi muodostetun levytuotteen läpi. Eräs tärkeistä keksinnön käyttöalueista on paksummat levytuotteet, kuten pahvit tai kar- 59047 tongit, jotka voivat olla muutaman millimetrin paksuisia ja joissa jo sinänsä suuremmat höyrymäärät kohtaavat suurempaa vastusta suuremman ainesvahvuuden johdosta, niin että puristuksen lakattua saattaa äkkiä ulosvirtaavan höyryn vaikutuksesta syntyä levytuotteen kuoriutumista .

Tämä voidaan estää keksinnön mukaisesti siten, että valmistettaessa paksumpia lehtimäisiä levytuotteita sirote tai. vuota jäähdytetään paineen alaisena normaaliin lämpötilaan.

Sirotteessa tai vuodassa oleva höyry, joka sinänsä voi olla syntyisin vain kostutusvedestä, tiivistyy silloin tai. sitoutuu kuituihin imeytymällä, koska suihkutettu vesimäärä on normaalilämpötilassa ollut kosteudenimukyvyn alapuolella.

Tapahtuneen jäähdytyksen jälkeen ei siis enää synny höyrynpai.netta maton sisässä, joten kuoriutumista ei. tapahdu.

Aikaisemmassa vaiheessa esiintyneen vesihöyryn synnyttävä vesi on puristuksen loputtua jo tunkeutunut kuituihin tai tekee sen lyhyen ajan kuluttua, niin että saadaan ulkopinnoiltaan vedetön matto.

Piirustuksessa on esitetty pystytasossa pitkittäissuuntaan leikattuna kaaviokuva esimerkkinä laitteesta, joka soveltuu keksinnön mukaisen menetelmän toteutukseen.

Kokonaisuutena viitenumerolla 10 merkitty laitteisto käsittää kaksi puristuslevyä 12, 13, jotka nuolien 14 suunnassa ovat voimavaikutuksen alaisina. Puristuslevyjen 12, 13 välissä kulkevat alempi, muotti-hihna 18 ja ylempi muottihihna 19, jotka tukeutuvat puristuslevyjä 12, 13 vasten kuvasta poisjätettyjen, kitkaa vähentävien vierintä-rullien välityksellä, ja joiden välissä sirote tai vuota 16 kulkee. Muottihihnojen 18, 19 muodostamat puristuspinnat kulkevat siis eteenpäin nuolen 20 suuntaan yhdessä sirotteen tai vuodan 16 kanssa. Puristuslevy jen 12, 13 pituus, ts. puristusosan pituus riippuu vaati-muksi sta.

Nuolen 20 suunnassa ensimmäinen osa paininlevyjä 12, 13 on varustettu lämmityskanavi 11a 15, jotka aikaansaavat yli. 100°C nousevan lämpötilan. Puristusosan loppupäässä voivat olla jäähdytyskanavat 17, jotta paksummat sirotteet tai vuodat 16 voidaan jäähdyttää paineen 7 59047 alaisina ja niiden repeäminen painevaikutuksen loputtua tapahtuvan höyryn ulosvirtauksen johdosta voitaisiin välttää. Höyry tiivistyy tällöin sirotteessa tai. vuodassa 16, jotka sitovat veden välittömästi, missä yhteydessä sirote tai vuota 16, syystä että suihkutettu vesimäärä on ollut kosteudenimemiskyvyn alapuolella, tulee ulos ilman pintaan tarttunutta vettä, ts. ulkopinnoiltaan kuivana. Jääh-dytysosan paine voi olla toinen kuin mitä ensimmäisen alueen levyn-muodostuspaine. Ratkaisevaa on vain se, että sirotteessa tai vuodassa 16 olevaa höyryä ei päästetä vapaaksi äkillisesti.