FI74757B - Stark, mjuk och absorberande pappersbana och foerfarande foer framstaellning av densamma. - Google Patents

Description

74757

Vahva, pehmeä ja imukykyinen paperiraina ja menetelmä sen valmistamiseksi Tämä keksintö kohdistuu vahvoihin, pehmeisiin ja imu-5 kykyisiin paperirainoihin ja menetelmiin niiden valmistamiseksi .

Nykyisen elämän eräs merkittävä piirre nykyisissä teollistuneissa yhteiskunnissa on kertakäyttötuotteiden, erityisesti paperista tehtyjen kertakäyttötuotteiden käyttö.

10 Paperipyyhkeet, kasvopyyhkeet, saniteettipehmopaperit ja vastaavat ovat miltei vakiokäytössä. Luonnollisesti näiden valmistuksessa tällaiseen suureen tarpeeseen on tullut kahdeksankymmentäluvulla eräs suurimmista teollisuuksista teollistuneissa maissa. Kertakäyttöisten paperituotteiden yleis-15 tarve on myös luonnollisesti luonut tarpeen parannetuista tuotevariaatioista ja niiden valmistusmenetelmistä. Huolimatta suuresta edistyksestä tutkimus ja kehittelyponnistukset jatkuvat päämääränä parantaa sekä tuotteita että niiden valmistusmenetelmiä.

20 Kertakäyttötuotteet kuten paperipyyhkeet, kasvopyyh keet, saniteettipaperit ja vastaavat tehdään yhdestä tai useammasta pehmopaperirainasta. Jos tuotteiden on määrä täyttää tarkoitetut tehtävät ja löytää laaja hyväksyntä, niiden ja pehmopaperirainan, josta ne tehdään, täytyy omata tietyt 25 fyysiset tunnuspiirteet. Näiden tunnuspiirteiden joukosta tärkeimpiä ovat lujuus, pehmeys ja imukyky.

Lujuus on paperirainan kyky säilyttää sen fyysinen yhtenäisyys käytön aikana.

Pehmeys on miellyttävä kosketusaistimus, jonka käyt-30 täjä kokee rutistaessaan paperin kädessään ja koskettaessaan sillä kehonsa eri kohteita.

Imukyky on paperin ominaispiirre, joka sallii sen nostaa ja säilyttää nesteitä, erityisesti vettä ja vesipitoisia liuoksia ja suspensioita. Tärkeää ei ole ainoastaan 35 absoluuttinen määrä, jonka tietty paperimäärä pitää vaan myös nopeus, millä paperi imee nestettä. Kun paperi on muotoiltu tuotteeksi, kuten pyyhkeeksi tai liinaksi, tärkeää 2 74757 on myös paperin kyky imeä absorboitava vesi ensisijaisesti paperiin ja näin jättää pyyhitty pinta kuivaksi.

Esimerkki paperirainoista, jotka kuluttava yleisö on laajalti hyväksynyt, ovat ne, jotka tehdään US-patenttijul-5 kaisussa 3301746, joka on myönnetty Stanfordille ja Sissonil-le 31. tammikuuta 1967, kuvatulla menetelmällä. Toiset laajalti hyväksytyt paperituotteet tehdään Morganille ja Richil-le 30. marraskuuta 1976 myönnetyssä US-patentissa 3994771 kuvatulla menetelmällä. Huolimatta näillä kahdella menetel-10 mällä tehtyjen tuotteiden korkeasta laadusta tutkimusta edelleen parannettua tuotetta varten on jatkettu, kuten edellä huomautettiin. Esilläoleva keksintö on tuon tutkimuksen huomionarvoinen hedelmä.

Tämä keksintö on parannettu paperi ja menetelmä, jol-15 la parannettu paperi tehdään.

Tämän keksinnön parannetulle paperille on ominaista, että siinä on kaksi vyöhykettä; yksi on verkko (tai avoin ristikko) vyöhyke, toisessa on joukko kupuja. (Kuvut näkyvät kohoumina kun katsotaan paperin yhtä pintaa ja syvennyk-20 sinä katsottuna vastakkaiselta pinnalta). Verkko on jatkuva, on paljainsilmin yksitasoinen ja muodostaa ennalta valitun kuvioituksen. Se ympäröi täydellisesti kohoumia ja eristää yhden kohouman toisesta. Kohoumat on hajoitettu koko verk-kovyöhykkeen alueelle. Verkkovyöhykkeellä on suhteellisen 25 matalatasoinen paino ja suhteellisen suuri tiheys, kun taas kohoumilla on suhteellisen korkeatasoinen paino ja suhteellisen pieni tiheys. Lisäksi kohoumilla on suhteellisen alhainen sisäinen lujuus, kun taas verkkovyöhykkeellä on suhteellisen korkea sisäinen lujuus.

30 Tämän keksinnön parannettu paperi omaa hyvän imuky vyn, pehmeyden ja vetolujuuden, puhkaisulujuuden, kuohkeuden (näennäistiheys), riippuen ennaltavalitusta verkkovyö-hykkeen mallista, kyvyn venyä pituussuunnassa, poikittais-suunnassa, ja välisuunnissa myös kreppauksen puuttuessa.

35 Tämän keksinnön parannettu paperi voi edelleen riip puen verkkovyöhykkeen mallista omaksua kangasmaisen ulkomuodon ja luonteen.

Il 3 74757

Esillä olevan keksinnön paperirainat ovat hyödyllisiä lukuisten tuotteiden kuten paperipyyhkeiden, saniteet-tipapereiden, kasvopapereiden, lautasliinojen ja vastaavien valmistamiseen. Ne ovat hyödyllisiä myös muissa sovellutuk-5 sissa, joissa nykyisin käytetään nonwoven-valmisteita.

Tämän keksinnön menetelmä käsittää vaiheet: (a) paperinvalmistuskuitujen vesidispersion aikaansaaminen; (b) embryomaisen paperinvalmistuskuiturainan muodos- 10 taminen vesidispersiosta huokoiselle elimelle; (c) embryomaisen rainan yhdistäminen toiseen huokoiseen elimeen, jossa on pinta (embryomaisen rainan kontaktipinta) , johon kuuluu paljainsilmin yksitasoinen verkkopin-ta, joka on jatkuva ja kuvioitettu, ja joka määrittää toi- 15 seen huokoiseen elimeen joukon jaksottaisia toisistaan eristettyjä vedenpoisjohtokanavia; (d) embryomaisessa rainassa olevien paperinvalmistus-kuitujen taivuttaminen vedenpoisjohtokanaviin ja veden poistamisen embryomaisesta rainasta vedenpoisjohtokanavien kaut- 20 ta päämääränä muodostaa paperinvalmistuskuiduista väliraina sellaisissa olosuhteissa, ettei paperinvalmistusrainojen vedenpois johtaminen ala myöhempää kuin hetkenä, jossa alkaa vedenpoisto kanavien kautta; (e) välirainan kuivaaminen; 25 (f) rainan esilyhentäminen;

Vastaavasti tämän keksinnön päämääränä on aikaansaada parannettu paperiraina käytettäväksi lukuisten tuotteiden valmistukseen, joita käytetään kotona ja liike-elämässä ja teollisuudessa.

30 Tämän keksinnön päämääränä on lisäksi saada aikaan parannettu ja uusi paperin valmistusmenetelmä.

Tämän keksinnön päämääränä on vielä saada aikaan pehmeä, vahva, imukykyinen paperituote koti-, ja liike-elämä-ja teollisuuskäyttöön.

35 Kuvio 1 on kaaviomainen esitys yhdestä jatkuvasti pa peria tekevän koneen sovellutusmuodosta, joka on hyödyllinen esillä olevaa keksintöä käytettäessä.

4 74757

Kuvio 2 on tasokuvanto osasta vedenpoisjohtoelintä.

Kuvio 3 on poikkileikkauskuvanto kuviossa 2 esitetyn vedenpoisjohtoelimen osasta pitkin linjaa 3-3.

Kuvio 4 on tasokuvanto vaihtoehtoisesta vedenpoisjohto-5 elimen sovellutusmuodosta.

Kuvio 5 on poikkileikkaus kuviossa 4 esitetyn vedenpois johtoelimen osasta pitkin linjaa 5-5.

Kuvio 6 on yksinkertaistettu esitys poikkileikkauksena osasta embryomaista rainaa, joka on kontaktissa vedenpoisjohto-10 elimen kanssa.

Kuvio 7 on yksinkertaistettu esitys osasta embryomaista rainaa, joka on kontaktissa vedenpoisjohtoelimen kanssa, sen jälkeen kun embryomaisen rainan kuidut on taivutettu vedenpois-johtoelimen vedenpoisjohtokanaviin.

15 Kuvio 8 on yksinkertaistettu kuvanto osasta tämän kek sinnön paperirainaa.

Kuvio 9 on poikkileikkauskuvanto kuviossa 8 esitetyn paperirainan osasta pitkin linjaa 9-9.

Kuvio 10 on kaaviomainen esitys edullisesta vedenpois-20 johtokanavan kanavageometriasta.

Kuvioissa vastaavia piirteitä on merkitty identtisestä.

Samalla kun tämä selitys sisältää yhdessä vaatimusten kanssa erityisesti korostaen ja selvästi eroittuvasti vaatien sitä, mitä keksintönä pidetään on selvää, että keksintö voi-25 daan pienemmittä vaikeuksitta käsittää lukemalla seuraava yksityiskohtainen keksinnön selitys tutustumalla samalla oheisiin piirustuksiin ja lisättyihin esimerkkeihin.

Tämän keksinnön menetelmä käsittää useita vaiheita ja toimintoja, jotka esiintyvät aikajärjestyksessä kuten edellä 30 on todettu. Kutakin vaihetta käsitellään yksityiskohtaisesti seuraavissa kappaleissa.

Ensimmäinen vaihe tätä keksintöä käytettäessä on pa-perinvalmistuskuitujen vesidispersion valmistus.

Paperinvalmistuskuidut, jotka ovat käyttökelpoisia 35 esillä olevassa keksinnössä käsittävät niitä selluloosakuitu-

II

5 74757 ja, jotka tavallisesti tunnetaan puuxnassakuituina. Kuituja, jotka ovat peräisin havupuista (gymnospermit) ja lehtipuista (angiospermit) käytetään keksinnössä. Erityiset puiden osat, joista kuidut ovat peräisin, ovat epäolennai-5 siä.

Puumassakuidut voidaan tuottaa kotimaisesta puusta millä tahansa perinteisellä kuidutusmenetelmällä. Kemialliset menetelmät kuten sulfiitti-, sulfaatti- (mukaanlukien kraft-) ja soodaprosessi ovat sopivia. Mekaaniset mene-10 telmät kuten lämpömekaaniset (Asplund-) menetelmät ovat myös sopivia. Lisäksi erilaisia puolikemiallisia ja kemiallis-mekaanisia menetelmiä voidaan käyttää. Valkaistut yhtä hyvin kuin valkaisemattomat kuidut sopivat käytettäviksi. Edullisesti kun tämän keksinnön paperiraina on tarkoitettu käy-15 tettäväksi imukykyisten tuotteiden kuten paperipyyhkeiden valmistukseen, edullisimpia ovat pohjoisista havupuista peräisin olevat sulfaattimassakuidut.

Eri puumassakuitujen lisäksi tässä keksinnössä voidaan käyttää muitakin selluloosakuituja kuten puuvillakui-20 tuja, rayonia ja sokeriruokoa. Synteettisiä kuituja kuten polyesteri- ja polyolefiinikuituja voidaan myös käyttää, tosiasiassa ne ovat suositeltavia tietyissä sovellutuksissa .

Tavallisesti embryomainen raina (joka selitetään jäl-25 jempänä) tehdään paperinvalmistuskuitujen vesidispersios- ta. Vaikka muitakin nesteitä kuin vettä voidaan käyttää kuitujen dispergoimiseksi ennen kuin niistä tehdään embryomainen raina, muiden nesteiden käyttö ei ole edullista monista syistä, joista vähäpätöisin ei ole ei-vesiaineiden ta-30 kaisinsaantikustannukset.

Mitä tahansa alalla yleisesti tunnettuja välineitä voidaan käyttää kuitujen dispergoimiseen. Kuidut dispergoi-daan tavallisesti noin 0,1 %:n konsistenssista noin 0,3 %:iin sinä aikana kun embryomainen kuitu muodostetaan.

35 (Tässä selityksessä eri dispersioitten, rainojen ja vastaavien kosteuspitoisuus ilmaistaan prosenttisena konsis-tenssina. Prosenttinen konsistenssi määritetään kertomalla 6 74757 100:11a osamäärä, joka on saatu kun puheenaolevan systeemin sisältämän kuidun kuivapaino on jaettu systeemin kokonaispainolla. Vaihtoehtoinen joskus käytetty menetelmä systeemin kosteuspitoisuuden ilmaisemiseksi paperiteollisuudessa on 5 vesinaulat kuitunauloja kohti, vaihtoehtoisesti ja yhtäpitävästi vesikilot kuitukiloja kohti. Kahden kosteuspitoisuuden ilmaisumenetelmän välinen korrelaatio voidaan kehittää helposti. Esimerkiksi raina, jonka konsistenssi on 25 %, sisältää 3 kiloa vettä kuitukiloa kohti; 50 %, 1 kilogrammaa vettä 10 yhtä kuitukilogrammaa kohti; ja 75 %, 0,33 kilogrammaa vettä yhtä kuitukilogrammaa kohti. Kuitupaino ilmaistaan aina uuni-kuivien kuitujen pohjalta).

Paperinvalmistus kuitujen lisäksi tätä keksintöä käyttämällä valmistettu embryomainen raina ja, tyypillisesti dis-15 persio, josta raina valmistetaan, voi sisältää useita paperinvalmistuksessa yleisesti käytettyjä lisäaineita. Hyödyllisiin lisäaine-esimerkkeihin kuuluu märkälujuusaineet kuten karbami-di(formaldehydi)hartsit, melamiini formaldehydihartsit, polva-midi-epikloorihydriinihartsit, polyetyleeniiminihartsit, poly-20 akryyliamidihartsit, ja dialdehyditärkkelys. Kuivalujuuslisä-aineita kuten monisuola koaservaatteja, jotka on tehty veteen liukeneviksi sisällyttämällä ionisaation vaimenninta, käytetään myös tässä keksinnössä. Täydellinen kuvaus hyödyllisistä märkälujuusaineista voidaan löytää Tappi Monographista järjes-25 tysnumero 29, "Wet strenght in Paper and Paperboard", Technical Association of Pulp and Paper Industry (New York 1965), joka tässä viitejulkaisuna mainitaan, ja muista tavallisista julkaisuista. Kuivalujuuslisäaineet on kuvattu täydellisemmin US-patentissa 3660338, joka on myönnetty 2. toukokuuta 1972 30 Economou:lle, ja joka myös viitejulkaisuna mainitaan, ja muissa yleisissä julkaisuissa. Määrät, joilla nämä mainitut aineet ovat hyödyllisiä paperirainoissa mainitaan myös mainituissa julkaisuissa.

Muihin hyödyllisiin lisäaineisiin sisältyy irroitin-35 aineet, jotka lisäävät paperirainojen pehmeyttä. Erityisiin

II

7 74757 irroitinaineisiin, joita voidaan käyttää esillä olevassa keksinnössä,kuuluu kvaternääriset ammoniumkloridit kuten ditalidimetyyli ammoniumkloridi ja kaksois (alkoksi-(2-hydroksi)propyleeni) kvartäärinen ammoniumkloridi yhdisteet.

5 US-patentti 3554863 myönnetty Herveylle 12. tammikuuta 1971 ja US-patentti 4144122, myönnetty Emanuelssonille 13. maaliskuuta 1979, ja US-patentti 4351699, ovat kaikki sisällytetty tähän viitejulkaisuiksi ja ne esittelevät tarkemmin irroitin-aineita.

10 Lisäksi paperituotteisiin tavallisesti käytetyt pigmen tit, väriaineet, fluorisoivat aineet ja vastaavat voidaan sisällyttää dispersioon.

Toinen vaihe tätä keksintöä käytettäessä on embryomaisen rainan muodostaminen paperinvalmistuskuiduista ensimmäiselle 15 huokoiselle elimelle ensimmäisessä vaiheessa muodostetusta vesidispersiosta.

Periraina on tämän keksinnön tuote; se on paperiarkki, jonka tekee tämän keksinnön menetelmä ja jota käytetään käytännön sovellutuksissa joka muodossa, jossa se tulee ulos 20 valmistusprosessista, tai muodossa, jonka se on saanut muiksi tuotteiksi muuntamisen jälkeen. Tässä keksinnössä käytetty emfcryomainen raina on se kuituraina, joka tätä keksintöä käytettäessä alistetaan jäljempänä kuvatussa vedenpoisjohtoelimessä uudelleen järjestelynalaiseksi.

25 Kuten täydellisemmin jäljempänä kuvataan, embryomainen raina muodostetaan paperinvalmistuskuitujen vesidispersiosta sijoittamalla tämä dispersio huokoiselle pinnalle ja poistamalla osa vesipitoisesta dispergoivasta aineesta. Embryomaisen rainan kuiduissa on tavallisesti niihin sitoutuneena suhteellisen 30 suuri määrä vettä: pitoisuusalue vaihtelee tavallisesti 5 %:sta 25 %:iin. Tavallisesti embryomainen raina on liian heikko kes-tääkseen ilman ulkopuolisen elementin, kuten Fourdrinier-viiran, apua. Riippumatta tekniikasta, jolla embryomainen raina muodostetaan, sinä aikana, jona se alistetaan uudelleen järjestelyn 35 alaiseksi vedenpoistojohtoelimessä sitä täytyy pitää kasassa 8 74757 sidoksilla, jotka ovat tarpeeksi heikkoja salliakseen kuitujen uudelleen järjestelyn jälkeenpäin kuvattavalla voimien vaikutuksella.

Kuten todettu tämän keksinnön menetelmän toinen vai-5 he on embryomaisen rainan muodostaminen. Mitä tahansa lukuisista paperinvalmistusalan asiantuntijoiden hyvin tuntemista menetelmistä voidaan käyttää tässä vaiheessa. Jokin tietty menetelmä, jolla embryomainen raina muodostetaan, on epäolennainen tämän keksinnön käytölle niin kauan 10 kuin embryomainen raina omaa edellä mainitut ominaispiirteet. Käytännön syistä jatkuvat paperinvalmistusmenetelmät ovat edullisia vaikkakin erämenetelmiä, kuten arkkien käsin valmistusmenetelmää, voidaan käyttää. Menetelmät, jotka lainaavat itsensä tämän vaiheen käyttöön, on esitetty 15 useissa julkaisuissa kuten US-patentissa no 3301746, myönnetty 31. tammikuuta 1974 Stanfordille ja Sissonille ja US-patentissa no 3994771, myönnetty 30. marraskuuta 1976 Morganille ja Richille, molemmat on sisällytetty tähän viite julkaisuihin .

20 Kuvio 1 on yksinkertaistettu kaaviomainen esitys jatkuvan paperinvalmistuskoneen yhdestä sovellutusmuodosta, joka on hyödyllinen esillä olevaa keksintöä käytettäessä.

Edellä kuvattu paperinvalmistuskuitujen vesidisper-sio valmistetaan ei-esitetyillä välineillä ja viedään perä-25 laatikkoon 18, joka voi olla mitä tahansa tunnettua mallia. Perälaatikosta 18 paperinvalmistuskuitujen vesidispersio johdetaan ensimmäiselle huokoiselle elimelle 11, joka on tyypillisesti Fourdrinier-viira.

Ensimmäinen huokoinen elin 11 on tuettu rintarullal-30 ia 12 ja useilla paluurullilla, joista on esitetty ainoastaan kaksi 13 ja 113. Ensimmäistä huokoista elintä pidetään liikkeessä suuntaan, joka on osoitettu suuntanuolilla 81, ei-esitetyillä käyttöelimillä. Vaihtoehtoiset lisäyksiköt ja -laitteet, jotka tavallisesti liittyvät paperinvalmis-35 tuskoneisiin ja ensimmäiseen huokoiseen elimeen 11, mutta, joita ei ole esitetty kuviossa 1, käsittävät muotoilupöy-dän, foilit, alipainelaatikot, jännitysrullat, tukirullat, viiran puhdistussuihkut ja vastaavat.

Il 9 74757

Perälaatikon 18 ja ensimmäisen huokoisen elimen 11 ja erilaisten esitettyjen ja esittämättä jätettyjen lisäyksiköit-ten ja -laitteiden tarkoituksena on muodostaa paperinvalmis-tuskuitujen embryomainen raina.

5 Sen jälkeen kun paperinvalmistuskuitujen vesidispersio on pantu ensimmäiselle huokoiselle elimelle 11, embryomainen raina 120 muotoillaan poistamalla osa vesidispergointiaineesta tekniikalla, jonka alan asintuntijat hyvin tuntevat. Tyhjö-laatikot, muotoilupöydät, foilit ja vastaavat ovat hyödyllisiä 10 pyrittäessä vaikuttamaan vedenpoistoon. Embryoimainen raina 120 kulkee ensimmäisen huokoisen elimen 11 mukana paluurullan 13 ympäri ja tuodaan toisen huokoisen elimen läheisyyteen, jolla on alla kuvatut ominaispiirteet.

Tämän keksinnön menetelmän kolmas vaihe on embryomaisen 15 rainan yhdistäminen toiseen huokoiseen elimeen, johon joskus viitataan ilmaisulla "veden poisjohtoelin". Tämän kolmannen vaiheen tarkoitus on tuoda embryomainen raina kontaktiin vedenpoistoelimen kanssa, jolla sitä siten taivutetaan, järjestetään uudelleen ja siitä poistetaan edelleen vettä.

20 Kuviossa 1 esitetyssä sovellutusmuodossa veden poisjoh toelin on muodoltaan päättymätön hihna, veden poisjohtoelin 19. Tässä yksinkertaistetussa esityksessä veden poisjohtoelin 19 kulkee vedenpoisjohtoelimen paluu rullien 14, 114 ja 214 ja puristuspainamisrullan 15 kautta ja ympäri ja kulkee suuntanuo-25 Ien 82 osoittamaan suuntaan. Veden poisjohtoelimeen 19 liittyneinä, vaan ei kuviossa 1 esitettyinä, on erilaisia tukirullia, paluurullia, puhdistusvälineitä, käyttöelimiä ja vastaavia paperinvalmistuskoneissa tavallisesti käytettyjä välineitä, ja jotka ovat alan ammattimiehille hyvin tuttuja.

30 Riippumatta vedenpoisjohtoelimen fyysisestä muodosta, onko se päättymätön hihna, kuten selitettiin juuri äsken vai jonkin muun muotoinen, kuten kiinteä levy, jota käytetään kä-sipyyhkeiden tekemiseen tai pyörivä rumpu, jota käytetään muun tyyppisissä jatkuvissa prosesseissa, sillä tulee olla 35 tietyt fyysiset ominaisuudet.

10 74757

Ensinnäkin vedenpoisjohtoelimen tulee olla huokoinen.

Mikä tarkoittaa, että sen täytyy omata jatkuvat kanavat, jotka yhdistävät sen ensimmäisen pinnan (tai "yläpinnan" tai "työpinnan" so. pinta, johon embryomainen raina yhdistetään, 5 ja johon joskus viitataan ilmaisulla "embryomaisen rainan kontaktipinta") toiseen pintaan. Toisin sanoen veden poisjohto-elimen täytyy olla konstruoitu siten, että kun vettä pakotetaan poistumaan embryomaisesta rainasta käyttämällä nestepaine-eroja, ja kun vettä poistetaan embryomaisesta rainasta 10 huokoisen elimen suuntaan, vettä voidaan erottaa järjestelmästä, ilman, että tapahtuu uudelleen kontaktia embryomaiseen rainaan neste- tai höyryvaiheessa.

Toiseksi vedenpoistojohtoelimen embryomaisen rainan kontaktipinnan täytyy käsittää paljainsilmin yksitasoisen 15 kuvioidun, jatkuvan verkkopinnan. Tämän verkkopinnan täytyy määrittää vedenpoisjohtoelimestä useita erillisiä, eristettyjä vedenpoisjohtokanavia.

Verkkopintaa on kuvattu ilmaisulla "paljainsilmin yksitasoinen". Kuten edellä, vedenpoistoelin voi olla muodol-20 taan erilainen kuten hihnat, rummut, tasolevyt ja vastaavat.

Kun osa vedenpoisjohtoelimen embryomaisen kuidun kontaktipinnasta on muodoltaan tasomainen,verkkopinta on olennaisesti yksitasoinen. On sanottu "olennaisesti" yksitasoinen sen korostamiseksi, että poikkeamat ehdottomasta tasaisuudesta ovat 25 mahdollisia, mutta eivät edullisia, niin kauan kuin poikkeamat eivät ole riittäviä vaikuttamaan vastakkaisesti vedenpoisto-elimelle muodostetun tuotteen ominaisuuksiin. Verkkopinnan on sanottu olevan "jatkuva" sen vuoksi, että verkkopinnalla muodostettujen linjojen täytyy muodostaa yksi "olennaisesti" keskey-30 tymätön verkkomainen kuvioitus. Kuvioituksen on sanottu olevan "olennaisesti" jatkuvan sen korostamiseksi, että katkeamat kuvioituksessa ovat mahdollisia, mutta eivät edullisia, niin kauan kuin katkeamat eivät ole riittäviä vaikuttamaan vastakkaisesti vedenpoisjohtoelimelle tehdyn tuotteen ominaisuuksiin.

35 Kuvio 2 on yksinkertaistettu esitys osasta vedenpoisjohto- li 74757 1 1 elintä 19. Tässä tasokuvannossa on esitetty, paljainsilmin yksitasoinen, kuvioitettu jatkuva verkkopinta 23 (mukavuussyistä käytetty ilmaisua "verkkopinta 23"). Verkkopinnan 23 on näytetty määrittävän vedenpoisjohtokanavat 22. Tässä yksinker-5 taistetussa esityksessä verkkopinta 23 määrittää vedenpoisjohtokanavat 22 kuusikulmion muotoisiksi symmetrisesti porrastettuihin riveihin. On ymmärrettävä, että verkkopinta 23 voidaan varustaa erilaisilla kuvioituksilla, joilla on erilaiset muodot, koot ja orientaatiot kuten jäljempänä selvemmin esitetään. 10 Vedenpoisjohtokanavat 22 omaavat silloin myös erilaiset muodot.

Kuvio 3 on poikkileikkauskuvanto osasta kuviossa 2 esit-tyä vedenpoisjohtoelintä 19 otettuna pitkin kuvion 2 linjaa 3-3. Kuvio 3 esittää selvästi sen tosiasian, että vedenpois-johtoelin 19 on huokoinen, että vedenpoisjohtokanavat 22 ulot-15 tuvat koko vedenpoisjohtoelimen 12 paksuuden läpi ja saavat aikaan riittävästi jatkuvat kanavat, jotka yhdistävät, kuten edellä mainittiin, sen kaksi pintaa. Vedenpoisjohtoelimellä 19 on esitetty olevan pohjapinta 24.

Kuten kuvioissa 2 ja 3 on esitetty, vedenpoisjohtokana-20 vien 22 on esitetty olevan toisistaan erillään. So. niillä on rajallinen muoto, joka riippuu verkkopinnalle 23 valitusta kuvioituksesta, jotka kanavat on erotettu toinen toisestaan. Toisin ilmaistuna vedenpoisjohtokanavat 22 sulkee sisäänsä rajallisesti kehämäisesti verkkopinta 23. Tämä erilläänolo on 25 erityisen ilmeinen tasokuvannossa. Niiden on esitetty olevan eristettyjä siten, ettei vedenpoisjohtoelimen rungossa ole mitään yhteyttä yhden vedenpoisjohtokanavan ja toisen vedenpois-johtokanavan välillä. Tämä eristys toisistaan on erityisen ilmeinen poikkileikkauskuvannosta. Täten ei materiaalin siirty-30 minen yhdestä vedenpoisjohtokanavasta toiseen ole mahdollista ellei siirto tapahdu vedenpoisjohtoelimen rungon ulkopuolella.

Verkkopinnan geometrian ja vedenpoisjohtokanavien aukkojen muunnelmien rajaton määrä on mahdollinen. Seuraava selitys koskee yksinomaan verkkopinnan (so. 23) geometriaa ja veden-35 poisjohtokanavien aukkojen (so. 29) geometriaa verkkopinnan tasossa.

12 74757

Ensiksi on huomattava, että vedenpoisjohtoelimen pinta käsittää kaksi erillistä vyöhykettä: verkkopinnan 23 ja vedenpois johtokanavien aukot 29. Yhtä vyöhykettä kuvaavien parametrien valinta välttämättä vahvistaa toisen vyöhykkeen parametrit.

5 Tämä tarkoittaa sitä, että koska verkkopinta määrittää sisäänsä vedenpoisjohtokanavat kunkin elementin tai verkkopinnan haaran suhteellisten suuntien, orientaatioiden ja leveyksien arvot välttämättä määrittävät vedenpoisjohtokanavien aukkojen geometrian ja jakautumisen. Käänteisesti vedenpoisjohtokanavien auk-10 kojen geometria ja jakautuminen välttämättä määrittää verkko-pinnan kunkin haaran suhteelliset suunnat, orientaatiot, leveydet jne.

Mukavuuden vuoksi vedenpoisjohtoelimen pinnasta puhutaan vedenpoisjohtokanavien aukkojen geometrian ja jakautumisen ter-15 meillä. (Tarkan tarkkuuden vuoksi vedenpoisjohtoelimen pinnalla olevat vedenpoisjohtokanavien aukot ovat, luonnollisesti, avoimia. Vaikka on olemassa tiettyjä filosofisia ongelmia puhuttaessa ei-minkään geometriasta, käytännössä alan asiantuntijat voivat varmasti ymmärtää ja hyväksyä ilmaisun aukko - ikään-20 kuin se olisi reikä - jolla on koko ja muoto ja joka on suhteessa toisiin aukkoihin erillään.)

Vaikka vedenpoisjohtokanavien muoto ja jakautuminen voi vaihdella, ne ovat edullisesti muodoltaan yhtäläisiä ja jakautuvat toistuvasti ennalta valittuun kuvioitukseen. Soveliaita 25 muotoja ovat ympyrät, ovaalit monikulmiot, joissa on kuusi tai vähemmän sivuja. Ei ole mitään vaatimusta sille, että vedenpoisjohtokanavien aukot ovat säännöllisiä monikulmioita tai että aukkojen sivut ovat suoria; käyräsivuisia aukkoja, kuten trilabaalimuotoa, voidaan käyttää. Erityisen edullinen 30 on epäsäännöllinen kuusisivuinen monikulmio, joka on esitetty kuviossa 10.

Kuvio 10 on kaaviomainen esitys vedenpoisjohtokanavien erityisen edullisesta geometriasta (ja luonnollisesti verkko-pinnasta) . Vain osa yksinkertaisesta vedenpoisjohtoelimestä 19, 35 joka esittää toistuvaa kuvioitusta, on esitetty. Verkkopinta 23 li 74757 13 erottaa vedenpoisjohtokanavat 22, joissa on aukot 29.Aukkojen 29 muoto on epäsäännöllinen kuusisivuinen muoto. Viitekirjain "a" edustaa kulmaa,joka on aukon kahden sivun välillä kuten on esitetty, viitekirjain "f" aukon korkeutta kärjestä-kärkeen, 5 viitekirjain "c" PS tilaa vierekkäisten aukkojen välillä, viitekirjain "d" suurimman ympyrän halkaisijaa, joka voidaan sovittaa aukon sisään, viitekirjain "e" leveyttä aukon pintojen välillä, viitekirjain "g" tilaa kahden vierekkäisen aukon välillä suunnassa välillä KS ja PS, ja viitekirjain "b" lyhin-10 tä etäisyyttä (joko KS tai PS) kahden vierekkäisen KS tai PS aukon keskilinjan välillä. Erityisen edullisessa sovellutus-muodossa, joka sopii käytettäväksi pohjoisten havupuiden kraft-raaka-aineiden yhteydessä, "a" on 135°, "c" on 0,56 mm, "e" on 1,27 mm, "f" on 1,62 mm, "g" on 0,20 mm ja "d":n suhde 15 "b":hen on 0,63. Vedenpoisjohtoelimellä, joka on konstruoitu tähän geometriaan, on noin 69 %:n avoin ala. Näitä mittoja voidaan muunnella toisten raaka-aineiden kanssa käyttöön sopivaksi.

Edullinen sovitus on säännöllinen toistuva vedenpois-20 johtokanavien aukkojen jakautuminen, kuten säännöllisesti ja tasaisesti samoille linjoille sijoitettuihin aukkojen riveihin ja jonoihin. Edullisia ovat myös aukot, jotka on sijoitettu säännöllisesti sijoitettuihin riveihin, joissa vierekkäisissä riveissä olevat aukot on siirretty toistensa suhteen sivuun.

25 Erityisen edullinen on kuviossa 2 esitetty, kahdenkeskisesti porrastettujen aukkojen rivi. Voidaan nähdä, että vedenpois-johtokanavat on sijoitettu riittävän lähekkäin, jotta minkä tahansa vedenpoisjohtokanavan aukon (29) (vertailuaukko) kone-suuntainen (KS) kärkiväli (tai pituus) ulottuu täydellisesti 30 KS tilan yli, joka on pitkittäin (KS) sijoitettujen aukkojen parin välillä, joka viimeksi mainittu pari on sijoitettu sivusuunnassa vertailuaukon viereen. Lisäksi vedenpoisjohto-kanavat on sijoitettu riittävän lähekkäin, jotka minkä tahansa vedenpoisjohtokanavan aukon (29) (vertailuaukko) konesuunnan 35 suhteen poikittaissuuntainen (PS) kärkiväli (tai leveys) ulot- 14 74757 tuu täydellisesti PS tilan yli, joka on sivuttain sijoitettujen aukkojen parin välillä, joka viimeksi mainittu pari on sijoitettu pituussuunnassa vertailuaukon viereen. Ilmaistuna ehkäpä yksinkertaisemmin termein, vedenpoisjohtokanavien aukot 5 ovat tarpeeksi suuria ja riittävän erillään, että, missä tahansa suunnassa, aukkojen kulmat ulottuvat toistensa ohi.

Paperinvalmistuksessa suunnat ilmoitetaan normaalisti suhteessa konesuuntaan (KS) tai konesuunnan suhteen poikittaiseen suuntaan (PS). Konesuunta viittaa suuntaa, joka on yhden-10 suuntainen rainan kulun kanssa läpi laitteiden. Konesuunnan suhteen poikittainen suunta on kohtisuorassa konesuuntaa vastaan. Nämä suunnat on merkitty kuvioissa 2, 4 ja 10.

Kuviot 4 ja 5 ovat analogisia kuvioiden 2 ja 3 kanssa, mutta esittävät käytännöllisempää ja edullisempaa vedenpoisjohto-15 elintä 19. Verkkopinta 23 määrittää vedenpoisjohtokanavien 22 aukot 29 kuusikulmioiksi kahdenkeskisesti porrastettuihin riveihin, mutta on ymmärrettävä, että kuten edellä, erilaisia muotoja ja orientaatioita voidaan käyttää. Kuvio 5 esittää kuviossa 4 esitetyn vedenpoisjohtoelimen 19 osan poikkileik-20 kausta pitkin linjaa 5-5. Konesuuntaiset vahvistusnauhat 42 ja konesuunnan suhteen poikittaiset vahvistusnauhat 41 muodostavat huokoisen kudotun elementin 43. Vahvistusnauhojen yksi tarkoitus on lujittaa vedenpoisjohtoelintä. Kuten esitetty, vahvistusnauhat ovat pyöreitä ja järjestetty kaksiniitiseksi 25 kudokseksi vedenpoisjohtoelimen kohdalle. Mitä tahansa sopivaa säiekokoa ja mitä tahansa sopivaa muotoa voidaan käyttää niin kauan kuin virtaus vedenpoisjohtokanavien läoi ei merkittävästi vaikeudu rainan käsittelyn aikana ja niin kauan kuin säilytetään vedenpoisjohtoelimen yhtenäisyys ehjänä. Ra-30 kenteen materiaali on epäolennainen; edullinen on polyesteri.

Kuviossa 4 esitetyn vedenpoisjohtoelimen edullisen tyypin tarkastelu tuo esiin sen, että vedenpoisjohtoelimessä on oikeastaan kaksi selvästi erotettavaa aukkojen (tai rivien) tyyppiä. Ensimmäinen on vedenpoisjohtokanavan 22 aukko 29, 35 jonka geometriasta on ollut puhetta juuri edellä; toinen tyyppi li 15 74757 muodostuu nauhojen 41 ja 42 välissä olevista väleistä. Näihin jäljempänä mainittuihin aukkoihin viitataan ilmaisulla pien-aukot 44. Eron painottamiseksi vedenpoisjohtokanavien 22 aukkoihin 29 viitataan välistä ilmaisulla suuraukot.

5 Tähän mennessä on kirjoitettu vähän verkkopinnan geo metriasta. On varmasti ilmeistä, erityisesti kuvion 2 esimerkin pohjalta, että verkkopinta muodostuu sarjasta ristiinkulkevia, eri pituisia, eri orientaatiossa olevia ja erilevyisiä kaistoja, jotka kaikki riippuvat vedenpoisjohtokanavien aukkojen 29 va-10 litusta erityisestä geometriasta ja jakautumisesta. On ymmärrettävää, että se on juuri kahden geometrian yhdistelmä ja keskinäinen suhde, mikä vaikuttaa tämän keksinnön paperirainan ominaisuuksiin. On ymmärrettävää myös, että eri kuituparametrien (joihin kuuluu pituus, muoto ja orientaatio embryomaisessa 15 kuidussa) ja verkkopinnan ja vedenpoisjohtokanavien geometrinen keskinäinen vaikutus vaikuttaa paperirainan ominaisuuksiin.

Kuten edellä on todettu, on olemassa lukuisa määrä mahdollisuuksia verkkopinnan ja vedenpoisjohtokanavien aukkoja varten. Tietyt laajat suuntaviivat tietyn geometrian valit-20 semista varten voidaan antaa. Ensiksi, säännöllisesti muotoillut ja säännöllisesti järjestetyt suuraukot ovat tärkeitä lopullisen paperirainan fyysisten ominaisuuksien säätämiseksi. Mitä umpimähkäisempi järjestely ja mitä monimutkaisempi suuraukkojen geometria sitä suurempi on niiden vaikutus rainaan syntyviin 25 ominaisuuksiin. Suurin mahdollinen suuraukkojen porrastus pyrkii tuottamaan isotrooppisia paperirainoja. Mikäli halutaan anisotrooppisia paperirainoja, tulee pienentää suuraukkojen porrastusastetta.

Toiseksi, useimpia tarkoituksia varten, vedenpoisjohto-30 elimen vapaatilan (mitattuna puhtaasti suuraukkojen vapaasta tilasta) tulee olla 35 %:sta 85 %:iin. Suuraukkojen varsinaiset dimensiot voidaan ilmaista tehollisena vapaana välinä. Tehollinen vapaa väli määritetään vedenpoisjohtokanavan aukon alasta vedenpoisjohtoelimen pinnan tasossa (so. suuraukkojen 35 ala) jaettuna yhdellä neljäsosalla suuraukon ympärysmitasta.

ie 74757

Tehollinen vapaa väli; useimmissa tarkoituksissa, tulisi olla 0,25 - 3,0 kertaa tavallisen prosessissa käytetyn paperinval-mistuskuidun pituus, edullisesti 0,35 - 2,0 kertaa kuidun pituus.

5 Jotta voitaisiin muodostaa paperiraina, jonka lujuus on mahdollisimman suuri, on toivottavaa minimoida paikalliset jännitykset rainassa. Verkkopinnan ja suuraukkojen suhteellisilla geometrioilla on vaikutus tähän minimointiin. Yksinkertaisia geometrioita (kuten ympyrät, kolmiot, kuusikulmiot jne) 10 varten suurimman ympyrän, ;i oka voidaan sijoittaa suuraukon sisään, halkaisijan ("d") suhde lyhimpään etäisyyteen ("b") (joko KS tai PS-suunnassa) vierekkäisten suuraukkojen keskilinjojen välillä tulisi olla välillä noin 0,45 - noin 0,95.

Kolmas huomioonotettava tosiasia on embryomaisen rainan 15 kuitujen keskinäiset orientaatiot, verkkopinnan ja suuraukkojen geometrioitten yleinen suunta ja lyhentämisen (jota jälkimmäistä selvitetään jäljempänä) tapa ja suunta. Koska embryomaisen rainan kuidut tavallisesti omaavat erilaisia orientaatioita, (joka voi riippua embryomaisen rainan muodostamiseen 20 käytetyn systeemin toimintaparametreista), tämän kuituorientaa-tion ja verkkopinnan geometrian orientaation keskinäinen vaikutus vaikuttaa rainan ominaisuuksiin. Tavallisessa lyhennysvaihees-sa, so. kreppauksessa, kaavinterä orientoidaan konesuunnan suhteen poikittaiseen suuntaan. Näin verkkopinnan ja suuraukkojen 25 geometrioitten orientaatio suhteessa kaavinterän orientaatioon vaikuttaa voimakkaasti kreppauksen luonteeseen ja näin paperi-rainan luonteeseen.

Kuten tähän asti on selitetty, verkkopinnalla ja veden-poisjohtokanavilla on yksinkertaiset yhtenäiset geometriat.

30 Kaksi tai useampia geometrioita voidaan asettaa toinen toisensa päälle rainoiksi, joilla on erilaiset fyysiset ja esteettiset ominaisuudet. Esimerkiksi vedenpoisjohtoelin voi käsittää ensimmäiset vedenpoisjohtokanavat, joissa on kuvatut tietyn muotoiset ja tietyllä tavalla sovitetut aukot, ja jotka määrittävät 35 yksitasoisen ensimmäisen verkkopinnan kuten edellä on kuvattu.

Il 17 74757

Toinen verkkopinta voidaan asettaa ensimmäisen päälle. Tämä toinen verkkopinta voi olla rinnakkaispintainen ensimmäisen kanssa ja se voi itse määrittää toiset kooltaan sellaiset kanavat, että niiden alue sisältyy yhteen tai useampaan koko-5 naiseen tai osittaiseen ensimmäiseen kanavaan. Vaihtoehtoisesti toinen verkkopinta voi olla ei-rinnakkaispintainen ensimmäisen kanssa. Lisävariaatioissa toinen verkkopinta itse voi olla pinnaton. Vielä lisävariaatioissa, toista verkkopin-taa (päälleasetettu) voidaan kuvailla ainoastaan ilmaisulla 10 avoin tai sulkeutuva kuvio eikä se oikeastaan ole lainkaan verkko; se voi, tässä tapauksessa, olla joko rinnakkaispintainen tai ei-rinnakkaispintainen ensimmäisen verkkopinnan kanssa. On oletettava, että nämä viimeksi mainitut variaatiot (joissa toinen verkkopinta ei oikeastaan muodosta verkkoa) ovat hyö-15 dyllisiä muodostettaessa paperirainalle esteettisiä piirteitä. Kuten edellä epälukuisat määrät geometrioita ja geometriayhdis-telmiä ovat mahdollisia.

Kuten edellä on osoitettu vedenpoisjohtoelimen 19 muoto voi vaihdella. Vedenpoisjohtoelimen konstruointimene-20 telmä on epäolennainen niin kauan kuin elimellä on edellä kuvatut ominaispiirteet. Vedenpoisjohtoelimen edullinen muoto on päättymätön hihna, joka voidaan konstruoida muiden menetelmien ohella menetelmällä, joka on omaksuttu tekniikasta, jota käytetään viiraristikkojen valmistamiseen.

25 Termillä "omaksua" on tarkoitettu laajassa ja yleises sä mielessä, että käytetään viiraristikkojen valmistusmenetelmää, mutta kuten jäljempänä selvitetään, on tehty parannuksia, jalostuksia ja muunnoksia sellaisen elimen valmistamiseksi, jolla on merkittävästi suurempi tiheys kuin tavanomaisilla 30 viiraristikoilla.

Yleisesti, huokoinen elementti (kuten huokoinen kudottu elementti 43 kuvioissa 4 ja 5) peitetään kauttaaltaan nestemäisellä valoherkällä polymeerihartsilla ennalta valittuun paksuuteen. Ennalta valitun verkkopinnan kuvioitukseen osana 35 kuuluva peite tai negatiivi asetetaan rinnakkain nestemäisen valoherkän hartsin kanssa, hartsi sitten valotetaan sopivan ie 74757 aallonpituuden omaavalla valolla peitteen läpi. Tämä valotus aikaansaa hartsin kovettumisen valotetuilla alueilla. Valot-tumaton (ja kovettumaton) hartsi poistetaan systeemistä ja jäljelle jää kovettunut hartsi, joka muodostaa verkkopinnan, 5 joka määrittää joukon erillisiä, eristettyjä vedenpoisjohto-kanavia .

Yksityiskohtaisemmin vedenpoisjohtoelin voidaan valmistaa käyttäen huokoisena kudottuna elementtinä valittua paperikoneeseen leveydeltään ja pituudeltaan käyttöön sopivaa 10 hihnaa. Verkkopinta ja vedenpoisjohtokanavat muodostetaan tähän kudottuun hihnaan sopivat dimensiot omaavien vyöhykkeiden sarjoina jaksottain so. yksi vyöhyke kerrallaan.

Ensin syötetään tasainen muotoilupöytä. Tämä muotoilu-pöytä on edullisesti ainakin yhtä leveä kuin huokoinen kudottu 15 elementti ja halutun mittainen. Se on, edullisesti, varustettu välineillä pohjakalvon kiinnittämiseksi tasaiseksi ja tiiviisti sen pinnalle. Sopiviin välineisiin kuuluu mahdollisuus tyhjön käyttämiseen muotoilupöydän pinnan läpi, kuten joukko lähekkäin sijoitettuja reikiä ja jännittämiselimiä.

20 Suhteellisen ohut, taipuisa, edullisesti polymeeriä (kuten polypropyleeniä) oleva pohjakalvo sijoitetaan muotoilu-pöydälle ja kiinnitetään sille tyhjöä tai jännitystä käyttämällä. Pohjakalvon tarkoitus on suojella muotoilupöydän pintaa ja muodostaa tasainen pinta, jolta kovettunut valoherkkä 25 hartsi myöhemmin helposti irroitetaan. Tämä pohjakalvo ei tule muodostamaan mitään osaa valmiissa vedenpoisjohtoelimessä.

Edullisesti, joko pohjakalvo on sellaista väriä, joka absorboi aktivoivaa valoa tai pohjakalvo on ainakin puoli-läpäisevää ja muotoilupöydän pinta absorboi aktivoivaa valoa.

30 Ohut kiinnitarttuva kalvo, kuten 8091 Crown Spray Heavy

Duty Adhesive, jota valmistaa Crown Industrial Products Co. of Hebron, Illinois, levitetään pohjakalvon päälle tai, vaihtoehtoisesti, huokoisen kudotun elementin niveliin. Kudotun huokoisen elementin vyöhyke sijoitetaan sitten kontaktiin 35 pohjakalvon kanssa, jossa sitä pidetään paikallaan tartunnan 11 19 74757 avulla. Edullisesti/ huokoinen kudottu elementti on sinä aikana kun se on tarttuneena pohjakalvoon, jännityksen alaisena .

Seuraavaksi kudottu huokoinen elementti päällystetään 5 nestemäisellä valoherkällä hartsilla. Termi "päällystää" tarkoittaa, että nestemäistä valoherkkää hartsia pannaan kudotulle huokoiselle elementille jossa sitä huolellisesti työstetään ja käsitellään sen varmistamiseksi, että kaikki kudotussa huokoisessa elementissä olevat aukot täyttyvät hartsilla ja 10 että kaikki kudotun huokoisen elementin muodostamat säikeet suljetaan hartsiin niin täydellisesti kuin mahdollista. Koska kudotun huokoisen elementin nivelet ovat kontaktissa pohja-kalvon kanssa edullisessa järjestelyssä, ei ole mahdollista täydellisesti sulkea jokaista säiettä kokonaisuudessaan valo-15 herkkään hartsiin. Riittävästi nestemäistä valoherkkää lisä-hartsia pannaan kudotulle huokoiselle elementille vedenpois-johtoelimen, jolla on tietty ennalta valittu paksuus, muodostamiseksi. Edullisesti vedenpoisjohtoelimen paksuus on kauttaaltaan noin 0,75 mm - noin 3,0 mm paksu ja verkkopinta on sijoi-20 tettu noin 0,10 mm - noin 2,54 mm huokoisen kudotun elementin nivelten yläpinnasta. Mitä tahansa alan ammattimiehen tuntemaa tekniikkaa voidaan käyttää nestemäisen valoherkän hartsipäällys-teen paksuuden säätämiseksi. Esimerkiksi voidaan käyttää halutun paksuisia tiivistelevyjä vedenpoisjohtoelimen vyöhykkeen molem-25 millä sivuilla rakenteen alla; kudotulle huokoiselle elementille voidaan panna tiivistelevyjen väliin ylimääräinen määrä nestemäistä valoherkkää hartsia; tiivistelevyjen päällä lepäävä suora reuna voidaan sitten vetää nestemäisen valoherkän hartsin pinnan poikki, jolloin ylimääräinen materiaali poistuu ja jolloin muo-30 dostuu vakiopaksuinen päällyste.

Sopivia valoherkkiä hartseja voidaan valita useista markkinoilla olevista. Ne ovat materiaaleja, tavallisesti polymeerejä, jotka kovettuvat tai muodostavat ristikkäisliitoksia aktivoivan säteilyn, tavallisesti ultraviolettivalon (UV), 35 vaikutuksesta. Viitejulkaisuihin, jotka sisältävät enemmän 20 7 4 7 5 7 tietoa nestemäisistä valoherkistä hartseista, kuuluu Green et ai, "Photocross-linkable Resin Systems," J. Macro. Sci-Revs Macro. Chem, C21 (2) , 187-273 (1981-1 982); Boyer, "A Review of Ultraviolet Curing Technology," Tappi Paper Synthetics Conf.

5 Proc., September 25-27, 1978, pp. 167-172; ja Schmidle, "Ultraviolet Corable Flexible Coatings," J. of Coated Fabrics, 8, 10-20 (July, 1978). Kaikki kolme edellämainittua julkaisua on mainittu tässä viitejulkaisuina. Erityisen edullinen nestemäinen valoherkkä hartsi voidaan valita Hercules 10 Incorporated of Wilmington, Delaware, valmistamista hartsien Merigraph sarjoista.

Kun sopiva määrä (ja paksuus) nestemäistä valoherkkää hartsia on pantu kudotun huokoisen elementin päälle, hartsin valotetulle pinnalle pannaan valinnaisesti ja edullisesti pei-15 tinkalvo. Peitinkalvon, jonka tulee päästää lävitseen valon aktivoiva aallonpituus, tarkoituksena on pääasiallisesti suojella peitettä suoralta kontaktilta hartsin kanssa.

Peite (tai negatiivi) sijoitetaan suoraan valinnaisen peitinkalvon tai hartsin pinnan päälle. Peite on valmistettu 20 mistä tahansa sopivasta materiaalista, jota voidaan käyttää suojaamaan tai varjostamaan tiettyjä nestemäisen valoherkän hartsin osia valolta samalla kun sallitaan valon saavuttaa muut hartsin osat. Ennalta verkkoalueelle valittu malli tai geometria on tietysti toisinto peitteen alueista, jotka salli-25 vat valon läpimenon kun taas suuraukoille ennaltavalitut geometriat ovat alueissa, jotka ovat valolta näkymättömissä.

Edullisesti, jäykkä elin, kuten lasinen peitinlevy, sijoitetaan peitteen päälle ja päämääränä on auttaa valoherkän nestemäisen hartsin yläpinnan säilymistä tasomuodossa.

30 Nestemäinen valoherkkä hartsi valotetaan siten halutun aallonpituuden omaavalla valolla peitinlasin, peitteen ja peitinkalvon läpi niin että pannaan alulle nestemäisen valoherkän hartsin kovettuminen valotetuissa alueissa. On tärkeää huomata, että kun seurataan kuvattua menettelytapaa, hartsi, joka nor-35 maalisti olisi varjossa säikeen takana, joka tavallisesti on naii 31 74757 kymättömissä aktivoivalta valolta, kovettuu. Tämä erityinen hartsin pienen massan kovettuminen auttaa tekemään vedenpois-johtoelimen pohjasivusta tasaisen ja eristämään yhden veden-poisjohtokanavan toisesta.

5 Valotuksen jälkeen peitinlevy, peite ja peitinkalvo poistetaan systeemistä. Hartsi on valotetuilta alueilta riittävästi kovettunutta niin, että mahdollistuu kudotun huokoisen elementin riisuminen tausta kalvosta pitkin hartsia. Kovettuma-ton hartsi poistetaan kudotusta huokoisesta elementistä millä 10 tahansa sopivalla tavalla kuten tyhjöpoistolla tai vesipesulla.

Vedenpoisjohtoelin on nyt lopulta lopullisessa muodossaan. Riippuen valoherkän kalvon luonteesta ja aikaisemmin annetun säteilyn luonteesta ja määrästä jäljelle olevaan ainakin osittain kovettuneeseen valoherkkään hartsiin voidaan koh-15 distaa lisäsäteilytys jälkikovettamisessa mikäli on tarpeen.

Taustakalvo poistetaan muotoilupöydästä ja prosessi toistetaan toiselle kudotun huokoisen elementin vyöhykkeelle. Edullisesti kudottu huokoinen elementti on jaettu olennaisesti yhtäläisiin sopivan pituisiin vyöhykkeisiin, jotka numeroidaan 20 sarjamaisesti pitkin pituutta. Parittomiksi numeroidut vyöhykkeet käsitellään peräkkäin vedenpoisjohtoelimen vyöhykkeiden muodostamiseksi ja sitten käsitellään peräkkäin parillisiksi numeroidut vyöhykkeet, kunnes koko hihna saa vedenpoisjohtoelimellä vaadittavat tunnuspiirteet. Edullisesti huokoinen kudot-25 tu elementti pidetään koko ajan jännityksen alaisena.

Tällaisella juuri kuvatulla menetelmällä huokoisen kudotun elementin nivelet oikeastaan muodostavat osan vedenpois-johtoelimen pohjapintaa. Toisessa, muttei yhtään vähempää edullisessa sovellutusmudossa, huokoinen kudottu elementti voidaan 30 sijoittaa fyysisesti erilleen pöhjapinnasta.

Monia edellä kuvatun tekniikan uusintoja voidaan käyttää vedenpoisjohtoelimen, jolla on monimutkaisempia geometrioita, konstruoimiseksi.

Tämän keksinnön neljäs vaihe on embryomaisen rainan 35 kuitujen taivuttaminen vedenpoisjohtokanaviin ja veden poista- 22 7 4 7 5 7 minen embryomaisesta rainasta, kohdistamalla embryomaiseen rainaan nestepaine-ero, välirainan muodostamiseksi paperinval-mistuskuiduista. Taivuttaminen tapahtuu sellaisten olosuhteiden vallitessa ettei embryomaisesta rainasta poistu olennai-5 sesti vettä vedenpoisjohtokanavien kautta sen jälkeen, kun embryomainen raina on liitetty vedenpoisjohtoelimeen ennen kuitujen taivuttamista vedenpoisjohtokanaviin.

Kuitujen taivuttaminen vedenpoisjohtokanaviin on esitetty kuvioissa 6 ja 7. Kuvio 6 on yksinkertaistettu esitys veden-10 poisjohtoelimen 19 osan poikkileikkauksesta ja embryomaisesta rainasta 120 sen jälkeen kun embryomainen raina on liitetty vedenpoisjohtoelimeen 19, mutta ennenkuin kuidut on taivutettu vedenpoisjohtokanaviin, mikä tapahtuu kohdistamalla siihen nestepaine-ero. Kuviossa 6 on näytetty vain yksi vedenpoisjohto-15 kanava 22; embryomainen raina on liitetty verkkopintaan 23.

Kuvio 7, kuten kuvio 6, on yksinkertaistettu poikkileik-kauskuvanto vedenpoisjohtoelimen 19 osasta. Tämä kuvanto kuitenkin esittää embryomaista rainaa 120 senjälkeen, kun se on taivutettu vedenpoisjohtokanaviin käyttämällä nestepaine-eroa.

20 On syytä huomata, että olennainen osa embryomaisen rainan 120 kuituja, ja näin itse embryomainen raina, on sijoitettu verkko-pinnan 23 alapuolelle ja vedenpoisjohtokanaviin 22. Embryomaisen rainan 120 kuitujen uudelleenjärjestely (ei esitetty) tapahtuu taivutuksen aikana ja vesi poistetaan vedenpoisjohtokanavan 22 25 kautta kuten jäljempänä tarkemmin kuvataan.

Embryomaisen rainan 120 kuitujen taivuttaminen vedenpois johtokanaviin 22 saadaan aikaan, esimerkiksi, kohdistamalla embryomaiseen rainaan nestepaine-ero. Yksi edullinen sovellutus-muoto nestepaine-eron käyttämiselle on embryomaisen rainan 30 saattaminen alipaineen vaikutuksen alaiseksi siten, että alipaine vaikuttaa embryomaiseen rainaan vedenpoisjohtokanavien 22 kautta, jolloin alipaineen käyttö kohdistetaan embryomaisen elimen 19 sivulle, jota on ilmaistu pohjasivulla 24.

Kuviossa 1 tässä edullisessa menetelmässä esitetään 35 alipainelaatikon 126 käyttö. Valinnaisesti embryomaiseen rai-

II

23 7 4 7 5 7 naan 120 voidaan kohdistaa positiivinen paine ilman- tai höyrynpaineen muodossa alipainelaatikon 126 läheisyydessä ensimmäisen huokoisen elementin 11 läpi. Välineitä valinnaista painesovellutusta varten ei ole esitetty kuviossa 1.

5 Embryomaisen rainan liittäminen vedenpoisjohtoelimeen (tämän keksinnön menetelmän kolmas vaihe) ja embryomaisen rainan kuitujen taivuttaminen vedenpoisjohtokanaviin (tämän keksinnön menetelmän neljännen vaiheen ensimmäinen osa) voidaan suorittaa olennaisesti samanaikaisesti käyttämällä tek-10 niikkaa, joka on analoginen paperinvalmistuksella käytetylle märkä-mikrokutistamismenetelmälle. Keksinnön tämän näkökohdan mukaisesti paperinvalmistuskuitujen embryomainen raina muodostetaan ensimmäiselle huokoiselle elimelle tämän keksinnön toisessa vaiheessa kuten edellä on kuvattu. Embryomaisen 15 rainan muodostamisprosessin aikana riittävästi vettä poistetaan ilman puristusta embryomaisesta rainasta ennenkuin se saavuttaa siirtovyöhykkeen niin, että embryomaisen rainan sake-us on edullisesti noin 10 %:sta noin 30 %:iin. Siirtovyöhyke on paikka paperikoneessa, jossa paikassa embryomainen raina 20 siirretään ensimmäiseltä huokoiselta elimeltä vedenpoisjohtoelimelle. Käytettäessä keksinnön tätä sovellutusmuotoa vedenpois johtoelin on edullisesti taipuisa, päättymätön hihna, joka, siirtovyöhykkeessä, pakotetaan kulkemaan poikki kuperaksi kaa-revoidun siirtopään. Siirtopään tarkoitus on pääasiassa pitää 25 vedenpoisjohtoelin kaarevan muotoisena. Valinnaisesti siirto-pää on konstruoitu siten, että se toimii myös välineinä alipaineen kohdistamiseksi vedenpoisjohtoelimen pohjapintaan avustaen näin embryomaisen rainan siirrossa. Samalla kun vedenpois-johtoelin kulkee siirtopään poikki ensimmäinen huokoinen elin 30 pakotetaan konvergoimaan vedenpoisjohtoelimen kanssa ja siten erkanemaan tästä riittävän pienessä terävässä kulmassa, että näiden kahden väliin pannun embryomaisen rainan puristuminen olennaisesti vältetään. Valinnaisesti, siirtovyöhykkeessä, embryomaiseen rainaan kohdistetaan nestepaine-ero (joka on 35 edullisesti aikaansaatu käyttämällä alipainetta siirtopään 24 7 4 7 5 7 läpi) rainan pakottamiseksi siirtymään ensimmäiseltä huokoiselta elimeltä vedenpoisjohtoelimelle ilman olennaista kokoonpuristumista (so. ilman olennaista tiheyden kasvua). Kohdassa, jossa ensimmäinen huokoinen elin ja vedenpoisjohtoelin on tuo-5 tu rinnakkain, näillä kahdella elimellä on riittävä nopeusero. Yleisesti, ensimmäinen huokoinen elin kulkee noin 7 - 30 %:a nopeammin kuin vedenpoisjohtoelin. Embryomaisen rainan siirtäminen ensimmäiseltä huokoiselta elimeltä vedenpoisjohtoelimelle pakottaa paperinvalmistuskuidut taipumaan vedenpoisjohtokana-10 viin myös nestepaine-eron puuttuessa. Nestepaine-ero, tietenkin, lisää taipumista ja aloittaa edelleen vedenpoiston, kuten jäljempänä kuvataan.

Palataanpa nyt yleiseen selvitykseen tämän keksinnön menetelmästä. On huomattava, että veden poistuminen embryomai-15 sesta rainasta vedenpoisjohtokanavien kautta ei ala hetkenä, jona kuidut taivutetaan vedenpoisjohtokanaviin eikä tällaisen taivuttamisen jälkeen. Veden poistuminen tapahtuu esimerkiksi nestepaine-eron vaikutuksen aikana. Kuviossa 1 esitetyssä koneessa veden poistuminen alkaa alipainelaatikossa 126. Koska 20 vedenpoisjohtokanavat 22 ovat avoimia läpi vedenpoisjohtoelimen paksuuden, embryomaisesta rainasta vedetty vesi kulkee vedenpois johtokanavien läpi, ja ulos systeemistä. Esimerkiksi, vedenpoisjohtoelimen 19 pohjapintaan 24 kohdistetun alipaineen vaikutuksen alaisena. Vedenpoistuminen jatkuu kunnes kanava 25 elimeen 199 liitetyn rainan tiheys on noussut noin 25-30 %:iin.

Embryomainen raina 120 muutetaan sitten välirainaksi 121.

Vaikka hakijat deklinoivat sitomisen mihinkään erityiseen toimintateoriaan, ilmenee, että embryomaisen rainan kuitujen taipuminen ja veden poistuminen embryomaisesta rainasta 30 alkavat olennaisesti samanaikaisesti. Tapahtumat voidaan, kuitenkin, kuvitella siten, että taivuttaminen ja vedenpoisto ovat peräkkäisiä toimintoja. Käytetyn nestepaine-eron vaikuttaessa, esimerkiksi, kuidut taivutetaan vedenpoisjohtokanaviin, minkä seurauksena tapahtuu kuitujen uudelleen järjestely. Vedenpoisto 35 tapahtuu kuitujen uudelleen järjestelyn jatkuessa. Kuitujen ja li 74757 25 rainan taivuttaminen aikaansaa rainan pinta-alan näkyvän kasvun. Lisäksi kuitujen uudelleenjärjestely pyrkii aiheuttamaan kuitujen väleissä ja joukoissa olevien tilojen ja kapillaarien uudelleenjärjestymistä.

5 On uskottavaa, että kuitujen uudelleenjärjestyminen voi tapahtua yhdellä kahdesta tavasta riippuen lukuisista tekijöistä kuten esimerkiksi kuitupituudesta. Pidempien kuitujen vapaat päät voivat ainoastaan taipua vedenpoisjohtokanavan rajoittamaan tilaan kun taas vastakkaiset päät jäävät verkko-10 pinnan alueelle. Lyhyemmät kuidut taasen voivat tosiasiassa siirtyä verkkopinnan alueelta vedenpoisjohtokanaviin (veden-poisjohtokanavassa kuidut myös järjestyvät uudelleen toistensa suhteen). Luonnollisesti on mahdollista, että molemmat uudelleen järjestäytymistavat tapahtuvat samanaikaisesti.

15 Kuten todettu, vedenpoistumista tapahtuu sekä taivutuksen aikana, että sen jälkeen; tämän vedenpoistumisen seurauksena vähenee kuitujen liikkuvuus embryomaisessa rainassa. Tämä kuitujen liikkumisen pienentyminen pyrkii kiinnittämään kuituja paikoilleen sen jälkeen, kun ne on taivutettu ja järjestetty 20 uudelleen. Tietenkin rainan kuivaaminen on myöhäisempi vaihe tämän keksinnön menetelmässä ja sen tarkoituksena on edelleen tiukentaa kuitujen kiinnittymistä asemiinsa.

Palaamalla jälleen yleiseen tämän keksinnön neljännen vaiheen selitykseen on huomattava, että taivuttamisen tulee ta-25 pahtua sellaisissa olosuhteissa, että embryomaisesta rainasta ei olennaisesti poistu vettä sen vedenpoistoelimeen liittymisen jälkeen eikä ennen kuitujen taivuttamista vedenpoisjohtokanaviin. Apuna tällaisten olosuhteiden saavuttamiselle on se, että vedenpoisjohtokanavat 22 on eristetty toisistaan. Tämä 30 vedenpoisjohtokanavien 22 eristäminen tai jakaminen vedenpitäviin osastoihin on tärkeä sen varmistamiseksi, että mieluummin taivuttamisen aiheuttavaa voimaa, kuten alipainetta, käytetään suhteellisen äkkinäisesti ja riittävässä määrin, jotta aiheutetaan kuitujen taipuminen, kuin asteettain, tunkeutumai-35 la viereisistä kanavista, siten että vettä poistetaan Kuituja taivuttamatta.

26 74 75 7

Kuvioissa vedenpoisjohtokanavan 22 aukko yläpinnalla 23 ja sen aukko pöhjapinnalla 24 ovat esitetyt kooltaan ja muodoltaan olennaisesti samanlaisina. Ei ole mitään tarvetta sille, että aukot kahdessa tasossa olisivat kooltaan ja muo-5 doltaan olennaisesti identtiset. Epäidenttisyys on sallittavaa niin kauan kuin kukin vedenpoisjohtokanava 22 on eristyksissä kustakin viereisestä vedenpoisjohtokanavasta. Tosiasiassa en valittavissa tilanteita, joissa epäidenttiset aukot ovat edullisia. Esimerkiksi selvästi erotettava vedenpoisjohtokanavan 22 10 pienentyminen voisi olla hyödyllinen sisäpuolisen kielekkeen tai reunuksen muodostamiseen, jollaisella säädetään kuitutaipu-man suuruutta vedenpoisjohtokanavaan. (Toisissa sovellutus-muodoissa tälläinen samanlainen säätö voidaan aikaansaada kudotulla huokoiselle elementillä, joka on sovitettu vedenpoisjohto-15 elimen sisään.

Edelleen kun vedenpoisjohtoelin on huopa, vedenpoisjohtoelimen nurjapuoli on varustettu pöhjapinnalla 24, joka on edullisesti tasainen. Tämä tasainen pinta pyrkii kontaktiin nestepaine-eron synnyttävien elinten (esimerkiksi alipaine-20 laatikko 126) kanssa siten, että muodostuu suhteellisen äkkinäinen aipaine kuhunkin vedenpoisjohto-osastoon syistä, jotka on mainittu edellä.

Tämän keksinnön menetelmän viides vaihe on välirainan kuivaus tämän keksinnön paperirainan muodostamiseksi.

25 Mitä tahansa sopivia ennestään paperiteollisuudessa tun nettuja välineitä voidaan käyttää välirainan kuivaamiseksi. Esimerkiksi läpikulkukuivaimet ja Yankee-kuivaimet, yksin tai yhdistelmänä ovat sopivia.

Edullinen menetelmä välirainan kuivaamiseksi on esi-30 tetty kuviossa 1. Lähtiessään alipainelaatikon 126 läheisyydestä väliraina 121, joka on liitetty vedenpoisjohtoelimeen 19, kulkee vedenpoisjohtoelimen palautustelan 14 ympäri ja kulkee suuntanuolen 82 osoittamaan suuntaan. Väliraina kulkee ensin läpi halutunlaisen esikuivaimen 125. Tämä esikuivain voi olla 35 perinteinen läpivirtauskuivain (kuumailmakuivain), jonka alan

II

27 7475 7 asiantuntijat hyvin tuntevat.

Vaihtoehtoisesti esikuivain 125 voi olla ns. kapil-laarivedenpoistolaite. Tällaisessa laitteessa väliraina kulkee sylinterin vyöhykkeen yli, jossa sylinterissä on valit-5 tua kapillaarikokoa olevat reiät, jotka ulottuvat läpi sen sylinterimäisen huokoisen kuoren. Edullisesti huokoinen kuori muodostuu hydrofiilisestä materiaalista, joka on olennaisesti ei-kimmoisa, ja joka tekee huokoisen kuoren pinnasta halutulla nesteellä kostuvia. Yksi osa sylinterin si-10 suksesta voi olla tarkoitettu kontrolloimaan alipaineen tasoa nesteen lisääntyneen kapillaarivirtauksen aikaansaamiseksi pneumaattisesti rainasta ja toinen osa sylinterin sisuksesta voi olla pneumaattisen paineen vaikutuksen alainen siirtyneen nesteen poistamiseksi ulospäin läpi huokoi-15 sen kuoren osan, joka ei ole kontaktissa rainaan. Tavallisesti alipaineen tasoa säädetään funktiona ilmavirrasta nesteen poistumisen maksimoimiseksi rainasta samalla kun olennaisesti estetään ilmanvirtaus sylinterin huokoisen kuoren kapillaarikokoisten reikien läpi. Reikien koko on ensi-20 sijaisesti sellainen, että suhteessa kyseessä olevan märän huokoisen rainan reikiin, normaali kapillaarivirtaus tapahtuu ensisijassa rainan rei'istä huokoisen kuoren ensisijaista kapillaarikokoa oleviin reikiin kun raina ja huokoinen kuori ovat päällekkäin kontaktissa toisiinsa pinta pin-25 taa vasten.

Valinnaisesti esikuivain 125 voi olla yhdistelmä ka-pillaarivedenpoistolaitteesta ja läpikulkukuivaimesta.

Esikuivaimessa 125 poistetun veden määrää säädetään siten, että esikuivatun rainan konsistenssi sen tullessa 30 ulos esikuivaimesta on noin 30-98 %. Esikuivattu raina 122, joka on yhä liittyneenä vedenpoisjohtoelimeen 19, kulkee vedenpoisjohtoelimen palautustelan 114 ympäri ja kulkee pai-namisnippitelan 15 alueelle.

Kun esikuivattu raina 122 kulkee painamisnippitelan 35 15 ja Yankee-kuivausrummun 16 väliin muodostetun nipin lä pi, verkkokuvioitus, jonka muodostaa vedenpoisjohtoelimen 19 pintataso 23, painetaan esikuivattuun rainaan 122 merk- 28 7 4 7 5 7 kipainetun rainan 123 muodostamiseksi. Merkkipainettu raina 123 kiinnitetään sitten Yankee-kuivainrummun 16 pintaan, jossa se kuivataan vähintäin noin 95 %:n konsistenssiin.

Tämän keksinnön kuudes vaihe on kuivatun rainan esily-5 hennys. Tämä kuudes vaihe on valinnainen, mutta erittäin edullinen vaihe.

Käytetty termi esilyhennys viittaa kuivan paperirainan pituuden pienentämiseen, mikä tapahtuu, kun kuivaan rainaan käytetään energiaa siten, että rainan pituus lyhenee ja rainan 10 kuidut järjestäytyvät uudelleen samalla kun kuitu-kuitu sidokset rikkoutuvat. Esilyhennys voidaan toteuttaa millä tahansa useista hyvin tunnetuista tavoista. Tavallisin ja edullisin menetelmä on kreppaus.

Kreppaustoimenpiteen aikana kuivattu raina kiinnitetään 15 pintaan ja sitten irroitetaan tältä pinnalta irroitusveitsellä. Tavallisesti pinta, johon raina kiinnitetään, toimii myös kui-vauspintana, ja se on tyypillisesti Yankee-kuivaimen pinta. Tällainen järjestely on esitetty kuviossa 1.

Kuten edellä on todettu, esikuivatettu raina 122 kulkee 20 nipin läpi, joka on muodostettu painamisnippitelan 15 ja Yankee-rummun 16 väliin. Tässä kohdassa verkkokuvioitus, jonka muodostaa vedenpoisjohtoelimen 19 yläpintataso 23, painetaan esikui-vattuun rainaan 122 merkkipainetun rainan 123 muodostamiseksi. Merkkipainettu raina 123 kiinnitetään Yankee-kuivausrummun 16 25 pinnalle.

Merkkipainetun rainan 123 kiinnittyminen Yankee-kuivausrummun 16 pintaan toteutetaan kreppaussideainetta käyttämällä. Tyypillisiin kreppaussideaineisiin kuuluvat ne aineet, jotka pohjautuvat polyvinyylialkoholiin. Erityisiä sopivia sideaine-30 esimerkkejä on esitetty US-patentissa 3926716, myönnetty 16.

joulukuuta 1975 Batesille, ja se mainitaan tässä viitejulkaisuna. Sideaine pannaan joko esikuivatulle rainalle 122 välittömästi ennen sen läpikulkua aikaisemmin kuvatun nipin läpi tai Yankee-kuivausrummun 16 pinnalle ennen sitä kohtaa, jossa raina paine-35 taan vasten Yankee-kuivausrumpua 16 painamisnippitelalle 15.

li 29 7 4 7 5 7 (Yhtään välinettä liiman käytölle ei ole esitetty kuviossa 1; mitä tahansa, alan ammattimiesten hyvin tuntemaa tekniikkaa, kuten ruiskutusta, voidaan käyttää). Tavallisesti vain rainan taipumattomat osat, jotka ovat liittyneinä vedenpoisjohtoelimen 5 12 yläpintasoon 23 kiinnitetään suoraan Yankee-kuivausrummun 16 pintaan. Yankee-kuivausrummun 15 pintaan kiinnitetty paperi-raina kuivataan vähintäin 95 %:n konsistenssiin ja se poistetaan (so. krepataan) tältä pinnalta irroituskerällä 17. Täten rainaan on käytetty energiaa ja raina on esilyhennetty. Verkko-10 pinnan tarkka kuvioitus ja sen orientaatio suhteessa irroitus-levyyn sanelee määräävästi rainalle annetun kreppauksen suuruuden ja luonteen. Paperiraina 124, joka on tämän keksinnön tuote, voidaan valinnaisesti kalanteroida ja se on joko rullattu (käyttämällä tai käyttämättä tasanopeus rullausta) tai 15 leikattu ja pinottu välineillä, joita ei ole esitetty kuviossa 1. Paperiraina 124 on sitten valmis käyttöön.

Kreppauksen lisäksi paperirainojen esilyhentämiseksi tunnetaan muitakin tekniikkoja. Esimerkiksi eräs tekniikka kuitumaisen rainan esilyhentämiseksi mekaanisesti käsittää rainan 20 saattamisen muokkauksen alaiseksi kovan pinnan ja suhteellisen joustavan pinnan välissä. Tätä tavallista tekniikkaa on kuvattu US-patentissä 3011545, myönnetty 5. joulukuuta 1961 Welsh et. ai:lie; US-patentissa 3329556, myönnetty 4. heinäkuuta 1967 MeFalls et. al.:lle; US-patentissa 3359156, myönnetty 19. joulu-25 kuuta 1967 Freuler et. al.ille; ja US-patentissa 3680837, myönnetty 28. joulukuuta 1971 Freulerille. Kaikki edellä esitetyt patentit on mainittu tässä viitejulkaisussa.

Hyödyllinen tämän keksinnön rainan esilyhentämiseen on myös tekniikka, joka tunnetaan ammattipiireissä mikrokreppauk-30 sena. Tätä tekniikkaa kuvataan eri patenteissa kuten US-patentissa 3260778, myönnetty 12. heinäkuuta 1966 Walton et. ai.:lie; US-patentissa 3416192, myönnetty 17. joulukuuta 1968 Packard et. al.ille; US-patentissa 3426405, myönnetty 11. helmikuuta 1969 Walton et. ai.:lle; ja US-patentissa 4090385, myönnetty 23.

35 toukokuuta 1978 Packard et. al.ille. Kaikki edellä mainitut 30 7 4 7 5 7 patentit on mainittu tässä viitejulkaisuina.

Tämän keksinnön parannettu paperiraina, joka joskus tiedetään ammattipiireissä pehmopaperirainana, on edullisesti valmistettu edellä kuvatulla menetelmällä. Sille on ominaista, 5 että siinä on kaksi selvästi erottuvaa vyöhykettä.

Ensimmäinen vyöhyke on verkkovyöhyke, joka on jatkuva paljainsilmin yksitasoinen, ja joka muodostaa ennaltavalitun kuvioituksen. Se on nimeltään "verkkovyöhyke", koska sen muodostaa olennaisesti yhdenmukaisten fyysisten ominaisuuksien 10 viivajärjestelmä, jossa viivat leikkaavat toisensa, punoutuvat ja risteytyvät kuten verkon säikeet. Sitä on kuvattu termillä jatkuva, koska verkkovyöhykkeen viivat kulkevat olennaisesti keskeytymättöminä rainan pinnan poikki. (Luonnollisesti koska se on aivan tavallista paperia, se ei koskaan ole täydellisesti 15 yhdenmukaista, esim. mikroskooppisessa mittakaavassa. Olennaisesti yhdenmukaiset ominaisuudet omaavat viivat ovat yhdenmukaisia käytännön merkityksessä ja vastaavasti keskeytymättömiä käytännön merkityksessä.) Verkkovyöhykkeen on kuvattu olevan paljainsilmin yksitasoinen, koska kun raina kokonaisuudessaan 20 asetetaan tasomuotoon, verkon yläpinta (so. pinta, joka sijaitsee samalla puolen paperirainaa kuin kupu-ulkonemat) on olennaisesti tasomainen. (Edellä mainitut komponentit paperirainan yhdenmukaisuuden mikroskooppisista poikkeamista voidaan yhtä hyvin toistaa myös tässä kohdassa). Verkkovyöhykkeen on kuvattu 25 muodostavan ennaltavalitun kuvioituksen, koska viivat määrittävät (tai luonnostavat) tietyn muodon (tai muodot) toistuvana (vastakohtana umpimähkäiselle) kuvioituksena.

Kuvio 8 esittää tasokuvantona tämän keksinnön paperirainan 80 osaa. Verkkovyöhykkeen 83 on esitetty rajaavan kuusi-30 kulmioita, vaikka on ymmärrettävää, että muutkin ennaltavalitut kuvioitukset ovat käyttökelpoisia tässä keksinnössä.

Kuvio 9 on poikkileikkauskuvanto paperirainasta 80 pitkin linjaa 29 kuviossa 8. Kuten voidaan nähdä kuviosta 9 verkko-vyöhyke 88 on olennaisesti yksitasoinen.

35 Tämän keksinnön parannetun pehmopaperin toinen vyöhyke

II

31 74757 muodostuu useista kuvuista, jotka ovat hajautuneet kauttaaltaan koko verkkovyöhykkeelle. Kuvioissa 8 ja 9 kupuja on merkitty viitenumerolla 84. Kuten kuviosta 8 voidaan havaita, kuvut ovat hajautuneet kauttaaltaan koko verkkovyöhykkeelle 83 ja 5 olennaisesti jokaista ympäröi verkkovyöhyke 83. Kupujen muodon (paperirainan tasossa) määrää verkkovyöhyke. Kuvio 9 esittää perusteen sille, miksi paperirainan toista vyöhykettä nimitetään "kupujen" joukoksi. Kuvut 84 ulkonevat (työntyvät esiin) paperirainan 83 muodostamasta tasosta kohti epämääräistä havain-10 noitsijaa, joka katselee nuolen T suunnasta. Tarkasteltuna epämääräisen havainnoitsijan nuolen B osoittamasta suunnasta katsottuna toinen vyöhyke käsittää kaarevan muotoisia tyhjiä koloja, joiden voi havaita olevan syvennyksiä tai uppoumia. Paperirainan toinen vyöhyke on täten mukavuussyistä nimitetty "kupujen" 15 joukoksi. Paperirakenne, joka muodostaa kuvut, voi olla koskematon; se voidaan myös varustaa yhdellä tai useammalla reiällä tai aukolla, jotka kulkevat olennaisesti läpi paperirainan rakenteen.

Esillä olevan keksinnön eräässä sovellutusmuodossa tämän 20 keksinnön parannetun paperin verkkovyöhyke on painoltaan suhteellisen alhainen verrattuna kupujen painoon. Tämä tarkoittaa, että kuitupaino missä tahansa annetun pinnan projektiossa kohti verkkovyöhykkeen paperirainan tasoa on pienempi kuin kuitupaino vastaavan pinnan projektiossa kuvun kohdalla. Lisäksi verkko-25 vyöhykkeen tiheys (paino tilavuusyksikköä kohden) on korkea suhteessa kupujen tiheyteen. Selviää, että ero peruspainoissa syntyi alunperin edellä kuvatun edullisen valmistusmenetelmän seurauksena. Silloin kun embryomainen raina liitettiin veden-poisjohtoelimeen, embryomaisen rainan paino oli olennaisesti 30 samansuuruinen. Taivuttamisen aikana kuidut ovat vapaita uudelleen järjestelylle ja uudelleen ryhmittelylle läheltä verkko-pintaa vedenpoisjohtokanaviin, jolloin syntyy kuitujen suhteellinen harvalukuisuus verkkopintaan ja kuitujen suhteellinen tiheä-lukuisuus vedenpoisjohtokanaviin. Sama voima, joka pyrkii aikaan-35 saamaan kuitujen uudelleenjärjestelyn, pyrkii puristamaan kokoon 32 7 4 757 verkkopinnan yllä olevaa rainaa suhteessa vedenpoistokana-vissa olevaan rainan osaan. Verkkopinnan merkkipainanta vaurainaan pyrkii edelleen puristamaan kokoon tätä osaa rainasta kontaktiin verkkopinnan kanssa, mistä johtuen kahden vyöhykkeen 5 välinen tiheysero suurentuu.

Toisessa sovellutusmuodossa kupujen ja verkkovyöhykkeen peruspainot ovat olennaisesti yhtäsuuret, mutta kahden vyöhykkeen tiheydet eroavat kuten edellä.

Esillä olevan keksinnön tietyssä sovellutusmuodossa ku-10 puihin voi tapahtua lyhyempien paperinvalmistuskuitujen rikastamista verrattuna verkkovyöhykkeeseen. Tämä tarkoittaa sitä, että kuvuissa voi olla suhteellisesti enemmän lyhyitä kuituja kuin verkkovyöhykkeessä; keskimääräinen kuitupituus kuvuissa voi olla pienempi kuin verkkovyöhykkeen kuitujen keskimääräinen pi-15 tuus. Lyhyempien kuitujen suhteellinen tiheälukuisuus kuvuissa ja pidempien kuitujen suhteellinen tiheälukuisuus verkkovyöhykkeessä voi parantaa kunkin vyöhykkeen toivottuja ominaisuuksia. Se on, että pehmeys, imukyky ja kupujen suuruus kohentuu ja samalla verkkovyöhykkeen lujuus parantuu.

20 Tämän keksinnön edullisilla paperirainoilla näennäis- (tai massa-) tiheys on noin 0,015-0,15 grammaa kuutiosentti-metriä kohti, edullisimmin noin 0,04-0,1 g/cm^. Verkkovyöhykkeen 3 tiheys on edullisesti noin 0,400-0,800 g/cm , edullisemmin noin 0,500-0,700 g/cm^. Kupujen näennäistiheys on edullisesti noin 3 3 25 0,040-0,150 g/cm , edullisimmin noin 0,060-0,100 g/cm . Paperi- 2 rainan tavallinen edullinen peruspaino on 9-95 g/m . Tarkasteltaessa kuitujen lukumäärää pinta-ala yksikön ala' olevassa projektiossa tarkasteltavan rainan osan kohdalla verkkovyöhykkeen peruspainon suhde keskimääräiseen kupujen peruspainoon on 30 noin 0,8-1,0.

Kuten edellä on osoitettu, valinnainen, mutta erittäin edullinen vaihe menetelmässä tämän keksinnön rainan tekemiseksi on esilyhentäminen. Esilyhentäminen on määritelty rainan muutokseksi, joka suoritetaan kohdistamalla kuivaan rainaan ener-35 giaa siten, että katkaistaan kuitu-kuitu sidokset ja järjesteli 33 74757 tään rainan kuidut uudelleen. Vaikka esilyhentäminen voidaan toteuttaa monin tavoin, kreppaus on tavallisin. Mukavuussyistä esilyhentämisestä puhutaan tässä kohdin termillä kreppaus.

Alan ammattimiehille on tuttua kreppauksen vaikutus 5 paperirainaan. Yksinkertaisesti nähtynä kreppaus aikaansaa rainaan joukon mikroskooppisia ja semimikroskooppisia poimuja, jotka muodostetaan, kun rainaa esilyhennetään, kuitu-kuitu sidokset rikotaan ja kuidut järjestetään uudelleen. Tavallisesti mikroskooppiset ja semimikroskooppiset poimut kulkevat poikit-10 tain rainan yli. Tämä tarkoittaa sitä, että mikroskooppiset poimutuslinjät ovat kohtisuorassa suuntaa vasten, jossa raina kulkee silloin, kun sitä krepataan (so. kohtisuorassa konesuun-taa vasten). Ne ovat lisäksi samansuuntaiset kreppauksen aikaansaavan irroitusterälinjän kanssa. Rainalle annettu rypytys on 15 enemmän tai vähemmän pysyvä niin kauan kuin rainaan ei kohdisteta venytysvoimia, jotka voivat tavallisesti poistaa rypytyksen rainasta. Yleisesti kreppaus tekee paperirainasta venyvän kone-suunnassa .

Normaalin kreppausoperaation aikana paperirainan verkko-20 osat kiinnitetään liimaamalla kreppauspinnalle (esim. Yankee-kuivaimen rummulle). Kun raina poistetaan irroitusterällä krep-pauspinnalta, kreppaus muodostuu paperirainaan niissä alueissa, jotka ovat takertuneina kreppauspintaan. Täten tämän keksinnön raina verkkovyöhykkeeseen kohdistetaan suoraan kreppaus.

25 Koska verkkovyöhyke ja kuvut ovat fyysisesti toisiinsa liittyneinä, rainassa suoralla vaikuttamisella verkkovyöhykkeeseen täytyy olla, ja sillä on, epäsuora vaikutus kupuihin. Yleisesti kreppauksella aikaansaadut vaikutukset rainan verkkovyöhykkeeseen (suurempi tiheyksiset alueet) ja kupuihin (pienempi 30 tiheyksiset alueet) ovat erilaiset. Nykyisin uskotaan, että eräs merkittävimmistä eroista on lujuus ominaisuuksien parantuminen verkkovyöhykkeen ja kupujen välillä. Tämä tarkoittaa sitä, että koska kreppaus tuhoaa kuitu-kuitu sidokset,krepatun rainan vetolujuus pienenee. Ilmenee, että esillä olevan keksinnön 35 rainassa, samalla kun kreppauksen myötä verkkovyöhykkeen veto- 34 74757 lujuus pienenee, kupujen vetolujuus pienenee rinnakkaisesti suhteellisesti suuremmassa määrin. Täten vetolujuuden eron verkkovyöhykkeen ja kupujen välillä havaitaan kasvavan krep-pauksen myötä. Muiden ominaisuuksien eroja voidaan myös suu-5 rentaa riippuen rainassa käytetyistä yksittäisistä kuiduista ja verkkovyöhykkeen ja kupujen geometrioista.

Kreppaustaajuus (so. ryppyjen lukumäärä pituusyksikköä kohti rainan konesuunnassa) on riippuvainen lukuisista tekijöistä, joihin kuuluu verkkovyöhykkeen paksuus, verkkovyöhyk-10 keen absoluuttinen lujuus, takertumisliitoksen luonne verkko-vyöhykkeen ja kreppauspinnan välillä ja ennaltavalittu verkko-vyöhykkeen kuvioitus. On havaittu, että kreppaustaajuus on korkeampi verkkovyöhykkeessä kuin kuvuissa.

Kuten edellä on huomautettu, esilyhentäminen tai krep-15 paus tunnetusti lisää krepatun rainan venyvyyttä konesuunnassa. Jos ennaltavalittu verkkokuvioitus on yksi edellämainituista edullisista kuvioituksista, kuten sellainen, joka esitettiin kuvion 10 yhteydessä, kreppaus lisää venyvyyttä ei vain kone-suunnassa vaan myös konesuunnan suhteen poikittaisessa suunnas-20 sa ja muissa välisuunnissa, kaikki tämä riippuen muiden seikkojen ohella ennaltavalitusta verkkovyöhykkeen vakioituksesta.

On havaittu myös, että esilyhentäminen lisää rainan joustavuutta.

Tämän keksinnön paperirainaa voidaan käyttää missä ta-25 hansa sovellutuksessa, jossa vaaditaan pehmeää, imukykyistä pehmopaperirainaa. Tämän keksinnön paperirainan eräs erityisen edullinen käyttö on paperipyyhetuotteet. Esimerkiksi kaksi tämän keksinnön paperirainaa voidaan kiinnittää takerta-malla toisiinsa pinta pintaa vasten suhteeseen, kuten on ope-30 tettu US-patentissa 3414459, myönnetty 3.12.1968 Wellsille, ja joka tässä viitejulkaisuna esitetään, 2-kerros paperipyyhkeen muodostamiseksi.

Selventävänä, mutta ei rajoittavassa mielessä esitetään seuraava esimerkki: h 35 74757

Esimerkki

Esillä olevaa keksintöä toteutettaessa käytettiin pilot-paperikonetta. Perälaatikko oli kiinteäkattoinen-imu-rintatelaformeri ja Fourdinier-viira oli 33/30 (lankaa/cm) 5 viisiniitinen kudos. Raaka-aine käsitti 100 %:sti pohjoisen havupuun Kraft-sellukuituja, ja 4 kg Parez 631NC märkälu-jaa hartsia 100 kg:a uunikuivia kuituja kohden. (Parez 63lNC:tä valmistaa American Cyanamid Company of Stanford, Connecticut.) Vedenpoisjohtoelin oli päättymätön hihna, jos-10 sa oli edellä kuvion 10 yhteydessä kuvattu edullinen verk-kopinnan ja vedenpoisjohtokanavan geometria. Se oli muodostettu huokoisesta kudoksesta, polyesteristä valmistetusta elementistä ja siinä oli 17(KS)/18(PS) lankaa/cm yksinkertaisessa (25) kudoksessa. Kukin säie oli halkaisijaltaan 15 0,18 mm; kankaan kaliberi oli 0,42 mm ja sen avoin alue oli noin 47 %. Vedenpoisjohtoelimen paksuus oli noin 1,1 mm. Läpipuhallus esikuivain toimi noin 93°C:n lämpötilassa. Yankee-rumpu kuivain pyöri noin 244 m/min kehänopeudella. Paperiraina kelattiin kelalle kehänopeudella noin 195 m/min. 20 Embryomaisen rainan konsistenssi siirtohetkellä Fourdinier-viiralla vedenpoisjohtoelimelle oli noin 10 %; ja esikuiva-tun rainan konsistenssi jatkuvan verkkopinnan rainaan pai-namishetkellä, painamisnippitelalla vasten Yankee-kuivaimen pintaa, oli noin 60 - 70 %. Merkkipainettu raina kiinnitet-25 tiin Yankee-kuivaimen pinnalle polyvinyylialkoholi sideaineella ja krepattiin siitä irroitusterällä, joka oli 81°:een työntökulmassa. Neljässä eri kokeessa siipipumppu-virtaus-ta, joka syötti raaka-aineen perälaatikon läpi, säädeltiin Fourdinier-viiralla olevien kuitujen kokonaisorientaation 30 muuttamiseksi. Kunkin neljän paperirainan fyysiset ominaisuudet mitattiin ja taulukoitiin taulukoihin I, II ja III.

74757

Taulukko χ

Koe siipipumppuvirtaus peruspaino kaliberi no (1/min) (g/m ) (mm) 5 1 8596 22.6 0.33 2 2650 22.4 0.39 3 2839 23.1 0.43 Ί 3028 22.9 0.46 10

Taulukko II

Koe Kuivavenymä no (g/cm) KS PS suhde KS PS suhde 1 184182 1.0 30100.33 20 2 256 150 1.7 34 14 0.41 3 291 113 2.6 35 19 0.54 Ί 290 86 3.4 32 21 0.66

Taulukko III 25 £ge kuiva murtuma imukyky (9) (g H20/g kuitu) 30 1 396 20.1 2 386 18.0 3 388 20.7 4 388 21.1 11

Claims (11)

37 7475 7

1. Vahva, pehmeä, absorboiva paperinvalmistukseen tarkoitettuja kuituja oleva paperiraina, joka koostuu en- 5 simmäisestä ja toisesta alueesta, jolloin ensimmäinen alue käsittää makroskooppisesti yksitasoisen, kuvioidun, jatkuvan verkon, jonka tiheys on suuri verrattuna toiseen alueeseen, joka muodostuu useista erillisistä, eristetyistä kohdista, joiden tiheys on pieni verrattuna ensimmäiseen alu- 10 eeseen ja jotka oleellisesti kaikki ovat hajaantuneet yli verkkoalueen, joka ympäröi niitä ja erottaa ne toinen toisistaan, tunnettu siitä, että toisen alueen erilliset kohdat käsittävät kupuja, joiden keskimääräinen tiheys 2 on 0,040 - 0,150 g/cm , että jatkuvan verkkoalueen keski- 2 15 määräinen tiheys on 0,400 - 0,800 g/cm ja että verkkoalueen keskimääräisen neliömassan suhde kupujen keskimääräiseen neliömassaan on alle 1,0 mutta yli 0,8.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen paperiraina, tunnettu siitä, että pääosalla kupuja on kehä, joka muo- 20 dostaa monikulmion, jossa on vähemmän kuin seitsemän sivua, ja että kuvut on jaettu kertautuvaan ryhmään.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen paperiraina, tunnettu siitä, että pääosalla kupuja on kehä, joka muodostaa suljetun kuvion, jossa on epälineaariset si- 25 vut, ja että kuvut on jaettu kertautuvaan ryhmään.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen paperiraina, tunnettu siitä, että kertautuva ryhmä on kahdenkeskinen siksak-rivi.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen paperi- 30 raina, tunnettu siitä, että kuitujen keskimääräinen pituus kuvuissa on pienempi kuin kuitujen keskimääräinen pituus verkkoalueella.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1, 2, 4 tai 5 mukainen paperiraina, tunnettu siitä, että olennaisesti kun- 35 kin kuvun kehä muodostaa monikulmion, jossa on kuusi sivua, että kunkin monikulmion tehollinen vapaa laajuus on 0,25 - 3,0 kertaa kuitujen keskimääräinen pituus, että kuvut on 38 7475? jaettu kahdenkeskiseen siksak-riviin, jolloin monikulmion sisään sijoitettavissa olevan suurimman ympyrän halkaisijan suhde lyhyempään etäisyyksistä, jotka ovat konesuunnas-sa kahden monikulmion keskiviivojen välillä ja konesuunnan 5 suhteen poikittaisessa suunnassa kahden viereisen monikulmion keskiviivan välillä, on 0,45 - 0,95.

7. Menetelmä vahvan, pehmeän, absorboivan paperirai-nan valmistamiseksi, joka menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: 10 a) muodostetaan vesidispersio paperinvalmistukseen tarkoitetuista kuiduista, b) muodostetaan raina-alkio kuitujen dispersiosta ensimmäiselle reiälliselle elimelle, c) raina-alkio saatetaan kosketukseen toisen reiäl-15 lisen elimen kanssa kun raina vielä tukeutuu ensimmäiseen reiälliseen elimeen, d) raina-alkio siirretään ensimmäiseltä reiälliseltä elimeltä toiselle reiälliselle elimelle, e) raina-alkiosta poistetaan vettä toisella reiälli-20 sellä elimellä välirainan muodostamiseksi, f) väliraina kuivataan, ja g) kuivattu väliraina lyhennetään tarvittaessa, tunnettu siitä, että toinen reiällinen elin käsittää raina-alkion kontaktipinnan, joka käsittää makroskoop- 25 pisesti yksitasoisen, kuvioidun, jatkuvan verkkopinnan, joka muodostaa toisessa reiällisessä elimessä useita erillisiä, eristettyjä vedenpoisjohtokanavia, että raina-alkion vedenpoistovaiheessa toisella reiällisellä elimellä poikkeutetaan raina-alkion kuidut mainittuihin kanaviin ja vet-30 tä poistetaan raina-alkiosta kanavien kautta välirainan muodostamiseksi kuiduista siten, että kuitujen poikkeuttaminen aloitetaan viimeistään aloitettaessa vedenpoisto.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäistä reiällistä elintä käyte- 35 tään lineaarisella pintanopeudella, joka on 7 - 30 % suurempi kuin toisen reiällisen elimen lineaarinen pintanopeus.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, n 39 74 75 7 tunnettu siitä, että pääosalla vedenpoisjohtokana-vista on kehä, joka muodostaa monikulmion, jossa on vähemmän kuin seitsemän sivua, ja että mainitut kanavat on sovitettu kertautuvaan järjestykseen.

10. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pääosalla vedenpoisjohtokana-vista on kehä, joka muodostaa suljetun kuvion, jossa on ei-lineaariset sivut, ja että mainitut kanavat on jaettu kertautuvaan järjestykseen.

11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kertautuva järjestys on kahdenkeskinen siksak-rivi. 40 7 4 7 5 7