FI93881B - Kalanterin telapäällyste ja kalanteritela, jossa on tällainen päällyste, sekä menetelmä kalanteritelan pinnoittamiseksi - Google Patents

Description

J ' .

93881

Kalanterin telapäällyste ja kalanteritela, jossa on tällainen päällyste, sekä menetelmä kalanteritelan pinnoittamiseksi - Beläggning for en kalandervals och kalandervals med en sädan beläggning samt förfarande för ytbeläggning av en ka-5 landervals

Keksinnön kohteena on erityisesti erilaisten paperi- ja tekstiili- tai muiden rainatuotteiden kalanteroinnissa käy-10 tettävän paperite^an päälle muodostettu synteettinen poly-meeripäällyste. Keksinnön kohteena on myös kalanterin joustava tela, jossa on tällainen synteettinen polymeeripäällys-te sekä menetelmä kalanterin paperitelan pinnoittamiseksi.

15 Tässä yhteydessä paperitelalla tarkoitetaan kalanterin peh meätä telaa eli joustavaa telaa, joka käsittää telarungon ja telarunkoa ympäröivän, paperimateriaalia olevan vaipan. Paperimateriaali voi muodostua paperista, puuvillapaperista tai villapaperista tai niiden seoksista. Paperitelat ovat 20 sinänsä tunnettuja ja ne on tyypillisesti valmistettu puristamalla telarunkoon paperilevyjä tai villakuitulevyjä tai : muita luonnonkuitu- tai synteettisiä levyjä.

· • · * :·.ρ> On tunnettua, että korkealaatuisten paperijulkaisujen tuot- .*•25 taminen edellyttää painopapereille tasaista, homogeenista, ;·[*. sileätä ja usein myös kiiltävää pintaa. Näiden ominaisuuksi-• · en saavuttaminen edellyttää usein paperikonelinjan jälki- * päässä suoritettavaa kalanterointikäsittelyä. Erityisesti ns. superkalanteroinnilla saavutetaan paperille erinomaiset 3Ό kiilto- ja sileysarvot. Näillä kalantereilla käytetään peh- • · ♦ * meänä telana edellä mainittuja paperiteloja.

• · ♦ • 9 * * • ♦ ·

Seuraavassa taulukossa 1 on kuvattu vaihtoehtoisia kalante- * · • rointimenetelmiä ja niillä saavutettavia yleisiä lopputuote- ..J5 ominaisuuksia.

M» • 9 • ψ • · · 2 93881

Taulukko l: Kalanterointimenetelmien vertailu

Paperin Kone- Matta- Super- ominaisuus kalanteri kalanteri kalanteri 5 Kiilto Välttävä/hyvä Hyvä Erinomainen

Sileys Välttävä Hyvä / Erinomainen erinomainen

Painojälki Välttävä/hyvä Hyvä / Erinomainen erinomainen

Nippien 1 2-4 9-12 lukumäärä 10

Kone- ja superkalanterointi ovat menetelminä olleet käytössä jo vuosikymmeniä. Mattakalanterointitekniikkaa on nykymuo-dossa sovellettu 1990-luvun alusta alkaen.

15 Paperin lopputuoteominaisuuksiin vaikuttavia tekijöitä on kalanteroinnissa runsaasti, mutta keskeisimpiä telan päällysteen kannalta ovat telojen välissä, nipissä rataan vai- • · · kuttava puristuspaine ja telan pintojen ja paperiradan läm-: *·· pötilatasot sekä nippiaika (ratanopeus).

f*20 : Konekalantereissa käytetään lähes yksinomaan metallipintai- siä teloja. Mattakalanterissa telaparina on tavallisesti « · metallitela ja tela, jossa on synteettinen polymeeripäällys- te. Superkalanterissa tyypillisesti metallitela ja paperite- -.25 la vuorottelevat.

• · · • 9 9 9 9 • · *

Kun kalanteroinnissa sovellettavat nippikuormaolosuhteet ja • · · lämpötilatasot ovat matta- ja superkalanteripäällysteille *:*·: samantasoiset, ja kun mattakalanteripäällysteiden on todettu [30 antavan huomattavasti superkalanterin paperipäällysteitä pi- 9 temmän hiontavälin, on syntynyt houkutus siirtyä myös super-*·*·* kalanteroinnissa synteettisiin polymeeripäällysteisiin. Su- perkalanteroinnissa on eräissä tapauksissa paperitela korvattu polymeeripäällysteisellä telalla, jolloin polymeeri- 93881 3 päällyste on muodostettu suoraan metallisen telarungon päälle .

Superkalanterointitekniikkaan liittyy eräitä mattakalanteria 5 vaikeammin hallittavia suureita ja tekijöitä, jotka ovat hidastaneet synteettisiin päällysteisiin siirtymistä. Näitä tekijöitä ovat hidas nipin aukaisu ongelma- ja ylikuormitustilanteissa kaksoisnippi 10 - telan lämpötilan tasaisuuden vaikea hallittavuus paperitelasta polymeeripäällysteiseen telaan siirtymisen kustannukset.

Viimemainittu tekijä on merkittävä, koska polymeeripäällyste 15 on edellyttänyt myös uuden telarungon hankkimista.

Keksinnön tarkoituksena on erityisesti parantaa kalanterin paperitelan ominaisuuksia yksinkertaisella ja edullisella tavalla ja aikaansaada paperitelaan perustuva kalanterin 20 joustava tela.

: f: Keksinnön pääasialliset tunnusmerkit ilmenevät oheisista patenttivaatimuksista.

· • » · .*•25 Keksintö perustuu siihen oivallukseen, että jo olemassa ole-• * van paperitelan päälle voidaan muodostaa polymeeripintainen · telapäällyste, jonka rakennevalinnassa voidaan huomioida • » · * sellaiset ratkaisut, jotka antavat superkalanteroinnissa myöskin laadullisia ja kustannuksellisia etuja.

• 9 9 : 3Ό * · » ·.· · Erään edullisen suoritusmuodon mukaan keksinnön mukainen .···. telapäällyste käsittää ainakin kolme rakennekerrosta, jotka ovat paperitelan kanssa kosketuksessa oleva sidoskerros ja • · • uloin pintakerros, joka käsittää polymeerimatriisin, sekä ..35 sidoskerroksen ja pintakerroksen välillä olevan lujiteker- M» roksen, joka käsittää polymeerimatriisin ja lujitteen.

4 93881

Mainitut polymeerimatriisit voivat olla samaa tai eri materiaalia, joka on joko synteettinen kuumassa kovettuva (ter-moset) polymeeri tai synteettinen termoplastinen polymeeri.

5 Mainitun synteettisen kuumassa kovettuvan polymeerin la- sisiirtymäpiste on 20-50°C korkeinta sallittua päällysteen käyttölämpötilaa ylempi ja tyypillisiä esimerkkejä ovat epoksihartsit, polyesterit, fenolihartsit ja polyimidit.

10 Mainittu synteettinen termoplastinen polymeeri voi esimer kiksi olla polysulfoni, polyeetterieetteriketoni tai poly (fenyleenisulfidi).

Mainittu sidoskerros voi esimerkiksi olla kuumassa kovettuva 15 fenolipohjäinen strukturaaliliima.

Lisäksi pintakerros voi sisältää epäorgaanista täyteainetta, kuten hienojakoista kvartsihiekkaa tai teräsjauhetta. Myöskin lujitekerros voi sisältää tällaista täyteainetta.

20

Lujitekerroksessa voidaan lujitteena käyttää esimerkiksi hiilikuitua, lasikuitua tai aramidikuitua tai näiden yhdis-telmää.

• ♦ 9 9· .••2S Keksinnön mukaisen telapäällysteen valmistuksessa tulee kui- ;·[·. tukerroksen ja pintakerroksen lämpölaajeneminen ottaa huomi-• · \.I oon niin, että päällysteeseen syntyvät jäännösjännitykset ' voidaan minimoida. Tällöin lujitekerroksen lämpölaajenemis- kerroin pinnan suunnassa on edullisesti alle 2,5 x 105Kl.

* » · : it Myöskin lujitekerroksen jäykkyyden ja lujuuden tulee olla • · · : riittävä ottamaan vastaan päällystysprosessin aikaiset läm- pölaajenemisvoimat.

Pintakerroksen materiaalilla tulee olla sellaiset ominaisuu- • · · •••35 det, jotka ovat riittävät tyypillisiin vaativiin superkalan-• · · *...· terointiolosuhteisiin, eli kestävät seuraavaa olosuhdeyhdis-telmää: nippitaajuus 20 Hz, nippikuorma 50 MPa.

93881 5

Keksinnön mukaisen telapäällysteen kokonaispaksuus on tyypillisesti noin 8-30 mm, edullisesti noin 10-15 mm. Lujite-kerroksen paksuus on edullisesti noin 2-6 mm ja pintakerroksen paksuus on edullisesti noin 2-28 mm.

5

Keksinnön mukaisesti on myöskin aikaansaatu kalanterin joustava tela, joka käsittää paperitelan ja sen päälle muodostetun polymeeripintaisen päällysteen, jota on lähemmin kuvattu edellä.

10

Keksinnön mukaisesti on myöskin aikaansaatu menetelmä paperitelan pinnoittamiseksi, joka menetelmä käsittää sen, että paperitelan päälle applikoidaan sidoskerros ja tämän sidos-kerroksen päälle muodostetaan lujitekerros, joka käsittää 15 polymeerimatriisin ja lujitteen, ja tämän lujitekerroksen päälle muodostetaan pintakerros, joka käsittää polymeerimatriisin, jolloin lujitekerros ja pintakerros muodostetaan käyttäen kelaus- tai muottivalutekniikkaa tai näiden yhdistelmää .

20

Keksinnön mukaisen ratkaisun tarjoamia etuja ovat muun muas- * * * _ _ • · · sa • · · ·*·.. - pidentynyt telan käyttöaika - pidentyneet hiontavälit .*•25 - nippipaineen säätö kovuutta muuttamalla • · · - stabiili päällystekovuus laajalla lämpötila-alueella • · [••^ - alhainen sisäinen lämmönkehitys dynaamisessa kuormituk- • · · ' sessa erinomainen kulutuskestävyys • · · : 3D - alhainen lämpölaajenemiskerroin V ’ - paperilaadun tasaisuus telan koko koneessa olon ajan.

• · · • * • · • · ·

Keksintöä kuvataan seuraavassa lähemmin viittaamalla ohei- • · seen piirustukseen, jossa • · · •••35 • * * kuva 1 esittää skemaattisesti pitkittäisleikkausta eräästä keksinnön mukaisesta telasta, ja 6 93881 kuva 2 esittää kuvassa 1 merkittyä yksityiskohtaa A suurennetussa mittakaavassa.

Kuva 1 esittää paperitelaa, joka on päällystetty keksinnön 5 mukaisella polymeeripintaisella päällysteellä 1. Paperitela muodostuu metallisesta telarungosta 3 ja paperiosasta 2 sekä päätyrenkaista 4.

Kuvan 2 mukaan paperitelan paperiosan 2 päälle on muodostet-10 tu polymeerikomposiitti 1, joka käsittää kolme kerrosta, jotka ovat sidoskerros 7, lujitekerros 5 ja pintakerros 6.

Sidoskerros 7 on joustava tiivis termoset-pohjainen struktu-raalililmakerros, jolla on luontaisesti hyvä tarttuvuus CH-15 sidoksia sisältävään paperikerrokseen 2.

Lujitekerroksessa 5 eli kuituvahvisteisessa välirakennekerroksessa kuidut voivat olla joko hiili-, aramidi- tai lasikuituja tai näiden hybridejä. Matriisi on riittävän lämmön-20 kestävyyden omaavaa termoset- tai termoplastipolymeeriä.

Matriisiin voidaan lisätä myös epäorgaanisia hiukkasia kovuuden, materiaalin lämpölaajenemiskertoimen ja lämmön joh- . .·. tavuuden säätämiseksi.

• · · ··· ·· • · • · · *. 25 Pintakerroksessa 6 matriisi voi periaatteessa olla saman-* tyyppinen kuin lujitekerroksessa 5. Pintakerros voi olla • · '···’ kuituvahvisteinen tai vahvistamaton. Pintakerros voi myös : .* sisältää täyteainetta, kuten hienojakoista kvartsihiekkaa • ·· V · tai teräsjauhetta.

30 • Polymeeripintaisen päällysteen l valmistusvaiheessa on tär- • ♦ · · keätä minimoida päällysteeseen erilaisista lämmönsiirtymis- • . ja lämpölaajenemis- ja kovettumisreaktiokutistumisista johtu vat jäännösjännitykset, koska nämä saattavat aiheuttaa pääl- » · '•36 lysteen rikkoutumisen käyttökohteessaan tavoitekuormitusar- voja alhaisemmilla tasoilla. Puheena olevan ilmiön hallitse- • · miseksi on paperitela ennen päällystysprosessia esilämmitet- 7 93881 ty sellaiselle lämpötila-alueelle, johon sen suunnitellaan nousevan maksimissaan myös käyttökohteessaan. Pohjaliima 7 muodostaa joustavan ohuen kerroksen ja lujitekerros 5 on valittu siten, että sen lujuus on pääakselisuuntiin pinnan 5 tasolla korkea ja samalla lämpöeläminen erittäin pieni. Pin takerroksen 6 prosessointi ja kovetus tapahtuu mahdollisimman lähellä vaadittua käyttölämpötilatasoa kuitenkin niin, että pintakerrosmateriaalin lämmönkestävyys on riittävän korkea.

10

Keksinnön havainnollistamiseksi seuraavassa selostetaan kolme esimerkkiä. Näitä esimerkkejä ei kuitenkaan ole tarkoitettu rajoittamaan keksintöä, käytettäviä materiaalirat-kaisuja tai valmistusmenetelmiä, ellei näin ole nimenomaan 15 määrätty.

Esimerkki 1

Superkalanterin paperitela, joka on rakenteeltaan kuvan l mukainen, koneistetaan puhtaaksi. Tämän päälle applikoidaan 2 Γ 0,2 + 0,1 mm sitkistetty noin 70°C:ssa kovettuva fenolipoh- jainen strukturaaliliima. Tämän päälle prosessoidaan kelaus- tekniikalla 45° :n kulmassa hiilikuitulujitettu epoksimat- riisikerros. Sopiva epoksimatriisi voisi olla DGEBA-hartsi, epoksiekvivalenttipaino noin 180, heksahydroftaalihappo 85 .**2S phr. Tämä kerros esikovetetaan esim. tasaisessa 90°C:n läm- • · * pötilassa. Kovettumisen jälkeen tela muotataan ja kovettu- .•j·, neen kerroksen päälle valetaan puheena olevaan epoksimatrii-• · · siin perustuva täyteaineinen seos edelleen 90°C:ssa. Täyteaineina voidaan käyttää esim. hienojakoista kvartsihiekkaa • » * • tai teräsjauhetta. Kovettumisen jälkeen tela poistetaan muo-» · * ’ tista, ja sille suoritetaan loppukovetus tarkasti ohjatuissa lämpötilaolosuhteissa siten, että kovetus lopetetaan, kun * * · ....: lämpötila 10 mm kuitukerroksen pinnasta lukien on saavutta nut tyypillisen superkalanterin maksimilämpötilatason, tässä «·« •••35 tapauksessa 90°C, ja samalla telan pintalämpötila on pidetty • · · • * vakiona, tässä tapauksessa 120°C:na.

5 8 93881

Esimerkki 2

Kuten esimerkki 1, mutta pintakerros on prosessoitu ilman muottia rotaatiomenetelmällä, jossa materiaalia pursotetaan telan pinnalle tietyllä nousulla telan päästä toiseen.

Esimerkki 3

Kuten esimerkki 1, mutta pintakerros on prosessoitu kelaus-menetelmällä lasikuitulujitetun epoksimatriisikerroksen muodostamiseksi .

10

Esimerkki 3:n mukaisella valmistusmenetelmällä päällystetyllä telalla on pilot-superkalanterilla suoritetuissa testeissä voitu todeta, että tela kestää vaativimmatkin dynaamiset kuormitustasot ja että keksinnön kohteena olevan telan si-15 säinen lämmönkehitys oli vastaavaa paperitelaa pienempi.

« « » » · • 1 • · · 9 9 • 99 % 9 99 9 9 1 · • · · • · • · • · « • · · « · · • · • · • · · • · • « · • · · • · • · • · · • » 9 9 • 99 9 9 » · · · ♦ * · » · » 9 9

Claims (11)

93881

1. Polymeeripintainen kalanterin telapäällyste (1), tunnettu siitä, että se on muodostettu sellaisen joustavan pa-peritelan päälle, joka käsittää telarungon (3) ja telarunkoa 5 ympäröivän, paperimateriaalia olevan vaipan (2).

2. Valsbeläggning eniigt patentkrav l, kännetecknad av att den innefattar ätminstone tre uppbyggnadsskikt, vilka utgörs av ett vidhäftningsskikt (7) som är i beröring med pappers-valsens mantel av pappersmaterial och ett yttre ytskikt (6) 5 som innefattar en polymermatris, samt ett förstärkningsskikt (5) mollan vidhäftningsskiktet (7) och ytskiktet (6), vilket förstärkningsskikt innefattar en polymermatris och en förs-tärkning.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen telapäällyste, tunnettu siitä, että se käsittää ainakin kolme rakennekerrosta, jotka ovat paperitelan paperimateriaalia olevan vaipan kanssa kos- 10 ketuksessa oleva sidoskerros (7) ja uloin pintakerros (6), joka käsittää polymeerimatriisin, sekä sidoskerroksen (7) ja pintakerroksen (6) välillä olevan lujitekerroksen (5), joka käsittää polymeerimatriisin ja lujitteen.

3. Valsbeläggning eniigt patentkrav 2, kannetecknad av att nämnda polymermatriser är av samma eller oiikä material som utgörs av en syntetisk värmehärdande polymer, vars glasöver-gängspunkt är 20-50°C högre än den högsta tillätna drifts-temperaturen för beläggningen, säsom ett epoxi, eller en 15 syntetisk termoplastisk polymer.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen telapäällyste, tunnettu siitä, että mainitut polymeerimatriisit ovat samaa tai eri materiaalia, joka on synteettinen kuumassa kovettuva polymeeri, jonka lasisiirtymäpiste on 20-50°C korkeinta sallittua päällysteen käyttölämpötilaa ylempi, kuten epoksi, tai 20 synteettinen termoplastinen polymeeri.

4. Valsbeläggning eniigt patentkrav 2, kännetecknad av att ätminstone ytskiktet (6) ytterligare innehäller ett oor-ganiskt fyllnadsmedel, säsom finfördelad kvartssand eller 23 stälpulver.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen telapäällyste, tunnettu i 1·. siitä, että ainakin pintakerros (6) lisäksi sisältää epäor- gaanisen täyteaineen, kuten hienojakoista kvartsihiekkaa tai teräs j auhetta. • · 1 *· 1 i · : • ·

5. Valsbeläggning eniigt patentkrav 2, kännetecknad av att den använda förstärkningen utgörs av kolfiber, glasfiber eller aramidfiber eller en kombination av dessa. • ^ r

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen telapäällyste, tunnettu * < t siitä, että käytetty lujite on hiilikuitu, lasikuitu tai .. . aramidikuitu tai näiden yhdistelmä. t « « ; 3b * t 1 * 1 ♦ ’ 6. Patenttivaatimuksen 2 tai 5 mukainen telapäällyste, tunnettu siitä, että lujitekerroksen (5) lämpölaajenemisker- • m · ····} roin pinnan suunnassa on alle 2,5 x 10'5K'. t ·

6. Valsbeläggning eniigt patentkrav 2 eller 5, känneteck- Ml nad av att förstärkningsskiktets (5) värmeutvidgningskoeffi-cient i ytans riktning är mindre än 2,5 x 105K‘. ..32 7. Valsbeläggning eniigt nägot av patentkrav 2-4, känne- '· tecknad av att ytskiktets (6) materialegenskaper är tili* ·.' · räckliga för typiska grävande superkalandreringsförhällanden d.v.s. motstär följande kombination av f örhällanden: • ♦ » nypfrekvens 20 Kz, nypbelastning 50 MPa. w · »

7. Jonkin patenttivaatimuksen 2-4 mukainen telapäällyste, *···1 tunnettu siitä, että pintakerroksen (6) materiaaliominaisuudet ovat riittävät tyypillisiin vaativiin superkalanteroin- 93881 tiolosuhteisiin eli kestävät seuraavaa olosuhdeyhdistelmää: nippitaajuus 20 Hz, nippikuorma 50 MPa.

8. Valsbeläggning eniigt nägot av föregäende patentkrav, '...· kännetecknad av att dess toraltjocklek är ca 8-30 mm, föret-rädesvis ca 10-15 mm, varvid tjockleken av förstärknings- 93881 skiktet (5) är ca 2-6 mm och tjockleken av ytskiktet är ca 2-28 mm.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen telapääl-5 lyste, tunnettu siitä, että sen kokonaispaksuus on noin 8-30 mm, edullisesti noin 10-15 mm, jolloin lujitekerroksen (5) paksuus on noin 2-6 mm ja pintakerroksen paksuus on noin 2-28 mm.

9. Elastisk kalandervals innefattande en pappersvals, vil-5 ken ä sin sida innefattar en valsstomme (3) och en vals- stommen omgivande mantel (2) av pappersmaterial, kanneteck-nad av att den ytterligare innefattar en valsbeläggning (1) med en polymeryta ovanpä nämnda mantel (2).

9. Kalanterin joustava tela, joka käsittää paperitelan, joka vuorostaan käsittää telarungon (3) ja telarunkoa ympäröivän, paperimateriaalia olevan vaipan (2), tunnettu siitä, että se lisäksi käsittää mainitun vaipan (2) päällä olevan polymeeripintaisen telapäällysteen (1). 15

10. Vais enligt patentkrav 9, kännetecknad av att valsbe- läggningen (l) är en valsbeläggning definierad i nägot av patentkrav 2-8.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen tela, tunnettu siitä, että telapäällyste (1) on jossakin patenttivaatimuksista 2-8 määritelty telapäällyste.

11. Menetelmä kalanterin paperitelan, joka käsittää tela- rungon (3) ja telarunkoa ympäröivän, paperimateriaalia ole- *,·.· van vaipan (2) , pinnoittamiseksi, tunnettu siitä, että pape- Γ\. ritelan päälle applikoidaan sidoskerros (7) ja tämän sidos- kerroksen päälle muodostetaan lujitekerros (5), joka käsit- .**26 tää polymeerimatriisin ja lujitteen, ja tämän lujitekerrok-• · · ··.·. sen päälle muodostetaan pintakerros (6) , joka käsittää poly-• · ,···, meerimatriisin, jolloin lujitekerros ja pintakerros muodos-• · » tetaan käyttäen kelaus- tai muottivalutekniikkaa tai näiden .. . yhdistelmää. « · · • 3¾ V ' Patentkrav ;'**· 1. Kalandervalsbeläggning (1) med en polymeryta, kanne- ··« tecknad av att den är bildad pä en elastisk pappersvals som ·, innefattar en valsstomme (3) och en valsstommen omgivande • «i •:;|5 mantel (2) av pappersmaterial. I * 9 * «»» 93881

11. Förfarande för ytbeläggning av en kalanders pappers-15 vals, som innefattar en valsstomme (3) och en valsstommen omgivande mantel (2) av pappersmaterial, kännetecknat av att man pä pappersvalsen applicerar ett vidhäftningsskikt (7) och pä detta vidhäftningsskikt bildar ett förstärkningsskikt (5) som innefattar en polymermatris och en förstärkning, och pä 20 detta förstärkningsskikt bildar ett ytskikt (6) som innefattar en polymermatris, varvid förstärkningsskiktet och ytskiktet bildas med användning av upplindnings- eller form-gjutningsteknik eller en kombination av dessa. • · • · »· · • · · • 1 * · · • · • · * • * · • · • · * · m · • · · * • · · • · · ·