FI74088B - Fibermaterial foer framstaellning av oeverdrag foer elastiska polervalser samt elastisk kalandervals med ett oeverdrag av foertaetat fibermaterial. - Google Patents

Description

1 74088

Kuitumateriaali joustavien kiillotustelojen päällysteiden valmistusta varten sekä joustava kalanteritela, jonka päällys on tiivistettyä kuitumateriaalia 5 Keksinnön kohteena on paperin muodossa oleva, jous tavien kiillotustelojen, esimerkiksi paperin satinointiin käytettävien superkalanterien, päällysteiden valmistukseen käytettävä kuitumateriaali, tällaisen kuitumateriaalin käyttö sekä joustava kalanteritela, nimenomaan paperin satinoin-10 tia varten, varustettuna tiivistettyä kuitumateriaalia olevalla päällysteellä.

Esimerkiksi satinointia varten, toisin sanoen korkealuokkaisten painopaperien, mutta myös muiden erikoispaperien, kuten esimerkiksi pergamiinin, kiillottamiseen käy-15 tetään ns. superkalantereita, jotka koostuvat sarjasta päällekkäisiä, kulloinkin tietyn puristusraon keskenään muodostavia teloja, jotka koostuvat pääosin vuorotellen kovista terästeloista ja teloista, joissa on voimakkaammin joustava vaippa, joka muuttaa muotoaan paineen alaisena puristus-20 raossa. Tällöin syntyvän nopeuseron ja joustavien telojen vanutustoiminnon synnyttämän lämpötilan avulla kiillotetaan peräkkäin erillisten puristusrakojen läpi edestakaisin ohjattu paperi.

Superkalanterien joustavien telojen vaipan tai pääl-25 lysteen materiaalina on tullut suosituksi erityinen kuitumateriaali, joka puristetaan suurien, noin 50 - 60 MPa paineiden alaisena telasydämien päälle ja sorvataan tähän liittyen lieriön muotoisiksi ja kiillotetaan.

Kuitumateriaalina käytetään mieluimmin selluloosa-30 kuituja, nimenomaan puuvillalinttereitä. Näihin selluloosa-kuituihin voi kuitenkin olla sekoitettuna myös muita kuitumateriaaleja. Niinpä joustavien kalanteritelojän eurooppalainen standardipäällyste sisältää 80 % puuvillaa ja 20 % villaa. Erikoistarkoituksia varten käytetään myös sellai-35 siä telanpäällyksiä, joissa on jopa 50 % asbestikuituja.

Joustavien kalanteritelojen päällystämiseen käytetty kuitumateriaali, joka useimpia käyttötarkoituksia var- 2 74088 ten sisältää pääasiassa puuvillakuituja, joissa on mahdollisesti osa villaa, otetaan käyttöön tästä materiaalista tehdyn paperin muodossa, joka valmistetaan tavanomaisen paperinvalmistusmenetelmän mukaan pitkäviirapaperikoneil-5 la. Paperista leikataan kahdeksankulmaisia tai pyöreitä levyjä, joissa on keskiaukko telan sydäntä varten ja jotka pinotaan sitten telan sydämen päälle ja puristetaan yhteen aksiaalisuunnassa mainituilla, jopa 60 MPa:n paineilla.

Näin esivalmistetut telat sorvataan sitten uuteen mittaan 10 ja kiillotetaan.

Ei ole kuitenkaan aivan välttämätöntä asettaa kuitumateriaalia telanpäällystettä varten käytettäväksi paperin muodossa. Tunnetaan myös sellaisia valmistusmenetelmiä, joissa kuitumateriaali, esimerkiksi karstattu puuvillakui-15 tu puristetaan muulla tavalla telan sydämen päälle. Nykyään käytetään kuitenkin melkein yksinomaan kalanterite-lapapereita joustavien kalanteritelojen uudelleenpäällys-tämiseen.

Tosin joustavien kiillotustelojen päällystämiseen 20 käytetyissä selluloosakuiduissa, pääasiassa puuvillalint-tereissä, on käsiteltävien paperien kiillottamista varten ensiluokkaisia teknisiä ominaisuuksia, mikä on johtanut niiden yleiseen käyttöön, mutta ne aiheuttavat kuitenkin lukuisia mahdollisia ja yleensä kustannuksia synnyttäviä 25 vaikeuksia. Telojen ympärysmitan alueella esiintyvässä va-nutustyössä syntyy tuntuvia lämpötiloja käytetyissä jopa 300 daN/cm Iinjapaineissa. Puuvillakuitujen selluloosama-teriaalin suhteellisen huonon lämmönjohtokyvyn takia te-lavaipoissa syntyy poisjohtamattoman lämpöenergian vuoksi 30 lämmön kasaantumista, mikä saa aikaan korkeimmat lämpötilat alueella, joka on noin 10 mm telan pinnan alla. Erityisesti lämpötilahuippuja esiintyy telojen pinnan vahin-goittumisalueilla, joita voi muodostua helposti satinoi-dun paperiradan revetessä tai vieraiden kappaleiden men-35 nessä telarakojen läpi. Etenkin tällaisissa kohdissa esiintyy sellaisia lämpötilannousuja, että telanpäällysteen kui- 3 74088 tumateriaali palaa pinnan alla säännnöllisesti. Siten telanpäällyste menettää näillä alueilla erikoisominaisuutensa ja eikä sitä yleensä voida enää käyttää, mistä on seurauksena tuntuvat kustannukset, kun joudutaan hank-5 kimaan uusi päällyste.

Mitä erilaisimmilla kalanterien rakenteellisilla toimenpiteillä on yritetty pitää huolta, että lämpötila-huiput, jotka aiheuttavat telojen palamisia, estetään esimerkiksi sisäpuolisilla telan jäähdyttämisillä. Selluloo-10 samateriaalin huonosta lämmönjohtokyvystä johtuen tällaisilla toimenpiteillä on kuitenkin vain rajoitettu teho. Esiintyviä vaikeuksia sekä toimenpiteitä, joilla nämä yri- i tetään poistaa, ovat selostaneet esimerkiksi E. Munch ja W. Schmitz julkaisussa "Wochenblatt fur Papierfabrikation" 15 1980, vihko 11/12. Tässä julkaisussa asiantuntevat teki jät vahvistavat, ettei tähän mennessä ole voitu käyttää hyväksi superkalanterin teknologisia mahdollisuuksia, koska näihin asti ei ole hallittu joustavien telojen edellä mainittua palamisvaaraa. Kalantereissa, jotka on tarkoitettu 20 erikoispapereille, jotka, kuten pergamiini, vaativat erittäin voimakkaan satinoinnin, käytetään kalanteritelanpääl-lysteitä, joissa on jopa 50 % asbestikuituja, koska nämä kuidut kestävät paremmin esiintyvät korkeat lämpötilat. Tämänlaatuiset telanpäällysteet eivät ole kuitenkaan muil-25 ta teknologisilta ominaisuuksiltaan niin edullisia. Sen vuoksi onkin tehty lisäyrityksiä sellaisen kuumuuden kestävän kuitumateriaalin löytämiseksi kalnteritelan päällysteitä varten, joka vastaa teknologisilta ominaisuuksiltaan puuvillapäällysteitä. Tähän mennessä nämä ponnistelut ei-30 vät ole kuitenkaan olleet menestyksellisiä.

Käsiteltävän keksinnön tavoitteeksi asetettiin mainitun probleeman ratkaiseminen paremmalla lämmön johtamisella pois telanpäällysteestä, ilman että joustavien ka-lanteritelanpäällysteiden tähän mennessä hyviksi todet-35 tujen kuitumateriaalien teknologiset ominaisuudet kärsivät tällöin.

4 74088

Yllättäen on käynyt ilmi, että lisäämällä telan-päällysteen materiaalin kuituaineisiin tietty määrä hiilikuituja lämmön kasaantuminen telan pinnan alle voidaan melkein kokonaan eliminoida ja samanaikaisesti jopa pa-5 rantaa vielä teknologisia ominaisuuksia, nimenomaan kuitumateriaalin joustavuutta.

Keksinnön mukaiselle kuitumateriaalille onkin tunnusomaista, että kuitumateriaalin varsinainen kuituaine sisältää hiilikuituja, joiden osuus kokonaiskuituaineesta 10 on 1,5-15 paino-%, edullisesti 3-12 paino-%.

Kun tässä yhteydessä puhutaan "kuitumateriaalista", niin sillä tarkoitetaan telanpäällystettä varten koko sitä materiaalia, joka asetetaan käytettäväksi yleensä paperin muodossa. "Kuituaineella" tarkoitetaan sen sijaan 15 kuitumateriaalin varsinaisia kuitumaisia aineita, jotka yhdessä mahdollisesti vielä muiden lisäaineiden kanssa muodostavat kuitumateriaalin raaka-aineen telanpäällystettä varten.

Keksinnön mukaisessa kuitumateriaalissa hiilikui-20 tujen osuus kokonaiskuituaineesta on 1,5-15 paino-%, edullisesti 3-12 paino-%. Tämän osuuden ollessa 2 paino-% on muista edellytyksistä ja lisäyksistä riippuen otettava laskelmissa huomioon merkittävä vaikutus. Yli 10 paino-% :n lisämäärät ovat tosin mahdollisia, mutta ne eivät 25 kuitenkaan enää oleellisesti paranna vaikutusta, jollainen tarvitaan käyttöolosuhteissa lämmön kasaantumisen eliminoimiseksi telan pinnan alle. Koska hiilikuitu on suhteellisen kallista, suuremmat lisämäärät osoittautuisivat ainakin kustannusten kannalta epäedullisiksi. Valit-3C taessa hiilikuitua onkin kiinnitettävä huomiota siihen, että se muodostaa muiden kuituaineiden kanssa riittävän seoksen ainesuspensiossa. Sellaiset hiilikuidut, jotka kelluvat laimeassa liuoksessa tai ovat pääasiassa vesi-pakoisia, ovat vähemmän sopivia, sikäli kun kuitumate-35 riaali valmistetaan etukäteen normaalissa paperinvalmistusprosessissa paperin muodossa. Tätä varten on esimerkik- i 5 74088 si eräs polyakryylinitriilipohjainen hiilikuitu osoit-taunut mahdolliseksi. Hiilikuitujen kuitupituuksien olisi tarkoituksenmukaista vastata suuruusluokaltaan muiden kuituaineiden vallitsevia kuitupituuksia, jotta voitaisiin 5 valmistaa mahdollisimman homogeeninen suspensio. Myös kuidun vahvuuden tulisi olla suuruusluokaltaan sopeutettu muuhun kuituaineeseen, jotta paperinvalmistuksessa kuitujen keskinäinen vanutus voi esiintyä. Hiilikuituja, joiden pituus on 3 mm ja halkaisija 5-10 pm, voitaisiin esi-10 merkiksi käsitellä menestyksellisesti puuvillalinttereil-lä, joiden pituus on 2-3 mm ja halkaisija 17-27 pm.

Keksinnön mukaisen kuitumateriaalin lämmönjohto-ominaisuuksia voidaan myös vielä parantaa lisäämällä kuituaineeseen sähköä johtavaa nokea. 0,5-10 paino-%:n suu-15 ruiset lisäykset koko kuituaineeseen nähden ovat mahdollisia. Kuitenkin noen lisäämisen vaikutus on samanlaiseen paino-osuuteen nähden hiilikuituihin verrattuna tuntuvasti pienempi. Noen käyttämisellä paperivalmistuksessa on lisäksi se varjopuoli, että tämä ei-kuituinen materiaali 20 jää huonommin paperikoneen viiraan ja kuormittaa sen vuoksi veden kierrätystä. Lisäksi hiilikuitu edistää paperin kestävyyttä ja joustavuutta. Noen lisääminen sopeuttamalla hiilikuituosuus vastaavasti on selvitettävä jokaisen erillisen tapauksen osalta teknologisten ja kustannusnäkökoh-25 tien pohjalta.

Keksinnön mukainen kuitumateriaali sisältää edullisesti hiilikuitujen lisäksi sellaisesta kuituaineesta, joka käsittää pääasiassa yksinomaan puuvillakuituja tai puu-villalinttereitä ja villaa painosuhteessa 7:3-9:1.

30 Keksintö koskee myös uuden kuituaineen käyttämis tä päällysteiden valmistukseen joustavia kiillotusteloja, nimenomaan kalanteriteloja, mutta myös sellaisia joustavia kalanteriteloja varten, jotka on varustettu tiivistettyä kuitumateriaalia olevalla päällysteellä, joka si-35 sältää tietyn määrän hiilikuituja, mieluimmin paperin osalta aikaisemmin selostettuina määrinä. Keksinnön mu- 6 74088 kaisien telojen päällysteen ei välttämättä tarvitse olla peräisin paperista. Noen lisääminen on myös tällöin mahdollista .

Seuraavassa selostettujen suoritusesimerkkien tar-5 koituksena on valaista keksintöä vielä lähemmin.

Esimerkki 1 "Rapid-Köthen"-tyyppisellä laboratorioarkinmuodos-timella (katso Zellcheming-Merkblatt V/8/57: Einheitsmet-hode fiir die Festigkeitsprufung von Zellstoffen, Blatt-10 herstellung mit Hilfe des Rapid-Köthen-Gerätes) valmistettiin laboratorioarkkeja, joiden paino pintayksikköä koh- 2 den oli noin 150 g/m , kuituaineesta, joka käsitti 90 % puuvillalinttereitä ja 10 % hiilikuitua. Hiilikuituna käytettiin polyakryylintriilipohjaista hiilikuitua, tyyppi-15 merkintä Sigrafil SFC 3, valmistaja SIGRI elektrograph.it GmbH, Meitingen. Tämän kuidun kuitupituus on 3 mm ja kuidun halkaisja 5-10 jam. Hiilikuidun halkaisija oli tällöin noin puolet käytetyn puuvillalintterin halkaisijasta, joka on tavallisesti 17-27 |im. Puolikarkeiden puuvillalintte-20 rien kuidun pituus on noin 2-3 mm. Hiilikuitujen pituus vastasi sen vuoksi pääasiassa käytettyjen selluloosakui-tujen pituutta.

Näiden paperien soveltuvuus testattiin eräässä la-boratoriokoestusmenetelmässä, joka pääasiassa simuloi jous-25 tavien kalanteritelojen kuormitusta. Tämä koestusmenetel-: män on mainittu jo alussa mainitussa E. Munchin ja E.

Schmitzin kirjoituksessa julkaisussa "Wochenblatt fiir Papierfabrikation", 1980, nro 11/12. Tässä koestusmene-telmässä päällekkäin sijoitetuista koepaperiarkeista pu-30 ristetään reunapituudeltaan 40 mm:n suuruinen kuutio sellaisella paineella, jota käytetään kalanteritelojen päällysteiden valmistuksessa. Tämän koekuution päälle pannaan sitten juntta, jota vaihtokuormitetaan paineilmavasaran avulla. Kuormituskohdan alapuolelle koekuutioon sijoitetaan 35 lämpötilanilmaisimia, nimittäin ensimmäinen lämpötilanil-maisin 10 mm yläpinnan alapuolelle ja toinen lämpötilanil- l 7 74088 maisin 20 mm yläpinnan alapuolelle. Koekuution vaihtokuor-mitusta pidetään sitten yllä siihen sakkka, kunnes alue palaa juntan alla, jolloin syntyy ns. "burn-out". Tavanomaisia kalanteritelapapereita varten, joissa on noin 5 80 % puuvillakuitua ja 20 % villakuitua, juntan koestus- vaatimukset ovat 490 N:n kuorman ja 50 Hz:n taajuuden kohdalla vastaten 5,0 x 10b Pa:n vaihtelevaa painetta.

Tavanomaista materiaalia olevan koekuution 20 minuutin oloaika arvostellaan tällöin hyväksi, vain 10 mi-10 nuutin oloaika huonoksi. Ilmaisimien 1 ja 2 välinen lämpötilaero on tavanomaisissa kalanteritelapapereissa kokeen lopulla noin 90°C. Koska molempien ilmaisimien lämpötila-gradientti on kokeen lämmön poisjohtavuuden mitta, tästä arvosta käy jo selville selluloosapohjäisten kalanterite-15 lapaperien huono lämmön poisjohtavuus, joka aiheuttaa mainitun lämmön kasaantumisen ja lopulta burn-outin koekappaleen yläpinnan alapuolella.

Keksinnön mukaista koestuspaperia käytettäessä ei edes 40 minuutin koestusajan jälkeen esiintynyt vielä 20 burn-outia. Ilmaisimien 1 ja 2 välinen lämpötilaero oli jonkin ajan kuluttua 30°C eikä se muuttunut enää, mistä voitiin päätellä, että lämmön poisjohtavuudessa oli muodostunut tietty tasapainotila, niin ettei koekappaleen palamista juntan alla ollut enää odetettavissa.

25 Esimerkki 2

Esimerkin 1 kohdalla selostettuja vastaavissa olosuhteissa valmistettiin jälleen koestuskuutio, mutta juntan läpi menevä kuormitus kuitenkin kaksinkertaistettiin. Tavanomaisissa kalanteritelapapereissa syntyy tällä kuor-30 mituksella burn-out muutamien minuuttien kuluttua. Keksinnön mukaisessa koestuspaperissa ei edes näissä tiukennetuissa olosuhteissa tapahtunut vielä palamista. Vasta sitten, kun myös kuormitustaajuutta lisättiin vielä, voitiin 55 minuutin oloajan jälkeen saada aikaan burn-out. 35 Ilmaisimista mitatut lämpötilat olivat 216°C (ilmaisin 1) ja 152°C (ilmaisin 2).

8 74088

Esimerkki 3 Näiden poikkeuksellisen edullisten koetulosten perusteella valmistettiin kaupallisella paperikoneella ka-lanteritelapaperi, jossa oli 90 paino-% puuvillalintte-5 reitä ja 10 paino-% hiilikuituja esimerkissä 1 mainittua lajia koneen nopeuden ollessa noin 80-90 m/min ja pinta- 2 yksikön painon noin 160-170 g/m . Tällä paperilla päällystettiin kalanteritela, joka pantiin pergamiinipape-rein satinointikalanteriin, joka toimii poikkeuksellisen 10 suurissa satinointikuormituksissa ja jossa käytetään sen vuoksi normaalisti pelkästään vain joustavia kalanterite-loja, joiden telanpäällysteissä on suuri määrä asbesti-kuituja. Aikaisemmat kokeet joustavilla telanpäällysteil-lä, jotka olivat puuvillaa, antoivat teloille tulokseksi 15 alle kahden tunnin oloaikoja. Keksinnön mukaisen päällysteen käsittävää telaa voitiin käyttää yli 526 tunnin pituinen tuotantoaika. Silloin muodostui himmeä yläpinta ja tähän liittyvässä päällysteen lohkeamisessa todettiin, että tela oli kokonaan palanut. Päinvastoin kuin tässä tapah-20 tumassa, useimmat tavanomaiset telat on vaihdettava paikallisten palamisien vuoksi. Tällöin käytössä ei koskaan päästä materiaalin täydelliseen palamiseen. Tämä viittaa siihen, että niillä yläpinnan vahingoittumisilla, joita ei kalanterin käytössä voida koskaan välttää, on keksin-25 nön mukaisessa telassa tuskin merkitystä, koska siinä paikalliset lämpötilannousut poistuvat selvästi paremmin ja jakautuvat koko telan osalle.

Teollinen sovellettavuus

Suoritusesimerkit osoittavat, että keksinnön mu-30 kaisella kuitumateriaalilla voidaan valmistaa joustavia kalanteriteloja varten sellaisia päällysteitä, jotka kestävyyden suhteen voittavat tuntuvasti tähän mennessä tunnetut telanpäällysteet, jolloin hiilikuitujen lisääminen vaikuttaa myös teknologisesti edullisesti telan toimin-35 taan. Nämä kokonaan edulliset tulokset mahdollistavat lisäksi koneiden valmistajien kalanteritekniikassa jo jo- 9 74088 kin aika sitten huomioimat muutokset ja uudet käyttömahdollisuudet, joita ei tavanomaisten kalanteritelanpäällys-teiden palamisvaaran vuoksi ole voitu toteuttaa.

Claims (9)

1. Paperin muodossa oleva, joustavien kiillotustelojen, esimerkiksi paperin satinointiin käytettävien superkalanterien, 5 päällysteiden valmistukseen käytettävä kuitumateriaali, tunnettu siitä, että kuitumateriaalin varsinainen kuituaine sisältää hiilikuituja, joiden osuus kokonaiskuituaineesta on 1,5 - 15 paino-%, edullisesti 3-12 paino-%.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuitumateriaali, t u n - 10. e t t u siitä, että se sisältää kuituaineen lisäksi kokonaiskuituaineesta laskettuna 0,5 - 10 paino-% sähköä johtavaa nokea.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kuitumateriaali, tunnettu siitä, että ei-hiilikuiduista koostuva kuitu-aine koostuu pääasiassa puuvillakuiduista, nimenomaan puuvilla- 15 linttereistä.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen kuitumateriaali, tunnettu siitä, että ei-hiilikuiduista koostuva kuituaine koostuu puuvillalinttereistä ja villasta painosuhteessa 7:3 - 9:1.

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kuitumateriaali, tunnettu siitä, että kuituaine käsittää enintään 50% suuruisen määrän asbestikuituja.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukaisen, paperin muodossa olevan kuitumateriaalin käyttö joustavien kiillotus- 25 telojen, nimenomaan kalanterien, päällysteiden valmistukseen.

7. Joustava kalanteritela, nimenomaan paperin satinointia varten, varustettuna tiivistettyä kuitumateriaalia olevalla päällysteellä, tunnettu siitä, että päällysteessä on tietty osa hiilikuituja .

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen kalanteritela, tun nettu siitä, että päällysteen hiilikuitujen osuus kokonaiskuituaineesta on 2-15 paino-%.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen joustava kalanteritela, tunnettu siitä, että päällyste sisältää lisäksi 35 kokonaiskuituaineesta laskettuna 0,5-10 paino-% sähköä johtavaa nokea. I. U 74088