NO311183B1 - Fremgangsmåte til fremstilling av ettergivende papir og anlegg til bruk ved fremgangsmåten - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til fremstilling av strekkbart papir som angitt i innledningen til krav 1, og et anlegg til implementering av fremgangsmåten som angitt i innledningen til krav 7.

US-A-3454463 beskriver en fremgangsmåte hvor avispapir utsettes for styrt kompresjonskrymping, inkludert trekkene med å føre viresiden av en bane i kontakt med den bevegelige glatte overflate av en mekanisk komprimator, og krympe avispapirbanen til en verdi som hovedsakelig ligger over den ønskede verdi, og deretter strekke banen til den ønskede verdi.

EP-A-0631014 beskriver en fremgangsmåte til fremstilling av mykpapirprodukter.

En hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte som muliggjør fremstilling av papir med en høy grad av styrke, samtidig som det skal ha en strekkbarhet både i lengderetningen og i tverrgående retning i praktisk talt samme størrelsesorden.

En videre hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte som muliggjør fremstilling av papir i et kontinuerlig anlegg.

En videre hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte som muliggjør fremstilling av papir med en glatt overflate for å forbedre dets trykkeegenskaper.

Disse og ytterligere hensikter som vil fremgå av den følgende beskrivelse oppnås ifølge oppfinnelsen med den fremgangsmåte til fremstilling av strekkbart papir som beskrevet i krav 1.

For å implementere fremgangsmåten er det tilveiebrakt et anlegg som beskrevet i krav 7.

En foretrukket utførelse av den foreliggende oppfinnelsen skal heretter beskrives med henvisning til den ledsagende tegning, hvor: Figur 1 er et skjematisk riss av et anlegg for implementering av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen; Figur 2, 3, 4 og 5 er skjematiske riss som viser forskjellige valser som benyttes i forformingstrinnet; og Figur 6 er et skjematisk riss som viser valsene som benyttes i komprimeringstrinnet.

Som det fremgår av figurene, omfatter anlegget til fremstilling av strekkbart papir hovedsakelig en høytetthetsknafibrør eller knaenhet 1 bestående hovedsakelige av en sylindrisk tank 2 med bunn i form av en avkortet kjegle som er vent opp ned, og som internt rommer en konisk impeller 3 som på sin overflate omfatter et skrueformet fremspring.

Knaenheten 1 er forbundet til et lagertrau 4 forsynt med en rører 5, og er forbundet til en oppmalingsstasjon 6 bestående av oppmalingsenheter 7 av lavaskivetypen, vekselvis forsynt med beholdere 8. Utløpet fra den siste oppmålingsenheten 7 er forbundet til ytterligere en høytetthets oppmålingsenhet T av perforert ring typen, som igjen er forbundet med et lagertrau 9 som kommuniserer med en innløpskasse 10 som mater en stasjon 11 hvor papirhanen formes. Denne stasjonen omfatter en vire 12 strammet mellom to returvalser 13, anordnet til å utsette massen av vann og fibrøst råmateriale for progressiv vannekstrahering ved hjelp av gravitasjon og vakuum.

Den nedstrøms ende av papirbaneformestasjonen 11 fører til en pressestasjon 14, nedstrøms hvilken det er anordnet en impregneringsstasjon 23 og en etterfølgende forformingsstasjon.

Nedstrøms forformingsstasjonen 15 er det anordnet en tørkestasjon 16 av varmvalsetypen, hvilken sikrer et konstant fuktinnhold i papirhanen på mellom 15 % og 65 %, fortrinnvis 50 %, og en etterfølgende komprimerings stasjon 17 omfatter par av motsatt roterende valser av forskjellig type og overflatebeskaffenhet, drevet ved forskjellige hastigheter, og istand til å komprimere banen både i lengderetningen og på tvers. Især den øvre valse 37 i hvert par er av metall og omfatter en rekke ribber 38 anordnet langs omkretsens overflate, og roterer med høyere hastighet enn den tilhørende nedre valse 36 som er av gummi og har en glatt overflate.

Utløpet av komprimeringsstasjonen 17 er forbundet til ytterligere en tørkestasjon 18, som er forbundet til en glittestasjon 39 som er forbundet til en etterfølgende papirrullestasjon 19. Tørkestasjonen 18 sikrer et vanninnhold i papirhanen på mellom 4 og 15 %, fortrinnsvis 10 %.

Hensikten med glitte stasjonen er å forbedre trykkeegenskapene og bindingsegenskapene i det strekkbare papiret som fremkommer, og det benyttes en lineær belastning på mellom 10 og 100 kg/cm, fortrinnsvis mellom 50 og 52 kg/cm.

Mellom tørkestasjonen 18 og rullestasjonen 19 kan det være innsatt ytterligere en impregneringsstasjon og ytterligere en tørkestasjon for å utsette papirhanen for behandling for å forbedre dens trykkeegenskaper, dersom dette er påkrevet.

Anlegget ifølge oppfinnelsen omfatter også serier av styre- og automasjons-innretninger som sikrer at driftssyklusen blir korrekt implementert, og som vil bli nevnt i den grad det er nødvendig i løpet av den følgende beskrivelse. Driften av anlegget ifølge oppfinnelsen vil nå bli beskrevet med henvisning til gjennomføringen av banen under formingen gjennom de etterfølgende stasjoner.

Ballene av fibrøst råmateriale mates til høytetthetsknaenheten 1 sammen med en forhåndsbestemt mengde av vann til bruk ved blandingen. Her blir massen knadd, blandet med vann og spesielle bestanddeler blir tilført, hvilke har som hensikt å øke fibrenes strekkfasthet, og homogenisere vann- og fibermassen, og gi det fremstilte papir spesielle egenskaper.

Det fibrøse råmaterialet består særlig av plantefibre som kan være langfibret cellulose, kortfibret cellulose eller andre fibre fremskaffet av andre planter enn tre (bomullslinters, hamp, lin, esparto, bastardjute). De forskjellige råmaterialer kan bearbeides i den samme produksjonslinjen, eller fortrinnsvis i forskjellige linjer.

Rotasjon av impelleren 3 resulterer i progressiv knaing av det fibrøse råmaterialet, hvilket preserverer lengdene av de opprinnelige fibre, og resulterer i deres intime blanding med vannet og tilsetningsstoffene tilført i knaenheten. Tilsetningsstoffene som benyttes kan fortrinnsvis inneholde stivelse, som er istand til å binde sammen fibrene og øker deres strekkfasthet, eller karboksymetylcellulose (CMC), hvis hensikt er å dispergere fibrene og således forhindre deres koagulering, eller syntetiske harpikser og/eller melkeharpikser hvis hensikt er å binde sammen fibrene for å danne en slags elastisk forbindelse.

En masse av fibre, vann og tilsetningsstoffer forlater knaenheten 1 med et tørrstoffinnehold på ca. 15 %. Denne massen mates til den etterfølgende oppmalings stasjon 6 for å bli utsatt for virkningen av lavaskive-oppmalingsenhetene 7, som bearbeider fibrene hovedsakelig uten å kutte dem, men isteden hydratiserer dem med gniding og påfører spesielle egenskaper til massen. Som et resultat av denne behandlingen blir fibrene modifisert slik at deres sammenbinding og dannelse av en kontinuerlig og homogen struktur blir fremmet, særlig med hensyn på de egenskaper som skal oppvises av sluttproduktet.

Graden av oppmaling av massen kan fastlegges på grunnlag av objektive parametre målt i SR (Shopper Reagler)-enheter, og ifølge den foreliggende oppfinnelse må massen som forlater oppmalingsbehandlingsenheten ha mellom 30°SR og 60°SR, avhengig av gramvekten av papiret som skal fremstilles.

Ved utløpet fra det siste oppmalingstrinnet blir massen, som som angitt har mellom 30 o SR og 60 oSR, matet inn i en perforert ringoppmaltngsenhet 7', som funksjonerer ved en tetthet på ca. 20 %, og som har som formål å hydratisere fibrene, for å få dem til å svulme opp og krølles. Massen blir deretter matet inn i lagertrauet 9, og herfra inn i innløpskassen 10, hvorfra den med et tøiTstoffinnhold på ca. 0,5 til 1 % blir helt på den underliggende vire 12 i papirbaneformestasjonen 11.

På det innledende parti av denne viren har massen en tilbøyelighet til progressivt å eliminere vann, først på grunn av gravitasjonen og deretter ved sug, inntil den ved utløpsenden av viren har et tørrstoffinnhold på ca. 18 %.

Papirhanen 20 som forlater stasjonen 11 føres til pressestasjonen 14 mellom pressvalser 21 og filt 22, og taper vann for å oppnå et tørrstoffinnhold på ca. 35 %.

Papirhanen føres deretter til impregneringsstasjonen 23, hvor den behandles med en løsning av forskjellige tilsetningsstoffer hvis hensikt er å forbedre strekkbarhetsegenskapene i papiret og/eller å forbedre produksjons-teknologien. Denne impregneringen utføres fortrinnsvis med en sprøyte-innretning, men kan også utføres ved hjelp av andre systemer, f.eks. ved å føre papirbanene som er under forming gjennom tanker som inneholder impregneringsløsning. I begge tilfeller er mengden av impregneringsstoff regulerbar, hvilket har betydlige fordeler både med hensyn på kostnader av det benyttede stoff, og med hensyn på den eksakte bestemmelse av stoffet.

Banen som er impregnert på denne måten utsettes for forformingsbehandling i stasjonen 15, hvor én eller flere forformingsenheter er tilveiebrakt. Disse kan alle være identiske eller forskjellige. Særlig kan hver forformingsenhet omfatte: -en øvre valse 24 med et formet profil og en glatt valse 25 med tradisjonell glatt filt (figur 2); -en glatt øvre valse 27 og en glatt nedre valse 28, mellom hvilke det er plassert en filt 29 med en utvendig pregestruktur for passende å deformere papirhanen som er under forming, anordnet mellom filten og den øvre valse 27 (figur 3); -en øvre valse 30 med et formet profil og en glatt nedre valse 31 (figur 4); -en glatt øvre valse 32, en glatt nedre valse 33, en tradisjonel filt 34 og en filt 35 med pregestruktur anordnet mellom filten 34 og den øvre valse 32 (figur 5).

Bruk av flere forformingsenheter, som kan være identiske eller forskjellige, muliggjør oppnåelse av praktisk talt ethvert mønster på papirhanen, og i særdeleshet mønstre som ikke kan oppnås med en enkelt forformeenhet.

Papirhanen forformet på denne måten tørkes i stasjonen 16 til et tørrstoff-innhold på ca. 50 til 60 % ved at den passerer gjennom varme valser eller en varmlufttunnel, før den blir utsatt for komprimering.

Under føring fra pressestasjonen 14 til komprimeringsstasjonen 17 blir valsenes hastighet regulert slik at papiret utsettes for et strekk som er slik at det gjennomgår den maksimale lengdeforlengelse som er forenlig med dets strekkhastighet, for å oppnå en tverrsammentrekning av papiret, med en tilsvarende reserve i tverrstrekkbarheten.

Mellom forformingsstasjonen 15 og tørkestasjonen 16 kan det være plassert en tørke- og/eller sammensmeltingsstasjon, fortrinnsvis av infrarød type. I stasjonen 17 blir komprimeringen, som opptrer både i lengderetningen og i tverretningen, utført ved at papirhanen føres mellom et par valser (figur 6), hvorav den nedre valse 36 er av gummi og er drevet ved en viss hastighet, mens den øvre valse 37 er av metall og omfatter en rekke overflateribber 38, f.eks. i omkretsretningen, og roterer med høyere hastighet. På grunn av trykkvirkningen og utformingen av metallvalsen 37 og dens samvirkning med gummi overflaten på den andre valsen 36, utsettes papirhanen for bølge-bevegelse i tverrgående retning, og samtidig, på grunn av valsenes forskjellige hastighet, for en bremsevirkning fra gummivalsen og en medfølgende komprimering i lengderetningen.

Ved avslutning av dette komprimeringstrinnet blir papiret utsatt for ytterligere tørking i stasjonen 18 for å oppnå et tørrstoffinnhold på ca. 85 %, fortrinnsiv 90 %.

Det skal bemerkes at valsehastigheten ved banens føring fra komprimeringsstasjonen til utløpet av tørkestasjonen er regulert (hovedsakelig konstant) slik at det ikke påføres noen sammentreknings-spenning, slik at det i lengderetningen komprimerte papir ikke mister noe av sin strekkbarhet i lengderetningen.

Ved utløpet av tørkestasjonen 18 blir papirhanen utsatt for glitring i stasjonen 39.

Papirhanen som er fremskaffet på denne måten, hvilket særlig skyldes oppmalingen, impregneringen, forformingen og komprimeringsbehandlingen, har en høy grad av mekanisk styrke og strekkbarhet både i lengderetningen og i tverretningen, i en størrelseorden på minst 16 % i tverretningen og minst 20 % i lengderetningen, hvilket gjelder for papir med en gramvekt mellom 100 og 150 g/m<2>.

Claims (19)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av strekkbart papir, omfattende følgende trinn: -å mate en blanding av plantefibre til en knaenhet, -å blande blandingen med vann i knaenheten, - å male opp fibrene for å frembringe en masse, -å overføre den oppmalte masse til en innløpskasse, -å mate den oppmalte masse fra innløpskassen på en papirbaneformingsduk med medfølgende reduksjon av vannprosentinnholdet ved gravitasjon og vakuum, -å presse banen med medfølgende ytterligere reduksjon av dens vanninnhold, -innledende tørking av papirhanen til et hovedsakelig konstant fuktinnhold på mellom 15 % og 65 %, -komprimering, -sluttørking til et fuktinnhold på mellom 15 % og 4 %, fortrinnsvis 10 % til 8 %, -glitting, karakterisert ved at: -oppmalingstrinnet utføres ved å male fibrene i en flertrinnsenhet for å oppnå en masse med en oppmalingsgrad på minst 30°SR, -komprimeringstrinnet utføres mellom i det minste ett par valser, hvorav den ene valsen består av et hardt materiale omfattende overflateribber anordnet langs omkretsen, og den andre valsen er av mykt materiale med en glatt overflate, i det den førstnevnte valsen er drevet ved en høyere hastighet enn den sistnevnte valsen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at glittetrinnet utføres med en lineær belastning på mellom 10 og 100 kg/cm, fortrinnsvis 50 til 52 kg/cm.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det etter oppmalingstrinnet utføres ytterligere et høytetthetsoppmalingstrinn.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at papirhanen mellom pressetrinnet og komprimeringstrinnet utsettes for strekk for å gi den en maksimal langsgående forlengelse som er forenlig med dens strekkfasthet.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det etter komprimeringstrinnet ikke påføres noe langsgående strekk på papirhanen, idet minste inntil dens fuktinnhold har falt til under 4 %.

6. Fremgangmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den sammenpressede bane impregneres med tilsetningsstoffer i løsning for å forbedre den etterfølgende forformingsbehandling.

7. Anlegg for implementering av fremgangsmåten ifølge ett av kravene 1 til 6, omfattende: -en knaenhet (1) for den fiberbaserte blanding, -en oppmalingsstasjon (6), -en innløpskasse (10), -en papirbaneformingsstasjon (11), -en pressestasjon (14), -en tørkestasjon (16), -en komprimerings stasjon (17), -en sluttørkestasjon (18), -en glittestasjon (39), karakterisert ved at oppmalingsstasjonen omfatter en flertrinns oppmalingsenhet hvor lavaskiver hydratiserer fibrene ved å gni dem uten å kutte dem, og ved at komprimerings stasjonen (17) omfatter minste ett par valser, hvorav den ene (36) består av et gummimateriale og er drevet ved en lavere hastighet enn den andre valsen (37) som består av et hardt materiale, hvorav i det minste én av de harde valsene er forsynt med en rekke ribber (38) anordnet langs overflatens omkrets.

8. Anlegg ifølge krav 7, karakterisert ved at en impregneringsstasjon (23) er anordnet mellom pressestasjonen (14) og tørkestasjonen (16).

9. Anlegg ifølge krav 8, karakterisert ved at en forformings stasjon (15) er anordnet nedstrøms impregneringsstasjonen (23).

10. Anlegg ifølge krav 7, karakterisert ved at knaenheten er av høytetthetstypen og består av en sylindrisk tank (1) med en bunn som er utformet som en avkortet kjegle snudd opp-ned, og internt rommer en konisk impeller (3) som omfatter en overflateskrue.

11. Anlegg ifølge krav 7, karakterisert ved at oppmalingsstasjonen (6) omfatter oppmalingsenheter (7) vekselvis forsynt med beholdere (8).

12. Anlegg ifølge krav 7, karakterisert ved at ytterligere en høytetthetsoppmalingsstasjon (7') av perforert ring typen er anordnet nedstrøms oppmalingsstasjonen (6).

13. Anlegg ifølge krav 7, karakterisert ved at papirbaneformingsstasjonen (11) omfatter en vire (12) strukket mellom returvalser (13), anordnet til å utsette massen av vann og fibrøse råmaterialer for progressiv vannekstrahering med gravitasjon og/eller vakuum.

14. Anlegg ifølge krav 7, karakterisert ved at pressestasjonen (14) omfatter pressvalser (21) og filt (22).

15. Anlegg ifølge krav 7, karakterisert ved at impregneringsstasjonen (23) omfatter elementer for påsprøyting av impregneringsløsningen på papirhanen (20).

16. Anlegg ifølge krav 9, karakterisert ved at forformingsstasjonen omfatter en øvre valse (24) med et formet profil og en glatt nedre valse (25) med tradisjonell glatt filt (26).

17. Anlegg ifølge krav 9, karakterisert ved at forformingsstasjonen omfatter en glatt øvre valse (27) og en glatt nedre valse (28), mellom hvilke det er anordnet en filt (29) med en utvendig pregestruktur.

18. Anlegg ifølge krav 9, karakterisert ved at forformingsstasjonen omfatter en øvre valse (30) av formet profil og en glatt nedre valse (31).

19. Anlegg ifølge krav 9, karakterisert ved at forformingsstasjonen omfatter en glatt øvre valse (32), en glatt nedre valse (33), en tradisjonell filt (34) og en filt (35) med en utvendig pregestruktur anordnet mellom filten (34) og den nedre valse (33).