FI85894C - Kalandreringsfoerfarande vals foer anvaendning i samband med detta samt anvaendningen av detta. - Google Patents

Description

85894 J Kalanterointimenetelmä, sen yhteydessä käytettävä tela ja sen käyttö

Kalandreringsförfarande, vals för användning i samband med detta samt användningen av detta 5

Keksinnön kohteena on menetelmä kalanteroinnissa, jossa on yksi tai useampi nippi, jonka läpi kalanteroitava rata kulkee, jolloin kunkin IQ nipin muodostamista teloista toinen on kuumennettu tela.

Keksinnön kohteena on myös menetelmässä käytettävä tela sekä menetelmän käyttö.

1g Paperikoneelta tulevassa paperissa on raakatilassa karhea pinta, joka tarvitsee useimpia käyttötarkoituksia varten jälkikäsittelyä, joka johtaa pinnan tasoittumiseen ja tiivistymiseen. Jälkikäsittelyä varten ovat tunnettuja tasoituslaitteet (esim. konekalanterit) ja joustonippi-kalanterit (esim. soft- tai superkalanterit). Tasoituslaitteet käsit-20 tävät ainoastaan kovia valsseja (teloja) ja ne tasoittavat paperin rajapinnat siten, että paperin pinnat muodostavat osat ovat oleellisesti yhdessä tasossa. Joustonippikalanterin valssivälit ovat nk. pehmeitä valssivälejä, ts. sellaisia, joissa kova valssi on kimmoisasti joustavan valssin parina. Joustonippikalanterissa kimmoisasti joustavat vals-25 sit ovat nykyaikana aivan vallitsevasti paperivalsseja, ts. valsseja, jotka koostuvat päällekkäin kerrostetuista paperisuikaleista. Kalanteri vaikuttaa myös tietyssä määrin tasoittumiseen, ensisijassa kuitenkin kiiltoon, ts. paperirainan pinta tiivistyy ja sulkeutuu.

30 Hakemuksessa esitetyt nimitykset super- ja softkalanterointi eivät ole virallisia nimityksiä, jotkut puhuvat softkalanteroinnin sijaan matta-kalanteroinnista. Superkalanteri on off-machine-laite, kun taas soft-kalanteri on jo on-machine- (1 tai 2 nippinen) tai off-machine- (jopa 4 nippiä) laite. Softkalantereissa joustavat telat eivät ole paperi-35 teloja, kuten superkalantereissa, vaan eri tyyppisiä polymeeri- tai vast, teloja, joiden oma sisäinen lämmönkehitys on paperiteloja vähäisempää ja merkkautumisherkkyys vähäisempi. Puhtaimmillaan softkalante- 2 85894 ^ rointi olisi kalanterointia, joka suoritettaisiin on-line-toimintona korkeita lämpötiloja (selvästi superkalanterin lämpötiloja korkeampia) hyväksikäyttäen mahdollisimmin vähin nipein. Nykyisin softkalanteria käytetään paljolti konekalanterin sijaan mattalaaduilla sekä päällys-5 tetyillä papereilla paperi- tai päällystyskoneen yhteydessä, kun joko ajonopeudet ovat alhaisia ja/tai koneet kapeita ja/tai käytettävät viivapaineet ja/tai lämpötilat eivät ole kaikista korkeimpia. Yleensä korkeakiiltoiset paperit kalanteroidaan edelleen superkalanterilla.

10 Modulikalanterilla on perinteisesti tarkoitettu kalanteria, joka muodostuu yhdestä tai useammasta teräs- ja pehmeän telan muodostamasta nipistä (eli modulista).

Useimmat joustonippikalanterit ovat nk. superkalantereita, jotka koos-15 tuvat joukosta päällekkäin järjestettyjä valsseja, jotka ovat vuorotellen pehmeitä ja kovia. Paperiraina kulkee tällä tavalla peräkkäin useiden nippien lävitse. Tyypillisessä superkalanterissa käytetyt kovat telat ovat metallia, yleensä terästä ja/tai valurautaa ja pehmeät telat ovat paperi- tai kangastäytteisiä.

20

Telaparien metallitelat kuumennetaan yleensä hyvien tulosten saamiseksi. Paperikalanterointiin liittyvänä pääongelmana on ollut joustavien telojen huono kyky kestää korkeita lämpötiloja. Aikaisemmat yritykset pidentää joustavien telojen elinikää ovat olleet mm. teräsyti- pr ^ men jäähdyttäminen, tekemällä sen täyte asbestista ja selluloosasta ja käyttämällä nk. lämpöä kestäviä kuituja.

Edellä mainitunlaisissa superkalanteroinneissa joustavan telan puolella paperin ominaisuudet kehittyvät heikommin kuin terästelan puolella.

30

Yksi syy on telojen erilaisissa pintaominaisuuksissa ja toinen siinä, että terästelojen pintalämpötilat ovat korkeammat kuin joustavien telojen. Sofikalanterointiin siirryttäessä pyritään käyttämään yhä korkeampia lämpötiloja, jolloin puolten välinen ero entisestään kasvaa. Tois-puolisuuden minimoimiseksi on tällöin softkalanteroinnissa käytettävä parillista määrää nippejä, jolloin paperin molemmat puolet saavat yhtä 35 3 85894 ^ monta terästelakäsittelyä, sillä ilman joustavaa vastatelaa ei paperia ole mahdollista kalanteroida korkeaan laatuun.

Teräs- ja joustavan telan antama erilainen kalanterointitulos ja kor-5 keiden lämpötilojen käytön toispuoleisuus (vain terästelan puolella) on ongelmana sekä super- että softkalanteroinnissa. Aiemmin on tämän ongelman ratkaisemiseksi, siis softkalantereissa, usein käytetty parillista määrää nippejä, jolloin paperin kumpikin puoli saa yhtä monta (kuuman terästelan) käsittelyä. Koska lämpöä ei ole voitu käyttää hy-väksi kun paperin toisella puolella yhtä nippiä kohti, merkitsee se ylimääräisiä nippejä ja huikin menetystä. FI-hakemus 885231 tuo ratkaisun tähän ongelmaan. FI-hakemuksessa 885231 esitetyn menetelmän mukaan myös kunkin parin joustavapäällysteinen tela lämmitetään korkeaan lämpötilaan. Tämä patenttihakemus esittää myös materiaaleja ja lämmitys-menetelmiä, jotka mahdollistavat myös joustavapäällysteisen telan lämmittämisen.

Esillä olevan patenttihakemuksen tarkoituksena on edelleenkehittää FI-patenttihakemuksen 885231 mukaista ideaa.

20 Tämän päämäärän saavuttamiseksi keksinnön mukainen menetelmä on pääasiassa tunnettu siitä, että menetelmässä yhden tai useamman telaparin molemmat telat ovat joustavapäällysteisiä teloja, joista toinen tai molemmat lämmitetään korkeaan lämpötilaan.

25

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävä tela on puolestaan pääasiassa tunnettu siitä, että sen joustava telapäällyste on lämpöäjohta-va tai siinä on lämpöä johtavaa materiaalia, joka voidaan kuumentaa korkeaan lämpötilaan.

30

Keksinnön edullisilla suoritusmuodoilla on alivaatimusten mukaiset tunnusmerkit.

Edellä mainitussa FI-hakemuksessa 885231 esitetyssä ratkaisussa toinen telaparin teloista oli aina kova tela ja ainoastaan toinen joustava 35 4 85894 ^ tela. Tämän keksinnön esittämässä ratkaisussa voidaan nyt käyttää jous-tavapäällysteisiä teloja telaparin molempina teloina.

Materiaaleina keksinnössä käytettävissä joustavissa teloissa voidaan 5 käyttää samoja materiaaleja, kuin on esitetty patenttihakemuksessa FI 885231. Keksinnön mukaista ratkaisua voidaan käyttää sekä soft-kalan-terissa että superkalanterissa. Muita mahdollisia käyttökohteita on esim. paperikoneen puristinosa.

10 Telat voidaan lämmittää joko perinteisesti sisältäpäin tai sitten sekä sisältä että ulkoa- tai vain ulkoapäin. Jos lämmitys tapahtuu telan pintaan ainoastaan ulkopuolelta, on lämmitettävä pinta tai pinnoite eristetty sisäpuolelta siitä syystä, että lämpöenergia ei kulkeudu hukkalämpönä telan sisäosiin. Jos käytetään myös sisäpuolista lämmitys-15 tä, ei eristekerrosta tarvita.

Lämmitys voidaan suorittaa esim. ulkoisesti induktiolla tai jollakin muulla menetelmällä, jolla aiheutetaan pinnoitteen tai päällysteen tai pinnoitteessa tai päällysteessä olevan lämpöä johtavan materiaalin 20 kuumeneminen esim. säteilyllä tai johtumalla. Tällaisia menetelmiä voi induktion lisäksi olla esim. erillinen lämmitettävä terästela, joka on kosketuksessa pinnoitteen tai päällysteen pintaan tai infrapuna-, ly-hytaalto- tai lasersäteily jne. tai sitten perinteinen telan sisäinen öljy- tai kiertovesilämmitys riippuen lämmitettävän materiaalin luon-25 teestä. Lämmityssysteemit voivat olla joko yksinään tai erilaisilla yhdistelmillä toimivia ja ovat sidoksissa siihen, kuinka suoran lämpö-tehon kalanterointiprosessi vaatii.

Telan pinnoite koostuu sideainepinnoitteesta ja lämpöä johtavasta mate-30 riaalista ja mahdollisista eristeistä. Sideainepinnoitteessa voi olla esim. jotakin korkeata lämpötilaa kestävää polymeeriä kuten polyimidi, polyamidi-imidi, polyeetteri-(eetteri)-ketoni jne. tai jotakin muuta materiaalia esim. metallikeraamimuovikomposiitti, jolle voidaan modifioida optimoidut jousto- ja kovuusominaisuudet sekä mekaaniset ja 3*5 ^ tekniset ominaisuudet ja joka kestää korkeata lämpötilaa ja soveltuu kalanterointiprosessiin. Lämpöä johtava materiaali voi olla esim. hiil- 5 85894 ^ tä tai metallia hiukkas-, kuitu- tai kalvomuodossa tai jotain muuta materiaalia esim. komposiittiseos, jolla on hyvät lämmönjohtavuus-ominaisuudet ja joka voidaan yhdistää sideaineen kanssa. Eristemateriaali voi olla esim. solumuovityyppinen tai jokin muu korkean eristysky-5 vyn omaava materiaali esim. keraamikomposiittityyppinen tai täyttötela-tekniikkaa käytettäessä itse täyttömateriaali on eriste.

Telat valmistetaan ennestään tunnetuilla menetelmillä.

Lämmitettävässä telassa lämpöä johtava pinnoite voidaan lämmittää sisältä ja ulkoa siten kuten on esitetty patenttihakemuksessa FI 885231 yli 110°C:eiden lämpötiloihin, yleensä n. 200°C:een, mutta se voidaan tarvittaessa lämmittää jopa yli 300°C:een. Erään vaihtoehdon mukaisesti lämmitettävä pinnoite on metalloitu ja lämmitys tapahtuu ainoastaan ul-10 koa, jolloin pinnoitteen alla on joustava ei-lämpöä johtava eriste. Muita vaihtoehtoja on täyttötelatekniikalla (ennestään tunnettu menetelmä) tehty joustava päällyste, jonka pinta on metalloitu ja lämmitys tapahtuu ulkoa. Vielä eräs vaihtoehto on kokonaan erikoislujaa komposiittia oleva vaippa, jolloin lämmitettävällä kerroksella on optimoidut on jousto-ominaisuudet ja lämmitys tapahtuu ulkoa. Tekniikan tason ratkaisussa käytetään joustavaa pinnoitetta tai päällystettä ja teräsakselin suuntaan puristettu päällystettä arkkimatriisista. Keksinnön edullisin sovellutus on yksinippinen (esim. modulikalanteri) ja parhaassa ratkaisussa telat ovat joustoteloja, joilla on lämmitettävä optimoidut jous-25 to-ominaisuudet omaava pinnoite, erikoisluja komposiitti, joka on samalla eriste ja telan vaippa ja jossa lämmitys tapahtuu induktiolla tai muulla ulkopuolisella lämmönlähteellä.

Yksinippisessä kalanterissa, jossa joustavan telan pinta esim. lämmi- 30 tetään ulkopuolisesti ja sen vaippa on erikoislujaa keramimetalli- tai muovikomposiittia, jonka sisäpuolella on eriste, edullisesti komposiit-tieriste ja lämmitettävällä kerroksella on optimoidut jousto-ominaisuudet. Ratkaisua voidaan myös käyttää on-line-prosessissa, jossa on kaksi nippiä peräkkäin korkealuokkaisen kiillotetun paperin saamiseksi.

35 6 85894 ^ Suosittuja sovellutusmuotoja voi olla myös muita kuin yksinippinen ka-lanteri, esim. on-line-prosessissa yksi tai useampi nippi peräkkäin (modulia) kun halutaan korkealuokkaista kiillotettua paperia.

® Edellä selostettuja lämmitys- ja pinnoitemateriaalivaihtoehtoja voidaan yhdistää miten vain haluttujen ominaisuuksien sovellutuskohteiden mukaan.

Seuraavassa annetaan esimerkkejä edullisista sovellutusmuodoista, joi-^ hin keksintöä ei ole tarkoitus rajoittaa.

Esimerkki 1

Kuviossa 1 on esitetty leikkauskuvana keksinnön mukainen joustava tela, 1S

jossa lämmitys (L) tapahtuu sekä sisältä että ulkoa, ja jossa pinnoite (1) muodostuu sideaineeseen dispergoiduista metallihiukkasista. Tämä on homogeeninen metallipolymeeriseos, jolloin pinnoite on kauttaaltaan lämpöä johtava. Koska lämmitys tapahtuu sekä sisältä että ulkoa, ei eristeitä tarvita.

20

Esimerkki 2

Kuviossa 2 on esitetty leikkaus keksinnön mukaisesta joustavasta telasta, jonka lämmitys tapahtuu ainoastaan ulkoapäin toisella telalla, 25 jossa on metallipinnoitus (la) eristemateriaali (2a) ja teräsvaippa (3a). Kuviossa 2 keksinnön mukaisessa lämmitettävässä joustavassa telassa on metallipinnoitus (1), jossa on eristeenä (2) toimiva täyttöma-teriaali ja jossa kuviossa näkyy myös telan teräsakseli (3).

Esimerkki 3 30

Kuviossa 2 on esitetty leikkaus keksinnön mukaisesta joustavasta telasta, jonka lämmitys tapahtuu ainoastaan ulkopuolelta. Telassa on tällöin lämpöä johtava pinnoite (1), eristekerros sen (2) alla, jonka alla on teräsvaippa (3).

i 35 7 Θ5894

Esimerkki 4

Kuviossa 3 on esitetty leikkaus keksinnön mukaisesta joustavasta telasta, jossa on lämpöä johtava pinnoite (1) ja sen alla myös eristeenä 5 toimiva erikoisluja komposiittivaippa (2). Lämmitys suoritetaan ulkoapäin.

Seuraavassa esitämme patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaih-della.

15 20 25 30 35

Claims (14)

1. 8 85894 ^ Patenttivaatimukset
2. 1. Menetelmä kalanteroinnissa, jossa on yksi tai useampi telapari, jonka läpi kalanteroitava rata kulkee, tunnettu siitä, että 5 menetelmässä yhden tai useamman telaparin molemmat telat ovat jousta-vapäällysteisiä teloja, joista toinen tai molemmat lämmitetään korkeaan 100-300°C:een lämpötilaan.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 10 että telojen lämmitys tapahtuu eri tavalla tai samalla tavalla.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kunkin telaparin telojen lämmitys suoritetaan yhdellä laitteella tai eri laitteiden yhdistelmällä. 15
5. 4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kunkin telaparin telojen lämmitys voidaan suorittaa vain sisäpuolelta, sekä uiko- että sisäpuolelta tai vain ulkopuolelta.
6. 20. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kun lämmitys suoritetaan vain ulkopuolelta telan rungon ja sen pinnan väli eristetään.
7. 6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu 25 siitä, että ulkopuolisina lämmönlähteinä voi olla erillinen lämmitettävä terästela, infrapunasäteily, lyhyaaltosäteily, lasersäteily riippuen lämmitettävän materiaalin luonteesta.
8. 7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukaisessa kalanterointimenetelmässä 30 käytettävä tela, tunnettu siitä, että sen joustava telapääl-lyste on lämpöäjohtava tai siinä on lämpöä johtavaa materiaalia, joka voidaan kuumentaa korkeaan lämpötilaan.
9. 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen tela, tunnettu siitä, että 35 joustavalla telapäällysteellä on optimoidut jousto- tai kovuusominai-suudet sekä mekaaniset ja tekniset ominaisuudet. 9 85894
10. 9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen tela, tunnettu siitä, että joustavan telan joustava telapäällyste koostuu yhdistetystä side-ainepinnoitteesta ja lämpöäjohtavasta materiaalista. 5
11. 10. Jonkin patenttivaatimuksen 7-9 mukainen ja patenttivaatimuksen 5 mukaisessa menetelmässä käytettävä tela, tunnettu siitä, että telassa on eristekerros terärungon ja pinnan välillä.
12. 11. Jonkin patenttivaatimuksen 7-9 tai 10 mukainen tela, tunnet-t u siitä, että sideainepinnoitteessa on korkeata lämpötilaa kestävää polymeeriä, kuten polyimidi, polyamidi, -imidi tai polyeetteri(eetteri) -ketoni tai muuta patenttivaatimuksen 8 edellyttämää materiaalia, esim. metallikeraami- muovikomposiittia ja lämpöäjohtava materiaali on hiiltä tai metallia hiukkaskuitu- tai kalvomuodossa tai komposiittiseos tai muu materiaali, jolla on hyvät lämmönjohtavuusominaisuudet, joka voidaan yhdistää sideaineen kanssa ja mahdollinen eristemateriaali voi olla solumuovityyppinen tai keraamikomposiittityyppinen tai täyttötela-tekniikassa itse täyttömateriaali toimii eristeenä. 20 • 12. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaisen menetelmän käyttö 1-nippi- sessä kalanterissa.
13. 13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen käyttö, tunnettu siitä, 25 että telan tai telojen pinta lämmitetään ulkopuolisesti ja sen vaippa on erikoislujaa keraamista metallikomposiittia tai muovikomposiittia, jonka sisäpuolella on eriste, edullisesti komposiittieriste, ja lämmitettävällä kerroksella on optimoidut jousto-ominaisuudet. 30
14. 14. Jonkin patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen telan käyttö, tunnettu siitä, että on-line-prosessissa, jossa on kaksi tai useampia nippejä peräkkäin korkealuokkaisen kiillotetun paperin saamiseksi. 35 ίο 85894 ^ Patentkrav