FI90121C - Vals foer en pappersmaskin eller motsvarande - Google Patents

Description

90121

Paperikoneen tai vastaavan tela

Vals för en pappersmaskin eller motsvarande 5

Keksinnön kohteena on paperikoneen tai vastaavan tela, jonka päälle rullataan materiaa-lirainaa, erityisesti paperia, joka tela käsittää metallisen telavaipan ja sen päälle sovitetun, vaippaan kiinnitetyn joustavan polymeeripinnoitteen.

10 Paperikoneella valmistuva paperi kierretään tampuuriraudan ympäri konerullaksi rullaimella. Yleisimpänä tyyppinä käytetään kehävetoista rullainta, jossa tampuurirauta tai tampuuritela pyörii rullaussylinteriä vasten. Viivapaineen hallinta on nykyisillä kumipinnoitteisilla tampuuriteloilla epämääräistä rullan pohjalla. Nykyisissä tampuuri-teloissa telan pinnan kovuus ja kokoonpuristuvuusominaisuudet poikkeavat varsin 15 ratkaisevasti paperin vastaavista ominaisuuksista, mistä on seurauksena se, että rullausta aloitettaessa tyhjälle tampuuritelalle ei saavuteta haluttua tampuurille rullatun paperin kovuus- ja tiheysjakaumaa. Rullaussylinterin ja tampuuritelan välisessä nipissä tulee tampuurin pintaan muutoskohta, jossa rainan vetojännitys muuttuu puristusjännitykseksi. Tämä aiheuttaa rullaan vikoja tai virheaiheita, jotka vuorostaan tampuuria auki rullatta-20 essa aiheuttavat ratakatkoja ja hylkyä. Ratakatkojen aiheuttaman hylyn osuus on nykyisissä ratkaisuissa erittäin suuri, jopa siten, että rullaa kohti voidaan hylkynä menettää jopa 3000 m paperia. Rahallisesti tämä vastaa erittäin suurta kustannuserää vuodessa.

25 Valmiita rullia tutkittaessa havaittiin, että rullien pohjat olivat huomattavasti liian kovia. Rainaa rullattaessa rullaussylinterillä tampuuritelalle raina seuraa aluksi rullaussylinteriä nipin keskelle ja tämän jälkeen muodostunutta konerullaa. Nipissä konerulla puristuu nippipaineen vaikutuksesta kokoon, mikä puolestaan saa aikaan rainaan kiristävän vaikutuksen. Erityisesti paperia rullattaessa paperin ominaisuudet luovat perustan nipin 30 rainaa kiristävälle vaikutukselle. Paperin kuroutumakerroin, joka ilmoittaa konesuunnan venymän ja paksuussuunnan kurouman suhteen, on erittäin pieni, arvioiden mukaan 2 c: ] -] 2 ί voin 0,01, siis lähellä nollaa rullauksessa esiintyvillä paineilla. Paperi puristuu näin ollen kasaan erittäin hyvin paksuussuunnassa venymättä konesuunnassa juuri lainkaan.

Tärkein rullan kokoonpuristumaan vaikuttava tekijä on nipissä esiintyvä viivakuormi-5 tus. Nipin aiheuttama jännitys ei ole lineaarinen viivakuormituksen suhteen, sillä viivakuormituksen kasvaessa ei paperirullaan syntynyt kokoonpuristuma kasva samassa suhteessa, koska viivakuormaa kantava pinta-ala kasvaa suhteessa enemmän. Nipin aiheuttama jännitys ei näin ollen myöskään kasva samassa suhteessa. Mikäli kokoonpuristuvuus rullassa kasvaa, niin rullaussylinteri painuu rullaan syvemmälle, mikä 10 puolestaan aiheuttaa sen, että raina kiristyy enemmän. Rainan kiristyessä eli ns. kireyslisän kasvaessa rulla taas puolestaan kovenee, mikä aiheuttaa rullan kokoonpuristuman pienenemisen nipissä. Tämä puolestaan saa aikaan sen, että kireyslisä jälleen laskee ja rullaan muodostuu uusi pehmeä kerros. Täten rullaan syntyy vuorotellen kovia ja pehmeitä kerroksia. Nämä kerrokset saattavat vuorotella vaimenevasti koko rullan 15 läpi.

Paperia rullattaessa muodostuu rullaan myös sisäisiä jännityksiä, jotka ovat toisaalta säteen suuntaisia ja toisaalta tangentin suuntaisia. Tämä johtuu siitä, että paperia rullattaessa paperi kiristää rullan yläpuolelta ja vastaavasti "roikkuu" alhaalta, jolloin 20 rullaan muodostuu rullan yläpuolelle ns. "sisäinen nippi". Muun muassa nämä edellä luetellut seikat aiheuttavat rullaan pohjavikoja, erityisesti kreppirynkkyjä, jotka esiintyvät rainassa ohuina kiemurtelevina rynkkyinä poikkisuunnassa yleensä alle 10°:n kulmassa konesuuntaan nähden. Pohjaviat aiheuttavat tuotannolle suuria haittoja, esim. hylkyä, kuten jo edellä on todettu.

25

Nyt esillä olevan keksinnön päämääränä on saada aikaan tela, jolla vältetään edellä kuvatut tekniikan tasoon liittyvät haittapuolet. Tämän toteuttamiseksi on keksinnölle pääasiassa tunnusomaista, että pinnoitteen ominaisuuksista ainakin kovuus ja kuroutu-makertoimen arvo eli Poisson-lukuarvo vastaavat olennaisesti telan päälle rullattavan, 30 määrätyn suuruisen materiaalirainakerrospaksuuden vastaavia ominaisuuksia.

li.

3 ¢0121

Keksinnön merkittävin ja tärkein etu tekniikan tasoon nähden on siinä, että telan runko, jonka päälle paperia tai vastaavaa rainaa rullataan, esim. tampuurirauta, on varustettu pinnoitteella, jonka ominaisuudet vastaavat mahdollisimman tarkasti telan päälle rullatun rainan, kuten paperin ominaisuuksia. Tärkeimmät näistä ominaisuuksis-5 ta ovat pinnoitteen kovuus sekä kuroumakerroin eli Poisson-luku. Keksinnön mukaisella pinnoitteella varustetulla telalla saadaan aikaan se, että rullauksessa eivät telan tai sen päälle muodostetun konerullan ominaisuudet muutu, vaan pysyvät koko ajan olennaisesti samoina, jolloin rullaan ei muodostu vuorottelevia löysiä ja kireitä kerroksia, vastaavasti pehmeitä ja kovia kerroksia, jolloin rainan ominaisuudet pysyvät samoina 10 koko rullan paksuudelta. Tällä saadaan vältettyä pohjahylyn muodostuminen ja sen seurauksena saadaan aikaan merkittäviä kustannussäästöjä. Keksinnön muut edut ja ominaispiirteet käyvät ilmi jäljempänä seuraavasta keksinnön yksityiskohtaisesta selostuksesta.

15 Seuraavaksi keksintöä selitetään esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen kuvioon viittaamalla, joka esittää kaaviomaisesti sivultapäin katsottuna keksinnön mukaista telaa tai vastaavaa rullaustilanteessa.

Piirustuksen kuviossa on keksinnön mukaista telaa merkitty yleisesti viitenumerolla 10. 20 Tela 10 on esim. tampuuritela tai tampuurirauta tai vastaava, joka rullauksessa muodostaa rullaussylinterin 1 kanssa rullausnipin N. Rainaa on kuviossa merkitty viitemerkin-nällä W ja kuvion mukaisesti raina W tuodaan rullauksessa rullaussylinterin 1 yli siten, että raina siirtyy rullausnipissä N telalle 10 muodostaen telan 10 päälle rullan. Tela 10 käsittää metallisen vaipan 11, jonka päälle on keksinnön mukaisesti jäljestetty pinnoite 25 12, jonka ominaisuudet vastaavat mahdollisimman hyvin telalle 10 rullattavan rainan W

ominaisuuksia. Erityisesti pinnoitteen 12 kovuuden ja kuroutumakertoimen eli Poisson-luvun tulee keksinnön mukaisesti vastata mahdollisimman tarkkaan telalle 10 rullattavan materiaalirainan W ominaisuuksia. Pinnoitteen 12 kovuus määräytyy rullattavan paperin kovuuden mukaan ja paperin rullauksessa voidaan sopivana pinnoitteen 12 kovuutena 30 pitää suuruusluokaltaan noin 85 Shore A kovuutta vaihteluvälin ollessa noin 50 Shore A - 95 Shore D. Tällaiset kovuuden arvot saavutetaan useilla tunnetuilla kiinteillä

4 <1 Ί O

:··! U I

pinnoiteaineilla, mutta koska pinnoitteelta 12 edellytetään määrätynlaista kokoonpuristuvuutta ja määrättyä Poisson-lukuarvoa, ei kiinteillä pinnoiteaineilla päästä haluttuun lopputulokseen, vaan pinnoitemateriaalilta edellytetään huokoisuutta. Pinnoitteen 12 huokosia on piirustuksen kuviossa merkitty kaavi omaisesti viitenumerolla 13. Kuten jo 5 edellä todettiin, paperilla Poisson-lukuarvo on hyvin lähellä nollaa ja myös keksinnön mukaisessa pinnoitteessa 12 on tavoitteena sama Poisson-lukuarvo.

Kuten jo edellä todettiin, pyritään pinnoitteella 12 jäljittelemään mahdollisimman tarkasti rullattavan rainan W, erityisesti paperin ominaisuuksia. Tällä tarkoitetaan sitä, 10 että pinnoitteelle 12 pyritään saamaan sellaiset ominaisuudet, jotka vastaavat edullisesti noin 15-30 mm:n paksuisen paperikerroksen ominaisuuksia. Tämä pätee erityisesti paperirainan kyseessä ollen, mutta muita materiaalirainoja rullattaessa pinnoitteen 12 ominaisuudet voivat vastata jotain muuta materiaalirainakerroksen paksuuden arvoa.

15 Kuten jo edellä on tuotu esiin, haluttuihin ominaisuuksiin päästään keksinnön mukaisessa ratkaisussa huokosia sisältävällä polymeeripinnoitteella. Huokosten 13 koon ja niiden jakautuman pinnoitemateriaalissa tulee mieluiten olla mahdollisimman tasaisia tai sitten voivat huokosten koko ja jakautuma muuttua tasaisesti telan 10 päätyjä kohti mennessä telan aksiaalisuunnassa yleensä siten, että pinnoite 12 on tällöin päädyistä 20 pehmeämpi kuin keskialueelta. Rullattavan materiaalirainan W ollessa paperia, on sopiva huokoskoon arvo suuruusluokkaa 0,5 mm huokosjakautuman ollessa noin 50 % matriisista. Huokosten koko ja jakautuma riippuvat kuitenkin rullattavasta paperista ja ne ovat sellaisia suureita, joita voidaan valmistuksen yhteydessä säätää. Haluttuun homogeeniseen pinnoitteen huokosrakenteeseen päästään käyttämällä valmistustekniik-25 kana esim. polyuretaanin muotti- tai rotaatiovalua ja/tai ruiskutusta.

Pinnoitteen 12 haluttuun huokosrakenteeseen ja kovuuteen päästään esim. esiseostamal-la polymeerin polyolikomponenttiin kemikaaleja, jotka reagoidessaan isosyanaatin kanssa aiheuttavat kaasun muodostusta pinnoitteen sisällä jähmettymisvaiheessa. Tällaisina 30 kemikaaleina voidaan käyttää esim. freonia, metyleenikloridia tai jopa vettä. Huokosra-kenne voidaan saada aikaan myös johtamalla valupään seoskammioon omalla erillisellä ii 5 '0121 syötöllä jotakin kaasua, joka sekoittuu nestemäiseen raaka-aineeseen ennen valusuutin-ta. Tämä kuitenkin edellyttää laitteistolta erityistä seoskammiota. Huokosrakenne voidaan pinnoitteeseen saada aikaan myös kuplittamalla polymeerimateriaalin molempia tai toista raaka-ainekomponenttia mekaanisesti ja jättämällä materiaalin vakumointi 5 pois. Materiaalin pintarakenteeseen voidaan vaikuttaa myös pumpuilla ja seoskammioil-la. Valmistuksen yhteydessä voidaan raaka-aineiden lämpötilalla säädellä huokosraken-teen jakautumaa ja huokosten kokoa. Kuten jo edellä on tuotu esiin, on tärkeää, että valmistuksen yhteydessä voidaan huokosrakenteen lisäksi säädellä myös pinnoitteen kovuutta.

10

Edellä on keksintöä selitetty täysin esimerkinomaisesti oheisen piirustuksen kuvioon viittaamalla. Keksintöä ei kuitenkaan ole rajoitettu koskemaan pelkästään kuviossa esitettyä esimerkkiä, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia oheisissa patenttivaatimuksissa määritellyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

15

Claims (9)

1. Paperikoneen tai vastaavan tela, jonka päälle rullataan materiaalirainaa, erityisesti paperia (W), joka tela (10) käsittää metallisen telavaipan (11) ja sen päälle sovitetun, 5 vaippaan (11) kiinnitetyn joustavan polymeeripinnoitteen (12), tunnettu siitä, että pinnoitteen (12) ominaisuuksista ainakin kovuus ja kuroutumakertoimen arvo eli Poisson-lukuarvo vastaavat olennaisesti telan (10) päälle rullattavan, määrätyn suuruisen materiaalirainakerrospaksuuden vastaavia ominaisuuksia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tela, jonka päälle rullattava materiaalisina on paperia (W) tai vastaavaa, tunnettu siitä, että pinnoitteen (12) kuroutumakertoimen arvo ja kovuus vastaavat olennaisesti 15-30 mm:n paksuisen rainakerroksen vastaavia ominaisuuksia.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tela, tunnettu siitä, että pinnoitteen (12) kuroutumakertoimen arvo on likimain nolla.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen tela, tunnettu siitä, että pinnoitteen kovuus on alueella 50 shore A - 95 shore D. 20

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen tela, tunnettu siitä, että pinnoitteen kovuus on likimain 85 shore A.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen tela, tunnettu siitä, että 25 pinnoite (12) on materiaaliltaan huokoista.

6 c-Γ 121

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen tela, tunnettu siitä, että huokoset (13) ovat olennaisesti tasaisesti jakaantuneena pinnoitemateriaaliin.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen tela, tunnettu siitä, että pinnoite (12) sisältää huokosia (13) noin 50 % matriisista. Il 7 m 21

9. Jonkin patenttivaatimuksen 6-8 mukainen tela, tunnettu siitä, että huokoskoko pinnoitteessa (12) on läpimitaltaan suuruusluokkaa 0,5 mm. 8 90i21