FI68098C - Saett och anordning foer att behandla eller bestryka ytor exempelvis loepande materialbanor - Google Patents

Description

ffl π ®5λ==» r, KUULUTUSJULKAISU £ Q f) Q Q

B <11>UTLÄOGNINGSSKRIFT 68ί)^ (45) rs:.-· : : j' ::.i (51) Kv.lk.*/lnt.Cl.* D 21 D 3/00 // D 21 H 1/10, D 06 B 1/08, B 05 C 5/02 §UQ|v||__p|m|^^|qQ (21) Patenttihakemus - Patentansökning 780006 (22) Hakemispäivä — Ansöknlngsdag 02 01 78 fFh

' ' (23) Alkupäivä — Giltighetsdag Q2 q-j -jQ

(41) Tullut julkiseksi — Blivlt offentlig 0^ -jq

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon ja kuul.julkai.un pvm.- ,q* ’

Patent- och registerstyrelsen ' ’ Ansökan utlagd oeh utl.skriften publicerad ^y.U3.o5 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begärd prioritet 03.01 .77 Ruotsi-Sverige(SE) 7700045-3 (71) inventing S.Λ. Ch. du Devein 94, CH-1012 Lausanne, Sveitsi-Schweiz(CH) (72) Hans Ivar Wallsten, Lausanne, Sveitsi-Schweiz(CH) (74) Oy Koister Ab (54) Tapa ja laite pintojen, esim. juoksevien aineratojen, käsittelyä tai päällystämistä varten - Sätt och anordning för att behandla eller bestryka ytor, exempelvis löpande materialbanor Tämä keksintö koskee tapaa, jolla käsitellään tai päällystetään pintoja, esim. paperin, tekstiilikudosten tai pyörivien valssien muodostamia, juoksevia ratoja yms., käsittelyaineella, joka on vaahdon muodossa, sekä laitetta tavan toteuttamiseksi.

Esim. paperitekniikassa on jo kauan käytetty paperin erilaisia käsittelytapoja tiettyjen, suotavien ominaisuuksien antamiseksi paperille. Esim. syöttämällä paperiradalle päällystysaine juoksevassa muodossa, esim. savidispersio vedessä, ja sitten tasoittamalla päällystysaine paperin pinnalla, voidaan paperille antaa parempia ominaisuuksia kuin sillä olisi ollut alkuperäisessä tilassaan ilman käsittelyä, ja näin paperista tulee esim. painatukseen paremmin soveltuva. Toinen esimerkki jo kauan tunnetusta tekniikasta paperin ominaisuuksien parantamiseksi on ns. pintaliimaus, joka antaa paperin pinnalle tietyn lujuuden ja jossa paperin 68098 toiselle tai kummallekin sivulle syötetään vesiliuos, johon on liuotettu esim. tärkkelystä. Tällöin eräs tavallinen sovellutusmenetel-mä on käsittely ns. liimauspuristimella, joka koostuu kahdesta toisiaan vasten pyörivästä valssista, jotka puristetaan vastakkain, niin että syntyy puristimen kosketuslinja. Käsiteltävä paperirata viedään tämän puristimen kosketuslinjan kautta, samalla kun radan molemmille sivuille syötetään tärkkelysliuosta ennen kosketuslin-jaa. Valitsemalla esim. liuoksen sopiva väkevyys ja sopiva puris-tuspaine valssien välissä, voidaan tietyssä määrin säätää vesiliuoksen määrää, jonka paperirata vastaanottaa. Käsittelyn kostuttama paperirata saa sitten kulkea sopivan kuivauslaitteen läpi syötetyn veden haihduttamiseksi. Tällä käsittelyllä on siis tässä tapaukses-sasa annettu paperille tietty määrä tärkkelystä ja vettä on ollut pakko käyttää tärkkelyksen jakamiseksi yhdenmukaisesti paperiradassa ja sen päällä.

Koska paperirataa pintaliimattaessa tai sen pinnan vastaavanlaisessa käsittelyssä usein halutaan syöttää vain pienet määrät käsittelyainetta, esim. tärkkelystä, kun sitä vastoin nesteen, esim. veden, määrä on pidettävä suurena, niin paperirata ottaa itseensä suuret määrät vettä ja prosessista tulee epätaloudellinen mm. siksi, että syötetyn veden haihduttamiseksi pois on käytettävä suuria energiamääriä.

Edellä on johdantona mainittu vain yksi juoksevien ratojen, esim. paperin, sovellutusmenetelmä. Esim. paperin pintakäsittelyä varten on kuitenkin olemassa paljon muita menetelmiä ja laitteita. Edellä kuvatun liimauspuristinmenetelmän asemesta voidaan mainita päällystysmenetelmät, joissa ylimääräistä päällystysainetta asetetaan paperiradalle esim. valssien, rakojen tms. avulla, minkä jälkeen ylimäärä kaavitaan pois taipuisalla terällä, pyörivällä sauvalla, ns. liinaharjalla ym. Samasta syystä kuin on mainittu edellä liimauspuristinkäsittelyn kohdalla, on tässäkin yleisenä pyrkimyksenä vähentää sen veden määrää, johon päällystysaine on liuotettu tai dispergoitu, jotta näin säästettäisiin energiaa ja kuivausvarusteita seuraavassa kuivauksessa. Viime aikoina on savi-päällystyksessä, so. prosessissa, jossa paperirataa käsitellään päällystysaineella, esim. savella ja sideaineella, joka on dispergoitu veteen, onnistuttu valmistamaan päällystettyä paperia, jonka 68098 kuivapitoisuus on jopa 70 paino-%, so. kuivalisäainepitoisuus suhteessa päällystysaineen kokonaispainoon. Näissä tapauksissa pääl-lystemäärät ovat usein verraten suuria laskettuina kuivana aineena.

Esimerkkinä tästä mainittakoon, että savella päällystetyn paperin 2 päällystysmäärä on usein 10-20 grammaa kuivana ajateltu paino m kohden.

Kun kysymyksessä on esim. paperin pintakäsittely esim. pintaliimauksella, niin kuivana ajatellun käsittelyaineen suotavat määrät ovat huomattavasti pienempiä. On esim. osoittautunut suotavaksi käyttää offsetpainatukseen tarkoitetun paperin pintaliimauksessa tärkkelyksen tai CMC:n muodossa sideainemäärää, joka on alle 2 yhden gramman kuivana ajateltua sideainetta m kohden. Tietyissä tapauksissa halutaan sideaineen tietyn määrän tunkeutuvan tietyssä määrin paperin sisälle, kun taas toisissa tapauksissa halutaan vain paperin pintakäsittelyä. Monissa muissakin tapauksissa, kun halutaan vaikuttaa paperin toimintaan pintakäsittelyllä, ovat käsittelyaineen määrät hyvin pieniä. Kysymyksessä voi olla ns. pinta-värjäys tai käsittely, jolla muutetaan paperin sulkuominaisuuksia esim. käsittelemällä keinotekoisilla polymeereillä tai vahoilla. Muina esimerkkeinä voidaan mainita käsittely kitkaa vähentävillä aineilla tai aineilla, jotka antavat paperille ns. "release"-omi-naisuuksia. Tietyissä tapauksissa voi myös olla kysymyksessä pinnan vesikäsittely, joka antaa paperille tietyn, suuremman kosteuspitoisuuden .

Edellä mainituissa esimerkeissä on käytettävä liuosta tai dispersiota, jonka väkevyys on hyvin pieni, kun käytetään tavallisia päällystyslaitteita, kuten esim. liimauspuristintä, teräpääl-lystyslaitetta tai ilmaharjaa, kuten edellä mainittiin. Syy tähän on se, että kaikki nämä tunnetut laitteet saavat enemmän tai vähemmän aikaan sen, että paperi ottaa itseensä suhteellisen paljon nestettä. Tässä yhteydessä mainittakoon, että paperin ottama tai imemä määrä on tietenkin myös riippuvainen monista muista tekijöistä kuin käytetystä laitteesta, kuten esim. radan nopeudesta ja paperin imukyvystä, pinnan raakuudesta yms., mutta yleisesti ottaen on suotavaa keksiä sellainen menetelmä, jossa käsittely voi tapahtua niin, että paperirata ottaa itseensä pienet määrät nestettä säädetyissä olosuhteissa.

68098

On ehdotettu menetelmää paperin ottaman vesimäärän pienentämiseksi esim. pintaliimauksessa ja pintavärjäyksessä, jossa paperiradalle ensin annetaan tietty pintatasaisuus ja sitten se viedään suoraan kosketukseen poikittain radan ylle asetetun, rakomaisen aukon kanssa, johon syötetään käsittelynestettä, niin että koko nestemäärä tulee viedyksi radalle. Tämän menetelmän mukaisesti paperirata peittää kokonaan raon reunat eikä nestettä saa vuotaa lainkaan paperin reunojen ulkopuolelle. Edellyttäen, että rako - mitattuna radan kulkusuunnassa - ei ole liian leveä ja että radan nopeus ei ole liian alhainen, näyttävät päälle asetettavat määrät olevan vähemmän riippuvaisia paperin imukyvystä ja enemmän riippuvaisia paperin pinnan raakuudesta. Kun pyrkimyksenä on pieni pääi-lepanomäärä, on paperiradalle esim. silottelemalla annettava vastaava pinnan sileys, mikä rajoittaa menetelmän soveltuvuutta, koska pinnan suuri sileys et aina ole muista syistä suotava. Jotta saataisiin aikaan tasainen päällystys rataa pitkin ja sen poikki, radassa ei saa olla epätasaisia pitkittä1spoimuja tms. ja rata on pingotettava suhteellisen kovasti raon yli, mikä pienempien pinta-painojen ja heikkojen ja/tai hyvin imukykyisten paperien kohdalla voi johtaa katkeamisvaaraan. Suurilla nopeuksilla ja varsinkin käytettäessä käsittelynesteitä, joiden viskositeetti on verraten suuri, pyrkii eteensyöksyvän nesteen korkea hydraulinen paine nostamaan paperirataa raon reunasta, mikä antaa ei-säädetyn päällystyksen. Tämä on ainoastaan kompensoitavissa vielä suuremmalla paperin kireydellä, jolloin epätasaisuusvaara on vieläkin suurempi. Koska neste on pumputtava verraten suurella paineella vaaditun virtauksen saavuttamiseksi, niin katkeaminen esim. paperikoneessa päällystettäessä merkitsee likaantumisvaaraa, koska neste suihkuaa ulos vapaan raon kautta. Menetelmä ei myöskään salli säädettyä läikkä-tai pistepäällystystä, mikä voisi olla suotavaa käsiteltäessä pintaa hyvin pienillä käsittelyainemäärillä. Lisäksi on hyvin vaikeaa säätää sopiva nestemäärä.

Edellä mainituissa tapauksissa käsittelyaine asetetaan siten, että se peittää pinnan kokonaan. Tietyissä tapauksissa nämä ei ole tarpeen eikä edes suotavaa. Kysymyksessä voi esim. olla paperiradan kostutus esim. vedellä tai päällystäminen kitkaa vähentävällä aineella, kun suoritetaan esim. "f lutin^-^äsittely aa],to- 5 68098 pahvin valmistamiseksi. Syötetyn nesteen määrän pienentämiseksi käytetään tietyissä tällaisissa tapauksissa eri menetelmiä ja laitteita, niin että käsittelyaine tulee käytetyksi läikkä- tai pistemäisestä pinnalla. Näissä päällvstämismenetelmissä voidaan vesi-liuoksessa tai -dispersiossa oleva käsittelyaine suihkuttaa tai roiskuttaa harjojen tms. avulla radalle. Toisessa menetelmässä aikaansaadaan kaiverrettujen valssien avulla läikkämäinen päällystys. Näihin menetelmiin liittyy paljon haittoja. Suihkutus merkitsee usein vaaraa epätasaisesta päällystyksestä, koska varsinkin radan ollessa leveä, on useat suihkusuuttimet sijoitettava lähekkäin, jolloin on vaikeaa saavuttaa vaadittua tasaisuutta. Lisäksi suihkutus on herkkä ilman vedoille, jotka voivat vaikuttaa jakaantumiseen. Sitä paitsi eräiden käsittelyaineiden suihkutusta ei pitäisi suorittaa ympäristön vuoksi, koska käsittelyaine saattaa levitä esim. ilman kautta. Sama haitta esiintyy, kun rouskutetaan esim. pyörivillä harjoilla. Pistemäinen päällystäminen kaiverretuilla valsseilla soveltuu vain kapeita ratoja varten, koska leveämmät valssit vaativat kalliin ja monimutkaisen laitteiston.

Aikaisemmin on ehdotettu paperi- tai kartonkiradan päällystämistä vaahdolla, joka valmistetaan tunnetulla tekniikalla ja joka koostuu nesteestä, johon on liuotettu tai dispergoitu sopivat käsittelyaineet ja mahdollisesti lisätty tarpeelliset vaahdotusai-neet. Tällä tunnetulla tavalla valmistettu vaahto asetetaan mainitun ehdotuksen mukaan kartonkiradalle sopivan laitteen avu]la. Rikkomalla sitten vaahto veitsen tai muun mekaanisen välineen avulla, saadaan aikaan mainitun radan päällystys. Tämän ehdotuksen etuna pidetään päällysteen parempaa säädettävyyttä. Esim. disper-siopäällystysaineet on usein pidettävä liikkeessä kerrostumien muodostumisen estämiseksi, minkä vuoksi on vaikeaa säätää päällys-tysnestettä, jos paperiradassa tapahtuu katkeaminen. Mainitun ehdotuksen eräs etu on se, että katkeamisen tapahtuessa lopetetaan yksinkertaisesti vaa.hdon syöttö venttiilillä ja sitten voidaan kone taas käynnistää helposti. Lisäksi on tunnettua, että samojen etujen saavuttamiseksi käytetään vaahtoa päällystysaineena kosKe-tuslinjan edessä, jonka muodostavat kaksi pyörivää valssia esim. liimauspuristimessa tai ns. teräpäällystyskoneessa. Vaikka siis tiettyjä etuja voidaan saavuttaa tällaisten tunnertujen vaahtopääl- 6 68098 lystysmeneteImien avulla, on osoittautunut, että rata imee yhtä paljon nestettä päällystettäessä esim. vaahdolla, joka koostuu vedestä ja esim. liimasta kuin tavanomaisissa käsittelymenetelmissä.

Kuten edellä kerrotusta käy ilmi, tarvittaisiin kipeästi menetelmää, jolla voitaisiin yksinkertaisen päällystyslaitteen avulla asettaa juoksevalle radalle käsittelyaine, niin että tämä voitaisiin säädettävästä jakaa mahdollisimman tasaisesti pinnalle, samalla kun syötetyn nesteen määrän on oltava pieni mm. kuivatus-kustannusten pienentämiseksi käsittelyn jälkeen.

Nyt on yllättäen osoittautunut mahdolliseksi ratkaista po. ongelma edellä kuvatussa menettelyssä syöttämällä vaahtoa alennetulla paineella pakko-ohjatusti päällystysrakoon, jossa vaahto saadaan halkeamaan, niin että käsittelyaine tulee asetetuksi mainitulle pinnalle ja tällöin vapautunut kaasumäärä johdetaan pois päällystysraon suun kautta.

Keksinnön erään sopivan toteutusmuodon mukaisesti vaahto syötetään alennetulla paineella pakko-ohjatusti päällystyskammioon, joka on suunniteltu käsiteltävän pinnan kanssa muodostamaan mainitun pinnan yli poikittain ja sitä pitkin ulottuvan päällystysraon, jolloin vaahdon kuplat saadaan halkeamaan ja mainittu pinta ottaa vastaan vaahdon sisältämän käsittelyaineen ja vie sen pois, kun taas vaahdon sisältämä, vapautunut kaasu johdetaan pois päällys-tysraosta.

Tällöin syötetään vaahto mieluiten päällystysrakoon pääasiallisesti käsiteltävän pinnan liikkumissuuntaa vastaan.

Keksinnön edelleen kehitetyn muodon mukaisesti säädetään päällystysmäärä mieluiten säätämällä vastaavasti vaahdon virtaus käsiteltävälle pinnalle.

Keksinnön mukaisen tavan toteuttamiseksi voidaan käyttää laitetta, joka sisältää säiliön, jossa on aukko, joka toimii yhdessä ohi kulkevan, käsiteltävän pinnan kanssa, jolloin säiliö johtaa päällystysrakoon, joka ulottuu poikittain käsiteltävän pinnan yli sitä pitkin ja jonka toista seinää rajoittaa käsiteltävä, ohi kulkeva pinta ja toisen seinän muodostaa kiinteä pinta, minkä lisäksi päällystysraon poispäin säiliöstä oleva suu on avoin vaahdon rikkoutuessa vapautuvan kaasun johtamiseksi pois.

68098

Po. keksinnön muut piirteet käyvät lähemmin ilmi seuraavas-ta kuvauksesta ja patenttivaatimuksista.

Keksintöä kuvataan seuraavassa lähemmin viitaten eräisiin esimerkkeihin ja oheisten piirustusten näyttämiin toteutusmuotoihin, joissa piirustuksissa: kuvio 1 esittää läpileikkauksena keksinnön mukaisen laitteen ensimmäisen toteutusmuodon periaatekuvantoa; kuvio 2 esittää läpileikkausta keksinnön mukaisen laitteen toisesta toteutusmuodosta; kuvio 3 esittää läpileikkausta keksinnön mukaisen laitteen kolmannesta toteutusmuodosta; kuvio 4 esittää läpileikkausta keksinnön mukaisen laitteen neljännestä toteutusmuodosta; ja kuvio 5 esittää läpileikkausta keksinnön mukaisen laitteen viidennestä toteutusmuodosta.

Kuvio 1 näyttää keksinnön mukaisen laitteen toimivan, periaatteellisen osan, jolla päällystetään liikkuva pinta 1, joka tässä toteutusesimerkissä on paperirata, joka kulkee valssin yli, jota käytetään nuolen A suunnassa. Numero 2 yläosaa säiliöstä, jossa on sisätila 8, joka kanavan 9 kautta johtaa päällystysrakoon 3. Päällystysrakoa 3 rajoittaa toisaalta rata 1 ja toisaalta säiliön 2 etupään 3b pinta 3a. Säiliön 2 toinen osa muodostaa juoksevaa rataa 1 vasten tiivistävän reunan 6 raon 3 tulopuolella. Raon 3 vastakkainen ulosmenopuoli on muotoiltu suuksi 4 ja se on avoin. Numero 12 osoittaa säiliön 8 sisätilassa 8 olevaa käsittelyainetta, joka on vaahdotetussa muodossa. Laitteen toimintaperiaate on seuraava.

Vaahdotettu käsittelyaine pannaan alennetun paineen alaisena virtaamaan säiliön 2 sisätilasta 8 kanavan 9 kautta päällystys-rakoon 3. Paineen mainitun alennuksen johdosta vaahto tulee syötetyksi kohti paperirataa 1 niin, että lähimpänä rataa 1 olevat vaahtokuplat 12 menevät ainakin osaksi rikki rataan koskiessaan. Muita vaahtokuplia seuraa todennäköisesti radan 1 mukana ja nämä rikkoutuvat reunaa 6 vasten. Kuplien 12 rikkoutumisen syytä ei ole vielä yksityiskohtaisesti selvitetty ja todennäköisesti se johtuu monista seikoista. On esim. luultavaa, että esim. paperipinnan imu-kyky, tasaisuus, ulospäin olevien kuitupäiden määrä jne. vaikutta- 68098 vat vaahdon taipumukseen mennä rikki. Toinen tärkeä tekijä on vaahdon oma luonne. Kun lähimpänä rataa olevat kuplat 12 menevät rikki, niiden tilalle tulee uusia vaahtokuplia, samalla kun kuplien 12 rikkoutuessa vapautunut kaasumäärä tulee johdetuksi ulos raon 3 suun M- kautta paineen laskun johdosta. Säätämällä päällystysrakoon 3 siirtyvän vaahdon virtausvolyymi siten, että sen käsittelyaine-sisältö vastaa radan 1 ottamaa käsittelyainemäärää, vaahto ei tunkeudu pitemmälle kuin tiettyyn rajakohtaan 12a raossa 3. Tietyissä olosuhteissa päällystysraossa 3 oleva vaahto suorittaa päällystyksen aikana alhaalla reunan 6 ja ylhäällä rajakohdan 12a rajoittaman päällystysalueen sisällä kiertävän liikkeen tai pyörreliikkeen, ja on hyvin luultavaa, että tämäkin seikka paineen laskun ohella vaikuttaa osaltaan sen kaasun jatkuvaan poisvientiin, joka vapautuu kuplien rikkoutuessa. Kaasu tulee tällöin johdetuksi pois ylöspäin raon 3 suun 4 kautta, jolloin vältetään kaasutaskujen muodostuminen, mikä voisi muuten aiheuttaa epätasaisen päällysteen.

Keksinnön mukaisesti on nyt osoittautunut mahdolliseksi säätää yksinkertaisella tavalla radalle pantavan käsittelyaineen haluttu määrä säätämällä vastaavasti rakoon 3 syötetty vaahdon virtausvolyymi, niin että saadaan päällystysalueelle sopiva, vastaava pituus. Näin voidaan käsittely- tai päällystysmäärää muuttaa laajalla alueella. Jos halutaan radalle 1 suhteellisen pieni käsit-telyainemäärä, jolloin siis syötetään pieni virtausvolyymi vaahtoa, sijaitsee rajakohta 12a kaukana alhaalla raossa 3 päällystysalueen alapään kohdalla. Jos halutaan suurempi päällystysmäärä, lisätään rakoon 3 syötetyn vaahdon määrää, jolloin vaahdon rajakohta sijaitsee vastaavassa määrin korkeammalla tasolla raossa 3. Keksinnön mukaisesti voidaan siis esim. kuvion 1 näyrtämän laitteen avulla hyvin helposti muuttaa käytettävää käsittelyaineen määrää hyvin laajalla alueella. Käsittelyaineen käytettävä määrä riippuu monista eri tekijöistä. Voidaan esim. käyttää hyvin pieniä määriä muodostamatta yhtä yhtenäistä päällystyskerrosta. Keksinnölle on kuitenkin tunnusomaista, että tällöin saadaan hyvin tasaisesti jakautunut piste- tai läikkämäinen päällystys pinnalle. Lisäksi voidaan tehdä hyvin tasaisia, yhtenäisiä kerroksia. Lisäksi on yllättäen osoittautunut, että varsinkin silloin, kun pinta on osittain absorboiva ja esim. koostuu paperista, pienetkin kasittelyainemäärät 9 68098 antavat tasaisen, täysin päällystävän käsittelypinnan tai -alueen.

Kuvio 2 näyttää periaatteessa, kuinka liikkuva pinta voidaan päällystää keksinnön mukaisella toisella laitteella. Yksinkertaisuuden vuoksi on tässäkin toteutusesimerkissä käytetty samoja vii-temerkintöjä kuin kuviossa 1 samanarvoisista osista. Numero 1 osoittaa siis juoksevaa rataa, esim. paperirataa. Rata 1 liikkuu nuolen A suunnassa. Laite sisältää säiliön 2, jossa on ylhäällä päällys-tysrako 3. Rata 1 asetetaan kohdalleen kahden reunamaisen osan 5 ja 6 avulla. Säiliön 2 alaosassa on vaahdotetun käsittelyaineen syöttölaite 7. Vaahto 12 täyttää säiliön 2 sisätilan 8, joka ylhäällä johtaa kanavan 9 kautta rakoon 3. Tämä on taaksepäin radan kulkusuunnassa nähtynä suun 4 kautta yhteydessä kammion 10 kanssa, joka on yhden tai useamman poistotien 11 kautta yhteydessä ulkoilman tai muun astian kanssa, jossa esim. vallitsee tyhjiö ja jota piirustus ei näytä.

Kuviossa 2 numero 12 osoittaa yksittäisiä vaahtokuplia.

Sopivalla tavalla on järjestetty paineen lasku syöttölaitteen 7, sisätilan 8, kanavan 9, raon 3, suun 4, kammion 10 ja poistotien 11 välillä. Tämän paineen laskun avulla vaahto tulee syötetyksi eteenpäin niin, että lähimpänä paperin pintaa olevat vaahto-kuplat 12 tulevat kosketukseen radan kanssa, jolloin ainakin osa niistä menee rikki.

Paineen laskun voi saada aikaan monella tavalla. Vaahto voidaan esim. syöttää säiliöön 2 ylipaineella ja kammioon 10 poistotien 11 kautta, joka on yhteydessä ulkoilmaan. Toinen tapa on se, että kammio 10 on ilmakehän alipaineen alaisena olemalla yhdistetty tuulettimeen tai tyhjöpumppuun. Paineen laskun sopiva jakautuminen vaahdon matkalla säiliöstä 2 rakoon 3 voidaan määrätä mitoittamalla sopivasti kuristus kanavassa 9 ja raossa 3.

Sovittamalla paine-ero tilassa 8 ja kammiossa 10 päällystys-olosuhteiden mukaan, voidaan hyvin helposti ohjata vaahtokuplien virta kohti rataa 1, ja säätämällä virtausvolyymi haluttuun arvoon, saadaan vastaava päällystysmäärä. Jäljempänä on useita esimerkkejä siitä, kuinka erilaiset päällysteet saadaan aikaan ja siitä, kuinka eri tekijät vaikuttavat tulokseen.

Keksinnön avulla saatu, edellä kuvattu vaikutus on hyvin yl-

1 O

68098 lättävä. Voisihan esim. luulla, että päällystys saadaan aikaan yksinomaan siten, että vaahto seuraa radan mukana ja rikkoutuu mekaanisesti reunaa 6 vasten. Vaikka on ajateltavissa, että näin voi jossakin määrin tapahtua, on kuitenkin osoittautunut, että on sangen luultavaa, että päällyste myös muodostuu kuplien 12 rikkoutuessa heti kosketttaessaan rataan 1. Tätä olettamusta tukevat mm. seuraavat tehdyt kokeet. Jos käytetään kuvion 2 mukaista laitetta ja pidetään esim. paperirata paikallaan ja lyhyen ajan annetaan vaahtomäärän osua rataan järjestämällä hetkellinen paineen lasku, niin rata tulee päällystetyksi nesteellä.

Kokeilla voidaan myös osoittaa, että vaahtovirtauksen järjestäminen paineen laskun avulla yhden tai useamman raon kautta ja siten, että vapautunut kaasumäärä voidaan jatkuvasti johtaa pois, on edellytys sille, että saadaan aikaan tasaisesti jakautunut, säädettävä päällystys. Koe suoritetaan helpoimmin kuvion 2 mukaisella laitteella suurentamalla painetta niin, että vaahto täyttää kammion 10 ja siten kokonaan täyttää aukon, joka muodostuu seinien 5 ja 6 ja vast, kuvion ei-näyttämien vastakkaisten sivuseinien välissä.

Jos tällöin samalla suljetaan poistotie 11, niin paperirataa ei voida päällystää hyväksyttävällä tavalla. Tietyissä tapauksissa ei saada lainkaan päällystettä. Jos painetta lisätään huomattavasti, saadaan sysäyksenomaisesti tapahtuva päällystys, joka ei ole ohjattavissa. Syy tähän on se, että vaahto on kokonaan täyttänyt rakomaisen tilan, joka muodostuu seinien välissä, eikä ilman poistoa voi tapahtua, koska ilmanpoistokanava on tukossa. Siksi ei myöskään vaahtovirtaa voida ohjata kohti rataa ellei painetta lisätä niin, että paperirata tulee nostetuksi ja kanava muodostuu radan ja reunan 5 tai 6 välissä. Vastaavat kokeet, joissa on päällystetty vaahdolla eikä nesteellä johdannossa mainitun ns. ra-komenetelmän mukaisen laitteen avulla, ovat johtaneet samaan kielteiseen tulokseen.

Keksinnön mukaisesti käytettävä käsittelyaine voidaan muodostaa vaahdoksi monella eri tavalla. Vaahto voidaan esim. aikaansaada tunnetulla tavalla sekoittamalla käsittelyaine laitteessa ilman kanssa ja mahdollisesti tietyn vaahdotusainemäärän kanssa. Sekoittaminen voi tapahtua mekaanisesti hämmentämällä, minkä jälkeen nesteilmaseos puristetaan pumpun avulla suuttimien läpi, jotka muo- 68098 dostavat sopivia kuristuksia vaahdon saamiseksi vielä yhdenmukaisemmaksi. Vaahto voidaan myös muodostaa pumppuamalla päällystys-seos ns. pyörrepuhdistimeen ja syöttämällä tähän ilmaa pohjan kohdalla. Ilman syöttöä voidaan säätää venttiilillä, niin että saadaan haluttu ilmasisältö vaahtoon.

On osoittautunut tärkeäksi sovittaa kanavien ja raon koot päällystysolosuhteiden mukaan, niin että saadaan aikaan vaahdon jatkuva virtaus olosuhteiden mukaisella virtausnopeudella mieluiten kanavassa 9 ja raossa 3.

Kuvio 3 näyttää laitteen, joka koostuu toisaalta päällystys-yksiköstä, joka on periaatteessa kuvion 2 mukainen, ja toisaalta vaahdonmuodostuslaitteesta. Päällystysyksikkö käsittää säiliön 2, joka on tehty eri osista, jotka osaksi voivat liikkua suhteessa toisiinsa, niin että voidaan aikaansaada mainittu säädettävyys kanavan ja raon leveyden osalta. Säiliössä 2 on näin ollen kiinteä seinä 34, joka ylhäällä muodostaa reunan tai listan 6. Vastapuolella on liikkuva seinä 35, joka sopivan laitteen avulla on siirrettävissä vaakasuorasti edestakaisin nuolen B suunnassa. Ylhäällä tämä seinä muodostaa välikkeen 5. Liikkuvaa seinää 35 pitkin voi lisäksi liikkua pystysuunnassa välikappale 36, joka on siirrettävissä nuolen C suuntaan. Välikappaleella 36 on vaakasuorasti liikkuva lista 37. Kirjain h osoittaa paperiradan 6 ja listan 37 vaakasuoran yläosan välimatkaa. Kirjain b osoittaa kohti kiinteää seinää olevan välikappaleen 36 pystysuoran osan ja kiinteän seinän 34 välimatkaa.

Kuvion 3 mukaisen, säädettävän päällystyslaitteen avulla voidaan helpolla tavalla, mahdollisesti päällystämisen aikana, suorittaa välimatkojen b ja h tietyissä tapauksissa suotavat säädöt .

On ilmeistä, että tämä voidaan tehdä kuvatulla laitteella siten, että sopivalla laitteella siirretään liikkuvia osia suhteessa toisiinsa. Näin voidaan esim. välimatkaa b muuttaa siirtämällä seinää 35 vaakasuorasti ilman, että tämä vaikuttaa samalla välimatkaan h. Samalla tavalla voidaan muuttaa välimatkaa h siirtämällä välikappaletta 36 pystysuorasti. Tämä voi tapahtua ilman vaikutusta välimatkaan b. Edellä kerrottu on vain esimerkki siitä, kuinka helpoilla järjestelyillä voidaan saavuttaa vaadittu säädettä-

...... IT

12 68098 vyys jatkuvan virtauksen aikaansaamiseksi valitsemalla sopiva kuristus vaahdon matkalla radalle. Myöskin raon 3 pituus nähtynä radan 1 kulkusuunnassa on tärkeä. Tietyissä tapauksissa on osoittautunut sopivaksi valita suhteellisen suuri pituus. Näin en varsinkin silloin, kun halutaan suhteellisen suuria päällystysmääriä tai kun halutaan varmistua siitä, että huolimatta vaahtovirtauksen vaihteluista liikaa vaahtoa ei voi kulkea raon kautta eikä tunkeutua ulos kammioon 10.

Kuten edellä on mainittu, näyttää kuvio 3 myös vaahdonmuo-dostuslaitteen, joka on kiinnitetty alhaalla pääliystysyksikköön.

On käynyt ilmi, että näin kombinoidulla yksiköllä on paljon hyviä puolia. Sen voi mm. tehdä hyvin pieneksi ja valmistaa helpolla tavalla .

Säiliö 13 muodostaa vaahdonmuodostuslaitteen. Alhaalla säiliössä 13 on päällystysainetta 14 nestemäisenä tietylle, halutulle korkeudelle, ja mieluiten säiliön 13 pohjassa on vaahdonkehitin 15, jossa on tulotie ilmalle 15 ja rengasmainen, huokoinen aine-kappale 17, jonka peittää kansi 18. Päällystysneste syötetään säiliöön 13 syöttölaitteen 19 avulla. Päällystysnesteen korkeus säiliössä 13 voidaan pitää samana esim. sopivan säätölaitteen avulla, joka koostuu pintahälyttimestä 20, joka ohjaa syöttöputken 22 venttiiliä 21. Nesteen korkeus säiliössä voidaan tietenkin pitää samana muillakin tavoilla, esim. säiliön pohjaan liitetyn yhdysastian avulla, jossa on ylijuoksureuna.

Kun säädetty määrä ilmaa tai muuta kaasua syötetään vaahdon-kehittimeen johdon 23 kautta, muodostaa ilma pieniä kuplia kulkiessaan huokoisen seinän 17 läpi. Tällöin muodostuu vaahtoa, joka nousee ylös nesteen pinnan läpi ja täyttää tämän yläpuolella olevat tilat vaahdon jakamiseksi ja syöttämiseksi pääliystysyksikköön.

Kuvion 3 näyttämä vaahdonmuodostuslaite voidaan tietenkin toteuttaa monella eri tavalla. Vaahdonkehitin voidaan esim. tehdä enemmän tai vähemmän yhtenä kappaleena laatikkomaisen vaahdonmuodostuslaitteen koko pohjaa pitkin, jolloin laitteen pituus on sama kuin käsiteltävän radan leveys. Vaahdonkehitin 15 voi myös koostua useista yksiköistä, jotka on jaettu tasaisesti sopivalla tavalla pitkin säiliön 13 pituutta. Tietyissä tapauksissa on osoittautunut sopivaksi jakaa säiliö 13 kehittimineen '15 osiin pituus- 68098 suunnassa. Näin voidaan säätää yksitellen päällystysmäärä ei ainoastaan radan kulkusuunnassa, vaan myös radan 1 poikittaissuunnassa säätämällä päällystysmäärä yksitellen eri osissa ilman määrää vastaavasti säätämällä. On osoittautunut, että kuvion 3 mukainen laite voidaan tehdä hyvin halvaksi ja tiiviiksi. Säiliö voi samalla toimia päällystysyksikön kannatt.imena, jolloin jälkimmäi sen voi tehdä hyvin jäykäksi ilman liian suurta kokoa esim. leveiden aine-ratojen yhteydessä.

Koska vaahto muodostetaan suoraan päällystyslaitteen yhteydessä, on vaara pienempi vaahdon epäyhdenmukaisuudesta eli siitä, että se koostuisi eri kokoisista kuplista. On osoittautunut, että epäyhdenmukainen vaahto voi tietyissä tapauksissa johtaa epätasaiseen päällysteeseen.

Näytetyn laitteen avulla voidaan vaahdon luonnetta muuttaa hyvin paljon. Valitsemalla huokoiselle seinälle sopiva huokoisuus, säiliössä 13 sopiva nesteen korkeus sekä korkeus nesteen pinnasta ylös päällystysyksikön kohdalle voidaan vaikuttaa vaahdon luonteeseen. Eräs tapa vaahdon luonteen arvioimiseksi on sen tilavuuden mittaaminen suhteessa alkuperäiseen nestetilavuuteen. Vaahdon muodostuessa kuvion 3 mukaisessa laitteessa, jossa vaahto nousee alhaalta ylös säiliön kautta, tapahtuu nesteen tiettyä poisvalumista vaahtokuplien pinnasta alaspäin käsittelynesteeseen, joka on säiliön alaosassa. Näin voidaan esim. saada verraten "kuiva” vaahto. Sovittamalla toisiinsa eri tekijät, jotka vaikuttavat vaahdon luonteeseen, voidaan helposti säätää vaahdon ominaisuudet, esim. tilavuuspaino ja kuplien koko.

Kuvion 3 mukaisessa laitteessa vaahdotuslaitteeseen 15 syötettävä kaasu, esim. ilma, ei toimi vain vaahtoamista varten, vaan myös vaahdon kuljetusvälineenä laitteen kautta tapahtuvan paineen laskun johdosta.

Muuttamalla kaasumääriä, saadaan siis samanaikaisesti muutoin samoissa olosuhteissa haluttu vaahtomäärä, joka en sovitettu vastaavan, halutun päällystysmäärän mukaan.

Kuvioiden 1, 2 ja 3 näyttämät toteutusmuodot ovat vain esimerkkejä keksinnön soveltamisesta. Kuvion 1 yhteydessä on esim. mainittu, että vaahdon määrä on sovitettava radalle halutun nestemäärän mukaan. Joissakin tapauksissa voi kuitenkin olla sopivaa 1 4 68098 lisätä vaahdon määrää niin, että syötetty vaahtomäärä on suurempi kuin radan vastaanottama määrä. Tällöin kuvion 2 mukaisessa laitteessa vaahto sekä rikkoutuvien kuplien ilma täyttävät kammion 10 osaksi. Tämä ylimääräinen vaahto voidaan johtaa pois sopivien kanavien kautta ja mahdollisesti palauttaa prosessiin.

Kuvio 4 näyttää keksinnön toisenlaisen toteutusmuodon. Vaahtoa johdetaan ei-näytetystä vaahdotuslaitteesta syöttöjohdon 25 kautta putkimaiseen säiliöön 24. Putken yläosan kohdalla on seinät 26 ja 27. Seinät ympäröivät vaahtopäällystyslaitetta, joka koostuu kanavasta 28 ja raosta 29. Tässä tapauksessa pinta 30, joka on päällystettävä ja joka voi olla valssipinta tai paperi- tai tekstiilirata, joka johdetaan valssin yli, ohjataan pystysuorasti ylöspäin. Rako 29 johtaa ulkoilmaan. Putkimaisessa säiliössä 24 on yksi tai useampia peltejä 31, jotka on varustettu vaahdon kanavilla 33 esim. rei'itysten muodossa. Reiälliset pellit tekevät vaahdon yhdenmukaiseksi ja jakavat sen ennen kuin se syötetään pääl-lystyslaitteeseen. Kuten näkyy, on laite hyvin tiivis.

Kuvio 5 näyttää kuviota 1 muistuttavan toteutusmuodon. Tässä liikkuva pinta 1 liikkuu nuolen A suunnassa. Vaahdotettu käsittelyaine pannaan tässäkin pakko-ohjattuna ja paineen laskun vallitessa virtaamaan sisätilasta 8 kanavan 9 kautta päällystysrakoon 3, joka muodostuu liikkuvan pinnan 1 ja pinnan 3a välissä. Juoksevaa pintaa 1 vasten tiivistävän reunan muodostaa taipuisa lista, esim. taipuisa teräsviivotin 38, joka on sopivalla tavalla vaihdettavasi! kiinnitetty pitimeen, joka koostuu esim. kahdesta puristus leuasta 39, 40. Puristusleuan 39 yläosa muodostaa pinnan 3c, joka yhdessä viivottimen 38 ylemmän sisäpinnan 3d ja pinnan 1 kanssa muodostaa myös osan päällystysraosta 3. Kuten näkyy, ei vaahdon syöttö tapahdu tässä tapauksessa päällystysraon 3 viimeisessä osassa nähtynä radan kulkusuunnassa, vaan tulotien 41 kautta, joka on sijoitettu välimatkan päähän listasta 6. Näytetyn toteutusmuodon eräs etu on se, että pyyhkäisylista on tehty vaihdettavaksi ja taipuisaksi. Taipuisuuden ansiosta radan mahdolliset viallisuudet voivat kulkea ohi viivottimen noustessa. Vaihdettavuus on eduksi, jos lista kuluu.

Koska päällystysalueen pituus vaikuttaa käsittelyaineen radalle vietyyn määrään muuten samoissa olosuhteissa, kuten edellä 15 68098 mainittiin, on laite, jossa käsittelyaine syötetään esim. kohti raon keskiosaa, paremmin soveltuva täysin peittäviä päällysteitä varten.

Kun halutaan äärimmäisen pieniä käsittelymääriä, jotka eivät esim. peitä kokonaan, on syötön tapahduttava lähellä raon viimeistä osaa.

Keksintö on siis osoittautunut erityisen sopivaksi silloin, kun on käsiteltävä juoksevia ratoja tai pintoja, hyvin pienien päällystysmäärien aikaansaamiseksi. Seuraavassa annetaan eräitä esimerkkejä menetelmän kokeilusta.

Esimerkki 1

Kuviota 3 muistuttavaa laitetta käytetään ei-liimatun, puupitoisen, konekiillotetun painopaperin päällystämiseksi, jonka pin- 2 tapaino on 60 g/m , vedellä. Paperirata syötettiin nopeudella n.

50 m/min. Välimatka h (ks. kuviota 3) oli 2 mm ja välimatka h oli 2,5 mm. Raon 3 pituus mitattuna radan kulkusuunnassa oli 20 mm.

Vettä vaahdotettiin lisäämällä siihen 0,1 paino-osan verran pinta-aktiivista vaahdotinta tilavuuteen, joka oli n. 50 kertaa nesteen alkuperäinen tilavuus. Syötetyn ilman paine ennen vaahdotuslaitet-ta oli 5 mvp ja ilman määrä suodattimen kautta oli n. 2,5 normaa-lilitraa (Nl) minuutissa ja radan leveyden metriä ja sivua kohti. Kävi ilmi, että muuttamalla syötetyn ilman määrää, mikä tapahtui säätämällä virtauksen mittariin liitettyä venttiiliä, voitiin säätää päällystysmäärät hyvin suurella tarkkuudella ja jäljennettä-vyydellä. Näin saatiin n. 2 g/m päällystysmäärä ja hyvin tasainen, kokonaan peittävä päällystyskerros ilman määrän ollessa 3,5 Nl/min. Päällystyskerroksen laatu arvioitiin tässä tapauksessa lisäämällä nesteeseen väriä. Tällaisen, hyvin suuren imukyvyn omaavan paperi-laadun kokonaan peittävän päällysteen saamiseksi on päällystysai-nemääriä pidettävä huomattavan pieninä tällä nopeudella. Vastaavassa kokeessa, jossa suoritettiin ei-vaahdotetulla nesteellä valssin avulla saman paperilaadun päällystys liimauspuristimessa ja muuten samoissa olosuhteissa, saatiin päällystysmääräksi 15 g/s.ivu. Lisäksi osoittautui se hyvin merkityksellinen seikka, että keksinnön avulla voitiin pienentää päällystysmäärä hyvin pieniin arvoihin hyvällä jäljennettävyydellä. Näin saatiin esim. kokeilusarjassa n.

1 6 68098 0,3 g/m2 päällystysmäärä. Syötetyn ilman ylipaine oli 3 jr.vp ja ilman määrä oli n. 1,5 N1 minuutissa. Tässä tapauksessa paperin pintaa ei saatu kokonaan peitetyksi, mutta päällyste jakaantui hyvin tasaisesti hyvin hienona rakenteena. Lisäämällä päällystysnestee-seen optista valoisuusainetta, on myös ollut mahdollista nesteen värityksen asemesta tutkia päällystystulosta valaisemalla ultraviolettivalolla. On mm. osoittautunut , että päällystysmäänen ollessa hyvin pienet, on näkynyt pyöreitä renkaita osaksi toisiaan peittävinä, mikä on tulkittu siten, että rikkoutuneet kuplat ovat muodostaneet nämä renkaat. Merkille pantavaa on, että ohut pääl-lystysnestekerros näyttää peittävän pinnan renkaiden kehän sisäpuolella, mikä osoittaisi, että kuplan rikkoutuessa sen seinä-’: eivät vetäydy kokoon pisaraksi, vaan ne muodostavat ohuen kalvon, jonka paperin pinta imee itseensä. Tämä havainto ei rajoitu vain mainittuun koesarjaan, vaan se on voitu tehdä myös päällystettäessä hyvin pienillä päällystysmäärillä useimpia pintoja.

Esimerkki 2

Koe tehtiin liimatulla Mg-voimapaperilla, jonka pintapaine oli 40 g. Paperille on tunnusomaista se, että ns. Mg-puoli on hyvin sileä, mutta toisella puolella on verraten suuri pintaraakuus. Tässä käytettiin samaa laitetta kuin esimerkissä 1. Päällystysaine oli vesi, johon lisättiin vaahdotinta. Kokeissa päällystäminen suoritettiin sekä pienillä että suurilla nopeuksilla. Kävi ilmi, että tässä tapauksessa oli mahdollista vaahdon määrää säätämällä saavuttaa tällä paperilla kokonaan peittävä päällystys myöskin hyvin pienillä päällystysmäärillä ja nopeuksilla. Paperin sileällä pinnalla mitattiin 0,6 g/m2 päällystysmäärä ja raa'alla pinnalla 1,5 g/ 2 m määrä. Näitä arvoja on pidettävä huomattavan pieninä. Vastaavat kokeet ns. rakomenetelmällä käytettäessä ei-vaahdotettua nestettä, antavat paljon suuremman päällystysmäärän. Näin saatiin sileällä pinnalla 4 g/m määrä ja raa'alla pinnalla 10 g/m määrä.

Esimerkki 3

Kuvion 3 mukaisella laitteella käsiteltiin ns. "flutin'1-paperia syöttämällä voiteluainetta ruotsalaisen, patenttihakemuksen n:o 74 08 126-6 mukaisen stearaatin muodossa. Tällöin käsiteltiin 17 68098 paperin molempia sivuja yhtä aikaa stearaatin dispersiolla. Mainittu ruotsalainen patenttihakemus koskee hyvin pienten stearaatti-määrien lisäystä "flutin"-paperin pinnalle. Näin vähennetään pin-takitkaa, kun paperia puristetaan sen aallottamiseksi aaltopahvi-koneen rihlojen välissä. Tämä keksintö on merkityksellinen, koska voiteluainetta lisäämällä voidaan käyttää halvoille jätteille perustuva "flutin"-paperia ilman, että täydellä tuotantonopeudella on vaaraa katkeamisista aaltopahvin valmistuksessa. Koska voiteluaine on hyvin kallista, sitä on kuitenkin lisättävä hyvin pieninä, säädettyinä määrinä. Aikaisemmin on kokeiltu suihkuttamista suutti-mien avulla. Tällä on kuitenkin ollut toisaalta se huono puoli, että on saatu epätasainen päällyste, koska suuttimet ovat joskus tukkeutuneet, ja toisaalta se, että hiukkasia lentelee ilmassa koneen ympärillä, mikä on haitaksi ympäristölle.

Po. keksinnön mukaisen laitteen avulla aaltopahvikonetta voitiin käyttää täydellä tuotantonopeudella halutulla voiteluaine- 2 päällysteellä, jonka määrä oli 0,02 g/m ja sivu. Tähän päästiin valmistamalla 2-%:inen vesidispersio ja säätämällä päällystysmää- 2 räksi märkänä laskettuna 1 g/m ja sivu. Vaahdotinta ei tarvittu lisätä, koska voiteluaine itse sisältää vaahdottavia aineita. Tässä tapauksessa oli valittu vesiliuokselle sellainen kuivapitoisuus, että toisaalta saatiin haluttu määrä kuivaa voiteluainetta paperi-radalle, samalla kun paperiradan ottaman vesimäärän piti antaa kosteuden määrän n. 7 - 10-12 %:n kasvun, joka tavallisesti on suotava aaltopahvin valmistuksessa. Tällöin siis myös laite toimi aal-topahvikoneen kostutuslaitteena.

Esimerkki H

Tässä käytettiin laitetta, joka vastaa kuvion 2 näyttämää. Haluttu paineen lasku saatiin aikaan liittämällä kammio 10 tuulettimeen, joka antoi halutun, säädettävän alipaineen, niin että saatiin vaahdon haluttu virtausvolyymi. Ns. muunnetun tärkkelyksen vesiliuoksesta valmistettiin 20-%:inen liuos. Tähän lisättiin pienempi määrä vaahdotinta. Puuton, liimaamaton painopaperi päällystettiin vaahdotetulla liimaliuoksella, niin että saatiin kokonaan peittävä päällyste. Märän liimaliuoksen syötetty kokonaismäärä oli 2 - ? 3 g/m ja sivu, mikä siis vastaa 0,6 g kuivaa tärkkelystä m‘ ja si- 2 68098 vua kohden. Syötetty kokonaisvesimäärä oli siis vain 2,4 g vettä m ja sivua kohden. Näin molemmin puolin pintaliimatulla paperilla oli kuivuttuaan hyvä pintalujuus. Koe osoittaa, että hyvin yksinkertaisilla, vähän tilaa vaativilla, esim. suoraan paperikoneeseen sijoitettavilla laitteilla voidaan suorittaa esim. pintaliimaus, ja että tällöin syötettävät vesimäärät ovat erittäin pienet, mikä säästää paljon energiaa. Tällöin ei todennäköisesti myöskään tarvita erikoisia laitteita paperin kuivaamiseksi.

Esimerkki 5 2

Liimaamatonta sanomalehtipaperia, jonka paino oli 40 g/m , käsiteltiin molemmin puolin kahdella vastakkaisella laitteella, jotka vastasivat kuvion 2 mukaista. Käsittelyaine oli vaahdotettu pigmenttidispersio, joka koostui päällystyssavesta, joka oli dis-pergoitu veteen, johon oli myös lisätty sideainetta, dispersio- ja vaahdotusainetta. Dispersion kuivapitoisuus oli 40 paino-% ja sideaine oli tärkkelystä sideainepitoisuuden ollessa 20 paino-% laskettuna kuivan pigmentin painon perusteella. Ennen vaahdotusta dispersion viskositeetti oli n. 200 senttipoisia mitattuna Bookfield-viskoosiusmittarilla. Pääliystysmäärä säädettiin niin, että saatiin aikaan pigmenttidispersion hyvä kokonaan peittävä vaikutus.

Suoritettiin sarja erilaisia kokeita, jolloin mm. säädettiin pääl- 2 .

lystysmääräksi 5 g märkää dispersiota m ja. sivua kohden. Tämä 2 . . .

vastaa siis n. 2 g m ja sivua kohden kuivaa pigmenttiä ja sideai- 2 .

netta ja vast. 3 g vettä m ] a sivua kohden. Tämä merkitsee, että yhteensä syötettiin 6 g vettä paperille, mikä vastaa n. 12 % kos-teussisällön kasvua. Koska paperilla oli alun perin tietty kosteus-sisältö, arvioitiin kokonaiskosteussisällöksi käsittelyn jälkeen n. 16 %. Keksinnön avulla on siis saavutettu suuria etuja, koska on parannettu paperin paino-ominaisuuksia käyttämällä hyvin tiivistä ja yksinkertaista laitteistoa yhdessä kuivapitoisuuden kohtuullisen lisäyksen kanssa. Syöttämällä pieniä vesimääriä paperille, on poistettu käsittelyn aiheuttama katkeamisvaara, samalla kun käsittelyn jälkeen tarvittava kuivauslaitteisto voidaan tehdä pienikokoiseksi. Keksinnön mukainen laite soveltuu varsinkin hyvin leveisiin ja/tai nopeisiin paperikoneisiin.

Edellä annetut esimerkit osoittavat vain keksinnön menetel- 19 68098 mälle tärkeiden tekijöiden eräitä arvoja eräissä tyypillisissä käyttötapauksissa. Keksintöä voidaan kuitenkin soveltaa käyttäen näistä esimerkeistä oleellisesti poikkeavia arvoja. Voidaan esim. mainita, että pituuksien h ja b sekä raon pituuden esimerkissä 1 mainitut arvot voivat olla aivan toisenlaiset tietyissä muissa sovellutusesimerkeissä. Mainittakoon, että arvoa b on sovelletettu alueella 0,5 mm:stä ylöspäin aina 30 m:iin. Myöskin arvoa h on muutettu alueella 0,4-6 mm. Nämä mainitut arvot eivät kuitenkaan ole raja-arvoja, vaan ne voidaan ylittää ja alittaa tietyissä tapauksissa. Oleellista on kuitenkin edellä olevan kuvauksen mukaisesti, että arvot b ja h ovat tietyssä keskinäisessä suhteessa vaahdon jatkuvan, tasaisen virtauksen saavuttamiseksi. Kuvion 2 mukaisen raon 3 pituus mitattuna radan kulkusuunnassa voi myös vaihdella laajalla alueella, kuten on mainittu. Tässä on kokeiltu arvoja alueella 5-150 mm, jolloin suuret rakopituudet sopivat suuria nopeuksia ja/ tai verraten suuria päällystysmääriä varten. Kuten on mainittu, vaikuttaa vaahdon luonne tulokseen. Eräs merkityksellinen tekijä on vaahdotusaste eli vaahdon tilavuus suhteessa alkuperäisen, ei-vaahdotetun nesteen tilavuuteen. Äärimmäisen pienten päällystys-määrien saamiseksi on yleisenä sääntönä, että vaahdotusasteen on oltava korkea. Eräässä edeltävässä esimerkissä on mainittu 50-ker-tainen vaahdotusaste, ja tässä mainittakoon, että esim. paperin tai tekstiilikudosten päällystämiseksi nesteellä päällystysmäärän ol- 2 lessa alle 5 g/m lienee sopiva vaahdotusaste vähintään 20-kertai- ? nen. Erittäin pieniä päällystysmääriä varten alueella alle 1 g/m" lienee 50-200 -kertainen vaahdotusaste parempi.

Edellä annetut esimerkit valaisevat vain keksinnön mukaisen uuden tekniikan eräitä käyttöalueita. Näin on esim. kartonkia ja paperia päällystetty yksinkertaisella tavalla säädetyin määrin va-haemulsioilla, väriliuoksilla ja pintaliimattu tärkkelyksellä ja CMC:llä.

On myös voitu helposti kostuttaa paperiratoja kosteuspitoisuuden nostamiseksi haluttuun arvoon. Lisäksi on kokeiltu valssi-pintojen päällystämistä voiteluaineella. Monet muut käyttöalueet ovat kuitenkin ajateltavissa keksinnön puitteissa.

Käsittelyaine voi koostua kiinteistä hiukkasista, jotka on dispergoitu nesteeseen, joka sitten vaahdotetaan. Muita käsittely- aineita voivat olla nesteeseen liuotetut aineet. Kolmas käsittely- aineryhmä voi olla ainoastaan neste tai nesteseos, joka vaahdote taan .

20 6809 8

On osoittautunut, että keksintö tarjoaa suuria etuja verrattuna juoksevien ratojen aikaisemmin tunnettuihin pintakäsitte-lymenetelmiin. Keksinnön eräillä toteutusmuodoilla voidaan esim. saavuttaa hyvin suppeakokoinen laite, jonka hankkiminen on halpa ja valvonta helppo. Katkon tapahtuessa voidaan helposti pysäyttää ilman tai vaahdon syöttö ilman likaantumisvaaraa. Laite soveltuu siksi hyvin rakennettavaksi sisään esim. paperikoneeseen, superka-lanteriin tai aaltopahvikoneeseen.

Päällystyksessä käytettävien, merkittävän pienien nestemäärien takia voidaan kuivatuskustannuksia alentaa hyvin paljon energian ja kuivaus laitteiden muodossa.

Koska vaahdon syöttö tapahtuu hyvin pienellä paineella ja vaahto ei aiheuta suuria hydraulisia voimia edes hyvin suurilla nopeuksilla, ei rataa tarvitse jännittää kovasti päällystyslaitteen ylle. Näin voidaan käsitellä esim. myös ohuita, liimaamattomia papereita ilman vaaraa radan katkeamisesta. Lisäksi ei ole vaaraa ns. epätasaisista päällystekaistoi.sta johtuen suuresta ratajännityk-sestä radan kulkusuunnassa. Päällystysmääriä voidaan helposti ja hyvällä jäljennettävyydellä muuttaa laajalla alueella kokonaan kattavasta päällysteestä suhteellisen pienellä nesteenotolla läikkä-mäiseen päällysteeseen erittäin pienellä ottomäärällä. Päällystys-määrää voidaan helpolla tavalla säätää siten, että sopivat elimet vaikuttavat paineen laskuun. Mäin voidaan esim. pää 1 lyr.tysmäärän vaihtelu pitää kohtuullisissa rajoissa riippumatta radan nopeudesta ohjaamalla sysäysten avulla, jotka ovat suhteessa radan nopeuteen, tai ohjaus voi tapahtua kosteudenpitoisuuden tai pintapainon mittarin avulla päällystysmäärän pitämiseksi muuttumattomana.

Keksinnön monet erilaiset toteutusmuodot ovat ajateltavissa sen puitteissa. Esim. pyyhkäisyreuna 6 voidaan tehdä sellaiseksi, että se on helposti vaihdettavissa kulumisensa takia. Se voi esim. olla ohut lista, taipuisa terästerä tai kautsuviivotin.

Kun halutaan päällystää radan molemmat sivut, voidaan kaksi ' laitetta asettaa vastakkain, mahdollisesti suhteessa toisiinsa radan kulkusuunnassa siirrettyinä, niin että päällystys tapahtuu yhtä aikaa kummallakin puolella.

21 68098

Aikaisemmin on mainittu, että keksinnön mukainen tapa ja laite ovat sopivia pintojen, esim. paperin tai kartongin, tekstiili-ratojen tai valss .ipintoj en, käsittelyä varten. Keksintö ei kuitenkaan rajoitu näihin käyttöalueisiin. Tähän asti tehdyt kokeet osoittavat, että keksintöä voi lisäksi käyttää esim. metalli- tai muovikalvojen sekä teräspelti-, puu- ym. pintojen käsittelyä varten. Käsittelyaineet voivat myös olla hyvin vaihtelevia. Tässä edellä on selitetty pintojen käsittelyä vedellä ja muilla nesteillä, väri-liuoksilla, kitkaa vähentävillä aineilla, liimaliuoksilla ja pig-menttidispersioilla. Keksintö ei silti rajoitu näiden käsittelyaineiden käyttöön, vaan sitä voidaan tietenkin myös käyttää muita pinnankäsittelyaineita varten, esim. keinotekoisia polymeerejä varten ja vahoja varten, jotka antavat käsiteltävälle pinnalle tiettyjä ominaisuuksia, esim. syöpymättömyyden, tiettyjä sulkuominai-suuksia, ,,release"-ominaisuuksia, tai värin tai liiman panemiseksi pinnalle.

Kuten edellä on mainittu, voidaan myös hyvin pienien pääl-lystysmäärien kanssa aikaansaada tasainen päällystys, varsinkin jos vaahdotusaste on verraten korkea. Yllättäen on kuitenkin osoittautunut, että tasainen päällyste voidaan saavuttaa hyvin pienillä päällystysmäärillä myös vähemmän kuivan vaahdon kanssa, so. pienemmällä vaahdotusasteella korkeampia ratanopeuksia käytettäessä. Näin on esim. osoittautunut mahdolliseksi saada erilaisille paperilaaduille tasainen päällystys päällystysmäärien ollessa n. 1-2 g/m , kuri paperiradan nopeus ylittää 1 00-1 50 m/min. Esimerkkinä mainittakoon 1iimaamattoman painopaperin päällystys, joka vastaa edeltävää esimerkkiä 1, jolloin tasainen päällyste on saatu no- peusalueella, joka ulottuu aina nopeuteen 800 m/min. Vaahdotusaste 2 .

oli 8-10 kertainen ja päällystysmäärä 1 1/2-2 g/m ja sivua kohden .

Claims (26)

68098 22

1. Menetelmä käsitellä tai päällystää pintoja, esim. paperin juoksevia ratoja, tekstiilikudoksia tai pyöriviä valsseja jne. käsittelyaineella, jolloin käsittelyaine on vaahdon muodossa, joka tuodaan päällystettävälle pinnalle (1,30) asetusraon (3,29) kautta, jossa vaahto rikotaan siten, että käsittelyaine asetetaan pinnalle ja tällöin vapautunut kaasu johdetaan pois, tunnet-t u siitä, että vaahto alennetulla paineella syötetään pakko-ohjattuna asetuskammioon, joka on sovitettu yhdessä käsiteltävän pinnan (1,30) kanssa muodostamaan poikittain pinnan yli ja pintaa pitkin ulottuvan asetusraon (3,29), ja mainittu pinta ottaa vastaan ja kuljettaa pois vaahdon sisältävän käsittelyaineen vaahto-kuplien rikkoutumisen jälkeen, kun taas vaahdon sisältämä, vapautunut kaasu johdetaan pois asetusraosta (3,29) sen suun (4) kautta, joka pääasiassa ulottuu yli koko pinnan leveyden.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että vaahto syötetään siten asetusrakoon (3,29), että vaahtokuplat osaksi rikkoutuvat koskiessaan rataan, jolloin näiden rikkoutuneiden kuplien tilalle tulee uusia kuplia samalla, kun vapautunut kaasu poistetaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet -t u siitä, että vaahtoa syötetään jatkuvasti asetusrakoon (3,29) pääasiallisesti käsiteltävän pinnan kulkusuuntaa vastaan.

4. Patenttivaatimusten 1-3 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että vaahdotettu käsittelyaine saatetaan asetusalu.een sisällä suorittamaan kiertävä liike tai pyörreliike.

5. Patenttivaatimusten 1-4 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että asetusrakoon (3,29) syötetyn vaahdon virtausvo-lyymi säädetään siten, että sen sisältämä käsittelyainemäärä vastaa radan vastaanottaman käsittelyaineen määrää.

6. Patenttivaatimusten 1-5 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että vaahtovirtauksen virtausnopeus säädetään kuristamalla syöttökanavaa (9) ja/tai asetusrakoa (3,29).

7. Patenttivaatimusten 1-6 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että asetusmäärä säädetään säätämällä vaahtovirtauksen kosketuspituus käsiteltävän pinnan kanssa - tämän pinnan kulkusuunnassa katsottuna. li 23 6 8 0 9 8

8. Patenttivaatimusten 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaahtona käytetään vaahtoa, jonka vaahdotusaste on vähintään 20 kertaa nesteen alkuperäinen tilavuus.

9. Laite pintojen käsittelemiseksi, esim. paperin juoksevia ratoja, tekstiilikudoksia tai pyöriviä valsseja jne., käsittelyaineella, jolloin käsittelyaine on vaahdon muodosssa patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi ja joka laite sisältää säiliön (2,24), jossa on ohi kulkeva, käsiteltävää pintaa (1,30) päin oleva, sen kanssa yhteistoiminnassa oleva aukko (4), tunnettu siitä, että säiliö (2,24) johtaa käsiteltävän pinnan (1,30) yli poikittain ja sitä pitkin ulottuvaan asetus-rakoon (3,29), jonka toista seinää rajoittaa käsiteltävä, ohi kulkeva pinta (1,30) ja jonka toisen seinän muodostaa kiinteä pinta (3a), minkä lisäksi asetusraon (3,29) poispäin säiliöstä (2,24) oleva suu (4) on avoin vaahdon rikkoutuessa vapautuneen kaasun johtamiseksi pois.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että asetusrakoa (3) rajoittaa käsiteltävän pinnan (1) kulkusuunnassa lista (6), joka on käsiteltävää pintaa vasten.

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että tuki- ja tiivistysosa (5) rajoittaa asetusrakoa (3) sen pidennyksessä - nähtynä käsiteltävän pinnan (1) kulkusuuntaa vastaan.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laite, tunnet- t u siitä, että asetusrako (3) muuttuu tukielintä (5) kohti men-teässä kammioksi (10).

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että kammio (10) on yhden tai useamman poistoaukon (11) kautta yhteydessä ulkoilman kanssa.

14. Patenttivaatimuksen 12 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että kammio (10) on aukkojen (11) kautta yhdistetty tyhjön alaisen astian kanssa.

15. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että säiliö (2) on varustettu elimillä (35,36), jotka on tarkoitettu vastaavan säädön avulla sallimaan raon leveyden ja kanavan leveyden halutun muutoksen.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen laite, tunnettu -- 1. „ 211 68098 siitä, että elimet (35,36) ovat säiliön osia, jotka on sovitettu siirrettäviksi vaaka- ja/tai pystysuorassa suunnassa raon ja vast, kanavan (9) leveyden suurentamiseksi tai pienentämiseksi.

17. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että säiliön (2) sisätila (8) on yhdistetty vaahdonmuodo-tussäiliön (13) kanssa.

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen laite, tunnettu siitä, että vaahdonmuodostussäiliö (13) sisältää vaahdonkehitti-men (15), jossa on tuloaukko (16) kaasumaiselle väliaineelle ja huokoinen ainekappale (17).

19. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että yksi tai useampia levyjä (31) on sijoitettu säiliöön (2) ja/tai vaahdonmuodostussäiliöön vaahdon tekemiseksi yhdenmukaiseksi ja sen jakamiseksi.

20. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että lista (6) on taipuisaa ainetta.

21. Patenttivaatimuksen 20 mukainen laite, tunnettu siitä, että lista (6) on teräksinen, taipuisa viivotin (38).

22. Patenttivaatimuksien 20 ja 21 mukainen laite, tunnettu siitä, että viivotin (38) on kiinnitetty vaihdettavasta pitimeen.

23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen laite, tunnettu siitä, että pidin koostuu kahdesta puristusleuasta (39,40).

24. Yhden tai useamman patenttivaatimuksen 9-23 mukainen laite, tunnet t u siitä, että asetusrako (3) on yhden tai useamman tuloaukon (41) kautta yhdistetty kanavan (9) kanssa.

25. Patenttivaatimuksen 24 mukainen Laite, tunnettu siitä, että tuloaukko tai -aukot (41) sijaitsevat välimatkan päässä listasta (6).

26. Jorikin patenttivaatimuksen 9-25 mukainen laite, tunnettu siitä, että lista (6) muodostaa tuloaukon tai -aukkojen toisen rajoituksen. 68098