FI121479B - Menetelmä ja sovitelma monikerrospäällystetyn paperin valmistamiseksi - Google Patents

Description

Menetelmä ja sovitelma monikerrospäällystetyn paperin valmistamiseksi 5 Tämän keksinnön kohteena on menetelmä, jonka avulla voidaan valmistaa tuotantotehokkaalla tavalla kaksoispäällystettyä tai useammillakin päällystekerroksilla päällystettyä paperia laajalla neliömassa-alueella.

10 Keksinnön kohteena on myös sovitelma menetelmän toteuttamiseksi .

Tässä tekstissä päällysteellä tai päällysteseoksella tarkoitetaan paperin pinnan optisiin ominaisuuksiin vaikutta-15 via päällysteseoksia, jotka sisältävät ainakin yhtä kiinteinä partikkeleina olevaa päällystepigmenttiä. Keksintöön voidaan yhdistää pintaliimaus tai muita käsittelyjä, mutta ne eivät muodosta osaa keksinnön mukaisesta ainakin kahdesta pigmenttipäällystysvaiheesta.

20

Monikerrospäällystys voidaan tehdä varsin monilla tavoilla. Jokaisen kerroksen valmistamiseen voidaan tietyin ehdoin käyttää mitä tahansa tunnettua päällystysmenetelmää. Lisäksi päällystyslinja voi olla paperikoneen kanssa yhtenäinen 25 (on-line) tai erillinen (off-line) linja ja jokaisella päällystysvaiheella voi olla oma valmistuslinjansa. Periaatteessa mitä yhtenäisemmäksi valmistuslinja on integroitu, sitä pienempi tuotevalikoima tuotantolaitteistolla voidaan valmistaa. Esimerkiksi jos käytössä on erilliset pape-30 rinvalmistuslinjat, eli paperikone ja kaksi päällystys-konetta, voidaan haluttaessa valmistaa päällystämätöntä, yhteen kertaan päällystettyä ja kahteen kertaan päällystettyä paperia. Tässä tapauksessa joustavuudelle asettaa rajan eri osien tuotantokapasiteetti. Yhtään tuotantokoneiston 2 osaahan ei kannata seisottaa pitkään toimimattomana, joten linjojen kapasiteetti on sovitettava eri tuotteiden tuotantomääriin. Samasta syystä on-line tuotannossa kannattaa valmistaa vain mahdollisimman pitkälle jalostettuja tuot-5 teitä käyttäen koko jalostuskapasiteettia hyväksi.

Toinen merkittävä seikka on tuotantolinjan herkkyys tuotantokatkoksille. Teoriassa mitä useampia laitteita on peräkkäin linjassa, sitä herkempi linja on katkoksille. Samoin 10 mitä myöhemmin linjassa katkokset tapahtuvat, sitä suurempi on menetetyn tuotannon jalostusarvo. Niinpä on-line ratkaisuissa kaikkien laitteiden luotettavuudella on suuri merkitys ja linjat pyritään suunnittelemaan niin, että niiden ajettavuus on hyvä. Tällöin voidaan joutua luopumaan joi-15 denkin tuotteiden valmistamisesta tai muuten rajoittamaan valmistuksen vaihtoehtoja esimerkiksi päällystemäärien ja pohjapaperin paksuuden tai koostumuksen osalta.

Hyvän ajettavuuden takia filminsiirtopäällystys on usein 20 käytetty menetelmä varsinkin on-line päällystyksessä. Hyvän ajettavuuden takia se ei laske liikaa tuotantolinjan luotettavuutta ja filminsiirtopäällystystä voidaan käyttää heikommille pohjapaperilaaduille kuin esimerkiksi teräpäällystystä. Erityisen suosittu filminsiirtopäällystys on mo-25 nikerrospäällystyksessä esipäällystysmenetelmänä, eli ensimmäisessä päällystysvaiheessa. Tällainen valmistusmenetelmä, jossa ensimmäinen päällystekerros valmistetaan fil-minsiirtopäällystimellä ja toinen teräpäällystimellä, soveltuu hyvin kaksoispäällystettyjen paperilaatujen tuotan-30 toskaalan neliöpainojen alkupäähän. Korkeammilla neliöpai-noilla filminsiirtomenetelmällä tehdyn päällysteen hiukan suurempi karheus ja rajoitettu suurin mahdollinen päällys-temäärä aiheuttavat sen, että runsaammin päällystettyjä laatuja ei tällä menetelmällä kannata tehdä. Kun päällyste- 3 määrät ja pohjapaperin neliöpaino kasvavat, kasvavat myöskin valmistettavan tuotteen laatuvaatimukset huomattavasti, koska kallista ja vaativaa pintakäsittelyä ei kannata tehdä ellei tuotteesta saada korkeamman laadun ansiosta korkeam-5 paa hintaa. Niinpä suuremmilla päällystemäärillä ja korkeammilla neliöpainoilla molemmissa päällystysvaiheissa käytetään teräpäällystysmenetelmiä, jolloin saadaan hyvä sile-ys ja korkea päällystemäärä jo ensimmäisessä päällystysvai-heessa. Toisaalta taas teräpäällystys ensimmäisessä vai-10 heessa ei sovi ohuiden tai koostumukseltaan heikompien pohjapaperien päällystykseen, koska teräpäällystys rasittaa aina rainaa ja pohjapaperin lujuuden vähentyessä erityisesti teräpäällystystä käytettäessä lisääntyy aina katkojen todennäköisyys.

15

Niinpä ensimmäisessä päällystysvaiheessa on sekä filmin-siirtopäällystykselle että teräpäällystykselle omat, tosin osittain päällekkäiset, sovellusalueensa. Filminsiirtopääl-lystyksen ja teräpäällystyksen yhdistelmälle sopii paremmin 20 kokonaisneliöpainoltaan alle 115 g/m2 tuotteet ja terä-terä kaksoispäällystykselle tätä raskaammat tuotteet. Off-line koneissa tehtaalla voidaan käyttää useampia päällystyslin-joja, jolloin niitä kombinoimalla päästään laajempaan tuotevalikoimaan. Tällöin tuotantokaluston vaatima investointi 25 on kuitenkin varsin suuri, koska jokaiselle käytettävälle päällystysmenetelmälle joudutaan valmistamaan oma päällys-tyslinjansa kuivaimineen ja muine laitteineen. Vaikka offline valmistustavalla saavutetaankin laaja tuotekirjo ja tuotannon joustavuus, on investoinnin kalleuden takia nyky-30 aikaisissa paperitehdasinvestoinneissa suuntauduttu on-line ratkaisuihin, jolloin tehtaat keskittyvät aina tarkemmin määrättyihin paperilaatuihin. Näin saadaan tuotantokustannukset tietyllä tuotteella alhaisiksi, mutta menetetään reagointikyky tuotteiden hinnan ja kysynnän muutoksiin vai- 4 luistettavaa tuotetta varioimalla.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä ja sovitelma, jonka avulla on-line tuotantolinjan joustavuutta 5 voidaan lisätä monikerrospäällystyksessä.

Yhden keksinnön suoritusmuodon tarkoituksena on saada aikaan tuotantolinja, jossa ainakin ensimmäisen päällysteker-roksen tekotapaa voidaan vaihtaa rainaa katkaisematta.

10

Yhden keksinnön suoritusmuodon tarkoituksena on saada aikaan päällystysasema, jossa raina voidaan ohjata kahden päällystimen kautta peräkkäin käyttämättä välissä rainaa tukevia tai ohjaavia toimilaitteita.

15

Keksintö perustuu siihen, että ainakin ensimmäisen päällys-tekerroksen valmistavat päällystysasemat käsittävät filmin-siirtopäällystimen ja teräpäällystimen.

20 Yhden keksinnön edullisen suoritusmuodon mukaan ensin rai-nan kulkusuunnassa on filminsiirtopäällystin ja sitten te-räpäällystin.

Yhden edullisen suoritusmuodon mukaan raina ohjataan fil-25 minsiirtopäällystimeltä suoraan teräpäällystimelle tukematta tai ohjaamatta rainaa päällystimien välillä silloin kun filminsiirtopäällystin on käytössä.

Yhden edullisen suoritusmuodon mukaan raina ohjataan fil-30 minsiirtopäällystimeltä suoraan teräpäällystimelle levitys-telan kautta silloin kun filminsiirtopäällystin on käytössä .

Edelleen yhden suoritusmuodon mukaan myös toisen päällyste- 5 kerroksen valmistamiseen käytettävät päällystysasemat ovat filminsiirtopäällystimen ja teräpäällystimen käsittäviä yhdistelmiä .

5 Yhden suoritusmuodon mukaan raina päällystetään ainakin kolmannen kerran ainakin yhdeltä puolelta.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle ja sovitelmalle on tunnusomaista se, mitä on esitetty itse-10 näisten vaatimusten tunnusmerkkiosissa.

Keksinnön edullisia suoritusmuotoja on määritelty täsmällisemmin epäitsenäisissä vaatimuksissa.

15 Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

Keksinnön avulla voidaan toteuttaa on-line paperinvalmis-tuslinja, jossa eri päällystystapoja voidaan käyttää optimaalisesti valmistettavan tuotteen mukaan. Samalla koneella 20 voidaan kattaa laaja päällystemääräalue aina tyypillisestä filmi+terä-päällystystavan optimialueesta terä+terä-päällystystavan optimialueelle. Tämä voidaan tehdä mahdollisimman lyhyellä rakenteella, jolloin ei tule kohtuuttoman pitkiä ja keveillä pohjapaperilajeilla ajettavuutta hait-25 taavia radanvientejä. Lisäksi ratkaisun avulla voidaan kilpailla joustavasti samalla paperikoneella paperimarkkinoil-la filmi+teräpäällystetyillä tuotteilla näin valmistettuja tuotteita vastaan ja vastaavasti terä+terämenetelmällä valmistettuja tuotteita vastaan. Näin voidaan suojata tuot-30 teista saatavaa hintaa ja vahvistaa tilauskantaa.

Kaksi päällystintä käsittävästä päällystinasemasta saadaan keksinnön avulla varsin lyhyt, joten se voidaan mahdollisesti sijoittaa jo olemassa olevaan tuotantolinjaan filmin- 6 siirtopäällystimen tai teräpäällystimen tilalle.

Keksintöä selitetään seuraavassa tarkemmin oheisten piirustusten avulla.

5

Kuvio 1 esittää yhtä keksinnön mukaista päällystinasemaa.

Kuvio 2 esittää on-line päällystinlinjaa, joka on toteutettu keksinnön avulla.

10

On-line valmistustavassa paperikoneella valmistetaan pohja-paperiraina ja sitä jatkojalostetaan paperikoneen perään integroidusti järjestetyillä laitteilla. Olennaista tässä menetelmässä on se, että raina viedään kaikkien jalostus-15 vaiheiden läpi paperikoneelta kiinnirullaimelle saakka rai-naa katkaisematta. Kaikkien linjan laitteiden on siten pystyttävä toimimaan jatkuvasti paperikoneen tuotantonopeudel-la. Monikerrospäällystyksessä paperikoneelta tuleva raina viedään ensin ensimmäisen puolen ensimmäiseen päällystys-20 vaiheeseen. Ensimmäinen päällystys voidaan tehdä jollakin teräpäällystimellä tai filminsiirtopäällystimellä. Seuraa-vaksi raina päällystekerroksineen kuivataan ja sen vastakkainen (toinen) puoli päällystetään tavallisesti samalla tavalla kuin ensimmäinenkin puoli. Tämän jälkeen seuraa 25 jälleen rainan kuivaus. Toisessa päällystysvaiheessa raina päällystetään vastaavalla tavalla molemmin puolin ja kummankin päällystekerroksen levittämisen jälkeen seuraa päällysteen kuivaus. Useimmiten toisessa päällystysvaiheessa päällystimenä käytetään jotakin teräpäällystintä, koska 30 niiden avulla saadaan aikaan paras painopinta useimpiin painopaperilaatuihin. Erittäin korkealaatuisia papereita valmistettaessa päällystysvaiheita voi olla vielä tämänkin jälkeen, jolloin toimitaan vastaavasti.

7

Keksinnön mukaisessa monikerrospäällystysmenetelmässä ensimmäisen vaiheen päällystimenä käytetään kuvion 1 mukaista päällystinasemaa. Siinä on radan kulkusuunnassa ensimmäisenä filminsiirtopäällystin 1. Filminsiirtopäällystimessä 1 5 on nipin muodostavat applikointitela 2 ja vastatela 3. Ap-plikointitelan yhteyteen on sovitettu applikointilaite 4 päällysteen levittämiseksi applikointitelalle 2 ja raina kulkee telojen 2 ja 3 välistä. Kun filminsiirtopäällystin on käytössä, applikointilaitteella 4 levitetään päällystet-10 tä applikointitelalle ja päällyste siirtyy telan 2 pinnalla nipissä kulkevan rainan pintaan. Filminsiirtopäällystimet ovat paperin ja kartongin valmistuksessa hyvin tunnettuja laitteita, joten niiden toimintaa ei tarvitse tässä kuvata lähemmin.

15

Radan kulkusuunnassa filminsiirtopäällystimen jälkeen on teräpäällystin 5, joka käsittää vastatelan 6, vastatelaa vasten toimivan applikointilaitteen 7 ja applikointilait-teen 7 jälkeen vastatelaa 6 vasten toimivan kaavinterän 8 20 toimilaitteineen. Joissakin tapauksissa kaavinterän sijalla voidaan käyttää kaavinsauvaa.

Käsiteltävä paperirata 9 tuodaan filminsiirtopäällystimelle 1 yläviistosta ohjaintelan 10 kautta vastatelan 3 ja appli-25 kointitelan 2 väliseen nippiin. Tästä raina kulkee vapaasti vietynä ja tukematta teräpäällystimen vastatelalle 6 ja kiertää telan 6 pintaa pitkin ja poistuu ylöspäin ohjainte-lalle 11 ja siitä edelleen kuivaimille. Tällä järjestelyllä raina 9 voidaan ohjata tukematta filminsiirtopäällytimeltä 30 1 teräpäällystimelle 5. Tämä perustuu siihen, että filmin- siirtopäällystimissä telat on asetettu pystysuunnassa hieman vinoon toisiinsa nähden, jolloin rainan luonnollinen kulkusuunta on ylhäältä alaspäin. Teräpäällystimissä taas kaavinterä on sijoitettava vastatelaan nähden rainan jättö- 8 puolelle ja raina on poistettava yläviistoon. Tämä johtuu siitä, että terä on voitava kääntää alas vastatelalta 6 huoltoa varten. Applikointilaitteen takia raina 9 on puolestaan edullista tuoda teräpäällystimelle 5 samoin ylä-5 viistosta. Edellä kuvatuista syistä vaihtoehtoisten pääl-lystinten on sijaittava edullisimmin kuvatussa järjestyksessä jotta saataisiin lyhyt ja tukematon radanvienti pääl-lystimeltä toiselle.

10 Vaikka radan ohjaamiseksi ei päällystinten välissä tarvitakaan ohjainteloja, radan levittäminen voi olla päällystinten välissä tarpeen erityisesti silloin, kun teräpäällys-tintä käytetään. Teräpäällystimelle tulevan rainan on oltava levittynyt tasaisesti vastatelalle, jotta suurella voi-15 maila rainaa painava terä ei aiheuttaisi rainaan ryppyjä tai jopa reikiintymistä. Rainan riittävä kireys poikittais-suunnassa varmistetaan levitystelalla, jonka kautta raina kulkee ennen siirtymistä teräpäällystimelle. Levitystela on edullisesti siirrettävä. Kun filminsiirtopäällystintä käy-20 tetään, levitystela on siirrettynä irti rainasta ja taas teräpäällystystä käytettäessä levitystela ohjataan kiinni rainan pintaan.

Tuotannon aikana raina kulkee molempien päällystinten kaut-25 ta, mutta vain toinen päällystimistä on toiminnassa. Jos filminsiirtopäällystintä 1 käytetään, niin teräpäällysti-mellä 5 raina vain kiertää vastatelan 6 kautta eikä rainal-le levitetä päällystettä eikä kaavinterä 8 ole rainan pintaa vasten. Vastaavasti teräpäällystystä käytettäessä fil-30 minsiirtotelan 2 pinnalle ei levitetä päällystettä ja raina vain kulkee filminsiirtopäällystimen vastatelan 3 kautta ilman muuta kosketusta. Näin päällystinten 1, 5 vastatelat 3, 6 toimivat ohjainteloina silloin kun päällystin ei ole käytössä. Menetelmä mahdollistaa päällystystavan vaihdon 9 rainaa katkaisematta. Vaihdossa yksinkertaisesti keskeytetään päällystys toiminnassa olevalla päällystimellä ja ajetaan toinen päällystin päälle. Siten päällystystavan vaihto on hyvin nopea. Kun jompaakumpaa päällystintä ei käytetä, 5 sen huoltotoimenpiteet voidaan ajoittaa käyttötauon ajaksi, joten keksinnön mukaisen vaihtopäällystysaseman tuotantotehokkuus on hyvä.

Kuviossa 2 on esitetty yksi päällystyslinja, joka on toteu-10 tettu keksinnön ajatuksen mukaisesti. Siinä paperikoneelta suoraan tuleva raina 9 viedään ensin esikalanterille 12, minkä jälkeen seuraa ensimmäinen keksinnön mukainen pääl-lystysasema 13, jossa on kaksi päällystintä 1, 5. Tällä päällystysasemalla 13 päällystetään rainan ensimmäinen puo-15 li, valinnaisesti joko filminsiirto- tai teräpäällystysme-netelmällä. Molempia päällystämiä ei käytetä samanaikaisesti, eli tässä valmistetaan vain yksi päällystekerros. Ensimmäisen päällystysvaiheen jälkeen raina on kuivattava, mitä varten linjassa on kuivaimet 14. Kuivainten 14 jälkeen 20 seuraa ensimmäisen päällystysaseman kaltainen toinen pääl-lystysasema 15 rainan 9 päällystämättömän puolen käsittelemiseksi. Tällä asemalla 15 käytetään yleensä samaa päällys-tysmenetelmää kuin ensimmäiselläkin päällystysasemalla, jotta rainan molemmista puolista saadaan samanlaiset. Luon-25 nollisesti toisistaan poikkeavat päällystysmenetelmät voivat olla käytössä, jos jostain syystä halutaan valmistaa tuotetta, jonka eri puolilla on erilaiset painatusominai-suudet. 1

Rainan toisen puolen ensimmäisen päällystyksen jälkeen seuraa jälleen kuivaimet 16. Toinen päällystekerros tehdään rainan kummallekin puolelle teräpäällystimillä 17, 19. Kummankin teräpäällystimen 17, 19 jälkeen seuraa kuivaimet 18, 20 ja viimeisen kuivausvaiheen 20 jälkeen on tässä esimerk- 10 kilinjassa vielä kalanteri 21 ja kiinnirullain 22.

Teräpäällystysasemalla päällysteen applikointi voidaan tehdä esimerkiksi suutinapplikointina tai erillisen applikoin-5 nin ja kaavinnan sijasta voidaan käyttää lyhytviipymäappli-kointia. Oleellista on kuitenkin se, että levitetty pääl-lystekerros tasoitetaan terällä tai sauvalla. Teräpäällys-tysasemat ovat nekin hyvin tunnettuja, joten niiden tarkempi kuvaaminen ei ole tässä tarpeen.

10

On ajateltavissa, että vaihtopäällystysasemalla päällystin-ten järjestys on päinvastainen. Tällöin kuitenkin radan-vienti muodostuu monimutkaiseksi.

Claims (6)

1. Menetelmä monikerrospäällystyksen tekemiseksi on-line valmistusprosessissa, jossa menetelmässä 5 - valmistetaan paperiraina paperikoneessa, - johdetaan raina ensimmäiselle päällystinasemalle (13) , - valmistetaan ainakin rainan ensimmäiselle puolelle ensimmäinen päällystekerros, 10. johdetaan raina ainakin yhdelle seuraavalle päällys tinasemalle (17) , - valmistetaan tällä ainakin yhdellä seuraavalla pääl-lystinasemalla (17) ensimmäisen päällystekerroksen päälle toinen päällystekerros, ja 15. johdetaan ainakin ensimmäisen päällystekerroksen valmistusvaiheessa raina kulkemaan ainakin filminsiir-topäällystimen ja teräpäällystimen kautta niin, että raina kulkee molempien päällystinten kautta, 20 tunnettu siitä, että valmistetaan ainakin yhtä ensimmäistä päällystekerrosta joko filminsiirtomenetelmällä tai terä-päällystysmenetelmällä ja vaihdetaan toiseen valmistustapaan valmistettavaa rainaa katkaisematta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu sii tä, että johdetaan raina ainakin yhdessä ensimmäisessä päällystysvaiheessa ensin filminsiirtopäällystimelle ja sitten teräpäällystimelle. 1

3. Jonkin patenttivaatimuksista 1-2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että johdetaan raina ainakin yhdessä ensimmäisessä päällystysvaiheessa ensin filminsiirtopäällystimelle ja sitten teräpäällystimelle tukematta rainaa päällystinten välillä filminsiirtopäällystimen ollessa käytös- sä .

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että johdetaan raina ainakin yhdessä ensim- 5 mäisessä päällystysvaiheessa ensin filminsiirtopäällysti-melle ja sitten teräpäällystimelle levitystelan kautta te-räpäällystimen ollessa käytössä.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että johdetaan ainakin yhdessä ensimmäisen päällystekerroksen valmistamisen jälkeisessä valmistusvaiheessa raina kulkemaan ainakin filminsiirtopäällystimen ja teräpäällystimen kautta.

6. Sovitelma monikerrospäällystyksen tekemiseen tarkoitetun on-line valmistusprosessin toteuttamiseksi, joka sovitelma käsittää: - paperikoneen paperirainan (9) valmistamiseksi, - ensimmäisen päällystinaseman (13), jolle raina (9) 20 johdetaan katkaisematta paperikoneelta, - ainakin yhden seuraavan päällystinaseman (17)toisen päällystekerroksen tekemiseksi ensimmäisen päällyste-kerroksen pinnalle, jolle päällystinasemalle (17) raina (9) on johdettavissa katkaisematta ensimmäiseltä 25 päällystinasemalta (13), jossa ainakin ensimmäinen päällystinasema (13) käsittää filminsiirtopäällystimen (1) ja teräpäällystimen (5) ja raina (9) on sovitettu kulkemaan ainakin filminsiirtopäällystimen (1) ja teräpäällystimen (5) kautta niin, että rai-30 na kulkee molempien päällystinten (1, 5) kautta, tunnettu siitä, että filminsiirtopäällystimen (1) ja teräpäällystimen (5) väliin sovitetusta liikuteltavasta levitystelasta, joka on siirrettävissä kiinni rainaan ja irti rainan pinnasta siten, että päällystysmenetelmää voidaan vaihtaa te- räpäällystyksen ja filminsiirtopäällystyksen välillä.