FI89817B - Vaotpressfilt foer pappersmaskin och foerfarande foer dess tillverkning - Google Patents

Description

V' 9 i '/

Paperikoneen märkäpuristushuopa ja sen valmistusmenetelmä

Keksintö koskee paperikoneen märkäpuristushuopaa, joka käsittää pohjakerroksen, joka muodostuu yhteenkudo-5 tuista konesuuntaisista ja poikkisuuntaisista tekstiili-langoista, ja yläkerroksen, jolla pohjakerros on päällystetty, ja menetelmää paperikoneen märkäpuristushuovan valmistamiseksi, jossa muodostetaan kudottu tekstiilikudos märkäpuristuskudoksesta.

10 Nykyisin käytetään paperin valmistukseen erittäin pitkälle kehitettyä konetta. Nykyaikainen paperikone on olennaisesti laite, joka poistaa veden paperikerroksesta. Vesi poistetaan koneen kolmessa vaiheessa tai osassa vähitellen. Ensimmäisessä eli muodostusosassa kerros on 15 liikkuvalla muodostusviiralla ja vesi poistetaan viiran kautta, jolloin tälle jää paperiarkki tai -raina, jonka kiintoainepitoisuus on n. 18 - 25 paino-%. Muodostettu raina viedään märkäpuristushuopaosaan ja viedään yhden tai useampien telapuristimien läpi liikkuvalla puristinhuoval-20 la niin suuren vesimäärän poistamiseksi, että muodostuu arkki, jonka kiintoainepitoisuus on 36 - 44 paino-%. Tämä arkki siirretään sitten paperikoneen kuivausosaan, jossa kuivaushuovat painavat paperiarkin kuumia, höyryn lämmit-tämiä kuivaussylintereitä vasten, niin että saadaan 92 -25 96 %:n kiintoainepitoisuus.

Paperikoneessa käytetyn kankaan on suoritettava paljon erilaisia tehtäviä riippuen siitä, missä kohdassa konetta se on, so. muodostus-, puristus- tai kuivausosas-sa. Ottaen huomioon toimintojen erilaisuuden on koneen 30 kussakin osassa käytettävä kangas valmistettava sellaisek si, että se täyttää ko. osalle tärkeät ja ominaiset raken-nevaatimukset. Ellei huopa täytä kullekin osalle tärkeitä rakennevaatimuksia, tulee koneen toiminta kokonaisuutena olemaan epätyydyttävä. Huopien parhaita kestoaikoja ei 35 saavuteta, tuotteen laatu voi kärsiä, konenopeudet voivat alentua tai kuivauksen tehokkuus voi kärsiä.

2 s $ ·: 1 7

Alan asiantuntijat ovat kauan ymmärtäneet, että veden poiston tehokkuus paperikoneen märkäpuristinosassa on kriittinen koko paperin valmistuksen tehokkuudelle. Tämä johtuu siitä, että ensin on poistettava suuri vesi-5 määrä arkista puristimissa hyvän ja taloudellisen kuivauksen toteuttamiseksi. Toiseksi tehokkaampi veden poisto antaa kuivemman ja siten lujemman arkin, joka ei katkea yhtä helposti. Paljon erilaisia kangasrakenteita on ehdotettu paperikoneen huoviksi, joita voi käyttää hyödyksi 10 paperikoneen puristinosassa. Tosiasiassa on tapahtunut jatkuvaa kehitystä kangasrakenteissa itse paperikoneessa tehtyjä parannuksia vastaavasti. Tämä kehitys alkoi varhaisella kudotulla huovalla, joka kudottiin kehrätystä langasta ja joka sitten huopautettiin tai vanutettiin me-15 kaanisesti. Myöhemmin kehitettiin "Batt-on-Base" eli pohjan päällä oleva vanulevyrakenne, joka koostui kudotusta pohjasta ja siihen neulaamalla kiinnitetystä vanupinnasta. Neulattuja huopia, joissa on vanulevy pohjan päällä, käytetään tähän laajalti ja niitä pidetään teollisuuden nyky-20 tasoa edustavina. Paljon muitakin rakenteita on kuitenkin saatavissa, mm. kuitukangaspuristinhuopia.

Paperikoneen puristinhuovan tärkeät fysikaaliset ominaisuudet mitataan neljällä testimittauksella. Ne ovat: 1. Kyllästetty höyry: sen veden määrän mitta, jon-25 ka huopa imee staattisessa tilassa. Kyllästetty kosteus ilmaistaan vesikiloina huopakiloa kohden ja se ilmaisee hyvin huovan kyvyn ottaa vastaan vettä puristinnipissä olevasta arkista.

2. Veden poisto tyhjön avulla: mittaa puristimella 30 kulkevan huovan tai kankaan kyvyn päästää pois vettä imuputkeen.

3. Ilmanläpäisevyys: mitataan kuivassa huovassa ja ilmaistaan m3/mz/h 10 mm:n vesipatsaspaineella.

4. Virtausvastus: huovan tai kankaan vedenläpäise- 35 vyys.

li

S · I

3

Yleensä huovat, joissa on pohjan päällä vanulevy, ovat edullisia kaikkien näiden parametrien osalta verrattuina aikaisempaan, kudottuun huopaan. Mutta paperikoneiden nopeuden kasvun myötä tarvitaan puristinhuopia, jotka 5 ovat edullisia yhden tai useampien suotavien fysikaalisten ominaisuuksien osalta.

Eräs ehdotettu puristinhuopalaji on yhdistelmä kudotusta tai kuitupohjäisestä kankaasta ja sen päällä olevasta pintakerroksesta, joka on taipuisaa polymeerihartsi-10 vaahtoa, jonka solut ovat avoimet. Tämä sienen tavoin toimiva kerros tehostaisi veden poistoa paperiarkista. Lisäksi vaahtokerroksen antama ominainen lämpöeristys antaisi jonkin verran suojaa alla olevalle kangasrakenteelle, joka on normaalisti täysin alttiina huonontavalle, kuumalle 15 vedelle, joka puristetaan ulos paperiarkista. Nämä yhdis-telmähuovat ovat myös osoittaneet kestävänsä kokoonpuris-tuksen hyvin. Tällaisia paperikoneen yhdistelmähuopia on esitelty esim. US-patenteissa 1 536 533; 2 038 712; 3 059 312; 3 399 111; ja 3 617 442. Yleensä paperikoneen aikai-20 semmin tunnetut huovat, jotka käsittävät tekstiili- ja polymeerihartsikerroksen muodostaman laminaatin, eivät ole olleet täysin tyydyttäviä mitä tulee niiden kykyyn kestää kulutusta, laminaatin purkautumista ja kokoonpuristusta pitkällä tähtäimellä. On ilmeistä, että kahden komponentin 25 erilainen luonne nopeuttaa koko yhdistelmän huononemista. Lisäksi vaahtokerroksessa oleva sauma muodostaa heikon kohdan rakenteessa.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaisemmassa tekniikassa esiintyvien epäkohtien poistaminen. Tä-30 hän päästään märkäpuristushuovalla, jolle keksinnön mukaan on tunnusomaista, että päällyste käsittää joustavaa, vedenkestävää, elastomeeristä ja ei-solurakenteista synteettistä polymeerihartsia, joka on sidottu pohjakerrokseen, ja että hartsipäällysteessä on homogeenisesti ja-35 kaantuneita ontelolta ja useampia hartsipäällysteen läpi S 9 9 I 7 4 kulkevia ja satunnaisesti suuntautuvia kanavia, jolloin se on vettäläpäisevä, ja menetelmällä tällaisen huovan valmistamiseksi, jolle keksinnön mukaan on tunnusomaista, että tekstiilikudos päällystetään kovetettavalla yhdis-5 teellä, joka käsittää synteettistä polymeerihartsia ja liuottimena poistettavaa ainetta, jolloin hartsi on liuotinta kestävää kovettamisen jälkeen, että yhdiste kovetetaan ja että liuottimena poistettava aine liuotetaan, jolloin päällysteeseen muodostuu ontelolta liukene-10 viin kohtiin.

Keksinnön mukaista paperikonetta varten tarkoitettu yhdistelmärakenne on parannus verrattuna moniin aikaisemmin tunnettuihin yhdistelmähuopiin mitä tulee sen kykyyn kestää kulutusta, laminaatin purkautumista ja ko-15 koonpuristusta ja pitkäaikaista käyttöä. Se on käytännöl lisesti katsoen saumaton. Lisäksi sen valmistusmenetelmä merkitsee parannusta yhdistelmähuopien tunnettuihin valmistusmenetelmiin .

Oheisissa piirustuksissa: 20 kuvio 1 esittää suurennettua poikkileikkauskuvan- toa sivulta keksinnön mukaisen märkäpuristuskankaan osasta valmistuksen alkuvaiheessa ennen polymeerihartsiker-roksen kovetusta; kuvio 2 esittää kuvantoa kuvion 1 näyttämän kan-25 kaan osasta polymeerihartsikerroksen kovetuksen jälkeen; kuvio 3 esittää poikkileikkauskuvantoa sivulta keksinnön kankaan parhaana pidetyn toteutusmuodon osasta; ja kuvio 4 esittää isometristä kuvantoa märkäpuris-tushihnasta, joka on valmistettu kuvion 3 kankaasta.

30 Kuvio 1 esittää suurennettua poikkileikkauskuvan toa sivulta välikankaasta 10, jota voidaan käyttää keksinnön menetelmän mukaisessa valmistuksessa keksinnön märkäpuristushuopakankaan valmistamiseksi. Kangas 10 käsittää pohjakerroksen, joka voi olla mikä tahansa tunnet-35 tu puristushuopakudos.

l! V'v' ; 7 5

Kuvion 1 mukaisesti pohjakerros koostuu mieluiten yhteenkudotuista konesuuntaisista (loimi-) tekstiililan-goista 14 ja poikkisuuntaisista (kude-) tekstiililangois-ta 16. Langat voivat olla kehrättyjä lankoja, jotka on 5 kehrätty teko- tai luonnontapulikuiduista, kuten villan, puuvillan, polyolefiinien, polyamidien, polyestereiden, niiden seosten yms. tapulikuiduista. Vaihtoehtoisesti langat 14, 16 voivat olla samojen teko- tai luonnonkuituai- neiden monimonofilamenttilankoja. Langat 14, 16 ovat mie-10 luiten tekopolymeerihartsien monofilamenttilankoja, kuten polyesteri- tai polyamidi- yms. lankoja.

Pohjakerroksen muodostamiseksi käytettävä kudos ei ole kriittinen, vaan mitä tahansa tunnettua huopakudosta voidaan käyttää. Siten pohjakerros voi olla yksi- tai mo-15 nikerroksinen kudosrakenne ja se voi sisältää kudelankoja kudoksen 10 läpäisevyyden säätämiseksi.

On edullista valita lankojen denier ja kudoksen tiheys siten, että pohjakerroksen painoksi saadaan n. 135,6 - 1017,2 g/m2 (113,4 - 850,5 g/jaardi2) parhaan lujuuden 20 aikaansaamiseksi.

Yläkerros käsittää pinnoitteen, joka on keinotekoista, ei-solurakenteista polymeerihartsia 20, joka sisältää liuottimena poistettavien katkottujen kuitujen 22 dispersion. Hartsi 20 voidaan kovettaa tai silloittaa 25 liuottimen kestävään tilaan kuvion 2 mukaisesti. Kuvion 2 näyttämä kangas 30 on kangas 10, jossa hartsi 20 on kovetettu kovetetun hartsin 24 saamiseksi. Hartsi 24 voi olla tekopolymeerihartsin 20 muodostama, mikä tahansa liuottimen kestävä, kovetettu hartsi. Tällaisia hartseja 20,24 30 ovat esim. polyeteenin, polyuretaanien, mm. polyeetterin ja polyesteriuretaanien, polyisosyanuraattien yms. elas-tomeeriset hartsit. Alan asiantuntijat tuntevat hyvin menetelmän niiden valmistamiseksi ja asettamiseksi pinnoitteena alusaineille. Pinnoitteen tai hartsin 24 paksuus on 35 mieluiten alueella 1,27 - 5,08 mm. Liuottimena poistet- v Q ;· 1 7 6 tavat kuidut 22 ovat joko tekopolymeerihartsitapuli- tai luonnonkuituja, jotka voidaan liuottaa määrätyillä liuottimilla, jotka eivät vaikuta hartsiin 24 eikä lankoihin 14, 16. Tällaisia liuottimena poistettavia kuituja ovat 5 esim. villan, etyyliselluloosan, polystyreenin, polykar-bonaatin ja polystyreenimetyylimetakrylaatin kuidut, jotka liukenevat helposti kuiviin puhdistusliuottimiin tai vesihappo- tai alkaliväliaineisiin (ks. US-patenttia 3 311 928). Polyvinyylialkoholin kuituja voidaan käyttää ja ne 10 voidaan poistaa liuottamalla ne veteen; samoin kuin poly-(eteenioksidi)kuidut; ks. US-patentti 4 079 652. Tiettyjen polyeteenien kuidut ovat myös käyttökelpoisia, koska ne voidaan poistaa liuottamalla kuumaan veteen (ks. US-paten-tit 2 714 758 ja 3 317 864). Villakuidut ovat halpoja ja 15 ne voidaan poistaa 5 % NaOH:lla lämpötilassa 65,6 - 100 °C vahingoittamatta pohjan lankoja tai hartsia 24.

Vaihtoehtoisesti liuottimena poistettavien kuitujen ei tarvitse olla hartsiin 20 sekoitettuja, katkottuja kuituja. Mitä tahansa muuta menetelmää voidaan noudattaa, 20 jossa voidaan käyttää kuituja (tai muuta liuottimena poistettavaa ainetta, kuten selitetään jäljempänä), niin että jää tyhjiä tiloja, eli ontelolta tai kanavia kovetettuun hartsiin 24 poiston jälkeen. Pohjarakenteen pinnalle voidaan esim. asettaa lähinnä jatkuvien, liuottimena 25 poistettavien lankojen tai filamenttien sekoitus. Hartsi-pinnoite 20 lisätään sitten, niin että se tunkeutuu sekoituksen läpi ja sisälle pohjarakenteen osaan ja sitoo kuitusekoituksen kiinni pohjaan. Kun liuottimena poistettava aine poistetaan, jää kovetettuun hartsiin 24 tyhjiä tilo-30 ja. Kuitusekoitus voi olla kattiloiden hankaustyynyä muistuttava. Kuitusekoituksen tiheys määräisi muodostuvien tyhjien tilojen asteen. Pohjakudos voidaan myös valmistaa niin, että siinä on liuottimena poistettavia kuituja, niin että kuidut ulkonevat nukan tapaan. Nukka voitaisiin 35 leikata tai jättää leikkaamatta. Kudoksen nukkapuoli voi- I: s 9 ; i 7 7 daan sitten pinnoittaa hartsilla 20, joka tunkeutuu aina-kin osittain pohjakudokseen. Kun liuottimena poistettavat kuidut poistetaan, jää kovetettuun hartsiin 24 tyhjiä tiloja. Nukan tiheys määräisi tyhjien tilojen asteen.

5 Vaikka liuottimena poistettavien kuitujen käyttöä pidetään parhaana keksinnön menetelmässä, voidaan muitakin liuottimena poistettavia aineita käyttää liuottimena poistettavana aineosana. Tällaisia, vähemmän hyvinä pidettyjä aineita ovat liuottimena poistettavien, inerttisten 10 kemiallisten aineosien kiinteät rakeet tai hiukkaset, jotka voidaan jakaa yhdenmukaisesti koko hartsiin 20, 24, jota on kuvattu edellä, ennen kovettamista. Tässä termi "inerttinen" tarkoittaa, että kemiallinen yhdiste ei reagoi kemiallisesti keksinnön kudosten muiden aineosien 15 kanssa. Tällaisia inerttisiä, liuottimena poistettavia kemiallisia yhdisteitä ovat esim. liukenevat epäorgaaniset suolat tai niiden hydraatit tai oksidit. Tällaisen suolan vaikutus voi olla suurin piirtein sama kuin jonkin alkali-sen metallin ja mieluiten sama kuin jonkin ei-myrkyllisen, 20 alkalisen maametallin, joka on periodijärjestelmän taulukon sarakkeessa IA ja vast. 2A.

Siitä riippumatta, onko liuottimena poistettava komponentti kemiallinen yhdiste rakeiden tai hiukkasten muodossa tai hiukkasten muodossa tai tekstiilikuitu, on 25 edullista sekoittaa ja jakaa se yhdenmukaisesti hartsiin 20 ennen kuin pinnoitetaan aluskudos, jota käytetään keksinnön mukaisten kankaiden valmistuksessa. Liuottimen kestäviin hartseihin jaettava, liuottimena poistettavan aineosan osuus riippuu liuottimena poistettavan aineosan 30 volyymista ja keksinnön kankaassa halutusta tyhjien tilojen volyymista. Parhaat osuudet voidaan määrittää kokeilemalla. Sekoitussuhteet ovat kuitenkin yleensä n. 10 -100 paino-osaa liuottimella poistettavaa aineosaa liuottimen kestävän hartsin 24 kutakin 100 paino-osaa kohden.

35 Näin valmistaja voi rajattomasti säätää tyhjien tilojen 8 Κ ι~» ,' j ν volyymin ja niiden jakaantumisen valmiissa kangastuotteessä valmistaessaan keksinnön mukaisia kankaita.

Keksinnön menetelmän eräässä viimeisessä vaiheessa liuottimena poistettava aineosa liuotetaan tai uutetaan 5 kankaan 30 hartsikerroksesta 24, jolloin kankaan jää tyhjiä tiloja. Tämä voidaan tehdä pesemällä kangas 30 sopivassa liuottimessa sopivissa liuotusolosuhteissa. Kuvion 3 mukaisesti voidaan saatu märkäpuristushuopakangas sitten kuivata ja tehdä hihnaksi 50, jota käytetään paperikonees-10 sa. Kuvio 3 esittää suurennettua pystyleikkauskuvantoa sivulta keksinnön kankaan 40 erään toteutusmuodon osasta, joka on tehty edellä kuvatulla tavalla ja jossa liuottimena poistettavat kuidut 22 on liuotettu pois jättäen avoimia kanavia 26, jotka tunkeutuvat kove-15 tetun hartsin 24 läpi tehden kankaan vedenläpäiseväksi hartsiin 24 muodostuneiden tyhjien tilojen kautta. Kanavat 26 ottavat vastaan vettä kankaan kantamasta märästä paperista sen kulkiessa paperikoneen märkäpuristimen pu-ristinnipin kautta. Vastaanotettu vesi voi poistua kan-20 kaan 40 kautta omalla painollaan.

Kuvio 4 esittää perspektiivikuvantoa märkäpuristus-hihnan 50 toteutusmuodosta, joka on tehty päättömästä kankaasta 40, joka on tehty keksinnön menetelmällä. Kangas 40 tehdään päättömäksi liittämällä yhteen kankaan 40 päät 25 sauman 52 kohdalla tunnettuja saumausmenetelmiä käyttäen. Kangas 40 voidaan kutoa päättömäksi tai liittää huovan tekemiseksi päättömäksi.

Kun keksinnön kangas koostuu päättömästä hihnasta, jota käytetään paperikoneessa, on saaduilla huovilla, 30 joissa on säädetty tyhjien tilojen volyymi, suuri tiheys, suuri puristuksenkestävyys ja pienempi virtausvastus paineen alla kuin tunnetuilla tuotantohuovilla ja tarkastus-näytteillä .

Alan asiantuntijat ymmärtävät, että edellä kuvat-35 tuihin, parhaina pidettyihin toteutusmuotoihin voidaan li '·: 9 Γ· I ? 9 tehdä paljon muunnoksia keksinnön ajatuksen ja suojapii-rin puitteissa. Keksinnön huopia voi esim. käsitellä läm-pökovetuksella, kemikaaleilla jne. kuten alalla yleensäkin määrättyjen ominaisuuksien saamiseksi. Alan asiantun-5 tijat ymmärtävät myöskin, että vaikka keksinnön kuvauksessa on puhuttu yhdessä märkäpuristushuopakangaslajista, se koskee mitä tahansa tekstiilihuoparakennetta, esim. niitä, joita kuvataan US patenteissa 3 612 258 ja 4 187 618.

10

Claims (5)

10 b9n7 Patenttivaatimukset :

1. Paperikoneen märkäpuristushuopa, joka käsittää pohjakerroksen, joka muodostuu yhteenkudotuista konesuun- 5 täisistä ja poikkisuuntaisista tekstiililangoista (14,16), ja yläkerroksen, jolla pohjakerros on päällystetty, tunnettu siitä, että päällyste käsittää joustavaa, ve-denkestävää, elastomeeristä ja ei-solurakenteista synteettistä polymeerihartsia (24), joka on sidottu pohjakerrok-10 seen, ja että hartsipäällysteessä (24) on homogeenisesti jakaantuneita ontelolta ja useampia hartsipäällysteen läpi kulkevia ja satunnaisesti suuntautuvia kanavia (26), jolloin se on vettäläpäisevä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen huopa, t u n -15 n e t t u siitä, että tekstiililangat (14,16) ovat mono- f ilamenttilankoj a.

3. Menetelmä paperikoneen märkäpuristushuovan valmistamiseksi, jossa muodostetaan kudottu tekstiilikudos (14,16) märkäpuristuskudoksesta, joka menetelmä on t u n- 20. e t t u siitä, että tekstiilikudos (14,16) päällystetään kovetettavalla yhdisteellä (20), joka käsittää synteettistä polymeerihartsia ja liuottimena poistettavaa ainetta, jolloin hartsi on liuotinta kestävää kovettami-sen jälkeen, että yhdiste (20) kovetetaan ja että liuot-25 timella poistettava aine liuotetaan, jolloin päällysteeseen (24) muodostuu ontelolta liukeneviin kohtiin.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että liuottimena poistettava aine on kuitu (22).

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että liuottimena poistettava aine on rakeiden tai hiukkasten muodossa oleva kemiallinen yhdiste. li 11 '1 V c I 7