FI74066B

FI74066B - Foerfarande och anordning foer temperaturgradientkalandering.

Info

Publication number: FI74066B
Application number: FI860051A
Authority: FI
Inventors: Ronald D Agronin; Paul J Klemmer
Original assignee: Waertsilae Oy Ab
Priority date: 1985-01-04
Filing date: 1986-01-06
Publication date: 1987-08-31
Also published as: CA1264588A; SE8600005L; SE466757B; AT390287B; DE3600033A1; FI860051A0; FI860051A; ATA376185A; US4606264A; SE8600005D0

Description

74066

Menetelmä ja laite lämpötilgradienttikalanterointia varten Tämän keksinnön kohteena on paperista tai vastaavista aineista muodostettujen rainojen kalanterointi. Esimerkiksi aikakauslehtien, sanomalehtien ja vastaavien valmistuksessa käytetyt paperirainat on kalanteroitava pinnan kiillottamiseksi, niin että se vastaanottaa sopivasti mustetta ja on helposti luettavissa. Kalanteroinnissa kiillotetaan raina, joka kulkee kalanterointikoneen yhden tai useamman nipin kautta. Nipit on muodostettu vastakkaisten telojen pareilla.

On olemassa useita kalanterointityyppejä. Eräässä tyypissä, joka tunnetaan superkalanterointina, raina kulkee peräkkäin nippisarjojen kautta, jotka on muodostettu rauta- ja täytettyjen telojen pareilla. Käsitettä superkalanterointi käytetään, koska raina voi kulkea kahdeksan tai useamman tällaisen nipin kautta. Superkalanterointi voi antaa käyttökelpoisia ominaisuuksia rainalle, mukaanlukien parantuneen kiillon, tiheyden, sileyden ja vastaavanlaiset ominaisuudet.

Eräs toinen kalanterointityyppi on yhden ainoan tai kaksois-läpikulun omaava kalanterointikone, jossa käytetään suhteellisen vähän nippejä, esimerkiksi yksi tai kaksi nippiä, jotka on muodostettu esimerkiksi rautatelojen pareilla. Tällainen kalanterointi on tyydyttävää muutamille paperilaaduille, mutta se ei sovi laatupainatukseen tarkoitetun, korkealaatuisen kiillon ja sileyden omaavan paperin valmistukseen.

Jos tietenkin on mahdollista, olisi edullista kuljettaa raina mahdollisimman harvojen nippien läpi laatupainatukseen tarvittavien haluttujen ominaisuuksien aikaansaamiseksi.

Raina, joka kulkee moninkertaisten nippien kautta, pystyy yhä vähemmässä määrin kestämään lisäkäsittelyä murtumatta, repeytymättä, halkeilematta jne. Siten olisi erittäin toivottavaa tuottaa laatupaperia ilman tarvetta superkalante-roida raina. Lyhyesti, olisi toivottavaa tuottaa laatupape- 2 74066 ria kalanteroimalla käyttämällä vain muutamaa nippiä, esim. kahta tai vähempää.

Tekniikan tasolla on tunnettua lämpötilagradienttikalante-roida raina parannettujen kiilto-, sileys-, lujuus- ja mus-teensiirto-ominaisuuksien aikaansaamiseksi. Tällainen tieto on esitetty artikkelissa, jonka on esittänyt R.H. Crotogino julkaisussa Tappi Journal, lokakuu 1982, s. 97 - 101. Croto-ginon artikkelissa esitetään kalanterointi, jossa raina kuljetetaan nippiparin kautta, jotka on muodostettu kuumennetuilla rautateloilla. Telat kuumennetaan lähes 210°C:n (410°F) lämpötilaan. Lämpötilagradienttikalanteroinnilla tarkoitetaan, että on merkittävä ero niiden lämpötilojen välillä, joille rainan pinta ja rainan sisäosa ovat alttiina. Siten, kun suhteellisen kylmä raina tulee kosketuksiin hyvin kuumien rautatelojen kanssa, huomattava lämpötilaero esiintyy rainan pinnan ja sisäosan välillä. Kun rainaa puristetaan kuumennettujen telojen nipeillä, rainan kuuma ulkopinta muuttaa muotoaan enemmän kuin sisäosa, jolloin saadaan si-leämpi, kiiltävämpi raina, jonka lujuus on suurempi ja jossa on parempi musteen siirtokyky, kuin Tainoissa, jotka on ko-nekalanteroitu kohtuulisessa lämpötilassa. Itseasiassa Crotogino ehdottaa, että nippilämpötilagradienttikalanterointi voi lähestyä laatua, joka saadaan superkalantereilla suhteessa sileyteen ja kiiltoon.

Crotoginon laite saa aikaan rainan vakion paksuuden, mutta ei vakiota tiheyttä. Tämä johtuu ensisijassa kuumennettujen rautatelojen jäykkyydestä. Tämä tiheyden valvonnan puute saa aikaan rainan täplittymisen. Täplittymisellä tarkoitetaan sitä, että nippi ei kohtele rainan luonteenomaisia poikkeamia (korkeat ja matalat kohdat) samalla tavalla. Siten korkeat kohdat tulevat kiiltävämmiksi ja sileämmiksi kuin matalat kohdat, joita ei alisteta samaan lämpötilaan ja paineeseen .

On toivottavaa saada aikaan menetelmä ja laite, jolla on lämpötilagradienttikalanteroinnin - muutamien nippien -edut, 3 74066 mutta joka voi tuottaa korkealaatuisia rainoja ilman täplit-tymistä.

Tämän keksinnön kohteena on siten saada aikaan parannettu menetelmä ja laite lämpötilagradienttikalanterointia varten, joka voi saada aikaan lämpötilagradienttikalanteroinnin, nimittäin muutamien nippien edut samalla, kun tuotetaan korkealaatuinen, vakion tiheyden omaava raina, jossa on vähän tai ei yhtään täplittymistä.

Keksinnön tehtävänä on edelleen saada aikaan kahden nipin lämpötilagradienttikalanterointimenetelmä ja -laite, jossa käytetään kuumennettua rautatelaa yhdessä kuumentamattoman joustotelan kanssa, jolloin rainan molemmat puolet voidaan käsitellä.

Keksinnön vielä eräänä tehtävänä on saada aikaan lämpötila-gradienttikalanterointimenetelmä ja -laite, jossa käytetään kuperaa säätöjoustotelaa kiillotuksen laadun maksimoimisek-s i.

Keksinnön muut tehtävät ja edut selviävät seuraavasta selityksestä.

Keksintö yhdistää superkalanteroinnin edut lämpötilagradi-enttikalanteroinnin etuihin, jolloin tarvitaan suhteellisen vähän nippejä rainan valmistamiseksi, jossa on parannetut kiilto-, sileys- ja musteensiirto-ominaisuudet samalla, kun sen ominaisuudet ovat muutoin saatavissa ainaostaan superka-lanteroinnista. Tämä saadaan aikaan käyttämällä kahta telojen paria, jotka muodostavat kaksi nippiä (olettaen, että rainan molemmat puolet on käsiteltävä). Ensimmäisessä nipis-sä käytetään kuumennettua rautatelaa ja kuumentamatonta joustotelaa. Toinen nippi sisältää saman telaparin, mutta käännetyssä asennossa rainan toisen puolen käsittelemiseksi. Rautatelat kuumennetaan vähintään 177°C:n (350°F:n) lämpötilaan, mikä on likimääräinen lämpötila, jossa selluloosakui-dut alkavat pehmetä ja muuttaa muotoaan rainassa. Eräässä keksinnön edullisessa sovellutusmuodossa joustotela, joka 4 74066 voi olla valmistettu Nomex®:sta tai jostakin muusta saatavilla olevasta joustavasta materiaalista, voi sisältää alue-säätöjärjestelmän. Aluesäätöjärjestelmällä tarkoitetaan sitä, että kuperuusgeometriaa voidaan vaihdella kuumien kohtien eliminoimiseksi, joita rainaprofiilin telojen kulumisen tai vaurioitumisen aiheuttamat vaihtelut aiheuttavat.

Piirustuksissa kuvio 1 on jäljennös kuviosta, joka esiintyy selityksen taustaosassa mainitussa Crotoginon artikkelissa, kuvio 2 on kaaviomainen kaavio laitteesta, joka sopii keksinnön mukaisen menetelmän suorittamiseen, kuvio 3 on kuva keksinnön eräästä edullisestä sovellutusmuo-dosta, jossa käytetään säädettävä kuperaa joustotelaa, kuvio 4 on kuva, joka osoittaa tapaa, millä säädettävä kupera säätöjoustotela toimii.

Keksinnön kohteena on lämpötilagradienttikalanterointi. Tässä tekniikassa käytetään korkean lämpötilan omaavia teloja rainan kalanteroimiseksi, lämpötiloja, jotka ovat paljon korkeampia kuin rainan lämpötila ennen sen saapumista kalan-terointinippiin.

Vakiokalanteroinnissa käytetään joko konekalantereita tai superkalantereita, jolloin maksimaalinen työlämpötila ei tavallisesti ole yli 93°C (200°F). Tämä lämpötila tuotetaan kuumentamalla rautatelat, jotka muodostavat vähintään toisen jokaisen nipin kahdesta telasta. Joissakin tapauksissa rau-tatela on vastapäätä joustotelaa, joka kalanterin pidennetyssä toiminnassa voi itse tulla yhtä kuumaksi tai kuumemmaksi kuin rautatela. Konekalanterointi (muutamia nippejä) ei voi tuottaa korkealaatuisen kiillon omaavaa vakiotiheyk-sistä paperia. Kun halutaan korkealaatuisempi kiilto, on tarpeen käyttää superkalanteria, jossa on useta nippejä (9 -11), halutun tuloksen aikaansaamiseksi. Tällä on kuitenkin I; 5 74066 haitallinen vaikutus kuohkeuteen ja tietenkin se vaatii kallista koneistoa sekundäärisessä käsittelyssä.

Vastakohtana lämpötilagradienttikalanterointi, jossa käytetään vain yhtä tai kahta nippiä, voi saada aikaan korkeatasoisen kiillon ilman olennaista kuohkeuden menetystä. Edelleen tämä voidaan suorittaa haluttaessa "koneessa", mikä tarkoittaa suoraan rainan tullessa paperinvalmistuskoneesta pikemminkin kuin sekundäärisenä, jo olemassa olevan rainan käsittelynä, kuten superkalanteroinnissa. Lämpötilagradient-tikalanteroinnissa toinen tai molemmat nipin muodostavat telat kuumennetaan vähintään 177°C (350°F:n) lämpötilaan. Tämä lämpötila on kriittinen ja riippuu rainan erityisten kuitujen "juoksulämpötilasta". Tehokkaan lämpötilagradienttika-lanteroinnin aikaansaamiseksi nipin lämpötilan on oltava riittävä aikaansaamaan rainan pintakuitujen muodonmuutos.

Lämpötilagradienttikalanterointi, jossa käytetään kahta kuumennettua rautatelaa, on esitetty Crotoginon edellä mainitussa tekniikan tason julkaisussa. Kuvio 1 on jäljennös Crotoginon julkaisun kuviosta ja se esittää tavallisen kalante-roinnin ja lämpötilagradienttikalanteroinnin välistä lämpötilagradientt ieroa. Kuten voidaan nähdä kuvion vasemmasta osasta, tavallisessa kalanteroinnissa kalanteritelojen ja paperin välinen lämpötilaero on pieni kuten myös lämpötilan vaihtelu rainan paksuudella. Nippipaine muuttaa tästä syystä koko rainan muotoa yhdenmukaisesti sen paksuudella. Siten suuri kiilto vaatii monta nippiä ja tämä vähentää rainan kuohkeutta.

Lämpötilagradienttikalanteroinnissa raina saatetaan kosketuksiin hyvin kuumien kalanteritelojen kanssa, jotka tuottavat esitetyn korkean lämpötilagradientin rainan pinnan ja keskiosan välissä. Nippipaine rainan kuumemmilla pinnoilla saattaa ne muuttamaan muotoaan enemmän kuin rainan keskiosassa, mikä tuottaa parannetun kiillon pienemmällä kuohkeus-häv iöllä.

6 74066

Crotogino esittää tästä syystä parannuksen, jossa voidaan saada aikaan korkea kiilto vain muutamilla nipeillä. Kuitenkin Crotoginon menetelmä, jossa käytetään kahta kuumennettua rautatelaa, tuottaa rainan, jossa on vakio paksuus, mutta ei vakiota tiheyttä johtuen rainan ei-vältettävissä olevista vaihteluista (korkeat ja matalat kohdat). Tuloksena Crotoginon tekniikka, vaikkakin se tuottaa suuremman keskimääräisen kiillon, tuottaa täplittyneen rainan, jossa jotkut rainan osat ovat kiiltävämpiä kuin toiset. Tämä vaikutus häiritsee painatusta aiheuttaen musteen siirron vaihteluita ja lopuksi paperin luottavuuden vaihteluita.

Tämän keksinnön mukaisesti korkean lämpötilan omaavan kalan-teroinnin - suurempi kiilto muutamilla nipeillä - saadaan aikaan ilman täplittymistä. Tässä keksinnössä käytetään vähintään yhtä nippiä, joka on muodostettu kuumennetulla rau-tatelalla ja taipuisalla tai joustotelalla. Jos vain yksi puoli rainasta on kalanteroitava, riittää yksi nippi. Jos rainan molemmat puolet on kalanteroitava, tarvitaan kaksi nippiä. Jos halutaan lisäparannusta rainaan, voidaan tarvita paperin kalanteroimista kolmella tai useammalla nipillä.

Keksinnön havainnollistamiseksi kuviossa 2 nähdään kaksois-nippijärjestely, joka sopii keksinnön käytännön toteutukseen. Kuviossa 2 tukipylväs 10 on varustettu kahdella telojen parilla, jotka muodostavat ensimmäisen nipin 12 ja toisen nipin 14, joiden läpi raina 16 kulkee. Nippi 12 on muodostettu kuumennetulla rautatelalla 18 ja kuumentamattomalla joustotelalla 20. Nippi 14 on samoin muodostettu rautatelalla 22 ja joustotelalla 24. Huomatkaa kuitenkin, että rauta-telan ja joustotelan suhteellisia asemia voidaan vaihtaa niin, että rainan 16 molemmat pinnat voidaan käsitellä. Keksinnön mukaisesti rautatelat 18 ja 22 on kuumennettu tarvittavaan lämpötilaan, jossa rainan pinnan kuidut alkavat muuttaa muotoaan. Tämä on keskimäärin 176 - 204°C (350 - 400°F). Joustotelat 20 ja 24 voidaan valmistaa useista joustavista materiaaleista, kuten Nomex®:sta, paperilla täytetyistä teloista tai vastaavista. Niitä ei saa kuumentaa, vaikkakin ne I: 7 74066 tulevat melko kuumiksi rautatelasta tapahtuvan lämmönsiirron johdosta.

Koska joustotelat mukautuvat rainan vaihteluihin, vältetään Crotoginon tekniikan aiheuttama täplitysvaikutus. Tämä keksintö pystyy tuottamaan suuren kiillon valitussa, vakiossa tiheydessä. Rainan kiilto on suhteellisen yhdenmukainen ja rainan tiheys on olennaisesti vakio. Alla olevassa taulukossa nähdään tavanomaisen superkalanteroinnin, Crotogino-mene-telmän ja tämän keksinnön vertailutiedot.

TAULUKKO 1, PÄÄLLYSTETTY PAPERI

Kiilto (Gardner) Print Surf (karheus) huopa viira huopa viira

Superkalanter i (9 nippiä) 87 82 1,21 1,59

Crotogino, 2 lämmitettyä rautatelaa (1 läpäisy) 72 70 1,90 2,20

Keksinnön kohde, 1 lämmitetty terästela, 1 joustotela (2 läpäisyä) 82 81 1,47 1,69 74066 8

TAULUKKO 2, SANOMALEHTIPAPERI

Kiilto (Gardner) Print Surf (karheus) huopa vi ira huopa viira

Superkalanter i (9 nippiä) 27 35 2, 13 2,06

Crotog ino, 2 lämmitettyä rautatelaa (1 läpäisy) 26 24 3,47 3,51

Keksinnön kohde, 1 lämmitetty terästela, 1 joustotela (2 läpäisyä) 33 35 2,41 2,40

Kuten taulukosta voidaan nähdä, tämä keksintö saa aikaan tuotteen, jossa on erinomainen kiilto ja Parker print Surf (karheuden mitta). Tarkasteltaessa arvoja on ymmärrettävä, että tarkat vertailut ovat vaikeita suorittaa paperirainojen näytteiden vaihteluiden, testausmenetelmien pienien erojen ja mittaustekniikkojen virherajoitusten johdosta. Siitä huolimatta voidaan arvoista nähdä, että tämä keksintö saa aikaan erinomaisen rainan verrattuna superkalanterointiin ja yleisesti paremman rainan ilman täplitysongelmaa kuin Croto-ginon tekniikan mukaisessa lämpötilagradienttikalanteroin-nissa on saavutettu.

Kuviossa .3 on esitetty keksinnön eräs edullinen sovellutus-muoto. Kuviossa 3 elementtejä, jotka ovat identtisiä kuviossa 2 esitettyjen kanssa, on merkitty samoin numeroin. Tässä keksinnön sovellutusmuodossa käytetään erityisesti konstruoituja joustoteloja 30 ja 32, joissa on säädettävä kuperuus-ohjaus. Säädettävät kuperat ohjaustelat voidaan säätää profiililtaan rainan poikittaissuunnassa kuumien kohtien eliminoimiseksi, joita aiheuttavat telojen epätasainen kuluminen, epätasainen kuormitus (nippipaine) tai muut tekijät, joita yleensä esiintyy kalanteroinnissa.

Tekniikan tasolla säädettävät kuperat telat ovat tavallisesti rautateloja. Tämän keksinnön tarkoituksia varten on kui- l! 9 74066 tenkin toivottavaa saada aikaan joustotela, jossa on säädettävä kuperuus. Tämä on tarpeen, koska olemassa olevia säädettäviä kuperia teloja ei voida kuumentaa korkeisiin lämpötiloihin 177 - 204°C (350 - 400°F), joita tarvitaan tämän keksinnön mukaiseen lämpötilagradienttikalanterointiin.

Kuten kuviossa 4 on esitetty, joustotela on säädettävä kupera tela. Sen profiilin säätää kalanterin käyttäjä rainan ominaisuuteen suhteessa olevan muuttujan funktiona, kuten esimerkiksi nipin yli olevan lämpötilaprofiilin, rainan ka-lanteroinnin jälkeen mitatun kuohkeuden jne. mukaisesti. Kuperuuden säätömekanismi ja säätölaitteen säätämistekniikka ovat tunnettuja tekniikan tasolla, kuten on esimerkiksi esitetty US-patenteissä 4,37,468 ja 4,480,537, joista viimeksi mainittu on tämän hakemuksen hakijan ja se on otettu tähän viitejulkaisuksi. Lyhyesti mekanismi sisältää hydraulisen servojärjestelmän, joka sisältää pumpun öljyn toimittamiseksi valittuihin elementteihin 40 joustotelan kalanterointi-pinnan 42 profiilin muuttamiseksi.

Toiminnassa rautatela 18 ja 22 esikuumennetaan tarvittavaan, n. 177 - 204°C:n (350 - 400°F:n) lämpötilaan. Raina kuljetetaan sitten nippien läpi ja alistetaan rautatelan ja jousto-telojen vaikutukseen rainan kiillottamiseksi, jolloin rainan pinnan kiilto ja sileys paranee ilman kuohkeuden häviötä. Tiheys säilyy olennaisesti vakiona, koska joustotela pystyy mukautumaan rainan vaihteluihin ja tasoittamaan rainan vaihtelut. Tätä optimoidaan käyttämällä joustoteloja, joissa on muuttuva kuperuuden säätökyky. Muodostuva raina on erittäin kiiltävä ja sileä, sen kuohkeus on hyvä, sen tiheys on vakio ja yhtä tärkeää on, että täplitystä ei esiinny.

Vaikka olemme esittäneet keksinnön sovellutusesimerkkejä, on selvää, että tämä selitys on vain esimerkkinä ja että keksinnön laajuutta rajoittavat ainoastaan oheiset vaatimukset.

Claims

74066 ίο Patentt ivaat imukset:

1. Menetelmä paperirainan (16) kalanteroimiseksi erittäin kiiltävän, sileän ja olennaisen vakiotiheyksisen rainan saavuttamiseksi, ja täplityksen minimoimiseksi, jossa menetelmässä järjestetään vähintään yksi nippi (12, 14) kalanteroi-tavan rainan (16) kumpaakin puolta varten, mikä nippi (12, 14. on muodostettu rautatelalla (18) ja joustotelalla (20), ja kuljetetaan raina (16) jokaisen nipin (12, 14) kautta, tunnettu siitä, että a) joustotelan (20) profiilia säädetään rainan (16) poikkeamien, telan kulumisen, kuumien kohtien ja vastaavien tasaamiseksi, jolloin varmistetaan rainan (16) vakio tiheys ja eliminoidaan olennaisesti täplittyminen, ja b) kuumennetaan rautatela (20) vähintään 177°C:n (350°F:n) lämpötilaan, joka tarvitaan paperirainan (16) pintakuitujen muodonmuutokseen, mutta kuitenkin sellaista lämpötilaa alhaisempaan lämpötilaan, joka tarvitaan sisäkuitujen muodonmuutokseen, jolloin sisäkuidut jätetään suhteellisesti vii-leämmäksi ja oleellisesti muuttumattomaksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheessa (b) kuumennetaan rautatela (20) n. 177 - 204°C:n (n. 350 - 400°F:n) lämpötilaan.

3. Laite paperirainan (16) kalanteroimiseksi erittäin kiiltävän, sileän, olennaisen vakiotiheyksisen ja minimaalisesti täplittyneen rainan (16) saavuttamiseksi, tunnettu a) vähintään yhdestä nipistä (12, 14) kalanteroitavan rainan kumpaakin pintaa varten, mikä nippi on muodostettu rautatelalla (18) ja joustotelalla (20), b) laitteesta rautatelan (18) kuumentamiseksi vähintään minimilämpötilaan, joka tarvitaan paperirainan (16) pintakuitu jen muodonmuutokseen, I: 11 74066 c) laitteesta rainan (16) kuljettamiseksi jokaisen nipin (12, 14) läpi.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että joustotelan (20) ulkopinta on muodostettu taipuisasta tai joustavasta materiaalista.

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että joustotela (20) sisältää laitteen kuperuuspro- fiilinsa muuttamiseksi ja edelleen laitteen muuttolaitteiden ohjaamiseksi rainan (16) vaihtelun, telan kulumisen, kuumien kohtien ja vastaavien kompensoimiseksi, jolloin samalla varmistetaan olennaisesti rainan (16) vakiotiheys ja eliminoidaan olennaisesti täplittyminen.

6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että kuumennuslaite kuumentaa rautatelan n. 177 -204°C:n (350 - 400°F:n) lämpötilaan.

7. Menetelmä paperirainan kalanteroimiseksi, t u n n e t t u siitä, että a) kuljetetaan raina (16) vähintään yhden nipin (12, 14) läpi, joka on muodostettu ensimmäisellä ja toisella telalla, jolloin ensimmäinen tela on rautatela (18), joka on lämmitetty vähintään 177°Csn (350°F:n) pintalämpötilaan ja toinen tela on joustotela (20), jossa on laite, joka mahdollistaa profiilin säätämisen nipissä kiillon optimoimiseksi, tiheyden säilyttämiseksi ja täplittymisen minimoimiseksi. Patentkrav: 740 6 6