FI81858C - Vaevnad foer en pappersmaskin. - Google Patents

Description

1 81858

Kudos paperikonetta varten

Keksintö koskee paperikoneen kudosta, jota voi käyttää paperikoneen kuivausosassa käytettävien kuivaus-5 hihnojen valmistukseen, näiden koneiden puristinosassa käytettävien märkähihnojen valmistukseen ja sellaisten muodostusviirojen valmistukseen, joita voidaan käyttää taso- ja lieriöviirakoneissa, ja erityisesti se koskee kudoksia, jotka on tehty kehrätystä langasta ja synteet-10 tisten polymeerihartsien moni- ja yksikuitulangoista.

Paperikoneet ovat hyvin tunnettuja alalla. Nykyaikainen paperikone on olennaisesti laite, joka poistaa veden paperikerroksesta. Vesi poistetaan vähitellen koneen kolmessa vaiheessa tai osassa. Ensimmäisessä eli muo-15 dostusosassa kerros lasketaan liikkuvalle muodostusviiral-le ja veden pudotessa alas viiran läpi jää viiralle paperiarkki tai -raina, jonka kiintoainepitoisuus on noin 18-25 paino-%. Muodostettu raina viedään märkäpuristinhuopa-osaan ja yhden tai useiden telapuristimien läpi liikkuval-20 la puristinhuovalla niin suuren vesimäärän poistamiseksi, että muodostuu arkki, jonka kiintoainepitoisuus on 36-44 paino-%. Tämä arkki siirretään paperikoneen kuivausosaan, jossa kuivaushuovat puristavat paperin kuumia, höyryn kuumentamia sylintereitä vasten 92-96 paino-%:n kiintoainepi-25 toisuuden saamiseksi.

Paperikoneissa käytetään päättömiä hihnoja eri osissa paperiarkin tai -rainan kantamiseksi. Päättömiä hihnoja on paljon erilaisia muotoja, toiset on tehty metallista ja toiset tekstiiliaineesta, kuten puuvillasta, 30 puuvillasta ja asbestista tai puuvillasta, asbestista ja tekokuitu- tai lankamaisista aineista. Määrätyn aineen valinta riippuu jossain määrin kudoksen käyttötarkoituksesta, kuten esimerkiksi muodostuskudoksena, kuivauskudoksena tai märkäpuristushuopana. Tällaisia on kuvattu esimerkiksi 35 US-patenteissa 2 260 940, 2 354 435, 2 748 445, 3 060 547, 2 81858 3 158 984 ja GB-patentissa 980 288.

Eräs hihnan muoto, jota on käytetty laajalti muo-dostusviirana paperikoneen muodostusosassa, on hihna, joka on tehty keinotekoisten polymeerihartsimonofilamenttien 5 muodostamasta, avoimesta kudoksesta. Tällaisten kudosten suoritus on yleensä hyvä muodostusosassa, joskin tiettyjä rajoituksia on. Esim. hartsimonofilamenteilla on taipumus kerätä pikeä, tervaa ja muuta saastetta käytön aikana. Tämä lyhentää muodostusviiran kestoikää ja pakottaa pysäytit) tämään paperikoneen usein puhdistusta ja suojakemikaalien lisäystä varten. Tämä seisokki puhdistusta varten voi olla tarpeellinen jopa viikottain.

Paperikoneen kuivausosassa käytettävät kuivaushih-nat on perinteisesti tehty kuivaushuopakudoksista. Viime 15 vuosina on paperikoneen kuivausosassa käytetty erästä hih-nalajia, jota sanotaan "sihdiksi" ja joka tehdään kutomalla yhteen tekomonofilamentit tai kierretyt monifilamentit avoimeksi kudokseksi. Vaikka nämä sihtikudokset eivät läpikäy mitään vanutusta ja siksi eivät ole "huopia" tämän 20 sanan varsinaisessa merkityksessä, niitä nimitetään myös "kuivaushuoviksi". Päättömät hihnat kudotaan yleensä tasomaisina ja sitten päät liitetään yhteen päättömän hihnan muodostamiseksi. Valittava kudos voi olla kaksi- tai kolmikerroksinen kudos keinotekoisista langoista, kuten moni-25 filamenteista, kehrätyistä langoista tai filamenttilan- goista.

Kun huopa kantaa muodostetun paperirainan paperikoneen kuivausosan läpi, se auttaa kuivauksessa, säätää paperirainan kutistumisen ja estää rypyt. Huopakudoksen on 30 oltava luja, mitanpitävä, sen on kestettävä kemikaalit ja lämmön pilaantumatta, sen on oltava kulutuksen kestävä ja sillä on oltava sopiva läpäisevyys. Kaikki viime vuosina filamenttirakenteella kehitetyt kudokset ovat täyttäneet edellä kuvatut kuivaushuovan vaatimukset. Kuitenkin koko-35 naan monofilamenttikudoksista tehdyt kuivaushuovat, kuten

II

3 81858 muodostusviirat, keräävät pien, tervan ja muun saasteen, kuten paperipölyn, kerrostumia. Seisokki puhdistusta varten voi olla tarpeen jopa 2-3 viikon välein ja puhdistus voi aikaa myöten menettää tehonsa, kun huovan reikien 5 täyttyminen jatkuu. Tämä voi tietysti olla erittäin haitallista ja johtaa suureen osuuteen aliarvoista paperituotetta.

Alan asiantuntijat ovat jo kauan ymmärtäneet, että veden poiston tehokkuus paperikoneen puristinosassa on 10 kriittinen koko paperinvalmistuksen tehokkuuden kannalta. Tämä siksi, että ensin on poistettava suuri määrä vettä arkista puristimissa taloudellisen kuivauksen saavuttamiseksi. Toiseksi tehokkaampi veden poisto saa aikaan kuivemman ja siten lujemman arkin, joka ei murru yhtä hel-15 posti. Paljon erilaisia kudosrakenteitä on ehdotettu paperikoneen huoviksi, käytettäviksi hyväksi paperikoneen puristinosassa. Itse asiassa kudosrakenteet ovat kehittyneet jatkuvasti itse paperikoneeseen tehtyjä parannuksia vastaavasti. Tämä kehitys alkoi varhaisesta kudotusta 20 huovasta, joka kudottiin kehrätystä langasta, joka sitten huovutettiin tai vanutettiin mekaanisesti. Myöhemmin kehitettiin "Batt-on-Base"-rakenne, joka koostui kudotusta pohjasta ja neulaamalla kiinnitetystä vanulevypinnasta. Neulattuja batt-on-huopia käytetään laajalti tänään ja 25 niiden on sanottu edustavan teollisuuden nykytasoa. Paljon muita erilaisia rakenteita on kuitenkin saatavissa, mm kuitupuristinhuopia ja yhdistelmälaminaatteja, jotka käsittävät kudosalustan ja pintakerroksen, joka on taipuisaa, avosoluista polymeerihartsivaahtoa; ks. esim. kuvauk-30 siä US-patenteissa 1 536 533, 2 038 712, 3 059 312, 3 399 111 ja 3 617 442.

Yleensä paperikoneen märkäpuristinhuopakudokset, samoin kuin muodostusviirat ja kuivauskudokset, tarvitsevat säännöllistä kemiallista käsittelyä tai puhdistusta 35 käytön aikana kerääntyvien roskien tai saasteiden poista- 4 81858 miseksi. On myös edullista käyttää tiettyjä kemikaalisia lisäaineita sisäänajon alkuaikoina. On esim. hyvin tunnettua käyttää pieniä määriä pesuainetta, joka syötetään koko leveydelle ulottuvana suihkeena märkäpuristinhuoville huo-5 van muodostamisen aikana, so kun vesi puristetaan pois puristintelan avulla. Tämän pesuainesuihkeen tarkoituksena on tehdä märkäpuristinhuopa enemmän vettä imeväksi ja siten edistää huovan pysymistä puhtaana ja oikeaa kuivumista. Alalla on myös tunnettua käyttää sulppuveteen liuo-10 tettua, vapaata pesuainetta edistämään veden ulospuristus-ta valmistettavasta paperiarkista.

Pinta-aktiivisen aineen pienten määrien jakelu mär-käpuristinhuovan koko kestoaikana pidetään ihanteellisena. Mutta koska vaikeudet veden puristamisessa paperista 15 esiintyvät enimmäkseen muutamien ensimmäisten päivien aikana ja kun huopa puristetaan tasapainopaksuuteensa, on tärkeää lisätä pinta-aktiivinen aine tämän sisäänajokauden aikana. Sisäänajon ja puristamisen aikana on myös tärkeää pitää huopa puhtaana, niin että paperisulpun hiukkasia ei 20 jää huovan sisään, jossa ne voivat aiheuttaa kanavien rikkoutumisen huovan normaalissa kuivatuksessa. Pinta-aktiivinen aine toimisi samalla puhdistusaineena.

AU-patentissa 0 077 822 esitetään menetelmä, jolla estetään tiettyjen aineiden sitoutumista muoviviiraan pa-25 perikoneessa. Tässä tarkoituksessa viiraa käsitellään säännöllisesti moniarvoisella metallisuolalla, joka ilmeisesti reagoi viirassa olevan veden ja hiilihydraatin kanssa muodostaakseen tuoreen pinnoituksen, joka estää paperissa olevien hiilihydraattien tarttumisen viiraan.

30 Esillä olevan keksinnön tavoitteena on kehittää kemiallisten yhdisteiden, kuten pinta-aktiivisten aineiden syöttämistä märkäpuristushuopaan ja muihin paperikoneessa käytettäviin kudoksiin siten poistaen edellä mainittuja epäkohtia.

35 Keksinnön kohteena on täten kudos, jota käytetään

II

5 81858 paperikoneen kudoksena, joka käsittää useampia konesuun-taisia lankoja, jotka on kudottu yhteen useamman poik-kisuuntaisen langan kanssa, jolle kudokselle on tunnusomaista, että se käsittää välineet kemiallisen yhdisteen 5 hidasta vapauttamista varten kudoksen kemiallista käsittelyä varten.

Edelleen keksinnön kohteena on paperikoneen kui-vauskangas, joka käsittää kudottuja tekstiililankoja, jotka sisältävät onttoja kuituja, jotka on rakenteellisesti 10 integroitu mainittuun kankaaseen, jolle kankaalle on tunnusomaista, että ontot kuidut sisältävät kankaaseen hitaasti vapautettavaa kemiallista yhdistettä.

Keksinnön mukaisesti rakennetuilla kudoksilla poistetaan monet aikaisemmin käytännön haitoista. Keksinnön 15 mukaisesti tehdyt kuivaushuovat voidaan valmistaa täysfi-lamenttikudoksesta, joka antaa kauemmin poikkeuksellisen sileän pinnan, joka koskettaa paperiarkkiin. Tämän tuloksena saadaan paperituote, joka on suhteellisen vapaa jäljistä, samalla kun saavutetaan täysfilamenttikuivaushuovan 20 kaikki suotavat edut.

Keksinnön toisena kohteena on märkäpuristinhuopa, joka käsittää saumatun päättömän kudoksen, jossa on kudottu pohja, joka sisältää polymeerihartsia olevia onttoja kuituja, jolle huovalle on tunnusomaista, että ontot kui-25 dut sisältävät kudokseen hitaasti vapautettavaa kemikaalia.

Lisäksi keksinnön kohteena on muodostusviira, joka käsittää yhteenkudotuista konesuuntaisista ja poikkisuun-taisista langoista koostuvan saumatun päättömän kudoksen, 30 jotka langat muodostuvat synteettistä polymeerihartsia olevista kuiduista, jolle muodostusviiralle on tunnusomaista, että kuidut sisältävät hitaasti vapautettavaa kemikaalia viiran käsittelemistä varten.

US-patentissa 4 357 386 kuvataan paperikoneen mär-35 käpuristinhuopa, joka käsittää tekstiilipohjakerroksen, 6 81858 välikerroksen, jossa on synteettistä joustavaa polymeeri-hartsivaahtoa olevia raehiukkasia, ja märän paperiarkin vastaanottavan yläkerroksen, joka on liitetty pohjakerrokseen ja välikerrokseen neulaamalla, jolloin yläkerros kä-5 sittää useampia tekstiilitapulikuituja.

Tällaisessa huovassa raehiukkaset on tarkoitettu ainoastaan huovan imukyvyn parantamiseksi ja märästä paperiarkista tapahtuvan veden poiston edistämiseksi.

Esillä olevan keksinnön yllä mainitun tavoitteen 10 saavuttamiseksi tällaiselle märkäpuristinhuovalle on kek sinnön mukaisesti tunnusomaista, että mainittu vaahto sisältää huopaan hitaasti vapautettavaa kemikaalia.

Märkäpuristinhuopakudosten sisäänajo on nopeampi ja ne tarvitsevat harvemmin seisokkeja puhdistusta varten, 15 mikä lisää paperikoneen tehokkuutta aikaa myöten. Muodos-tusviirojen ja -huopien koko kestoikä pitenee huomattavasti verrattuna tunnettuihin viiroihin ja huopiin.

Oheisissa piirustuksissa kuvio 1 esittää suurennettua poikkileikkauskuvantoa 20 sivulta keksinnön mukaisen kuivauskudoksen erään toteutus-muodon osasta; kuvio 2 esittää toista suurennettua, osaksi katkaistua kuvantoa kuvion 1 näyttämän kudoksen kuituosasta; kuvio 3 esittää suurennettua poikkileikkauskuvantoa ' ' 25 sivulta keksinnön kudoksen vaihtoehtoisen toteutusmuodon osasta; kuvio 4 esittää suurennettua poikkileikkauskuvantoa sivulta keksinnön kudoksen toisen toteutusmuodon liikkumattoman osan osasta; 30 kuvio 5 esittää poikkileikkauskuvantoa sivulta kek sinnön märkäpuristinhuopakudoksen parhaana pidetystä toteutusmuodosta osiinsa hajotettuna; kuvio 6 esittää poikkileikkauskuvantoa sivulta keksinnön muodostusviiran parhaana pidetyn toteutusmuodon 35 osasta osiinsa hajotettuna; ja

II

7 81858 kuvio 7 esittää suurennettua kuvantoa kuvion 6 näyttämän lankaosan osasta.

Keksinnön parhaana pidettyjä toteutusmuotoja kuvataan seuraavassa viitaten oheisten piirustusten kuvioihin 5 1-7.

Kuvio 1 esittää suurennettua poikkileikkauskuvantoa sivulta keksinnön mukaisen kuivauskudoksen 10 kappaleen osasta. Kudos on monikerroksinen eikä siinä ole sidelanko-ja. Kudoksen ylempi pintakerros arkin puolella koostuu yh-10 destä kerroksesta yhteenkudottuja ja kehrättyjä lankoja ja se on muodostettu kutomalla pitkittäis- tai kehrättyjä loimilankoja 12 ja poikittais- ja kehrättyjä kudelankoja 14. Kehrätyt langat 12, 14 voidaan kehrätä tunnetulla tavalla ontoista kuiduista tai onttojen kuitujen seoksista 15 sekä lämmön kestävistä, luonnon tai keinotekoisista tapu- likuiduista, kuten polyesteri-, polyamidi-, polyakryy-li-, villa- yms. kuiduista ja niiden seoksista. Langat 12, 14 voivat myös olla monifilamenttilankoja, jotka sisältävät myös sekoitettuja, onttoja kuituja.

20 Koko selityksessä ja patenttivaatimuksissa käyte tyllä termillä "ontto kuitu" tarkoitetaan keinotekoisia tekstiilikuituja, jotka ovat onttoja ja joilla voi olla avoimet tai umpinaiset päät. Ontot kuidut ja niiden valmistusmenetelmät ovat hyvin tunnettuja, ks. esim. US-pa-25 tenttejä nrot 2 399 259, 3 389 548, 3 723 238, 3 772 137 ja 4 109 038. Kudokset voidaan tehdä monista eri keinote koisista polymeerihartseista, kuten polyamideista, polyestereistä, polyakryyleista, polyolefiineista, kuten poly-eteenistä ja polypropeenista, polyaramideista yms. Onttoja 30 kuituja voidaan käyttää yksinään tai sekoitettuina muihin tapulitekstiilikuituihin.

Alan asiantuntijat ymmärtävät, että kudoksen 10 pinnan suotava pehmeysaste voidaan säätää valitsemalla langoille määrätyt kuidut ja kiertämällä lankoja enemmän 35 tai vähemmän niiden valmistuksen aikana. Lankojen koko voi β 81858 vaihdella alueella 7,087 x 10'5 - 212,6 x 10‘5 kg/m (100-3000 graania/jaardi).

Onttojen kuitujen pehmeä, kehrätty lankapinta muodostaa lämpöesteen (eristyksen) keksinnön kuivauskudokses-5 sa 10 ja suojaa filamenttipohjaa (jota kuvataan seuraavas-sa), joka on muutoin altis pilaantumiselle altistuessaan paperikoneen kuivaussylintereiden kehittämälle, korkealle lämpötilalle. Onttojen kuitujen antama parempi eristys-suoja johtuu niiden ainutlaatuisesta rakenteesta, kuten 10 kuvio 2 esittää suurennetussa, osaksi katkaistussa kuvan-nossa kuvion 1 lankojen 12, 14 kuituosasta 20. Näytetyn onton kuidun 20 muoto on putkimainen ja sen päät ovat avoimet (kuvio 2 näyttää avoimen pään).

Kuvio 1 näyttää myös, että kudoksen 10 pohja koos-15 tuu kaksinkertaisesta kudoksesta, jossa on pitkittäisiä (loimi-)filamenttilankoja 18 ja poikittaisia (kude-)fila-menttilankoja 16. Yhteenkudottujen filamenttilankojen muodostama pohja antaa suuren vakavuuden ja rakenteellisen eheyden keksinnön kuivauskudokselle 10. Lankoina 16, 18 20 voidaan käyttää mitä tahansa kaupasta saatavia filamentti-*..· lankoja, joiden halkaisija on alueella noin 0,2-1,01 mm.

Tällaisia lankoja 16, 18 ovat esim. polyamidin, polyeste rin, polypropeenin, polyimidin yms monofilamentit. Useita pitkittäislankoja 18, joiden kudospäissä on silmukat, voi-25 daan käyttää. Silmukat tehdään alan asiantuntijan hyvin tuntemilla menetelmillä ja niiden avulla muodostetaan yhdys- ja neulasauma kudoksen 10 päiden välille päättömän kudoshihnan 10 muodostamiseksi.

Kuten edellä kerrottiin, on keksinnön parhaana pi-30 detty kudos 10 yhtenäinen monikerrosrakenne, jossa ei ole sidelankoja. Langat 12, 14 yhdistetään pohjan lankojen 16, 18 kanssa pitkittäislangalla 12, joka paikoitellen kulkee alas kutoutuen yhteen kudospohjan poikittaisen filament-tilangan 16 kanssa kuvion 1 mukaisesti, muodostaen mitä * · 35 alalla yleensä sanotaan "yhdistyskohdaksi". Koko kudosra-

II

9 81858 kennetta 10 voidaan sanoa sileäpintaiseksi monikerrosku-dokseksi. Kudos 10 voidaan kutoa tunnetulla paperikonehuo-van kutomakoneella yhdessä työvaiheessa. Pohjan langat 16, 18 kudotaan, kun taas kehrätyt langat 12, 14 kudotaan suo-5 raan pohjan lankojen 16, 18 ylle. Kahden lankarakenteen yhdistäminen tapahtuu kutomisen aikana laskemalla toinen kehrätty lanka 12 niin, että se kietoutuu yhteen pohjan toisen filamenttilangan 16 kanssa yhdistävien kohtien muodos-tamiseksi. Kahden rakenteen yhdistäminen tapahtuu 10 mieluiten määrätyssä järjestyksessä, esim. joka toisella poikittaislangalla 16, niin että ei vääristetä ylempää, kehrättyä lankapintaa eikä filamenttilankapohjaa.

Loimilankojen tiheys keksinnön kudotussa kudoksessa riippuisi valitun langan paksuudesta ja sen edullinen ti-15 heys voi olla alueella 3,94 - 70,87 loimipäätä/cm (10-180 loimipäätä/tuuma). Samoin poikittais- tai täytelankojen lukumäärä voi olla 3,94-23,62 lankaa/cm (10-60 lankaa/tuu-ma). Näiden tiheysrajojen sisällä yläpinta (mukaanlukien ontot kuidut) toimii lämpöeristyksenä, kun kuivauskudos 10 20 kulkee höyryn kuumentamien sylintereiden ylitse tai kuuma-ilmajohtojen alitse sen päällä olevien paperiarkkien kuivaamiseksi. Edellä kuvatut tiheysalueet varmistavat myös sen, että kudospinta on ei-jälkeä-tekevä suhteessa sen päällä kuljetettavaan paperiin.

25 Kuvio 3 esittää suurennettua poikkileikkauskuvan- toa sivulta keksinnön kuivauskudoksen 22 osasta, joka kantaa muodostetun paperiarkin 24. Kudoksessa 22 on kaksi lankarakennetta ja se on kudottu tai liitetty yhteen päi-densä kohdalla päättömän hihnan muodostamiseksi. Langat 30 26, 27, 28, jotka ulottuvat hihnan konesuunnassa, käsittä vät kudoksen kudelangat, kun taas lankojen 26, 27, 28 kanssa yhteenkudotut langat 30 käsittävät loimilangat. Kudoksessa 22 on kaksi kerrosta, so kerros yhteenkudottuja lankoja 26, 30 kuivattavaan paperiarkkiin 24 päin ja alem-35 pi kudekerros yhteenkudottuja lankoja 28, 30 poispäin pa- 10 81 858 periarkista 24. Langat 26, 27, 28 voivat olla kehrättyjä lankoja tai monifilamenttilankoja, jotka koostuvat ontoista kuiduista tai tapuli- ja onttojen kuitujen seoksista.

On eduksi, että langat 26, 30 sisältävät onttoja 5 kuituja, joiden denierit ovat 3-15 [(3,33-16,67) x 10'7 kg/m] ja pituus noin 2,54-15,24 cm (1-6") kun taas langat 27, 28 sisältävät onttoja kuituja, joiden denieri on 5-30 [(5,55-33,33) x 10"7 kg/m]. Kudoksen 22 on oltava niin tiheä, että pinta on sileä eikä jätä jälkiä.

10 Kuvio 4 esittää suurennettua poikkileikkauskuvantoa sivulta keksinnön kudoksen 32 toisen toteutusmuodon osasta, joka on muunnos edellä kuvatusta kudoksesta 22. Kuvion 4 mukaisesti muunnos käsittää tekstiilikuitujen muodostaman vanulevyn 34 neulaamisen kudoksen 22 arkkipuolelle. 15 Vanulevy 34 voi käsittää villa- ja tekokuitujen seoksen tai se voi koostua kokonaan tekokuiduista tai kokonaan ontoista kuiduista tai onttojen ja ei-onttojen kuitujen seoksesta. Sinänsä tunnetulla tavalla se voi myös sisältää sulakuituja, so tekokuituja, joiden sulamispiste 20 on alhaisempi kuin levyn muiden kuitujen. Kun levy on neu-lattu kudoksen 22 ulkokerrokseen, kuumennetaan levyä 34 esim. kuumilla ilmasuihkuilla tai viemällä se kosketukseen kuuman sylinterin kanssa, lämpötilaan, joka ylittää näiden ..· kuitujen pehmenemispisteen, jolloin kuidut sulavat pis- 25 teittäin yhteen levyn muiden kuitujen kanssa kuitujen kos-ketuspisteissä. Samalla koneen kudos olisi pantava alttiiksi ylhäältä tasaisesti jaetulle paineelle, mikä antaa tietyn jäämäpuristuksen levykerrokselle. Koska kuidut sulavat yhteen vain niiden levykerroksessa olevissa pisteis-30 sä, säilyy koneen kudos avoimena. Menetelmä, jolla kiinnitetään vanulevy neulaamalla, seuraavan lämmityksen ja tietyn puristuksen kera tai ilman sitä, on hyvin tunnettu ja antaa sileän superpinnan valmiille kudokselle 32.

Keksinnön mukaisesti edellä kuvattujen kuivausku-35 dosten 10, 22 ja 32 ontot kuidut 20 sisältävät nesteke-

II

li 81858 mikaalin 19 kuidun 20 soluontelossa 21 (ks kuviota 2).

Keino, jolla nestekemikaali 19 saadaan avoimeen soluonte-loon 21, on hyvin tunnettu; ks esim. US-patenttia 3 389 548.

5 Nestekemikaali 19 voi olla jokin sellainen, joka pannaan kudoksille 10, 22, 32 niiden toimiessa kuivaushih-nana paperikoneessa. Kemikaalina 19 voidaan käyttää esim. kiviöljyliuottimia, ei-ionisia pesuaineita ja kiviöljy-liuottimien emulsioita. Kuivaushuovan käytön aikana kerni -10 kaali 19 päästetään hitaasti kuitujen 20 avoimista päistä pien ja tervan muodostumisen tai kerääntymisen estämiseksi, kuten edellä on kuvattu.

Keksinnön mukaista paperikoneen märkäpuristinhuo-paa edustava on huopakudoksen 50 toteutusmuoto, joka näy-15 tetään kuviossa 5 osiinsa hajotettuna poikkileikkauksena sivulta. Kuvio 5 näyttää kaaviomaisesti kolme kerrosta kudoksessa 50. Pohjakerros 11 voi olla jokin tunnettu puris-tinhuopakudos. Kuvion 5 mukaisesti pohjakerros 11 koostuu mieluiten yhteenkudotuista konesuunnan (loimi) 18 ja poik-20 kisuunnan (kude) 16 tekstiilifilamenttilangoista, kuten edellä kuvattiin. Langat 16, 18 voivat myös olla kehrättyjä lankoja, jotka on kehrätty teko- tai luonnontapulikui-duista, kuten villan, puuvillan, polyolefiinien, polyamidien, polyestereiden, niiden seosten yms. tapulikuiduista.

25 Vaihtoehtoisesti langat 16, 18 voivat olla monifilamentti-lankoja, jotka ovat samoja teko- tai luonnonkuituaineita.

Kudos, jota käytetään pohjakerroksen 11 muodostamiseksi, ei ole kriittinen, vaan mitä tahansa tavanomaista huopakudosta voidaan käyttää, myös tekstiilipohjaa tai 30 pohjakerrosta 11, jossa on vain loimi- tai vain kudelanko-ja. Täten pohjakerros 11 voi olla yksikerroksinen tai monikerroksinen kudosrakenne ja voi sisältää täytelankoja tai kudelankojakudoksen 50 läpäisevyyden säätämiseksi.

On edullista valita lankojen sellainen denier ja 35 kudoksen sellainen tiheys, että pohjakerroksen 11 paino on 12 81 858 noin 0,136 - 1,017 kg/m2 (4-30 unssia/jaardi2) parhaan lujuuden saamiseksi.

Välikerros 13 koostuu useista erillisistä hiukkasista 40, jotka ovat keinotekoista polymeerihartsivaahtoa.

5 Hiukkasten 40 keskihalkaisija on mieluiten noin 0,3-2 cm, mieluiten noin 1,25 cm. Hiukkaset 40 voidaan valmistaa hienontamalla levyt, jotka ovat keinotekoista, taipuisaa polymeerihartsivaahtoa. Tässä tarkoitetaan "vaahdolla" myös sellaisten tekopolymeerihartsien avosoluisia vaahtoja 10 kuin polyolefiinien, vaahdotetun polyeteenin, polyuretaanien, mm. polyeetteri- ja polyesterivaahdot, polyisosyan-uraattivaahdot yms. Näiden vaahtojen valmistusmenetelmä ja menetelmä niiden hienontamiseksi hiukkasiksi ovat alan asiantuntijoille hyvin tunnettuja.

15 Heti vaahtohiukkasten 40 muodostaman kerroksen 13 yllä on kerros 15 tapulitekstiilikuituja 38. Kerroksen 15 voi muodostaa tapulikuitujen 38 muodostama vanulevy.

Vanulevyt voivat koostua vapaasti suunnatuista kuiduista, kuten keinotekoisista polyamidi-, polyesteri-, po-20 lyolefiini-, akryyli- yms. kuiduista ja niiden seoksista . .·_ sekä luonnonkuiduista, kuten juutista ja sen seoksista.

Haluttaessa voidaan kuitujen suunta levyissä määrätä alal-; la tunnetuilla menetelmillä.

*·’ Kerrosta 15 varten valittujen tapulikuitulevyjen 25 edullinen paino on noin 0,068-0,678 kg/m2 (2-20 unssia/ jaardi2). Tapulikuitujen denieralue voi olla laaja. Levyt voidaan esineulata tunnetuilla menetelmillä kuitujen eheyden aikaansaamiseksi ennen kuin ne sisällytetään kudoksen 50 rakenteeseen.

30 Keksinnön eräässä toteutusmuodossa voidaan osa ont toja kuituja 20, kuten edellä selitettiin, sekoittaa kui-:·. tujen 38 joukkoon ja siinä voi olla kemikaali 19, joka • - päästetään hitaasti pois ja joka mieluiten pannaan kudok seen 50, kun tämä toimii märkäpuristinhuopahihnan muodos-35 sa. Keksinnön kudoksen 50 eräässä parhaana pidetyssä muoti 13 81 858 dossa on kemikaali 19 pinta-aktiivinen aine.

Tässä tarkoitetaan "pinta-aktiivisella aineella" kemiallista yhdistettä, joka 1) liukenee ainakin järjestelmän yhdessä vaiheessa, 5 2) jonka rakenne on amfipaattinen, 3) jonka molekyylit muodostavat suunnattuja monokerroksia vaiheiden jakopinnoissa, 4) jolla on sellainen tasapainoväkevyys liuoksena vaiheen jakopinnassa, joka on suurempi kuin sen väkevyys liuoksen 10 muussa osassa, 5) joka muodostaa misellejä, kun väkevyys liuoksena liuoksessa ylittää tunnusomaisen raja-arvon, ja 6) jolla on yhdistelmänä sellaisia toiminnallisia ominaisuuksia kuin pesukyky, vaahtoaminen, kostutuskyky, emul- 15 gointikyky, liukenemis- ja dispergointikyky. Pinta-aktii-viset aineet jaetaan yleensä luokkiin: anioniset, katio-niset ja ei-ioniset.

Keksinnön menetelmässä pidetään parhaina pinta- aktiivisina aineina ei-ionisia aineita. Ei-ioniset pinta- 20 aktiiviset aineet ovat yleensä hyvin tunnettuja samoin kuin niiden valmistusmenetelmä. Edustavia ovat alkyylifen-oksipoly-(eteenioksi)-etanolit, kuten oktyylifenoksipoly-(eteenioksi)-etanolit ja nonylfenoksipoly-(eteenioksi)-etanolit, joiden polyoksieteeniosuuksien pituus on keskim. 25 8-15 yksikköä. Muita käyttökelpoisia, ei-ionisia pinta- aktiivisia aineita ovat esim. polyeteenioksidit, polypro-peenioksidit, pitkäketjuiset alkyylifosfiinioksidit, pit-käketjuiset alkyyliamiinioksidit yms. Kostutusaineessa käytettävän pinta-aktiivisen aineen osuus voi olla noin 30 0,001-1 paino-% väliaineesta, mieluiten noin 0,2 %.

Kudoksen 50 ei tarvitse sisältää kemikaalia 19 ontoissa kuiduissa 20 edellä kuvatulla tavalla, vaan se voi vaihtoehtoisesti sisältää kemikaalin 19 vaahtohiukkasissa 40 sen päästämiseksi hitaasti ulos kudokseen 50 kudoksesta 35 50 koostuvan märkäpuristinhuovan toiminnan aikana. Täten 14 81 858 voidaan vaahtohiukkaset 40 kyllästää kemikaalilla 19, jolloin onttoja kuituja 20 ei tarvitse käyttää. Täten ontot kuidut 20 ja/tai vaahtohiukkaset 40 ovat välineitä tai mekanismi, jolla jaetaan kemikaaleja, varsinkin pinta-aktii-5 visia aineita, puristimen puristuskohdassa vedenpoiston tehostamiseksi.

Huovat, joita on käsitelty pinta-aktiivisten/kostu-tusaineiden, hartsien ja paisunta-aineiden liuoksilla pidättävät pesuaineen tai päästävät sen hitaasti ulos. Näi-10 den kuitujen ja huopien ominaisuuksia ovat: a) parempi kapillaarisuus, b) suurempi tai muuttunut veden absorptio mitattuna tarve-kostuvuustestillä, c) parempi veden poisto paperiarkeista, ja 15 d) paineen pienemmät alenemiset huovan paksuussuunnassa riippumatta mitatuista virtausnopeuksista.

Muut kemikaalit voivat antaa joko vesipakoisia tai vesihakuisia ominaisuuksia ja ne voidaan täyttää kuitujen tyhjiin tiloihin, kuten onttoihin kuituihin, ja jakaa jat-20 kuvasti ja kudosten kestoikää säätäen, mikä osaltaan parantaa paperinvalmistussovellutuksissa käytettyjen kudosten vedenpoistokykyä.

Joskin kudoksen 50 kerrokset 11, 13 ja 15 koostuvat eri aineista, ne on kaikki yhdistetty ja lujitettu yh-25 deksi, yhdenmukaiseksi kudokseksi neulaamalla. Neulaus muodostaa tiheän kuitukudoksen (keksinnön valaisemiseksi näytetään kuviossa 5 vain muutamia kuituja 38 kietoutuneina kerrosten 11 ja 13 kanssa). Kolme kerrosta 11, 13, 15 on yhdistetty lujasti kietomalla yhteen kuidut 38 hiukkas-30 ten 40 ja lankojen 16, 18 kanssa. Tämä kietominen vakauttaa ja pitää paikallaan muutoin irralliset hiukkaset 40, niin että kudosrakenne 50 on yhtenäinen ja vakaa. Jos kuitulevyt neulataan kiinni pohjakerroksen vain toiselle puolelle välikerroksen 13 päälle, kulkeutuu kuituja pohjaker-35 roksen 11 vastapuoleen ja muodostavat tässä pienen "null is 81858 kan", joka sisältää langat. Keksinnön toisessa toteutus-muodossa neulataan kuitulevyt myös tekstiilipohjakerroksen 11 alapintaan paksumman, neulatun kudoksen saamiseksi. Keksinnön kudoksen 50 toteutusmuoto on parhaana pidetty 5 rakenne, jolla on paras lujuus, vakavuus, vedenläpäisevyys ja tehokas toiminta.

Yhdistelmärakenteiden neulausmenetelmät ovat niin hyvin tunnettuja, että niitä ei tarvitse selittää tässä; ks esim. US-patentissa 2 059 132 kuvattuja neulausmenetel-10 miä.

Käytettyjen huovutusneulojen karkeus, väkien muodot, lukumäärä, koko ja muut muuttujat riippuvat jossain määrin tekstiililankojen välisen avoimen tilan suuruudesta tekstiililankojen 18, 16 murtumisen estämiseksi. Yleensä 15 on neulaukseen sopivaksi todettu 28 mitan neula, jonka väkät on suunnattu niin, että ne eivät revi pitkittäislan-koja 18. Neulauskehys voidaan varustaa joko enemmän tai vähemmän tiheillä neulalaudoilla ja 34 tiheyden lauta annetaan esimerkkinä. Neulaus suoritetaan mieluiten niin, 20 että saadaan neulattu kudos, jonka paino on noin 0,678- 2,034 kg/m2 (20-60 unssia/jaardi2).

Keksinnön edellä kuvattu märkäpuristinhuopakudos 50 voidaan valmistaa yleismenetelmällä, joka on esitelty US-patentissa 4 357 386. Vaihtoehtoisia kudoksia ja niiden 25 valmistusmenetelmää on kuvattu US-patentissa 4 267 227.

Kuvio 6 esittää poikkileikkauskuvantoa sivulta keksinnön muodostusviirakudoksen 60 osasta osiinsa hajotettuna .

Filamentit 62, 64 voivat olla suulakepuristettuja 30 filamentteja, jotka ovat jotain tunnettua tekopolymeeri- hartsia jollakin tavallisella denierillä. Parhaina pidettyjä filamenttilankoja ovat polyestereiden, polyamidien, polyaramidien, polyolefiinien yms filamenttilangat, jotka eivät ime paljon kosteutta. Filamenttien 62, 64 keskihal-35 kaisija on mieluiten noin 0,203-1,016 mm (0,008-0,04"), ie 81858 niin että keksinnön kudos 60 saa suuren vakavuuden ja rakenteellisen eheyden. Muodostusviiraa varten käytetään mieluiten filamenttilankoja, jotka imevät vähän kosteutta. Kuvio 7 esittää suurennettua kuvantoa filamentin 62 osasta 5 näyttäen että se on huokoisa, so siinä on huokosia 66. Keksinnön mukaisesti huokoiset filamenttilangat 62, 64 sisältävät kemikaalin 19, kuten edellä kuvattiin, joka pääsee hitaasti ulos sen muodostusviiran toiminnan aikana paperikoneessa, joka on tehty kudoksesta 60. Langat 62, 64 10 tehdään lisäämällä kemikaali 19, kuten pinta-aktiivinen aine, rakeistettuun muoviin, kuten nailoniin, lisäaineena ennen suulakepuristusta. Näin voidaan valmistaa 8 mil. (0,203mm) nailon 6 filamenttituote, jossa on 2 paino-% eri pinta-aktiivisia aineita, jotka on lisätty rakeisiin ennen 15 suulakepuristusta. Tuote on hyvää laatua eikä sen suulake-puristukseen liity suurempia ongelmia. Näin saadut fila-mentit 62, 64 päästävät hitaasti ulos pinta-aktiivisen aineen tai muun kemikaalin 19 kudoksen 60 muodostaman muodostusviiran toiminnan aikana. Näin voidaan estää pien ja 20 tervan kerääntyminen muodostusviiralle.

Näin on myös edullista käyttää antistaattisia yhdisteitä (kuten kemikaalia 19) vähentämään staattista sähköä keksinnön muodostusviiralla 60. Sopivia antistaattisia yhdisteitä ovat esim. neljän komponentin ammoniumyhdisteet 25 yms. Samoin voidaan lankoihin 62, 64 lisätä voiteluaineita hitaan ulospäästön aikaansaamiseksi (ks US-patentti nro 4 217 324) keksinnön kudoksessa 60.

Kun on valmistettu kudos 60 kutomalla yhteen langat 62, 64, lämpökovetetaan kudos 60 kudoksen vakauttamiseksi 30 ja lankojen vetämiseksi haluttuihin, suhteellisiin asen toihin. Lämpökovetuksen määrä, joka on tarpeen kudoksen 60 halutun rakenteen saamiseksi, vaihtelee tietysti riippuen lankojen 62 ja 64 polymeeriluonteesta. Alan asiantuntija voi kuitenkin määrittää parhaat ajat, lämpötilat ja kudok-35 seen kohdistettavat jännitykset lämpökovetuksessa sovitusti 17 81 858 menetelmällä eri lanka-aineille. Yleensä voidaan lämpöko-vetus suorittaa 65,56-204,4eC (150-400eF), lämpötilassa 15-60 minuutin ajan.

Yhteenvetona on keksinnössä kehitetty menetelmä, 5 jolla annetaan paperikoneen kudokselle kudoksen suoritusta parantavan, väkevöidyn pinta-aktiivisen aineen tai muiden kemikaalien hidas ja jatkuva syöttö. Kemikaalien ulospääs-tövälineet käytettyinä paperikoneen kudosten rakenteessa toimivat säiliöinä, jotka jakavat pieniä määriä pinta-10 aktiivista ainetta tai muuta haluttua kemikaalia paperikoneissa tapahtuvan käytön aikana.

Seuraavat esimerkit kuvaavat tapaa ja prosessia keksinnön toteuttamiseksi ja käyttämiseksi ja niissä ilmoitetaan keksijän parhaana pitämä tapa keksinnön toteut-15 tamiseksi, mutta tätä ei pidä tulkita rajoittavana.

Esimerkki 1

Kuivauskudos Tässä käytetään polyesterifilamenttilankaa, jonka halkaisija on 0,508 mm (0,020"), ja polyamidi(nailon)fila-20 menttilankaa, jonka halkaisija on 0,533 mm (0,021"). Li säksi käytetään kehrättyjä lankoja, joiden paino on 35,43 x 10"5 kg/m (500 graania/jaardi) ja jotka koostuvat seoksesta, jossa on 75 % onttoja polyesterikuituja ja 25 % ak-ryylikuituja. Ontot kuidut on täytetty ei-ionisella pinta-25 aktiivisella aineella.

Filamenttilangat on kudottu yhteen kaksoisrakenteeksi, so kaksinkertaisella täytejärjestelmällä ja yksinkertaisella loimilankajärjestelmällä pohjan muodostamiseksi. Pohja koostuu polyesterifilamentin kahdesta 30 "päästä" ja nailonfilamentin kahdesta "päästä" vuorot- televasti kudoksen leveyssuunnassa. Kukin "pää" (loimi) ulottuu kudoksen koko pituudella. Kehrätty lanka kudotaan samalla filamentin päälle niin että se peittää jokaisen filamenttiparin, jolloin vuorottelevat kehrätyt langat 35 menevät alas ja kietoutuvat yhteen vuorottelevan poik- ie 81858 kifilamentin kanssa.

Filamenttiloimilankojen tiheys tuotteessa on 18,9 päätä/cm (48/tuuma), kun kehrättyä lankaa on 9,45 (24) päätä. Tällöin kokonaistiheys on 28,35 päätä/cm (72/tuu-5 ma). Täytelankojen määrä tuotteessa on 9,8 filamenttia ja 4,9 kehrättyä lankaa/cm (25 ja 12,5/tuuma), jolloin kokonaismäärä on 14,7 täytelankaa/cm (37,5/tuuma).

Tuotteen päitä hangataan päiden murtamiseksi ja fi-lamenttisilmukat kudotaan käsin taakse saumallisen raken-10 teen saamiseksi. Päät liitetään yhteen neulalla silmukoiden läpi päättömän hihnan saamiseksi. Kun kudos asennetaan paperikoneeseen kuivaushuovaksi, se suoriutuu hyvin verraten hauraiden papereiden valmistuksessa. Hihna vetää hyvin, sen ohjaus on helppo ja sen kestoikä on pitkä vaikka 15 se on altis noin 121,1°C (250°F) lämpötiloille. Hihnaa ei tarvitse puhdistaa yhtä usein kuin aikaisemmin tunnettuja hihnoja.

Esimerkki 2 Märkäpuristinhuopakudos 20 Kudottu verkko, joka koostuu yhteenkudotuista kone- suuntaisista ja poikkisuuntaisista langoista 0,305 kg/m2 (1 unssi/jalka2), peitetään toisella pinnallaan levyllä, joka koostuu tapulikuiduista, joiden paino on 0,976 kg/m2 (3,2 unssia/jalka2), ja kaksi kerrosta liitetään yhteen 25 neulaamalla. Saadun huovan peittämätön pinta peitetään rakeisella (keskihalkaisija 3,175 mm), ei-ionisella pinta-aktiivisella aineella kyllästetyllä polyuretaanivaahdolla 0,69 kg/m2 (2,26 unssia/jalka2) verran ja rakeet peitetään levyllä, joka koostuu edellä kuvatuista kuiduista, joiden 30 paino on 0,366 kg/m2 (1,2 unssia/jalka2). Koko yhde neula-taan yhteen märkäpuristinkudoksen saamiseksi, jonka fysikaaliset ominaisuudet ovat: - paino, - tiheys, 35 - tyhjä tilavuus, ja

II

19 81 858 - ilmanläpäisevyys.

Esimerkki 3

Muodostusviira

Kudos valmistetaan konesuuntaisista polyamidi-(nai-5 lon 6)-filamenttilangoista, joiden halkaisija on 0,508 mm (0,020") ja joiden kokonaismäärä on 22,05 päätä/cm (56 päätä/tuuma) ja jotka kudotaan yhteen poikkisuuntaisten polyamidi-(nailon 6)-filamenttilankojen kanssa, joiden halkaisija on 0,508 mm (0,020") ja kokonaismäärä 15,75 10 kudelankaa/cm (7,87 ylhäällä ja 7,87 alhaalla kaksikerros-kudoksessa) (40/tuuma: 20 ja 20). Pursutetut langat sisälsivät 2 paino-%:n verran ei-ionista pinta-aktiivista ainetta. Lämpökovetuksen jälkeen saadaan kudos, jonka ulko-taso sisältää sileän pinnan.

15 Tämä kudos voidaan tehdä päättömäksi käyttämällä hyvin tunnettua liittämismenetelmää, jossa kudoksen päät kudotaan yhteen, tai käyttämällä neulasaumaa. Kudos antaa ylivoimaisen tuen arkille, mikä johtaa suurempiin konetehoihin ja parempaan mitanpitävyyteen sekä pitempään kes-20 toikään. Viiraa ei tarvitse puhdistaa yhtä usein kuin tunnettua viiraa, jossa ei ole pinta-aktiivista ainetta.

Esimerkki 4

Aktiivihiiltä jauhettiin kuulamyllyssä kuivaksi mikronikokoihin ja sekoitettiin 1 g puuhiilimäärän kanssa 25 50 ml:ksi nestemäistä pesuainetta. Sitten seosta laimen nettiin alkoholilla oikeaan viskositeettin ja syötettiin onttoihin filamentteihin tyhjömenetelmällä. Hiilen tarkoitus on toimia pesuaineen absorboivana aineena ja siten hidastaa pesuaineen päästöä vesivaiheeseen. Sitten tois-30 tettiin esimerkki l:n menetelmä käyttäen hiili-pinta-ak-tiivinen-aine-seoksella täytettyjä, onttoja kuituja esimerkki l:n onttoina kuituina. Kudos toimii hyvin kuivaus-huopakudoksena.

Alan asiantuntijat ymmärtävät, että edellä kuvat-35 tuihin toteutusmuotoihin voidaan tehdä paljon muunnoksia 20 81 858 keksinnön ajatuksen ja suojapiirin puitteissa. Keksinnön kudos voidaan esim. kutoa siten, että siinä on erilaisia täytekudelankoja, niin että saadaan kuivaus- ja puristus-kudoksia, joiden läpäisevyys vaihtelee, kuten alan asian-5 tuntijat ymmärtävät.

Keksinnön huovat ja muodostusviirat voidaan myös viimeistellä jollakin tunnetulla tavalla, esim. käyttäen kemiallista pintakäsittelyä, niin että saadaan aikaan erikoiset juoksevuusominaisuudet ja kemikaalien kestävyys 10 sekä kulutuksenkestävyys.

Claims (7)

2i 81858

1. Kudos, jota käytetään paperikoneen kudoksena, joka käsittää useampia konesuuntaisia lankoja (12,18;30), 5 jotka on kudottu yhteen useamman poikkisuuntaisen langan (14,16;26,27,28) kanssa, tunnettu siitä, että se käsittää välineet kemiallisen yhdisteen hidasta vapauttamista varten kudoksen (10;22;32;50) kemiallista käsittelyä varten.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kudos, tun nettu siitä, että välineet käsittävät ainakin yhden konesuuntaisen ja poikkisuuntaisen langan (12,14), jotka sisältävät onttoja kuituja (20).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kudos, t u n- 15. e t t u siitä, että välineet käsittävät polymeerihart-sivaahtoa olevia rakeita (40), jotka on kyllästetty kemiallisella yhdisteellä.

4. Paperikoneen kuivauskangas, joka käsittää kudottuja tekstiililankoja (26,27,28,30), jotka sisältävät ont- 20 toja kuituja (20), jotka on rakenteellisesti integroitu mainittuun kankaaseen (22,32), tunnettu siitä, että ontot kuidut (20) sisältävät kankaaseen hitaasti vapautettavaa kemiallista yhdistettä (19).

5. Märkäpuristinhuopa, joka käsittää saumatun 25 päättömän kudoksen (50), jossa on kudottu pohja, joka sisältää polymeerihartsia olevia onttoja kuituja (20), tunnettu siitä, että ontot kuidut (20) sisältävät kudokseen hitaasti vapautettavaa kemikaalia (19).

6. Muodostusviira, joka käsittää yhteenkudotuista 30 konesuuntaisista ja poikkisuuntaisista langoista (62,64) koostuvan saumatun päättömän kudoksen (60), jotka langat (62,64) muodostuvat synteettistä polymeerihartsia olevista kuiduista, tunnettu siitä, että kuidut sisältävät hitaasti vapautettavaa kemikaalia viiran käsittelemistä 35 varten. 22 81 858

7. Paperikoneen märkäpuristinhuopa, joka käsittää tekstiilipohjakerroksen (11), välikerroksen (13), jossa on synteettistä joustavaa polymeerihartsivaahtoa olevia rae-hiukkasia (40), ja märän paperiarkin vastaanottavan ylä-5 kerroksen (15), joka on liitetty pohjakerrokseen (11) ja välikerrokseen (13) neulaamalla, jolloin yläkerros käsittää useampia tekstiilitapulikuituja (38), tunnettu siitä, että mainittu vaahto sisältää huopaan hitaasti vapautettavaa kemikaalia. 10 II 23 81 858