FI71801C

FI71801C - Foerfarande och anordning foer ytbelaeggning av papper eller motsvarande.

Info

Publication number: FI71801C
Application number: FI840160A
Authority: FI
Inventors: Alan Edgar Ranger
Original assignee: Unilever Nv
Priority date: 1983-01-17
Filing date: 1984-01-17
Publication date: 1987-02-09
Also published as: DE3467383D1; EP0117054B1; FI840160A0; FI71801B; EP0117054A1; FI840160A; US4520048A

Description

718 01

Menetelmä ja laite paperin tai vastaavan päällystämiseksi. -Förfarande och anordning för ytbeläggning av papper eller motsvarande.

Esillä olevan keksinnön kohteena on alustojen, kuten paperin ja pahvin ja tämän jälkeen levyksi kutsuttujen vastaavien läpäisevien materiaalien päällystämiseksi päällystysmateriaalilla, joka levitetään levyyn vesipitoisessa kantoainenesteessä levyn sileyden ja muiden ominaisuuksien parantamiseksi.

Yleisesti käytetään esimerkiksi pahvin tai kartongin päällystämistä pigmentillä, kuten savi, titaanidioksidi tai ka Isiumkarbonaa11i kartongin ulkonäön ja suorituskyvyn parantamiseksi. Pigmenttipinnoite voi parantaa kartongin pintasileyttä, kiiltoa, kirkkautta, valkoisuutta, pintalujuutta ja ulkonäön yhtenäisyyttä sekä lakattavuutta ja painokelpoi-suutta. Pigmenttipinnoitteet levitetään ja annostellaan tavallisesti päällystettävään pintaan terällä, kiskolla, ilmaharjalla tai vastaavalla ja kuivataan sen jälkeen käyttämällä lämpöä. Valmiin pinnoitteen laatu riippuu päällystettävästä levystä, pinnoiteseoksesta, itse pinnoiteaineesta ja kuivausolosuhteista.

US-patentissa 2 186 957 on esitetty, että päällystysmateriaali levitetään kohokuvioituun tai karkearakenteiseen paperiin suhteellisen viskoosina liuoksena ja samanaikaisesti tämän kanssa tai välittömästi tämän jälkeen arkin selkäpuoleen kohdistetaan alennettu paine tai tyhjö ilmakuplien poistamiseksi juuri päällystetyn pinnoitteen ja paperin välistä sekä tietyn pinnoiteliuosmäärän vetämiseksi riittävän syvälle arkin huokosiin pinnoitteen hyvän tunkeutumisen ja arkin pintaan kiinnittymisen varmistamiseksi, jolloin päällyste tai pinnoite noudattaa yhtenäisesti paperin pintavaihtelulta ulkonäön parantamiseksi huonontamatta kohokuvioidun paperin koristeellista vaikutusta. Tässä prosessissa käytetyt päällys-teseokset ovat sei1u1oosajohdannaisten liuoksia.

2 71 801

Viitatun julkaisun vastaisesti hyväksytään yleisesti se, että levitettäessä päällystysmateriaalia vesisuspensiona veden tunkeutuminen kartonkiin pitäisi mahdollisimman hyvin minimoida. Päällystysmateriaalin levityksen jälkeen ja ennen annostusta pitäisi veden valuminen minimoida annostus-t a i mittausvaikeuksien välttämiseksi. On edullista levittää päällystysmateriaali suspensio kiintoainepitoisuuden ollessa mahdollisimman suuri kuivaamalla poistettavan vesimäärän minimoiseksi ja siis kuivausprosessin jatkuvasti nousevien energiakustannusten minimoimiseksi. Veden tunkeutuminen levyyn levityksen ja mittauksen välillä lisää mitattavan tai annostettavan suspension kiintoainepitoisuutta ja tästä syystä annostusvaikeuksien mahdollisuus siis rajoittaa levitetyn suspension kiintoainepitoisuutta. Edelleen on myös ymmärretty välttämättömäksi minimoida veden tunkeutuminen levyyn annostuksen tai mittauksen jälkeen, koska on ajateltu, että esimerkiksi veden sisältämän sideaineen tapaiset lisäaineet ajautuisivat pois päällysteestä ja edelleen levyyn johtaen päällysteen pinnan mekaaniseen heikkenemiseen.

Hyvin kiiltäviä ja sileitä päällystettyjä levymateriaaleja tarvitaan tiettyihin hyvää laatua vaativiin käyttötarkoituksiin, joissa tarvitaan runsaan kiillon viehätystä ja sileydellä on esteettisen viehätyksen lisäksi myös käytännön merkitys siinä mielessä, että tällöin saadaan aikaan korkealaatuinen painotyö. Tällaisia käyttötarkoituksia varten on valupäällystetty levy sileämpi kuin muilla päällystysmene-telmillä päällystetty huippuluokan levy ja sen kiiltoarvot ylittävät normaalisti tällaisen päällystetyn levyn lakkauksella saavutetut arvot.

lähän mennessä esitettyjä menetelmiä levymateriaalin valupääl-lystämiseksi on kyetty käyttämään vain suhteellisen alhaisilla nopeuksilla noin 30 - 70 m/min. johtuen päällysteen kuivaamiseksi tarvittavasta ajasta. Tämä hidas tuotantonopeus johtaa väistämättä suhteellisen suuriin levyn kustannuksiin verrattuna muihin pääl1ystysprosesseihin , jotka etenevät jopa 1000 71 801 i m/min. tai ylikin. Pitkähköt kuivausajat johtuvat siitä, että levyn päällystetty pinta on kosketuksessa valupinnan kanssa, joka estää höyryn pakenemisen suoraan päällysteestä sen kuivaessa. Höyry joutuu väistämättä pakenemaan tai poistumaan paksun levyn läpi, mikä saa aikaan höyrynpaineen putoamisen mentäessä levyn läpi päällystetystä pinnasta päällystämättömään pintaan, joka paineen putoaminen riippuu lämmitysnopeudesta ja levyn läpäisevyydestä. Tämä rajoittaa lämmön käyttönopeutta tai -astetta päällysteeseen, koska höyrynpaine valupinnassa ei saa ylittää sitä painetta, joka pitää levyn kosketuksessa valupintaan, sillä muussa tapauksessa valuteho häviää. Samalla tavoin liiallinen höyrynpaine päällysteen ja levyn välissä tai itse levyssä aiheuttaa vikoja valmiiseen materiaaliin.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti on saatu aikaan menetelmä läpäisevän levyn kiilto- tai silopäällystämiseksi, jolloin levyn etupintaan levitetään päällysteseos, johon kuuluu päällystemateriaali ja vesipitoinen kantoneste, seos annostellaan levyn etupintaan ja päällystettyyn levyyn suunnataan lämpöä veden poistamiseksi ja päällysteen kuivaamiseksi ja painetta alennetaan levyn vastakkaisessa takapinnassa verrattuna paineeseen levyn etupinnassa lämmityksen aikana veden poistamiseksi. Yllättäen on havaittu, että levyn takapinnassa olevasta alennetusta paineesta verrattuna levyn etupinnasa olevaan paineeseen johtuva veden tunkeutuminen ei aiheuta odotettuja haittavaikutuksia päällysteen ulkonäössä tai suorituskyvyssä. Itse asiassa päällysteen sileys ja kiilto paranevat ja päällysteen pinnan huokoisuus pienenee johtaen entistä parempaan lakattavuuteen ja tästä huolimatta pinta on edelleen painokelpoinen kivipainomenetelmillä ilman, että kivipainovärin kuivuminen kiihtyisi.

Paineen alentamismäärä levyn takapinnassa verrattuna levyn etupinnassa olevaan paineeseen riippuu levyn huokoisuudesta ja pääLlysteseoksesta. Mitä pienempi levyn huokoisuus on 71 801 4 ja mitä viskoosisempi on pääl1ysteseos, sitä suurempi on suhteellinen paineenalennus, joka tarvitaan samantasoisen parannuksen aikaansaamiseksi valmiin päällysteen ominaisuuksissa .

Alennettua painetta pitäisi edullisesti käyttää ainakin siihen asti, kunnes päällysteen ulkopinta saavuttaa sellaisen sakeuden tai konsistenssin, että ulkopintojen valumista ei einää tapahdu seuraavan kuivauksen aikana. Kun valuminen lakkaa tapahtumasta käytetyssä alennetussa paineessa, voidaan prosessin kustannukset minimoida poistamalla alennettu paine.

Tällä tavoin valmistettu päällystetty levy voidaan kalante-roida normaalilla savipäällystyskäytännöllä päällysteen sileyden ja kiillon parantamiseksi edelleen.

Samalla kun päällystetty levy lämmitetään voidaan päällystetty pinta saattaa tiiviiseen kosketukseen valupinnan kanssa levyn etupinnassa olevan kosketuspaineen ollessa ilmanpainetta suurempi, jolloin päällystettä lämmitetään ainakin osan kuivausajasta nopeudella, joka kehittää höyrynpäineen alenemisen levyn paksuuden läpi suuremmaksi kuin ilmanpaineen ja kosketuspaineen välinen ero ja jolloin levyn päällystämättömään takapintaan kohdistuva paine alennetaan ilmanpainetta pienemmäksi höyrynpaineen pitämiseksi päällysteen ja valupinnan välisessä jako- tai rajapinnassa kosketuspainetta pienempänä. Lämmön suurimman tulono-peuden kuivauksen suorittamiseksi määrää suurin höyrynpaine, joka voidaan turvallisesti kehittää valupinnan ja päällysteen väliseen rajapintaan. Tämän suurimman höyrynpaineen pitää olla pienempi kuin päällysteen ja valupinnan yhteenpuristavan kosketuspaineen. Paineen alentaminen levyn takapinnassa suurentaa sallittavissa olevaa höyrynpaineen alenemista levyn läpi lisäten siten levyn läpi saavutettavissa olevaa höyryn siirtymisnopeutta. Lämmön tulonopeutta päällysteeseen voidaan siis lisätä kuivausajan lyhentämiseksi. Höyrynpaine 71801 r> päällysteen ja valupinnan välisessä rajapinnassa on sopivasti ilmanpainetta suurempi sallittavissa olevan lämmön tulonopeu-den ja siis kuivausnopeuden maksimoimiseksi.

Levyn takapinnan painetta alennetaan sopivasti verrattuna levyn etupinnan paineeseen käyttämällä levyn takapintaan imua. Tämä voidaan helposti suorittaa ohjaamalla levy rei'itetyn levyn yli, tyhjölähteeseen liitetyn rei'itetyn rummun ympäri tai tyhjölähteeseen liitetyn imulaatikon tai -laatikoiden viereen.

Levyn takapinnan paineen suhteellinen alentaminen voidaan suorittaa annostelun jälkeen ja ennen levyn saattamista kuivauslämmön alaiseksi.

Edullinen päällystemateriaali on savi ja sideaine ja päällysteseoksessa on sopivasti 40 - 70 % kiintoaineita.

Kun päällystetty pinta kuivataan kosketuksessa valupintaan, suurin osa kantoainenestettä edullisesti haihtuu samalla kun levyn päällystämättömään takapintaan kohdistuva paine on ilmanpaineen alapuolella. Mitä enemmän kuivausta suoritetaan näissä olosuhteissa, sitä lyhyempi on kuivausaika ja sitä suurempi siis mahdollinen tuotanto. Lopullinen kuivaus voidaan suorittaa sen jälkeen, kun levyn takapintaan kohdistuva paine on palautettu ilmanpaineeksi.

Valupinta on edullisesti joustava ja päällyste lämmitetään samalla kun valupinta pitää levyn kosketuksessa jäykkään läpäisevään pintaan, jonka läpi osittainen tyhjö voidaan suunnata levyn takapintaan. Tämä varmistaa sen, että levyn takapintaan kohdistuvan tyhjön vaikutus ei vedä levyä irti valopinnasta ja vaikuta haitallisesti valetun pinnan laatuun. Heti kun päällyste on kuivunuttullakseen riittävän läpäiseväksi, tyhjö pyrkii vetämään levyn lisäksi myös valupinnan kohti läpäisevää pintaa ja siis pikemminkin lisäämään kuin alentamaan kosketuspainetta, joka puristaa 6 71801 valupinnan kosketukseen päällysteen kanssa.

Lisäkerros päällystemateriaalia ja kantoainenestettä voidaan levittää suoraan valupintaan ja kuivata ainakin kiinteään tilaan asti ennen levyn päällystetyn pinnan puristamista tiukkaan kosketukseen valupinnassa olevan lisäkerroksen kanssa näiden kahden päällysteen yhdistämiseksi. Levyyn levitetty päällyste muodostaa pohjustuksen, joka peittää levyn pinnassa olevat mahdolliset epätasaisuudet ja epäsäännöllisyydet, kun taas valupintaan levitetty lisäkerros voi olla suhteellisesti ohuempi. Päällysteiden kuivuessa ne kiinnittyvät lujasti yhteen ja levyyn ja ne irroitetaan valupinnasta tavanomaisesti.

Lisäkerros voi olla samaa materiaalia kuin levyyn levitetty päällyste, mutta tämä valupäällystysmenetelmä on erityisen edullinen silloin, kun koristevaikutuksen aikaansaamiseksi tarvitsee käyttää erilaista materiaalia, esim. värillistä materiaalia. Mikäli esimerkiksi tarkoituksena on muodostaa levyyn värillinen valupäällyste, levyn pinnan epätasaisuudet saavat aikaan paksuudeltaan vaihtelevan päällysteen, mikä puolestaan johtaa päällysteen paksuuden mukaisiin värivaihteluihin. Esillä olevassa menetelmässä valupintaan muodostettu värillinen lisäkerros on paksuudeltaan olennaisesti vakio ja siinä ei siis ole väri vaihteluita.

Suoraan valupintaan levitetyn lisäkerroksen kantoainenesteen estämiseksi hajoamasta tai särkymästä kantoainenesteen nopean haihtumisen vaikutuksesta, valupinta voidaan jäähdyttää kantoainenesteen kiehumispisteen alapuolella olevaan lämpötilaan ilmanpaineessa ennen lisäkerroksen levittämistä. Vaihtoehtoisesti levyn päällystämättömään takapintaan kohdistuva paine voidaan alentaa sellaiseksi paineeksi, että höyrynpaine päällysteen ja valupinnan välisessä rajapinnassa pysyy ilmanpainetta pienempänä, ja päällyste kuumennetaan kantoainenesteen kiehumispistettä alhaisempaan lämpötilaan ilmanpaineessa kantoainenesteen haihduttamiseksi 7 71 801 ja päällysteen kuivaamiseksi. Tällä tavoin valupinnan lämpötila saadaan pidetyksi kantoni nenesteen kiehumispisteen alapuolella ilmanpaineessa.

Keksinnön avulla saadaan aikaan myös laite levyn päällystämiseksi, johon laitteeseen kuuluu elimet vesipitoisessa kantoainenesteessä olevan päällystemateriaalin levittämiseksi levyn toiseen pintaan, tyhjötela, jonka ulkopinta läpäisee haihtunutta kantoainenestettä ja joka on sovitettu liitettäväksi tyhjölähteeseen, valupinta, jonka muodostaa päättymätön joustava raina, joka on kiristetty kosketukseen tyhjötelan läpäisevän pinnan kanssa sekä elimet levyn ohjaamiseksi joustavan rainan ja läpäisevän pinnan väliin päällysteen ollessa kosketuksessa rainan valupintaan, sekä kuumennusel imet rainan kuumentamiseksi päällysteen kuivaamiseksi levyn ollessa kosketuksessa tyhjötelaan.

Kuumennuselimet voivat sopivasti olla lämpösätei 1yelimiä, jotka ympäröivät ainakin osaa tyhjötelan kehästä, jota ympäröi joustava raina tai hihna.

Mukana voi olla myös applikaattori- tai levitinelimet päällystemateriaalin ja kantoainenesteen lisäkerroksen levittämiseksi valupintaan lisäpäällysteen kiinnittämiseksi tai levittämiseksi levyyn.

keksintöä selvitetään seuraavaksi yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin ka avioma isiin piirustuksiin, joissa:

Kuvio 1 esittää erästä suoritusmuotoa laitteesta levyn päällystämiseksi.

Kuvio 2 on eräs suoritusmuoto laitteesta levyn valupäällys-tämiseksi yhdellä kerroksella päällystysmateriaalia.

Kuvio 3 on vaihtoehtoinen suoritusmuoto laitteesta levyn valupäällystämiseksi yhdellä kerroksella päällyste- 71 801 8 materiaalia .

Kuvio 4 esittää vielä uutta vaihtoehtoista suoritusmuotoa laitteesta kahden pääl1ystemäteriaa 1ikerroksen levittämiseksi.

Kuvio 5 esittää kaaviomaisesti vaikutuksen höyrynpaineeseen päällysteessä käyttämällä osittaista tyhjöä levyn takapintaan valupäällystyksen aikana.

Kuviossa 1 on esitetty päällystettävä paperi, kartonki tai joku muu vastaava läpäisevä levymateriaali 1, jota syötetään esimerkiksi telalta (ei esitetty) nuolen A suuntaan ja joka kulkee rullan 2 ympäri ennen saapumistaan siirtotelaan tai applikaattoriin 3, joka levittää kartongin koko leveydelle piiä 11 ysteseosta , jossa on pigmenttiä ja sideainetta vesipitoisessa kantoainenesteessä. Liiallinen päällysteseos poistetaan levystä sopivalla laitteella, esim. ilmaharjalla 4 levyn kulkiessa rullan 5 ympäri ja tämän jälkeen levy ja siinä oleva märkä päällyste kulkee kuivausrummun 6 ympäri, jossa säteilylämmitin 7 kuumentaa päällysteen. Kuivausrumpu on rakenteeltaan sellainen, että rummun kehän se osa, joka on kaaren 8 sisällä ja joka tulee kosketukseen levyn kanssa, on liitetty tyhjölähteeseen (ei esitetty) siten, että levyn takapintaan kohdistuu alennettu paine päällysteen kuivuessa. Tämän jälkeen levy kulkee rullan 8 ympäri ja irtoaa kuivausrummusta nuolen C suuntaan ja mikäli päällyste ja levy eivät ole täysin kuivat, ne voidaan saattaa haluttaessa lisäkuivaus-vaiheisiin ennen niiden kelaamista. Kuivauksen jälkeen voidaan päällystetty levy kalanteroida normaalilla savipääl-lystysmenetelmä11ä ennen kelaamista.

Kuviossa 2 on esitetty valusylinteri 9, jonka ulkopinta 10 muodostaa valupinnan ja joka on viimeistelty erittäin sileäksi alalla hyvin tunnetulla tavalla. Päättymätön 9 71 801 läpäisevä hihna 11, esim. sihtiviira tai tekokuitukangas, ulottuu ohjausrul1 ien 12 ympäri, jotka rullat kiristävät sen kosketukseen valupinnan kanssa. Läpäisevää hihnaa ympäröi sarja imulaatikoita 13, jotka on liitetty tyhjöläh-teeseen (ei esitetty).

Applikaattori 14 on järjestetty mukaan levittämään vesipitoisessa kantoainenesteessä olevan pigmentin ja sideaineen muodostavan päällystemateriaalin päällysteseoksen 15 jatkuvan levymateriaalirainan 16 toiseen pintaan, jolloin päällysteseos annostellaan ja liika päällysteseos poistetaan levystä rainan työntyessä telan 17 ja valupinnan puristus-kohtaan liikamateriaalin tullessa kerätyksi kaukaloon 18.

Päällystetty levymateriaali kulkee hihnan ja valupinnan välistä pääl1ystemateriaalin ollessa kosketuksessa valupin-taan, jota kuumennetaan päällysteen kuumentamiseksi ja kantoainenesteen haihduttamiseksi. Päällyste pakotetaan tiukkaan kosketukseen valupinnan kanssa itse levymateriaalin jännityksen ja läpäisevän pinnan jännityksen aikaansaaman kosketuspaineen alaisena. Hihnaa koskettavat myös edullisesti imulaatikot hihnan oikeassa asennossa pitämisen auttamiseksi ja tyhjöhäviön minimoimiseksi.

Päällystetty levy eroaa valusylinteristä kuljettuaan irrotusvalssin 19 ja sylinterin puristuskohdan läpi.

Kun päällyste kuumenee, haihtunut kantoaineneste ei pääse pakenemaan valupinnan 10 läpi, vaan sen pitää kulkea levyn ja läpäisevän hihnan läpi. Tästä syystä muodostuu höyrynpaineen lasku päällysteestä levyn ja hihnan läpi.

Mikäli höyrynpaineen päällysteen ja valupinnan välisessä rajapinnassa sallitaan ylittää kosketuspaine, eli höyrynpaineen aleneminen levyn läpi ylittää ilmanpaineen ja kosketuspaineen välisen eron, päällysteen tiukka kosketus valupintaan menetetään ja lopullisesta päällysteestä 71 801 10 ei tule halutun kaltaista. Paineen alentaminen levyn takapinnassa levyn etupinnassa vallitsevaan kosketuspainee-seen nähden käyttämällä tyhjöä läpäisevään hihnaan alentaa höyrynpainetta mainitussa rajapinnassa tietyllä lämmön tulonopeudella. Tällöin voidaan käyttää tyhjöä rajapinnan höyrynpaineen pitämiseksi kosketuspainetta pienempänä ja sellaisen lämmön tulonopeuden sallimiseksi, että höyrynpaineen aleneminen levyn paksuuden läpi on suurempi kuin ilmanpaineen ja kosketuspaineen välinen ero. Levyn takapinnassa oleva tyhjö siis suurentaa sallittua lämmön tulonopeutta ja nopeuttaa päällysteen kuivumista.

Kuviossa 2 esitetyn laitteen eräs haittapuoli on siinä, että tyhjö alentaa päällysteen ja valupinnan kosketuspainetta ja siten suurinta sallittavaa rajapinnan höyrynpainetta. Ldelleen imulaatikkosarjan pitää koskettaa läpäisevää hihnaa haluttaessa ottaa tyhjöstä suurin mahdollinen hyöty, ja tämä johtaa suuriin kitkakuormituksiin.

Laitteen eräs edullinen suoritusmuoto on esitetty kuviossa 3 ja siihen kuuluu imuvalssi 20, jonka joustamaton ulkopinta 21 läpäisee haihtuneen kantoainenesteen. Imuvalssi on liitetty tyhjölähteeseen (ei esitetty) ja valssi on rakenteeltaan sellainen, että kaaren B sisällä oleva ulkopinnan osa on liitetty tyhjöön valssin pyöriessä nuolen D suuntaan.

Jatkuva taipuisa valuhihna 22 kulkee kolmen ohjausvalssin 23, 24 ja 25 ympäri ja on kiristetty koskettamaan tiukasti imuvalssia, jolloin imuvalssia lähimpänä olevan hihnan pinnan 26 pintaviimeiste 1y vastaa valmiin päällysteen viimeistelyä. Kaareva sarja sätei1y1ämmittimiä 27 ympäröi valuhihnan koskettamaa valssin kehän osaa.

Applikaattori 28 levittää päällystemateriaalin ja vesipitoisen kantoainenesteen muodostamaa päällysteseosta jatkuvan levymateriaalirainan 29 toiseen pintaan, jonka jälkeen 71801 11 raina kulkee valssin 30 ympäri ja valssin 30 ja valssin 23 väliseen puristuskohtaan, jossa seos annostellaan sen tullessa kosketukseen valuhihnan 22 valupinnan 26 kanssa. Tämän jälkeen levy tulee kosketukseen imuvalssin kanssa imuvalssin ja ohjausvalssin 23 välisessä puristus-kohdassa. Valupinta kiinnittyy päällysteeseen kosketuspai-neella, joka riippuu valuhihnan kireydestä.

Kun lämmittimien lämpö kulkee valuhihnan läpi ja lämmittää päällysteen, kantoaineneste haihtuu. Höyry ei pääse pakenemaan päällysteestä valuhihnan läpi vaan sen on välttämättä mentävä levyn läpi. Tällöin lämmitys saa aikaan höyrynpaineen alenemisen levyn koko paksuudelta päällysteessä olevasta maksimiarvosta lähtien. Osittaisen tyhjön käyttö valssin läpäisevään pintaan alentaa painetta levyn takapinnassa ja sallii sellaisen lämmön tulonopeuden, että höyrynpaineen alenemisarvo levyn paksuudelta on suurempi kuin kosketus-paineen ja ilmanpaineen välinen ero pitäen kuitenkin samalla maksimi höyrynpaineen päällysteen ja valupinnan välisessä rajapinnassa pienempänä kuin valuhihnan kireyden aikaansaama kosketuspaine. Tästä syystä tiukka kosketus päällysteen ja valupinnan välillä säilyy. Kun päällyste kuivuu ja muuttuu läpäiseväksi, tyhjö pyrkii vetämään sekä levyn että hihnan kosketukseen imuvalssin kanssa ja lisäämään kosketuspainetta valupinnan ja päällysteen välillä johtuen valuhihnan kireydestä.

Päällystetty levymateriaali kulkee pyörivän imuvalssin ympäri sovitettuna valssin läpäisevän pinnan ja taipuisan hihnan valupinnan väliin, jona aikana päällyste ainakin osittain kuivuu ja edullisesti suurin osa kantoainenestettä poistuu. Tämän jälkeen levy voi pysyä kosketuksessa valu-pintaan hihnan kulkiessa valssien 24 ja 25 ympäri, kunnes levy irtoaa hihnasta kuljettuaan irrotusvalssin 31 ja valssin 23 puristuskohdan läpi. Levyn imuvalssista irtaantumisen jälkeen päällysteessä mahdollisesti jäljellä 12 71 801 oleva kantoainenestc poistuu ennenkuin nuolen C suuntaan lähtevä valupäällystetty levy kierretään kelalle (ei esitetty). Tällä tavoin muodostetun valupäällysteen pintavii-meistely vastaa valupinnan pintaviimeistelyä.

Kuviossa 3 esitettyä laitetta voidaan käyttää paperin, kartongin, pahvin ja muiden vastaavien läpäisevien materiaalien päällystämiseksi millä tahansa tavanomaisella pigmentti pää11ystemä teriaa1i1la. Tällaiset päällysteet levitetään tavallisesti vesidispersiona, joka sisältää noin 40 -70, edullisesti 50 - 60 % kiinteitä aineita. Taipuisa valuhihna on yleensä ruostumatonta terästä, jossa on kromattu valupinta.

Kuviossa 4 on esitetty vaihtoehtoinen laite, jossa on lisäapplikaattori 32 1isäpää11ysteen ja kantoainenesteen levittämiseksi joustavan hihnan valupintaan.

Laite on samanlainen kuin kuviossa 3 esitetty lukuunottamatta sitä, että koko yksikköä on käännetty 90° siten, että applikaattori 32 voidaan sijoittaa lisäpäällysteen levittämiseksi hihnan alapintaan. Irrotusvalssi 31 on sijoitettu ohjausvalssin 25 viereen ja imuvalssi 20 pyörii nuolen D suuntaan .

Käytettäessä kuvion 4 mukaista laitetta applikaattori 32 levittää päällysmateriaali- ja kantoainenestekerroksen hihnaan 22, joka on lämmin lämmittimien 27 edeltäkäsin suorittaman lämmityksen jälkeen. Ennenkuin päällystetty valupinta saavuttaa valssin 23 ja valssin 30 välisen puristuskohdan, on valupinnassa oleva päällyste kuivunut siinä määrin, että se on liikkumaton, eli päällysteen paksuus ei olennaisesti muutu seuraavassa käsittelyssä. Ohjausvalssin 23 ja valssin 30 välisessä puristuskohdassa valupinnan päällyste liittyy levyn 29 päällysteeseen.

Levy työntyy ohjausvalssin 23 ja imuvalssin 20 väliseen 71801 puristuskohtaan ja valssin ympäri lämmittimien alle samalla tavoin kuin edellisessä suoritusmuodossa sekä irtoaa hihnasta irrotusvalssissa 31, jolloin nämä kaksi päällyste-kerrosta ovat nyt lujasti kiinni toisissaan siten, että yhdistetty päällyste kuoriutuu irti valupinnasta yhdessä levyn kanssa.

Valupintaan muodostettu päällys on olennaisesti vakiopaksui-nen, jolloin levyyn levitetty päällys muodostaa pohjakerroksen, jonka toinen pinta asettuu levyn pinnan epätasaisuuksiin ja toinen pinta noudattaa valupinnan päällystettä. Kun tällöin valupintaan levitetty lisäpäällystekerros on värillinen päällyste, valmiin va1 upää11ystetyn levyn ulkonäkö on yhtenäinen ilman, että värivaihteluita muodostuisi värillisen kerroksen paksuusvaihteluista johtuen.

Tärkeä näkökohta on se, että 1isäpää11ystemäteriaa 1i ja kantoaineneste levitetään hihnaan 22 hihnan ollessa lämmin. Hihnan lämpötilan pitäisi olla alhaisempi kuin kantoainenesteen kiehumispiste ilmanpaineessa sen seikan varmistamiseksi, että kantoainenesteen kiehuminen ei riko hihnassa olevaa pääl1ystekerrosta. Jos siis hihna on kuumennettu liian korkeaan lämpötilaan, se pitäisi jäähdyttää ennen lisäpäällystekerroksen levittämistä.

Vaihtoehtoisesti levyn päällystämättömään takapintaan kohdistettu tyhjö voi olla sellainen, että höyrynpaine valupinnan ja päällysteen välisessä rajapinnassa on pienempi kuin ilmanpaine kantoainenesteen kiehumispisteen alentamiseksi ja sen lämpötilan alentamiseksi, johon päällyste pitää kuumentaa kantoainenesteen haihduttamiseksi. Tällä tavoin hihnan lämpötila saadaan pidetyksi kantoainenesteen kiehumispisteen alapuolella ilmanpaineessa.

Keksinnön mukaista vesihöyryn poistumisnopeutta voidaan verrata tavanomaisella valupäällyst.eellä saavutettavaan poistumisnopeuteen, jolloin tavanomaisessa valupäällystyk- 14 71801 sessä levy puristetaan vasten valupintaa, jonka muodostaa lämmitetyn rummun kehä itse levyn jännityksen avulla.

Haihtuneen kantoainenesteen, eli vesihöryn poistumisnopeuden määräävät tekijät ovat levyn läpäisevyys ja suurin höyryn-paine, jota voidaan käyttää ottaen huomioon sen, että päällyste ja valupinta pysyvät riittävän tiiviissä kosketuksessa valupinnan muodostamiseksi uudelleen päällystepin-taan.

Kuviossa 5 on kaaviomaisesti esitetty ordinaatalla esitetyn paineen ja abskissalla esitetyn kuivumisnopeuden välinen suhde. Viiva EF esittää normaalia ilmanpainetta. Viiva GH esittää levyn ja valupinnan välistä painetta, joka tavanomaisessa valupäällystysprosessissa muodostuu levyn jännityksestä ja kuvioissa 3 ja 4 esitetyssä keksinnön mukaisessa suoritusmuodossa kyseessä on levyyn kohdistuva paine, jonka muodostaa joustavan valuhihnan jännitys.

Mikäli höyrynpaine päällysteen ja valupinnan välisessä rajapinnassa ylittää viivan GH esittämän paineen, kyseisten pintojen välinen välttämätön tiivis kosketus ja valmiin pinnan laatu huononevat.

Tähän mennessä esitetyllä tavalla kyseisessä menetelmässä alustan päällystämättömään takapintaan kohdistuva paine on ilmanpaine ja tällöin viiva EJ esittää sen, kuinka päällystetyn levyn läpi tapahtuva höyrynpaineen aleneminen lisääntyy nopeutena ja tällöin lisääntyy lämmöntulo päällysteen kuivaamiseksi. Maksiminopeudella höyrynpaineen aleneminen on JK ja yritykset lisätä lämmön tuloa nopeuden lisäämiseksi tämän pisteen yli johtaisivat liialliseen höyrynpaineeseen päällysteen ja rajapinnan välisessä rajapinnassa.

Esillä olevassa keksinnössä levyn takapintaan kohdistettu tyhjö on esitetty viivalla LM ja viiva LM puolestaan 71 801 15 esittää, kuinka levyn läpi tapahtuva höyrynpäineen aleneminen lisääntyy nopeuden kasvaessa. Samalla maksimihöyrynpaineella N on suurin höyrynpaineen aleneminen NM mahdollistaen huomattavasti suuremman hallittavan nopeuden kuin tavanomaisessa prosessissa, jossa tyhjöä ei kohdisteta levyn takapintaan.

ESIMERKKI 1

Kuviossa 1 esitetyn päällystysmenetelmän selvittämiseksi levitettiin käsin alasvetomenetelmällä 455 jjm paksuun vakiopäällyspohjalevyyn päällystemateriaalia, jossa oli 1Q0 osaa englantilaista päällystesavea ja 20 osaa styreeni-butadieenilateksisideainetta päällysteseoksen muodossa, joka seos oli vesisuspensio ja dispergointiaine sisälsi 2 60 /0 kiinteitä aineita, jolloin levyn paino oli 275 g/m ja saatiin kuivapäällystepaino 20 g/m . Tämän levityksen jälkeen levyn takapintaan kohdistuva paine alennettiin 25 kg Pascalia 5-10 sekunnin ajaksi ja päällyste kuivattiin 105°C:ss a.

Sama päällyste levitettiin samalla tavoin samanlaiseen pohjalevyyn, mutta levyn takapinnan painetta ei alennettu. Molemmat levynäytteet testattiin seuraavasti.

1. 75° kiilto mitattiin Gardner-kii1 tornittari11a.

2. Sen jälkeen kun 0,5 g/m kerros painovernissaa oli annettu kuivua, mitattiin 75° kiilto uudelleen kuten kohdassa 1.

3. Sileys mitattiin Parker Printsurf-laittee1la näytteen ollessa kuormitettuna kahdella eri paineella.

4. K & N väriabsorptio.

5. Vernissan irtoamisaika määritettiin painamalla levykaista 16 71801 IGT-laitteessa 1,5 pm:lla painoväriä, jota seurasi 1,5 jjm painovernissaa märkäkerrostamalla. Painettu kaista rullattiin vasten samanlaisen levyn takapintaa IGT-laitteessa voimalla 40 kgf eri aikoina painannan jälkeen ja aika, jolloin irtoaminen muodostui havaitsemattomaksi, todettiin minuutteina.

6. Päällysteen pintalujuus määriteltiin IGT-laitteessa kes kivisko sitee11ise 11a st andardiö1jy11 a ja todettiin nopeus, jolla pinnan hajoaminen ensiksi havaittiin.

Useissa eri kokeissa saadut keskimääräiset koetulokset on esitetty seuraavassa taulukossa.

17 71801

<D

I CO

CO \ •η ε e e >*

C -u> CO ιΛ LA

CO >> D \Q 04

C CD CD i_T\ VD

a cl cl

•H to O

CL IL C

CO

ra -< Ό 0 CO <-*

4J CO

in *H

—I E

1 o

“ST! On rA

CO -P

•H Q. _T

t-ι L< *3“ <J

ICO O CM CM

> CO

CM

B

O o- CD

\ on

JjT i-l <-l

O

CM

CO E

>n o <r cm

G) \ VO

r—I U- £ i? n

O

*—H

•Ö >s -U> 4-> 0

•4-> 3 CO 4J

o >,*J PA

L H CO ·» ·»

·—I -iC >n ί—I KN

•H ICO Ή > ,*. ιΓ>.

•H :CD ω 0 ^ ^

^ 0» «"H »—H

a ™ ** -QJ - ~

4J rH

CO 04 fA

r>f d >.

5Ϊ3 ? ICO a) Q_ ^ c <u :C0 :C0

:θ -P

co -p ><£ CO >.

-P >. >>:CD

CO -P -P -¥

>, CO

r-t c >*:co

i-H CD CO

:ra E p

:fO .—I :cu -C

Q_ -H :cu >N

0_ -P

71 801 18

Havaittiin siis, että keksinnön mukaisella menetelmällä saadaan valmistetuksi päällyste, jonka kiilto ja sileys ovat parempia verrattuna samaan menetelmään, jossa ei käytetä alennettua painetta levyn takapinnassa.

Kuten parantunut kiilto osoitti, lakattavuus parani ja tämä yhdessä parantuneen irtoamisajan ja sileyden kanssa paransi painokelpoisuutta huonontamatta silti väriarbsorptiota.

Edelleen havaittiin, että päällysteen lujuudessa tapahtui muutosta vain vähän tai ei lainkaan.

Edelleen saataisiin parannetuksi keksinnön mukaisesti levitetyn päällysteen sileyttä ja kiiltoa että ilman paineenalennusta levyn takapinnassa levitetyn päällysteen vastaavia seikkoja kalanteroimalla päällystetyt levyt, kuten yleinen käytäntö alalla on. Kaikesta huolimatta keksinnön mukaisesti päällystetyn kalanteroidun levyn sileys ja kiilto olisivat tällöin suhteessa parempia kuin samassa levyssä, joka kalanteroidaan sen jälkeen, kun se on päällystetty alentamatta painetta takapinnassa.

ESIMERKKI 2 Tämä esimerkki vertaa kuvion 2 yhteydessä selvitettyä keksinnön mukaista menetelmää tavanomaiseen valupaa 1lystysmenetelmään.

Valupäällystyksessä, jollainen esitettiin alun perin US-patent- tijulkaisussa 1 719 166, käyttämällä 2 m halkaisijaltaan olevaa rumpua, levyrainan paine rumpua vasten olisi 0,015 ilmakehää rainan jännityksen ollessa 1,5 KN per metri leveys- suuntaan. Jos levy on kosketuksessa rummun kehän kahden kolmasosan kanssa, 1 metri levyä leveyssuuntaan on kosketus-2 alueeltaan 4 m , joka päästää 1000 litraa minuutissa höyryä, mikäli levyllä on tyypillinen läpäisevyys 250 ml/minuuti 2 per 10 cm paine-erolla 0,015 ilmakehää.

2 Päällysteen ollessa 25 g/m ja sen vesidispersion kiintoaine- 71801 pitoisuuden 60 % on seurauksena se, että 27 litraa vesihöyryä pitää poistaa levyn yhtä neliömetriä kohti. 1 metrin leveyisen levyn suurin nopeus on tästä syystä 37 m/min.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä suunnattaessa levyn takapintaan 0,1 ilmakehän tyhjö ja jolloin levyn läpäisevyys ja kosketusalue on sama ja käytetään halkaisijaltaan 2 metrin imuvalssia saadaan tulokseksi, että levy päästää -— x 100 litraa/min. kosketusalueelta, eli 6670 0,015 litraa/min., mikä vastaa 247 m/min. 1 metrin levyistä levyä, josta pitää poistaa 27 litraa vesihöyryä neliömetriä kohti.

Tässä esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän laskelmassa ei oteta huomioon mahdollista höyrynpaineeri lisäeroa, jonka valuhihnan jännitys sallii.

Vila olevassa esimerkissä käytetään siis halkaisijaltaan 2 metrin imuvalssia ja saadaan aikaan alkuperäiseen valupäällys-tysmenetelmään verrattuna tuotannon kasvu, joka on 30 -yli 200 metriä minuutissa. Lisäksi keksinnön mukaisesti voidaan imuvalssin halkaisijaa pienentää, mikäli tyhjöä lisätään ja täten säilyttää edelleen sama tuotanto. Mikäli esimerkiksi imuvalssin halkaisija olisi 1 metri, valssin kanssa kosketuksessa oleva levyn ala puolittuu ja kosketus-alueen läpi tietyllä höyrynpaine-erolla kulkeva vesihöyrymäärä puolittuu. Jos siis tyhjö kaksinkertaistetaan 0,2 ilmakehään, tuotanto pysyy samana. Tästä syystä esillä olevan keksinnön avulla voidaan käyttää pienempää ja halvempaa imuvalssia kuin normaalisti alkuperäisessä valupäällystysprosessissa käytetty halkaisijaltaan 2 tai 3 metrin rumpu.

ESIMERKKI 3 iässä esimerkissä levy päällystettiin käyttämällä olennaisesti kuviossa 3 esitettyä koelaitetta.

Levy oli Englannissa yleisesti käytettyä pakkauslevylaatua, jossa on pääasiallisesti mekaanista massaa ja valkaistu 20 71 801 kemiallinen pääl1ys vuoraus. Levy oli A00 um paksu ja painoltaan 2 245 g/m ja sen ilman läpäisevyys oli 180 mil/min. mitattuna 2

Bendtsen-laitteessa, eli käytetään näytettä 10 cm paine-erolla 15 cm vettä näytteen läpi.

Pää11ysteseos sisälsi 100 osaa englantilaista päällystesavea ja 30 osaa polyvinyy1iasetaattilateksisideainetta sekä lisäksi vettä ja hieman lisäaineita, kuten dispergointiainetta, jolloin saatiin 60 % kiintoaineita sisältävä seos.

Päällysteseosta levitettiin 37 g/m ja se ohjattiin läpäisevän rummun ympäri sekä saatettiin kosketukseen joustavan valupinnan kanssa. Paine läpäisevässä rummussa alennettiin alle ilmanpaineen, jolloin levyn takapintaan saatiin paine 25 kiloa Pascal ja päällyste kuivattiin kuumentamalla hihnaa kuumentavista säteilylämmittimistä käsin.

Kuivaus suoritettiin 1,4 sekunnissa, mikä vastasi tuotantoa 170 m/min, läpäisevän rummun halkaisijan ollessa 2 metriä.

Päällystetty levy irtosi hyvin valuhihnasta ja omasi 75° kiilliDO 5tt:sta mitattuna Gardner-kiiltomittarilla.

ESIMERKKI 4 Tässä esimerkissä levymateriaali päällystettiin esimerkissä 3 esitetyllä päällystemateriaalilla, mutta sitä levitettiin 26 g/m2.

Lisäkerros päällystemateriaalia levitettiin 6 g/m päällys-tepintaan kuvion 4 yhteydessä esitetyllä tavalla, jolloin tässä lisäkerroksessa oli 100 osaa pronssimetallijauhetta tahnaksi muodostettuna ja 100 osaa polyvinyyliasetaatti- lateksisideainetta.

Nämä kaksi päällystekerrosta yhdistyivät ja irtosivat hyvin va lupinnasta . Lisäkerros muodosti valmiin päällysteen päällys- 21 71 801 kerroksen, jolloin päällyste sai yhtenäisen pronssin värisen ulkomuodon ja 75° kiillon 98:sta mitattuna yllä kuvatulla tavalla.

Claims

71801
1. Menetelmä läpäisevän levyn (1, 16, 29) tasoitepäällystämi-seksi, jossa levyn etupintaan levitetään päällysteseosta (15), joka käsittää päällystemateriaalin, esimerkiksi saven ja sidosaineen, yhdessä vesipitoisen kantoainenesteen kanssa, seos annostellaan levyn etupintaan ja päällystetty levy lämmitetään veden poistamiseksi ja päällysteen kuivaamiseksi, tunnettu siitä, että päällysteseoksessa on kiinteitä aineita 40 - 70 % ja levyn vastakkaiseen takapintaan vaikuttava paine (L) alennetaan suhteessa levyn etupintaan suunnattuun paineeseen (E, G) lämmityksen aikana veden poistamiseksi, suhteellinen paineenalennus levyn takapinnassa saadaan aikaan sopivimmin kohdistamalla imu levyn takapintaan mittauksen jälkeen ja ennen kuin levyyn kohdistetaan kuivauslämpö, suhteellinen paineenalennus levyn takapinnasta poistetaan silloin, kun päällysteen pinta saavuttaa konsistenssin, jossa se ei enää valu.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa levyn päällystetty etupinta saatetaan tiiviiseen kosketukseen valu-pinnan (10, 26) kanssa levyn etupinnan kosketuspaineen (GH) ollessa ilmanpainetta suurempi ja levy kuumennetaan kantoainenesteen haihduttamiseksi ja päälysteen kuivaamiseksi levyn ollessa kosketuksessa valupinnan kanssa, tunnettu siitä, että päällystettä lämmitetään ainakin osan kuivausa-jasta nopeudella, joka saa aikaan levyn paksuuden läpi höyrynpaineen alenemisen (NM), joka aleneminen on suurempi kuin ilmanpaieen (EF) ja kosketuspaineen (GH) välinen ero, jolloin levyn päällystämättömään tkapintaan vaikuttava paine (LM) alennetaan ilmanpainetta pienemmäksi höyrynpaineen pitämiseksi päällysteen ja valupinnan välisessä rajapinnassa kosketuspainetta (GH) pienempänä ja sopivimmin ilmanpainetta (EF) suurempana. 23 7 1 801
3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suurin osan kantoainenestettä haihdutetaan samalla kun levyn päällystämättömään takapintaan vaiiuttava paine (LM) on ilmanpainetta (EF) pienempi.
4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valupinta (10, 26) on joustava ja päällyste lämmitetään samalla kun valupinta pitää leyn kosketuksessa joustamattomaan läpäisevään pintaan (21).
5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että päällysmateriaalin lisäkerros, joka voi olla erilainen kuin suoraan levyyn levitetty päällys, levitetään joustavaan valupintaan (26) yhdessä kantoainenesteen kanssa ja kuivataan ainakin jähmettymispisteeseen ennen levyn päällystetyn pinnan puristamista tiukkaan kosketukseen valupinnassa olevan lisäkerroksen kanssa näiden kahden päällyksen yhdistämiseksi .
6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että levyn päällystämättömään takapintaan kohdistuva paine alennetaan paineeseen (LM) höyrynpaineen pitämiseksi päällyksen ja valupinnan välisessä rajapinnasa ilmanpainetta (EF) pienempänä, ja päällys lämmitetään lämpötilaan, joka on alle kantoainenesteen kiehumispisteen ilmanpaineessa kantoainenesteen haihduttamiseksi ja päällysteen kuivaamiseksi.
7. Savipäällystetty levy, tunnettu siitä, että se on päällystetty patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaisella menetelmällä. 1 Laite levyn päällystämiseksi, johon laitteeseen kuuluu elimet (28) päällystemateriaalin ja kantoainenesteen muodostaman päällysteseoksen levittämiseksi levyn (29) toiseen pintaan, 24 71 801 valupinta (26) ja läiranityselimet (27) valupinnan lämmitämi-seksi päällysteen kuivaamiseksi samalla kun päällyste on kosketuksessa valupintaan, tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluu tyhjövalssi (20), jonka ulkopinta (21) läpäisee haihtuneen kantoainenesteen ja on sovitettu liitettäväksi tyhjölähteeseen, jolloin valupinnan (26) muodostaa päättymätön joustava hihna (22), joka on kiristetty kosketukseen tyhjövalssin (20) läpäisevän pinnan (21) hihnan ja läpäisevän pinnan väliin päällysteen ollessa kosketuksessa hihnan valu-pintaan samalla kun hihna lämmitetään päällysteen kuivaamiseksi.
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että läiranityselimet (27) käsittävät säteilvlämmitys-laitteet, jotka ympäröivät ainakin osaa tyhjövalssin kehästä, jolloin joustava valuhihna ympäröi tätä osaa.
10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että siihen kuuluu applikaattoriosa (32) päällystemateriaalin ja kantoainenäytteen muodostaman lisäkerroksen levittämiseksi valupintaan (26). 71801