FI81630B - Vaotpressfilt samt foerfarande foer tillverkning av denna. - Google Patents

Description

1 81630 Märkäpuristushuopa sekä menetelmä sen valmistamiseksi.

- Vätpressfilt samt förfarande för tillverkning av denna.

Keksintö koskee paperin valmistuksessa käytettävää huopaa ja erityisesti märkäpuristushuopaa jota käytetään paperikoneen pu-ristusosassa sekä menetelmää keksinnön mukaisen huovan valmistamiseksi .

Paperikonetta voidaan kuvata hyvin pitkälle kehitettynä laitteena jolla vesi poistetaan paperimassadispersiosta. Kone käsittää kolme täysin erilaista osaa nimittäin alussa olevan muo-toiluosan, jossa massa syötetään liikkuvalle muotoiluviiralle ja kuivataan alustavasti, märkäpuristusosan johon näin muotoiltu paperiraina sen jälkeen syötetään veden poistamiseksi edelleen, ja lopuksi seuraa kuivausosa lopullista kuivatusta ja jäännösveden höyrystämällä tapahtuvaa poistoa varten.

Tärkeä osa paperinvalmistusprosessia on siinä kuinka tehokkaasti veden poisto tapahtuu märkäpuristusosassa. Mitä tehokkaammin vesi voidaan tässä osassa poistaa sitä pienempi on energian kulutus kuivausosassa.

Paperikoneen puristusosassa kannatetaan muotoiltua paperirainaa yhden tai useamman päättymättömän puristushuovan päällä ja kuljetetaan yhden tai useamman puristimen lävitse, jotka puristimet pakottavat veden ulos paperirainasta puristushuopaan tai sen lävitse. Tähän saakka puristushuovat joita on käytetty kannattamaan paperirainaa puristimen tai puristinten lävitse valmistettu absorboivista, kudotuista tai neulotuista viiroista, jotka ovat suhteellisen joustavia ja kokoonpuristuvia paksuus-suunnassa. Monet erilaiset luonnolliset ja synteettiset kuidut, langat, kudotut ja ei-kudotut kankaat ovat liittyneet monina eri kombinaatioina märkäpuristushuopien valmistukseen. Tavoitteena on aikaansaada sellainen huovan osasten yhdistelmä, että se voi vastaanottaa maksimaalisen tilavuuden vettä paperirai- 2 81 630 naita puristettaessa rainaa ja huopaa kokoonpuristusnipissä tai -nipeissä, säilyttää ulospuristetun veden, kun raina ja huopa poistuvat puristusnipistä (paperirainan uudelleen kastumisen minimoimiseksi) ja sen jälkeen päästää jälleen vesi pois ennen kuin huopa jälleen johdetaan puristimeen. Huovan tulee täyttää kaikki nämä vaatimukset ja lisäksi vaatimukset rakenteellisesta yhtenäisyydestä, juoksuominaisuudesta, sopivasta painosta, kyvystä kestää paperi kuitujen toistuvaa levitystä, vastusvoimasta kokoonpuristumista ja vastaavia ominaisuuksia vastaan. Kuten alan ammattimiehet täysin ymmärtävät, ovat useimmat niistä kudoksista joita käytetään valmistettaessa märkäpuristushuopia kompromisseja, jotka jossain määrin täyttävät yhden tai joitakin asetetuista vaatimuksista, mutta ovat ylivoimaisia yhdessä tai useammassa suhteessa muihin haluttuihin fysikaalisiin ominaisuuksiin nähden.

Yleinen teoria on, että jos märkäpuristuskudokset olisivat tiiviimpiä, jäykempiä ja niiden vastustusvoima kokoonpuristumista vastaan olisi suurempi, vesi voitaisiin poistaa tehokkaammin. Kuitenkin voidaan olettaa, että jos kudos olisi tiheämpi ja vastustusvoima kokoonpuristumista vastaan suurempi kuin tällä hetkellä märkäpuristushuovissa, huopa tarvitsisi pienemmän on-telotilavuuden ja pienemmän ilmanläpäisevyyden. Näin ollen uusi kompromissi tulisi välttämättömäksi, jos tämä ratkaisu otettaisiin veden poistamiseksi tehokkaammin.

Aikaisemmat yritykset saavuttaa suurempi tiiveys märkäpuristus-huopakankaissa ovat käsittäneet asennuksen paperikoneeseen ja kokoonpuristamisen sisäänajojakson aikana, paperihuopien "sisäänajo" paperikoneessa on tunnettu jo kauan. Tämä niin sanottu "sisäänajojakso” määritellään tavallisesti aikana välittömästi uuden puristushuovan paperikoneeseen asentamisen jälkeen (jolloin sen suorituskyky on optimaalista huonompi). Sisäänajojakso voi kestää useista tunneista viikkoon ja.siitä on tavallisesti seurauksena yksi tai useampia seuraavista epäkohdista: 3 81 630 (1) kiinteiden osien pitoisuus alhaisempi paperissa nipin -jälkeen, (2) voimakkaampi kuivaus, (3) käyttöonqelmat kuten deka-teroituminen, nukkautuminen ja jätteet sekä (4) konetta ei voida ajaa maksiminopeudella.

Tosin huovan kokoonpuristuminen sisäänajojakson aikana paperikoneessa parantaa huovan ominaisuuksia, mutta samalla se on kallis menetelmä, joka tuo mukanaan ongelmia ja tekee sen paperin valmistajien kannalta vähemmän haluttavaksi. ,«?isäänajojakso paperikoneessa alentaa tuotantonopeutta ja aikaansaa monia laatu- ja arkinkäsittelyongelmia. Uusi huopa on herkempi tunkeutumiselle ja siitä seuraavalle liian aikaiselle täydelliselle tukkeutumiselle sen alustavassa, nopeammassa kokoonpuristumis-tahdissa, ts. sisäänajojaksolla. Tämä johtuu siitä, että suuret huokoiset tilavassa uudessa huovassa helpommin täyttyvät paperimassasta, nollakuiduista, täyteaineista ja vastaavista samalla kun huokosten mitat pienenevät kokoonpuristumisen vuoksi.

Esikokoonpuristaminen on aina sisältynyt osana huovan valmistusta aina siitä lähtien kun kaikki villahuovat alettiin ajaa vasara- tai vanutuskoneeseen huovan tiheyden lisäämiseksi. Myöhemmin on havaittu, että tiheyttä voidaan kaikissa synteettisissä, neulotuissa huovissa edelleen lisätä köysipesulla puris-tusvalssien avulla tai tuomalla riittävästi lämpöä ja painetta huovan deformoimiseksi ja jäykistämiseksi pysyvästi kuivaus-laitteen puristusnipissä.

Kaikissa yllä mainituissa tapauksissa ainoastaan huopaan vaikutetaan, mistä on seurauksena tiiviimpi huovassa olevien kuitujen ja lankojen pakkautuminen jolloin saadaan tiiviimpi ja jäy-kempi huopa.

Huovan valmistajat ovat käyttäneet myös muita menetelmiä kuin esipuristamista huovan vastustusvoiman lisäämiseksi kokoonpuristumista vastaan paperikoneessa, kuterf esimerkiksi käyttämäl- 4 81 630 lä tiiviitä, monikerroksisia peruskudoksia, alhaista suhdetta vanun ja peruskudoksen välillä sekä kemiallisia käsittelyjä.

Ja kaikilla näillä menetelmillä on ollut tietty vaikutuksensa.

Vaikka esipuristusmenetelmät joita huovan valmistajat tähän asti ovat käyttäneet tietyssä määrin ovat auttaneet mahdollistamaan nopeamman käyttöönoton paperikoneessa, on niillä ollut rajallinen vaikutus mitä tulee huovan kokoonpuristumisasteeseen. Tämä johtuu pääasiallisesti siitä, että huovan tiheys ja jäykkyys kasvaa kokoonpuristumisen aikana yhdessä siitä seuraavan ontelotilavuuden ja läpäisevyyden pienenemisen kanssa, loisin sanoen huopa täyttyy omasta materiaalistaan. Jos tämä jatkuu liian pitkälle, ei huopa enää toimi huokoisena, kapillaarisena rakenteena ja menettää näin vettä poiskuljettavat ia vettä IV päisevät ominaisuutensa. Se voi tulla jopa niin kovaksi ja jäykäksi, että sen asentaminen koneeseen on mahdotonta.

Nykyisellä tendenssillä korkeampaan puristuskuormitukseen ja suurempaan nopeuteen paperikoneissa on tarve kokoonpuristumisen kestävistä puristushuovista tullut korostuneemmaksi.

Oheisen keksinnön mukaan on saatu aikaan uusi menetelmä tämän saavuttamiseksi, jonka mukaan huopa voidaan esipuristaa säätämällä sen ontelotilavuutta. Oheisen keksinnön mukainen uusi menetelmä käsittää suhteellisen uudelleen kokoonpuristuvan peruskudoksen käytön ja seoksen rainaa varten, joka seos osittain sisältää lujaa, väliaikaista materiaalia. Neulomisen jälkeen huovalle suoritetaan lämpö- ja puristuskäsittely, jolloin sekä sen tiheys että jäykkyys lisääntyvät huomattavasti enemmän kuin tähän saakka tunnetuilla esipuristusmenetelmillä on ollut mahdollista. Sen jälkeen väliaikainen materiaali poistetaan voimakkaasti kokoonpuristetusta huovasta jotta se saisi takaisin menettämänsä ontelotilavuuden, läpäisevyyden sekä veden käsittely ominaisuudet.

5 81 630

Oheisen keksinnön avulla vältetään ne ongelmat, jotka vaivaavat tunnetun tekniikan mukaisia kudoksia ja menetelmiä, ja mahdollistetaan sellaisten märkäpuristushuopien valmistus ja käyttö joiden tiheys on suurempi ja kokoonpuristumattomuus parempi kuin tähän saakka ilman merkittävää ontelotilavuuden tai läpäisevyyden pienenemistä. Oheisen keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan huovan puristusmoduulia ja kimmoisuutta muuttaa ilman että ontelotilavuus tai ilmanläpäisevyvs menetetään. Oheisen keksinnön mukaiset huovat lisäävät vedenpoistotehoa paperikoneessa .

Kirjallisuusesimerkeistä, jotka koskevat märkäpuristushuopia, niistä valmistettuja viiroja ja niiden käyttöä paperikoneissa, voidaan esimerkkeinä mainita US-patenttijulkaisut 2 883 734, 2 907 093, 3 097 413, 3 401 467 ja 3 458 911.

Oheinen keksintö koskee menetelmää paperikoneen märkäpuristus-huopana käytettävän kankaan valmistamiseksi. Menetelmälle on tunnusomaista, että valmistetaan raina, joka muodostuu primäärisistä tekstiilikuiduista jotka on sekoitettu lujan, väliaikaisen materiaalin kanssa, joka materiaali poistetaan Tainalta, että muodostetaan märkäpuristushuopakangas, jossa yllä mainittu raina on yhtenä kerroksena, että näin muodostettu kangas puristetaan kokoon sen tilavuuden pienentämiseksi sekä sen kokonais-tiheyden lisäämiseksi, ja että väliaikainen, poistettavissa oleva materiaali poistetaan, jolloin ontelotiloja muodostuu kankaaseen niihin kohtiin joista poistettavissa oleva, väliaikainen materiaali on poistettu.

Keksintö käsittää myös keksinnön mukaisella menetelmällä valmistetun kankaan sekä kankaan käyttämisen märkäpuristushuopana paperikoneessa. Kangas on pehmeä mutta tiivis ja se omaa sekä suuremman puristusmoduulin (jäykkyyden) että paremman läpäisevyyden ja suuremman ontelotilavuuden kuin aiemmin tunnetuilla 6 81 630 puristushuovilla, kun sitä kuormitetaan voimakkaasti paperikoneessa.

Lisäksi märkäpuristushuovilla, jotka on valmistettu keksinnön mukaisista yhteenpakatuista kankaista, on seuraavat parannetut ominaisuudet: 1. Suurempi vastustusvoima kokoonpuristumista vastaan lisätyn tiheyden ja suuremman puristusmoduulin ansiosta.

2. Pehmeä laskeutuminen - se on sen vuoksi helppo asentaa paperi koneeseen.

3. Lisääntynyt läpäisevyys ja ontelotilavuus puristuskuormi-tuksella.

4. Parantunut bilateraalinen stabiliteetti.

5. Parantunut pinnan karheus ja puristuksen jakautuminen paperiarkissa puristimessa.

6. Parantunut alipaineen avulla tapahtuva vedenpoisto huovasta.

7. Suurten huokosten eliminoituminen, jotka huokoset auttavat huopaa pysymään puhtaampana käytön aikana.

8. Parempi huokossuuruusjakautuma.

9. Lisääntynyt kestoikä ja parantunut tehokkuus.

Asennettaessa paperikoneeseen saavutetaan oheisen keksinnön mukaisilla huovilla seuraavia etuja:

Paperikoneen nopeampi käyntiinsaattaminen Suurempi kuivapitoisuus, kun huopa poistuu puristimesta Lisääntynyt tuotantovauhti ja/tai vähentyneet energiakustannukset ja

Parantunut pintarakenne (tasaisempi ja pienempi pyrkimys kaksipuolisuuteen).

7 81 630

Oheisen keksinnön mukainen kangas on käyttökelpoinen myös valmistettaessa

Uurrettuja hihnoja

Hihnoja, joilla kuljetetaan aktivointimassa bakteerien päälle

Puristushuopakankaita ja savukaasujen säiliöitä.

Seuraavassa keksintöä selostetaan lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin.

Kuvio 1 on lohkokaavio, joka esittää keksinnön mukaisen menetelmän eri vaiheita kankaan valmistamiseksi keksinnön mukaisia märkäpuristushuopia varten.

Kuvio 2 on perspektiivikuvanto keksinnön mukaisen päättymättömän huopaviiran eräästä sovellutusmuodosta.

Kuvio 3 esittää suuremmassa mittakaavassa sivulta nähtyä poikkileikkausta sen kankaan osasta, jota käytetään kuvion 2 mukaisen huovan valmistukseen.

Kuvio 4 esittää suuremmassa mittakaavassa kuviossa 3 esitettyjä pintakuituja.

Kuvio 5 on kuvion 3 kaltainen kuvanto, mutta se esittää kangasta sen jälkeen kun se on puristettu kokoon lämmön ja paineen avulla.

Kuvio 6 esittää suuremmassa mittakaavassa kuviossa 5 esitettyjä pintakuituja.

Kuvio 1 on lohkokaavio, joka havainnollistaa ne pääasialliset vaiheet, jotka liittyvät keksinnön mukaiseen sopivaan valmistusmenetelmään. Ensimmäisessä vaiheessa itiuodostetaan tekstiili 8 81630 kuiduista karstaharsokudosraina, joka sisältää luonnonkuitujen tekstiiliprimäärikatkokuitujen seoksen tai polymeeri seosten synteettisiä kuituja (kuten polyamidin, polyolefiinin ja vastaavien synteettisten polymeeri kuitujen katkokuituja) ja liuottimen avulla poistettavan komponentin. Liuottimen avulla poistettavat komponentit muodostuvat joko synteettisistä polymeeri-katkokuiduista tai luonnollisista sekundäärikuiduista, jotka ovat liuotettavissa erityisillä liuottimilla jotka eivät vaikuta primäärikuituihin. Esimerkkinä tällaisista liuotinaineita kestävistä sekundäärikuiduista ovat villa-, etyyli selluloosa-, polystyreeni-, polykarbonaatti- ja polystyreenimetyylimetakrv-laatti-kuidut, jotka helposti liukenevat kemiallisiin pesunesteisiin tai vesipitoisiin happoihin tai alkaalisiin aineisiin (ks. US 3 311 928). Polyvinyylialkoholi-kuituja voidaan käyttää ja poistaa liuottamalla veteen samoin kuin poly(etyleenioksidi) kuituja. Tiettyjen polyetyleenien kuidut ovat myös käyttökelpoisia ja voidaan poistaa liuottamalla lämpimään veteen (ks.

US 2 714 758 ja 3 317 864). Villa soveltuu parhaiten sekundää-rikuiduksi, on halvempaa ja voidaan poistaa 5 prosenttisella NaOHilla lämpötilassa välillä noin 65 - noin 100 astetta celsiusta ilman että primäärikuituina oleva nailon vahingoittuu.

Vaikka liuottimilla poistettavat kuidut ovat sopivimpia käyttää keksinnön mukaisesti valmistetuissa kankaissa, voidaan muita liuottimilla poistettavia materiaaleja käyttää tällaisena komponenttina. Esimerkkinä tällaisista ei aivan yhtä edullisista materiaaleista ovat liuotinaineilla poistettavat, inertit kemialliset ainekset kiinteinä granulaatteina tai partikkeleina jotka voidaan dispergoida homogeenisesti yllä kuvattuihin primääri kuiduista muodostuviin rainoihin. Ilmausta "inertti” on tässä käytetty ilmaisemaan sitä, että kemiallinen yhdiste ei reagoi kemiallisesti keksinnön mukaisesti käytettävien kuitujen tai kankaiden kanssa. Esimerkkinä tällaisista inerteistä, liuotinaineilla poistettavista kemiallisista yhdisteistä voidaan mainita liukenevat epäorgaaniset suolat tai näiden hydraa- 9 81630 tit tai oksidit. Tällaisilla suoloilla voi yleisesti olla sama vaikutus kuin alkaalimetalleilla ja sopivimmin jollakin ei-myrkyllisellä alkaalimetallilla jaksollisen järjestelmän sarakkeessa IA tai 2A. Sen lisäksi voidaan käyttää muita metalleja esim. rautaa, nikkeliä, sinkkiä, tinaa, hopeaa ja vastaavia. Suolan anioninen osa voi yleisesti muodostua jostakin negatiivisesta varausosasta kuten erilaisista karbonaateista, erilaisista bikarbonaateista, erilaisista nitraateista, nitriiteistä tai nitrideistä, erilaisista sulfaateista, sulfiiteista tai sulfideista, erilaisista fosfaateista, fosfiiteista tai fosfi-deista mukaanlukien orto-, pyro-, hypo-muunnokset näistä ja vastaavista. Yleisesti sulfaatit, sulfiitit ja sulfidit ovat sopivimpia. Lisäksi kuten aiemmin todettiin voi anionit muodostua metallin oksidista. Esimerkkinä voidaan mainita magnesium-karbonaatti, magnesiumsulfidi, magnesiumfosfidi, maqnesiumoksi-di, kaisiumkarbonaatti, kaisiumbikarbonaatti, kalsiumnitridi, kalsiumoksidi, kalsiumfosfaatti, kalsiumfosfiitti, kalsiumsul-fidi, kalsiumsulfiitti, rautakarbonaatti, rautasulfaatti, rau-tasulfidi, rautasulfiitti, nikkelikarbonaatti, nikkelisulfidi, sinkkikarbonaatti, sinkkioksidi, sinkkisulfidi, sinkkisulfiit-. ti, tinasulfidi, tinaoksidi, hopeakarbonaatti, hopeaoksidi, ho- peasulfidi, hopeasulfiitti, natriumbikarbonaatti, litiumfos-faatti, berylliumoksidi. Lisäksi voidaan myös rikkidioksidia käyttää. Magnesiumkarbonaatti, ammoniumkarbonaatti ja barium-karbonaatti ovat sopivia ja kalsiumkarbonaatti kaikkein sopivin.

Epäorgaaniset suolat voidaan järjestää huopaan kahdella eri tavalla, nimittäin 1) kuivamenetelmällä, jolloin hienojauhettua suolaa ripotetaan tai tärytetään huovan huokosiin, tai 2) mär-kämenetelmällä, jolloin huopa upotetaan lämpimään, yli kyllästettyyn suolaliuokseen, jäähdytetään suolan uudelleenkoteytymi-seksi huovan huokosissa ja sen jälkeen kuivataan uunissa.

10 81 630

Liuottimilla poistettavat komponentit, olivatpa ne sitten muodostettuja kemiallisista yhdisteistä granulaattien tai partikkelien muodossa tai tekstiilikuitujen muodossa, sekoitetaan so-pivimmin ja jaetaan homogeenisesti liuotinaineita kestävien primäärikuitujen kanssa joita käytetään keksinnön mukaisen kankaan valmistamiseen. Liuottimilla poistettavan, liuotinaineita kestäviin kuituihin dispergoituneen komponentin osuus on riippuvainen liuotinaineilla poistettavan komponentin tilavuudesta sekä halutusta ontelotilavuudesta keksinnön mukaisessa kankaassa. Optimaaliset osuudet voidaan määrittää käytännön kokein. Kuitenkin yleensä sekoitussuhde rainaan sisältyvien osien välillä kohoaa välille noin 10 - noin 100 paino-osaa liuottimena poistettavaa komponenttia 100 paino-osaa liuotinta kestäviä primääri kuituja kohti.

Sen jälkeen kun kuitumaiset ja liuottimena poistettavat komponentit on yhdistetty kuiturainaksi, voidaan viimeksi mainittu neuloa kiinni peruskudokseen märkäpuristushuopakankaan muodostamiseksi. Neulomismenetelmä on hyvin tunnettu tällä kyseessä olevalla alueella eikä sitä tarvitse selostaa yksityiskohtaisesti. Neulonta aiheuttaa tietyn asteisen neulotun kankaan kokoonpuristumisen.

Sen jälkeen kun tekstiili komponentit ja liuottimena poistettavat komponentit on yhdistetty märkäpuristushuopakankaaksi, kohdistetaan siihen lämpöä ja painetta, jotta kankaalle saataisiin suurempi tiheys. Kokoonpuristus voidaan suorittaa siten, että kangas saa kulkea puristusnipin kautta kahden vastakkaisen ka-lanterivalssin välissä, jolloin rako on pienempi kuin neulotun kankaan paksuus. Kokoonpuristumisaste on valittavissa. Yleensä kokoonpuristus suoritetaan jotta saataisiin märkäpuristushuopa-kangas jonka tiheys on välillä noin 35 - noin 70 % primäärikuitujen tiheydestä. Lämpötila jota käytetään kokoonpuristamisen aikana voi vaihdella hyvin voimakkaasti. Tavallisesti lämpötila välillä noin 94 - 204 astetta on edullinen, sopivimmin noin li 81630 190 astetta celsiusta. Myös käytettävät paineet voivat vaihdella laajoissa rajoissa, sopi viirani n välillä 3,51535 - 105,4605 lCp/cm2. Jos käytetään suurempia paineita ja/tai lämpötiloja kuin yllä mainitut, saavutetaan pienempi tiheyksien ja puris-tusmoduulien kasvu sekä vastaava ontelotilavuuden ja läpäisevyyden prosentuaalinen pieneneminen sen jälkeen kun väliaikainen materiaali on poistettu.

Keksinnön suositeltavassa sovellutusmuodossa kankaan kokoonpuristuminen ei tapahdu ainoastaan lämmön ja paineen vaikutuksesta vaan samalla kun kangasta kostutetaan vedellä edellyttäen että väliaikainen materiaali ei poistu märissä olosuhteissa.

On havaittu, että märkäpuristus on paljon tehokkaampaa kuin kuivapuristus mitä tulee huopien pysyviin kokoonpuristumis-ominaisuuksiin, ts. suurempaan tiheyteen ja puristusmoduuliin, sen jälkeen kun väliaikainen materiaali on poistettu.

Keksinnön mukaisen menetelmän viimeisessä vaiheessa väliaikainen liuottimena poistettava komponentti liuotetaan kokoonpu-ristetusta kankaasta, jolloin tyhjät tilat jäävät kankaaseen. Tämä voi tapahtua siten, että kokoonpuristettava kangas pestään sopivassa liuottimessa sopivissa olosuhteissa. Märkäpuristus-huopakangas voidaan sen jälkeen kuivata ja muotoilla viiraksi käytettäväksi paperikoneessa.

Kuvio 2 on perspektiivikuvanto märkäpuristusviiran 10 eräästä sovellutusmuodosta, joka on valmistettu tekemällä keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettu kangas 12 päättömäksi. Kangas 12 on tehty päättömäksi liittämällä sen päät saumalla 14 käyttämällä tavanomaista saumanmuodostustekniikkaa. Peruskudos voidaan kutoa päättömäksi tai jatkaa huovan tekemiseksi päättömäksi.

Kuvio 3 esittää poikkileikkausta sivulta päin keksinnön mukaisen kankaan 10 osasta ja esittää sen monikerroksisen rakenteen 12 81 630 johon kuuluvat kerrokset 16 ja 18. Kerros 16 muodostuu perus-kudoksesta, joka on valmistettu kutomalla yhteen useita koneen-suuntaisia lankoja 24 ja useita poikittaisia lankoja 26. Kuvio esittää tavallista kaksivartista kangasta, mutta muita tavanomaisia sidoksia yksikerroksisina tai useampi kerroksisina konstruktioina voidaan käyttää, vaikkakin suhteellisen avoin kudos on suositeltavin. Langat 24, 26 voivat olla kehrättyjä lankoja, multifilamentti- tai monofilamenttilankoja, jotka on valmistettu luonnollisesta tai synteettisestä tekstiilimateriaalista tai luonnollisten ja synteettisten tekstiilimateriaalien seoksista. Sopivimpia ovat kehrätyt langat tai multifila-menttilangat jotka on valmistettu synteettisistä tekstiilikuiduista, esim. polyamidi-, polyesteri-, polyuretaani-, polyara-midi- ja vastaavista kuiduista. Monofilamenttia, joka muodostuu samoista synteettisistä polymeerihartseista, voidaan myös edullisesti käyttää. Lankojen 24, 26 denieeriluku on filamenttia kohden sopivimmin välillä noin 2 - noin 2100.

Kerros 18 muodostuu rainasta ei-kudottuja katkokuituja 20, esim. yllä kuvatuista primäärikatkokuiduista. Kerrokset 16 ja 18 kankaassa 10 yhdistetään toisiinsa neulomalla siten, että katkokuidut 20 yhdistetään molempiin kerroksiin 16, 18. Kuitujen 20 päät 12 tunkeutuvat kerroksen 16 muodostaman kankaan lävitse. Tyhjät tilat 22 ovat kuitujen 20 rajoittamia ja erottamia.

Kangas 10 on erityisen sopiva sellaisten märkäpuristushuopien valmistukseen joita käytetään paperikoneiden puristusosassa.

Kuvio 4 esittää suuremmassa mittakaavassa kuviossa 3 esitetyn kankaan 10 kerrosta 18 ja tästä kuviosta ilmenee, että kuituja 20 erottaa tyhjät tilat 22, jotka ovat avoimessa nesteyhteydes-sä toisiinsa läpäisevyyden saamiseksi.

Kuten yllä on selostettu muodostetaan kahgas 12 yhdistämällä ia 81630 kangaskomponentit liuottimen avulla poistettavien komponenttien, esim. vesiliukoisten kuitujen kanssa.

Kuvio 5 on kuvanto, joka vastaa kuviota 3, mutta joka esittää kangasta 12 sen jälkeen kun siihen on kohdistettu lämpö ja paine, mutta ennen kuin kuiduista 28 muodostuva liuottimen avulla poistettava komponentti on poistettu. Nämä kuidut 28 voivat muodostua esimerkiksi vesiliukoisista polyvinyylialkoholi-kuiduista.

Kuidut 28 on homogeenisesti sekoitettu liuotinaineita kestävien kuitujen 20 kanssa ja ne ovat paikoissa, joissa tulevat tyhjät tilat 22 tulevat olemaan. Kuten kuviosta 6 ilmenee, joka kuvio on huomattavasti suuremmassa mittakaavassa esitetty kuvanto kuvion 5 mukaisen kerroksen 18 osasta, voivat kuidut 28 sulautua yhteen ja menettää yksilöllisen kuituidentiteettinsä kokoonpuristumisen jälkeen lämmön ja paineen vaikutuksesta. Kun kuidut 28 tai niiden jäänteet ovat liuenneet, tulee tila, jonka kuidut 28 tai niiden jäänteet aiemmin ovat täyttäneet, muodostamaan kuvion 3 yhteydessä selostetut tyhjät tilat 22.

Seuraava esimerkki kuvaa yhtä tapaa ja yhtä menetelmää keksinnön kohteen valmistamiseksi ja käyttämiseksi ja esittää sen tavan, joka on osoittautunut parhaaksi keksinnön suorittamiseksi, jota kuitenkaan ei pidä katsoa sitä rajoittavaksi. Esitetyssä tapauksessa koetulokset on saavutettu seuraavilla koemenetelmillä.

2 1. Kuivapaino, grammat muutettu yksiköksi oz/ft 2. Pinta-ala ilmaistu neliötuumina 3. Paksuus ilmaistu tuumina paineen ollessa 30 oz/in^ 4. Vakioilmanläpäisevyys, kuutiojalkaa/min per neliöjalka, i H2Oa p.

5. Huopatiheys, paunaa/kuitu per kuutiojalka/huopa 14 81 630 6. Nollavirtausvastus kuormituksella 11,7067 kp/cm2 Δ P mitataan ja rekisteröidään täydellä virtauksella (300-11,390 cc/min) mutta ainoastaan Λ P-arvo virtauksen säädöllä 1340 cc/min esitetään taulukossa.

7. Puristuskoe - paksuus tuumina suhteessa Ib per neliötuuma arvosta 0 arvoon 700 psi (0 - 42,2149 kp/cm2) syöttömitta-rissa. Puristushystereesi ainoastaan yksi jakso välillä 0 - 700 psi. Moduuli lasketaan seuraavalla kaavalla:

Puristusmoduuli välillä 50 — 500 psi = kuormitus/venymä = _500 psi - 50 psi_ paksuus (tuumina) arvolla 50 psi - paksuus arvolla 500 psi paksuus (tuumina) arvolla 50 psi = puristusmoduuli _450 psi_ osittainen paksuuden väheneminen välillä 50 - 500 psi "K"-tekijä - vastus puristumista vastaan vastus nolla-virtausta vastaan lasketaan seuraavasta kaavasta:

K « vastus kokoonpuristumista vastaan « CR vastus nolla-virtausta vastaan 0FR

= kokoonpuristumismoduuli x 10“2 ^ p0 "K"-tekijä kuvaa suhdetta huovan puristusmoduulin ja sen nolla-läpäisevyyden välillä kokoonpuristetussa tilassa ja se koskee huovan tiheyttä ja ontelotilavuusprosenttia tietyssä paineessa. On parasta, jos "K"-tekijä mitataan niissä paineolosuhteissa jotka vallitsevat todellisessa käytössä määrätyssä kohdassa puristinta huovassa, missä sekä puristusmoduuli CR että vastus nolla-virtausta 0FR vastaan mitataan samassa psi-paineessa.

is 81630 ESIMERKKI 1

Yksi kiinnitteinen peruskudos, joka on muodostettu peitemäisen kannattimen päällä olevasta vanusta, kudotaan päättömäksi nai-lon monofilamentilla (halkaisija 0,4064 mm), joka muodostaa koneen poikittaissuunnassa ulottuvat langat ja yhden kuudesta kerratusta langasta (0,2032 mm yksilankainen nailon), joka muodostaa koneen suuntaisen langan, jolloin käytetään sidontamal-lia tyypiltään murtotoimikas. Peruskudokseen kohdistettiin läm-pöstabilointimenetelmä ja se asennettiin neulekoneeseen. Kerros ei-kudottua kangasta käsittäen 25 paino-osaa Slipe 42 villakui-tua ja 75 paino-osaa 40 denierin ja 3" nailonia 6,6 olevaa kat-kokuitua syötettiin peruskudoksen molemmille sivuille tavanomaisella neulontatekniikalla. Saavutettu kangas puristettiin lämmöllä ja paineella siten, että se sai kulkea kalanterivals-

O

sien lävitse kunnes sen tiheys kohosi arvoon noin 0,72 g/cm * Sen jälkeen saatu, kokoonpuristettu kangas pestiin sen jälkeen 5 prosenttisella NaOH:lla lämpötilassa noin 82,2*C riittävän kauan villakuitujen huuhtomiseksi. Huopa huuhdeltiin sen jälkeen ja käsiteltiin tavallisella tavalla (kuivattiin ja loppu-mitoitettiin sopimaan tiettyyn kohtaan puristimessa). Huovan paino oli 135 g/cm2, tiheys 0,61 g/cm3, paksuus 2 mm, ilmanlä-päisevyys 9,4 sekä puristusmoduuli välillä 50 - 500 psi (3,5153 kp/cm2 - 35,1535 kp/cm2) 6500 psi (456,995 kp/cm2).

Näin valmistetulla huovalla on useita etuja verrattuna aikaisempiin märkäpuristushuopiin. Se voidaan esimerkiksi valmistaa päättömäksi ja käyttää paperikoneessa ilman sisäänajojaksoa. Vielä eräs etu, jolla on erityistä mielenkiintoa paperin valmistajien kannalta on, että nämä huovat ovat pehmeitä. Sen sijaan että ne olisivat jäykkiä kuin vaneri ne ovat taipuisia kuin nahka ja ne voidaan helposti pujottaa asennuksen yhteydessä. Vielä eräs etu on se, että nämä huovat eivät dekateroidu. Syynä tähän on se, että tilavuuden muutos puristinnipin ulkopuolelta sen sisäpuolelle rajoittuu voimakkaasti minkä vuoksi 16 81 630 pienempiä määriä ilmaa pumppautuu ulos huovasta sen mennessä puristinnippiin.

ESIMERKKI 2 A Yksikiinnitteinen peruskudos, joka on muodostettu peitemäisen kannattimen päällä olevasta vanusta, kudotaan päättymättömäksi nailonmonofilamenti11a (halkaisija 0,4064 mm), jotka muodostivat koneen poikittaissuunnassa ulottuvat langat ja kuudella langalla kerrattua lankaa (0,2032 mm yksilankaista nailonia), joka muodostaa koneen suuntaisen langan, jolloin sidontamallina käytetään tyyppiä murtotoimikas. Peruskudokseen kohdistetaan lämpökovetusmenetelmä ja se asennetaan neulekoneeseen. Kerros-karstaharsokangasta käsittäen 25 paino-osaa Slipe 42 villakui-tua ja 75 paino-osaa 25 denierin ja 3" katkokuitua nailonista 6,6 kiinnineulottuna molemmille puolille käyttäen tavanomaista tekniikkaa. Edustavaa näytettä tätä saavutettua kangasta testattiin sen fysikaalisten ominaisuuksien määrittämiseksi. Suoritetut kokeet ja havainnot joita tehtiin on selvitetty seuraa-vassa taulukossa otsikolla "tarkastus”.

B Osa valmistetusta, yllä selostetusta kankaasta puristettiin lämpötilassa noin 190,5°C ja paineessa 14,0614 kp/cm^ kuivassa tilassa. Kokoonpuristettu kangas pestiin sen jälkeen 5-prosent-tisessa natriumhydroksidiliuoksessa lämpötilassa noin 82,2*C villakuitujen poistamiseksi. Kokoonpuristetun ja pestyn kankaan esimerkkinäyte testattiin myös fysikaalisten ominaisuuksien määrittämiseksi. Havainnot jotka tehtiin, on esitetty seuraa-vassa taulukossa otsikolla "kuivapuristus".

Toinen vaiheen A mukainen pala kangasta käsiteltiin yllä olevassa kohdassa B esitetyllä tavalla lukuunottamatta sitä, että kangasta liotettiin vedellä puristuksen aikana. Testitulokset on esitetty taulukossa otsikolla "märkäpuristus".

17 81 630

TAULUKKO

Tarkastus Kuiva- Märkä- _ puristus puristus

Paino ennen puristusta 4,46 4,35 4,41 oz/ft^ Puristuksen jälkeen 4,35 4,37

Pesun jälkeen 3,81 3,87

Pesusta johtuva painohäviö, % 12,3 11,5

Paksuus ennen puristusta, in 0,180 0,185 0,176 30 oz/in^ Puristuksen jälkeen 0,075 0,066

Pesun jälkeen 0,086 0,074

Pesusta johtuva paksuuden lisäys, % 14,7 12,1

Ilmanläpäisevyys ennen purist. 33,5 33,3 34,5 (Std.) Puristuksen jälkeen 4,4 3,9

Pesun jälkeen 16,5 14,9

Tiheys ennen puristusta 18,6 17,6 18,8 lbs/ft^ Puristuksen jälkeen 43,5 49,7

Pesun jälkeen 33,8 39,2

Ontelotilavuus ennen purist,% 74,9 % 75,7 % 74,6 %

Puristuksen jälkeen 40,0 % 32,8 %

Pesun jälkeen 52,6 % 45,0 % 0-virtaus ennen puristusta 6,8 Δ Pr "H2O (? 1340 cc/min

Puristuksen jälkeen

Pesun jälkeen 52,6 % 45,0 % ie 81630

Moduuli ennen puristusta 1530

Puristuksen jälkeen

Pesun jälkeen 3420 3944 "K"-tekijä 2,3 8,8 13,6

Huokossuuruus mikroneissa

Keskimäärin 72 49

Maks. tiheys 92 31

Venytyskokeet ovat osoittaneet, että kokoonpuristettuja NaOH: 11a pestyt näytteet venyvät hieman vähemmän molempiin suuntiin kuin tarkastusnäytteet. Bilateraalinen stabiliteetti oli myös hieman tasaisempi molempiin suuntiin kuin useimmilla standardi-tyyppisillä puristushuovilla. Puristetuilla ja NaOH:lla pestyillä huopanäytteillä on hämmästyttävän pehmeä laskeutuminen samanaikaisesti kun niillä on suuri tiheys. Näytteiden pinnan karheus paranee puristamalla ja säilyy sen jälkeen kun villa on poistettu.

Näytteet testattiin vastaavalla huokossuuruusjakautumalla ja keskimäärin vastaavalla huokossuuruudella automaattisessa syöt-tötyyppisessä elohopeahuokoisuusmittarissa. Tulos osoittaa, että puristus ja villan poisto vähentää suuria huokosia siten, että huokosten maksimaalinen tiheys tulee pienemmäksi kuin keskimääräinen. Puristetussa tarkastusnäytteessä maksimaalinen tiheys mitä tulee huokossuuruuteen on suurempi kuin keskimääräinen.

Kun esimerkin 2 mukainen kangas muodostetaan päättymättömäksi viiraksi käytettäväksi paperikoneessa oli saavutetuilla, korkeasti puristetuilla, säädetyn ontelot!lavuuden omaavilla huovilla suuri tiheys, suurempi kokoonpuristumisvastus ja pienempi virtausvastus paineen alaisena kuin vakiohuovilla ja tarkastus- m 81630 näytteillä. Ne ovat lujia, mutta siitä huolimatta pehmeitä ja niillä on tasainen pinta.

Ammattimies havaitsee ilman muuta, että on mahdollista modifioida yllä selostettuja sovellutusmuotoja keksinnön puitteissa. Siten keksinnön mukaista huopaa voidaan lämpökovettaa, käsitellä kemikaalioilla ja muulla tavoin kyseessä olevan tekniikan alueella tavanomaisella tavalla erityisominaisuuksien saavuttamiseksi. Lisäksi on selvää, että vaikka keksintöä on selostettu märkäpuristushuopakankaan vksikiinnitteisessä muodossa voidaan sitä yhtä hyvin soveltaa muissa tekstiilihuopakonstruk-tioissa, esimerkiksi niissä, jotka on esitetty US-patenttijulkaisuissa 3 613 258 ja 4 187 618.

Keksinnön mukaiset kankaat ovat ainutlaatuisia ja ne eroavat aiemmin tunnetuista märkäpuristushuopakankaista. Suuria linjoja tarkasteltaessa oheisen keksinnön mukaiset märkäpuristushuopa-kankaat eroavat tunnetuista kankaista seuraavissa kohdissa.

1. Puristusmoduuli on suurempi kuin aiemmin tunnetuissa huo vissa. Käytettäessä nailonia primäärikuituna ja mitattaessa märässä tilassa kuormituksella välillä 50 - 500 psi {3,5153 - 35,1535 kp/cm2) on moduuli välillä 3000 - 6000 psi (210,821 -421,842 kp/cm2) ja kuormituksella 100 - 1000 psi (7,0307 -70,307 kp/cm2) on moduuli välillä 5000 - 9000 psi (351,535 -632,79 kp/cm2)* 2. Tiheys on suurempi kuin aiemmin tunnetuissa huovissa. Tiheys valmiissa keksinnön mukaisessa huovassa on välillä 35 - 70 prosenttia mitä tulee primäärikuitujen tiheyteen, toisin sanoen käytettäessä nailonia primäärikuituna on tiheys välillä 0,4 -0,8 g/cm3.

3. Jäljelle jäävä prosentuaalinen puristus ensimmäisen jakson jälkeen on alhaisempi kuin aiemmin tunnetuissa huovissa.

Tämä on tärkeätä kokoonpuristusvastukselle ja suuremman ontelo-tilavuuden ja läpäisevyyden säilymiselle·, kun huopaan kohdiste- 20 8 1 6 3 0 taan puristus puristusnipissä. Käytettäessä nailonia primääri-kuituna ja mitattaessa märässä tilassa välillä 7,0307 - 70,307 kp/cm2 on keksinnön mukainen kangas välillä 10 - 20 %.

4. Nolla-virtausvastus mekaanisen kuormituksen alaisena on pienempi kuin aiemmin tunnetuilla huovilla.

Mitattaessa mekaanisella kuormituksella 70,307 kp/cm2 lämpötilassa noin 21,1°C ia vedenvirtausnopeudella 1340 cm3 per minuutti laskee paine, Λ P-arvo kankaan poikki vaihtelee välillä 12,7 ja 38,1 cm vesipatsasta. Alhaisemmilla mekaanisilla kuormituksilla ό P-arvo vähenee.

5. Ontelotilavuusprosentti (tärkeä erityisesti mekaanisessa kuormituksessa, missä se on suurempi kuin aiemmin tunnetuilla huovilla). Alue ei-kuormitetussa tilassa välillä 40 - 70 %. Ontelotilavuuden väheneminen paineen alaisena on pienempi kuin aiemmin tunnetuissa huovissa.

6. Paksuus tai ulottuvuus (sinänsä ei tärkeä, voidaan säätää ja muuttaa riippumattomasti) voi olla samalla arvoalueella kuin aiemmin tunnetuissa huovissa. Kuitenkin on mahdollista laajentaa aluetta hieman sekä ylös- että alaspäin käytetystä menetelmästä ja muista parannetuista ominaisuuksista johtuen. Alue välillä 1,26 mm - 12,6 mm arvolla 9,156 g/m2 on käytännössä suoritettavissa. Paksuuden väheneminen välillä 40 - 65 % puristettaessa parannettua huopaa neulotussa tilassa vaaditaan jotta saavutettaisiin haluttu puristusmoduulin ja tiheyden taso valmiissa huovassa.

Claims (8)

2i 81630

1. Menetelmä kankaan valmistamiseksi paperikoneen märkä-puristushuopia varten, tunnettu siitä, että märkä-puristuskankaan (12) tekstiilikomponentit saatetaan yhteen liuottimena poistettavan materiaalin (28) kanssa märkä-puristuskankaaksi, että näin muodostettu kangas puristetaan kokoon kankaan kokonaistiheyden lisäämiseksi sekä että liuotetaan liuottimena poistettava materiaali (28), jolloin muodostuu ontelotiloja (22) kankaaseen niihin kohtiin, mistä liuottimena poistettava materiaali liukenee.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tekstiilikomponentit ja poistettava materiaali (28) saatetaan yhteen kankaaksi, joka muodostuu kudotusta peruskerroksesta (16) ja karstaharsokangasrainasta (18).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että poistettava materiaali (28) jaetaan homogeenisesti rainassa olevien tekstiilikomponenttien joukkoon.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että poistettavana materiaalina käytetään kuituja (28).

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että poistettavana materiaalina käytetään kemiallista yhdistettä granulaattien tai partikkelien muodossa.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tekstiilikomponentit saatetaan yhteen kankaaksi, joka muodostuu yhteenkudotuista koneen suuntaisista langoista (24) ja koneen poikkisuuntaisista risteävistä langoista (26) 22 81 630 muodostuvasta ensimmäisestä kerroksesta (16), sekä toisesta kerroksesta (18), jonka muodostaa ensimmäiseen kerrokseen kiinni neulotut katkokuidut (20).

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että poistettavana materiaalina käytetään kuituja, jotka muodostavat osan toisesta kerroksesta.

8. Paperikoneen märkäpuristushuopakangas, johon kuuluu yhteen-kudotuista koneen suuntaisista langoista (24) ja koneen poikki-suuntaisista langoista (26) muodostettu ensimmäinen kerros (16) sekä toinen kerros (18), joka on muodostettu mainittuun ensimmäiseen kerrokseen kiinnineulotuista, ei-kudotuista, katkokui-duista (20), joihin on sekoitettu liuottimena poistettavaa materiaalia, tunnettu siitä, että kangas omaa puristamisen ja liuottimena poistettavan materiaalin poistamisen jälkeen seuraavia fysikaalisia ominaisuuksia: A. tiheys välillä 0,4 - 0,8 g/cm3 B. paksuus välillä 1,26 - 12,6 mm arvolla 9,156 g/cm2 C. puristusmoduuli välillä 210,921 - 421,842 kp/cm2 mitattuna märässä tilassa kuormituksen ollessa välillä 5,5153 - 35,1535 kp/cm2 ja välillä 351,535 - 632,79 kp/cm2 mitattuna märässä tilassa kuormituksen ollessa välillä 7,0307 - 70,307 kp/cm2 D. nollavirtausvastus välillä 5,08 - 38,1 cm vesipatsasta mitattaessa mekaanisella kuormituksella 70,307 kp/cm2 lämpötilassa noin 21,1°C ja vedenvirtausnopeudella 1340 cm^/min sekä E. ontelotilavuusprosentti välillä 35 - 70 % kuormittamattomassa tilassa. 23 81630