FI89290C - Foerfarande och anordning foer framstaellning av flerskitsbana - Google Patents

Description

89290

Menetelmä ja laitteisto monikerrosrainan valmistamiseksi

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-5 osassa esitettyyn menetelmään monikerrosrainan valmistamiseksi sekä patenttivaatimuksen 5 johdanto-osassa esitettyyn laitteistoon menetelmän toteuttamiseksi.

Monikerrosrainauksessa on ongelmana eri kerrosten 10 välinen palstautumislujuus. Ongelma korostuu ajettaessa hienoaineköyhää rainaa, koska hienoaineet edesauttavat kerrosten sitoutumista toisiinsa, sekä käytettäessä konekonstruktioita, joissa rainat liitetään yhteen monikerrostuotteeksi yksittäisten rainojen kuivarajojen 15 jälkeen. Palstautumislu juuden parantamiseksi on kehitetty erilaisia ratkaisuja, joista voidaan mainita tärkkelyssuihkut, hienoaineen syöttö kerrosten väliin, eri kerrosten kuiva-ainepitoisuuden säätö optimaaliseksi ennen rainojen yhdistämistä, vahvistusmassan 20 käyttö sekä rainoissa käytettävien massojen jauhatus-asteen lisäys.

Tärkkelyssuihkujen vaikutus palstautumaan on merkittävä, mutta ratkaisu on taloudellisesti kallis sekä 25 vaatii lisälaitteita. Lisäksi ratkaisusta aiheutuu likaantumisongelmia. Myös hienoaineen syöttö kerrosten väliin vaatii lisälaitteita. Eri kerrosten kuiva-ainepitoisuuden optimointi vaatii taas tarkkaa vedenpoiston säätöä vedenpoistoalueella, joka sijaitsee 30 ennen rainojen liitoskohtaa. Hienoaineen syöttö vaatii puolestaan oman erillisen perälaatikon putkistokier-toineen, mistä johtuen ratkaisu on monimutkainen ja kallis. Massan jauhatuksella on mahdollista lisätä hienoaineen määrää, mutta toisaalta tällöin valmiin 35 arkin fysikaaliset ominaisuudet huonontuvat. Lisäksi lisääntynyt jauhatus kuluttaa lisää energiaa.

2 89290

Ruotsalaisesta kuulutusjulkaisusta 394,700 (Watanabe) on lisäksi tunnettu menetelmä ja laite monikerrostuot-teen muodostamiseksi, jossa toinen kerros tuodaan kul jetinhuovalla kulkevan ensimmäisen kerroksen päälle 5 avoimen telan ja sen ympäri kiertyvän viiran avulla. Viiran ja kuljetinhuovan kuljettua yhdistetyt rainaker-rokset niiden välissä avoimen telan ympäri tietyssä sektorissa ne siirtyvät vastakkaisella puolella telaa olevan toisen telan kehälle, ja kohta siirtokohdan 10 jälkeen viira erkanee rainan päältä ja kuljetinhuopa sekä raina jatkaa matkaansa telan ohjaamana eteenpäin. Kuulutus julkaisussa mainitaan tämän jälkimmäisen telan olevan puristintela. On ilmeistä, että tämä kuvaa enemmän telan rakennetta kuin tarkoitusta. Tässä 15 kohtaa toisella telalla ei vaikuteta veden poistumiseen rainasta, ja mikäli tällä kohtaa jotain puristusta syntyisikin, vettä poistuisi tällöin varsin tasaisesti rainasta molemmille puolille sekä avoimeen telaan että vettä imevään kuljetushuopaan.

20

Mm. suomalaisesta kuulutusjulkaisusta 71377 on lisäksi tunnettu menetelmä ja laitteisto monikerrosrainan valmistamiseksi. Tässä muodostetaan rainan ulompien kerrosten väliin välikerros syöttämällä sakeampaa 25 massaa erityisestä sakeamassaperälaatikosta. Palstau-tumislujuuden parantaminen tässä perinteisessä menetelmässä vaatii siis sakeamman massan syötön sakeamas-saperälaatikkoineen, mikä monimutkaistaa konekonstruk-tiota.

30

Suomalaisesta patenttihakemuksesta 800309 tunnetaan lisäksi menetelmä, jossa monikerrostuotetta valmistetaan saattamalla yhteen radat kahden telan välissä. Telojen laatuun ja ratojen vesipitoisuuksiin ei tässä 35 ole kiinnitetty huomiota optimaalisen tuloksen aikaansaamiseksi .

3 89290

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uusi menetelmä sekä laitteisto menetelmän toteuttamiseksi, joilla monikerrostuotteen palstautumislujuutta voidaan 5 parantaa energian kulutusta lisäämättä tai joutumatta kalliisiin lisälaiteratkaisuihin. Tämän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Keksinnön mukaiselle laitteisto toile on puolestaan tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 5 tunnusmerkkiosassa.

Keksintö perustuu siihen havaintoon, että ratojen guskaustapahtumassa voidaan hienoaines saada liikkumaan 15 veden mukana mekaanisen puristuksen avulla, toisin kuin pelkkää imua käytettäessä. Luja liitos voidaan toteuttaa ilman imua ja viiraa laahaavia pintoja sopivalla telojen valinnalla.

2 0 Ratkaisu voidaan lisäksi toteuttaa helposti jo olemassa olevissa konekonstruktioissa asentamalla lisätela, jolla on sopiva pintarakenne, normaalin avoimen guskaustelan alle, jolloin aikaansaadaan puristinnippi, mikä pakottaa hienoaineen liikkumaan kerrosten välissä 25 mahdollisimman aikaisessa vaiheessa, yleensä alle 12% kuiva-ainepitoisuudessa.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 30 kuva 1 esittää perinteistä rainakerrosten yh- distämiskohtaa paperi- tai kartonkikoneessa sivukuvantona, 35 kuva 2 esittää keksinnön mukaista kerrosten yhdistämiskohtaa, 4 89290 kuva 2a esittää havainnollisesti keksinnön periaatetta kuvaa 2 suuremmassa mittakaavassa, 5 kuva 3 esittää kuvan 2 kohtaa eräässä toisessa käyttöasennossa, kuva 4 esittää kuvan 2 kohtaa eräässä kolmannessa käyttöasennossa, 10 kuva 5 esittää erään toisen vaihtoehdon mukaista yhdistämiskohtaa, kuva 6 esittää erään kolmannen vaihtoehdon 15 mukaista yhdistämiskohtaa, kuva 7 esittää kokonaisuudessaan paperi- tai kartonkikoneen viiraosia, jotka käsittävät keksinnön mukaisen laitteiston, 20 kuva 8 esittää toista mahdollista keksinnön mukaisen laitteiston käsittävän koneen konstruktiota, ja 25 kuva 9 esittää kuvan 8 koneen yhdistämiskohtia suuremmassa mittakaavassa.

Kuvassa 1 on esitetty perinteinen laitteisto moniker-roskartonkirainan valmistamiseksi. Tässä ensimmäisellä 30 viiralla 3 olevan alkusuotautuneen ensimmäisen rainan W1 päälle johdetaan toisella viiralla 4 oleva, samoin alkusuotautunut raina W2 siten, että viirat 3, 4 ohjataan vastakkain toisen viiran 4 puolella olevan kääntötelan 2 avulla, joka voi olla pinnaltaan avoin.

35 Liitoskohdan jälkeen viirat kulkevat monikerrosraina välissään siirtoimulaatikolle 5, jolla tapahtuu toisen viiran 4 irrottaminen ensimmäisen viiran 3 päältä, . 89290

D

jolla molemmista rainoista Wl, W2 muodostunut moniker-rosraina W jatkaa kulkuaan eteenpäin. Kyseessä on ns. normaali guskaus.

5 Rainoja Wl, W2 kuljettavilla viiroilla 3, 4 tarkoitetaan tässä yhteydessä sellaisia vettä läpipäästäviä jatkuvia kuljettimia, joissa veden läpäisy perustuu niiden rakenteelliseen avoimuuteen, t.s. ne on valmistettu materiaalista, joka ei sinänsä ole vettä imevää.

10

Kuvassa 2 on esitetty keksinnön mukainen laitteisto, jossa kääntötelaa 2 vasten siinä kohdassa, jossa viirat 3, 4 kulkevat yhdessä kääntötelan 2 kehällä raina niiden välissä, on lisätela 1, jolloin telat 1 15 ja 2 muodostavat väliinsä puristinnipin N, jolla rainojen Wl, W2 liittymistä monikerrosrainaksi voidaan parantaa. Telojen 1 ja 2 avulla voidaan puristinnippiin N järjestää haluttu viivapaine, joka on säädettävissä portaattomasti ajettavista tuotteista riippuen.

20

Telan 1 aiheuttaman puristinnipin N sijainti viirojen 3 ja 4 yhteiseen juoksuun telan kehällä voi vaihdella. Kuvassa 2 ensimmäinen viira 3 poikkeaa kulkutasostaan hieman alaspäin ennen yhtymistä viiraan 4 viiratelan 25 6 ohjaamana ja yhtyy telalla 2 kulkevaan viiraan 4 hieman ennen telan 2 alinta kohtaa, jossa sijaitsee lisätelan 1 aikaansaama nippi N. Telat sijaitsevat tällöin siten, että niiden pyörimisakselit ovat samalla kohtaa pystytasossa. Nipin N jälkeen viirat kulkevat 30 jälleen vähän matkaa telan 2 kehällä ja suuntautuvat sen jälkeen hieman ylöspäin imulaatikolle 5. Kuvassa 3 on esitetty tilanne, jossa kyseinen nippi N sijaitsee telan 2 alimman kohdan jälkeen sen ansiosta, että telaa 1 on siirretty hieman oikealle kuvaan 2 nähden. 35 Vastaavasti kuvassa 4 on esitetty tilanne, jossa lisätelan 1 aikaansaama nippi N sijaitsee ennen telan 2 alinta kohtaa viirojen 4 ja 3 yhtymäkohdassa, eli tela 1 on siirretty kuvan 2 asentoon nähden vasemmalle.

6 89290

Lisätela 1 onkin edullisesti järjestetty siirrettäväksi sekä vaakasuunnassa että pystysuunnassa sopivimman sijainnin sekä optimaalisen viivapaineen aikaansaamiseksi nipissä N. Lisätela 1 on edullisesti järjes-5 tetty siirrettäväksi sopivaan kohtaan ajon aikana, eli nipin N sijaintia konesuunnassa voidaan muuttaa haluttaessa.

Sopiva rainojen kuiva-ainepitoisuus, jossa ne yhdis-10 tetään, on niiden kuivarajojen jälkeen, yleisesti yli 6%, sopivimmin 8-12%. Molemmat rainat Wi ja W2 ovat tällä alueella keksinnön vaikutuksen kannalta optimaalisessa kuiva-ainepitoisuudessa. Alemmissa kuiva-ainepitoisuuksissa keksinnöllä ei ole merkitystä, 15 minkä lisäksi nipissä syntyy kuraamisvaaraa, ja ylemmissä arvoissa sillä ei enää saavuteta toivottua vaikutusta alentuneen vesipitoisuuden johdosta. Lisäksi kuiva-ainepitoisuudet vaikuttavat kuvissa 2-4 esitettyjen vaihtoehtojen valintaan siten, että yhdistet-20 tävien rainojen kuiva-ainepitoisuuksien ollessa korkeat puristus voidaan suorittaa jo aikaisessa vaiheessa, eli nippi N voi olla välittömästi viirojen 3 ja 4 yhtymäkohdassa, jotta rainoihin voitaisiin vaikuttaa ajoissa niiden vesipitoisuuden ollessa vielä sopivalla 25 alueella. Vastaavasti ajettaessa kuiva-ainepitoisuudeltaan matalia, märkiä rainoja vastakkain nippi N voi olla vasta kohdassa, jossa viirat 3 ja 4 erkanevat kääntötelalta 2, jolloin rainat ovat puolestaan kerinneet viirojen 3 ja 4 välissä telalla 2 normaali-30 guskauksessa kiertyessään menettää vettä siinä määrin, että ne ovat sopivassa vesipitoisuudessa nippiin N tullessaan ja kuraamisvaaraa ei tällöin synny. Yleisenä sääntönä voidaan todeta, että mitä paksumpia laatuja ajetaan, sitä kauempana nippiä N on syytä pitää 35 viirojen 3 ja 4 yhtymäkohdasta, koska paksummilla laaduilla on suurempi yhteenlaskettu vesipitoisuus rainojen yhtymiskohdassa.

7 39290

Kyseisellä ratkaisulla on saatu aikaan huomattava parannus palstautumislujuudessa verrattuna perinteiseen guskaukseen. Keksinnön mukaisen puristusguskauksen edullisuus johtuu siitä, että mekaanisen puristuksen 5 avulla saadaan hienoaines liikkumaan poikittaisessa suunnassa rainojen Wl, W2 muodostamien kerrosten rajapintaan nähden. Hienoaineksen edullinen vaikutus palstautumislujuuteen saadaan aiheuttamalla rainaker-roksissa olevan veden ja sen mukana hienoaineen liike 10 rainakerrosten rajapinnalla toisen telan suuntaan.

Siirtosuunta valitaan siten, että siirtyminen tapahtuu siitä rainojen rajapintaan välittömästi rajoittuvasta kerroksesta, jossa hienoainepitoisuus on korkeampi. Tämä suoritetaan kaksikerrosrainan tapauksessa koko-15 naispitoisuuden kannalta hienoainerikkaammasta rainasta rajapinnan poikki kokonaispitoisuudeltaan köyhempään rainaan.

Toisiaan vasten olevien telojen 1 ja 2 rakenteella 20 voidaan saada aina haluttu hienoaineen siirtyminen veden mukana toisesta rainakerroksesta toiseen rainakerrosten rajapinnan poikki tapahtuvan veden liikkeen mukana. Tämä voidaan saada tapahtumaan suurella varmuudella järjestämällä telojen ja viirojen rakenteet 25 sellaisiksi, että toinen teloista yhdessä sen päällä olevan viiran kanssa kerää suuremman osan, edullisesti yli 90% puristinnipin N kohdalla rainoista W1 ja W2 puristuvasta vedestä, jolloin toinen teloista on pinnaltaan avoin tela ja toinen teloista on sileä-30 pintainen tela, jonka pinta on pehmeä, n. 30-250 PJ, edullisimmin n. 50-200 PJ. Yksikkö PJ on yleisesti käytössä oleva paperikoneen telojen päällysteiden kovuusyksikkö. Tällaisena telana voidaan käyttää esim. normaalia kumipäällysteistä lump-breaker -telaa 35 eli "lumppuritelaa", mutta luonnollisesti tähän kohtaan voidaan käyttää mitä tahansa sopivan pehmeää telaa.

8 89290

Edellä määritellyillä telan kovuusarvoilla syntyy nippiin N eräänlainen "pitkänippi", ja kyseisellä rakenteella voidaan välttää radan murskautuminen. Lisäksi on huomattava, että tässäkin yhteydessä voidaan 5 puhua viivapaineesta, koska puristuspaine määritellään tällaisissa kohdissa aina viivapaineen avulla, joka voidaan määrittää aina standardimenetelmin.

Kuvien 2-4 konstruktiossa kääntötela 2 on pinnaltaan 10 avoin tela ja lisätela 1 on sileäpintainen tela, jolloin nipissä N saadaan veden liike suuntautumaan molemmista rainojen W1 ja W2 muodostamista kerroksista telan 2 suuntaan telan 2 pinnan avoimiin kohtiin, jolloin veden mukana siirtyy myös hienoaineita rainasta 15 W1 rajapinnan poikki rainaan W2. Kysymyksen ollessa sokeaporatusta telasta voidaan rainasta porauksiin puristunut vesi kerätä keskipakovoiman avulla telan 2 jälkeiseen keräyskaukaloon.

20 Kuvassa 5 on lisäksi esitetty eräs toinen mahdollisuus tehostaa veden kerääntymistä telaan 2. Tässä pinnaltaan avoin kääntötela on järjestetty imutelaksi, jonka imusektori S ulottuu ainakin nipin N kohdalle. Imusek-tori sijaitsee lisäksi telassa 2 sen pyörimissuunnassa 25 ennen nippiä N, jolloin yhdistämiskohtaan tulevan, imusektorin S kohdalla kulkevan rainan W2 kuiva-ainepitoisuutta voidaan vielä haluttaessa säätää sopivaksi.

30 Kuvassa 2a on tarkemmin havainnollistettu veden ja hienoaineen siirtymistä keksinnön mukaisesti. Kuva esittää kuvan 2 nippiä suuremmassa mittakaavassa telojen 1 ja 2 pyörimisakseleita vastaan kohtisuorana leikkauksena. Telan 1 puolella viiralla 3 oleva raina 35 W1 on neliömassaltaan paksumpi raina, jolloin sen hienoainejakautuma viiran 3 läpi tapahtuneen alkusuo-tautumisen johdosta on sellainen, että tulevan rajapinnan W12 muodostavaa yläpintaa kohti z-suunnassa 9 99290 mentäessä hienoainepitoisuus kasvaa ja on suurin pinnan läheisyydessä. Hienoainepitoisuutta on havainnollistettu pisteillä. Neliömassaltaan ohuempi raina W2, joka tuodaan viiralla 4 yhtymäkohtaan vettä 5 vastaanottavan telan 2 puolelta, on kokonaishienoaine-pitoisuudeltaan köyhempää kuin raina Wl, vaikka siinäkin on edellämainitusta syystä hienoaineen pitoisuus suurin sen yläpinnan eli tulevan rajapinnan W12 läheisyydessä. Puristusnipissä N saadaan puristuk-10 sella liikkeelle saatetun veden (nuolet A) avulla rainan W1 hienoainerikastumaa siirtymään rainojen rajapinnan W12 kohdalle sen molemille puolille, siis myös hienoaineköyhään rainaan W2. Puristuksen ansiosta myös kuitusidokset lujittuvat puristuskohdassa vallit-15 sevissa vesipitoisuuksissa.

Ajettaessa monikerrosrainaa, kuten esim. 2- tai 3-kerrosrainaa, keksinnön mukaisesti puristetaan siis rainaa jo yhteenliittämiskohdassa suuremmalla puristuk-20 sella kuin "normaaliguskauksessa", jonka puristus syntyy ainoastaan rainojen kireydestä. Pääperiaatteena on pyrkiä siirtämään hallitun puristuksen avulla hienoainetta ja samalla aikaansaada lujempi kuitusidos mahdollisimman aikaisessa vaiheessa silloin kun 25 rainojen kuiva-ainepitoisuus on siihen sopiva. Normaalissa kaksikerrosajossa (2-tasoviiraa) on tähän asti imetty vedenpoistoalueella vettä pois vain yhteen suuntaan, jolloin hienoaines on jäänyt lähelle yläpintaa, ja viiraa vasten oleva pinta on jäänyt hienoaine-30 köyhäksi. Myös yhteenliittämisen jälkeen viiraosalla on vain imetty vettä, jolloin hienoaineita ei ole enää saatu siirtymään, ja palstautumislujuus on jäänyt heikoksi.

35 Puristus voidaan valita ajettavan tuotteen mukaan. Nyrkkisääntönä voidaan todeta, että pienemmissä kuiva-ainepitoisuuksissa tullaan toimeen pienemmillä viiva-paineilla, koska liikuteltavaa vettä on enemmän, ja 10 89290 pienempää viivapainetta on syytä käyttää myös kuraamis-vaaran johdosta. Sopiva viivapaine on välillä 0-30 kN/m.

5 Lisätela 1 on helppo asentaa jo olemassaolevien monikerroskartonki- ja monikerrospaperikoneiden yhteyteen tekemättä suuria muutoksia laitekonstruk-tioissa, ja keksintöä voidaankin käyttää esimerkiksi vanhojen monikerroskartonki- ja paperikoneiden uusimi-10 seen. Lisätelana 1 voidaan käyttää esim. sopivan kovaa kumipäällysteistä telaa, jolloin se voidaan kiinnittää viiran 3 alle sopivin järjestelyin siten, että sitä voidaan siirtää konesuunnassa ajon aikana ja sitä voidaan kuormittaa halutulla voimalla telaa 2 15 vasten kaikissa sen asennoissa. Vaihtoehtoisesti kuormitussäätö halutun viivapaineen aikaansaamiseksi voidaan tehdä kääntötelan 2 avulla, jolloin lisätelassa 1 ei ole kuormitussäätöä. Lisätela 1 ei vaadi käyttöä, mutta haluttaessa se voidaan siihen järjestää.

20

Kuvassa 6 on lisäksi esitetty vaihtoehto, jossa toisen viiran 4 puolella oleva kääntötela 2 on tela, joka saa aikaan veden liikkeen rainoista lisätelan 1 suuntaan. Tela 2 on tässä tapauksessa sileä tela ja 25 tela 1 avoin tela. Tämä vaihtoehto on edullinen niissä tapauksissa, joissa on syytä saada vettä ja sen mukana hienoainetta liikkumaan toisella viiralla 4 tuodusta hienoainer ikkaammasta rainasta W2 ensimmäisellä viiralla 3 tuotuun hienoaineköyhempään rainaan Wl. 30 Tämä on yleensä laita silloin, kun alaviiralla 1 ajetaan kaksikerroksisen tuotteen ohuempi tausta ja yläviiralla tuodaan paksumpi runko.

Rainan paksuus ei kuitenkaan aina määrää sitä, miltä 35 puolelta vettä ja hienoainetta kannattaa siirtää.

Kaksikerrosrainoissa ovat rajapintaan W12 rajoittuvat kerrokset yksittäisten rainojen W1 ja W2 pintakerroksia, jotka ovat muodostuneet periaatteessa samalla U B 9 2 9 ϋ tavalla. Tällöin enemmän hienoainetta sisältävä rajapintaan W12 rajoittuva kerros on paksumman rainan pintakerros. Kuitenkin eräissä tapauksissa neliömassal-taan paksumman rainan pintakerros voi olla hienoaine-5 köyhempää kuin sitä vasten ajettavan ohuemman rainan pintakerros. Esimerkiksi ajettaessa kolmikerrosrainaa, jossa tausta ajetaan alaviiralla eli ensimmäisellä viiralla 3 ja yläpuolelta tuodaan toisella viiralla 4 runkokerroksesta ja pintakerroksesta muodostettu 10 paksumpi raina, jonka rajapinnan muodostava yläpinta on ollut myös vettä läpäisevää viiraa vasten sen johdosta, että se muodostuu kolmannella viiralla toisella viiralla olevan pinnan päälle tuodusta runkokerroksesta ja on näin ollen hienoaineköyhää, 15 kannattaa hienoaineen siirto suorittaa ohuemman, alaviiralla 3 olevan rainan Wl suunnasta yläviiralla 4 tuotuun rainaan W2 päin. Tällöin vettä vastaanottava tela on paksumman rainan W2 puolella, eli se on kääntötela 2.

20

Lisäksi koetuloksista on havaittu, että ajettaessa neliöpainoltaan yhtäsuuria rainoja yhteen on palstau-tumislujuus myös parantunut keksinnön avulla . Keksinnön mukaisesti aiheutettu veden ja hienoaineiden 25 liike rajapinnan W12 poikki on myös tällöin eduksi palstautumislujuuden parantamisessa, vaikka voidaan olettaa, että kerrokset eroavat hienoainepitoisuuksil-taan käsittelyn jälkeen. Selvempi parannus lujuudessa on kuitenkin saatu ajettaessa neliöpainoiltaan erilai-30 siä rainoja yhteen.

Kuten kuvista 2-6 käy ilmi, ajossa kääntötela 2 ajetaan normaaliajoasentoon hieman viiran 3 sisälle, t.s. viiran 3 tason alapuolelle, johon tällöin syntyy 35 viiratelan 6 ja imulaatikon 5 välille viiran 3 kulkuun loiva mutka, jolla osuudella viirat 3 ja 4 kiertyvät telalla 2 tietyssä sektorissa yhdistettävät rainat Wl ja W2 välissään.

12 3 9290

Kuvassa 7 on esitetty täydellisenä monikerroskartonki-tai paperikoneen viiraosa, jossa keksinnön mukaista laitteistoa voidaan käyttää. Kyseessä on kaksiviira-kone, jossa rainan W1 muodostava kuitumassa syötetään 5 alaviiralle 3 perälaatikosta Hl ja rainan W2 muodostava massa syötetään viiran 3 yläpuolella olevan viiran 4 muodostaman silmukan taso-osuudelle perälaatikosta H2. Rainat yhdistetään edellä kuvatulla tavalla kohdassa, jossa viiran 4 muodostama silmukka kiertyy 10 kääntötelan 2 ohjaamana alaviiran 3 päälle. Kuvan 7 tapauksessa raina W1 muodostaa valmiin tuotteen rungon ja raina W2 sen pinnan. Rainat Wl, W2 liitetään yhteen rainojen kuivarajojen jälkeen, eli liitoskohtaa edeltää suhteellisen pitkä alkusuotautumisalue molemmilla 15 viiroilla 3 ja 4.

Kuvassa 8 on puolestaan esitetty toinen monikerroskone, ns. kolmiviirakone. Toisen viiran 4 muodostaman silmukan taso-osuudelle syötetään perälaatikosta H3 20 rainan W3 muodostava massa, ja sen kohdan jälkeen, jossa viiran 4 taso-osuus kääntyy kääntötelan 8 ohjaamana alaspäin ensimmäistä viiraa 3 kohti, johdetaan telan 9 avulla viiralla 4 olevan rainan W3 päälle telan 9 ympäri kiertyvällä kolmannella viiralla 25 7 oleva raina W4. Viira 7 kulkee samaan suuntaan alaviiran 3 kanssa sen yläpuolella, ja massa syötetään sille perälaatikosta H4. Päällekkäiset rainat W3, W4 muodostavat viirojen 4 ja 7 yhtymäkohdan jälkeen yhdistyneen rainan W2, jonka molemmat pinnat ovat 30 hienoaineköyhiä. Raina W2 johdetaan viiralla 4 alemmalla viiralla 3 tulevan ohuemman rainan W1 päälle edellä kuvatulla tavalla. Rainasta W3 muodostuu näin kolmiker-rostuotteen pinta, rainasta W4 runko ja rainasta W1 tausta.

Kuvassa 9 on esitetty suuremmassa mittakaavassa kohdat, jossa kuvan 8 koneen viirat 3, 4 ja 7 tulevat vastakkain. Kuten kuvasta näkyy, voidaan myös kohdassa, 35 13 89290 jossa kolmas viira 7 siirtää rainan W4 rainan W3 päälle, käyttää keksinnön mukaista rakennetta. Kohdassa, jossa viira 7 kiertyy telan 9 ympäri, on toisen viiran 4 puolella lisätela 10, jonka avulla saadaan 5 keksinnön mukainen vaikutus jo myös tässä kohdassa rainojen W3 ja W4 kesken. Koska rainalla W4 on tässä kohdassa suurempi neliöpaino, kannattaa lisätela järjestää avoimemmaksi telaksi, jolloin vesi siirtyy viiran 4 ja rainan W3 suuntaan.

10

Telojen 9 ja 10 muodostamassa puristinnipissä N kuvassa 10 vastaa toinen viira 4 sekä sillä kulkeva raina W2 toiminnallisesti kuvien 1-6 puristinnipissä N olevaa ensimmäistä viiraa 3 ja rainaa Wl, ja kolmas viira 7 15 ja sillä kulkeva raina W4 vastaa puolestaan kuvien 1-6 esittämän kohdan toista viiraa 4 ja sillä kulkevaa rainaa W2. Keksintöä voidaankin soveltaa kaikissa kohdissa monikerroskoneissa, joissa raina siirretään toisen päälle kahden toisiaan vasten johdetun viiran 20 avulla.

Keksinnön etuina voidaan mainita luettelonomaisesti seuraavat: 25 - Ei vaadi lisäaineiden syöttöä (tärkkelystä).

Ei vaadi lisäjauhatusta,

Yksinkertainen ja halpa rakenne.

Soveltuu myös helposti vanhoihin monikerroskonei-siin.

30 - Ei vaadi lisäimukapasiteettia, paitsi siinä vaih toehdossa, jossa käytetään imutelaa 2 avoimen telan tilalla.

Ei rajoita vedenpoistosäätöjä alkusuodososalla.

Jos koneella ajettavilla tuotteilla on laaja 35 neliöpainoalue, niin em. puristinratkaisulla on helppo säätää optimi ratojen yhteenliittämistapah-tuma, joko käyttää puristinta tai ei, jolloin suoritetaan "normaaliguskaus".

14 39290

Seuraavassa on esitetty eräitä keksinnön mukaisella laitteistolla suoritettuja koeajoja.

GUSKAUSPURISTINKOEAJO KOEKONEELLA

1. TAVOITE

Monikerrosrainauksessa on ongelmana eri kerrosten välinen palstautumislujuus. Ongelma korostuu ajettaessa hienoaineköyhää rainaa ja konekonstruktioilla joissa rainat liitetään yhteen rainojen·kuivarajojen jälkeen.

Ongelmaan on kehitetty erilaisia ratkaisumetodeja: - Tärkkelyssuihkut - Hienoaineen syöttö kerrosten väliin - Eri kerrosten ka.pitoisuuden optimoinnilla ennen guskausta.

- Armeerausmassan käytöllä - Jauhatuksella yleensä

Yhteistä näille menetelmille on määrätyt rajoitukset ja negatiiviset tekijät, mm: hinta, konstruktion monimutkaisuus, likaantuminen, energian hinta, vedenpoiston säätörajoitukset ym.

On mietitty uusia ratkaisumalleja ja tässä on esitetty alustavia tuloksia eräästä mallista.

Pääajatus on saada ratojen guskaustapahtumassa hienoaines liikkumaan puristuksen avulla, ilman imua ja viraa laahaavia pintoja.

2. KOEAJOT

Massat:

Vton sa hylky (Macon Kraft)

Massan jauhatus jauhamattomana oli n.600 csf ja se jauhettiin n.480 csf.

Kummallakin viiralla käytettiin samaa massaa.

Koeajon aikana olivat sakean" massan arvot alueella:

freeness fraktiot BMN

28# 200# läpi csf % % % alussa 484 58.6 33.7 7.7 kesk. 464 58.5 32.3 9.2 lopussa 490 59.4 32.4 8.2 is 0 9290

Konekonsepti - alaviira Tamflo H (3-rivinen)

- yläviira R

- puristinosa Tampress C+LNP-S

Lisätelana käytettiin pintaominaisuuksiltaan sopivaa lump-breaker -telaa. Vastassa guskaustelana oliT karkea egoutteritela, jota vertikaalisesti säätämällä aikaansaatiin haluttu puristus.

Lumppuritelan sijoitus oli kiinteä ja oli samalla pystyviivalla kun guskaustela.

Konstruktiosta johtuen ei käytetyistä viivakuormituk-sista ole tietoa.

Viirat ia huovat:

Alaviira: Scapa & Porritt, 8150 m3/m2/h Yläviira: Tamfelt Formtec DL HIFI T= 120

Pick-up: Tamfelt Tambat 1210 g/m2 1- ala Triaud Gauvain 1650 LNP-S ylä-ala: Cofpa 1500

Koeohjelma (toteutettu)

Ohjelma jakaantui neljään osaan, jossa jokaisessa osassa oli muuttujina: - normaali guskaus ** - puristusguskaus (minimi puristus) (max. , kuitenkin niin ettei kuraamista nipissä esiintynyt)

Ajo 1 2 3 4

Nopeus m/s 5.0 8.3 8.3 3.3

Neliömassat: - alaviira g/m2 150 100 50 170 - yläviira 50 50 50 50 ** Normaali guskaus tarkoittaa sitä että viiran alapuolinen lumppuritela siirrettiin kauemmaksi nipistä, jolloin guskaustela voitiin painaa n. 10 mm alaviiran sisään.

Koska kysymyksessä oli alustava ajo niin kuivarajat viiroilla pyrittiin pitämään suht. vakio paikassa, ollen alaviiralla n. 8.0-8.5 m ja yläviiralla n. 6.0- 6.5 m perälaatikosta.

Guskaussakeudet mitattiin NDC-mittarilla. Myös guskauk-sen vaikutusta ka.pitoisuuteen viiran imutelan jälkeen seurattiin.

Puristinkuormitukset pidettiin vakioina: 1- nippi 80 kN/m 2- -"- 120 3- 500 (kenkä) ie 89290

3. TULOSTEN TARKASTELUA

Laboratoriotulosten määritys:

Palstautuma- Bond oli tärkein parametri. Koska bondissa on yleensä suuri hajonta niin määritykset tehtiin neljästä arkista kaksi liuskaa = 40 mittaustuloksen keskiarvo.

Muut määritykset ovat normaalit viiden mittauksen keskiarvoja.

Laboratoriotulokset on esitetty taulukoissa 1-4.

3ond.

Kaikissa osa-ajoissa vaikutti puristusguskaus parantavasti palstautumaan verrattuna normaaliguskaukseen: 3.3 m/s, n.170+50 g/m2 127 -*-176 J/m2 ® +38.6 % 5.0 ” n.150+50 " 146 174 " - +19.2 " 8.3 " n. 50+50 " 91 * 99 " - + 8.8 " 8.3 " n.100+50 " 94 ^ 115 ” - +22.3 "

Kun rungon neliömassa oli yli 150 g/m2 niin minimi puristuksella saatiin optimi palstautuma, kun taas alle 150 g/m2 max. puristus oli optimi.

Toisaalta on huomioitava että vaikka puristusguskauk-sella saavutettin merkittävä bond-tason paraneminen niin silti vastaavat 2-kerrosarkkien bondit olivat vain 45-57% verrattuna 1-kerrosarkin bondiin

Muut arkin fysikaaliset ominaisuudet.

Bondin kannalta optimi puristuksella ajettaessa, ei puristuksen vaikutuksella ollut selvää systemaattista linjaa nähtävissä, kuten liitteistä on selvästi nähtävissä.

Kuiva-ainepitoisuudet.

NDC-mittausten mukaan laskettuna olivat ka.pitoisuudet ennen guskausta suhteellisen vakiot: -alaviiralla, (8.3 - 10.0%) keskiarvo- 9.0%. -ylä -"- (11.0 - 12.0%) -”- -11.3%

Mittaukset NDCrllä ennen viiran imutelaa ja ka.pitoisuus näytteet imutelan jälkeen osoittivat että ka.p-itoisuus nousi puristusguskauksessa n.0.5 - 1.0%-yksik-köä, verrattuna normaaliguskaukseen.

4. HUOMIOT

- Ajoteknillisiä ongelmia ei esiintynyt - Lumppuritela pyöri märkänä ja minkäänlaista likaantumista ei ollut nähtävissä.

17 89290

Vaikka puristusta ei määritettykään tarkasti, voidaan kuitenkin todeta että painavilla laaduilla yli 200 g/rr,2 puristuskuormitus oli hyvin pieni.

Kuitenkin se oli suurempi kun normaali guskauksella. Kevyillä neliöpainoilla alle 200 g/m2 voitiin puristaa paljon enemmän.

- Mikä tekijä sitten vaikuttaa siihen että palstautuma parani jo pienenkin puristuksen vaikutuksesta?

Ainakin se ero normaali guskaukseen on että puristuksessa (jo pienessäkin) osa vapaasta vedestä ja hienoaineesta pakotetaan avoimen telan suuntaan. Lumppuritela on suljettu.

- Jo pienelläkin puristuksella ajettaessa näkyi selvästi että vettä poistui avoimeen telaan.

- Koeajossa lumppuritela oli ilman käyttöä. Ei ongelmia.

Taulukko 1.

GUSKAUSPURISTINKOEAJO

LABORATORIOTULOKSET

is S92S0

Normaali Purist. Purist, guskaus kevyt max.

Koepiste n= 1819 1817 1818

Nopeus m/s 5.0 5.0 5.0

Perälaatikon sakeus: - alaviira % 0.63 0.63 0.63 - yläviira % 0.15 0.15 0.15

Kitasakeus: - alaviira % n. 9.0 n.10.0 n.10.0 - yläviira % "12.0 " 11.o "11.0

Ka.pit.imut. jälk. % 19.0 20.7 21.2

Neliömassa: - kokonais g/m2 207 202 201 - alaviira " 152 152 152 - yläviira " 55 50 49

Tiheys kg/m3 535 546 518

Huokoisuus (G-H) s 19.5 20.6 18.3

Vetoindeksi: - kones. Nm/g 48.5 44.4 42.7 - poikkis. " 26.8 27.0 25.2 - ko/po 1.81 1.64 1.69 - geom.ka. " 36.1 34.6 32.8

Venymä: kones. % 3.6 3.4 2.9 " poikkis. % 3.3 3.0 3.2

Scott Bond J/m2 146 174 170

Puhk.indeksi kPa*m2/g 3.18 2.74 2.66 RCT kones. kN/m 2.38 2.33 2.22 " poikkis. " 2.08 2.01 2.02 f 19 09290

Taulukko 2.

GUSKAUSPURISTINKOEAJO

LABORATORIOTULOKSET

Normaali Purist. Purist, guskaus kevyt max.

Koepiste n= 1821 1822 1823

Nopeus m/s 8.3 8.3 8.3

Perälaatikon·sakeus: - alaviira % 0.46 0.46 0.45 - yläviira % 0.22 0.22 0.22

Kitasakeus: - alaviira % n.9.1 n.8.3 n.8.3 - yläviira % " 11.0 " 11.0 " 11.0

Ka.pit.imut. jälk. % 19.7 19.4 20.0

Neliömassa: - kokonais g/m2 150 150 149 - alaviira " 101 101 101 - yläviira " 49 49 48

Tiheys kg/m3 530 520 527

Huokoisuus (G-H) s 14.6 13.0 14.2

Vetoindeksi: - kones. Nm/g 50.9 56.0 48.8 - poikkis. " 26.5 24.6 25.0 - ko/po 1.92 2.28 1.95 - geom.ka. " 36.7 37.1 34.9

Venymä: kones. % 3.8 2.6 2.9 poikkis. % 4.4 3.8 3.1

Scott Bond J/m2 93 91 115

Puhk.indeksi kPa*m2/g 3.16 3.04 3.13 RCT kones. kN/m 1.51 1.57 1.56 11 poikkis. ' 1.26 1.21 1.25

Taulukko 3.

GUSKAUSPURISTINKOEAJO

LABORATORIOTULOKSET

20 B 9 2 9 ϋ

Normaali Purist. Purist, guskaus kevyt max.

Koepiste n=* 1827 1825 1826

Nopeus m/s 8.3 8.3 3.3

Perälaatikon sakeus: - alaviira % 0.32 0.32 0.32 - yläviira % 0.22 0.22 0.22

Kitasakeus: - alaviira % n.8.3 n.8.3 n.8.3 - yläviira % " 11.0 " 11.0 ” 11.0

Ka.pit.imut. jälk. % 18.6 18.5 19.3

Neliömassa: - kokonais g/m2 104 98 100 - alaviira " 53 53 53 - yläviira " 51 45 47

Tiheys kg/m3 487 484 482

Huokoisuus (G-H) s 8.1 6.5 8.8

Vetoindeksi: - kones. Nm/g 48.2 51.4 53.0 - poikkis. " 25.8 24.9 26.3 - ko/po 1.87 2.1 2.0 - geom.ka. " 35.3 35.7 37.3

Venymä: kones. % 2.8 2.6 3.3 " poikkis. % 3.1 2.8 2.8

Scott Bond J/m2 91 81 100

Puhk.indeksi kPa*m2/g 3.02 3.03 3.15 RCT kones. kN/m 0.82 0.71 0.69 " poikkis. " 0.66 0.60 0.63 21 09290

Taulukko 4.

GUSKAUSPURISTINKOEAJO

LABORATORIOTULOKSET

Normaali Purist. Purist, guskaus kevyt max.

Koepiste n = 1829 1830 1831

Nopeus m/s 3.3 3.3 3.3

Perälaatikon sakeus: - alaviira % 0.65 0.65 0.65 - yläviira % 0.25 0.25 0.25

Kitasakeus: - alaviira % n.9.4 n.9.4 n.9.4 - yläviira % "12.0 "12.0 "12.0

Ka.pit.imut. jälk. % 20.9 21.3 22.0

Nelicmassa: - kokonais g/m2 218 221 247 - alaviira ” 179 179 179 - yläviira " 39 42 68

Tiheys kg/m3 519 . 508 549

Huokoisuus (G-H) s 16.1 16.9 18.7

Vetoindeksi: - kones. Nm/g 49.2 50.0 49.4 - poikkis. " 26.4 25.4 24.6 - ko/po 1.86 1.97 2.01 - geom.ka. " 36.0 35.6 34.9

Venymä: kones. % 3.7 3.7 3.3 " poikkis. % 3.0 3.7 3.8

Scott Bond J/m2 x27 176 172

Puhk.indeksi kPa*m2/g 2.99 2.98 2.67 RCT kones. kN/m 2.63 2.64 3.2 " poikkis. " 2.15 2.14 2.5

Claims (14)

22 '3 3290 Patenttivaatimukset;

1. Menetelmä monikerrosrainan valmistamiseksi paperi-5 tai kartonkikoneella, jossa menetelmässä ensimmäiselle viiralle (3) muodostetaan alkusuotautunut raina (Wl), jonka päälle johdetaan toiselle viiralle (4) muodostettu toinen raina (W2) siten, että viirat (3, 4) johdetaan vastakkain kääntötelan (2) avulla, jonka 10 kohdalla toinen viira (4) kiertyy telan (2) ympäri ja sijoittuu ensimmäisen viiran (3) päälle siten, että rainat (Wl, W2) muodostavat kyseisen kohdan jälkeen monikerrosrainan yhtyneet kerrokset, jolloin kääntö-telaa (2) vasten on ensimmäisen viiran (3) puolella 15 lisätela (1), jolloin telat (1, 2) on kiinnitetty siten, että niiden väliin muodostuu puristinnippi (N) , teloja kuormitetaan halutulla voimalla toisiaan vasten sopivan, rainojen (Wl, W2) väliseen liitokseen vaikuttavan viivapaineen aikaansaamiseksi, tunnettu 20 siitä, että mainitulla viivapaineella aiheutetaan puristinnipissä (N) rainakerroksissa olevan veden ja sen mukana hienoaineen liike (A) rainakerroksissa rajapinnalla (W12) toisen telan suuntaan siten, että veden ja hienoaineiden liikesuuntaan vaikutetaan 25 antamalla toisen teloista (1, 2) yhdessä sen päällä olevan viiran kanssa kerätä suurimman osan, edullisesti yli 90% puristinnipin (N) kohdalla rainoista (Wl,W2) puristuvasta vedestä siten, että toisena teloista (1, 2. käytetään pinnaltaan avointa telaa ja toisena 30 teloista sileäpintaista telaa, jonka pintakovuus on välillä 30-250 PJ.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa yhdistetään rainat, joiden rajapintaan (W12) rajoit- 35 tuvien pintakerrosten hienoainepitoisuudet ovat oleellisesti erisuuret, tunnettu siitä, että rajapinnalla (W12) aiheutetaan veden ja hienoaineen liike 23 89290 (A) korkeamman hienoainepitoisuuden omaavan pintakerroksen puolelta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, 5 tunnettu siitä, että suurimman osan vedestä keräävään telaan järjestetään ainakin nipin (N) kohdalla vaikuttava imu.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-3 mukainen 10 menetelmä, tunnettu siitä, että nipin (N) sijaintia konesuunnassa muutetaan ajon aikana.

5. Laitteisto monikerrosrainan valmistamiseksi paperi- tai kartonkikoneessa, jossa on ensimmäinen 15 viira (3), joka on järjestetty kuljettamaan ensimmäistä rainaa (Wl) sekä toinen viira (4) , joka on järjestetty kuljettamaan toista rainaa (W2), jolloin laitteisto käsittää kääntötelan (2), jonka kohdalla toinen viira (4) on järjestetty kiertymään telan (2) ympäri ja 20 sijoittumaan ensimmäisen viiran (3) päälle rainojen (Wl, W2) saattamiseksi yhteen monikerrosrainan yhtyneiksi kerroksiksi, jolloin kääntötelaa (2) vasten on ensimmäisen viiran (3) puolella lisätela (1), jolloin telat (1, 2) on kiinnitetty siten, että niiden 25 väliin muodostuu puristinnippi (N) laitteiston käsittäessä lisäksi elimet telojen kuormittamiseksi halutulla voimalla toisiaan vasten sopivan, rainojen (Wl, W2) väliseen liitokseen vaikuttavan viivapaineen aikaansaamiseksi, tunnettu siitä, että telat (1, 2) 30 ja viirat (3, 4) ovat rakenteeltaan sellaisia, että nippi saa aikaan rainakerroksissa olevan veden ja sen mukana hienoaineen liikkeen (A) rainakerrosten rajapinnalla (W12) toisen telan suuntaan siten, että toinen teloista yhdessä sen päällä olevan viiran kanssa 35 kerää suurimman osan, edullisesti yli 90% puristinnipin (N) kohdalla Tainoista puristuvasta vedestä, jolloin toinen teloista (1, 2) on pinnaltaan avoin tela ja 24 '39290 toinen teloista on sileäpintainen tela, jonka pin-takovuus on välillä 30-250 PJ.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laitteisto rajapin-5 taan (W12) rajoittuvien pintakerrosten hienoainepitoi- suuksien suhteen oleellisesti erilaisia rainoja yhdistävässä paperi- tai kartonkikoneessa, tunnettu siitä, että telat (1, 2) ja viirat ovat rakenteeltaan sellaisia, että nippi saa aikaan rajapinnalla (W12) 10 veden ja hienoaineen liikkeen (A) sen rainan puolelta, jonka pintakerroksessa on korkeampi hienoainepitoisuus.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että suurimman osan vedestä keräävä tela on 15 kääntötela (2).

8. Patenttivaatimusten 6 ja 7 mukainen laitteisto kaksikerrosrainan valmistamiseksi, tunnettu siitä, että ensimmäinen viira (3) on paksumpana runkona 20 toimivan rainan (Wl) tuova viira ja toinen viira (4) on ohuempana pintana toimivan rainan (W2) tuova viira.

9. Patenttivaatimusten 6 tai 7 mukainen laitteisto kolmikerrosrainan valmistamiseksi, tunnettu siitä, 25 että toinen viira (4) on kahdesta rainakerroksesta, rungosta (W4) ja pinnasta (W3), muodostuvan paksumman rainan (W2) tuova viira, jonka yhteyteen on ennen ensimmäistä viiraa (3) järjestetty kolmas viira (7) rungon (W4) tuomiseksi toisella viiralla (4) olevan 30 pinnan (W3) päälle niiden yhdistämiseksi rainaksi (W2) , ja ensimmäinen viira (3) on ohuempana taustana toimivan rainan (Wl) tuova viira.

10. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laitteisto, tunnettu 35 siitä, että suurimman osan vedestä keräävä tela on avointa kääntötelaa (2) vasten järjestetty lisätela (l) · 25 39290

11. Patenttivaatimusten 6 ja 10 mukainen laitteisto kaksikerrosrainan valmistamiseksi, tunnettu siitä, että ensimmäinen viira (3) on ohuempana pintana 5 toimivan rainan (Wl) tuova viira ja toinen viira (4) on paksumpana runkona toimivan rainan (W2) tuova viira.

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 5, 7 tai 10 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että suurimman 10 osan vedestä keräävään telaan järjestetään ainakin nipin (N) kohdalla vaikuttava imu.

13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 5-12 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteisto 15 käsittää elimet telojen (1, 2) pyörimisakselien siirtämiseksi toistensa suhteen ja sen seurauksena nipin (N) sijainnin muuttamiseksi konesuunnassa ajon aikana.

14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 5-13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kääntötelaa (2) vasten olevassa lisätelassa (1) on käyttö. 26 39290