FI94881C - Paperikoneen vedenpoistohuopa - Google Patents

Description

1 94881

Paperikoneen vedenpoistohuopa. - Avvattningsfilt för pappers-maskin.

Keksinnön kohteena on paperikoneen puristinosassa puristinhuopa-na käytettävä vedenpoistohuopa, johon kuuluu vähintään kaksi kerrosta, toisin sanoen ensimmäinen kerros, joka muodostuu tapu-likuiduista tai keskenään kudotuista langoista, joka ensimmäinen kerros huovan käyttöasennossa on kohti ja vasten materiaalia, josta vesi poistetaan ja toinen kerros.

Paperikone on jaettu kolmeen eri osaan. Muotoiluosassa massalie-te syötetään liikkuvalle muotoiluviiralle tai kahden tällaisen viiran väliin. Suurin osa vedestä poistetaan massalietteestä, jolloin jatkuva paperiraina muodostuu viiralle. Muodostunut rai-na kuljetetaan puristusosaan, missä vettä poistetaan vielä lisää puristamalla. Lopuksi raina kuivataan kuivausosassa puristamalla se vasten kuumia teloja siten, että paperirainassa oleva kosteus höyrystyy.

Tärkeä tekijä paperin valmistusprosessissa on veden poiston tehokkuus puristusosassa. On huomattavasti taloudellisempaa poistaa vesi puristusosassa kuin höyrystää se kuivausosassa. Energian kulutus on merkittävästi suurempi kuivausosassa kuin puristusosassa.

Muodostettu raina puristetaan paperikoneen puristusosassa suurempaan kuiva-ainepitoisuuteen toistuvien puristusten avulla, tavallisesti telapuristinnipeissä. Raina kuljetetaan puristinni-pin lävitse yhdessä yhden tai useamman päättömän tekstiitikankaan kanssa, joita kankaita tavallisesti nimitetään puristushuo-viksi tai märkähuoviksi.

Puristushuopaan kuuluu tavallisesti pehmeä pintakerros lähinnä paperirainaa, joka pintakerros puristuu kokoon siten, että siinä ei ole lainkaan ilmatilaa. Pintakerroksen alle on tavallisesti järjestetty peruskudos, joka on suunniteltu säilyttämään 2 94881 suurimman osan huokostilavuudestaan silloinkin kun puristushuo-paan kohdistetaan maksimipuristus.

Tämän rakenteen tarkoituksena on se, että huovan tämän osan on tarkoitettu absorboivan optimaalisen määrän vettä paperirainasta rainan ja huovan ollessa puristuksissa puristinnipissä ja sen jälkeen säilyttävän mahdollisimman suuren määrän poistetusta vedestä, mikä myöhemmin vapautetaan sopivalla tavalla ennen kuin huopa palaa jälleen puristinnippiin.

Nykyisin tavanomaisessa telapuristimen tyypissä alapuristustela on varustettu imureikien muodossa olevilla syvennyksillä, jotka sisäpuolelta on liitetty tyhjölähteeseen, tai pitkittäin ulottuvilla urilla (jotka tunnetaan nimellä Venta tai uritetut telat) tai poratuilla pohjarei'illä. Tällaisessa telassa olevat syvennykset korvaavat täysin tai osittain huovan perusosan tai korvaavat sen veden absorboijana, kun paperiraina ja huopa puristetaan puristinnipissä. Tavallisesti uritettuja ja poratuilla pöhjarei'illä varustettuja puristusteloja käytetään puristusosan lopussa suurilla lineaaripaineilla ja korkeilla nopeuksilla.

Kun paperiraina yhdessä yhden tai useamman puristushuovan kanssa kuljetetaan puristinnippiin, kuiturainan vesi pakotetaan huopaan ja sen jälkeen yhdessä huovan pintakerrokseen varastoidun ilma-määrän kanssa pakotetaan taaksepäin peruskudoksen huokostilaan I ja/tai puristintelan tyhjään tilaan. Osan vedestä annetaan myös virrata eteenpäin tai taaksepäin pitkittäissuunnassa huovan sisällä. Näiden virtaussuuntien väliset suhteet riippuvat esimerkiksi koneen nopeudesta ja huovan rakenteesta ja sen kyvystä käsitellä rainasta poistettua vettä.

·· Useita teorioita on esitetty siitä mitä tapahtuu paperirainassa ja huovassa itse puristusprosessin aikana. Kohdistettu nippipu-ristus on sama sekä paperirainalle että huovalle, kun taas toisaalta hydrodynaaminen paine on merkittävästi korkeampi rainassa kuin huovassa. Tämä paine-ero muodostaa ajavan voiman veden siirtymiselle rainasta huopaan.

3 94881

Rainan ja huovan minimipaksuus esiintyy todennäköisesti samanaikaisesti ja hieman nipin keskiosan jälkeen. Rainan voidaan katsoa saavuttavan maksimikuiva-ainepitoisuutensa samalla hetkellä. Sen jälkeen laajeneminen alkaa rainassa samoin kuin huovassa. Tämän laajenemisen aikana muodostuu tyhjö paperirai-naan ja huovan pintakerrokseen, jotka molemmat ovat täysin puristuneet kokoon maksimipuristuksen aikana. Saatavissa oleva vesi virtaa takaisin huovan sisältä ja peruskerroksista huovan pintakerrokseen ja edelleen rainaan painetasapainon uudelleen-saattamiseksi. Tämä vaihe muodostaa uudelleenkostumisen ajavan voiman puristinnipin sisällä.

Tekniikan tason mukaisessa huoparakenteessa on yleisenä käytäntönä muodostaa huopa paperirainaa vasten olevalta pintakerrokseltaan huomattavasti tiiviimmäksi kuin takapuolen rakenne ja myöskään ei ole ollut epätavanomaista käyttää pitkittäin ulottuvia kuituja rainaa vasten olevalla puolella. Suuret kapillaarivoimat yhdessä rakenteen suuremman tyhjön kanssa laajenemis-vaiheen aikana ovat absorboineet vettä avoimesta takapuolen rakenteesta kohti pintakerrosta, jolloin tyhjö nopeasti vähenee pintakerroksessa. Kun rainan tyhjö siten kasvaa huomattavasti ja virtausvastus huovan kosketuspinnalla rainaa vasten vähenee, aiheuttaa tämä suuren uudelleenkostumisen ja paperin heikon kuiva-ainepitoisuuden .

.* Tämän keksinnön tehtävänä on aikaansaada ja ennen kaikkea yllä pitää tyhjöpaine, joka on mahdollisimman korkea huovan pintakerroksessa laajenemisvaiheen aikana vaikuttamalla veden virtaukseen huovan sisältä paperirainaa vasten olevalle puolelle.

Tämä tehtävä on ratkaistu keksinnön mukaisesti siten ja keksinnön mukainen vedenpoistohuopa on tunnettu siitä, että ensimmäi- I * seen kerrokseen verrattuna toisella kerroksella on alhainen virtausvastus huovan pitkittäissuunnassa ja että vähintään huovan sisäänajovaiheen jälkeen, kun vedenpoistoprosessi on saavuttanut jatkuvan tilansa, toinen kerros muodostaa estokerroksen, jolla on virtausvastus paksuussuunnassaan, joka virtausvastus on suuri verrattuna ensimmäisen kerroksen virtausvastukseen paksuussuun- 4 94881 nassa, jolloin virtausvastus huovan paksuussuunnassa toisessa kerroksessa on sellainen, että vesi ja ilma, jotka telapuristi-men paineella on pakotettu toisen kerroksen lävitse kuiturainan ja huovan puristuksen aikana, eivät pääse virtaamaan takaisin toisen kerroksen lävitse missään merkittävässä määrin, kun tyhjö muodostuu huovan laajetessa puristinnipin jälkeen.

Estokerros voi olla yksi pintakerroksen alapuolisista kerroksista. Käytettäessä niinsanottua Venta-puristinnippiä tai vastaavaa, estokerros edullisesti muodostaa alapuristintelaa vasten olevan huovan pohjakerroksen. Huovan puristusvaiheessa telapu-ristimen suhteellisen korkea paine kykenee pakottamaan veden ja ilman rainasta ja huovan pintarakenteesta tämän estokerroksen lävitse. Laajenemisvaiheessa merkittävästi alhaisempi tyhjö huovan pintarakenteessa ei kykene palauttamaan vettä ja ilmaa estokerroksen lävitse kohti pintakerrosta.

Keksinnön tietyissä sovellutusmuodoissa estokerros on suljettu rakenne suurine kapillaarivoimineen. Kun huopa on ajettu sisään ja veden poistoprosessi on saavuttanut tasapainoasemansa tai jatkuvan tilan, estokerroksen tyhjö tulee suuremmaksi kuin pintakerroksen tyhjö, joka suurempi tyhjö vetää vettä välissä olevasta peruskudoksesta ja sitoo veden sulkien siten tehokkaasti huovan pintarakenteen ja paperirainan.

. Samalla kun virtausvastus estokerroksessa on korkea paksuuden suunnassa, voi alhainen virtausvastus kerroksen liikesuunnassa olla edullinen, koska se sallii veden helpon virtauksen tässä suunnassa.

Ensimmäisen sovellutusmuodon mukaan estokerros muodostuu kuitu-- vanusta, jonka kuidut ulottuvat pääasiallisesti huovan lii kesuunnassa. Nämä "kerrostetut kuidut" rajoittavat tehokkaasti veden virtausta kerroksen paksuussuunnassa, mutta vesi voi virrata suhteellisen vapaasti kuitujen välisissä kanavissa kuitujen pitkittäissuunnassa.

5 94881

Toisen sovellutusmuodon mukaan estokerros muodostuu ohuista filamenttilangoista, jotka ulottuvat huovan pitkittäissuunnassa. Nämä ohuet filamenttilangat, joiden halkaisija on sopivimmin alle 0,14 mm, voidaan liittää filamenttikimpuiksi suhteellisen vähäisellä kierteellä tai ilman kierrettä. Filamenttilangat voivat olla alakerroksen osa monikerroksisessa peruskudoksessa.

Laminoiduissa huovissa, joissa on kaksi tai useampia perusku-doksia, ohuet filamenttilangat voivat kuulua pitkittäisesti ulottuvina lankoina alempaan peruskudokseen. Tässä sovellutus-muodossa, samoin kuin ensimmäisessä sovellutusmuodossa, fila-menttien tai kuitujen pitkittäinen ulottuma tarjoaa tehokkaan esteen ilmaa ja veden virtausta vastaan kerroksen paksuussuun-nassa samalla kun virtausvastus on alhainen kuitujen suunnassa. Tiheästi kerrostetuista filamenteistä tai kuiduista johtuen kapillaarivoimat tulevat suuriksi paksuussuunnassa, mikä osittain avustaa sekä veden absorbtiota että absorboidun veden pysymistä tehokkaana esteenä veden ja ilman virtausta vastaan, esimerkiksi uritetusta alapuristustelasta.

Keksinnön kolmannen sovellutusmuodon mukaan estokerros muodostuu revitetystä kalvosta, jossa on lukuisia, hyvin pieniä reikiä tai se voi muodostua polymeerisistä partikkeleista, jotka on sintrattu huokoiseksi, kalvoa muistuttavaksi kerrokseksi. Hienot kanavat kalvossa edesauttavat korkean virtausvastuksen saavutta-. misessa, mikä sallii veden läpipääsyn korkeimman paineen kohdas sa puristusvaiheen aikana, mutta estää tehokkaasti veden virtauksen huomattavasti alhaisemmalla tyhjöllä laajennusvaiheen aikana.

Vielä erään sovellutusmuodon mukaan estokerros voi muodostua polymeerisestä vaahdosta, joka myös estää veden virtauksen, jonka tyhjö laajennusvaiheen aikana aikaansaa.

Vielä erään sovellutusmuodon mukaan estokerros muodostuu erittäin hydrofiilisestä, synteettisestä polymeerisestä materiaalista, jolla on suuri veden pidätyskyky. Hydrofiilinen materiaali 6 94881 voi olla joko kuitujen muodossa tai filamenttien muodossa ja sitä voidaan käyttää kuvattujen ensimmäisen ja toisen sovellu-tusmuodon kanssa. Hydrofiilinen materiaali voi myös olla sidotun kuitumateriaalin, sintratun polymeerisen jauheen, läpäisevän hartsipinnoitteen tai vaahdon muodossa. Tavanomaiset hydrofiili-set materiaalit ovat käyttökelpoisia, mutta niiden vaikutusta voidaan tehostaa niin sanottujen superabsorboivien materiaalien avulla. Tämän sovellutusmuodon mukaan hydrofiilinen materiaali absorboi vettä ja tehokkaasti estää veden virtauksen huovan pöhjapinnasta.

Vedenpoistohuopaan voi sen yksinkertaisimmassa muodossa kuulua ensimmäinen kerros - pintakerros - ja toinen kerros - estokerros - joka sijaitsee pintakerroksen alapuolella. Yleensä siihen edelleen kuuluu vähintään yksi peruskudos samalla tavoin kuin tekniikan tason mukaisissa huovissa. Estokerros voi olla tämän peruskudoksen osa, mutta se voi myös olla täysin erillinen kerros, joka on neulattu tai muulla tavoin liitetty peruskudoksen kanssa. Muita vanukerroksia mainittujen kerrosten lisäksi voidaan myös sisällyttää vedenpoistohuopaan.

Keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin seuraavassa viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa:

Kuvio 1 esittää puristinnippiä ja huopaa, joka on varustettu keksinnön ensimmäisen sovellutusmuodon mukaisesti pitkittäin ulottuvien kuitujen muodostamalla estokerrok-sella.

Kuvio 2 esittää huopaa, joka on varustettu lukuisilla, erittäin ^ pienillä rei'illä varustetun kalvon muodostamalla esto- kerroksella.

Puristinnippiin 1 kuuluu yläpuristustela 2 ja alapuristustela 3. Alapuristustela 3 on sopivimmin varustettu syvennyksillä, jotka ovat tyhjöllä varustettujen imureikien, pitkittäin ulottuvien :i ΪΗ I Alli liitu - 7 94881 urien (niin sanottu Venta- tai uritettu telapuristin) tai porattujen pohjareikien muodossa. Paperiraina 4 ja huopa 5 kuljetetaan puristinnipin 1 lävitse. Huopaan 5 kuuluu ensimmäinen kerros 6 (pintakerros) joka on muodostettu ei-kudotusta vanusta ja sijoitettu välittömään kosketukseen paperirainan 4 kanssa.

Huovan 5 vastakkaiselle puolelle on järjestetty toinen kerros 7 (estokerros), joka muodostuu ei-kudotusta vanusta, jonka kuidut ulottuvat pääasiallisesti huovan liikesuunnassa 8. Toisessa sovellutusmuodossa estokerros muodostuu rei'itetystä kalvosta 7', jossa on lukuisia erittäin pieniä reikiä. Näiden kahden kerroksen 6, 7 väliin on edelleen järjestetty yksikerroksinen tai kaksikerroksinen perusviira tai peruskudos 9.

Puristinnipin toiminta voidaan jakaa kahteen vaiheeseen. Ensimmäisen vaiheen 10 aikana paperiraina samoin kuin huopa puristuvat kokoon puristustelojen välissä vallitsevan paineen vaikutuksesta. Tässä puristusvaiheessa 10 paperiraina 4 ja ensimmäinen kerros (pintakerros) 6 puristuvat lähes absoluuttisesti kokoon, toisin sanoen pääosa huokostilavuudesta ja sen sisältämästä vedestä ja ilmasta häviää näistä osista. Myös toinen kerros (esto) 7, sovellutusmuodosta riippumatta, voi puristua voimakkaasti kokoon puristusvaiheen 10 aikana samalla kun yleisesti jossain määrin enemmän kokoonpuristumattomampi peruskudos 9 säilyttää osan huokostilavuudestaan. Vesi ja ilma pakotetaan osittain rainasta 4 ja pintakerroksesta 6 alas peruskudoksen 9 ! , rajoitettuihin huokostiloihin ja osittain edelleen estokerroksen 7 lävitse alas puristustelassa 3 oleviin syvennyksiin. Vesi ja ilma voi kulkea estokerroksen 7 lävitse korkean paineen vuoksi, joka paine asetetaan puristinnippiin 1 puristustelojen 2, 3 väliin. Kun paperiraina 4 ja huopa 5 on puristettu maksimiin, hieman puristinnipin 1 keskipisteen 11 jälkeen, paperirainan 4 - ·· voidaan katsoa saavuttaneen maksimikuiva-ainepitoisuutensa. Sen jälkeen toinen vaihe, laajenemisvaihe 12 alkaa. Paperiraina 4 ja huopa 5 laajenevat ilman, että ilma pääsee sisään, ja tyhjö muodostuu huovan eri osiin. Suurin tyhjö muodostuu vanukerrok-seen 6, joka on täydellisesti puristunut kokoon maksimipuristus-vaiheen aikana. Tasapainon uudelleenaikaansaamiseksi, 8 94881 saatavissa oleva vesi virtaa suurimman tyhjön omaaviin osiin. Kuvion 1 mukaisessa ensimmäisessä sovellutusmuodossa suuri tyhjö muodostuu estokerrokseen samalla kun kerroksella on suuri kapillaarivoima paksuuden suunnassa pitkittäin ulottuvista kuiduista johtuen.

Estokerros 7 absorboi vettä peruskudoksesta 9 ja alapuristuste-lassa 3 olevista syvennyksistä. Tämä vesi voi sen jälkeen virrata kerroksen pitkittäissuunnassa tässä suunnassa vallitsevasta alhaisesta virtausvastuksesta johtuen. Tyhjö säilyy huomattavissa määrin pintakerroksessa 6, koska estokerros 7, johtuen sen suuresta virtausvastuksesta paksuuden suunnassa, sen vesipitoisuudesta ja vallitsevasta korkeasta kapillaarivoimasta johtuen, tehokkaasti estää vettä kulkemasta kerroksen 7 takapinnalta pintakerrokseen 6 johtuen tyhjöstä, joka sinne muodostuu. Sen vuoksi paperiraina 4 ei voi uudelleen kostua huomattavassa olevassa määrin ja sen seurauksena saadaan paperiraina, jolla on suurempi kuiva-ainepitoisuus kuin mitä muuten olisi ollut mahdollista.

Keksinnön kuvattuja suoritusmuotoja on pidettävä ainoastaan esimerkkeinä, ja lukuisat muunnokset ovat mahdollisia. Estokerros voidaan valmistaa sovellutusmuotojen mukaisesti eri muodoissa, kuten vaatimuksissa on esitetty. Estokerros voidaan myös järjestää toiseen paikkaan huovan paksuussuunnassa, kuitenkin aina pintakerroksen alapuolelle.

Claims (9)

9 94881

1. Paperikoneen puristinosassa puristinhuopana käytettävä vedenpoistohuopa, johon kuuluu vähintään kaksi kerrosta, toisin sanoen ensimmäinen kerros (6), joka muodostuu tapulikuiduista tai keskenään kudotuista langoista, joka ensimmäinen kerros (6) huovan käyttöasennossa on kohti ja vasten materiaalia (4), josta vesi poistetaan ja toinen kerros (7), tunnettu siitä, että ensimmäiseen kerrokseen (6) verrattuna toisella kerroksella (7) on alhainen virtausvastus huovan (5) pitkittäissuunnassa (8) ja että vähintään huovan sisäänajovaiheen jälkeen, kun veden-poistoprosessi on saavuttanut jatkuvan tilansa, toinen kerros (7) muodostaa estokerroksen, jolla on virtausvastus paksuussuun-nassaan, joka virtausvastus on suuri verrattuna ensimmäisen kerroksen (6) virtausvastukseen paksuussuunnassa, jolloin virtausvastus huovan paksuussuunnassa toisessa kerroksessa (7) on sellainen, että vesi ja ilma, jotka telapuristimen paineella on pakotettu toisen kerroksen (7) lävitse kuiturainan (4) ja huovan (5) puristuksen aikana, eivät pääse virtaamaan takaisin toisen kerroksen (7) lävitse missään merkittävässä määrin, kun tyhjö muodostuu huovan (5) laajetessa puristinnipin (1) jälkeen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vedenpoistohuopa, tunnettu siitä, että toinen kerros (7) muodostuu kuituvanusta, jossa kuidut on pääasiallisesti suunnattu huovan pitkittäissuun-suunnan suuntaisesti.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen vedenpoistohuopa, tunnettu siitä, että toinen kerros (7) muodostuu ohuiden filamenttilankojen oleellisesti kertaamattomista kimpuista, jotka on suunnattu huovan (5) pitkittäissuunnan suuntaisesti.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen vedenpoistohuopa, missä huopaan (5) kuuluu vähintään yksi kudottu peruskudos (9) ensimmäisen kerroksen (6) alapuolella, tunnettu siitä, että ohuet filamenttilangat kuuluvat vähintään yhden kerroksen muodossa peruskudokseen (9). 10 94881

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen vedenpoistohuopa, tunnettu siitä, että toiseen kerrokseen (7) kuuluu poly-meerikalvo tai kalvomainen kerros, jossa on monia erittäin pieniä kanavia kerroksen paksuussuunnassa.

6. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen vedenpoistohuopa, tunnettu siitä, että toiseen kerrokseen (7) kuuluu läpäisevä polymeerivaahto.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen vedenpoistohuopa, tunnettu siitä, että toinen kerros (7) muodostuu erittäin hydrofiilisestä synteettisestä materiaalista, jolla on suuri veden pidätyskyky.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen vedenpoistohuopa, tunnettu siitä, että hydrofiilinen synteettinen materiaali ainakin osittain muodostuu superabsorboivasta materiaalista.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vedenpoistohuopa, tunnettu siitä, että huovan ollessa käyttöasennossa puristin-nipissä toinen kerros (7) muodostaa alakerroksen ja on kohti ja vasten puristinnipin (1) muodostavien puristintelojen (2, 3) alapuristintelaa (3). • > : utiiUii . . , 11 94881