FI121122B - Menetelmä ja laitteisto kuiturainan päällystykseen käytettävän päällystysaineen käsittelemiseksi ja syöttämiseksi päällystyslaitteelle - Google Patents

Description

Menetelmä ja laitteisto kuiturainan päällystykseen käytettävän päällystysai-neen käsittelemiseksi ja syöttämiseksi pääIlystyslaitteelle

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä kuiturainan päällystykseen 5 käytettävän päällystysaineen käsittelemiseksi ja syöttämiseksi pääIlystyslait-teelle.

Prosessiteollisuudessa kaasujen, kuten ilman, sekoittuminen prosessissa käytettäviin nesteisiin ja seoksiin aiheuttaa tyypillisesti paljon ongelmia. Erityi-10 sesti paperin tai vastaavan kuiturainamateriaalin päällystyksessä päällystys-aineessa oleva kaasu ja kaasukuplat aiheuttavat päällystettäessä paperin pintaan epätasaisuutta ja jopa kohtia, joissa ei ole päällystettä lainkaan. Ongelma on joillakin päällysteaineilla suurempi kuin toisilla, mutta ongelma korostuu erityisesti sellaisilla päällysteaineilla, jotka keräävät enemmän kaasua 15 kuin toiset. Esimerkiksi talkkia sisältävät päällysteaineet sisältävät tyypillisesti paljon kaasua talkin ominaisuuksien seurauksena. Lisäksi ongelman merkittävyyteen vaikuttaa käytettävä päällystysprosessi. Esimerkiksi verhopäällystyk-sessä päällysteen kaasupitoisuus voi olla korkeintaan 0-0,25 tilavuusprosenttia. Muussa tapauksessa päällysteeseen sitoutunut kaasu saattaa aiheuttaa 20 päällystämättömiä kohtia päällystettävään aineeseen, kuten esimerkiksi paperiin tai kartonkiin.

Monikerrosverhopäällystyksessä kaasunpoiston merkitys kasvaa entisestään. Tällöin jos päällystyskerroksia on esimerkiksi kolme tai neljä, on jokaisen ker-25 roksen aikaansaamisessa käytettävästä päällysteestä poistettava kaasu mahdollisimman tarkasti.

Päällysteaineeseen sekoittuneen ja liuenneen kaasun poistamiseksi on kehitetty esim. erilaisia alipainekaasunpoistimia, joista erääseen toteutukseen 30 kuuluu alipainesäiliön sisään järjestetty pyörivä rumpu, jonka sisään päällys-tysaine johdetaan, jolloin päällystysaine nousee keskipainovoiman vaikutuk- 2 sesta ylöspäin pitkin rummun sisäseinämää ja poistuu rummusta ohuena kalvona törmäten alipainesäiliön seinämää vasten. Tunnetun tekniikan tason mukaisten alipainekaasunpoistimien ongelmana on niiden riittämätön kaa-sunpoistotehokkuus erityisesti korkean viskositeetin omaavilla aineilla. Tämä 5 aiheutuu siitä, että korkeaviskoosisten päällystysaineiden sisältämät pienet ilmakuplat eivät pääse edes erittäin suuren alipaineen eli alhaisen absoluuttisen paineen vallitessa kasvamaan niin suuriksi, että ne saataisiin rikottua tai että ne erottuisivat oman nousunopeutensa ansiosta.

10 Tätä ongelmaa on pyritty poistamaan kasvattamalla alipainetta, mutta tämän seurauksena päällystysaineessa käytettävä liuotin, esimerkiksi vesi, höyrystyy erittäin helposti, jolloin päällystysaineen kuiva-ainepitoisuus nousee. Toisena keinona käytetään käsittelyaikojen kasvattamista, mutta tällöin kaasunpoisto-laitteiden toimintakapasiteetti alenee, jolloin laitteita joudutaan hankkimaan 15 aiempaa useampi tai kasvattamaan niiden kokoa.

Eräänä ratkaisuna tähän ongelmaan on esitetty esillä olevan hakemuksen hakijan aiemmassa patenttihakemuksessa FI 20055713 esitetty menetelmä ja laitteisto, jossa kaasunpoistolaitteeseen syötettävään päällystysainevirtaan 20 kohdistetaan värähtely vaikutus, joka aikaansaa kaasupitoisuuden alenemisen ja/tai kaasukuplien yhteenliittymisen tai niiden koon kasvamisen kaasunpoistolaitteeseen syötettävässä päällystysainevirrassa. Värähtelytaajuus on edullisesti alueessa n. 16 - n. 60 kHz, jolla vaikutetaan päällystysaineessa oleviin kaasukupliin muodostaen ne isommiksi, jotka ovat helpommin poistettavissa, 25 esim. alipainetoimisella kaasunpoistolaitteella, tai jotka hajoavat kasvaessaan riittävän isoiksi. Värähtelykäsittelyn vaikutuksesta kaasunpoiston tehokkuus lisääntyy huomattavasti pelkkään tunnetun kaasunpoistolaitteen käyttöön verrattuna. Värähtelykäsittely voi tapahtua myös huomattavasti ultraäänitaa-juutta alemmilla taajuuksilla. Värähtelykäsittelyn alainen päällystysaine voi 30 olla ali-, yli- tai normaalissa ilmakehän paineessa.

3

Eräänä toisena ratkaisuna tähän ongelmaan on esillä olevan hakemuksen hakijan aiemmassa hakemuksessa FI 20055704 esitetty menetelmä, missä käytetään kaasunpoistolaitetta, johon on muodostettu kaksi eri osastoa siten, että kaasunpoisto suoritetaan yhtä laitetta käyttäen kahdessa eri vaiheessa.

5 Laitteeseen kuuluu ensimmäinen säiliöosa, johon on liitetty välineet alipaineen järjestämiseksi siihen, välineet päällystysaineen syöttämiseksi ensimmäisen säiliöosan sisäpuolelle, välineet kaasun poistamiseksi päällystysai-neesta ensimmäisessä säiliöosassa, ja välineet päällystysaineen poistamiseksi ensimmäisestä säiliöosasta, ja toinen säiliöosa, johon on liitetty välineet ali-10 paineen järjestämiseksi siihen, välineet päällystysaineen syöttämiseksi toisen säiliöosan sisäpuolelle, välineet kaasun poistamiseksi päällystysaineesta toisessa säiliöosassa, ja välineet päällystysaineen poistamiseksi toisesta säiliö-osasta, jolloin päällystysaine on järjestetty syötettäväksi aluksi ensimmäiseen säiliöosaan, missä tapahtuu ensimmäinen kaasunpoistovaihe, ja sitten en-15 simmäisestä säiliöosasta toiseen säiliöosaan, missä tapahtuu toinen kaasunpoistovaihe.

Alipainesäiliöosiin järjestetään edullisesti noin 1 kPa - 15 kPa:n absoluuttinen paine. Jos kammioon järjestetään alhaisempi absoluuttinen paine, niin mm. 20 päällystysaineen sisältämän liuottimen höyrystymispiste alenee ja on vaarana, että päällystysaineen laatu heikkenee kaasun poiston seurauksena. Toisaalta, jos kammioon järjestetään suurempi absoluuttinen paine, niin se ei välttämättä riitä päällystysaineen sisältämien kaasukuplien kasvattamiseen alipaineen avulla. Erittäin edullisesti alipainesäiliöön järjestetään noin 3 kPa -25 15 kPa:n absoluuttinen paine. Käytettävän absoluuttisen paineen alarajan nostamisella varmistetaan vielä paremmin se, että päällystysaine ei pääse höyrystymään kaasun poiston aikana. Tällä ratkaisulla saavutetaan hyvä tehokkuus, jolloin päällysteaineen sisältämää kaasua saadaan poistettua nopeasti ja tarkasti suuresta määrästä päällysteainetta.

30 4

Edellä esitetyt ratkaisut ovat sinänsä käyttökelpoisia kaasunpoiston tehostamiseksi päällystysaineesta. Tunnetun tekniikan mukaisessa ratkaisussa tämä kaasunpoistovaihe on kuitenkin tavallisesti suoritettu juuri ennen päällystys-aineen syöttämistä päällystyslaitteelle, jolloin eräänä ongelmana on se, että 5 kaasunpoiston kapasiteetti vaihtelee koneelle syötettävän määrän mukaan, jolloin kaasunpoistolaite toimii epästabiileissa olosuhteissa ja tuottaa kaasupi-toisuudeltaan vaihtelevaa päällystysainetta. Tällöin kuiturainan pinnalle muodostuva valmis päällyste voi sisältää ei-toivottuja kaasukuplia. Kuviossa 1 on esitetty kaaviollisesti tällainen tunnetun tekniikan mukainen järjestely, jossa 10 päällystysaine viedään valmistuslinjalta syöttösäiliöön 1, jonka jälkeen se viedään esim. syöttöpumpun 6A avulla kaasunpoistovaiheeseen 2, joka on edullisesti alipainetoiminen 3. Kaasunpoistovaiheesta 2 käsitelty päällystysaine viedään esim. syöttöpumpun 6B avulla päällystyslaitteelle 5, jolla se applikoi-daan päällystettävän kuiturainan pintaan. Kaasunpoistovaiheeseen 2, 3 syö-15 tettävän päällystysaineen määrä riippuu päällystyslaitteen 5 kulloinkin tarvitsemasta päällystysaineen määrästä.

Niinpä esillä olevan keksinnön eräänä päämääränä on aikaansaada menetelmä ja laitteisto, jolla vältetään kaasupitoisuudeltaan epätasaisen päällystys-20 aineen syöttö päällystyslaitteelle. Tämän päämäärän aikaansaamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että päällystysaine viedään kaasunpoistovaiheesta päällystyslaitteen syöttösäiliöön ja sieltä edelleen varsinaiselle päällystyslaitteelle.

25 Keksinnön mukaisessa menetelmässä syötetään kaasunpoistovaiheeseen päällystysainetta edullisesti vakiosyöttömäärällä, syöttömäärän ollessa esim.

0 - n. 50 % enemmän kuin päällystykseen tarvittava määrä, jolloin ylimäärä palautetaan kaasunpoistovaihetta edeltävään varastosäiliöön. Syöttömäärä on edullisesti 5-15 % enemmän kuin päällystykseen tarvittava määrä. Kaa-30 sunpoistovaiheesta syötetään kaasunpoistokäsiteltyä päällystysainetta samoin vakiosyöttömäärällä päällystyslaitteeseen järjestettyyn syöttösäiliöön, 5 jolloin pääIlystyslaitteen syöttösäiliöön viedään vain pääIlystyslaitteen kulloinkin tarvitsema määrä ja ylimäärä palautetaan varastosäiliöön. Kaasunpoisto-vaiheesta vakiosyöttömäärässä poistuva päällystysainevirtaus on tyypillisesti pienempi kuin kaasunpoistovaiheeseen tuleva päällystysainevirtaus, johtuen 5 kaasujen poistumisesta päällystysaineesta. Myös pääIlystyslaitteella päällys-tysvaiheessa yli jäävä päällystysaine palautetaan edullisesti kaasunpoistovai-hetta edeltävään varastosäiliöön konekierron asemasta.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräitä edullisia edelleen kehitelmiä on ku-10 vattu epäitsenäisissä vaatimuksissa 2 - 10.

Keksinnön mukaiselle laitteistolle on puolestaan tunnusomaista se, että pääl-lystyslaitteen yhteyteen on järjestetty oma syöttösäiliö, johon kaasunpoisto-vaiheesta tuleva päällystysaine on järjestetty syötettäväksi ennen varsinaisel-15 le päällystyslaitteelle syöttämistä.

Seuraavassa keksintöä kuvataan lähemmin oheisiin piirustuksiin viitaten, joissa: 20 Kuvio 1 esittää kaaviollisesti tunnetun tekniikan mukaista järjestelyä päällys-tysaineen kaasunpoistokäsittelyn ja päällystyslaitteelle syötön suorittamiseksi, ja kuvio 2 esittää kaaviollisesti erästä keksinnön mukaista järjestelyä päällys-25 tysaineen kaasunpoistokäsittelyn ja päällystyslaitteelle syötön suorit tamiseksi.

Kuviossa 2 on kuvattu ainoastaan kaaviomaisesti eräs keksinnön mukainen järjestely, jossa päällystysaineen valmistusprosessista tuleva päällystysaine 30 viedään aluksi varastosäiliöön 1, josta se viedään pumpun 6A avulla kaasunpoistovaiheeseen 2, jota esitetyssä suoritusmuodossa edeltää esikäsittelyvai- 6 he 7. Esikäsittelyvaihe 7 voi käsittää esim. päällystysaineen lämmityksen tai jäähdytyksen, suodatuksen, esikaasunpoistokäsittelyn, ultraäänikäsittelyn tai niiden eri yhdistelmiä. Kaasunpoistokäsittely 2 on edullisesti alipaineen käyttöön perustuva, ja se voi olla yksi tai useampivaiheinen, kuten esim. hakijan 5 aiemmassa hakemuksessa FI 20055704 esitetty menetelmä, missä käytetään alipainetoimistä kaasunpoistolaitetta, johon on muodostettu kaksi eri osastoa siten, että kaasunpoisto suoritetaan yhtä laitetta käyttäen kahdessa eri vaiheessa.

10 Kaasunpoistovaiheen jälkeen päällystysaine viedään pumpun 6B avulla pääl-lystyslaitteen 5 syöttösäiliöön 4, josta sitä syötetään pumpulla 6C päällystys-laitteelle levitettäväksi kuiturainalle. Esitetyssä järjestelyssä pumpun 6C jälkeen on sijoitettu suodatinelimet 9, jotka voivat olla mitä tahansa sinänsä tunnettua tyyppiä.

15 Järjestelyssä käytetään lisäksi edullisesti on-line -mittauslaitteistoa 8 esim. kaasunpoistovaiheesta poistuvan päällystysaineen kaasupitoisuuden mittaamiseen, jolloin kaasupitoisuudeltaan sallituista rajoista poikkeavan päällystysaineen pääsy pääIlystyslaitteen syöttösäiliöön 4 estetään ja palautetaan 20 takaisin varastosäiliöön, esim. laitteiston käynnistyksen yhteydessä, jolloin päällystysaine voidaan tarvittaessa kierrättää useampaan kertaan kaasunpoistovaiheen 2 kautta ennen sen syöttämistä syöttösäiliöön 4. Online-mittausvälineet 8 voivat käsittää esim. kaasunpoistovaiheesta tulevan päällystysaineen tiheyden mittauselimet, jolloin mitattua tiheystietoa voidaan 25 käyttää esim. päällystysaineessa jäljellä olevan kaasupitoisuuden määrittämiseen epäsuorasti. Tiheyden mittaus voidaan tehdä esim. paine-eromittauk-sena. Online-mittausvälineisiin voi kuulua myös esim. äänen tai ultraäänen käyttöön perustuva kaasupitoisuuden suora mittauslaite, jota voidaan käyttää tiheyden mittaamiseen perustuvan epäsuoran kaasupitoisuuden määrittämi-30 sen asemesta.

7

Eliminä päällystysaineen ohjaamiseksi syöttösäiliön 4 asemesta takaisin varastosäiliöön voi olla tarkoituksenmukaiset venttiilielimet (ei esitetty), jotka ohjaavat myös normaalissa toiminnassa kaasunpoistovaiheesta 2 syötettävän ylimääräisen päällystysaineen takaisin varastosäiliöön 1.

5

Laitteiston ollessa normaalissa toiminnassa varastosäiliöstä 1 syötetään pääl-lystysainetta vakiomäärässä kaasunpoistovaiheeseen 2 pumpulla 6A. Tämä vakauttaa kaasunpoistolaitteen toimintaa ja antaa tasaisemman lopputuloksen. Kaasunpoistovaiheesta syötetään niin ikään vakiomäärässä kaasunpois-10 tokäsiteltyä päällystysainetta pumpulla 6B syöttösäiliöön 4. Syöttösäiliössä 4 on esim. pinnankorkeuden mittausvälineet, joiden antaman tiedon perusteella syöttösäiliöön ohjataan kulloinkin tarvittava päällystysainemäärä, jolloin ylimääräinen päällystysaine ohjataan takaisin varastosäiliöön 1. Päällystysaineen syöttömäärä kaasunpoistovaiheesta on edullisesti alueessa 0 - n. 50 % 15 enemmän kuin päällystykseen tarvitaan.

20

Claims (13)

1. Menetelmä kuiturainan päällystykseen käytettävän päällystysaineen käsittelemiseksi ja syöttämiseksi päällystyslaitteelle (5), jossa menetelmässä pääl-5 lystysaineen valmistuksesta tuleva päällystysaine viedään varastosäiliöön (1), josta se viedään kaasunpoistovaiheeseen (2), tunnettu siitä, että päällystysaine viedään kaasunpoistovaiheesta pääIlystyslaitteen (5) syöttösäiliöön (4) ja sieltä edelleen varsinaiselle päällystyslaitteelle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasun poistovaiheeseen (2) syötetään päällystysainetta vakiosyöttömäärällä varastosäiliöstä (1).

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että päällys-15 tysainetta syötetään kaasunpoistovaiheeseen (2) n. 0 - n. 50 % enemmän kuin päällystykseen tarvittava määrä, jolloin ylimäärä palautetaan päällystys-laitteen syöttösäiliön (4) ohi kaasunpoistovaihetta edeltävään varastosäiliöön (1).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että päällys- tyslaitteella päällystysvaiheessa yli jäävä päällystysaine palautetaan kaasunpoistovaihetta (2) edeltävään varastosäiliöön (1).

5. Jonkin edellä olevan vaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 25 että menetelmässä mitataan päällystysaineen tiheys online -mittauksena.

6. Jonkin edellä olevan vaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään on-line -mittausta (8) kaasunpoistovaiheesta (2) poistuvan päällystysaineen kaasupitoisuuden mittaamiseen, ja että mene- 30 telmässä käytetään elimiä, joilla kaasupitoisuudeltaan sallituista rajoista poik- keavan päällystysaineen pääsy päällystyslaitteen syöttösäiliöön (4) on estettävissä.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasupi-5 toisuuden mittaamiseen käytetään äänen tai ultraäänen käyttöön perustuvaa mittausta.

8. Jonkin edellä olevan vaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasunpoisto suoritetaan yksi- tai useampivaiheisesti. 10

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kaasunpoisto suoritetaan alipainetta hyväksikäyttäen.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 15 kaasunpoistovaiheeseen liittyy yksi tai useampi esikäsittelyvaihe, valittuna ryhmästä, johon kuuluu: päällystysaineen lämmitys tai jäähdytys, päällystys-aineen suodatus, esikaasunpoistovaihe, ultraäänikäsittely tai niiden eri yhdistelmät.

11. Laitteisto kuiturainan päällystykseen käytettävän päällystysaineen käsitte lemiseksi ja syöttämiseksi päällystyslaitteelle (5), johon laitteistoon kuuluu välineet päällystysaineen valmistuksesta tulevan päällystysaineen viemiseksi varastosäiliöön (1), elimet (6a) päällystysaineen syöttämiseksi kaasunpoistovaiheeseen (2), ja elimet (6b) päällystysaineen syöttämiseksi kaasunpoisto-25 vaiheesta päällystyslaitteelle, tunnettu siitä, että päällystyslaitteen (5) yhteyteen on järjestetty oma syöttösäiliö (4), johon kaasunpoistovaiheesta tuleva päällystysaine on jäljestetty syötettäväksi ennen varsinaiselle päällystys-laitteelle syöttämistä.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu kaasunpoistovaiheen jälkeen järjestetyt online -mittauselimet päällystysaineen tiheyden ja/tai kaasupitoisuuden mittaamiseksi.

13. Patenttivaatimuksen 11 tai 12 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että laitteistoon kuuluu ennen kaasunpoistovaihetta (2) olevat päällystysaineen esikäsittelyvälineet (7), valittuna ryhmästä, johon kuuluu: päällystysaineen lämmitys- tai jäähdytysvälineet, päällystysaineen suodatusvälineet, esikaa-sunpoistovälineet, ultraäänilaite tai niiden eri yhdistelmät.