FI97409B - Paperinpäällystysmenetelmä ja -laite - Google Patents

Description

97409 FI912692.DOC ^ '

Paperinpäällystysmenetelmä ja -laite - Förfarande och anordning för bestrykning av papper

Esillä oleva keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 mukaista paperin-5 päällystysmenetelmää, jonka tarkoituksena on stalagmiittien muodostumisen estäminen paperin päällystyksessä.

Päällystetyn paperin valmistuksessa päällystämättömän paperin pinnalle levitetään yksi tai useampia päällystyskerroksia paperin pinnalla 10 olevien epätasaisuuksien täyttämiseksi ja siten mainitun pinnan tasoittamiseksi, jotta aikaansaadaan sileämpi ja mikrohuokoinen pinta. Pa-perirainalle levitetään sopivasti ylimääräistä märkää päällystysseosta esiannostuslaitteen avulla.

15 Jotta paperirainan pinnalla olevasta päällysteestä saataisiin paksuudeltaan tasainen, jonkin matkan päähän esiannostuslaitteesta sijoitetaan kaavin eli niinkutsuttu kaavinterä, joka ulottuu paperirainan koko leveyden poikki.

20 Jo useiden vuosien ajan on ollut tunnettua, että paperirainan suuret nopeudet, jotka ovat toivottavia suurimman mahdollisen tuotannon aikaansaamiseksi, aiheuttavat ongelmia paperirainan kulkusuunnassa katsottuna kaavinterän alapuolisella alueella (kaavinterän nk. "kuivalla" puolella), koska tällä alueella muodostuu kaavinterän koko pituudelta 25 märkä tai kova reuna, joka koostuu päällystysseoksesta, johon joko on tai ei ole sekoittunut kuituja. Teknisessä kirjallisuudessa tällaisen reunan muodostumista kutsutaan "stalagmiittien muodostumiseksi" tai myös "vuotamiseksi", "viiksettymiseksi" tai "höyhentymiseksi". Esillä olevassa tekstissä käytetään termiä stalagmiittien muodostuminen.

30

Kirjallisuuden perusteella tiedetään, että stalagmiittien muodostuminen saavuttaa vakavammat mittasuhteet paperirainan nopeuden kasvaessa. Nykyään 1000—1500 m/min nopeudet ovat jo tavanomaisia ja tulevaisuudessa suuremmatkin nopeudet tulevat olemaan mahdollisia. Li-35 säksi stalagmiittien muodostumisen vakavuusaste riippuu päällysteen FI912692.DOC 97409 2 koostumuksesta, johon jokaisella paperinvalmistajalla on oma tietty re-septinsä, joka päällyste kuitenkin aina sisältää pigmenttiaineosan, kuten kaoliinia tai liitua, ja sideainetta, kuten lateksia tai muunnettua tärkkelystä. Sekä paperin laadun että sen tuotantokustannusten kannalta 5 on toivottavaa käyttää päällystettä, jonka kiintoainepitoisuus on mahdollisimman suuri. Tällaisen suuren kiintoainepitoisuuden on kuitenkin myös todettu lisäävän voimakasta stalagmiittien muodostusta kaavinte-rällä.

10 Stalagmiittien muodostuminen kaavinterän "kuivalla" puolella on erittäin epätoivottavaa, sillä tästä stalagmiitista saattaa irrota päällystysseospaloja, erityisesti silloin, kun stalagmiitit ovat liian suuria, jotka palat saattavat paperirainalle tullessaan vahingoittaa paperin pintaa, sillä ne aiheuttavat viiruja ja koloja. Lisäksi kovat stalagmiittipa-15 lat saattavat vahingoittaa niiden telojen pintaa, joiden yli paperiraina paperinvalmistusprosessissa kulkee päällysteen levittämisen jälkeen. Niinkutsuttujen kalanteritelojen, joita käytetään paperin pinnan tasoittamiseksi edelleen, pinnat ovat erityisen herkkiä tälle. Tällaisten telojen vaihtaminen on erittäin kallista. Lopuksi, myöhemmässä paperin paina-20 tusprosessissa kovat päällystysseospalat, jotka ovat jääneet paperiin valmistusprosessin jälkeen, saattavat aiheuttaa ongelmia tai ulkonäöltään huonoja painotuotteita. Lisäksi stalagmiittien esiintyminen rajoittaa päällystysseoksessa käytettävien raaka-aineiden valikoimaa, millä saattaa olla huono vaikutus paperin laatuun ja/tai raaka-ainekustan-25 nuksiin.

Edellä esitettyä ongelmaa on kuvattu yksityiskohtaisemmin kolmessa artikkelissa, jotka on esitetty julkaisussa "Wochenblatt för Papierfabri-kation", nimittäin artikkeleissa "Strichfarben mit hohem Feststoffgehalt -30 Rheologie und Verarbeitbarkeit beim Bladestreichen", G. Engström, Nr.

6, 1984, sivut 184—187; "Fabrikationsstörungen durch stalagmitenför-migen Streichfarbenaufbau an den Schabern schnell laufender Streichmaschinen", H.P. Hofmann ja A. von Raven, Nr. 8, 1986, sivut 261—265; ja "Betrachtungen iiber Stalagmitenbildung und Bladeiiber-35 kochen", D. Eklund ja S. Fors, Nr. 10, 1988, sivut 400—404. Julkaisussa "Tappi" vuonna 1973 esiintyneet kaksi artikkelia osoittavat, että stalagmiittien muodostumisen epäedulliset vaikutukset on tunnettu jo useiden vuosien ajan. Mainitut artikkelit ovat: "Effect of coating color 3

FI912692.DOC

97409 rheology on the blade coating process", J.P. Modrak, Vol. 56, Nr. 10, Lokakuu 1973, sivut 70—73, ja "Effect of hydrocoloids on coating color operability and coating paper properties", E.J. Barbar, Vol. 56, nr. 1, Tammikuu 1973, sivut 52—55.

5

Edellä esitetystä käy selvästi ilmi, että paperin päällystyksessä on erittäin tärkeää estää stalagmiittien muodostuminen ilman että on tarpeen tehdä myönnytyksiä paperirainan toivotun suuren nopeuden ja/tai pääl-lystysseoksen koostumuksen ja/tai päällystettävän paperin ominai-10 suuksien suhteen, ja erityisesti, että myönnytyksiä vaaditaan päällys-tysseoksen halutun, suhteellisen suuren kiintoainepitoisuuden suhteen.

Keksinnön tarkoituksena on sen vuoksi aikaansaada paperinpäällys-tysmenetelmä stalagmiittien muodostumisen estämiseksi täysin tai ai-15 nakin stalagmiittien muodostumisen vähentäminen täysin harmittomalle tasolle, riippumatta kaavinta pitkin liikkuvan paperirainan nopeudesta, riippumatta päällystysseoksen koostumuksesta ja kiintoainepitoisuu-desta ja riippumatta päällystettävän paperin laadusta.

20 Keksinnön mukainen paperinpäällystysmenetelmä, joka käsittää pääl-lystysseoskerroksen levittämisen paperirainalle ja paperirainan kuljettamisen kaavinta pitkin, on pääasiassa tunnettu siitä, että vahingollinen stalagmiittien muodostuminen paperirainan kulkusuunnassa katsottuna kaapimen taaemmalle puolelle estetään syöttämällä stalagmiittien 25 muodostumisen estävää nestettä alueelle, jota rajaa toisaalta paperiraha ja toisaalta mainittu taaempi puoli.

Stalagmiittien muodostumisen estävä neste on edullisesti höyry, mutta myös vettä tai höyryn ja/tai veden ja/tai ilman ja minkä tahansa muun 30 stalagmiittien muodostumista estävän nesteen käyttö on mahdollista, eikä vaikuta huonontavasti paperin ja/tai päällysteen laatuun.

Keksinnön mukainen paperinpäällystyslaite, johon kuuluu elin, joka levittää paperirainalle kerroksen päällystysseosta ja kaavin, joka ulottuu 35 paperirainan koko leveyden poikki, on pääasiassa tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluu elimet stalagmiittien muodostumista estävän nesteen levittämiseksi tasaisesti paperirainan kulkusuunnassa katsottuna 97409 FI912692.DOC -7 / n U 7 4 olennaisesti kaapimen taaemman puolen leveyden poikki alueelle, jota rajaavat paperiraina ja kaapimen mainittu taaempi puoli.

Yllättäen on todettu, että käytännön olosuhteissa stalagmiittien 5 muodostuminen estetään keksinnön mukaisilla toimenpiteillä vaikuttamatta päällystysseoksen koostumukseen ja/tai käyttäytymiseen millään tavalla.

Keksinnön etuna on edelleen, että kaavinterän käyttöikä pitenee huo-10 mattavasti, koska tätä terää ei enää tarvitse vaihtaa siten kuin on tavallista silloin, kun liian paljon stalagmiittia on muodostunut, vaan koska stalagmiittia ei enää muodostu, terä tarvitsee vaihtaa ainoastaan silloin, kun terän reunassa alkaa esiintyä merkkejä kulumisesta, joka ei muista syistä ole hyväksyttävää.

15

Kaapimia tunnetaan monia eri tyyppejä ja vaikka esillä olevassa tekstissä viitataan yksinkertaisuuden vuoksi aina kaavinterään, korostaen, että keksintö ei rajoitu ainoastaan kaavinterien käyttöön vaan sitä voidaan soveltaa kaikenlaisiin kaapimiin, jotka ulottuvat olennaisesti yli 20 koko paperirainan leveyden ja joiden käytössä esiintyy stalagmiittien muodostumisongelma.

Edelleen huomautetaan, että julkaisussa US-A 3152918 esitetään, että paperin päällystyksessä päällystysseoksen ominaisuuksiin voidaan 25 vaikuttaa syöttämällä kosteutta esiannostuslaitteen ja kaavinterän väliselle alueelle suihkutusaukoilla varustetun putken kautta. Tämä periaate on kuitenkin täysin sopimaton silloin, kun käytetään päällystysseosta, jolla on suuri kiintoainepitoisuus, kaavinterän kanssa, jolloin stalagmiittien muodostumisongelma on juuri suurin näin korkeilla kiintoainepitoi-30 suuksilla.

Tekniikan tason suhteen viitataan vielä julkaisuun FI-79578, jossa on esitetty ns. ilmakaavin. Tällainen kaavin ei ole yhteydessä päällystys-kerrokseen, vaan tämän kerroksen yhtenäinen paksuus saadaan aikaan 35 suurinopeuksisella ilmavirtauksella, joka kohdistetaan kaapimen rako-maisen aukon kautta päällystyskerrokseen. Kaapimen sisällä ilmavirtaan lisätään vesihöyryä kaapimen toimintaominaisuuksien parantami-seksi, jolloin kaapimen toimintanopeutta voidaan tyydyttävästi lisätä : afl.l Hill I ! I ttl ; “ 97409 FI912692.DOC ^ ' \ s 5 nopeudesta n. 100 m/s nopeuteen n. 300 m/s. Tämä toimintaominaisuuksien parannus saadaan aikaan siksi, että ilmakaapimen toiminta riippuu voimasta, jolla ilma osuu päällystyskerrokseen: lisäämällä ilmavirtaan vesihöyryä tämän kaasuvirtauksen kineettinen energia li-5 sääntyy ja tällöin voidaan myös saada aikaan päällystyskerroksen tasainen jakautuminen suurilla nopeuksilla. Tämän keksinnön mukaisesti stalagmiittien muodostumista estävää nestettä ei lisätä kaapimen sisältä, kuten julkaisussa FI-79578 vaikuttamaan kaapimen toimintaan päällystyskerroksen tasaamiseksi.

10

Keksintöä selitetään seuraavassa edelleen käytännön esimerkin avulla viitaten oheiseen piirustukseen, jossa kuva esittää perspektiivistä leikkauskuvaa paperinpäällystyslaitteesta, joka on varustettu keksinnön mukaisilla elimillä.

15

Kuvan viitenumero 1 tarkoittaa telaa, jonka pinnan yli paperiraina 2 kulkee. Tela 1 pyörii kuvan nuolen osoittamassa suunnassa. Ylimääräisen päällystyskerroksen poistamiseksi paperirainasta ja päällystysseosker-roksen tasoittamiseksi laitteeseen kuuluu kaavinterä 3, joka on tuettu 20 kappaleeseen 4, joka on suunniteltu pitämään kaavinterä koko leveydeltään toivotussa säädettävässä asennossa suhteessa telaan 1.

Tähän asti kuvattu laite on yleisesti tunnettu paperiteollisuudessa eikä kaipaa lisäselvitystä.

25 Kuten edellä on selitetty, päällystysseos, joka muodostaa märän tai kuivan risaisen reunan, eli stalagmiitin, kertyy suurilla telan 1 eli paperi-rainan 2 nopeuksilla ja/tai päällystysseoksen suurilla kiintoainepitoi-suuksilia kaavinterän 3 "kuivalla" puolella, johon puoleen viitataan kuvassa numerolla 3'.

30

Keksinnön mukaisesti tällaisen stalagmiitin muodostuminen estetään käyttämällä putkijärjestelmää, joka muodostuu kolmesta putkesta 5, tavanomaisesta syöttö putkesta 6 ja putkesta 7, jossa on tasaisin välein sumutussuuttimia 8. Putket 5 on yhdistetty toisesta päästään tavan-35 omaiseen syöttöputkeen 6 hanojen 9 avulla ja toisesta päästään putkeen 7. Putkien 6, 5 ja 7 kautta voidaan syöttää höyryä tai vettä tai niiden seosta tai muuta sopivaa nestettä höyryn tai nesteen muodossa : sumutussuuttimille 8, alueella, jota rajaa toisaalta kaavinterän "kuiva"

FI912692.DOC

6 97409 puoli 3' ja toisaalta paperiraina 2. Sumutussuutinten 8 sijasta voidaan myös käyttää yhtä tai useampaa syöttöaukkoa, jotka voivat olla joko rakojen tai muun muotoisia.

5 Nesteen määrää voidaan säätää hanojen 9 avulla, edullisimman nesteen ollessa höyry, koska sen määrää voidaan annostella kunnolla ja koska paperinvalmistusprosessissa muodostuu runsaasti höyryä. Käytännössä on todettu, että putken 7 tarkka asento suhteessa kaavinte-rään 3, syöttöaukon (-aukkojen) tai sumutussuutinten määrä ja tietty 10 muoto ja paine, jolla nestettä syötetään voidaan valita vapaasti laajalta alueelta, sillä paperirainan suuren nopeuden seurauksena kaavinterän "kuivan" puolen läheisyydessä syntyy alhaisempi paine eli neste ikään kuin imeytyy kaavinterän "kuivalle" puolelle ja estää stalagmiitin muodostumisen.

15

Lisäksi alan ammattimiehelle on selvää, että on olemassa useita itsestäänselviä vaihtoehtoja putkien 5, 6 ja 7 tietylle muodolle ja määrälle.

Kuten edellä esitetystä ilmenee, keksinnön avulla aikaansaadaan erit-20 täin tehokas, mutta myös erittäin edullisesti toteutettava ratkaisu ongelmaan, joka on paperinvalmistusprosessissa ollut ylipääsemätön ja tähän asti ratkaisematon monien vuosien ajan.

n m t mi i t f at ; ;

Claims (7)

1. Paperinpäällystysmenetelmä, joka käsittää päällystysseoskerrok-sen levittämisen paperirainalle ja paperirainan kuljettamisen kaavinta 5 pitkin, joka ulottuu paperirainan koko leveyden yli ja joka on yhteydessä päällystysseoskerrokseen paksuudeltaan tasaisen päällysteen aikaansaamiseksi paperirainalle, tunnettu siitä, että vahingollinen stalagmiit-tien muodostuminen paperirainan kulkusuunnassa katsottuna kaapimen taaemmalle puolelle estetään syöttämällä stalagmiittien muodostumi-10 sen estävää nestettä alueelle, jota rajaa toisaalta paperiraina ja toisaalta mainittu taaempi puoli.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että neste sisältää vettä. 15

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että neste on höyryä.

4. Paperinpäällystysiaite, johon kuuluu elin, joka levittää paperirainalle 20 (2) kerroksen päällystysseosta ja kaavin (3), joka ulottuu paperirainan koko leveyden yli ja joka on yhteydessä päällystysseoskerrokseen paksuudeltaan tasaisen päällysteen aikaansaamiseksi paperirainalle, tunnettu siitä, että laitteeseen kuuluu elimet (7, 8) stalagmiittien muodostumista estävän nesteen levittämiseksi tasaisesti paperirainan kulku-25 suunnassa katsottuna olennaisesti kaapimen (3) taaemman puolen (3') leveyden poikki alueelle, jota rajaavat paperiraina ja kaapimen mainittu taaempi puoli.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että elimet (7, 30 8) nesteen syöttämiseksi mainitulle alueelle käsittävät pitkänomaisen putken (7), jossa on vähintään yksi mainitulle alueelle suunnattu aukko (8), joka ulottuu olennaisesti kaavinterän (3) kanssa samansuuntaisesti, olennaisesti sen koko pituuden poikki, mainitun putken ollessa liitetty nestelähteeseen putkijärjestelmän (5, 6, 9) kautta. 35

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että kaavin on kaavi nterä. FI912692.DOC 97409 8

7. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että nes-telähde on suunniteltu syöttämään höyryä. · IU t anti 1.1 i jM : , 97409 9 FI912692 DOC