FI66940C

FI66940C - Foerfarande och anordning foer belaeggning av en pappersbana

Info

Publication number: FI66940C
Application number: FI812241A
Authority: FI
Inventors: Scott B Weldon
Original assignee: St Regis Paper Co
Priority date: 1980-07-18
Filing date: 1981-07-16
Publication date: 1984-12-10
Also published as: US4324820A; FI66940B; JPS5778970A; EP0044661B1; AU7284381A; IE51781B1; JPS6362267B2; EP0044661A1; DK321881A; NZ197496A; IE811393L; FI812241L; DE3168028D1

Description

1 66940

Menetelmä ja laite paperirainan päällystämiseksi Förfarande och anordning för beläggning av en pappersbana Tämä keksintö koskee yleisesti alusta-aineiden päällystystä ja tarkemmin sanottuna menetelmää ja laitetta sileän, yhdenmukaisen päällysteen aikaansaamiseksi paperia, kartonkia, kalvoa tai jotakin muuta ainetta olevalle rainalle.

Paperirainan päällystys suoritetaan yleensä levittämällä juoksevaa päällystysainetta liikkuvalle rainalle. Tämä aine voi koostua jostakin kiinteästä ainesosasta, joka on suspen-doitu nestemäiseen kantaja-aineeseen. Eräänä esimerkkinä jotakin pigmenttiyhdistelmää kuten savea, kalsiumkarbonaat-tia ja alumiinijauhetta yhdessä jonkin sideainekomponentin kuten tärkkelyksen, lateksin, kaseiinin, kasvisproteiinin tai vastaavan kanssa on suspendoituna vetiseen kantaja-aineeseen.

Paperilla olevan päällysteen laatu riippuu monista tekijöistä, joista eräs tärkeä tekijä on se, kuinka aine levitetään. Päällystysaineen levittämisen tuloksena olisi mieluimmin oltava päällyste, joka on jatkuva ja yhdenmukainen rainan poikkisuunnassa. Päällystysainetta, jonka viskositeetti ja kiintoainepitoisuus vaihtelevat halutun käytön mukaan, on tähän mennessä levitetty liikkuvalle rainalle monin eri tavoin.

Eräs aikaisemmin käytetty menetelmä oli syöttää päällystys-aine levitysteloille, jotka levittivät aineen välittömästi liikkuvalle rainalle. Joskin levitysteloja käyttämällä aluksi saatiin valmis, rainan poikkisuunnassa yhdenmukainen päällyste, niin prosessin jatkuessa esiintyi vihdoin päällystysaineen, lian ynnä muiden vieraiden aineiden kertymistä itse teloille, mikä aiheutti päällysteeseen naarmuja ynnä muita puutteellisuuksia. Välitön teloilla levittäminen synnytti myös voimia, jotka tunkivat päällystysainetta rainan 2 66940 sisään» ynnä muita varjopuolia.

Pyrkien välttämään näitä ynnä muita probleemoja ammattikunta kehitti päällystysprosessin, jossa päällyste suihkutettiin välittömästi liikkuvalle rainalle päällystysaine säiliön suuttimella. Tämä prosessi tosin voittaa eräitä tela-levitinten rajoituksia» mutta säiliön suulakkeet vaativat monimutkaisia hydraulisia mekanismeja kehittääkseen yhdenmukaisen suihkun ja» eräillä päällystysaineilla, monimutkaista päällysteen ja ilman erotuskalustoa. Lisäksi tämä prosessi vaatii myös erikoissuodatuslaitteiston ja sillä on rajoitetut päällysteen viskositeetin ja kiintoainepitoi-suuden vaihtelualueet.

Toinen tärkeä, huomioonotettava seikka kaikissa päällysteen levitysprosesseissa on päällystysaineen nopeus sitä siirrettäessä kantajaelimeltä rainan pintaan. Koska raina kulkee prosessina aikana ja koska päällystysaine on levitettävä kulkevan rainan koko leveydelle, on olennaista, että päällystysaine toimitetaan niin, että sen nopeus rainan koko leveydellä on yhdenmukainen. Säiliösuulakkeesta tulevalla suihkulla pyrkii olemaan epäyhdenmukainen nopeusprofiili koneen poikittaissuunnassa, vapaan, tasaisen, putkesta syötetyn suihkun muodostamiseen käytettävän kaluston luontaisten koneopillisten probleemojen johdosta.

Sen lisäksi,että pyritään saamaan aikaan jatkuva, yhdenmukainen päällyste rainalle, tärkeitä ovat myös tämän päämäärän saavuttamisen kustannus- ja laajalti vaihtelevien päällysteen kiintoainepitoisuuksien ja viskositeettien käsittelyyn käytettävän laitteen saatavissa olo. On myös erittäin toivottavaa saada tulos aikaan yksinkertaisella laitteella.

Keksinnön ensisijaisena tarkoituksena on saada aikaan laite päällysteen levittämistä varten paperirainalle, joka laite on yksinkertainen rakenteeltaan ja taloudellinen käytössä ja joka pystyy levittämään jatkuvan, rainan poikittaissuunnassa yhdenmukaisen päällysteen.

3 66940

Toinen keksinnön ensisijainen tarkoitus on saada aikaan taloudellinen alustan päällystämisprosessi, jossa päällys-tysaineen jatkuva levitys saadaan aikaan toimittamalla päällystysaine siten, että sen nopeus on yhdenmukainen sen siirtyessä kantajaelimeltään suunnanmuutostangolle ja sitten alustalle.

Lisäksi keksinnön tarkoituksena on saada aikaan laite ja prosessi päällystysaineen levittämiseksi paperirainalle kehittämällä jatkuva, vapaasti seisova suihkuverho päällystys-ainetta .

Edelleen keksinnön tarkoituksena on saada aikaan laite ja prosessi päällystysaineen levittämiseksi paperirainalle kehittämällä jatkuva, vapaasti seisova suihkuverho ja laadultaan erinomainen päällyste laajalla päällystysaineen kiinto-ainepitoisuuden ja viskositeetin vaihtelualueella.

Keksinnön mukainen menetelmä saadaan aikaan saattamalla päällystysaine kulkemaan suunnanmuutosmekanismiin ja sitten päällystettävälle alustalle. Suunnanmuutosmekanismina on tanko, joka on sijoitettu niin, että se vastaanottaa liikkuvan, juoksevan aineen ja suuntaa sen uudelleen liikkuvaa rainaa kohti ja sen päälle. Tanko on sijoitettu ja erityisesti muotoiltu niin, että se muuttaa päällystysaineen suunnan jatkuvana, vapaasti seisovana suihkuverhona, jonka yhtenäisyys on erinomainen, halutunlaisen päällysteen aikaansaamiseksi raina-alustalle.

On todettu, että vapaasti seisova suihkuverho päällystys-ainetta voidaan tehokkaimmin muodostaa käyttämällä pitkänomaista tankoa, joka on varustettu lyhyellä, tasaisella seinällä, joka on sijoitettu kohtisuorasti saapuvaan päällys-tysaineeseen nähden. Tanko voi myös olla erilaista geometrista muotoa, kuten paraabelin, hyperbelin tai sentapaisen muotoa, jossa on ensimmäinen osa, joka on yleisesti kohtisuora saapuvan päällysteaineen suuntaan nähden, ja toinen, 4 66940 sen kanssa samaa kappaletta oleva osa, joka on kulmassa ensimmäiseen nähden ja noudattaa yleisesti sitä suuntaa, jossa aine joutuu virtaamaan rainalle. Tanko muuttaa nopeasti kulkevan päällystysaineen suunnan ja saattaa sen kulkemaan paperirainaa kohti jatkuvana, vapaasti seisovana suihkuverhona, jonka korkeus ja leveys ovat riittävät rai-naan törmäämistä ja sen päällystämistä varten. On todettu, että suunnaltaan muutetun päällystysaineen suunnanmuutoksen suuruuden, mitattuna sisääntulevan päällystysaineen ja poistuvan suihkun kulmaerotuksena, olisi mieluimmin oltava suurempi kuin 45° ja pienempi kuin 145°. On lisäksi todettu, että poistuvan, muodostuneen suihkun ja suihkutangon ylisen, kastumattoman pinnan kulmaerotuksen olisi oltava vähintään 45° ja mieluimmin suurempi, vapaasti seisovan suihkun muodostumisen edistämiseksi. Tietyillä vapaasti seisovan suihkun alhaisilla pystysuoran nopeuden tasoilla rainan päällystys-rajapinnassa on todettu edulliseksi ohjata vapaasti seisova suihku paperirainaa kohti vähintään 11° kulmassa kummalla puolella tahansa pystysuuntaa, suihkun stabiliteetin parantamiseksi.

Päällystysaineen toimittaminen suunnanmuutostangolle oikealla nopeudella ja asianmukaisin määrin voidaan saavuttaa monin tavoin. Jatkuvan, yhdenmukaisen, vapaasti seisovan suih-kuverhon aikaansaamiseksi on todettu, että päällystysaineen etureuna olisi toimitettava suunnanmuutostangolle yhdenmukaisella nopeudella. Ensisijaisessa sovellutusmuodossa tämä yhdenmukainen nopeus saadaan aikaan käyttämällä pyörivää rumpua. Päällystysaine on varastoitu säiliöön, jonka yläpuoli on avoin. Rumpu eli sylinterinmuotoinen levitystela on sijoitettu säiliöön niin, että osa rummun ulkopinnasta on uponneena päällystysaineeseen ja osa siitä ulottuu avoimen osan läpi. Rumpua pyöritetään sen pituuskeskiviivan ympäri ja päällystysaine kuljetetaan jatkuvasti sen ulkopinnalla päällystysainesäiliöstä rummun viereen kiinnitetyn annostus-laitteen ohi. Tämä laite puristaa päällystysainetta suoraa 6 6 94 0 viivaa myöten, joka ulottuu rummun koko pituudelle, silittäen ja säätäen sen virtaamaa ja paksuutta. Sileä päällystysaine, jonka virtaama ja paksuus ovat sopivat, kulkee rummun pinnalla suunnanmuutostangolie, joka on sijoitettu lähelle rummun ulkopintaa. Suurin osa aineesta muutetaan suunnaltaan ylöspäin tai ulospäin, vapaana seisovana suihkuna. Pieni osa päällystysaineesta kulkee tangon ja rummun välitse, toimien voiteluaineena ja estäen laitteen kulumista ja mahdollista repeytymistä. Sitä nopeutta, jolla päällystysaine toimitetaan tangolle, voidaan säätää rummun pyörimisnopeuden avulla.

Kuvio 1 on kaaviollinen sivulta nähty leikkauskuvanto eräästä keksinnön sovellutusmuodosta, kuvio 2 on kaaviollinen perspektiivikuvanto kuvion 1 mukaisesta telasta, suunnanmuutostangosta ja rainasta, kuvio 3 on kaaviollinen, hajoitettu, pysty sivukuvanto kuvion 2 mukaisesta suunnanmuutostangosta, jonka alaosaan on leikattu pieni kulma voitelun parantamiseksi, kuviot 4-7 ovat pystyjä sivukuvantoja muista suunnanmuutos-tangoista, jotka sopivat käytettäviksi esillä olevassa keksinnössä, kuvio 8 on diagramma levitystelasta, suunnanmuutostangosta ja suihkuverhosta ja havainnollistaa verhon mittoja, kuviot 9 ja 10 esittävät graafisesti päällystysaineen virtaaman ja levitystelan nopeuden ja vastaavasti virtaaman ja hyötysuhteen keskinäistä riippuvuutta.

Kuviossa 1 on kaaviollisesti esitetty eräs keksinnön mukaisen laitteen sovellutusmuoto, jota yleisesti on merkitty viitenumerolla 10. Raina 12 on ohjattuna vasterummun 16 ympäri. Rainaa 12 kuljetetaan tämän rummun yli tavanomaisella käyttölaitteella, (esittämättä) nuolen 20 osoittamaan suuntaan. Raina 12 kulkee levitystelan 22 ohi, mutta on pienen matkan erillään siitä. Levitystela 22 on pitkänomaista sylinterin muotoa (esitetty kuviossa 2), ja sitä pyöritetään 66940 sen pituuskeskiviivan ympäri vastapäiväiseen suuntaan kuvios sa 1 nähtynä.

6 Säiliö 24, jonka yläpää 26 on avoin, sisältää rainalle 12 levitettävää päällystysainetta 28. Tela 22 on asetettu niin, että se ulottuu säiliön 24 avoimen pään läpi siten, että osa 30 sen ulkopinnasta on upotettuna päällystysainee-seen 28. Niin kuin kuviosta 1 näkyy, jokin osa telan 22 ulkopinnasta on aina uponneena päällystysaineeseen 28 telan 22 pyöriessä. Päällystysaine tarttuu telan ulkopintaan ja kulkee ylöspäin tällä pinnalla.

Säiliön 24 päälle, siihen, missä tela tulee esiin päällystys-ainesäiliöstä, on sijoitettu annostuslaite 34. Siihen kuuluu kaavin 36, joka ulottuu telan 22 koko pituudelle ja joka voidaan aseteltavasta sijoittaa lähelle telan pintaa, kosketukseen telalla kannatetun päällystysainekerroksen kanssa. Tämä muodostaa levitystelan 22 kanssa nipin, joka panee päällystysaineen täyttämään annostuslaitteen kaapimen ja telan 22 välisen alueen. Annostuslaitetta 34 voidaan siirtää kosketukseen päin telan 22 kanssa ja irti siitä, ja kääntää niin kuin nuolet 37 näyttävät. Kaapimen 36 ja telalla olevan päällystysaineen välinen paine säätää pääl-lystysaineen 38 paksuutta, joka jatkaa matkaansa telalla kaapimen 36 ohi. Lopullinen suihkuverho on päällystysaineen paksuuden, tämän jättäessä annostuslaitteen 34, ja telan 22 nopeuden funktio.

Päällystysainekerros 38 kulkee telan 22 pinnalla annostus-laitteen 34 ohi suunnanmuutostankoa 39 kohti. Suunnanmuutos-tanko 39 muuttaa päällystysaineen 38 suunnan ylöspäin, jatkuvana, vapaasti seisovana verhona 40, kulkevalle rainalle 12, ja siten päällystää rainan. Ilmaveistä tai vastaavaa mekanismia 41, joka on sijoitettu vastetelaa 18 vasten, käytetään päällysteen edelleen tasoittamiseen.

Käytännössä tangon 39 olisi oltava pitempi kuin raina 12 ja lyhempi kuin tela 22, kaapimen 36 olisi oltava pitempi kuin 66940 rulla 22 ja lyhempi kuin rumpu 16 ja rummun 16 olisi oltava pitempi kuin raina 12.

Keksinnön mukaisen laitteen toiminta ja keksinnön mukainen menetelmä selitetään seuraavassa lähemmin kuvion 2 yhteydessä. Niin kuin kuviosta 2 näkyy, suunnanmuutostanko 39 on pitkänomainen elin, joka ulottuu telan 22 koko pituudelle. Tankoon 39, sen ensisijaisessa sovellutusmuodossa, kuuluu kaavin 43 ja olennaisesti suora, tasainen etukenttä 42, johon koko leveydeltään ja paksuudeltaan yhdenmukaisella nopeudella kulkevan päällystystysaineen etureuna törmää ja jonka suunnan se muuttaa. Päällyste saatetaan sitten kulkemaan pinnasta 42 vapaasti seisovana suihkuverhona 40 ylöspäin ja kulkevalle rainalle 12.

Pinnan 42 asemaa voidaan asetella useihin suuntiin niin kuin kuviossa 1 on esitetty. Niin kuin siitä näkyy, tankoa pitelevät paikallaan aseteltava elin 46 ja käännettävä elin 47. Tällä tavoin kaapimen 43 ja sen päätypinnan 42 jännitys voidaan asetella pysyttämään kaapimen pinta 42 paikallaan toiminnan aikana. Sitä kulmaa, jossa kaapimen pinta kohtaa telan 22, voidaan myös asetella liikuttamalla aseteltavaa elintä 46 ja kääntämällä pyöritettävää elintä 47, niin kuin nuolet 40 ja vast. 45 osoittavat.

Käyttämällä suunnanmuutostankoa edellä selitetyllä tavalla vältetään monia tunnetun tekniikan mukaisten laitteiden varjopuolia. Yksi näiden tunnetun tekniikan laitteiden pääasiallisista varjopuolista on se, että on perin vähän mahdollisuutta välttää taskuja eli ontelolta päällystysaineessa sitä liikkuvalle rainalle levitettäessä. Tunnetussa tekniikassa tämä johtuu siitä, että aine levitetään välittömästi rainalle suihkuttamalla, harjaamalla tms. ja että aineen toimitus rainalle niin ollen riippuu levitystelan, suulakkeen tms. kulkemaan saattaman aineen yhtenäisyydestä. Esillä olevan keksinnön mukaan taskut eli ontelot, joita luonnollisesti esiintyy päällystysaineessa, kun tämä tarttuu pyörivän levi- 8 66940 tystelan 22 pintaan, eivät, suunnanmuutostangon välivaiku-tuksen ansiosta, siirry rainalle. Todennäköistä on, että kun päällystysaine 38 törmää tankoon 39, aineella on taipumus ensiksi kulkea sivullepäin tankoa myöten, siten täyttäen mahdolliset siinä olevat ontelot. Itse asiassa aine muodostaa yhtenäisen massan kun se kerätään pyörivältä pinnalta, ja siten sillä on yhtä paljon yhtenäisyyttä kuin sen ollessa säiliössä 24. Tämä yhtenäinen tanqon etureunaan kertyvä ainemassa saatetaan sitten kulkemaan tässä muodossa tangon pintaa nyöten sen poistoreunan ohi ilman että se menettää yhtenäisyyttään. Näin ollen se tulee toimitetuksi rainalle 12 jatkuvana, vapaasti seisovana verhona, joka on vailla ontelolta eli taskuja. Taskut eli ontelot, joita tahallisesti aiheutettiin testausta varten jopa 13 mm: lie telan 22 pinnasta, olivat täysin eliminoituneet kun aine ohitti tangon 39.

On todettu, että edellä mainittujen parametrien puitteissa, suunnanmuutostangolla voi olla erilaisia muotoja ja se voi silti tuottaa hyviä, sileitä, yhdenmukaisia, vapaasti seisovia suihkuverhoja. Kuvioissa 1 ja 2 esitetty tanko on verraten ohut, litteä tanko, jossa on pystysuora etupinta. Tämän muotoinen tanko, jota käytetään pigmenttipäällystysaineen levittämiseen paperirainalle, on noin 75-100 mm leveä. Sen etupinta 42, johon päällystysaine törmää, on noin 2,4-6,4 mm korkea. Tangon pituus vaihtelee päällystettävän rainan leveyden mukaan. Tangon alisen etureunasärmän alapinta pysytetään kosketuksessa levitystelan kanssa yhdenmukaisesti sen koko pituudelta, kohdistamalla tankoon vääntömomentti, siten välttäen mahdolliset kieroutumisvaikeudet sen pituudella. Tämä vääntömomentti voidaan kohdistaa tankoon asettelemalla pyöritettävää elintä 47 ja aseteltavaa elintä 46. Tangon aines voidaan valita monenlaisista aineksista, kunhan se pinta, johon päällystysaine törmää, on sileäksi viimeistelty. Sellaisia aineita kuin puuta, suurimolekyylis-tä polyetyleeniä ja LUCITE'a on onnistuneesti käytetty. Syöpymättömät metallit kuten ruostumaton teräs näyttävät lupaavilta.

9 66940

Kuvio 3 on sivukuvanto tangon 39 etuosasta. Tangon 9 alapinnan etuosa 52 on leikattu noin 5° kulmassa noin 4,8 mm:n leveydeltä, tangon koko pituudelta. Tämä aiheuttaa kannattavan kalvon päällystysainetta muodostumisen tangon alle prosessin aikana. Kalvo muodostuu tangon koko pituuden alle ja antaa voiteluvaikutuksen, niin että tangon ja telan kuluminen minimoituu.

Kuviot 4-7 esittävät erilaisia suunnanmuutostangon muotoja, joita keksinnössä voidaan käyttää. Kuvio 4(a) on yksityiskohta kuvioiden 1-3 kaltaisesta puskupäisestä tangosta. Kuvioissa 4(b) on esitetty kuvion 4(a) kaltainen tanko, paitsi että tangon pinnassa alkutörmäyspinnan 56 yläpuolella on 30° kulmassa tasainen päätypintaosa 54.

Kuviossa 5 tangon päätypinta 42, johon päällystysaine törmää, on 60° kulmassa, ja koko tanko on kallistettu 30° telasta (eli telan tangentista), niin että päällystysaine törmää itse pintaan oikeassa kulmassa.

Kuvio 6 on samanlainen kuin kuvio 5, paitsi että tanko ei ole kallistettu 30° kulmaan päällystysaineeseen nähden.

Kuvio 7 esittää tangon yhdenmukaisesti kaltevaa päätypintaa.

On todettu, että kuvioissa 1-6 esitetyt puskupäiset tangot ovat tehokkaampia, so. vaativat vähemmän energiaa tietyn vapaasti seisovan suihkuverhon muodostamiseen kuin kuvion 7 mukainen tankomuoto. Suihkuverhon energia on määritetty suihkun korkeuden "H" ja sen kulman "Θ" funktioksi, jossa suihku lähtee, niin kuin kuviossa 8 on esitetty. Teoreettisesti suihkun potentiaalienergia = Mg (sin Θ) ja päällysteen kineettinen energia ennen kuin se törmää tankoon on +1/2 MV2, jossa H = suihkuverhon suurin korkeus ennen sen kaatumista Θ = se kulma vaakasuuntaan nähden, jossa suihkuverho lähtee M = päällysteiden (palojen) yksikkömassa 10 66940 g = vakio V = telan nopeus.

Tangon hyötysuhde on näin ollen lähtevän suihkun kineettisen energian (teoreettisen potentiaalienergian) suhde päällysteen kineettiseen energiaan ennen kuin se törmää tankoon.

Hyötysuhde - ^#61 - 2gH (Sin e)

Kuvioissa 3-7 esitettyjen erilaisten suihkutankomuotojen hyötysuhteet määritettiin ja esitetään seuraavassa:

Selitys Hyötysuhde

Kuvion 4(a) mukainen muoto 0,55

Kuvion 4(b) mukainen muoto 0,55

Kuvion 5 mukainen muoto 0,48

Kuvion 6 mukainen muoto 0,36

Kuvion 7 mukainen muoto 0,19

Toisessa koesarjassa todettiin, että kuvioiden 4(a) ja (b) mukaisten puskupäisten suihkutankopintojen tapauksessa tangon hyötysuhde suurenee merkitsevästi kun tanko tulee ohuemmaksi, kunnes se tulee liian ohueksi päällysteen paksuuteen nähden, jolloin suihkuverho tulee epästabiiliksi. Käyttäen tangon paksuuksia 1,6, 3,2, 4,8 ja 6,4 mm todettiin, että 3,2 mm paksuus oli hyötysuhteeltaan paras ja 1,6 mm tanko liian ohut päällysteen paksuudelle 1,6 mm. Sopiva tangon-paksuuden suhde päällysteen paksuuteen on välillä 1,7-2,5.

Vielä eräässä kokeessa, jossa käytettiin samanlaista suihku-tankoa kuin kuviossa 4(b) on esitetty, tangon yläpuolikas muutti päällysteen suuntaa jopa 30° ilman merkitsevää hyötysuhteen alenemista.

Suunnanmuutostangon 39 asema telaan 22 nähden riippuu päällys tysaineen muuttujista, paksuudesta ja telan nopeudesta.

U 66940

Hyviä tuloksia on saavutettu sijoittamalla suunnanmuutos-tangon etusärmä heti levitystelan yläkuolokeskiön alapuolelle (kello 10 ja kello 9 asennon välille kuviosta 1 nähtynä) niin, että pinnan 42 yläsärmä on 4,8-75 mm:n päässä rainasta.

Sopivan, vapaasti seisovan verhon levittäminen liikkuvalle rainalle 12 ja niin syntynyt päällyste riippuvat useista muistakin tekijöistä kuin suunnanmuutostangon muodosta: päällystysaineen kiintoainepitoisuudesta ja viskositeetista? päällystysaineen paksuudesta ja levitystelan nopeudesta? suunnanmuutostangon asemasta? ja suunnanmuutostangon ja liikkuvan rainan välimatkasta.

Päällystysaineet, joiden kiintoainepitoisuus on 44 ja 68 % välillä ja viskositeetti noin 880 ja 5100 sentipoisen välillä, on todettu aivan sopiviksi käyttöä varten keksinnön mukaan. Seuraavia aineita on onnistuneesti käytetty:

Ainesosa Osia

Delaminoitua savea 60 60 80 m 2-savea 40 40

Titaanidioksidia - - 6

Polystyreeniä

Muovipigmenttiä - - 14 Tärkkelystä 13 6 16 SBR-lateksia - 3 -

Kiintoainetta, % 58 68 44

Joskin edellä esitetyt koostumukset ovat tavallisia painopaperi laatuisia pigmenttipäällysteitä edustavia, on huomattava, että suurta joukkoa muita juoksevia päällystysaineita voidaan myös sopivasti käyttää esillä olevassa keksinnössä, mukaanluettuina päällysteet eristyspapereita varten, päällysteet papereiden öljyn tai veden kestävyyden parantamista varten, 66940 liuotinpäällysteet, päällysteet kalvoja tai muoveja varten jne. Mahdollisuus käyttää näin laajalti vaihtelevia pääl-lystysaineita on eräs tämän keksinnön etu. Tämä koskee erityisesti aineita, joiden kiintoainepitoisuus on suuri, mikä huomattavasti alentaa päällystyskustannusta kuivatuksen vähenemisen ja siihen liittyvien kustannusten pienenemisen johdosta.

Tangon pintaan 42 törmäävän päällystysaineen paksuutta säätää annostuslaite 34. On havaittu, että kun päällystysaineen paksuutta suurennetaan, suihkuverhon korkeuskin suurenee. Tämä havainto osoittaa, että suihkutangolla on hyötysuhteiden vaihtelualue, joka riippuu virtaamasta ja nopeudesta. Tämä näyttää yhtälön I vastaiselta, koska tämä yhtälö ilmaisee, että massavirtaama ei vaikuta teoreettiseen korkeuteen. Todennäköistä on, että tämä on selitettävissä sillä, että energiahäviötä tapahtuu ainoastaan tangon pintaa 42 myöten kulkevan päällysainekerroksen pohjalla. Kun päällystys-aine lähestyy tangon pintaa, sen nopeusprofiili on yhdenmukainen sen paksuuden ja leveyden poikki. Tangon pinnassa todennäköisesti menetetään paljon energiaa päällysteen leikkautumisen johdosta ja suurin energian häviö esiintyy lähinnä tangon pintaa 42 olevassa päällystysaineessa. Näin ollen päällystysaineen lisäys (so. paksuuden lisäys) ei ilmeisesti joudu leikkaukselle alttiiksi, niin että paksumman päällystys-aineen keskimääräinen nettoenergia suurenee.

Päällystysaineen virtaamia voidaan säätää annostuslaitteen ja levitystelan nopeuden avulla. Käyttäen paperiteollisuudessa yleisesti käytettyä pigmenttipäällystysainetta virtaamia voidaan asetella välillä 0,9-4,5 litraa emille. Käytettäessä hyötysuhteeltaan korkeampia tankoja, esillä oleva keksintö pystyy toimimaan virtaamilla, jotka ovat alempia kuin suutinlähdepäällystimessä, niin että käy mahdolliseksi saada parempi päällystepainon hallinta suurilla nopeuksilla. Lukuisissa kokeissa ja käyttäen edellä esitettyjä päällyste-

6 6 94 O

koostumuksia, levitystelaa, jonka läpimitta oli 40 cm, pyöritettiin välillä 150-200 m minuutissa olevalla pintanopeu-della ja saatiin aikaan jatkuva, vapaasti seisova suihku-verho, jonka korkeus vaihteli 7,6 ja 17,8 cm:n välillä.

Ajettiin vielä koesarja niiden eri tehontarpeiden määrittämiseksi, jotka esiintyvät kun käytetään tankoa, jonka hyötysuhde on verraten alhainen ja toisaalta käytettäessä tankoa, jonka hyötysuhde on korkea, laitteessa, joka on kaa-viollisesti esitetty kuviossa 1. Levitystelan läpimitta oli 40 cm ja pituus 127 cm. Kaikissa ajoissa käytettiin pigment-tipäällystysainekoostumusta 100 osaa savea, 8 osaa tärkkelystä ja 1 osa kalsiumstearaattia, jonka kiintoainepitcisuus oli 56,5 % ja viskositeetti 45 cps (Haake Std. reogrammi). Eräässä koesarjassa päällysteen virtaama pidettiin vakiona 2,7 1 minuuttia ja cm kohti, päällysteen paksuus pysytettiin vakiona 1,6 nimissä ja levitystelan nopeus pysytettiin vakiona 174 m minuutissa. Päällystysaine törmäytettiin kuvion 8 mukaiseen, puskupäiseen 3,2 mm paksuun tankoon niin, että kulma Θ oli 67° vaakatasosta, ja kuvion 7 mukaista kaarevaa, 25 mm tankoa likimäärin samassa kulmassa. Muodostuneen suihkuverhon korkeus mitattiin 152 ja vastaavasti 70 mm (H kuviossa 8), mikä vahvistaa tankojen eri suuret hyötysuhteet.

Toisessa samanlaisessa koesarjassa, jossa käytettiin samoja tankoja, päällystysparametrit (viskositeetti, kiintoainepi-toisuus ja paksuus) ja se kulma, jossa päällyste poistui tangoilta, pysytettiin vakioina, mutta levitystelan nopeutta ja päällysteen virtaamia vaihdeltiin niin, että muodostui suihkuverho, jonka korkeus oli 86 mm. Suihkuverhon muodostamiseksi päällysteeseen on syötettävä tietty määrä energiaa. Tämän energian antaa sille levitystela saattamalla päällys-tysaineen telan nopeuteen. Se nopeus, jolla energiaa päällysteeseen annetaan, on näin ollen se teho, joka tarvitaan suihkun muodostumiseen. Päällysteen massayksikön m energia on: 14 66940 E- = 1/2 m v2 m jossa: V = levitystelan nopeus m = päällysteen (palojen) yksikkömassa E- * päällysteen yksikkömassan energia ja määritelmän mukaan: „ . dE Teho = dt

Telalla olevaan päällysteeseen nähden: Päällysteeseen annettu teho = --^/2 ^

Koska V on vakio: Päällysteeseen annettu teho = 1/2V2 mutta dm/dt on päällysteen massavirtaama, joka on tunnettu, kokeen aikana mitattu arvo. Näin ollen päällysteeseen annettu teho = 1/2V2M jossa M = päällysteen massavirtaama.

Kokeiden tulokset on esitetty graafisesti kuvioissa 9 ja 10. Kuvio 9 esittää päällystysainevirtaaman ja levitystelan nopeuden keskinäistä riippuvuutta? ja kuvio 10 päällystysainevirtaaman ja tarvittavan energian keskinäistä riippuvuutta. Kuviosta 9 näkyy, että päällystysaineen virtaama annetulla telan nopeudella on lähes kaksinkertaistettava huonompi-hyötysuhteisella, kaarevalla tangolla, verrattuna parempi-hyötysuhteiseen puskupäiseen tankoon, yhtä korkean suihku-verhon aikaansaamiseksi. Alhaisia päällystysaineen virtaamia pidetään parempina, koska tällöin järjestelmän pumppaus-, suodatus- ja putkistotarpeet pienenevät. Niin kuin kuviosta 9 näkyy, levitystelan nopeutta on suurennettava virtaaman pienentämiseksi. Niin kuin kuviosta 10 näkyy, virtaaman pienentäminen suurentaa tehon tarvetta.

15 66940

Edellä olevasta käy selville» että keksinnön mukainen menetelmä ja laite tarjoaa selviä etuja ennestään tunnetun tekniikan menetelmiin ja laitteisiin verrattuna. Esillä oleva keksintö pystyy käyttämään päällystyskoostumuksia, joiden kiintoainepitoisuus on suuri ja energian tarve pieni. Rainalle levitetty päällyste on olennaisesti vailla ontelolta ja aukkoja päinvastoin kuin suulakesuihkulla ynnä muilla päällystimillä saadut päällysteet. Mitään liikkuvia osia ei ole, paitsi pyörivä levitystela. Lisäksi sisääntun-keutunut ilma ja pienet saasteet vaikuttavat menetelmään verraten vähän. Sellaisinaan keksinnön mukainen laite ja menetelmä edustavat yksinkertaista, taloudellista ja tehokasta keinoa olennaisesti vaiumattoman, jatkuvan päällysteen levittämiseksi rainalle.

Claims

66940 Patenttivaatimuk set
1. Menetelmä nestemäisen päällystysaineen levittämiseksi liikkuvalle alustarainalle, tunnettu siitä, että (a) muodostetaan liikkuvalle pinnalle alustarainan alapuoliseen asemaan liikkuva kerros nestemäistä päällystys-ainetta, jonka nopeus on olennaisesti yhdenmukainen koko sen etureunassa; ja (b) liikkuvan päällystysainekerroksen kulkutielle, alusta-ainerainan alapuolelle asetetaan tanko muuttamaan päällys-aineen etureunan suunta ylöspäin sen kulkutieltä niin, että se suuntautuu alusta-ainetta kohti ja muodostaa vapaasti seisovan suihkuverhon, jonka korkeus ja leveys ovat riittävät sen törmäämiseksi alusta-aineeseen ja päällystämään sen.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että päällystysainerainan muodostamisvaihe käsittää tämän rainan paksuuden ja nopeuden säätämisen niin, että sen nopeus saadaan olennaisesti yhdenmukaiseksi sen koko leveydellä ja paksuudella.
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että nestemäisen päällystysaineen kerros muodostetaan pyörivälle telalle, joka sijaitsee alusta-ainerainan alapuolella ja että tanko sijoitetaan yhdensuuntaiseksi ja kosketukseen tämän telan kanssa ja telan ja alusta-ainerainan väliin.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vapaasti seisova suihku muodostaa vähintään 11° kulman pystysuuntaan nähden. 1 Laite nestemäisen päällystysaineen levittämiseksi jatku-vatoimisesti kulkevalle alusta-ainerainalle (12), tunnettu siitä, että siihen kuuluu: (a) laite (22, 24), jolla alusta-ainerainan (12) alapuolella olevaan asemaan voidaan liikkuvalle pinnalle (30) muodostaa liikkuva kerros (38) nestemäistä päällystysainetta, jonka nopeus on olennaisesti yhdenmukainen sen etureunassa, ja 1 7 6694 0 (b) laite, johon kuuluu suunnanmuutostenko (39), sijoitettuna liikkuvan päällystysainekerroksen (38) kulkutielle ja alusta-ainerainan (12) alapuolelle, päällystysainekerroksen etureunan suunnan muuttamiseksi sen kulkutieltä niin, että muodostuu vapaasti seisova suihkuverho (40), jonka korkeus ja leveys ovat riittävän suuret sen törmäämiseksi alusta-aineeseen (12) ja tämän päällystämiseksi.
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että siihen kuuluu laite (34, 36) päällystysainekerroksen (38) paksuuden ja nopeuden säätämiseksi niin, että sen nopeus sen koko leveydellä ja paksuudella saadaan olennaisesti yhdenmukaiseksi.
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että siihen kuuluu pyörivä tela (22), jolle mainittu liikkuva päällystysainekerros (38) muodostetaan ja joka sijaitsee alusta- ainerainanO 2) alapuolella, ja että suunnanmuutostenko (39) on sijoitettu yhdensuuntaiseksi ja kosketukseen telan (22) kanssa ja telan ja alusta-ainerainan (12) väliin.
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että siihen kuuluu päällystysaineen paksuuden säätämistä varten annostuslaite (34), joka on sijoitettu yhdensuuntaiseksi ja kosketukseen telan (22) kanssa ja päällystysaineen virtaukseen nähden ylävirtaan päin tangosta (39).
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että tangossa (39) on pinta (42) , joka on rakennettu ja sovitettu muuttamaan päällystysaineen etureunan suunta ylöspäin sen kulkusuunnasta telalla, niin että muodostuu vapaasti seisova suihkuverho (40) vähintään 11° kulmassa pystysuuntaan nähden.
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että tangon (39) pinta (42) on olennaisesti pystysuora. 66940
11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että vapaasti seisova suihkuverho (40) on pystysuuntaan nähden kulmassa, jonka suuruus on 11° ja 45° välillä.
12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että tangon (39) pinta (42) on 1,7-2,5 kertaa paksumpi kuin päällystysainekerroksen (38) etusyrjän paksuus.
13. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että tangossa (39) on sen alapinnan etuosassa avoin pienikulmainen leikkaus tangon (39) ja telan (22) välisen voitelun parantamiseksi.
14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainittu kulma on 5° ja leikkauksen pituus on pienempi kuin 2,5 cm.
15. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että siihen kuuluu laite (46, 47) vääntömomentin kohdistamiseksi tankoon sen pysyttämiseksi kiinteässä asemassa telaan (22) nähden.
16. Patenttivaatimuksen 9, 11, 12 tai 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että tangon (39) suunnanmuutospinta (42) on olennaisesti tasomainen.
17. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että tangon (39) alapinta on olennaisesti telan (22) tangentin suuntainen.
18. Patenttivaatimuksen 16 mukainen laite, tunnettu siitä, että tangon (39) alapinta on vinossa telan (22) tangenttitasoon nähden suunnanmuutosviivalla.
19. Patenttivaatimusten 9, 11, 12 tai 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että tangon (39) suunnanmuutos-pinnassa (42) on kaksi pituussuuntaista taso-osaa, joista alempi (56) on telan (22) vieressä ja ylempi (54) on 11 ja 45 asteen välisessä kulmassa kallistuneena liikkuvaa päällystys- 66940 ainekerrosta (38) kohti.
20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen laite, tunnettu siitä, että alinen osa (56) on kohtisuora telaan (22) nähden ja ylinen osa (54) on 30° kulmassa.
21. Patenttivaatimuksen 9, 11, 12 tai 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että tangon (39) suunnanmuutos-pinta on kovera pitkin tangon paksuutta.
22. Patenttivaatimuksen 16 mukainen laite, tunnettu siitä, että pinta (42) on kohtisuora telaa (22) vastaan.
23. Patenttivaatimuksen 9, 11, 12 tai 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että tangolle (39) saapuvan pääl-lystysaineen ja tangosta suuntaansa muuttaneen, muodostuneessa suihkuverhossa (40) olevan päällystysaineen välinen kulma on suurempi kuin 45° ja pienempi kuin 145°.
24. Patenttivaatimuksen 9, 11, 12 tai 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että päällystysaineen kulma sen poistuessa tangon (39) ylisen, kastumattoman pinnan ohi, on vähintään 45°. 66940