FI85998C - Vals i pappersmaskin och foerfarande foer framstaellning av valsbelaeggning. - Google Patents

Description

85998

Paperikoneen tela ja menetelmä telapinnoitteen valmistamiseksi Vals i pappersmaskin och förfarande för framställning av valsbeläggning 5

Keksinnön kohteena on paperikoneessa tai vastaavassa käytettävä, valmistettavaan kuiturainaan välittömään kosketukseen tuleva tela, etenkin märkäpuristintela, jossa on telarunko ja sitä ympäröivistä nauhamaisista päällyste-elementeistä koostuva telan uloimman pinnan muodostava 10 pääasiallisesti metallinen päällyste, jonka päällyste-elementit ovat kukin erillisiä renkaita tai muodostuvat kukin telan runkovaippaa ruu-vimaisesti kiertävästä profiilinauhasta, ja jotka päällyste-elementit kytkeytyvät toisiinsa niiden pitkiin sivuihin muodostettujen ura/olake-sovitteiden tai vastaavien välityksellä siten, että päällyste-elementit 15 ovat päällysteessä vieri vieressä tiiviisti toisiinsa kosketuksessa muodostaen yhtenäisen olennaisesti sileän telapinnan, joita päällyste-elementtejä on vähintään kaksi ja ne ovat kukin poikkileikkaukseltaan pääosin suorakaiteen muotoisia siten, että jokaisen päällyste-elementin telan säteen suuntainen dimensio on olennaisesti suurempi kuin sen 20 poikkisuuntainen, telan akselin suuntainen ulottuvuus eli elementti-nauhan paksuus.

Lisäksi keksinnön kohteena on menetelmä sileäpintaisen telan päällystä-• : : miseksi nauhamateriaalista kietomalla siten, että telan runkoa pyörite- **·,. 25 tään akselinsa ympäri, jolloin telan päätyyn kiinnitetty ja jarrulait- teen kautta tulevat nauhat kiristyvät ja alkavat pyörimisliikkeen jat-; kuessa kietoutua telan rungolle ruuvimaisesti.

Kuituraina, esim. paperi tai kartonki joutuu sen valmistuksen tai kä-30 sittelyn eri vaiheissa paperikoneessa tai vastaavassa välittömään kosketukseen useiden eri telojen tai sylintereiden kanssa. Eräillä tällaisista teloista on ratkaiseva vaikutus sekä paperikoneen toimintaan että V ! valmistettavan kuitutuotteen ominaisuuksiin, erityisesti paperin pinta- : ominaisuuksiin, kuten sileyteen ja/tai kiiltoon. Näitä teloja ovat mm.

35 rainan viimeistelykäsittelyssä käytetyt kalanteritelat sekä ns. sileät puristintelat, joita käytetään paperikoneessa joko sen alkupään märkä-puristinosassa tai kuivatusosan liima- tai välipuristimissa.

2 85998

Esillä oleva keksintö on tarkoitettu sovellettavaksi erityisesti sellaisiin paperikoneen teloihin, joiden pintaan kuituraina on välittömässä kosketuksessa verraten märässä tilassa. Tällaisia teloja ovat esim. sileät ylätelat sellaisissa ns. suorissa puristimissa (straight-through 5 press), joissa raina johdetaan yhden puristinkudoksen kannattamana kahden puristintelan välisen nipin kautta veden poistamiseksi märästä rainasta. Näitä nippejä voi tunnetusti olla kaksi tai kolme peräkkäin. Nipissä huopasilmukan sisäpuolella oleva tela, yleensä alatela, on tavallisesti onsipintainen ja se kykenee vastaanottamaan pintarakentee- 10 seensa sen veden, joka puristuksen vaikutuksesta poistuu rainasta ja huovasta. Ylätela, jota vastaan raina on suorassa kosketuksessa, on sileä ja tavallisimmin laakeroitu kuormitusvarsien varaan, joiden avulla nipissä vaikuttavaa puristusta säädetään.

15 Sileitä puristusteloja käytetään olennaisena rakenneosana myös ns. kompakteissa puristinosissa, joissa voi samaa sileää keskustelaa vastaan olla järjestetty kaksi jopa kolmekin yksihuopaista puristusnippiä, joissa toisena telana on yleensä onsipintatela.

20 On yleisesti tunnettua, että yksihuopaisessa puristinnipissä märällä kuiturainalla on taipumus tarttua voimakkaammin sileään telapintaan kuin sitä vastassa olevaan, verraten karkeaan puristushuopaan tai vastaavaan kudokseen. Rainan tarttuminen sileän telan pintaan on useimpien puristinrakenteiden toiminnan edellytyksenä. Rainan adheesio telapin-: 25 taan puristininipin jälkeen vähentää olennaisesti ns. rewetting-ilmiötä ja estää sen, että raina nipin vaikutusalueen jätettyään lähtisi hallitsemattomasti seuraamaan puristuskudosta.

Rainan halutaan siis yllämainitunlaisten puristinosien yksihuopaisissa 30 puristinnipeissä tarttuvan sileän telan pintaan ja pysyvän siinä määrätyllä nipin jälkeisellä telan sektorilla, jonka laajuus voi puris-tinosan tyypistä ja rakenteesta riippuen olla noin 10° - 250°. Pienet ·/·: sektorin arvot tulevat kysymykseen suorissa puristimissa, suuret taas kompaktien puristinosien keskusteloilla.

35 3 85998

Raina täytyy kyseisen sektorin jälkeen, sen rajalinjalla irrottaa telan pinnasta ja adheesio ei tällöin saa olla liian voimakas. Lisäksi adheesion on oltava mahdollisimman tasainen yli koko koneen leveyden ilman suuria paikallisia vaihteluita.

5

Rainan irrotus telan pinnasta tapahtuu nopeuserosta johtuvan vetojän-nityksen vaikutuksella. Tämän vuoksi irtoamislinjan on oltava telan akselin suuntainen ja mahdollisimman suora, jotta rainaan tässä vaiheessa kohdistuva venytys olisi tasainen yli koko koneen leveyden eikä 10 syntyisi rainan lujuusominaisuuksiin paikallista anisotropiaa.

Rainan adheesiolla sileään telapintaan on suuri vaikutus valmistettavan paperin sekä pinta- ja lujuusominaisuuksiin että paperikoneen toimintavarmuuteen, etenkin silloin, kun kyseessä on raina, jolla on vähäinen 15 märkälujuus. Sileän telapinnan adheesiovoima rainaan voi olla ainakin jossain määrin suurempi kuin se koheesiovoima, joka pitää rainan kuituja koossa.

Tavallista on, että rainan kulkiessa yksihuopaisen puristinnipin kaut-20 ta, rainasta irtoaa ja tarttuu sileän telan pintaan jatkuvasti yksittäisiä kuituja ja mahdollisesti rainamateriaalin täyteainehiukkasia. Nämä pyrkivät likaamaan telapinnan vieläpä niin, että lian tarttuminen kumulatiivisesti lisääntyy. Yleensä tästä ei ole suurta haittaa paperikoneen toiminnalle ja paperin laadulle, sillä telan pinta voidaan pitää ' · - 25 puhtaana kaavarilaitteella. Joskus kuitenkin kuitujen tarttuminen sile- : än telan pintaan voi olla niin voimakasta, että seurauksena on valmiin paperin pinnassa näkyvä "nukkautuminen" tai paperin huono pintalujuus, -'* joka voi heikentää paperin painettavuutta. Pahimmillaan tästä jatkuvas ta rainamateriaalin adheesiosta voi olla seurauksena märän rainan yht-• 30 äkkinen tarttuminen sileän telan pintaan joko koko telan pituudelta tai sen osalta. Tällaisessa tapauksessa syntyy aina välitön tuotantokatko paperikoneen toiminnassa.

Syynä äkilliseen rainan tarttumiseen telapintaan voi olla rainan epä-35 tasainen kuivapitoisuus poikkisuunnassa, kaavarilaitteen toimintahäiriö tai jokin paperikoneen viiraosan prosessihäiriö. Kaikissa näissä ta- 4 85998 pauksissa voi telapinnoitteen lajilla ja luonteella olla oma vaikutuksensa puristimen toiminnan häiriöalttiuteen. Telan pinnoite voi kokonaisuudessaan omata liiallisen adheesiotaipumuksen kulloinkin valmistettavaan kuiturainaan. Eri lajisten paperimassojen adheesiotaipumus 5 voi vaihdella hyvinkin laajoissa rajoissa.

Periaatteellinen ja varsinainen adheesion aiheuttaja on rainan ja tela-pinnan välissä oleva vesifilmi. Tämä muodostuu, kun märkää rainaa puristetaan nipissä telaa vastaan. Suuri osa siitä vedestä, joka rainasta 10 tällöin erkanee, tunkeutuu puristuskudokseen ja vähäisempi, mutta adheesion kannalta riittävä, osa leviää telan pinnalle. Tämä vesi on samaa kuin paperikoneen viiraosan kiertovesi, johon muodostettavan rainan kuidut on perälaatikon sekoituspumpussa lietetty. Tämän veden koostumus riippuu valmistettavan paperin raaka-aineen lajista. Hioketta 15 pääasiassa sisältävän sanomalehtipaperimassan laimennusvesi on tunnetusti erilaista kuin valkaisemattoman sulfaattisellumassan tai valkaistua sellukuitua sisältävän hienopaperimassan laimennusvesi. Suspensio-eli laimennusveden kemialliset ominaisuudet ovat eräänä osavaikuttajana rainan adheesiossa telapintaan.

20

Olennaisinta sanotussa vesifilmissä, joka siis toimii eräänlaisena rainaa telapintaan kiinnittävänä liimana, ovat sen fysikaaliset ominaisuudet. Näistä ovat tosin viskositeetti ja pintajännitys paljolti riippuvaisia veden kemiallisesta koostumuksesta. Sen sijaan vesifilmin ; 25 paksuus ja yhtenäisyys eli jatkuvuus on katsottava puhtaasti fysikaali- • siksi ominaisuuksiksi. Tärkeimpänä lienee pidettävä vesifilmin paksuut- : ta, johon adheesioenergia on kääntäen verrannollinen. Vesifilmin yh- tenäisyys on myös olennainen adheesion voimakkuuteen vaikuttava tekijä.

____; 30 Vesifilmi ja sen ominaisuudet eivät kuitenkaan yksin ratkaise rainan adheesiota sileään telapintaan. Tärkeä merkitys rainan adheesiossa on telan pintamateriaalin kemiallisilla ja fysikaalisilla ominaisuuksilla Vi kuten pinnan hydrofiilisuudella tai hydrofobisuudella sekä pinnan kar- :·*: heudella. Näitä telamateriaalin pintaenergiaan vaikuttavia tekijöitä on ;· 35 selostettu mm. suomalaisessa patenttihakemuksessa FI-85 0107.

5 85998

Vielä on yhtenä pääryhmänä tekijöitä, jotka vaikuttavat rainan adheesioon sileän telan pintaan, mainittava märkäpuristuksen prosessi-muuttujat kuten nippipaine, nipin laajuus, puristuksen vaikutusaika nipissä ja telan lämpötila.

5

Tutkimukset ovat osoittaneet, että adheesion voimakkuus kasvaa rainan kuiva-ainepitoisuuden arvoon 22-26 % asti, minkä jälkeen adheesio heik-kenee. Yhtenä selityksenä tälle havainnolle on, että rainan ja telapin-nan välinen vesifilmi ohenee kyseiseen raja-arvoon saakka, mistä on 10 seurauksena adheesion voimistuminen, koska adheesioenergia on kääntäen verrannollinen vesifilmin paksuuteen. Mainitun raja-arvon jälkeen vesi-filmi ilmeisesti kadottaa yhtenäisyytensä ja adheesiovoima alkaa jälleen pienetä rainan kuiva-ainepitoisuuden kasvaessa.

15 Tutkimukset ovat lisäksi vahvistaneet seuraavat kokemusperäiset havainnot rainan adheesiosta sileän puristintelan pintaan. Adheesio on sitä voimakkaampi - mitä märempänä raina puristetaan telaa vastaan - mitä suurempaa mahdollista nippipainetta käytetään 20 - mitä useampia perättäisiä nippejä on muodostettu samaa telaa vastaan, rainaa nippien välillä telan pinnasta irrottamatta

Paperikoneiden puristinteloille asetetut vaatimukset ovat kasvaneet samanaikaisesti paperikonerakenteiden muun kehityksen kanssa. Koneelli-: : : 25 sen paperinvalmistuksen alkuaikoina, jolloin tekniikka oli kehittymä- : töntä ja tiede yksinkertaista, märkäpuristimien ylätelat voitiin tehdä jopa puusta esim. vaahterasta sorvaamalla. Myöhemmin siirryttiin valu-rautaisiin teloihin, jotka joko sellaisinaan tai kuparilevyllä päällystettynä olivat käyttökelpoisia hidaskäyntisillä ja/tai karkeita paperi-30 lajeja valmistavilla koneilla. Paperikoneita edelleen kehitettäessä ja niiden nopeutta lisättäessä vaatimukset kasvoivat erityisesti telamate-\ riaalien osalta. Jo noin 90 vuotta sitten havaittiin, että graniitti on • nimenomaan adheesio-ominaisuuksiltaan lähes ihanteellinen materiaali *:· märkäpuristimien sileisiin yläteloihin. Näille myönnettiin saksalaiset 35 patentit DE-99215 ja DE-103677, joissa sopiviksi kivilajeiksi esitettiin graniitiin lisäksi myös porfyyri ja syeniitti.

6 85998

Erityisenä etuna graniitilla tai vastaavalla puristintelamateriaalina ovat sen pinnan rakenne ja muut fysikokemialliset ominaisuudet, joiden ansiosta raina toisaalta sopivasti tarttuu telan pintaan ja toisaalta irtoaa siitä yleensä helposti puristinnipin jälkeen. Lisäksi graniitil-5 la on hyvä kestävyys kaavarin kuluttavaa vaikutusta vastaan.

Parin viimeksi kuluneen vuosikymmenen aikana tapahtunut paperiteollisuuden kehitys on saattanut paperikoneiden valmistajat uusien ongelmien eteen mm. graniittitelojen osalta. Tuotannon tehokkuusvaatimukset edel-10 lyttävät paperikoneilta yhä suurempia työleveyksiä. Jo tästä syystä puristintelojen läpimitat on valittava huomattavan suuriksi niin, että telojen taipumat eivät aiheuttaisi haittaa. Toinen näiden telojen läpimittaa lisäävä tekijä on jatkuva pyrkimys käyttää yhä suurempia nippi-paineita puristusprosessissa. Raakakiven saanti tällaisia suuria teloja 15 varten on tullut yhä vaikeammaksi ja kalliimmaksi. Mitä suuremmasta telasta on kysymys, sen suurempi on mahdollisuus, että luonnonmateriaalia olevassa graniittitela-aihiossa on piilevä vika, joka voi aiheuttaa telan särkymisen paperikoneen käynnin aikana nippikuormituksen värähte-lyjen ja/tai suurten lämpötilan vaihteluiden seurauksena. Graniitissa 20 voi esiintyä myös sellaista epähomogenisuutta, että telan pinnan ne ominaisuudet, jotka vaikuttavat adheesioon, eivät ole samanlaiset pitkän telan eri kohdilla.

Nämä graniittitelojen epäkohdat ovat antaneet aiheen tutkimus- ja kehi-: 25 tystyölle, jonka tavoitteena on löytää sellaisia ratkaisuja sileiden puristintelojen materiaaliksi, jolla olisi kaikki graniitin hyvät omi-: naisuudet ilman sen mainittuja huonoja puolia. On tunnettua, että gra- niittiteloille on jo kauan sitten ehdotettu erilaisia korvikkeita, mutta tällöin on lähtökohtana ollut ainoastaan taloudelliset tekijät ____· 30 kuten helppo saatavuus ja halpa hinta. Uusimpien kehitelmien tarkoituk- ... sena on löytää nimenomaan hyvät pintaominaisuudet omaava materiaali.

Tällaisia teloja on esitetty mm. hakijan suomalaisissa patenttihakemuk-sissa FI-854748, FI-853544, FI-850806, FI-850107.

.1. 35 Saksalaisessa patenttijulkaisussa DE-559 025 vuodelta 1932 on esitetty valurautarunkoisen puristintelan pinnoite, jonka muodostaa jauhetun 7 85998 graniitin ja vulkanoidun kumin seos. Tällainen pinnoite on tullut tunnetuksi mm. stoniitin nimisenä. Tämä pinnoite ei kaikissa oloissa kestä esim. kemiallisesti, minkä vuoksi siitä jatkuvasti irtoaa graniittira-keita tai hiukkasia. Tämä ilmiö muuttaa pinnoitteen vähitellen karkeak-5 si, mikä aiheuttaa liiallista rainan adheesiota telan pintaan.

Brittiläisessä patenttijulkaisussa GB-880 125 on myös esitetty graniit-tijauheen käyttöön perustuva telapinnoite, jossa sideaineena on akryy-litekohartsi. Valitsemalla graniittijauheen raekoko "sopivaksi" on 10 patentin selityksen mukaan mahdollista saada pinnoitteen pinta lievästi huokoiseksi, mikä vähentää rainan liiallista adheesiota. Tämä pinnoite on tarkoitettu käytettäväksi myös vanhojen graniittitelojen korjaukseen ja paikkaukseen.

15 EPO-patenttijulkaisun 53 804 mukainen telapinnoite koostuu kivi- jauheesta ja kovasta polyuretaanihartsista. Kivimateriaali voi olla esim. graniittijauhetta, kvartsihiekkaa tms. ja sen pääkomponentit ovat Si02 ja/tai Al203.

20 Patenttijulkaisussa US-4 316 769 on graniittitela esitetty korvattavaksi valurautarunkoisella telalla, joka on pinnoitettu terässeoksella, jonka kromipitoisuus on 15-35 %, edullisesti 25 %. Tällaisella teräs-pinnalla on hyvät vettymisominaisuudet, jotka tekevät mahdolliseksi rainan helpon irrotuksen telan pinnalta. Kromiteräs on tässä suhteessa • - : 25 verrattavissa graniittiin. Kromiteräksen kova pinta kestää myös hyvin kaavarointia.

Patenttijulkaisussa US-2 114 072 vuodelta 1938 on esitetty menetelmä metallitelan pinnan käsittelemiseksi siten, että sen adheesivisuus . 30 paperirainaan olisi graniittitelan pinnan kaltainen. Menetelmän lähtö kohtana on havainto graniittipinnan huokoisuuden vaikutuksesta rainan adheesioon. Graniitin huokosten mukana paperirainan ja telan väliin kulkeutuva ilma vähentää näiden pintojen välisten kapillaarivoimien vaikutusta. Menetelmässä telan pinta karhennetaan voimakkaalla hiekka-35 puhalluksella sopivaan karkeuteen ja syntyneet terävät särmät poiste- 8 85998 taan hiomalla. Lopuksi tela päällystetään elektrolyyttisesti 0,02 - 0,2 mm paksuisella kromikerroksella ja kiillotetaan.

Kaikille edellä referoiduissa viitejulkaisuissa esitetyille graniitti-5 telan korvikkeille on yhteistä se, että niiden pinta on kauttaaltaan, täysin homogeeninen eli omaa joka kohdassa telaa saman adheesioenergi-an. Tähänhän on niitä kehitettäessä nimenomaan pyrittykin, koska eräänä tarkoituksena on ollut eliminoida luonnongraniitin mahdollinen epähomo-geenisuus. Lisäksi, vaikka eräissä pinnoitteissa on pyritty jonkinas-10 teiseen rakeisuuteen, on raekoko yleensä mikroskooppinen. Esim. julkaisun FI-85 0107 mukainen pinnoite koostuu metallisista ja keraamisista komponenteista, jolloin eräässä sovellutusmuodossa Cu-rakeiden koko on 5-40 μπι ja keraamisten rakeiden koko 40-100 /im. Luonnongraniiteissa ja vastaavissa, joita on useita eri lajeja, niiden sisältämät 15 kvartsi-, maasälpä- ym. rakeet ovat tunnetusti ja silminnähtävästi useiden millimetrien läpimittaisia. Näin suuret rakeet ovat eräänä tekijänä graniitin adheesio- ja muissa ominaisuuksissa, joita paperikoneen märkäpuristimen sileissä teloissa tarvitaan.

20 Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada sellainen paperikoneen sileä tela, jonka päällyste on kestävä kulutusta vastaan ja jolla on hyvät muutkin esim. graniittitelaa vastaavat mm. adheesio-ominaisuudet ja joka on tarpeen vaatiessa helposti uusittavissa vain osittain, jos sen pinta-aktiiviset ominaisuudet eivät vastaa valmistettavan paperila-• '_· 25 jin vaatimuksia.

: ; Edellä esitettyjen tavoitteiden saavuttamiseksi esillä olevan keksinnön mukaiselle telalle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että eri päällyste-elementtien materiaalien adheesio-ominaisuudet kuiturainaan näh-. 30 den poikkeavat olennaisesti toisistaan. 1

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on puolestaan pääasiallisesti tunnus- omaista se, että ainakin kahta eri nauhamateriaalia olevia päällyste-nauhoja painetaan voimalaitteeseen yhdistetyllä rullalaitteella, joka 35 painaa muodostuvat nauhakierrokset tiiviisti toisiaan vastaan yhtenäi- 9 85998 sen tiiviin päällysteen aikaansaamiseksi, joka koneistetaan jatkuvaksi sileäksi sylinteripinnaksi.

Sellaiset paperikoneen telojen pinnoitteet, jotka on valmistettu kieto-5 maila nauhamaista päällysmateriaalia telarungon uloimmaksi peitteeksi ovat ennestään tunnettuja esim. patenttijulkaisuista US-3 718 959, 4 084 302 ja 4 065 842. Näistä kahdessa ensin mainitussa esitetyt telat ovat pinnaltaan uritettuja, kun taas viimeksi mainitun patentin tarkoittama tela on ensi sijassa sileäpintainen. Riippumatta siitä, mikä 10 on em. viitepatenteissa esitettyjen telapinnoitteiden käyttötarkoitus, niiden valmistuksessa käytettyä tekniikkaa voidaan tietyin osin soveltaa esillä olevan keksinnön mukaista telanpäällystettä valmistettaessa.

Keksinnössä nauhaelementit voivat olla erillisiä renkaita, mutta sopi-15 vimmin ne ovat kuitenkin jatkuvaa nauhaa, joka kiedotaan telan runko-vaipalle. Yhden nauhaelementin materiaali on sopivimmin kova, esim. kromipitoinen teräs ja yhden materiaali on sopivimmin jatkuvaksi nauhaksi esim. sintrattua materiaalia. Nämä nauhat voivat olla kumpikin poikkileikkaukseltaan pääasiallisesti suorakaiteen muotoisia, jonka 20 pitkä sivu tulee olemaan telan säteen suuntainen ja suorakaiteen lyhyt sivu tulee olemaan telan akselin suuntainen. Nauhaelementit kiedotaan . . telarungolle niin, että suorakaiteen pitkä sivu tulee olemaan telan * säteen suuntainen ja lyhyt sivu telan akselin suuntainen.

25 Uusintapäällystyksen suorittaminen on tosin vaativampi toimenpide, mutta se voidaan joissain tapauksissa toteuttaa jopa paperitehtaan omassa telankäsittelyosastossa, jossa tavanomaisesti on käytettävissä esim. laitteisto telojen hiomiseksi ja bombeeraamiseksi.

30 Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin toteu-tusesimerkkeihin, joihin keksintöä ei ole rajoitettu.

‘ 1 Kuvio 1 esittää kaaviollisena slvukuvantona laitetta, jota käyttäen 35 päällystenauhojen kietominen telarungolle tapahtuu, katsottuna telan akselin suuntaan.

10 85998

Kuvio 2 esittää kaaviollisesti laitetta ja järjestelyä päällystenauho-jen kietomisessa telarungolle katsottuna kohtisuoraan telan akselin tasoa vastaan.

5 Kuvio 3 esittää osaksi kiedotun nauhapäällysteen poikkileikkausta sekä nauhan kietomisessa käytettyä puristusrullaa.

Kuvio 4 esittää yhtä keksinnön mukaisen päällystenauhan poikkileikkausta.

10

Kuviot 5A,5B ja 5C esittävät sellaista keksinnön vaihtoehtoa päällyste-nauhan kietomisessa, jossa käytetään yhtä varsinaista proftilinauhaa ja sen kerrosten väliin muotoutuvaa kapeampaa nauhaa.

15 Kuvioissa 1 ja 2 on esitetty kaaviollisesti nauhapäällystyksen suorituksen periaate. Päällystettävän telan runkosylinteri 1 kiinnitetään akselitapeistaan esim. sorviin, jolla telarunkoa pyöritetään. Sorvin tai vastaavan kelkkaan, jota siirretään sinänsä tunnetulla tavalla päällystettävän telan aksiaalisuunnassa ja synkronisesti pyörimisliik-20 keen kanssa, on järjestetty päällystenauhojen a ja b oikaisu-, jarrutus-, muokkaus- ja tukilaitteet. Kuviossa 1 on näistä laitteista esi-. . tetty oikaisurullat 4 ja jarrutuslaitteet 5, joiden kautta päällys- ' tenauhat a ja b johdetaan kulkemaan päällystettävän telan rungolle 1.

Viitenumerot 6a ja 6b tarkoittavat ensimmäisiä ohjausrullia, joiden 25 kohdalla päällystenauhat a ja b alkavat kiertyä telarungon 1 pinnalle.

’. *: Ensimmäisten ohjausrullien jälkeen päällystenauhoja painetaan edelleen ·." : yhden tai useamman muokkausrullan 7 avulla, ensin kiinteätä päätyren- : - : gasta 3 ja sitten jo muodostunutta päällystettä vastaan. Muokkausrul- liin 7 vaikuttavat sopivat voimalaitteet (ei esitetty), joilla päällys-30 tystyö tältä osin suoritetaan. Tarvittava voima on noin 400 kN - 450 kN. Kuviossa 1 on esitetty vielä ohjausrulla 8, jonka avulla varmis-• tetaan, että valmis päällyste ei pääse löystymään. Laitteilla 5 pääl- '· '· lystenauhoja a ja b jarrutetaan yksilöllisesti niin, että niihin saa daan sopivan suuruinen kireys muodostuvan päällysteen tasaisuuden var-35 mistamiseksi. Laitteet 5 on edullista varustaa elimin sinänsä tunnetun jarrutusvoiman mittaamiseksi ja säätämiseksi. Sopiva jarrutusvoima on 11 85998 n. 300 kN - 400 kN teräsnauhaa kiedottaessa. Jos päällystenauha on esim. muovia, jarrutusvoima vastaavasti voi olla huomattavasti pienempi.

5 Esillä oleva keksintö edellyttää siis vähintään kahden eri päällyste-nauhan a ja b käyttämistä. Nämä nauhat, jotka ovat profiililtaan esim. kuvioissa 3 ja 4 esitettyjen mukaiset, kiedotaan telarungolle 1 samanaikaisesti. Lisäksi kuvioiden 1 ja 2 mukainen laitteisto voidaan varustaa kuumennuslaittein (ei esitetty), joiden avulla päällystenauhoja a 10 ja b voidaan tarpeen vaatiessa ja kumpaakin erikseen kuumentaa päällys -tysprosessin helpottamiseksi ja sen tuloksen varmistamiseksi. Kuumennus auttaa kiristyksen aikaansaamisessa ja kuumennus tekee eräät nauhamate-riaalit elastisemmaksi. Lisäksi, jos päällystenauhoja on esim. kolme, voidaan jokaiselle järjestää oma ohjaus- ja jarrutuslaitteensa tai 15 toimia niin, että kaksi ominaisuuksiltaan samanlaista nauhaa ohjataan yhdessä päällystysprosessiin.

Kuvion 3 mukaisesti telarungon 1 päätyyn on kiinnitetty rengas 3, johon päällystenauhan a pää ennen päällystysprosessin aloittamista kiinnite-20 tään esim. hitsaamalla. Kuvioista 3 ja 4 nähdään keksinnön tarkoittamien päällystenauhojen a ja b eräs suositeltava profiili eli poikkileik-. . kaus. Menetelmän toteuttaminen edellyttää yleensä, että nauhojen kor- ' keus h on huomattavasti suurempi kuin niiden paksuus 1. Tämä koskee erityisesti metallisia nauhoja. Koska toinen päällystenauhoista a tai b ·' 25 voi keksinnön mukaisesti olla esim. orgaanista materiaalia, voi tällöin ·. ·;’ olla tarpeen, että tällaisen nauhan paksuus on suhteessa ulottuvuuteen ; h selvästikin suurempikin kuin metallinauhan paksuus.

Päällystenauhojen a,b olennaisesti suorakaiteen muotoisessa profiilissa 30 on yhdessä pystysivussa 14 olake 10 ja toisessa pystysivussa 15 vastaa-va ura 11. Tämä ura/olake-sovitus 10,11 varmistaa päällysteen purkautu-mattomuuden, vaikka päällystenauha a,b jostakin syystä sattuisikin katkeamaan. Päällystenauhojen profiilin valintaan ura/olake-sovituksen osalta on olemassa useitakin vaihtoehtoja, joita on esitetty esim.

35 hakijan US-patenttijulkaisuissa 4 104 772 ja 4 104 773.

12 85998

Vierekkäisten nauhojen a ja b ulkopinnat 16 muodostavat valmiiksi kiedottuina yhtenäisen telapinnan, joka kuitenkin välittömästi päällys -tysprosessin päätyttyä voi olla hyvinkin epätasainen. Tämä epätasaisuus johtuu käytettyjen eri nauhojen materiaalieroista ja niiden kietomises-5 sa sovelletusta menetelmästä. Vaikka nauhoilla a ja b alunperin olisikin sama profiili (esim. kuviossa 4 esitetyn mukainen) niiden dimensiot voivat valmiissa päällysteessä erota toisistaan huomattavastikin esim. nauhhoihin kohdistuneen erilaisen vetojännityksen vuoksi. Syntynyt telapinta on päällysteprosessin päätyttyä koneistettava sileäksi ja 10 jatkuvaksi. Nyt esillä olevan keksinnön ajatuksena on nimenomaisesti päällystenauhojen a ja b materiaalivalinta siten, että lopullliselle sileälle telapinnalle saadaan halutut pinta-aktiiviset ja adheesio-ominaisuudet käyttäen edellä selostettua päällystysmenetelmää.

15 Aikaansaadun telapinnan koneistaminen lopulliseen ja haluttuun si- leyteen tapahtuu erillisenä työvaiheena. Olennaista on, että käytettyjen päällystenauhojen kantaosilla, jotka siis tulevat olemaan päällystettävää telarunkoa vastassa, on yhtäläinen profiili ura/olake-sovituksen 10/11 osalta, joka varmistaa nauhojen a ja b mekaanisen kiinnitty-20 misen toisiinsa.

, . Sen mukaan mitä edellä keksinnön selityksessä on esitetty, pääasial- • · lisena syynä rainan tarttumiseen sileän telan pintaan on rainan ja telapinnan välille muodostunut vesifilmi ja sen fysikaaliset ja kemial-25 liset ominaisuudet. Olennaisin fysikaalisista ominaisuuksista on vesi-filmin yhtenäisyys, jota tai jonka puutetta voi olla suurimittaista tai - - mikroskooppiseksi luokiteltavaa. Vain täysin sileälle ja homogeeniselle : : : pinnalle voi muodostua jatkuva ja yhtenäinen vesikalvo, jonka muodostu misen tärkeänä lisäedellytyksenä on vielä, että kyseinen pinta omaa ____: 30 kauttaaltaan saman pintaenergian. Nyt esillä olevan keksinnön yhtenä .·;·_ ajatuksena on, että sileälle telapinnalle muodostuneen vesifilmin yh tenäisyys rikotaan sillä, että päällyste muodostuu ainakin kahdesta, materiaaliltaan riittävässä määrin erilaisesta nauhasta a ja b tai ·”·* vastaavista renkaista.

35 i3 85998

Yksinkertaisin ratkaisu on käyttää kahta teräsnauhaa a ja b, joista toinen on vähäseosteista terästä ja toinen esim. ruostumatonta tai ha-ponkestävää terästä. Erityisen edulliseksi on osoittautunut, että seostetun teräksen kromipitoisuus on korkea, jopa 30 %. Useissa tapauksissa 5 voidaan tavallisen teräksen kanssa käyttää tavanomaista jaloterästä, jossa kromipitoisuus on 18 % ja nikkelipitoisuus 8 %. Myös muita metalleja voidaan ajatella käytettäväksi kyseisinä nauhamateriaaleina esim. kupariseoksia, jotka tietyssä tapauksissa saattavat lähtöaihioina olla pystysivuiltaan 14,15 suoria ja sileitä, mutta jotka päällystys-10 prosessin aikana muokkaantuvat kovan teräsnauhan profiilin mukaisiksi. Viimeksi mainitut nauhat voivat olla paksuudeltaan (- dimensio 1, kuviossa 4) vain esim. 1-2 mm, kun taas teräsnauhojen paksuus on yleensä luokkaa 3-4 mm. Mitä tulee profiilinauhan leveyteen eli korkeuteen h, joka määrää syntyvän päällystekerroksen paksuuden, on se tavallisimmin 15 10-15 mm. Tässä suhteessa viitataan hakijan suomalaiseen patenttiin nro 54 953.

Kiedottaessa kahta päällystenauhaa a,b telarungolle 1 samanaikaisesti, tullaan toimeen - jos nauhoilla a ja b on olennaisesti sama profiili · 20 yleensä yhdellä painorullalla. Jos sen sijaan yksi nauhoista on ohut ja verraten pehmeää materiaalia oleva nauha, joka keksinnön erään sovellu-. . tuksen mukaisesti kiedotaan suorana eräänlaisena välikerroksena profii- ; ' llnauhakierrosten väliin, voidaan käyttää kahta painorullaa 6a ja 6b, jotka ja joiden käyttö on kaaviollisesti esitetty kuvioissa 5A, 5B ja 25 5C, joissa suorapintainen välinauha b' on leveydeltään eli päällystet tävän telan säteen suunnassa riittävässä määrin leveämpää kuin varsinainen profiilinauha a niin, että se koneistamattomassa päällysteessä tulee olemaan lopullisen ainakin telapinnan tasalla, mutta mieluummin varmuuden vuoksi pinnan ulkopuolella.

....: 30

Kuten kuvioista 5A,5B ja 5C, jotka esittävät telapäällysteen valmis-• tusta vaiheittain, näkyy muotoutuu kapeavälinauha b' ura/uloke-sovituk sen 10,11 muotoon varsinaisen profiilinauhan a kierrosta edellistä - kierrosta vasten painettaessa. Välinauha b' on esimerkiksi kuparia, 35 polymeeriä ja/tai polymeerin ja keraamin seosta tai muuta riittävän ____; pehmeää ja muotoutuvaa materiaalia.

14 85998

Koska tela käytännössä tulee toimimaan joskus huomattavankin suuressa lämpötilassa, on välinauhan materiaaliksi valittava sellainen, jonka lämpölaajenemiskerroin on samaa luokkaa kuin varsinaisessa profii-linauhassakin. Esim. nikkelin lämpölaajeneminen on samaa luokkaa kuin 5 useiden mahdollissesti käytettävillä jaloterässeoksilla.

Vielä yhtenä mahdollisuutena tämän keksinnön mukaisen telapinnoitteen aikaansaamiseksi on käyttää teräsnauhan kanssa orgaanisesta materiaalista, esim. polyuretaani-tekohartsista valmistettua nauhaa. Tällaisen 10 materiaalin koostumusta, valmistusta ja ominaisuuksia on esitetty mm. patenttijulkaisussa US-4 438 063. On huomattava lisäksi, että tämän julkaisun mukaisesti kyseinen pinnoitemateriaali voi olla esim. orgaanisen polyretaani-komponentin ja epäorgaanisen esim. kivijauheen seos.

15

Edellä esitetyn perusteella on ilmeistä, että keksintöä voidaan soveltaa käyttämällä useita eri materiaalikombinaatioita. Ainakin yhden nauhamateriaalin tulee olla hyvin kulutusta kestävää, kuten jokin sopiva teräslaji. Sen kanssa käytettävälle rinnakkaismateriaalille asetet-20 tavia vaatimuksia ovat mm. riittävästi teräksen hydrofobisuudesta/- fiilisuudesta poikkeava pintaenergia, jossa mm. materiaalin karheus on . . yhtenä osatekijänä.

Keksinnön mukaisen telapäällysteen ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa 25 myös käytettävien, vähintään kahden nauhamateriaalin leveyksien valinnalla niin, että esim. kummatkin ovat yhtä leveitä, tai että mikä on suositeltavampaa, kulutusta kestävämmän teräksen osuus on esim. n. kolminkertainen toiseen nauhamateriaaliin verrattuna, mikä sopivimmin saavutetaan kietomalla kaksi teräsnauhaa yhtä esim. keraaminauhaa koh--- -· 30 den.

Kuten yllä esitetystä ja eräistä viitejulkaisuista on käynyt selville, '· " sopivin teräsnauhan paksuus eli leveys 1 telan akselin suunnassa on n.

’* * 0,5-4 mm ja näitä nauhoja voi olla pinnoitteessa kaksi rinnakkain.

35 Mahdollisesti käytettävän pehmeän metallinauhan paksuus voi olla vain ____; 0,5-2 mm. Keraamisen tai polyuretaaninauhan paksuus voi olla pakko is 85998 valmistusteknillisistä syistä valita verraten suureksi ja se voi olla esim. 4-6 mm.

Korostettakoon vielä kerran, että keksinnöllä pyritään vaikuttamaan 5 rainan ja telapinnan väliseen adheesioon kahdella tavalla: toisaalta hävittämällä syntyneen vesifilmin yhtenäisyys ja toisaalta vaikuttamalla tämän vesifilmin fysikokemiallisiin ominaisuuksiin.

Keksintöä ei ole rajoitettu edellä esitettyyn, vaan sen yksityiskohdat 10 voivat vaihdella seuraavassa esitettyjen patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (8)

1. Paperikoneessa tai vastaavassa käytettävä, valmistettavaan kuitu-rainaan välittömään kosketukseen tuleva tela, etenkin mdrkäpuristinte- 5 la, jossa on telarunko (1) ja sitä ympäröivistä nauhamaisista päällyste-elementeistä (a,b) koostuva telan uloimman pinnan muodostava pääasiallisesti metallinen päällyste, jonka päällyste-elementit (a,b) ovat kukin erillisiä renkaita tai muodostuvat kukin telan runkovaippaa ruu-vimaisesti kiertävästä profiilinauhasta (a,b), ja jotka päällyste-10 elementit (a,b) kytkeytyvät toisiinsa niiden pitkiin sivuihin (14,15) muodostettujen ura/olake-sovitteiden (10,11) tai vastaavien välityksellä siten, että päällyste-elementit (a,b) ovat päällysteessä vieri vieressä tiiviisti toisiinsa kosketuksessa muodostaen yhtenäisen olennaisesti sileän telapinnan, joita päällyste-elementtejä (a,b) on vähintään 15 kaksi ja ne ovat kukin poikkileikkaukseltaan pääosin suorakaiteen muotoisia siten, että jokaisen päällyste-elementin (a,b) telan säteen suuntainen dimensio (h) on olennaisesti suurempi kuin sen poikkisuun-täinen, telan akselin suuntainen ulottuvuus (1) eli elementtinauhan paksuus, tunnettu siitä, että eri päällyste-elementtien (a,b) 20 materiaalien adheesio-ominaisuudet kuiturainaan nähden poikkeavat olennaisesti toisistaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tela, tunnettu siltä, että . . vähintään yksi pädllystenauha on metallia tai lejeerinkid. : ’ 25

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen tela, tunnettu siitä, että toinen päällystenauhoista on metalliseosta ja toinen epämetallinen.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen tela, tunnettu 30 siitä, että epämetallinen nauha on orgaanista yhdistettä.

.* . 5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen tela, tunnettu * siitä, että nauhojen muodostaman metallisen pinnan osuus on 50-90 % » · · » · koko telavaipan pinnasta. 35 17 85998

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1*5 mukainen tela, tunnettu siitä, että toinen nauhoista on kovaa ja toinen pehmeää metalliseosta.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen tela, tunnettu 5 siitä, että orgaaninen yhdiste on polyuretaania, epoksia tai vastaavaa, joihin on tarvittaessa seostettu epäorgaanista ainetta kuten Al203, kvartsia, maasälpää tai vastaavaa.

8. Menetelmä patenttivaatimuksen 1 mukaisen sileäpintaisen telan pääl-10 lystämiseksi kietomalla nauharaateriaalia telarungolle (2) siten, että telan runkoa (2) pyöritetään akselinsa ympäri, jolloin telan päätyyn kiinnitetty ja jarrulaitteen kautta tulevat nauhat (a,b) kiristyvät ja alkavat pyörimisliikkeen jatkuessa kietoutua telan mangolle ruuvimai-sesti, tunnettu siitä, että ainakin kahta eri nauhamateriaalia 15 olevia päällystenauhoja (a,b) painetaan voimalaitteeseen yhdistetyllä rullalaitteella (6a ja/tai 6b), joka painaa muodostuvat nauhakierrokset tiiviisti toisiaan vastaan yhtenäisen tiiviin päällysteen aikaansaamiseksi, joka erillisenä työnvaiheena koneistetaan jatkuvaksi sileäksi sylinteripinnaksi. 20 ie 85998