FI97156B - Rainanmuodostusviira - Google Patents

Description

97156

Rainanmuodostusviira. - Banformningsvira.

Keksintö koskee paperikoneen rainanmuodostusosan rainan-muodostusviiraa, joka koostuu yli yksikerroksisesta, erityi-5 sesti sileäksi kudotusta muovilankakudoksesta, jonka pitkit-täislangat ovat konesuuntaisia ja poikittaislangat poik-kisuuntaisia, jolloin yksi poikittaislankaryhmä on paperi-puolella ja kulkee siellä vapaana pitkittäislankojen yli, joiden lukumäärä on ainakin yhtä suuri kuin poikittaislanko-10 jen, joiden yli pitkittäislangat kulkevat vapaana paperipuo-lelta, ja jolloin viiran alapuoli muodostuu pelkästä toisesta poikittaislankaryhmästä.

Tavallinen paperikone koostuu pääosin kolmesta peräkkäin 15 olevasta osasta. Osissa paperirainasta poistetaan vettä eri tavoin ja rainaa kuivataan. Rainaa tuetaan ja ohjataan tällöin niin sanotuilla paperikoneen kudonnaisvarusteilla (saks. Papiermaschinenbespannungen). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Ensimmäisessä osassa, rainanmuodostusosassa, käytetään rai- 2 nanmuodostusviiraa. Nestemäisestä puuromaiseen vaihteleva 3 kuitumassa levitetään sen päälle. Painovoima, alipaineen 4 tuottavien imulaatikoiden tukemana, poistaa kuitumassasta 5 niin paljon vettä, että rainanmuodostusviiran loppuun syntyy 6 yhtenäinen, vaikkakin vielä erittäin heikko raina, jonka 7 nestepitoisuus on suuri. Se otetaan sitten rainanmuodostus- 8 viiralta ja johdetaan paperikoneen toiseen osaan, puris- 9 tinosaan. Siellä rainaa kuljetetaan veden poistamiseksi 10 suuripaineisten telojen välistä. Rainaa tuetaan puristin- 11 huovilla, jotka muodostuvat yleensä peruskudoksesta ja sen 12 päälle ainakin paperipuolelle neulatusta kuitumatosta.

13 ; Kolmannessa osassa, kuivatusosassa rainaa kuivataan pää 14 asiassa lämmön avulla kuljettamalla sitä lämmitettyjen 15 kuivatussylinterien kautta lähes paineettomasti. Rainaa 16 tukevat tällöin niin sanotut kuivatusviirat, jotka voivat muodostua kudoksesta tai nivelhihnamaisista lankajärjes-telmistä.

2 97156

Paperikoneen eri osien vedenpoiston erilaisuudesta johtuen asetetaan kulloinkin käytettäville kudonnaisvarusteille - rainanmuodostusviiralle, puristushuovalle ja kuivatusvii-ralle - erilaisia vaatimuksia. Niiden rakenteet eroavat sen 5 vuoksi selvästi toisistaan. Tämä koskee erityisesti veden läpäisevyyttä, kudoksen paksuutta, lujuutta jne. Paperikoneen jossain osassa käytettyjä kudonnaisvarusteita ei pääsääntöisesti voida käyttää muissa osissa.

10 Erityisiä vaatimuksia kohdistetaan rainanmuodostusviiroihin. Tämä johtuu siitä,, että rainanmuodostusviiroja käytetään ensi sijassa siihen, että nestemäisestä massasta vasta muodostetaan paperiraina, jolloin ei - kuten puristin- ja kuivatusosassa - ole vielä olemassa yhtenäistä rainaa.

15 Rainanmuodostusviiraa suunniteltaessa täytyy siksi ottaa huomioon erityisesti yksittäisten kuitujen käyttäytyminen viiran suhteen, mikä on vaatimus, jota ei puristin- ja kuivatusosissa tarvitse jo muodostuneen rainan vuoksi ottaa huomioon. Vaatimukset ovat usein ristiriitaisia eli niiden 20 täyttäminen vaatii sovittelua. Rainanmuodostusviiran erotuskyvyn pitää olla hyvä eli sen pitää toisaalta jättää paperi-kuidut viiran päälle, ja toisaalta sen pitää saada aikaan hyvä vedenpoistovaikutus. Kuitujen viiraretentioksi kutsuttu ominaisuus, eli kuitujen jääminen viiran päälle, pitää 25 lisäksi yhdistää kykyyn estää kuitujen osien tunkeutuminen viiraan, mikä aiheuttaisi tiivistymisen. Siitä ei nimittäin seuraisi ainoastaan vedenpoistokyvyn huonontumista, vaan myös rainan irrottamisen vaikeutuminen rainanmuodostusviiran lopussa viiraan tarttumisen vuoksi.

30

Toinen, juuri rainanmuodostusviiroilla erittäin olennainen : vaatimus on mahdollisimman pitkän käyttöiän saavuttaminen.

Puristin- ja kuivatusosissa käytetyistä kudonnaisvarusteista poiketen ei rainanmuodostusviiraa ohjata vain ohjaustelojen, 35 vaan myös kiinteiden koneenosien yli sillä seurauksella, että niissä vaikuttavat suuret kitkavoimat. Erityisesti li 3 97156 imulaatikoissa, joissa tuotetaan painovoimalla tapahtuvan vedenpoiston tukemiseksi alipaine, rainanmuodostusviira kulkee melkoisella paineella koneenosien päällä niitä vasten hankautuen. Tätä silmällä pitäen käytetään viiran alapuolel-5 la erityisen kestäviä muovimateriaaleja ja erotetaan viiran ylä- ja alapuolen rakenteet toisistaan. Alapuolella käytetään kulutusmateriaalina erityisiä poikittaislankoja, jotka yksinään muodostavat viiran koneen puoleisen tason. Nämä poikittaislangat suojaavat rainanmuodostusviiran pituussuun-10 täisten jännitysten kuormittamia pitkittäislankoja kulumiselta ja lujuuden heikkenemiseltä.

Tämän tyyppinen paperikoneen viira tunnetaan esimerkiksi julkaisusta EP-A-0 390 005. Siinä on alapuolella poikittais-15 langat, jotka muodostavat yksinään koneen puoleisen tason suojaten näin pitkittäislankoja kulumiselta. Pitkittäis- ja poikittaislangat on paperipuolella sidottu yhteen siten, että syntyy mahdollisimman tasainen pinta. Sekä pitkittäisettä poikittaislangat ovat tavalliseen tapaan poikkileik-20 kaukseltaan pyöreitä. Sillä on joukko haittoja.

Kuitujen tukeminen paperipuolella on epätyydyttävää. Kudoksen lankojen pyöreän poikkileikkauksen synnyttämistä kar-tiomaisista aukoista seuraa, että osa kuiduista tunkeutuu 25 viiran sisään, mikä aiheuttaa ainakin paperin irrotuksen • kannalta hankalan kudoksen ja kuitujen toisiinsa tarttumi sen. Paperin pinnasta tulee lisäksi karkea ja huonosti painettava. Lisähaittana on se, että dynaamiset painevaihte-lut, joita esiintyy rainan mukana kulkevassa vedessä rainan 30 kulkiessa märkäpään koneenosien yli, tunkeutuvat helposti rainaan ja johtavat kuvioitumiin siinä.

Viiran alapuolella voidaan saavuttaa riittävä kulutuspinta vain suhteellisen paksuja poikittaislankoja käyttämällä.

35 Niiden taipuisuus on kuitenkin rajoitettu, minkä vuoksi pit-kittäislangat painuvat niihin sidottaessa aivan alapuolen lähelle ja ovat näin ollen suhteellisen nopeasti alttiina 4 97156 kulumiselle. Vielä ratkaisevampaa on se, että viiran ominaisuudet muuttuvat sen alapuolen muodostavien poikittaislanko-jen kuluessa huomattavasti ja vaihtelevalla nopeudella. Poikittaislankojen pitkän vapaana kulun ja jäykkyyden vuoksi 5 sidosten väliin syntyy kaarimainen muoto sillä seurauksella, että kosketuspinta muuttuu hankautuessa jatkuvasti ja epätasaisesti sekä langan pituus- että poikkisuuntaan.

Jo kauan on tunnettu ehdotuksia, että rainanmuodostusvii-10 roissa käytettäisiin litistettyjä pitkittäislankoja. Ehdotukset koskivat aluksi vain yksikerroksisia rainanmuodos-tusviiroja ja ensi sijassa metalliviiroja (vrt. julkaisut US—A—2 003 123; US-A-3 139 119; US-A-3 143 150; US-A-3 545 705; US-A-3 632 068). Muovilangoista valmistettujen rainan-15 muodostusviirojen tultua käyttöön on litistettyjen pitkit- täislankojen käyttö tullut tunnetuksi myös näissä viiroissa (julkaisu US-A-4 143 557). Viime aikoina on ehdotettu, että litistettyjä pitkittäislankoja käytettäisiin myös useamman kuin yhden kerroksen käsittävissä, erityisesti kaksi- tai 20 kolmikerroksisissa rainanmuodostusviiroissa (julkaisut GB-A-2 157 328; US-A-4 815 499). Näiden julkaisujen tietojen mukaan siitä seuraa monenlaisia etuja.

Metalliviiroja koskevien etujen ei kuitenkaan voida suoraan 25 sanoa koskevan muoviviirojakin, sillä metallilankojen käyttäytyminen poikkeaa selvästi muovilankojen käyttäytymisestä. Sama pätee yksi- ja useampikerroksisten kudosten eroon. Yleisesti voidaan sanoa, että litistettyjen pitkittäislanko-jen käytöllä on vain vähän tai ei ollenkaan vaikutusta 30 rainanmuodostusviiran olennaisiin ominaisuuksiin. Koska pitkittäislangat venyvät myös useampikerroksisissa viiroissa muoviviiroilla pääsääntöisesti suoritettavan lämpökiinnityk-sen johdosta, minkä jälkeen niissä on enää vähän selväpiirteisiä mutkia ja ne kulkevat pääasiassa viiran sisäosassa, 35 litistettyjen pitkittäislankojen suuremmasta taipuisuudes-ta - joka saavutetaan vain, kun poikkileikkauspinta pysyy ii 5 97156 samana tai pienempänä kuin pyöreinä langoilla - on niiden pienen korkeuden johdosta vain vähän hyötyä.

Keksinnön tehtävänä on kehittää edelläkuvatunlaista rai-5 nanmuodostusviiraa siten, että luodaan huomattavasti paremmat edellytykset rainan muodostumiselle ja paremmat kulu-tusominaisuudet.

Tehtävä ratkaistaan keksinnössä seuraavat tunnusmerkit 10 omaavalla rainanmuodostusviiralla: a) ainakin osa poikittaislangoista on poikkipinnaltaan litistettyjä, b) litistetyt poikittaislangat on sijoitettu siten, että niiden poikkipinta on suurempi kudoksen tasossa kuin poikit- 15 tain siihen nähden, c) kudoksen tasossa mitatun poikkipinnan ja poikittain siihen nähden mitatun poikkipinnan välinen suhde on 1,2-2,5, ensi sijassa 1,2-1,8. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Näiden tunnusmerkkien taustalla on käsitys, että litistetty 2 jä poikittaislankoja käyttämällä voidaan vaikuttaa huomatta 3 vasti enemmän ja paljon monipuolisemmin rainanmuodostus- 4 viiran ominaisuuksiin kuin litistettyjä pitkittäislankoja 5 käyttämällä. Tämä perustuu keksintöön jo kuuluvaan pohdiske- 6 luun, jonka mukaan poikittaislankojen mutkat ovat paljon 7 *· selväpiirteisempiä kuin pitkittäislankojen, erityisesti 8 « 9 lämpökiinnityksen jälkeen. Litistetyt poikittaislangat ovat, 10 poikkipintojen ollessa samat, huomattavasti taipuisampia ja sopeutuvat sen vuoksi paremmin pitkittäislankojen kulkuun 11 mutkissa. Tämän ansiosta rainanmuodostusviiran paksuus 12 voidaan monissa kohdissa optimoida osittain ristiriitaisten 13 . vaatimusten eli hyvän vedenpoistokyvyn, suuren kulutuspinnan 14 aikaansaamisen ja vapaan sisätilavuuden suuruuden suhteen, 15 ja paksuutta voidaan sovittaa kyseisen paperikoneen kul- 16 loisiinkin vaatimuksiin. Näin tarjotaan mahdollisuus tietyn paperikoneen rainanmuodostusviiran mittojen räätälöintiin ja sovittamiseen, mikä pyöreistä langoista koostuvilla viiroil- 97156 6 la ei ole ollenkaan mahdollista ja litistettyjä pitkittäis-lankoja sisältävillä viiroillakin vain merkityksettömässä mitassa. Näitä mahdollisuuksia ei ole selvästikään tajuttu vuosikymmenien aikana, sillä ammattikunta takertui ajatuk-5 seen, että litistettyjen lankojen käyttö on rainanmuodostus-viiroissa järkevää ainoastaan pitkittäissuunnassa. Erityisen edullista on se, että osa tai kaikki ensimmäisen poikittais-lankaryhmän langoista, jotka ovat paperipuolella, ovat litistettyjä. Koska nämä litistetyt poikittaislangat kulke-10 vat paperipuolella poikittain massan kuitujen pääsuuntaan nähden, syntyy paras mahdollinen kuitujen tuki, joka pienentää olennaisesti kuitujen viiran sisään liukumisen vaaraa. Litistetyt poikittaislangat vaikuttavat kuin pienet, poikittain sijoitetut tasanteet, jotka ottavat päällään kulkevan 15 massan kuidut mukaansa ja tarjoavat niille, koska ne ovat konesuuntaisia, parhaan mahdollisen tuen liukumavaaratta. Pyöreinä langoilla esiintyvä viiraan tarttuminen vältetään lähes täysin, mikä huomattavasti helpottaa rainan irrottamista viirasta rainanmuodostusosan lopussa.

20

Keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa myös rainanmuodos-tusviiroilla, joiden poikittaislankojen ensimmäinen ryhmä koostuu ainakin kahdesta alaryhmästä, joista toisen muodostavat tavalliset poikittaislangat ja toisen poikittaiset 25 täytelangat. Täytelangat voivat kulkea vapaana useamman pitkittäislangan yli kuin tavalliset poikittaislangat, minkä » ansiosta edellä kuvattu poikittaistasannevaikutus korostuu. On tietysti mahdollista tehdä tavallisista poikittaislan-goista ja täytelangoista poikkipinnaltaan eri kokoisia 30 ja/tai poikkipinnan muodoltaan erilaisia.

, Edellä kuvattu vaikutus toteutuu erityisen selvästi, kun f pitkittäislankojen, joiden yli poikittaislangat vapaana kulkevat, lukumäärä on suurempi kuin poikittaislankojen, 35 joiden yli pitkittäislangat kulkevat vapaana. Näin syntyy poikittaistasanteiden muodostama selväpiirteinen poikittais- li 7 97156 rakenne, joka tarjoaa kuiduille parhaan mahdollisen tuen juuri niiden konesuuntaisuuden vuoksi.

Litistettyjen poikittaislankojen vapaana kulku voidaan 5 muotoilla kulloistenkin vaatimusten mukaan. 1,5-kerroksises-sa kudoksessa pisimpien vapaana kulkujen pitäisi ulottua ainakin neljän pitkittäislangan yli, 2-kerroksisessa kudoksessa ainakin kolmen ja 3-kerroksisessa kudoksessa ainakin yhden pitkittäislangan yli.

10

Keksinnön toisen tunnusmerkin mukaan litistettyjen poikittaislankojen ensimmäisen ryhmän kuitujen tukipinnan leveys on ainakin 9% suurempi kuin poikkipinnaltaan saman kokoisten pyöreiden lankojen. Kuitujen tukipinnan leveyden tulisi olla 15 jopa vähintään 15% ja erityisen edullisesti vähintään 30%. Kuitujen tukipinnalla ymmärretään tällöin tasaisen langan pinnan sitä leveyttä, joka syntyy, kun kustakin poikittais-langasta otetaan yläpuolelta pois 10%, poikittain kudoksen tasoon nähden katsottaessa.

20

Keksinnön kolmannen tunnusmerkin mukaan ensimmäisen ryhmän poikittaislankojen peittoaste on puolitoista- ja kaksikerroksisilla kudoksilla, ilman täytelankoja, vähintään 32%, mieluummin 37% ja ensi sijassa ainakin 42% tai jopa 47%, tai 25 mieluiten 52%. Peittoaste määritellään tällöin aiemmin • määritellyn kuitujen tukipinnan leveyden (cm), lankojen k lukumäärän viiran pituuden cm:ä kohti (lankatiheys) ja luvun 100 tuloksi. Jos poikittaislankojen ensimmäiseen ryhmään kuuluu erilaisia lankoja, kullekin lankalajille määritetään 30 oma peittoaste. Kokonaispeittoaste koostuu tällöin eri lankalajien peittoasteiden summasta. Kaksikerroksisilla, poikittaisia täytelankoja käsittävillä kudoksilla tai vähin-tään kolmikerroksisilla kudoksilla peittoasteen tulisi olla vähintään 40%, mieluummin 50% tai jopa 55%, ja ensi sijassa 35 60%.

97156 8

Keksinnön perusajatusta noudattamalla voidaan saavuttaa lisäetuja, kun osa tai kaikki poikittaislankojen toisen ryhmän langoista, jotka muodostavat viiran alapuolen, ovat litistettyjä.

5 Tällaisen muodon etuna on se, että rainanmuodostusviiran olennaiset ominaisuudet eivät enää muutu niin paljon ja muuttuvat huomattavasti tasaisemmin kuin viiroilla, joilla nämä poikittaislangat ovat pyöreitä. Tämä perustuu toisaalta 10 siihen, ettei rainanmuodostusviiran tukipinta enää muutu hankautuessaan niin paljon tai - suorakulmaisilla poikit-taislangoilla - ei käytännöllisesti katsoen ollenkaan, ja että poikittaislangat painuvat suuremman joustavuutensa ansiosta paremmin viiran alapuoleen eivätkä enää kohoa 15 sieltä niin selvästi. Viimeksi mainitusta seikasta seuraa, että kulutuspinnan pituuskin muuttuu ajan myötä vain vähän. Tämäkin tarjoaa optimointimahdollisuuksia. Rainanmuodostusviiran paksuus säilyttäen voidaan saada käyttöön oleellisesti enemmän kulutuspintaa. Kulutuspinta säilyttäen voidaan 20 toisaalta vähentää viiran paksuutta. Juuri siksi, että poikittaislankojen toisen ryhmän langat kohoavat esiin viiran alapuolelta, niiden avulla voidaan voimakkaasti vaikuttaa toisaalta kulutuspintaan ja toisaalta viiran paksuuteen.

25

Poikittaislankojen toisen ryhmän pitäisi puolitoistakerroksisessa kudoksessa kulkea vapaana ainakin neljän pitkit-täislangan yli ja kaksikerroksisessa kudoksessa ainakin viiden pitkittäislangan yli. Kaksikerroksisella kudoksella 30 voidaan tehdä ero poikittaislankojen varsiluvun mukaan. Jos se on neljätoista, toisen ryhmän lankojen pitäisi kulkea vapaana ainakin kymmenen pitkittäislangan yli, ja jos kuusitoista, ainakin kahdentoista pitkittäislangan yli. 1 li

Litistettyjen poikittaislankojen toisen ryhmän suurimman kulutuspinnan ja tavallisen kulutuspinnan suhteen pitäisi olla korkeintaan 2,9, mieluummin 2,2, ensi sijassa 1,7 tai 9 97156 mieluiten 1,4. Viiran alapuolella vapaana kulkevan langan kulutuspinnaksi nimitetään sen kosketuspintaa paperikoneen koneenosiin. Suurimmalla kulutuspinnalla tarkoitetaan suurinta kosketuspintaa, joka poikittaislankojen kuluessa 5 syntyy. Tavallisena kulutuspintana pidetään kosketuspintaa, joka syntyy, kun 10% kulloisenkin poikittaislangan korkeudesta on poistettu, kudoksen poikkisuunnassa.

Poikittaislankojen toisen ryhmän peittoasteen tulisi olla 10 yli 52%, mieluummin yli 62%, kun kyseessä on puolitoistakerroksinen kudos. Kaksikerroksisella kudoksella, jossa poikittaislankojen ensimmäiseen ryhmään ei kuulu täytelankoja, poikittaislankojen toisen ryhmän peittoasteen tulisi olla yli 40%, mieluummin yli 45%, kaksikerroksisella kudoksella, 15 jossa poikittaislankojen ensimmäiseen ryhmään kuuluu täyte-lankoja, yli 32%, ensi sijassa yli 37%. Kolmikerroksisella kudoksella, jossa poikittaislankojen ensimmäisen ja toisen ryhmän lankojen lukumäärien suhde on 1:1, peittoasteen tulisi olla yli 45%, mieluummin yli 50%. Kolmikerroksisella 20 kudoksella, jossa poikittaislankojen ensimmäisen ja toisen ryhmän lankojen lukumäärien suhde on 3:2, peittoasteen tulisi olla yli 42%, mieluummin yli 46%. Kolmikerroksisella kudoksella, jossa poikittaislankojen ensimmäisen ja toisen ryhmän lankojen lukumäärien suhde on 2:1, peittoasteen 25 tulisi olla ainakin 39%, mieluummin 42%.

Tämän lisäksi on mahdollista yhdistää keksinnön mukaisesti litistetyt poikittaislangat vastaaviin pitkittäislankoihin. Litistetyt pitkittäislangat pitäisi tällöin sijoittaa siten, 30 että niiden poikkipinta on suurempi kudoksen tasossa kuin poikittain siihen nähden ja että näiden poikkipintojen suhde olisi 1,2-2,2. Pitkittäislankojen poikkipinnan tulisi olla 0,015-0,226 mm2. 1

Litistettyjen poikittaislankojen ensimmäisen ryhmän lankojen poikkipinnan on tarkoituksenmukaista olla 0,013-0,195 mm2, toisen ryhmän lankojen 0,022-0,4 mm2.

97156 10

Litistettyjen lankojen poikkileikkaus voi olla mielivaltaisen muotoinen, kunhan keksinnön perusajatuksen mukaisia periaatteita noudatetaan. Erityisen sopivia ovat ovaalin, erityisesti ellipsin, ja ennen kaikkea suorakulmion muotoi-5 set poikkileikkaukset, viimeksi mainittu viistetyin särmin. Muutkin muodot, esimerkiksi puolisuunnikkaan tai vinokaiteen muoto, tulevat kyseeseen.

Keksinnön mukaista rainanmuodostusviiraa voidaan säätää 10 laajalti myös sen sisään jäävän avoimen tilavuuden suhteen. Vedenpoistotehon ja veden mukana kuljetuksen (saks. Wasser-schleppen) välillä voidaan saavuttaa paras mahdollinen kompromissi. Avoin tilavuus ei saisi ylittää arvoa 54 mm3/c-m2, ensi sijassa arvoa 46 mm3/cm2. Raja-arvot voidaan erotel-15 la kudoksen rakenteen perusteella seuraavasti: - puolitoistakerroksisella kudoksella 54 mm3/cm2, ensi sijassa 46 mm3/cm2; - kaksikerroksisella kudoksella 38 mm3/cm2, ensi sijassa 33 mm3/cm2; 20 - kaksikerroksisella kudoksella, jossa poikittaislankojen ensimmäiseen ryhmään kuuluu tavallisia lankoja ja täytelan-koja, 53 mm3/cm2, ensi sijassa 44 mm3/cm2; - kolmikerroksisella kudoksella, jossa poikittaislankojen ensimmäisen ja toisen ryhmän lankojen lukumäärien suhde on 25 2:1, 60 mm3/cm2, ensi sijassa 55 mm3/cm2; - kolmikerroksisella kudoksella, jossa poikittaislankojen ensimmäisen ja toisen ryhmän lankojen lukumäärien suhde on 1:1, 40 mm3/crn2, ensi sijassa 38 mm3/cm2.

30 Pinta-ala, jota merkitään cm2:11a, mitataan tällöin kudoksen tasossa.

Jos kudos on vähintään kolmikerroksinen ja kerrokset liittyvät toisiinsa sidelangoilla, on suositeltavaa, että 35 sidelangatkin ovat poikkipinnaltaan litistettyjä ja poikkipinnaltaan suurempia kudoksen tasossa kuin poikittain siihen nähden. Poikkipinnan tulisi olla 0,013-0,069 mm2.

li 11 97156

Keksintöä valaistaan seuraavassa lähemmin suoritusesi-merkkien avulla.

Kuvio 1 esittää puolitoistakerroksisen rainanmuodostusviiran 5 pitkittäisleikkauksen, kuvio 2 esittää kuvion 1 rainanmuodostusviiran poikkileikkauksen, 10 kuvio 3 esittää kaksikerroksisen rainanmuodostusviiran pitkittäisleikkauksen, kuvio 4 esittää kolmikerroksisen rainanmuodostusviiran pitkittäisleikkauksen, 1 5 kuvio 5 esittää poikittaisia täytelankoja käsittävän kaksikerroksisen rainanmuodostusviiran pitkittäisleikkauksen, 20 kuvio 6 esittää toisen poikittaisia täytelankoja käsittävän kaksikerroksisen rainanmuodostusviiran pitkittäisleikkauksen, kuvio 7 esittää vielä yhden kaksikerroksisen rainanmuodos-25 tusviiran pitkittäisleikkauksen, kuvio 8 esittää paperikuitujen tuennan pyöreinä ja suorakulmaisilla, litistetyillä poikittaislangoilla. 1 2 3 4 5 6

Kuvioissa 1 ja 2 esitetyssä, puolitoistakerroksisessa rai- 2 nanmuodostusviirassa 1 on poikkileikkaukseltaan pyöreät 3 pitkittäislangat 2, jotka kulkevat konesuuntaan (MD). Rai- 4 nanmuodostusviirassa 1 on lisäksi poikittaislankojen 3 5 ryhmä, jonka langat ovat myös poikkileikkaukseltaan pyörei- 6 tä. Niiden alla sijaitsee poikittaislankojen 4 toinen ryhmä, jonka langat ovat poikkileikkaukseltaan suorakulmaisia, ja 12 97156 ne ovat pienempiä viiran 1 poikkitasossa kuin viiran tasossa.

Pitkittäislankojen 2 ja poikittaislankojen 3 sitominen 5 tapahtuu siten, että paperipuolelle syntyy tasainen pinta. Pitkittäislanka 2 sitoo joka viidennen poikittaislangan 3. Poikittaislangat 3 kulkevat siis vapaana neljän pitkittäis-langan 2 yli, ennen kuin ne on sidottu pitkittäislankaan 2 (vrt. kuvio 2). Rainanmuodostusviiran 1 paperipuolelle 10 syntyy näin selväpiirteinen poikittaisrakenne, eli poikittaislanko jen 3 vapaana kulut hallitsevat paperipuolta.

Poikittaislankojen 4 toisen ryhmän langat kulkevat viiran alapuolella vapaana yhdeksän pitkittäislangan 2 yli, ennen 15 kuin ne on sidottu pitkittäislankaan 2. Koska poikittaislangat 4 ovat huomattavasti taipuisampia kuin poikkipinnaltaan saman kokoiset pyöreät poikittaislangat, ne eivät ole kaari-maisia. Ne kulkevat taipuisuutensa vuoksi pikemminkin suoraan pitkittäislankoihin sidosten välissä. Tästä ja poikki-20 leikkauksen suorakulmaisuudesta seuraa, ettei kulutuspinta eli pinta, jolla rainanmuodostusviira 1 hankaa paperikoneen kiinteisiin osiin, juuri muutu kulumisen myötä. Viiran paksuuden muutos aikayksikköä kohden on vähäisempää kuin pyöreinä poikittaislangoilla ja pysyy jotakuinkin samana.

25 Tämä merkitsee sitä, että viiran ominaisuudet muuttuvat '· viiran liikkuessa vain vähän ja silloinkin erittäin tasai- sesti.

Kuviossa 3 esitetyssä kaksikerroksisen rainanmuodostusviiran 30 5 suoritusesimerkissä on pyöreät pitkittäislangat 6 sekä poikittaislankaryhmä 7 paperipuolella ja toinen poikittais-lankaryhmä 8 viiran alapuolella. Ryhmän 7 lanka on aina toisen ryhmän 8 langan yläpuolella. Kuvioiden 1 ja 2 suori-tusesimerkistä poiketen molempien ryhmien poikittaislangat 35 7, 8 ovat poikkileikkaukseltaan suorakulmaisia ja litistet tyjä. Pitkittäislangat 6 kulkevat aluksi paperipuolella vapaana kahden poikittaislangan 7 yli, sitten kolmen poikit- 13 97156 taislangan 7 ja 8 välistä ja on sidottu sitten poikittais-lankaan 8.

Poikittaislangat 7 muodostavat litistetyn poikkipintansa 5 vuoksi poikittaisia tasanteita, jotka tukevat pääasiassa konesuuntaisia kuituja. Poikittaislangat 7 ovat matalampia kuin poikkipinnaltaan saman kokoiset pyöreät poikittaislangat, minkä vuoksi pitkittäislankoihin 6 syntyy matalampia kohoumia. Tämä pienentää viirakuvioituman vaaraa ja takaa 10 paperikoneen rainanmuodostusviiran paremman samanlaisena pysymisen pituussuunnassa. Sama pätee poikittaislankoihin 8. Niiden kulutusominaisuudet vastaavat kuvioiden 1 ja 2 suori-tusesimerkin poikittaislankojen ominaisuuksia.

15 Kuvio 4 esittää rainanmuodostusviiran 9, joka on kolmikerroksinen. Siinä on paperipuolella pitkittäislangat 10, jotka on sidottu ensimmäisen ryhmän poikittaislankoihin 11 palt-tinasidoksella. Sekä pitkittäislangat 10 että poikittaislangat 11 ovat poikkileikkaukseltaan pyöreitä. Paperipuolen 20 pitkittäislankojen 10 alapuolella kulkevat viiran alapuolen samoin pyöreät pitkittäislangat 12. Ne on sidottu toisen ryhmän poikittaislankoihin 13, jotka ovat viiran alapuolella ja suojaavat näin pitkittäislankoja 10, 12 kulumiselta. Poikittaislangat 13 ovat poikkileikkaukseltaan suorakulmai-25 siä. Niiden poikkipinta on suurempi kuin poikittaislankojen 11. Poikittaislankojen 11 ja poikittaislankojen 13 lukumäärien suhde on 2:1. Keksinnön puitteissa on mahdollista tehdä myös poikittaislangoista 11 litistettyjä, erityisesti suorakulmaisia. Litistettyjen poikkileikkausmuotojen käyttö 30 vähentää rainanmuodostusviiran 9 paksuutta poikkipinnaltaan saman kokoisia pyöreitä poikkipintoja käyttäviin suoritusmuotoihin verrattuna.

Kuvio 5 esittää kaksikerroksisen rainanmuodostusviiran 14, 35 jossa on ylimpänä poikittaislankaryhmä, jossa on vuorotellen tavallisia poikittaislankoja 15 ja täytelankoja 16, jotka ovat kaikki poikkileikkaukseltaan pyöreitä. Alempi kerros 14 97156 muodostuu poikkileikkaukseltaan suorakulmaisista poikittais-langoista 17, jotka kulkevat vapaana pitkät matkat. Pitkit-täislangat 18 sitovat kaikki poikittaislangat 15, 16, 17 siten, että ne kulkevat paperipuolella aina kahden tavalli-5 sen poikittaislangan 15 ja yhden täytelangan 16 yli ja sitovat viiran alapuolella yhden poikittaislangan 17. Seu-raava pitkittäislanka 18 kulkee poikittaislankojen 15, 16 yli konesuunnassa kolmen poikittaislangan päässä.

10 Kuvion 6 esittämä rainanmuodostusviira 19 muistuttaa rakenteeltaan kuvion 5 viiraa 14. Sekin on kaksikerroksinen ja siinäkin on vuorotellen tavallisia poikittaislankoja 20 ja täytelankoja 21, jotka muodostavat paperipuolen poikittaislangat. Ne ovat poikkileikkaukseltaan litistetyn suorakul-15 maisia.

Alempi kerros muodostuu poikittaislangoista 22, jotka ovat tässä tapauksessa pyöreitä ja kulkevat viiran alapuolella vapaana pitkät matkat. Pitkittäislangat 23 kulkevat vapaana 20 samalla tavalla kuin kuvion 5 suoritusesimerkissä.

Kuvion 4 suoritusesimerkissä kiinnitettiin suorakulmaisia poikittaislankoja 17 käyttämällä huomiota samana pysyviin ja tasaisesti muuttuviin kulutusominaisuuksiin, kun taas kuvion 25 6 suoritusesimerkin tavallisten poikittaislankojen 20 ja täytelankojen 21 suorakulmainen poikkileikkausmuoto takaa paremman kuitujen tuennan, ja erityisesti, kun poikittaislangat 20, 21 vallitsevat paperipuolella ja muodostavat sinne poikkipienarakenteen. Erityisesti tämä tarjoaa muotoi-30 lumahdollisuuksia kulloisenkin paperikoneen vaatimuksista riippuen. Litistetyillä poikkileikkauksilla on yksi vapaasti valittava muuttuja enemmän kuin pyöreinä poikkileikkauksilla, mikä parantaa mahdollisuuksia vastata lukuisiin vaatimuksiin, joita juuri rainanmuodostusviiroille asetetaan.

Kuvion 7 suoritusesimerkissäkin esitetään kaksikerroksinen rainanmuodostusviira 24, mutta ilman täytelankoja. Pyöreät

II

35 15 97156 poikittaislangat 25 muodostavat yläkerroksen. Alakerroksen muodostavat poikittaislangat 26, jotka ovat poikkileikkaukseltaan suorakulmaisia ja kulkevat vapaana pitkät matkat. Konesuuntaiset pitkittäislangat 27 kulkevat paperipuolella 5 aina kahden poikittaislangan 25 yli ja sitovat viiran alapuolella yhden poikittaislangan 26. Seuraava pitkittäislanka 27 kulkee poikittaislankojen 25 yli konesuunnassa kolmen poikittaislangan 25 päässä. Käyttämällä poikkileikkaukseltaan suorakulmaisia toisen ryhmän poikittaislankoja 26 10 pienennetään viiran paksuutta huomattavasti sellaiseen viiraan nähden, jossa käytetään poikkipinnaltaan saman kokoisia pyöreitä poikittaislankoja.

Kuvio 8 esittää poikkileikkauksena kaksi vierekkäistä pyöre-15 ää poikittaislankaa 28, 29 ja niiden alla kaksi vierekkäistä suorakulmaista poikittaislankaa 30, 31. Pyöreät poikittais-langat 28, 29 ja suorakulmaiset poikittaislangat 30, 31 ovat vaakasuorassa saman kokoiset ja poikkipinnaltaan saman kokoiset. Pyöreiden poikittaislankojen 28, 29 pienin keski-20 näinen etäisyys on sama kuin suorakulmaisilla poikittaislan-goilla 30, 31.

Pyöreät poikittaislangat 28, 29 tukevat massan kuituja 32, 33. Kuidut ovat massasuihkun ja viiran nopeuksien eron 25 vuoksi konesuuntaisia. Tuki on epätyydyttävä, koska kuidut 32, 33 pyrkivät vedenpoistovirtauksen ja alipaineen johdosta tunkeutumaan poikittaislankojen 28, 29 välissä oleviin, kartiomaisesti ylöspäin aukeaviin rakoihin. Tämä aiheuttaa ongelmia vedenpoistoon ja myöhempään rainan viirasta irro-30 tukseen.

Suorakulmaisten poikittaislankojenkin 30, 31 päällä on kuituja 34, 35. Vaikka suorakulmaisten poikittaislankojen 30, 31 väliin jäävä rako on aivan yhtä suuri kuin pyöreinä 35 langoilla, ne tukevat kuituja 34, 35 paljon paremmin. Kuidut eivät enää joudu poikittaislankojen 30, 31 väliseen rakoon 16 97156 eivätkä siis häiritse vedenpoistoa. Ne eivät myöskään tartu poikittaislankoihin 30, 31, mikä haittaisi rainan irrotusta.

Kuvion 8 avulla voidaan vielä valaista kuitujen tukipinnan 5 leveyden käsitettä. Leveys saadaan, kun lankojen päältä poistetaan 10% niiden korkeudesta. Tukipinnan leveys vastaa suorakulmaisilla poikittaislangoilla 30, 31 lankojen leveyttä. Pyöreinä poikittaislangoilla 28, 29 tukipinnan - nuolilla merkitty - leveys on huomattavasti pienempi kuin 10 poikittaislankojen 28, 29 halkaisija ja suorakulmaisten poikittaislankojen 30, 31 tukipinnan leveys.

11

Claims (29)

17 97156

1. Paperikoneen rainanmuodostusosan rainanmuodostusviira, joka koostuu yli yksikerroksisesta, erityisesti sileäksi 5 kudotusta muovilankakudoksesta, jonka pitkittäislangat ovat konesuuntaisia ja poikittaislangat poikkisuuntaisia, jolloin ensimmäinen poikittaislankaryhmä on paperipuolella ja kulkee siellä vapaana pitkittäislankojen yli, joiden lukumäärä on ainakin yhtä suuri kuin poikittaislankojen, joiden yli 10 pitkittäislangat kulkevat vapaana paperipuolelta, ja jossa viiran alapuoli muodostuu pelkästä toisesta poikittaislanka-ryhmästä, tunnettu seuraavista tunnusmerkeistä, a) ainakin osa poikittaislangoista (4, 7, 8, 13, 17, 20, 21, 26, 30, 31) on poikkipinnaltaan litistettyjä, 15 b) litistetyt poikittaislangat (4, 7, 8, 13, 17, 20, 21, 26, 30, 31) on sijoitettu siten, että niiden poikkipinta on suurempi kudoksen tasossa kuin poikittain siihen nähden, c) kudoksen tasossa mitatun poikkipinnan ja poikittain siihen nähden mitatun poikkipinnan välinen suhde on 1,2-2,5, 20 ensi sijassa 1,2-1,8.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen rainanmuodostusviira, tunnettu siitä, että litistetyt poikittaislangat (7, 20, 21) kuuluvat poikittaislankojen ensimmäiseen ryh- 25 mään.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen rainanmuodostusviira, t u nn e t t u siitä, että kaikki poikittaislankojen ensimmäisen ryhmän (7, 20, 21) langat ovat litistettyjä. 30

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen rainanmuodostus- . viira, tunnettu siitä, että poikittaislankojen ensimmäinen ryhmä koostuu ainakin kahdesta alaryhmästä, joista toisen muodostavat tavalliset poikittaislangat 35 (15, 20) ja toisen täytelangat (16, 21). 18 97156

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen rainanmuodostusviira, tunnettu siitä, että täytelangat (16, 21) kulkevat vapaana useamman pitkittäislangan (23) yli kuin tavalliset poikittaislangat (15, 20). 5

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen rainanmuodostusviira, tunnettu siitä, että tavalliset poikittaislangat ja täytelangat ovat poikkipinnaltaan eri kokoisia ja/tai poikkipinnan muodoltaan erilaisia. 10

7. Jonkin patenttivaatimuksista 2-6 mukainen rainanmuodostusviira, tunnettu siitä, että pitkittäislankojen (2, 6, 12, 18, 23, 27), joiden yli ensimmäisen ryhmän poikittaislangat (3, 7, 11, 15, 16, 20, 21, 25) kulkevat vapaa- 15 na, lukumäärä on suurempi kuin poikittaislankojen (3, 7, 11, 15, 16, 20, 21, 25), joiden yli pitkittäislangat (2, 6, 12, 18, 23, 27) kulkevat vapaana.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 2-7 mukainen rainanmuodos-20 tusviira, tunnettu siitä, että ensimmäisen ryhmän poikittaislankojen (3) pisimmät vapaana kulut ulottuvat puolitoistakerroksisessa kudoksessa ainakin neljän pitkittäislangan (2) yli. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Il

9. Jonkin patenttivaatimuksista 2-7 mukainen rainanmuodos- 2 *· tusviira, tunnettu siitä, että ensimmäisen ryhmän 3 poikittaislankojen (7, 15, 16, 20, 21, 25) pisimmät vapaana 4 kulut ulottuvat kaksikerroksisessa kudoksessa ainakin kolmen 5 pitkittäislangan (6, 18, 23, 27) yli. 6 7

10. Jonkin patenttivaatimuksista 2-7 mukainen rainanmuo- 8 . dostusviira, tunnettu siitä, että ensimmäisen 9 ryhmän poikittaislankojen (11) pisimmät vapaana kulut ulot 10 tuvat kolmikerroksisessa kudoksessa ainakin yhden pitkit- 11 täislangan (12) yli. 19 97156

11. Jonkin patenttivaatimuksista 2-8 mukainen rainanmuo-dostusviira, tunnettu siitä, että litistettyjen poikittaislankojen (7, 20, 21) kuitujen tukipinnan leveys on ainakin 9% suurempi kuin poikkipinnaltaan saman kokoisten 5 pyöreiden lankojen.

12. Jonkin patenttivaatimuksista 2-11 mukainen rainanmuo-dostusviira, tunnettu siitä, että poikittaislankojen (3, 7, 25) peittoaste on puolitoista- ja kaksikerroksi- 10 silla kudoksilla, ilman täytelankoja, ainakin 32%.

13. Jonkin patenttivaatimuksista 2-12 mukainen rainanmuo-dostusviira, tunnettu siitä, että poikittaislankojen (11, 15, 16, 20, 21) peittoaste on kaksikerroksisilla, 15 poikittaisia täytelankoja (16, 21) käsittävillä kudoksilla tai vähintään kolmikerroksisilla kudoksilla ainakin 40%.

14. Jonkin patenttivaatimuksista 1-13 mukainen rainanmuo-dostusviira, tunnettu siitä, että toisen ryhmän 20 poikittaislangat (4, 8, 13, 17, 26) ovat litistettyjä. 1 2 3 4 5 6 7 Patenttivaatimuksen 14 mukainen rainanmuodostusviira, tunnettu siitä, että kaikki toisen ryhmän poikit-taislangat (4, 8, 13, 17, 26) ovat litistettyjä. 25 • 16. Patenttivaatimuksen 14 tai 15 mukainen rainanmuodos— 2 tusviira, tunnettu siitä, että toisen ryhmän poi-kittaislangat (4) kulkevat puolitoistakerroksisessa kudoksessa vapaana ainakin neljän pitkittäislangan (2) yli. 30 3 Patenttivaatimuksen 14 tai 15 mukainen rainanmuodos 4 tusviira, tunnettu siitä, että toisen ryhmän poi- 5 kittaislangat (8, 17, 22, 26) kulkevat kaksikerroksisessa 6 kudoksessa vapaana ainakin viiden pitkittäislangan (6, 18, 7 35 23, 27) yli. 20 97156

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen rainanmuodostusviira, tunnettu siitä, että kun varsiluku on neljätoista, toisen ryhmän poikittaislangat (17, 22, 26) kulkevat kaksikerroksisessa kudoksessa vapaana ainakin kymmenen pitkit- 5 täislangan (18, 23) yli, ja kun kuusitoista, ainakin kahdentoista pitkittäislangan (27) yli.

19. Jonkin patenttivaatimuksista 14-17 mukainen rainanmuodostusviira, tunnettu siitä, että toisen ryhmän 10 poikittaislangat kulkevat kolmikerroksisessa kudoksessa vapaana pitkittäislankojen yli, joiden lukumäärä on yhtä pienempi kuin poikittaislankojen varsiluku.

20. Jonkin patenttivaatimuksista 14-19 mukainen rainanmuo-15 dostusviira, tunnettu siitä, että litistettyjen poikittaislankojen toisen ryhmän (4, 8, 13, 17, 26) lankojen suurimman kulutuspinnan ja tavallisen kulutuspinnan suhde on korkeintaan 2,9.

21. Jonkin patenttivaatimuksista 14-19 mukainen rainanmuo dostusviira, tunnettu siitä, että toisen ryhmän poikittaislankojen (4) peittoaste on puolitoistakerroksisella kudoksella yli 52%.

22. Jonkin patenttivaatimuksista 14-20 mukainen rainanmuo- * dostusviira, tunnettu siitä, että toisen ryhmän poikittaislankojen (8, 17, 22, 26) peittoaste on kaksikerroksisella kudoksella, jossa poikittaislankojen ensimmäiseen ryhmään ei kuulu täytelankoja, yli 40%, ja kudoksella, jossa 30 poikittaislankojen ensimmäisessä ryhmässä on täytelankoja (16, 21), yli 32%. 1 2 3 4 5 li Jonkin patenttivaatimuksista 14-20 mukainen rainanmuo 2 dostusviira, tunnettu siitä, että toisen ryhmän 3 35 poikittaislankojen (13) peittoaste on kolmikerroksisella ku 4 doksella, jossa poikittaislankojen ensimmäisen ja toisen 5 ryhmän lankojen lukumäärien suhde on 1:1, yli 45%, ja kolmi- 21 97156 kerroksisella kudoksella, jossa poikittaislankojen ensimmäisen ja toisen ryhmän lankojen lukumäärien suhde on 3:2, yli 42%, ja kolmikerroksisella kudoksella, jossa poikittaislanko jen ensimmäisen ja toisen ryhmän lankojen (11; 13) luku-5 määrien suhde on 2:1, yli 39%.

24. Jonkin patenttivaatimuksista 1-23 mukainen rainanmuo-dostusviira, tunnettu siitä, että ainakin osa pitkittäislangoista on litistettyjä, jolloin litistetyt 10 pitkittäislangat on sijoitettu siten, että niiden poikkipinta on suurempi kudoksen tasossa kuin poikittain siihen nähden ja että näiden poikkipintojen suhde on 1,2-2,2.

25. Patenttivaatimuksen 24 mukainen rainanmuodostusviira, 15 tunnettu siitä, että kaikki pitkittäislangat ovat litistettyjä.

26. Patenttivaatimuksen 25 mukainen rainanmuodostusviira, tunnettu siitä, että litistettyjen pitkittäislanko- 20 jen poikkipinta on 0,15-0,226 mm2.

27. Jonkin patenttivaatimuksista 1-25 mukainen rainanmuodostusviira, tunnettu siitä, että litistettyjen poikittaislankojen ensimmäisen ryhmän lankojen (7, 20, 21) 25 poikkipinta on 0,013-0,195 mm2.

28. Jonkin patenttivaatimuksista 1-27 mukainen rainanmuodostusviira, tunnettu siitä, että litistettyjen poikittaislankojen toisen ryhmän lankojen (4, 8, 13, 17, 22, 30 26) poikkipinta on 0,022-0,4 mm2. 1 2 3 Jonkin patenttivaatimuksista 1-28 mukainen rainanmuo 2 dostusviira, tunnettu siitä, että litistetyt langat (4, 7, 8, 13, 17, 20, 21, 26) ovat poikkileikkaukseltaan 3 35 ovaalin tai suorakulmion muotoisia. 22 97156

30. Jonkin patenttivaatimuksista 1-29 mukainen rainanmuodostusviira, tunnettu siitä, että kudoksen avoin tilavuus on korkeintaan 54 mm3/cm2, ensi sijassa korkeintaan 46 mm3/cm2. 5

31. Patenttivaatimuksen 30 mukainen rainanmuodostusviira, tunnettu siitä, että kudoksen avoin tilavuus on a) puolitoistakerroksisella kudoksella korkeintaan 54 mm3/cm2, ensi sijassa korkeintaan 46 mm3/cm2; 10 b) kaksikerroksisella kudoksella korkeintaan 38 mm3/cm2, ensi sijassa korkeintaan 33 mm3/cm2; c) kaksikerroksisella kudoksella, jossa poikittaislankojen ensimmäiseen ryhmään kuuluu tavallisia lankoja ja täytelan-koja, korkeintaan 53 mm3/cm2, ensi sijassa korkeintaan 44 15 mm3/cm2; d) kolmikerroksisella kudoksella, aa) jossa poikittaislankojen ensimmäisen ja toisen ryhmän lankojen lukumäärien suhde on 2:1, korkeintaan 60 mm3/cm2, ensi sijassa korkeintaan 55 mm3/cm2; bb) jossa poikittaislan-20 kojen ensimmäisen ja toisen ryhmän lankojen lukumäärien suhde on 1:1, korkeintaan 40 mm3/cm2, ensi sijassa korkeintaan 38 mm3/cm2. 1 2 li Jonkin patenttivaatimuksista 1-31 mukainen rainanmuo-25 dostusviira, tunnettu siitä, että kudos on vähintään kolmikerroksinen ja että kerrokset liittyvät toisiinsa sidelangoilla, jolloin sidelangatkin ovat poikkipinnaltaan litistettyjä ja poikkipinnaltaan suurempia kudoksen tasossa kuin poikittain siihen nähden. 30 2 Patenttivaatimuksen 32 mukainen rainanmuodostusviira, tunnettu siitä, että sidelankojen poikkipinta on 0,012-0,062 mm2. 23 97156