FI69159B - Behandling foer att foerbaettra impregneringen hos normalt impregneringspapper - Google Patents

Description

1 69159 Käsittely kyllästyvyyden parantamiseksi normaalissa kyl-lästyspaperissa Tämä keksintö koskee hartsilla kyllästettäviä pape-5 reita, jotka ovat aikaisempaa taloudellisempia valmistaa ja joihin hartsi tunkeutuu aikaisempaa nopeammin ja täydellisemmin. Erityisesti koskee tämä keksintö hartsikyl-lästyspaperia, jossa on alennettu kuohkeus (bulkki), pienennetyt hartsin tunkeutumisajat ja suurennettu hartsin 10 vastaanotto sekä menetelmää parannetun kyllästyspaperin valmistamiseksi.

Kyllästyspaperi on suunniteltu impregnoitavaksi hartsilla. Useita arkkeja hartsilla kyllästettyä paperia muutetaan laminaatiksi yhdistämällä ja kovettamalla kuu-15 mennetussa puristimessa. Esimerkiksi tavanomaiset koriste-laminaatit sisältävät painettuja ja päällystearkkeja, jotka on impregnoitu melamiiniformaldehydihartsilla ja yhdistetty useihin sydänainearkkeihin, jotka on impregnoitu feno-liformaldehydillä. Kuumennetussa puristimessa monikerrok-20 sinen koostumus muutetaan monoliittiseksi paneeliksi hartsien polymeroinnilla ja ristikytkennällä.

Tämän tehtävän tyydyttävästi toteuttamiseksi täytyy kyllästyspaperin omata tietty erityisyhdistelmä huolellisesti valvotuista ominaisuuksista. Ennen kaikkea täytyy 25 neliömetripainoa valvoa tiukkojen spesifikaatioiden sisällä. Tätä ominaisuutta on valvottava ei ainoastaan poikki rullan ja kautta rullan vaan myös 2/5---5,0 cm^ mittakaavassa. Viimeksimainittua ominaisuutta nimitetään tavallisesti paperin pohjaksi (formation) ja 30 sitä arvostellaan valon läpinäkyvyydellä arkin lävitse.

Tässä tapauksessa läpäisevät ohuet kohdat enemmän valoa kuin painavammat möhkäleet ja kuitumyhkyt. Hyvässä kyllästy s -paperissa tämän läpinäkyvyyden tulisi omata vähäinen kontrasti, vähäinen ero valon läpäisyssä tummimpien ja 35 vaaleimpien kohtien välillä.

2 69159

Hyvät kyllästyarkit ovat myös suhteellisen puhtaita, ilman huomattavia kuitukimppuja tai kuiduttamattomia puu-kappaleita. Tällaiset aineet aiheuttavat epätaaaosuuksia rakenteessa aikaansaaden pintakarheutta ja jännityksen 5 konsentraatiokohtia. Tällainen aine ei ole helposti impregnoitavissa hartsilla ja siten se voi tulla kuplimisen alkukohdaksi.

Kyllästyspapereiden tärkeitä ominaisuuksia ovat kuitenkin ne, jotka säätävät hartsin imeytymisen ja leviä-10 inisen nopeutta kautta koko arkin. Nämä nopeudet riippuvat arkin kuitujen välisten onteloiden eli huokosten koosta ja lukumäärästä. Näistä ominaisuuksista käytetään kahta erityistermiä: "kyllästyvyys" (saturability) ja "tunkeutu-vuus" (penetrability).

15 Kyllästyvyys kuvaa niitä paperiin liittyviä ominai suuksia, jotka säätävät dynaamista, lyhytaikaista ilmiötä, joka liittyy hartsin imeytymiseen. Siihen sisältyvät arkin kaikki ne ominaisuudet, jotka säätävät hartsin sitä määrää, joka otetaan vastaan väliaikana arkin saattamisesta koske-20 tukseen hartsin kanssa ja liikahartsin poistamisen välillä. Johtuen kysymyksessä olevan aikavälin lyhyydestä, on vain arkin suuremmilla huokosilla merkittävä osuus kyllästyvyy-den määräämisessä.

Tunkeutuvuus kuvaa arkin niitä ominaisuuksia, jotka 25 säätävät hartsin jakaantumisen arkissa kun lähestytään tasapainotilaa. Tunkeutuvuus käsittää ne arkkiin liittyvät ominaisuudet, jotka aiheuttavat paperin suurempien huokosten imemän hartsin siirtymisen pienempihalkaisijäisiin huokosiin ja leviämisen kautta koko paperin. Tämä prosessi 30 alkaa kun hartsi ensin koskettaa arkkia ja jatkuu kunnes hartsi on kiinteytynyt puristimessa. Pienempien huokosten lukumäärä ja kokojakaantuma esittävät merkittävää osaa tunkeutuvuuden määräämisessä.

Koska molemmat mainitut ominaisuudet ovat hyvin 35 monimutkaiset ja ne pystytään vain osittain selittämään, tarvitaan käytännön paperinvalmistuksessa helpommin mitat- 11 3 69159 tavia ominaisuuksia ohjaamaan valmistusprosessia. Näen-näistiheys tai sen vastasuure, kuohkeus (bulkki) on usein käytetty ominaisuus. Koska paperinvalmistuskuitujen tiheys on suhteellisen vakio, ovat erot arkin näennäistiheydessä 5 ja kuitujen tiheydessä osoitus huokosten kokonaistilavuudesta.

Paperi, jolla on pieni näennäistiheys (suuri kuohkeus), omaa suuren kokonaishuokostilavuuden, so. paljon suur -halkaisijäisiä huokosia ja tästä syystä tällaisella pape-10 rilla on suuri kyllästyvyys. Päinvastoin on suuren näennäis tiheyden omaavassa arkissa paljon pieniä huokosia.

Tästä on seurauksena vähäisempi kyllästyvyys ja suurempi tunkeutuvuus. Arkin näennäistiheyttä säädellään tavallisesti enentämällä tai vähentämällä massan puhdistusastetta ja/ 15 tai puristusta ja kalanterointia.

Käytännössä on havaittu suositeltavaksi käyttää paperipohjaa,joka koostuu seoksesta pehmeäpuu- ja kovapuu-massaa. Lyhyemmät, ohuemmat kovapuukuidut tekevät helpommaksi tuottaa paperia, jolla on vaadittu tasaisuus arkin-20 muodostuksessa. Koska kovapuukuidut ovat pienempiä, on niiden käytöstä seurauksena suurempi määrä pienempikokoisia huokosia, jotka edistävät tunkeutuvuutta. Mäntykuidut ovat tarpeellisia antamaan arkille riittävä lujuus, jotta sitä pystyttäisiin käsittelemään paperikoneessa ja hartsilla 25 impregnointitoiminnassa. Mäntykuitu , joka on suurempaa ja jäykempää, pyrkii antamaan arkille kuohkeutta ja siten parantaa kyllästyvyyttä.

Valmistettaessa paneeleja (levyjä) hartsilla impregnoiduista papereista on havaittu tarpeelliseksi käyttää 30 riittävästi hartsia sen varmistamiseksi, että puristuksen jälkeen kaikki kuitujen väliset ontelot on täytetty hartsilla. Ellei tätä saavuteta, huononevat paneelien fysikaaliset ominaisuudet ja veden absorptio-ominaisuudet.

Koska hartsi on kalliimpaa kuin sane tilavuus paperikuitua, 35 on suositeltavaa idnimoida käytetyn hartsin määrä. Edullisia ovat sen vuoksi kyllästyspaperit, joilla on suuret 4 69159 tunkeutuvuudet. Näissä varmistavat kapillaarivoimat sen, että kaikki hienoimmat huokoset ovat hartsin kostuttamat ja täten saadaan eliminoiduksi mikroskooppiset ontelot.

USA:n patentti 3 827 934 selittää prosessin hyvin 5 lujan, hyväsaantisen kovapuumassan valmistamiseksi, johon prosessiin kuuluu alkaalisen kemiallisen massauskäsitte-lyn modifiointi ja sen jälkeen massan mekaaninen käsittely kuidutuksen aiheuttamiseksi pitkin kuitupintoja olennaisesti murtamatta kuituja. Suursaantisesta kovapuumassas-10 ta valmistettu kyllästysarkki imi hartsia nopeudella, joka oli verrattavissa nopeuteen tavanomaisessa, kovapuu- ja mäntymassaa sisältävässä arkissa.

USA:n patentissa 4 060 450 selitetään hyväsaanti-nen kyllästyspaperi, jolle on ominaista hyväsaantinen 15 kovapuukomponentti 65% tai enemmän tai vähempisaantinen pehmeäpuukomponentti 35% tai vähemmän. Tässä patentissa mainitaan edelleen, että paperi sisältää 8-15% ligniiniä, jonka täytyy olla primäärisesti kovapuuligniiniä, työkalujen nopean huononemisen välttämiseksi. Kuvatulla kylläs-20 tyspaperilla ei ole haluttuja ominaisuuksia, nimittäin alennettua kuohkeutta ja pienennettyjä hartsin tunkeutumis-aikoja ja hartsin vastaanottoa yli tavanomaisten kylläs-tysarkkien, jotka sisältävät pienempiä ligniinipitoisuuk-sia.

25 Tämän vuoksi on tämän keksinnön yleisenä kohteena tuottaa hartsikyllästyspaperi, jolla on parannettu tunkeutu-vuus, joka on tehty lehti- tai havupuumassoista tai niiden seoksista, jotka on tuotettu alkaalisilla keittomenetelmillä ja jolla on vähennetty kuohkeus, alennettu hartsin tunkeu-30 tumisaika ja lisääntynyt hartsin vastaanotto tietyllä

Williamsin hitaudella. Keksinnölle on tunnusomaista, että parannuksessa paperiin sisällytetään vähintään 10 paino-% massoja, jotka on alistettu ensimmäiseen mekaaniseen käsittelyyn massan nostamiseksi alle 20% olevasta alemmasta kon-35 sistenssistä 20-60% olevaan korkeampaan konsistenssiin ja lisäksi korkeamman konsistenssin omaava puumassa alistetaan toiseen mekaaniseen käsittelyyn energian syöttötasolla h 5 69159 12,6 - 504 MJ/tonni, joka käsittely tuottaa kierrettyjä, sy-kerrettyjä ja kookoonmeneviä kuituja.

On havaittu, että kyllästyspaperia, jolla on poikkeuksellinen tunkeutuvuus, voidaan tuottaa eri tyyppisistä mas-5 soista,jotka on alistettu mekaanisen käsittelyn alaisiksi suurina massapitoisuuksina, mistä on seurauksena kuitujen kiertyminen, sykeröityminen, kähertyminen ja romahtaminen. Kyllästys-paperissa, joka on valmistettu siten käsitellystä massasta, on myös merkittävästi vähemmän kuitukimppuja ja parannettu 10 likajakaantuma. Kyllästyspapereita, joissa on riittävä hartsi-kyllästyvyys ja -tunkeutuvuus, voidaan muodostaa nopeammalla kuivatuksella fourdrinierissa, mikä täten yleensä sallii suuremman valmistusnopeuden. Vaihtoehtoisesti voi tämä ominaisuus sallia suuremman neliömetripainon omaavien arkkien val-15 mistuksen kuin mitä muulloin olisi mahdollista.

Kuvio 1 on graafinen esitys keksinnöllisen käsittelyn vaikutuksesta kuohkeuteen funktiona Williams-hitaudesta käsittelemättömille massoille ja massoille, jotka on käsitelty energiatasolla 252 MJ/tonni.

20 Kuvio 2 on graafinen esitys keksinnöllisen käsittelyn vaikutuksesta kuohkeuteen funktiona Williams-hitaudesta käsittelemättömille massoille ja massoilla, jotka on käsitelty energiatasolla 504 MJ/tonni.

Kuvio 3 on graafinen esitys keksinnöllisen käsittelyn 25 vaikutuksesta kuohkeuteen funktiona Williams-hitaudesta käsittelemättömille massaseoksille, jotka edustavat normaaleja komponentteja kyllästyspohjapaperille ja seoksille, jotka on käsitelty energiatasolla 378 MJ/tonni.

Kuvio 4 on graafinen esitys keksinnöllisen käsittelyn 30 vaikutuksesta aikaan, joka vaaditaan standardihartsin tunkeutumiseen läpi 5 %:n näytealasta funktiona kuohkeudesta näytteissä käsittelemättömistä massoista ja massoista, jotka on käsitelty energiatasolla 504 MJ/tonni.

Kuvio 5 on graafinen esitys keksinnöllisen käsittelyn 35 vaikutuksesta 5 % hartsitunkeutumisaikaan funktiona kuohkeu-sesta käsittelemättömissä seoksissa normaaleista paperipohja-komponenttimassoista ja seoksista, jotka on käsitelty energiatasolla 378 MJ/tonni.

6 69159

Kuvio 6 on graafinen esitys keksinnön mukaisella prosessilla käsitellyn kovapuumassan käsittelemättömään kovapuumassaan lisäämisen vaikutuksesta hartsin tunkeutu-misaikaan.

5 Tämän keksinnön mukaisen kyllästyspaperin paremmat ja odottamattomat ominaisuudet ovat seuraus siitä, että kovapuu- tai pehmeäpuurnassaa, joka on tuotettu alkalisella massausprosessilla, kuten sulfaattiprosessilla, joko jatkuvasti tai panoksittaan, tai tällaisten massojen sekoitus-10 ta sen jälkeen käsitellään mekaanisessa vaiheessa tai vaiheissa, mistä on seurauksena kuitujen kiertyminen, sy-keröityminen ja kihartuminen.

Koska keksintö perustuu sen huomaamiseen, että kuvatulla prosessilla käsitellyistä massoista on seurauksena 15 olennaisesti parantunut hartsin tunkeutuvuus, ei mekaanisen kuidutuksen tyyppi taikka käytetty laitteisto ole olennainen keksinnölle. Olennaista on, että mekaanisen kuidutuksen tuloksena on kierretyt, sykeröidyt, kiharretut ja romahtaneet selluloosakuidut sellaisessa määrin, että tämän 20 keksinnön mukaisessa kyllästyspaperissa saavutetaan edellä mainitut parannetut ominaisuudet.

Jotta saavutettaisiin kuitujen mekaanisen käsittelyn haluttu vaikutus, tulee massan olla suhteellisen suurkon-sistenssista, so. kiinteäainepitoisuus 20-60 %, kun se 25 saatetaan mekaaniseen käsittelyyn. Massan edullinen kon-sistenssi on 30-35 %.

Seuraavat esimerkit kuvaavat keksintöä yksityiskohtaisemmin.

Esimerkki 1 30 Keksinnön esittelemiseksi käsiteltiin keksinnön mukai sella prosessilla neljä eri tyyppistä massaa, jotka edustavat kyllästyspaperipohjän normaaleja komponentteja. Massa-näytteet olivat (1) pehmeäpuumassa, (2) kovapuumassa, (3) sahajauhomassa ja (4) kyllästyshylkymassa (broke) (kylläs-35 tyspaperipohja, jote on muodostettu kovapuu- ja pehmeäpuu- massojen seoksesta ja kuivattu ja sitten uudelleen massautet- li 7 69159 tu sekoitusta varten tuoreeseen massaan).

Massanäytteiden konsistenssit vaihtelivat alueella 7-28 %. Sen vuoksi massa ensin laimennettiin noin 5 % kon-sistenssiin pienenergia-uudelleenkuiduttajassa. Lämpötila 5 säädettiin 45°C:ksi käyttämällä suoraa höyryä ja näytteet poistettiin käsittelemättöminä kontrollinäytteinä.

Massanäyteliete pumpattiin sitten ruuvipuristimeen ensimmäistä käsittelyvaihetta varten, jossa konsistenssi nostettiin alueelle 30-35 %. Jonkin verran kiertymistä ja 10 kähertymistä tapahtui. Esimerkeissä käytettiin ruuvipuris-

R

timena Sudor 100 puristinta,mutta on olemassa muita hyväksyttäviä keinoja lisääntyneen konsistenssin saavuttamiseksi. Näytteitä poistettiin arvostelua varten ruuvipuris-tuksen jälkeen.

15 Ruuvipuristimesta massa siirrettiin syöttöruuvin avulla suoraan kaksoisruuvikoneeseen mekaanista lisäkuidu-tusta varten eli toiseen käsittelyvaiheeseen. Esimerkeissä käytettiin kaksoisruuvilaitteena laitetta, joka on kuvattu ruotsalaisessa patenteissa 210 862 (heinäkuu 1967) ja 20 314 288 (marraskuu 1969). Tämän mekaanisen käsittelyvaiheen tehtävänä on kiertää, kokoonpuristaa, kähertää, vaivata ja leikata (shear) massa hyvin pienen välin päässä toisistaan olevien, vastakkaisiin suuntiin pyörivien, toisiinsa ham-mastuneiden ruuvien välissä ilman kuitujen tosiasiallista 25 edelleen lyhentämistä. Kukin massanäyte käsiteltiin kolmella eri energiasyötöllä tässä toisessa käsittelyvaiheessa. Energiasyötöt vastasivat likimain 252, 540 ja 504 MJ/tonni. Käsittelyn jälkeen massa välittömästi upotettiin 25°C veteen massan jäähdyttämiseksi. Todelliset käyttöolosuhteet 30 on annettu taulukossa I jäljempänä.

Esimerkki 2

Sarja standardi-käsiarkkeja valmistettiin keksinnön mukaisen prosessin vaikutuksen määrittämiseksi massojen normaaleihin lujuusominaisuuksiin. Myös valmistettiin suuri 35 määrä 25 x 30 cm:n käsiarkkeja arvostelua varten Williams 8 69159

Penetrescopella. Esimerkin 1 massanäytteet valmistettiin 23 kg:n Valley holanterilla ja panos kussakin tapauksessa oli 2500 g uunikuivattua massaa laimennettuna 90 litraksi, mikä antaa konsistenssin 2,77 % holanterissa. Normaali 5 menettely oli asetella holanterissa pH 7,0 standardiark-kien valmistamiseksi nolla minuutin holanteroinnilla (jauhamisella) hitauden määräämisen jälkeen. Sitten massaa holanteroitiin hitauksien 20, 30 ja 70 s saavuttamiseksi .

Il 9 691 59

Ö rH rH *H 3 -P

-P :n U 03 o m m to oo tno^O -k -k -k in f' oo * * * in f" oo

O E

D rH

C

(1) :0

φ +J -H

Λ -PC

H :0 5 £ >p Q in m <i m ίο n oom id r-~ .h ^ nt ·} c: m o ^ m m m m id <» m vo i—i C+j-h <n ro m cn ro m njm^r oj ro m © +J ’tr>5

in -h p A

•h en 0) 0 :<ö £

En Λί 0

M

-p ^:¾ -h n n id ro ro <n oooooo r~ m m 2 CO ·». k h» s >> »> sv*. ·*>*.*» 3 x: φ tn oo oo ro cn cn to n n m cn r~ Ή 3 φ >. e <#> m nj n ro no ro ro ro ro ro ro ro

3 tn £ m tD

(0 O -n <D -P - E-· '—i ro -P en *h O > -P -h tn jr ·η *h tn O en tn e rororo oooooo o o o mmm Q Cal Οϊ * *· * ^ ^ ·.*·* *· * ' < (3 faiCU m a oi r-r^t'' n~ r-~ r- voioio

<C

rH

•h rororo rnvovD mmm cn cn cn 4J Tr Tf H1 H" H1 H" H1 h· M· H* ^

rH

m -h -P tn -P tn tn m en oi d\ oooooo oooooo rj n n

:m jj «.«.». - - » v v ^ C

« tn dP h· h· h· h* h· mmm mmm :θ

•H -P

tn :© B i

S 3 <0 -H

3 o -P tn o)

3 £ -p tn -P

Cb 3 3 © <3 -P

:ct$ 3 © -P E -H

te dj d, -m -h >i tn

Il S S S 3 3 SS S % SM: * O τ— (N ro rr 10 691 59

Standardi-käsiarkkeja valmistettiin kaikiUahitaustasoil- 2 la. Viisitoista 25 x 30 cm:n raskasta arkkia 200 g/m valmistettiin sekä 20 että 30 sekunnin Williams-hitauksil-la Williams arkkimuotilla. Raskaat arkit puristettiin ja 5 sitten kuivattiin yksilöllisesti sähköllä kuumennetussa levykuivattimessa. Tulokset (interpoloituina 25 sekunnin Williams hitauteen) standardi-käsiarkeille on esitetty taulukossa II jälempänä.

Keksinnön mukainen prosessi aiheutti yleensä kaikis-10 sa massoissa kuohkeuden vähenemistä, vetolujuuden alenemista ja lisääntymistä sekä venymässä ja murtoenergiassa vakio-hitaudella. Keksinnön mukaisen prosessin erityinen, merkittävin vaikutus on niiden arkkien kuohkeuden suuri vähentäminen, jotka on valmistettu annetun hitaustason omaa -15 vista massoista. Toisaalta on tietyllä kuohkeudella hitaus (so. kuivatusvastus) alempi käsitellyillä massoilla. Tämä efekti näkyy varsin selvästi kuvioista 1, 2 ja 3.

Esimerkki 3

Kaikki hartsin tunkeutumisarvot määritettiin 20 25 x 30 cm:n käsiarkeilla, joiden neliömetripaino oli alueella 200-220 g/m^. Tähän tutkimukseen käytettynä instrumenttina oli Williams Penetrescope, jossa määrättiin ai&a, jonka kuluessa standardihartsi tunkeutui 5 % näyte-alueen läpi ja 95 % näytealueen läpi. Tämä instrumentti 25 mittaa yhdistelmän kyllästettävyydestä ja tunkeutuvuudes- ta, koska liikamäärä hartsia on läsnä koko testin ajan. Mitä lyhyempi on Penetrescope aika, sitä helpommin arkki imee hartsia. Määritettiin myös hartsin prosentuaalinen vastaanotto jäädyttämällä näyte 5 %:n läpinäkyvyystasolla neste-30 mäisessä typessä ja vertaamalla tunkeutumattomaan arkkiin. Tähän arvosteluun käytettynä hartsina oli fenoliformaldehy-hartsi, jossa oli 71,4 % kiinteää ainetta. Se oli laimenta-matonta ja sen viskositeetti lämpötilassa 23°C oli 180-205 senttipoisea. Tulokset 25 sekunnin Williams hitaudella on 35 esitetty taulukossa III.

li 11 69159

Taulukko II

Vaikutus käsiarkin ominaisuuksiin 25 s Williams hitaudella (60 g/m neliömetripaino) 3 Massanäyte ·Jauha- Fepäi- Puhkai- Tait- Bulk- Veto- Venymä Repimis- tus- sylu- sulu- to- ki^ lujuus % työ MJ/tonni alka =>uus juuden lu- cm / 100 M kJ/m2 min. mitta- juus g _luku_

Pehmeäpuu-ma s s a 10 "Käsittele-- maton 21,4 173 55 737 1,89 76 2,9 101

Ensivaihe 23,5 165 56 583 1,83 78 2,8 92

Toinen '252) 21,1 176 54 564· 1,84 77 3 1 103 ^ if®i! 18’° 199 44 337 1 85 64 3,0 86 (504) 21,8 193 56 711 1,77 76 3,5 120

Kovapuu-massa Käsittelemätön 6,9 102 24 12 1,84 46 2 3 50

Ensivaihe 10,8 97 26 14 1,73 44 3^0 69 vaEe1 S 7*° 96 23 14 ^63 39 3,6 80 ™ 3>2 105 26 19 i’59 44 v 65 <5<Μ) s, S 87 18 7 1,67 34 3,4 71

Sahajauho- massa 20 Kasittele- nätön 9,0 73 15 7 1,77 31 2,0 34

Ensi vaihe 10,3 74 17 8 1,69 34 2,6 48 ΙϋΒ?1 (378) 1*5 ” Z9 19 }·« 37 2 7 59 504 l'1 77 17 7 1968 31 2,6 44 ' ' 6,2 74 16 8 1,64 32 2,9 55

Hylkymassa x 25 Käsittelemätön 2,0 121 28 16 1,76 50 2,7 61

Ensivaihe 4,3 97 26 14 1 73 46 2,9 63

Toinen '252) 2,2 114 29 27 1.61 46 3 3 78 vaihe (594) 3<0 108 22 13 3 65 40 3% 71 (504) 4,1 93 20 8 1,69 35 3,4 63 30 Seokset stx Käsittele- 5,0 115 28 19 1179 49 2,4 48

Toinen (378) 3,8 110 26 25 1,69 47 3 0 76 vaihe ‘ * x Hylkymassa-arvot 50 s Williams hitaudella 35 set 60-65 % kovapuumassaa, 8-12 % pehmeäpuumassaa, 8-12 % sahaj auhcmassaa, 10-20 % hylkymassaa 12 691 59

Taulukko III

Vaikutus huikkiin ja hartsin tunkeutumiscminaisuuksiin 25 s 2 5 Williams hitaudella raskailla arkeilla (212 g/m )

Williams penetrescope huopapuoli_

Massa Energia _25 s hitaudella 10 näyte MJ/tonni Jauhatus- BuUdci Tunkeu- Tunkeu- Hartsin aika, min cm /g tumis- tumis- otto aika,s aika,s %

Pehmeä puumassa Käsittelemätön 21,4 2,07 16,0 52,0 57,7 1c Ensi vaihe 23,5 2,01 12,2 43,8

Toinen vaihe 252 21,1 1,78 17,1 79,8 389 18,0 1,84 10,1 38,2 544 21,8 1,72 13,8 60,9 38,8

Kovapuu- massa Käsittele- 20 mätön 6,9 1,94 20,5 48,4 62,5

Ensi vaihe 10,8 1,86 16,1 36,2

Toinen vaihe 259 7,0 1,70 9,4 21,7 396 3,2 1,70 4,2 11,5 533 8,5 1,68 4,6 15,3 46,0

Sahajauho- -c massa_ Käsittelemätön 9,0 1,86 10,9 38,6 49,5

Ensivaihe 10,3 1,85 11,2 41,1

Toinen vaihe 230 5,5 1,69 7,1 24,1 360 5,7 1,77 4,4 20,1 445 6,2 1,71 4,9 14,5 44,8 30 Hytkymässä x Käsittelemätön 2,0 1,94 16,8 40,5 57,5

Ensi vaihe 4,3 1,83 12,3 33,1

Toinen vaihe 252 2,2 1,62 19,0 32,1 367 3,0 1,72 6,9 15,5 — 511 4,1 1,68 9,0 16,5 52,0 3 5 yv

Seos I 6,6 1,94 15,8 35,7 59,2

Seos II ** 378 4,0 1,71 8,8 21,5 53,0 x Hylkymassa-arvot ovat 50 s Williams hitaudella xx Seokset ovat: 60-65 % kovapuumassaa, 8-12 % pehmeäpuumassaa 10-20 % hylkymassaa, 8-12 % sahajauhomassaa i! 13 691 59

Taulukko III ja kuviot 4 ja 5 osoittavat, että hartsin tunkeutumisaika on suuresti alentunut käsittelyllä kaikissa massoissa lukuunottamatta pehmeäpuumassaa. Pehmeäpuu-massa osoittaa jonkin verran alenemista hartsin tunkeutumis-5 ajassa vaikkakaan ei niin suurta kuin esiintyy muissa massoissa.

Tämän keksinnön mukaisen kyllästyspaperin muita etuja ovat vähentyneet kuitukimput ja hajonnut lika. Kysymyksen ollessa kovapuumassa- sahajauhomassa- ja hylkynäytteistä, ei 10 käsittelyn jälkeen jäänyt mitään kuitukimppuja pienelläkään energiansyötöllä, ja tulokseksi saadut käsiarkit olivat ulkonäöltään erittäin puhtaita. Pehmeäpuumassa oli ilmeisesti vaikeampaa käsitellä; ja vaikka huomattavaa alenemista kuitu-kimpuissa ilmeni pienenergiaisella syötöllä, se vaati kor-15 keimman syöttöenergiatason (504 MJ/tonni) suurimman osan kuitukimpuista poistamiseksi.

Esillä olevan keksinnön mukainen parannettu kylläs-tyspaperi voidaan valmistaa massoista, jotka on valittu ryhmästä, jonka muodostavat pehmeäpuumassa, sahajauho-20 massa, kovapuumassa ja kyllästyshylkymassa ja näiden seokset. Paperi, joka on käsitelty esitetyllä tavalla ja jonka kuituominaisuudet ovat kuvatut, on vähemmän kuohkeaa ja sen vuoksi sen tiheys on suurempi, hartsin tunkeutumisaika on alennettu ja hartsin otto on alentunut annetulla Williams 25 hitaudella, minkä lisäksi paperissa kuitukimppujen määrä on alentunut ja lian hajaantuminen on parantunut.

Esimerkki 4

Tarkoituksella määrittää se, kuinka monta keksinnön mukaisesti käsiteltyä kuitua tulee olla läsnä aiheuttaak-30 seen merkittävän parannuksen kyllästetyn lopputuotteen kyllästysominaisuuksissa, valmistettiin sarja seoksia käsitellyistä ja käsittelemättömistä kovapuumassoista. Näistä seoksista valmistettiin käsiarkit, jotka sisälsivät 0, 5, 10, 20, 40, 80 ja 100 prosenttia käsiteltyä massaa.

35 Hartsin tunkeutumisajat määritettiin Williams Penetrescopel-la ja fenolihartsilla, jossa oli 59 % kiinteää ainetta. Tulokset on annettu taulukossa IV ja kuviossa 6.

14 6915 9

Taulukko IV

Hartsin tunkeutumisajät Williams penetrescopesta 5 % hartsin tun- 95 % hartsin tun- keutumisaika_ keutumisaika_ 5 „„ 95 % 95 % ^ e luotetta- luotettaisi vuusrajat (s) vuusrajat 100 % käsittelemä- 8,7 ± 0,9 7,5 - 9,8 20,6 ± 1,1 19,1 - 22.1 töntä 95 % käsittele- 7,4 ± 1,1 6,0 - 8^8 18,4 ± 2,6 15 1 - 21 7 5 % Icas^lltyä u * V 1 °'4 7'° - 7'9 16'5 4 M 15-3 - 17.7 80 % käsittele- 20 % käsiteltyä 6,9 t 0,7 6,0 - 7,8 15,8 ±1,3 14,2-17,4 15 60 % 40 % ]8s?BStyä 6,4 11,3 4,8-8,0 16,3 ±1,7 14,3-18,5 20 % käsittele- 80 % iclsi?eftyä S® - ^«3 ~ 5^8 11,0 ± 3,9 6,0 - 16,0 100% käsiteltyä 2,1 ± 0,3 1,8-2,4 5,0 ± 1,1 3,6 - 6,3 20 Taulukossa IV annetut tunkeutumisajät on graafisesti kuvattu kuviossa 6 ja osoittavat lineaarisen suhteen olevan olemassa käsitellyn massamäärän ja hartsin tunkeutumisajän välillä. Tilastollisesti on käsitellyn kuidun määrä, joka on tarpeen antamaan merkittävän eron hartsin tunkeutumis-25 ajassa noin 10 %.

Esimerkki V

Sen selvittämiseksi, tuottaisivatko pienemmät energiasyötöt (kuin likimain 252 MJ/tonni) merkittäviä muutoksia massassa ja lopullisen paperin ominaisuuksissa, 30 jotka havaittiin edellä esitetyissä esimerkeissä, suoritettiin koe kovapuumassalla eri energiasyötöllä aina 252 MJ/ tonni saakka.

Kovapuumassa käsiteltiin sillä kaksivaiheisella käsittelyllä, joka kuvattiin esimerkissä 1, paitsi että seu-35 rattiin taulukon V ajo-olosuhteita.

15

Taulukko V 6 915 9

Toiminta-arvot 5 Koenumero 12345

Syöttövirtaus 375 375 375 375 375 g/min x

Konsistenssi ensi- käsittelystä, % 30,0 29,7 29,9 28,9 28,8

Konsistenssi toisesta käsittelystä, % 27,5 28,3 30,2 28,9 29,7

Energian syöttö toiseen käsittelyyn, MJ/tonni 25,2 75,6 259 12,6 115 15 x Ekvivalenttinen likimain 83 tonnia/päivä kanssa

Massa jaettiin näytteisiin ensimmäisen käsittelyn jälkeen ja näyte saatiin sitten toisen käsittelyn jälkeen. Useita syöttönäytteitä ensimmäiseen käsittelyyn otettiin kokeen aikana ja tämä käsitettiin käsittelemättömäksi 20 massaksi. Valley Beater arvostelu suoritettiin kaikista yhdestätoista näytteestä (käsittelemätön, 5 ensimmäisen käsittelyn jälkeen ja 5 toisen käsittelyn jälkeen) käyttäen 360 g:n uunikuivaa massapanosta. Arkit tehtiin kaikki nimellisesti 3,0 gramman arkeiksi, neliömetripaino 25 150 g/m uunikuivana); suodatinpaperi sijoitettiin arkin ja kiilloitetun levyn väliin ennen puristamista ja ilmakuivatusta kiinnitysrenkaissa. Arkin arvosteluun sisältyi murto-pituus ja lujuus. Arkit testattiin myös 5 % hartsin tun-keutumisajan suhteen käyttämällä fenoli-formadehydi-hart-30 siä. Taulukko VI sisältää tulokset eri tiheystasoilla.

16 691 59

Taulukko VI

Massan ja paperin ominaisuudet graafisella interpoloinnilla eri massoilla

Bu^kki Jauha- Williams Katkea- 5 % hart- Näyte cm /9 tusai- hitaus mispi- Venymä sin tun- ka,min tuus keutumis- 100 m % aika,s 5 Kontrolli 57Ϊ ~ 2J5 ΓΓ6~ (käsittelemätön)^, 00 8,0 21,8 44,0 2,5 19,6 1»95 9,9 25,9 46,0 2,6 21 5 1.90 12,0 30,6 48,5 2,6 23,4

Ensikäsittely 2f05 4,8 16,3 39,9 3,0 16,2 2.00 6,1 18,9 43,0 3,1 18 1 10 l»95 7,9 22,0 . 46,5 3,3 20,6 1.90 10,0 26,5 49,9 3,5 24,0.

Toinen käsitte- 2,05 4,3 14,9 37,5 2,5 15 0 !y , v 2.00 6,1 17 4 41,0 2,7 16*7 (12,6 MJ/tonni) 1,95 7,9 20,5 44^4 3,0 18 9 li90 9,6 26,5 48,0 3,2 21*6 15 Toinen käsitte-2,05 4,3 14,9 37,5 2.5 15 0 !y , 2,00 6,1 17,4 41,0 2,7 16*7 (25,2 MJ/tonni) if95 7,9 20,5 44,4 3,0 18,9 I190 9f6 26,5 48,0 3,2 21,6

Toinen kasit- 2,05 1,3 11,5 29,0 2,3 9,8 tely 2,00 3,5 14,0 31,6 2,5 11 2 20 (75,6 MJ/tonni) 1,95 5,8 17,3 35!8 2,9 13,’o if1 8,0 21,4 41,2 3,3 15,2

Toinen käsitte- 2,05 1,0 11,5 29,0 2,2 110 MT/4_ 2*00 3i2 · 14,0 31,6 2,3 13,’4 (115 MJ/tonni) 1,95 5,7 17,3 35,8 26 160 M 21,4 41,2 2,8 18,4 25 Toinen käsit- 2,05 1,0 11,5 29,0 2,9 7 6 ly_Q MT,. ··> 2,00 3'2 14»° 31,6 3,0 10)0 (259 MJ/tonni) ^95 5,3 17,3 35,8 3^2 llj8 7,5 21,4 41,2 35 14 0 17 691 59

Toisen vaiheen lävitse käsitellyt massat tarvitsevat merkittävästi vähemmän jauhamisaikaa Valley Beaterissa tietyn tiheyden saavuttamiseksi. On myös ilmeistä, että ensimmäisen vaiheen käsittely myös merkittävästi vähentää jauha-5 misaikaa tiettyyn kuohkeuteen. Silmiinpistävin efekti eri käsittelytasoista näkyy hartsin 5 % tunkeutumisajassa. Esiintyy dramaattinen pieneneminen hartsin tunkeutumis-ajoissa energiatasoilla 75,6 - 504 MJ/tonni käsitellyissä arkeissa verrattuna käsittelemättömään arkkiin. Nämä tulok- 10 set osoittavat selvän korrelaation energiansyötön ja hartsin tunkeuturaisajan välillä. Täten, vaikka lyhenemistä hartsin tunkeutumisajassa voidaan saavuttaa toisen vaiheen käsittelytasoilla 12,6 - 504 MJ/tonni on edullinen alue 75,6 - 259 MJ/tonni.

15 Vaikka keksintö edellä on selitetty ja kuvattu viitaten erilaisiin tiettyihin materiaaleihin, proseduu-reihin ja esimerkkeihin, on ymmärrettävä, että keksintö ei ole rajoitettu mainittuihin materiaaleihin, näiden yhdistelmiin ja kuvaamista varten valittuihin proseduureihin.

20 Lukuisia variaatioita näissä yksityiskohdissa voidaan käyttää, kuten alan ammattimiehille on ilmeistä.

Claims (6)

18 691 59

1. Parannettu hartsilla kyllästyvä paperi, joka on tehty lehti- tai havupuumassoista tai niiden seoksista, jotka on tuotettu alkaalisilla keittomenetelmillä, t u n - 5. e t t u siitä, että parannuksessa paperiin sisällytetään vähintään 10 paino-% massoja, jotka on alistettu ensimmäiseen mekaaniseen käsittelyyn massan nostamiseksi alle 20 % olevasta alemmasta konsistenssistä 20-60 % olevaan korkeampaan konsistenssiin ja lisäksi korkeamman konsistenssin omaa- 10 va puumassa alistetaan toiseen mekaaniseen käsittelyyn energian syöttötasolla 12,6 -504 Mj/tonni, joka käsittely tuottaa kierrettyjä, sykerrettyjä, kiharrettuja ja kokoonmene-viä kuituja.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen paperi, t u n - 15. e t t u siitä, että puumassa on havupuumassa, joka koostuu mänty- tai sahanpurumassasta tai niiden seoksesta.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen paperi, tunnettu siitä, että puumassa on kyllästettävissä olevaa hylkymassaa.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen paperi, tun nettu siitä, että puumassa sisältää 60-65 % lehtipuumassaa, 8-12 % havupuumassaa, 8-12 % sahanpurumassaa ja 10-20 % kyllästettävissä olevaa hylkymassaa.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen paperi, t u n - 25. e t t u siitä, että puumassan konsistenssi on nostettu 30 %:ista 35 %:iin.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen paperi, tunnettu siitä, että syötetyn energian määrä suuremman konsistenssin omaavalle puumassalle suoritetussa toisessa 30 mekaanisessa käsittelyssä on 75,6 - 259 MJ/tonni. n