FI81631B - Foerfarande foer framstaellning av kraftpapper. - Google Patents

Description

81631

Menetelmä voimapaperin valmistamiseksi

Esillä olevan keksinnön kohteena on uusi menetelmä sellaisen voimapaperin ja etenkin säkkivoimapaperin valmistamiseksi, jolla on parannetut lujuusominaisuudet.

Käsite voimapaperi tarkoittaa erittäin lujaa paperia, joka on valmistettu joko valkaistusta tai valkaisemattomasta sulfaattimassasta. Voimapaperi, jonka neliömassa on 60 - 150 g/m2, mieluummin 70 - 90 g/m2, sopii normaalisti säkkituo-tantoon.

Testit ovat osoittaneet, että paperisäkin lujuus käytännön käytössä, niin kutsuttu käyttölujuus, on hyvin korreloitu säkin paperin vetoenergian absorptioon. Paperin vetoenergian absorptio, so. työn kokonaismäärä alayksikköä kohden, joka vaaditaan venytettävän paperipalan murtumiseen, on puolestaan murtokuormituksen lisäksi riippuvainen murtovenymästä. Lisääntynyt murtovenymä antaa siten korkeammat vetoenergian absorption arvot. Säkkivoimapaperilla tulisi siten olla vetoenergian absorption ja murtovenymän korkeat arvot, etenkin poikittaissuunnassa, missä esiintyy suuria jännityksiä.

Murtovenymän lisäämiseksi paperiraina voidaan alistaa jonkin-tyyppiseen kreppaus- tai mikrokreppausprosessiin. Esimerkkinä mikrokreppauksesta voidaan mainita Clupak-prosessi, jossa paperiraina viedään telan ja päättömän kumihuovan väliin, joka on venytetty ennen kuin se koskettaa rainaa ja sitten kutistettu paperirainan puristamisen aikana. Tämän avulla paperiraina saa lisääntyneen murtovenymän ennen kaikkea koneen suunnassa samanaikaisesti kuin pinta pysyy pehmeänä. Normaalissa kreppauksessa saadaan kuitenkin hienoa rypistynyttä paperirainaa.

On myös tunnettua, että paperirainan murtovenymä kasvaa vapaan kuivatuksen aikana, so. paperin on mahdollista kutistua vapaasti kuivatuksen aikana. Tämä voidaan saada aikaan pape- 2 81 631 rirainan niin kutsutun puhalluskuivatuksen avulla, jolloin raina on tuettu kuumalla ilmavirralla, joka mahdollistaa jännityksestä vapaan kuivatuksen.

Tällainen vaikutus voidaan saada aikaan myös niin kutsutuilla suurinopeuksisilla ilmakuvuilla samoin kuin niin kutsutuilla "ilmaliukusylintereillä". Edellisessä tapauksessa kuumaa ilmaa puhalletaan ylhäältä rainalle, joka kulkee kui-vatussylinterin pinnan mukana, ja jälkimmäisessä tapauksessa paperiraina on vapaasti kelluva, jolloin kuumaa ilmaa puhalletaan paperirainan alapuolelle suutinten kautta kuperassa pinnassa, jonka yläpuolella paperirainaa siirretään. Tämän avulla paperi saa suuren murtovenymän, etenkin poikkisuun-nassa, verrattuna paperiin, joka on kuivatettu kuumennetuilla sylintereillä tavanomaisella tavalla. Vetoenergian absorptio ja repäisylujuus paranevat myös samanaikaisesti, kun paperista tulee kuohkeaa ja sen pinnasta hieman karkeampaa.

Näitä olosuhteita on käytetty teollisuudessa erittäin lujan säkkipaperin valmistamiseksi. Voimapaperin kaupallisessa tuotannossa on käytetty yhdistettyä paperirainan sylinteri-kuivatusta ja puhalluskuivatusta. Tällä tavalla on mahdollista vaihdella kuivatusolosuhteita ja siten paperin ominaisuuksia.

Keksinnön kohteena on menetelmä voimapaperin valmistamiseksi moniviirakoneissa, joissa raina kuivatetaan yhdistetyllä sy-linterikuivatuksella ja puhalluskuivatuksella ja raina on valinnaisesti mikrokrepattu tai krepattu ja valinnaisesti kiilloitettu.

Käsite mikrokreppaus tarkoittaa mekaanisesti pakotettua paperirainan kutistumista, jolla on krepattu rakenne, joka on lähes näkymätön silmäle ja suoritettu esimerkiksi Clupak-yk-siköllä.

Käsite kreppaus tarkoittaa kreppausta telalla kaavinta vasten, minkä jälkeen krepattu rakenne esiintyy selvemmin.

3 81631

Nyt on todettu, että yllättävän korkeat lujuusominaisuudet omaava voimapaperi saadaan, jos paperiraina muodostetaan esitetyssä prosessissa kahteen tai useampaan kerrokseen, jotka on huopautettu yhteen koneen viiraosassa ja sitten kutistettu vähintään 2,5ί:η murtovenymän aikaansaamiseksi koneen suunnassa ja vähintään 5t:n murtovenymän aikaansaamiseksi poikkisuunnassa.

Keksinnön mukaista menetelmää ei ole käytetty aikaisemmin tai sen vaikutusta ei ole osoitettu. Laboratoriokokeissa samoin kuin teknisessä mittakaavassa vapaan kuivatuksen positiivinen vaikutus paperin vetoenergian absorptioon on kuitenkin esitetty aikaisemmin. Vaikutuksen toteamiseen tarkoitetuissa laboratoriokokeissa, joissa paperi valmistetaan kahdessa kerroksessa yhden kerroksen sijasta vakiossa neliö-massassa, ei ole kuitenkaan ollut mahdollista osoittaa mitään vaikutusta. Tämä on soveltunut tavanomaisesti kuivattuihin laboratorioarkkeihin samoin kuin vapaasti kuivattuihin laboratorioarkkeihin.

On tunnettua, että pienempi, positiivinen vaikutus vetoenergian absorptioon voidaan saada aikaan, kun paperi valmistetaan kahdessa kerroksessa yhden kerroksen sijasta paperikoneessa. Vaikutuksella on ollut kuitenkin vähän käytännön merkitystä ja sitä ei ole kaupallisesti käytetty voimapaperin suhteen.

Keksinnön mukaisesti valmistetulla paperilla on melko odot-tamattomasti olennaisesti parantuneet lujuusominaisuudet verrattuna sekä homogeenisiin arkkeihin, jotka on kuivatettu vapaasti ilmalla tuetussa rainassa, että kaksi- tai monikerroksisiin arkkeihin, jotka on kuivatettu tavanomaisesti sy-lintereiden päällä. Saatu parannus on suurempi kuin voitiin odottaa ja etenkin paperin poikkisuunnassa, mikä on hyvin tärkeää erilaisten paperisäkkien ja paperipussien valmistuksessa .

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan siten käyttää korkeat lujuusominaisuudet omaavan voimapaperin valmistamiseksi normaalista korkealaatuisesta havupuusulfaattimassasta.

<* 81631

Vaihtoehtoisesti keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää sellaisen voimapaperin valmistamiseen, jolla on tavanomaiset lujuusominaisuudet, joko alhaisemman neliömassan omaavasta korkealaatuisesta lähtömateriaalista tai alhaisemman laadun omaavasta massasta, joka koostuu esimerkiksi run-saspitoisista kuiduista tai sulputetusta jätepaperista.

Raaka-ainevaatimusten aleneminen on hyvin tärkeää voimapaperin mahdollisuuksien suhteen kilpailla muiden pakkausmateriaalien, kuten muovikalvon, muovikuidun ja erilaisten materiaalien yhdistelmien kanssa.

Uudella menetelmällä on mahdollista käyttää erilaisia pape-rinvalmistusmassoja eri kerroksiin. Voidaan käyttää esimerkiksi valkaistua tai värillistä massaa lähtömateriaalina ylempää kerrosta varten ja valkaisematonta massaa alempaa kerrosta varten.

Vaaditun lujuuden aikaansaamiseksi paperisäkit valmistetaan normaalisti kahdesta tai useammasta arkista, jotka on liis-teröity yhteen. Uuden menetelmän mukaisesti valmistetun voimapaperin avulla on mahdollista valmistaa säkkejä yhdestä arkista, jolla on sama lujuus. Tämän avulla saadaan selvästi aikaan varsinaisen säkkituotannon huomattava yksinkertaistuminen, joka johtaa yhdessä vähentyneen materiaalikulutuksen kanssa merkittäviin taloudellisiin etuihin.

Paperirainan kutistumisen aikaansaamiseksi, joka vastaa vähintään 2,5ί:η murtovenymää koneensuunnassa ja vähintään 5t:n poikkisuunnassa, käytetään vapaata kuivatusta mieluummin 55 - 85 painoprosentin kuivien kiintoaineiden pitoisuus-alueella. Se osa kuivatuksesta, joka tapahtuu vapaalla kuivatuksella, voi vaihdella, mutta yleisesti pätee, että mitä suurempi osa suoritetaan vapaana kuivatuksena, sitä korkeampi on valmistetun paperirainan lujuusarvo. Se osa kuivatuksesta, jota ei suoriteta vapaasti, suoritetaan tavanomaisilla höyryllä kuumennetuilla kuivatussylintereillä.

Keksinnön mukaisen menetelmän yhden erityisen suoritusmuodon mukaisesti paperirainan vapaa kuivatus yhdistetään kreppauk- 5 81 631 sen tai mikrokreppauksen kanssa 3 - 12t:n, mieluummin 5 -7%:n, murtovenymän aikaansaamiseksi koneen suunnassa. Krep-paus voidaan suorittaa märkäkreppauksena koneen puristuso-sassa kerrosten huopauttamisen jälkeen. Mikrokreppaus, joka voidaan suorittaa esimerkiksi Clupak-yksikössä, voidaan suorittaa huopauttamisen ja puristamisen jälkeen, mutta ennen vapaata kuivatusta. Tämän avulla saadaan hyvin suuria lujuuden parannuksia verrattuna tavanomaiseen tekniikkaan.

Keksinnön menetelmän erään toisen suoritusmuodon mukaisesti paperiraina, jonka kuivien kiintoaineiden pitoisuus on 70 -80, mieluummin 75 painoprosenttia, voidaan kiillottaa vapaan kuivatuksen aikana. Tässä tapauksessa paperiraina voidaan osittaisen kuivatuksen jälkeen poistaa vapaan kuivatuksen alueelta, viedä yhden tai useamman kiillotuskonenipin läpi ja sitten johtaa takaisin vapaan kuivatuksen alueelle, kunnes saadaan riittävä kuivien kiintoaineiden pitoisuus. Kiillottaminen saa aikaan korkean lujuuden paperin z-suunnassa, niin kutsutun sisäisen sidoslujuuden, jopa korkeampien arvoja kuin paperille, joka on valmistettu yhdessä kerroksessa tavanomaisella tavalla. Paperi, joka on valmistettu ja kiillotettu uuden menetelmän mukaisesti, sopii hyvin pintavaki-oimiseen, esimerkiksi päällystettäväksi laadukkaiksi paina-tuslaaduiksi..

Keksintöä selitetään yksityiskohtaisemmin seuraavien esimerkkien avulla.

Esimerkki 1 Tämän esimerkin tarkoituksena on osoittaa, mitä muutoksia voitaisiin odottaa voimapaperissa, joka on tehty kahdesta kerroksesta yhden sijasta.

Valkaisematonta sulfaattimassaa jauhettiin PFI-myllyssä SR-kovuuteen 22° laboratoriossa.

Laboratorioarkit valmistettiin vakiomenetelmän SCAN-C 26:67 mukaisesti seuraavilla poikkeamilla.

6 81631

Homogeeniset arkit (yksikerroksiset arkit) valmistettiin ne-liömassalla 100 g/m2 (60 g/m2 standarin mukaisesti). Puolet arkeista kuivatettiin vakion mukaisesti, jolloin arkit oli kiinnitetty kuivatusrumpuun kutistumisen estämiseksi. Loput arkeista kuivatettiin vapaasti imureiden välissä, ja niiden annettiin kutistua esteettä.

Kaksikerroksiset arkit valmistettiin huopauttamalla kaksi arkkia, joiden neliömassa oli 50 g/m2 (yhteensä 100 g/m2 kuten yksikerroksiset arkit). Puolet arkeista kuivatettiin standardin mukaisesti, jolloin arkit oli kiinnitetty kuiva-tusrummulle kutistumisen estämiseksi. Loput arkeista kuivatettiin vapaasti imureiden välissä ja niiden annettiin kutistua esteettä.

Lujuustestien tulokset on esitetty taulukossa 1.

Taulukko 1

Arkki- Homog. arkki = yksi kerros Kaksi kerrosta koostumus kutistamatta vapaasti kutis- vapaasti

Kuivatus kutistettuna tamatta kutistet tuna

Vetoindeksi Nm/g 90,2 92,8 102,1 92,7

Murtovenymä,* 3,8 6,1 3,8 5,7

Vetoenergian ab- sorptioindeksi,mJ/g 2400 3260 2420 3080

Suhteellinen veto- energian absorptio,* 100 136 101 128 Tästä laboratoriotestistä voidaan tehdä se johtopäätös, että lähes samat tulokset saadaan kaksikerroksisilla arkeilla ja homogeenisilla arkeilla ja että vapaalla kutistumisella on positiivinen vaikutus lujuuteen.

Esimerkki 2 Tämän esimerkin tarkoituksena on osoittaa yhtenä kerroksena valmistetun tavanomaisen arkin ja kahdesta kerroksesta koostuvan ja vapaasti kuivatetun arkin välinen ero.

7 81 631

Testit suoritettiin teknisen mittakaavan testeinä, jolloin paperikone oli varustettu kahdella viiralla ja puhalluskui-vurilla vapaata kuivatusta varten ja sitä käytettiin neliö-massalla 100 g/m2 homogeenisten arkkien valmistuksessa (vain yhtä viiraa käytettiin) puhalluskuivurilla ja ilman sitä samoin kuin kaksikerroksisten arkkien, joiden neliömassa oli 2 x 50 g/m2, valmistuksessa puhalluskuivurilla kaikissa tapauksissa vakiomaisella konenopeudella, ja lopun suhteen käytettiin valkaisemattoman sulfaattiselluloosan samaa massaa .

Näiden lujuustestien tulokset on esitetty taulukossa 2.

Taulukko 2

Tulokset paperikoneella valmistettujen arkkien testeistä, joiden neliömassa oli 100 g/m2

Tav. kui- Vapaasti kui- Vapaasti kui vattu homog. vattu homog. vattu homog. arkki arkki kaksikerrok sinen arkki

Vetoindeksi L Nm/g 85 78 115 T .. 50 J)6 52

Venymä L t 2,6 3,5 3,5 T n 4,7 6,5 8,9

Vetoenergian absorptio L J/g 1,5 1,7 2,5 indeksi T „ 1,7 2,0 3,0 L+T/2 J/g 1,6 1,85 2,75

Suhteellinen vetoenergian absorptioindeksi 100 115 172 L = koneensuunta, T = poikkisuunta

Kaikki tärkeät lujuusominaisuudet, vetoindeksi, lujuus ja vetoenergian absorptioindeksi ovat kasvaneet menetelmän mu- 8 81 631 kaisesti, jossa käytetään kahta arkkia ja vapaata kuivatusta. Vapaa kuivatus on tavanomaiseen sylinterikuivatukseen verrattuna antanut homogeenisille arkeille positiivisen vaikutuksen 15l:n vetoenergian absorptioindeksiin laskettuna vetoenergian absorptioindeksin keskiarvona koneen- ja poikkisuunnassa. Kaksikerroksinen muodostus yhdistettynä vapaaseen kuivatukseen antaa verrattuna tavanomaisesti kuivatettuun homogeeniseen arkkiin 72l:n parantuneen lujuuden tai 5 kertaa suuremman kuin on saatu homogeenisten arkkien kuivatuksessa.

Tämä esimerkki osoittaa siten, että paperin ominaisuuksien hyvin voimakas paraneminen saadaan aikaan, kun paperi valmistetaan keksinnön mukaisesti. Tämä vaikutus on hyvin yllättävää, eikä sitä voitu ennustaa esimerkin 1 laborato-riotesteissä.

Claims (5)

9 81631

1. Menetelmä voimapaperin valmistamiseksi moniviira-koneessa, jolloin raina kuivatetaan yhdistetyllä sylinteri-kuivatuksella ja vapaalla kuivatuksella sekä mahdollisesti kreppaamalla tai mikrokreppaamalla ja valinnaisesti kiillottamalla raina, tunnettu siitä, että raina muodostetaan kahtena tai useampana kerroksena, jotka huopautetaan yhteen koneen viiraosassa, minkä jälkeen raina kutistetaan vähintään 2,5 %:n murtovenymän aikaansaamiseksi koneen suunnassa ja vähintään 5 %:n murtovenymän aikaansaamiseksi poik-kisuunnassa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n -n e t t u siitä, että paperirainan kutistaminen suoritetaan vapaalla kuivatuksella puhalluskuivurissa ja mahdollisesti myös kreppaamalla tai mikrokreppaamalla raina.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raina krepataan huopauttamisen jälkeen puristusosassa 3-12 %:n, mieluummin 5-7 %:n, murtovenymän aikaansaamiseksi koneen suunnassa.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raina mikrokrepataan huopauttamisen ja puristamisen jälkeen, mutta ennen puhalluskuivatus-ta 3 - 12:n, mieluummin 5-7 %:n murtovenymän aikaansaamiseksi koneen suunnassa.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raina kuljetetaan vapaan kuivatuksen aikana yhden tai useamman kiillotuskonenipin läpi. 10 81 63]