FI98237C - Menetelmä offsetpainossa käytettävän paperirainan valmistamiseksi - Google Patents

Description

98237

Menetelmä offsetpainossa käytettävän paperirainan valmistamiseksi , Rainaof fsetpainoprosessin aikana painoväriä levite- 5 tään rainan kummallekin puolelle samanaikaisesti, minkä jälkeen tehdään suhteellisen ankara kuivaus puhaltamalla korkeassa lämpötilassa olevaa ilmaa. Kuivausta korkeassa lämpötilassa tarvitaan levitettyjen painovärien kuivaamiseksi. Tämän kuivauksen aikana painopinta muuttuu karheak-10 si, jos rainan kosteuspitoisuus on suurempi kuin noin 3,5 %. Vastaavaa karhentumista ei esiinny arkkipainoprosessis-sa, jossa painovärit kuivataan hitaammin kemiallisen kovettumisen kautta, yleensä ilman ulkopuolisen lämmön käyttöä. Rainaof f setpainomenetelmällä korkean kosteuspitoisuu-15 den vallitessa painetun paperin tilaa kuvataan ilmauksella "lämpökarhentunut". Tämä karhentuminen riippuu sekä paperin että painokoneen parametreista. Ratkaisevin paperiin liittyvä parametri on painokoneeseen tulevan paperin kosteuspitoisuus. Painokoneessa vallitsevat kuivausolosuh-20 teet, mukaan luettuina rainan poistumislämpötila, nopeus ja uunin lämpötila, vaikuttavat kuitenkin myös lämpökar-hentumiseen.

Painokoneeseen tulevan rainan kosteuspitoisuudella on suuri merkitys. Paperilla, jonka kosteuspitoisuus on 25 korkeampi kuin noin 3,5 %, on taipumus muuttua karheammak-si painamisen aikana, kun taas paperi, jonka kosteuspitoisuus on pienempi kuin noin 3,5 %, muuttuu sileämmäksi painettaessa. Koska painokoneessa vallitsevia olosuhteita on vaikea muuttaa kohdistuksen ja painokoneen tuotantokyvyn 30 ylläpitotarpeen vuoksi, tämä merkitsee, että paperinvalmistajan täytyy tehdä tarvittavat säädöt painokoneessa , tapahtuvan lämpökarhentumisen estämiseksi.

Korkealaatuiseen painotyöhön tarkoitetulla rainaof f setpaperilla täytyy olla korkea kiilto ja sileys. Sekä 35 sileyttä että kiiltoa voidaan parantaa paperinvalmistuksen 2 n Ο ''Ί ~ f-·- 0/ aikana viimeistelyllä (kalanteroinnilla). Viimeistely voidaan tehdä superkalanteroinnilla tai polymeeristä valmistetulla telalla varustetulla kalenterilla. Lisäksi, kuten offsetpainomenetelmän ollessa kyseessä, rainan kosteuspi-5 toisuudella on suuri merkitys viimeistelyn aikana. Yleensä paperirainoilla, jotka on viimeistelty kosteuspitoisuuden ollessa korkea, on sileämpi lopullinen pinta ja voimakkaampi kiilto kuin paperirainoilla, jotka on viimeistelty kosteuspitoisuuden ollessa alhainen. Rainat, jotka on vii-10 meistelty kosteuspitoisuuden ollessa korkea, täytyy kuitenkin sitten kuivata sellaisen kosteuspitoisuuden saavuttamiseksi, joka ei aiheuta lämpökarhentumista painokoneessa. Viimeistelty raina on ikävä kyllä kuivauksen yhteydessä altis samantyyppiselle lämpökarhentumiselle kuin mitä 15 tapahtuu rainaoffsetpainatuksen aikana. Koska kosteudella on suuri merkitys sekä viimeistely- että rainaoffsetpaino-prosesseissa, ongelma koskee siten paperin viimeistelyä kosteuspitoisuuden ollessa korkea, niin että saavutetaan painajan toivoma korkea kiilto ja hyvä sileys ja samalla 20 toimittamaan painajalle raina, joka säilyttää mahdollisimman hyvin kiiltonsa ja sileytensä ja jonka kosteuspitoisuus on riittävän alhainen, jotta toimintakyky painokoneessa on hyvä. Siksi pelkkä viimeistely kosteuspitoisuuden ollessa korkea ei riitä, vaan paperi täytyy sitten 25 kuivata sillä tavalla, ettei kumota korkeassa kosteuspitoisuudessa tehdyllä viimeistelyllä saavutettua valmiin pinnan paranemista. Tämä saadaan aikaan valitsemalla kui-vausnopeus kulloinkin kyseessä olevan tuotteen mukaan ja haluttuihin tuloksiin johtava kuivausmenetelmä.

30 Yleisimmin käytettävä menetelmä paperirainojen kui vauksen karakterisoimiseksi on keskimääräinen vedenpoisto-nopeus, jonka yksikkönä on kg/(m2*h). Se ei ikävä kyllä ole nopeusvakio, sillä se on sekä vesipitoisuuden että rainan nopeuden funktio. Ilmatyynykuivaimelle, jossa kuivaus teh-35 dään konvektiokuumennuksella, on kuitenkin kehitetty käte- 3 98237 vä menetelmä kuivauksen karakterisoimiseksi. Tämä menetelmä perustuu siihen havaintoon, että rainaoffsetpäällystei-den kuivausta voidaan aina karakterisoida kuivausjaksolla, . jossa nopeus laskee, ts. kuivausnopeus riippuu vesipitoi- 5 suudesta. Koska logaritmifunktio linearisoi vesipitoisuu den riippuvuuden viipymisajasta, voidaan määrittää nopeus-vakio K, joka riippuu ainoastaan kuivaimen antotehosta (ts. kuivausilman lämpötilasta ja nopeudesta). Tämä vakio ei riipu vesipitoisuudesta eikä rainan nopeudesta, ja se 10 voidaan määritellä seuraavalla yhtälöllä: K( 1/h) = ln( W0/WF )Vt jossa W0 on paperin alkukosteuspitoisuus sen tullessa kui-15 vaimeen, WF on loppukosteuspitoisuus [kummallakin sama yksikkö (kg/riisi)] ja t on viipymisaika kuivaimessa tunteina. Otaksutaan, että tämä menetelmä soveltuisi myös korkean kosteuspitoisuuden vallitessa viimeisteltyjen Tainojen kuivaamiselle, kuten esitetään tässä keksinnössä. Las-20 keminen on suhteellisen helppoa konvektiokuivainten, kuten ilmatyynytyyppiSten kuivainten ollessa kyseessä, joilla on rajallinen pituus, jonka puitteissa raina käsitellään lämmöllä ja poistetaan kosteus. Kun tiedetään pituus ja rainan nopeus, on viipymisaika helppo määrittää. Samat lasku-25 toimitukset voidaan tehdä konduktiokuivauksen ja säteily-kuivauksen ollessa kyseessä mittaamalla matka, jonka raina kulkee konduktiokuivausrummun pinnalla, tai säteilykui-vausyksikön pituus. Kummankin edellä mainitun kuivausmenetelmän yhteydessä kosteutta poistuu kuitenkin muulloinkin 30 kuin rainan ollessa kosketuksessa kuivauslaitteen kanssa.

Siksi on selvää, että kuivausnopeusvakion laskeminen tar-kimmalla tavalla riippuu suuressa määrin käytettävästä kuivausmenetelmästä. Tämän keksinnön tehoa voidaan kuitenkin karakterisoida parhaiten seuraamalla jälkikuivauslait-35 teestä poistuvan rainan lämpötilaa. Optimaalinen toiminta- o π O 7 >7 >OZO / 4 kyky saavutetaan käyttämällä jälkikuivausmenettelyä, jonka seurauksena rainan poistumislämpötila on alhaisempi kuin noin 150 °C, edullisesti 90 - 130 °C, vaikka arvon 90 °C alapuolella olevien rainan poistumislämpötilojen pitäisi 5 antaa vastaavia tuloksia.

Tämän keksinnön kohteena on menetelmä offsetpainossa käytettävän paperirainan valmistamiseksi, jolle paperi-rainalle ei tapahdu lämpökarhennusta offsetpainon aikana, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että raina kuivataan 10 korkeintaan 3,5 % kosteuspitoisuuteen ennen painamista.

Tämän keksinnön mukaisesti parannettua rainaoffset-painopaperia valmistetaan viimeistelemällä raina joko su-perkalanterilla (SC) tai käyttämällä polymeeritelakalante-ria (SRC) olosuhteissa, joissa rainan kosteuspitoisuus on 15 suurempi kuin rainaoffsetpaperin viimeistelyssä tyypilli sesti käytettävä kosteuspitoisuus (ts. 3 - 5 %) ja pienempi kuin kosteuspitoisuus, joka aiheuttaisi liiallista opa-siteettihäviötä tai paperin mustumista tai laikullisuutta, valitussa lämpötilassa, paineessa ja rainan nopeudessa, ja 20 kuivaamalla sitten raina loppukosteuspitoisuuteen, joka on pienempi kuin noin 3,5 %, kohtuullisella ja olennaisesti tasaisella nopeudella, jota karakterisoidaan rainan pois-tumislämpötilalla käytettävän kuivausmenetelmän yhteydessä, joka voi olla esimerkiksi konvektion (ts. ilman), sä-25 teilyn (ts. infrapunasäteilyn), konduktion (ts. kuumennettujen telojen) tai matalapaineisen kuumennetun nipin (ts. kiillotuskalanterin) käyttö. Valmistetulla paperilla on korkea-asteinen kiilto ja sileys, ja edulliset jälkikui-vausolosuhteet minimoivat korkean kosteuspitoisuuden val-30 litessa tehdyllä viimeistelyllä aikaansaatujen pinnan ominaisuuksien menetyksen. Tällä menetelmällä eliminoidaan tehokkaasti painopinnan lämpökarhentuminen myöhemmän rainaof f setpainoprosessin aikana.

Lämpökarhentumiselle voidaan pitää tunnusmerkilli-35 senä paperin pinnan sileyden häviämistä painatuksen aikana 9 ο o 7 ^ U dL O / 5 mitattuna esimerkiksi Bekk-sileydellä. Lisäksi samantyyppistä lämpökarhentumista voi tapahtua minkä tahansa jälki-kuivausvaiheen aikana, jota käytetään korkean kosteuspitoisuuden vallitessa viimeistellylle paperille. Bekk-si-5 leystesti on paperiteollisuudessa yleisesti käytettävä ilmavuotomenetelmä. Bekk-testissä paperin pinnan suhteellista sileyttä mitataan ajalla (s), jossa määrätty ilmati-lavuus vuotaa paperin pinnan ja Bekk-laitteen sileän pinnan välistä. Mitä sileämpi paperin pinta on, sitä kauemmin 10 määrätyn ilmatilavuuden poistuminen kestää.

On tunnettua, että paperirainan sileyttä voidaan parantaa viimeistelemällä raina korkeassa lämpötilassa ja paineessa ja kosteuspitoisuuden ollessa korkea. Sileys ja kiilto yleensä paranevat viimeistelyn aikana kosteuspitoi-15 suuden kasvaessa pysyttäessä suunnilleen alueella 4-10 %. Kosteuspitoisuuden ollessa yli 10 % ilmenee sekä opasi-teettihäviötä että mustumista. Keksinnön mukainen viimeistely voidaan tehdä superkalanterilla tai polymeeritelaka-lanterilla, sillä kummallakin menetelmällä voidaan saada 20 aikaan suunnilleen samanlainen valmiin pinnan paraneminen. Korkean kosteuspitoisuuden vallitessa tehtävä viimeistely painokoneeseen menevän paperirainan sileyden parantamiseksi ei kuitenkaan ratkaise rainaoffsetpainatuksen aikana esiintyvää lämpökarhentumisongelmaa. Itse asiassa raina-25 offsetpainatuksen aikana ilmenevän lämpökarhentumisen ja painokoneeseen tulevan rainan kosteuspitoisuuden välillä näyttää vallitsevan riippuvuus. Jos painokoneeseen tulevan rainan kosteuspitoisuus on korkeampi kuin noin 3,5 %, painopinnan sileys on lähes aina heikompi kuin sileys paina-30 mattomana riippumatta korkean kosteuspitoisuuden vallitessa tehdyllä viimeistelyllä saavutetuista parannuksista.

• Jos raina sen sijaan kuivataan kosteuspitoisuuteen alle noin 3,5 % ennen painamista, painopinnan sileys on lähes aina parempi kuin sileys painamattomana. Korkean kosteus-35 pitoisuuden vallitessa tehdyllä viimeistelyllä aikaansaa- 6 n o o 7,7 y \j L '-j i tuun sileyteen vaikuttaa kuitenkin kuivausnopeus mahdollisessa jälkikuivausvaiheessa, jota käytetään kosteuspitoisuuden alentamiseen 3,5 %:ksi tai pienemmäksi painatusta varten. Parhaiden tulosten saavuttamiseksi tämän keksinnön 5 avulla raina viimeistellään siksi sen kosteuspitoisuuden ollessa korkea, noin 4 - 10 %, ja kuivataan sitten kohtalaisella nopeudella ja tasaisesti kosteuspitoisuuteen, joka on korkeintaan 3,5 %, sillä tavalla, että minimoidaan korkean kosteuspitoisuuden vallitessa tehdyllä viimeisteli) lyllä saavutetun sileyden menetys. Jälkikuivausvaihe voidaan toteuttaa millä tahansa saatavissa olevista menetelmistä tai niiden yhdistelmistä, mukaan luettuina säteily-, konvektio- ja konduktiomenetelmät.

Tämän keksinnön yhteydessä tarvittavan viimeistelyn 15 määrä riippuu tuotettavalle lajille asetetuista laatuvaatimuksista. Vaikka tämän keksinnön mekanismia ei täysin tunneta, lämpökarhentumisen otaksutaan johtuvan joko kuitujen irtoamisesta ja turpoamisesta, jota aiheuttaa veden hyvin nopea poistuminen, tai jännityksen laukeamisesta, 20 jota aiheuttaa veden imeytyminen kuituihin. Tätä ilmenee rainan suuren kuivausnopeuden ja offsetpainossa käytettävän kostutusveden yhteisvaikutuksen seurauksena. Siksi otaksutaan, että kohtuullisen ja olennaisesti tasaisen kuivauksen käyttö korkean kosteuspitoisuuden vallitessa 25 tehdyn viimeistelyn jälkeen ennen painamista mahdollistaa aiemmin märkien paperikuitujen sisäisen sitoutumisen, niin että toivotut painatusominaisuudet jäävät pysyviksi ja lämpökarhentumisilmiö heikkenee.

Kuvio 1 on pylväsdiagrammi, joka esittää rainaoff- 30 setpainatuksen vaikutuksen pinnan karhentumiseen; kuvio 2 on käyrästö, joka esittää ilmapuhalluskui- vauksen vaikutuksen pinnan sileyteen; kuvio 3 on käyrästö, joka esittää ilman puhallusta tapahtuvan kuivauksen (IR-kuivauksen) vaikutuksen pinnan 35 sileyteen; 7 noo?1"' y o /. ö f kuvio 4 on pylväsdiagrammi, joka esittää rainaoff-setpainatuksen vaikutuksen paperin pinnan sileyteen, kun paperi on viimeistelty tavanomaisesti ja sitten viimeistelty ja kuivattu keksinnön mukaisesti ennen painamista; 5 ja kuvio 5 on kaavio tämän keksinnön mukaisesta menetelmästä.

Lämpökarhentuminen on ilmiö, jota esiintyy kun rai-nan muodossa oleva paperi, jonka kosteuspitoisuus on yli 10 3,5 %, painetaan offsetpainomenetelmällä tai kun korkean kosteuspitoisuuden vallitessa viimeistelty paperi jälki-kuivataan optimaalisia heikommissa olosuhteissa. Se on hyvin pienen kokoluokan pintailmiö, joka on havaittavissa visuaalisesti ja tulee näkyviin sileysmittauksissa, eri-15 tyisesti Bekk-sileystestissä. Rainaoffsetpainatuksessa painovärejä levitetään samanaikaisesti paperirainan molemmille puolille, minkä jälkeen tehdään suhteellisen ankara ilmapuhalluskuivaus painovärien kuivaamiseksi. Kuumennetun ilman puhaltaminen rainan pintaan karhentaa rainaa ja hei-20 kentää olennaisesti sen sileyttä, jos rainan kosteuspitoisuus on korkeampi kuin noin 3,5 %.

Lämpökarhentumisilmiöiden estämiseksi rainaoffset-painatuksen aikana ja korkeakiiltoisen ja hyvin sileän arkin tarjoamiseksi painajan käyttöön tämän keksinnön mu-25 kaisesti ehdotetaan kaksivaiheista menetelmää, jossa raina viimeistellään ensin, joko superkalanterilla tai polymee-ritelakalanterilla, rainan kosteuspitoisuuden ollessa suhteellisen korkea, korkeampi kuin noin 4 % ja edullisesti suunnilleen alueella 4 - 10 %, ja kuivataan sitten konvek-. 30 tio-, säteily- tai konduktiomenetelmällä, niin että mini moidaan mahdollinen pinnan laadun heikkeneminen, kosteus-. pitoisuuteen, joka on korkeintaan 3,5 %. Viimeistelyssä kulloinkin käytettävä kosteuspitoisuus riippuu viimeistelyvaiheeseen valitusta lämpötilasta, paineesta ja rainan 35 nopeudesta. Valittava alkukosteuspitoisuus on tämän kek- 8 p. η o 7 n 7l>Z0/ sinnön yksi hyvin tärkeä piirre, jotta saadaan aikaan sileä pinta, jolla on aluksikin korkea kiilto ja opasiteetti, sillä jos viimeistelyvaihe toteutetaan kosteuspitoisuuden ollessa liian korkea, voidaan saavuttaa tila, jossa 5 rainalle voi tapahtua vakavaa opasiteetin häviämistä, mustumista tai laikuttumista. Nämä olosuhteet riippuvat kalenterin telojen välissä saavutettavasta rainan lämpötilasta ja lämpötilakäyrästä Z-suunnassa. Niinpä tämän keksinnön mukaisella menetelmällä tehtävän viimeistelyn kan-10 naita kriittinen rainan kosteuspitoisuus vaihtelee paperi-tyypin, lämpötilan, paineen, rainan nopeuden ja viimeiste-lymenetelmän mukaan.

Tämän keksinnön mukaisesti superkalanterille tai polymeeritelakalanterille tulevan rainan alkukosteuspitoi-15 suus on edullisesti korkeampi kuin noin 4 % mutta alhaisempi kuin kosteuspitoisuus, jossa saattaisi tapahtua mustumista, laikuttumista tai opasiteettihäviötä. Jos vii-meistelylaite toimii paperikoneen yhteydessä, yleensä lienee yksinkertaista säätää paperikoneessa tapahtuvaa kui-20 vausta, niin että saadaan aikaan viimeistelyn kannalta toivottu kosteuspitoisuus. Kun viimeistelylaite toimii paperikoneen ulkopuolella, voi joissakin tapauksissa olla välttämätöntä lisätä rainaan kosteutta ennen viimeistelyä. Kulloinkin vallitsevissa olosuhteissa sallittavissa oleva 25 korkein kosteuspitoisuus, ts. kosteuspitoisuus, jossa edellä mainittuja haitallisia ilmiöitä saattaisi tapahtua, voidaan helposti määrittää kyseisellä paperilla ja vii-meistelylaitteella tehtävin rutiinikokein. Kun viimeistely tehdään superkalanterilla, tyypillisissä toimintaolosuh-30 teissä viivakuormitus on noin 210 - 440 kN/m, jolloin nip-pipaine on yli 14 MPa, lämpötila noin 38 - 99 °C (teräste-lan pintalämpötila) ja rainan nopeus suunnilleen suuruusluokkaa 5-15 m/s. Superkalanterissa voidaan käyttää arvoon 710 kN/m ulottuvia viivakuormituksia suuremmilla no-35 peuksilla laitteiden saatavuuden mukaan. Polymeeriteloilla 5/*ΐ Γ> — η ύ L Ο / 9 varustetun viimeistelylaitteen ollessa kyseessä, joka käsittää yhden tai useampia kuumennettuja rumpuja ja yhden tai useampia pehmeitä polymeeriteloja, jotka ovat kosketuksessa kuumennetun rummun kanssa, tyypillisissä toimin-5 taolosuhteissa teräsrummun pintalämpötila on noin 120 -180°C, rainan nopeus 5-18 m/s ja toimintakuormitus 210 -530 kN/m, jolloin nippipaineeksi tulee yli 14 MPa. Polymeeri telakalanterille lämpötila korkeintaan 230 “C ja rainan nopeus korkeintaan 25 m/s voivat olla hyväksyttäviä. 10 Voidaan käyttää yhtä tai useampaa superkalanterin tai po-lymeeritelakalanterin nippiä paperityypin, päällysteen määrän ja halutun valmiin pinnan mukaan. Viimeistelyvaiheen aikana häviää jonkin verran kosteutta, mutta lämpö-karhentumisen vähenemisen saavuttamiseksi tämän keksinnön 15 mukaisesti raina täytyy viimeistelyn jälkeen ja ennen painamista jälkikuivata kosteuspitoisuuteen, joka on pienempi kuin noin 3,5 %. Tämän keksinnön yhteydessä käytettäviksi soveltuvia polymeeriteloja on saatavana lukuisilta toimittajilta, ja niihin kuuluvat telat, joita myydään nimillä 20 Beloit XCC, Kleinewefers Elaplast, Stowe Woodward Plastech A ja Kästers Mat-On-Line.

Jälkikuivausvaihe toteutetaan edullisesti kohtuullisella ja olennaisesti tasaisella nopeudella, mikä minimoi korkean kosteuspitoisuuden vallitessa tehtävällä vii-25 meistelyllä saavutettavan valmiin pinnan mahdollisen heikkenemisen. Edullinen kuivausmenetelmä olemassa oleville laitteistoille, joilla on tilarajoituksia, olisi ilman puhallusta toimiva menetelmä, esimerkiksi infrapuna(IR-) lämmittimien käyttö. Muidenkin kuivausmenetelmien, mukaan 30 luettuna ilman puhallus, asianmukaisissa olosuhteissa käytettynä tai pehmeän polymeeritelan ja kuumennetun teräste-lan muodostaman matalapaineisen kuumennetun nipin (kiillo-tuskalanterin) käytön on kuitenkin havaittu johtavan tyydyttäviin tuloksiin. Matala paine tarkoittaa tässä tapauk-35 sessa painetta, joka on alhaisempi kuin noin 14 MPa, n r> o -J r·' 10 useimpien päällystettyjen tai päällystämättömien paperilajien kohdalla. Jälkikuivausvaiheen päämääränä on kuivata raina sellaisella kuivausnopeudella, jota voidaan karakterisoida lämpötilalla, jossa raina poistuu kuivaimesta, 5 jolloin raina kuivuu tavalla, joka johtaa edellä mainittuun sisäiseen kuitujen sitoutumiseen ja estää kuitujen irtoamisen offsetpainossa. Niinpä mitä tahansa tunnettua paperirainojen kuivausmenetelmää voidaan asianmukaisesti toteutettuna käyttää tämän keksinnön yhteydessä.

10 Esimerkki 1

Rainaoffsetpainokoneessa tapahtuvan painopinnan karhentumisilmiön osoittamiseksi superkalanteroitiin kaupallisessa käytössä olevalla tavalla päällystettyä paperia, jonka kosteuspitoisuus oli 4 %, 6 % ja 8 %. Kalanter-15 ointiolosuhteet olivat nopeus 10 m/s, viivakuormitus 210 -280 kN/m ja lämpötila 82 °C. Ensimmäinen sarja tätä superkalanteroitua paperia painettiin kerran käyttämällä arkki-syöttömenetelmää. Kaksi lisäsarjaa painettiin kahdesti erilaisilla painokoneilla rainaoffsetmenetelmällä. Kaikki 20 painatukset tehtiin jälkikuivaamattomalle viimeistellylle paperille. Paperin, painamaton vertailunäyte mukaan luettuna, sileys mitattiin Bekk-menetelmällä. Tulokset esitetään kuviossa 1.

Kuviossa 1 esitettyjen tulosten mukaan päällystetyn 25 paperin sileys painamattomana paranee kosteuspitoisuuden kasvaessa viimeistelyn aikana. Arkkisyöttöpaperin sileys painettuna eroaa samalla vähän jos ollenkaan sileydestä painamattomana. Tämä tarkoittaa, että arkkisyöttöpainopro-sessi aiheuttaa vähän tai ei ollenkaan lämpökarhentumista. 30 Sen sijaan rainasyöttöpaperin sileys painettuna heikkenee dramaattisesti, erityisesti kosteuspitoisuuden kasvaessa. Siten on nähtävissä, että rainaoffsetpainoprosessi saa aikaan tämän keksinnön kehittämisen aikana havaitun lämpö-karhentumisilmiön.

9 Γ; r', -7 Γ7 υζύ/

Esimerkki II

Jotta saadaan selville kuivausnopeuden vaikutus lämpökarhentumisilmiöön, päällystetty paperi, joka oli viimeistelty superkalanterissa kosteuspitoisuuden ollessa 5 8 %, jälkikuivattiin ilmapuhalluksella rainaoffsetpainoko- neen kuivaimella tapahtuvan painopinnan kuivaamisen simuloimiseksi. Käytettiin neljää erilaista ilman lämpötilaa (143, 171, 199 ja 218 °C) ja kolmea erilaista nopeutta (2,5, 3,8 ja 5,1 m/s) erilaisten kuivausnopeuksien saavutit) tamiseksi. Kuivaimeen tulevan paperin kosteuspitoisuus oli 6,7 %, sillä kosteuspitoisuudesta hävisi 1,3 % superkalan-terointivaiheen aikana. Kuvio 2 esittää Bekk-sileyden alenemista kussakin lämpötilassa ja kuivausnopeudessa. Näistä tuloksista on nähtävissä, että kuivaimen lämpötilan koho-15 tessa rainan sileys heikkeni annetussa kosteuspitoisuudessa, mikä osoittaa, että ilmapuhalluksella tehtävä jälki-kuivaus voi karhentaa paperin pintaa, mikä voisi tapahtua myös painokoneessa, ja karhentuminen lisääntyy lämpötilan kohotessa ja kuivausnopeuden kasvaessa.

20 Esimerkki III

Paperinäytteitä, jotka olivat samaa paperia kuin esimerkissä II käytetty, kuivattiin IR-lämmittimillä, siis menetelmällä, jossa ei käytetä puhallusta, tehon ollessa 59 % ja 100 %. Kuivaimeen tulevan paperin kosteuspitoisuus 25 oli noin 6,7 %. Kuvio III valaisee vaikutusta, joka on rainan kuivaamisella ilman puhallusta, ja erityisesti alentunutta karhentumisastetta, joka saavutetaan kohtuullisella kuivausnopeudella, ts. IR-kuivaimien tehon ollessa 59 % eikä 100 %. 100-%:isella teholla kuivatun paperin , 30 Bekk-sileys laski noin 2 300 s:sta 1 100 s:iin. Sen sijaan 59-%:isella teholla Bekk-sileys laski noin 2 300 s:sta vain noin 1 800 s:iin.

Esimerkki IV

Päällystetyn rainaoffsetpainopaperin arviointi pai-35 nettuna osoitti tämän keksinnön mukaisen korkeassa kos- 12 n, r\ Γ'. r-f y o z o / teuspitoisuudessa tehtävän viimeistelyn ja jälkikuivauksen tehon. Viimeisteltiin muutamia paperinäytteitä superkalan-terilla kosteuspitoisuuden ollessa 4 % ja 8 %. Viimeistely tehtiin nopeudella 10 m/s, lämpötilassa 82 °C ja viiva-5 kuormituksella 210 - 280 kN/m, jolloin nippipaineeksi tuli yli 34 MPa. Jotkut näytteistä kuivattiin sitten IR-mene-telmällä erilaisilla kuivausnopeuksilla kosteuspitoisuuksiin, jotka olivat suunnilleen alueella 2,8 - 3,2 %. Jäl-kikuivausolosuhteet ja rainan poistumislämpötilat esite-10 tään taulukossa I. Näytteiden 3-8 Bekk-sileys ennen kuivausta oli 2 095 s. Näytteen 9 Bekk-sileys oli 717 s ennen kuivausta. Rainan poistumislämpötila IR-kuivaimesta mitattiin näytettä koskettamattomalla IR-pyrometrillä noin 30 cm kuivaimen poistoaukon jälkeen. Lämpötila täytyy mitata 15 riittävällä etäisyydellä kuivaimesta, jotta eliminoidaan kuivaimen mahdolliset vaikutukset saatuun mittaustulokseen.

Taulukko 1 20 Korkeassa kosteuspitoisuudessa tehtävä viimeistely, jälkikuivaus säteilylämmöllä Näyte Kuivausolosuhteet Kosteuspitoisuus % Bekk-sileys Poistumis-

Wf pai- pai- lämpötila nama net- (*C) jälki- 25 ton tu kuivaimesta 1 Ei kuivausta β 6.4 2 095 841 2 Ei kuivausta 4 4.2 717 619 3 2 yksikköä 100 * S 2.8 973 1 266 149 3 m/s 30 4 1 yksikköä 100 * 8 2,9 1 214 1 396 127 0.9 m/s 5 3 yksikköä 65 % 8 3.0 1 284 1 648 141 3 m/s 6 2 yksikköä 45 * 8 3.0 1 619 1 973 132 35 0.9 m/s 7 3 yksikköä 35 % 8 3.4 1 969 2 365 96 0,9 m/s , 8 3 yksikköä 100 * 8 3.2 1 005 1 403 149 5 m/s 40 9 3 yksikköä 100 * 4 3.2 619 635 121 10 m/s

Huomautus: on viimeistelylaitteeseen menevän paperin kosteuspitoisuus.

Wf on kosteuspitoisuus Jälkikuivauksen jälkeen.

13 π Γι — Γ7 y ο ζ ο /

Taulukossa 1 ja kuviossa 4 esitetyt tulokset osoittavat, että jos paperi jälkikuivataan kosteuspitoisuuteen, joka pienempi kuin noin 3,5 %, painopinnan sileys on melkein aina parempi kuin sileys painamattomana. Tässä esi-5 merkissä ankara jälkikuivaus rainan poistumislämpötilan ollessa yli 149 °C vähensi olennaisesti korkeassa kosteuspitoisuudessa tehdyllä viimeistelyllä saavutettuja etuja (katso esimerkiksi näyte 8, joka menetti noin puolet alkuperäisestä sileydestään rainan poistumislämpötilan ollessa 10 149 °C). Siksi tämän keksinnön mukaisesti rainan poistu mislämpötilan käyttö keksinnön toiminnan karakterisointiin on järkevä lähestymistapa.

Esimerkki V

Tehtiin tutkimus erilaisten j älkikuivausmenetelmien 15 tehon optimoimiseksi. Sekä superkalanteroinnilla (SC) että polymeeritelakalanteroinnilla (SRC) viimeisteltyjä paperi-näytteitä jälkikuivattiin IR:llä, kuivaussylinterillä (CAN) ja matalapaineisella kiillotuskalanterilla (GC). GC-jälkikuivausmenetelmässä käytettiin nippipainetta noin 11 20 MPa eli alhaisempaa painetta kuin mitä viimeistelyssä normaalisti käytetään. Päällystetylle rainaoffsetpaperille (70 Ib) saadut tulokset esitetään taulukossa II. Muille paperilajeille saatiin samankaltaisia tuloksia. Nämä tulokset osoittavat, että raina, jonka kosteuspitoisuus on 25 noin 6 %, voidaan jälkikuivata optimaalisesti erilaisilla kuivausmenetelmillä rainan poistumislämpötilan ollessa alueella 93 - 127 °C. Tässä esimerkissä rainan poistumis-lämpötilat mitattiin kontaktijälkikuivausmenetelmien yhteydessä näytettä koskettamattomalla pyrometrillä heti 30 rainan irrottua kuumennetusta rummusta.

5r n, ~ π U Z 0 / 14

Taulukko II

Korkeassa kosteuspitoisuudessa tehtävä viimeistely, säteily- ja konduktiojälkikuivauksen vertailu

Poistumis- 5 N»yte Viimeistely Kuivaus- Kosteuspitoisuus X Bekk-sileye lämpötila menetelmä (*C) jälki-

Vt «£ Ennen Jälkeen kuiveimeste 1 Super- GC 6.1 2.7 944 973 104 kalenteri CAN 2.9 1032 93 _______ IR ______ 3.1___829__124 2 149 (*C) GC 6.1 2.8 1314 1650 104 SRC CAN 2.8 1323 96 ___IR___2^8___1331 127 3 177 (*C) GC 6.2 3.1 1750 2048 104 SRC CAN 3.1 1786 99 ___IR___M___1843__127_ 4 204 (*C) GC 6.5 3.2 1835 2128 110 SRC CAN 3.2 2258 96 IR 3.6 2222 124 10

Kuten tässä esitetyn kuvauksen ja esimerkkien perusteella lienee ilmeistä ammattimiehelle, tämän keksinnön mukainen menetelmä tarjoaa tärkeitä etuja rainaoffsetpape-rin valmistuksen ollessa kyseessä. Käytännöllisesti katso-15 en kaksivaiheisen viimeistelymenetelmän ansiosta paperinvalmistaja voi tarjota painajalle korkealaatuista paperia, jolla on poikkeuksellinen toimintakyky rainaoffsetpainos-sa.

Claims (20)

9Γ. (-. ~7 ry OZO/

1. Menetelmä offsetpainossa käytettävän paperirai-nan valmistamiseksi, jolle paperirainalle ei tapahdu läm-5 pökarhennusta offsetpainon aikana, tunnettu siitä, että raina kuivataan korkeintaan 3,5 % kosteuspitoisuuteen ennen painamista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa paperiraina viimeistellään sen kiillon ja sileyden paran-10 tamiseksi, tunnettu siitä, että viimeistely, joka suoritetaan ennen kuivausta, aikaansaadaan viimeistely-laitteessa vähintäin 14 MPa:n nippipaineella rainan kosteuspitoisuuden ollessa välillä noin 4-10 paino-%.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että viimeistelylaite käsittää superkalanterilaitteen, joka koostuu useista kovista ja pehmeistä teloista, jolloin raina johdetaan vähintään yhden mainittujen kovien ja pehmeiden telojen muodostaman nipin läpi.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vähintään yhtä superkalante-rin kovista teloista kuumennetaan.

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että viimeistelylaite käsittää 25 kovan viimeistelytelan ja vähintään yhden joustavan vasta-telan, jolloin raina johdetaan vähintään yhden, mainitun viimeistelytelan ja vastatelan muodostaman nipin läpi.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että viimeistelylaite käsittää 30 toisen kovan viimeistelytelan ja vähintään yhden joustavan lisävastatelan, jolloin raina johdetaan vähintään yhden, mainitun toisen viimeistelytelan ja lisävastatelan muodostaman nipin läpi, ja vähintään yhtä kovista viimeistelyte-loista kuumennetaan.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuivausvaihe toteutetaan vähintään yhdellä kiillotuskalanterin nipillä puristuspa!- 16 ΠΠ07Π y^'lO/ neen ollessa pienempi kuin noin 14 MPa ja suunnilleen lämpötilassa 40 - 200 °C.

8. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että kuivausmenetelmä valitaan 5 konvektio-, säteily- ja konduktiokuivauksen joukosta.

9. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuivausvaihe toteutetaan kohtuullisella ja olennaisesti yhtenäisellä nopeudella, jotta säilytetään mahdollisimman suuri osa viimeistelyvaiheella 10 aikaansaadusta valmiin pinnan paranemisesta.

10. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että rainan kosteuspitoisuus on viimeistelyvaiheessa suunnilleen 6-8 paino-%.

11. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että kuivausvaihe suoritetaan siten, että kuivausnopeusvakio, joka määritellään kaavalla K(l/h) = ln( W0/WF )1/,: 20 jossa W0 ja WF ovat rainan alku- ja loppukosteuspitoisuus, yksikköinä kg/riisi, ja t on viipymisaika kuivaimessa, valitaan siten, että saadaan rainalle poistumislämpötila, joka säilyttää ainakin noin 50 % viimeistelyvaiheessa aikaansaadusta paperirainan pinnan parantuneesta kiillosta 25 ja sileydestä.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuivausmenetelmä valitaan konvektio-, säteily- ja konduktiokuivauksen joukosta.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, 30 tunnettu siitä, että viimeistelylaitteeksi valitaan superkalanteri tai synteettisellä telalla varustettu kalenteri.

14. Offsetpainossa käyttökelpoinen paperiraina, jolle ei tapahdu lämpökarhentumista offsetpainokoneessa, 35 tunnettu siitä, että se käsittää rainan, jonka kosteuspitoisuus ennen painamista on korkeintaan 3,5 %. il »il MH l;> i u . 17 n n 7 rv 7 t Z J /

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen paperiraina, tunnettu siitä, että ainakin rainan toiseen pintaan levitetään päällystettä.

16. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, 5 tunnettu siitä, että viimeistelylaite käsittää ensimmäisen kovan viimeistelytelan ja vähintään yhden joustavan vastatelan ja toisen kovan viimeistelytelan ja ainakin yhden lisävastatelan, jolloin raina johdetaan vähintään yhden, mainitun ensimmäisen kovan viimeistelytelan ja 10 vastatelan muodostaman nipin läpi, ja vähintään yhden, mainitun toisen kovan viimeistelytelan ja lisävastatelan muodostaman nipin läpi, ja että vähintäin yhtä mainituista viimeistelyteloista kuumennetaan yli noin 120 °C:n pinta-lämpötilaan ja kuivausvaihe suoritetaan rainan vähintään 15 noin 150 eC:n poistumislämpötilassa.

17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rainan poistumislämpötila on suunnilleen alueella 90 - 130 eC.

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että kuivausmenetelmä valitaan konvektio-, säteily- ja konduktiokuivauksen joukosta.

19. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viimeistelylaite käsittää su-perkalanterointilaitteen, joka koostuu useista kovista 25 teloista ja pehmeistä teloista, jolloin raina johdetaan ainakin yhden, mainittujen kovien ja pehmeiden telojen väliin muodostuvan nipin läpi, ja että ainakin yksi mainituista kovista teloista on kuumennettu alueella noin 40 -100 °C olevaan pintalämpötilaan, ja että kuivausvaihe suo-30 ritetaan rainan alle 150 °C olevassa poistumislämpötilassa.

20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rainan poistumislämpötila on suunnilleen alueella 90 - 130 'C ja kuivausmenetelmä vali- 35 taan konvektio-, säteily- ja konduktiokuivauksen joukosta. 18 f. r f' ~~ rt VuzO/