NO832645L - Papir og fremgangsmaate for dets fremstilling - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for tørking og konsolidering av en papirhane for å øke gjennomskinneligheten i det resulterende papir. Fremgangsmåten kan anvend-

es på hele papirhanen eller i valgte soner for å gi banen-integrerende mønster. Dersom den anvendes på hele banen eller på et gjensidig forbundet nettverk av soner henover banen, så tjener fremgangsmåten også til å øke strekkfastheten til banen.

I denne beskrivelse betyr "integrert mønstring" en mønstring som kommer av forandringer foretatt i fiberstrukturen i papiret og som skiller seg fra det som oppnås ved slike omdann-elsesoperasjoner som trykking, impregnering eller belegging etter at papiret har blitt endelig dannet.

Graden av lysgjennomgang gjennom papiret er avhengig av overflatearealet for fibrene med grenseflater til luft i arket. Dersom overflatearealet er høyt, vil en vesentlig andel av lyset som faller inn på arket bli spredt ved disse grenseflater og papiret vil få en høy opasitet.

For papirer hvor øket gjennomskinnelighet er nødvendig, så blir dette vanligvis oppnådd ved anvendelse av fibrer som er sterkt malt i fuktig tilstand ved fremstilling av papiret. En slik behandling øker både ytelsen og fibrilleringen av fibrene på en slik måte at graden av grenseflatekontakt og binding i papirbanen blir vesentlig øket. På grunn av den økede binding og den følgende reduksjon av eksponert over-flateareal for fibrene, blir både gjennomskinneligheten og strekkfastheten øket. Slike fibrer blir for eksempel anvendt ved fremstilling av pergamyn og tracing-papir.

Fremstillingen av fibrer som er sterkt malt i fuktig tilstand er imidlertid kostbar både med hensyn til tid og energi, og dette gjenspeiles i prisen på disse papirene. Dfåéssuten, den papirfremstillingsprosess som vanligvis an-'vendes -ved fremstilling av pergamyn og tracing-papir, let-feer ikké dannelse av valgte soner i arket som harøket gjen-X1

^nomskihnelighet.

En kjent fremgangsmåte for integrerende mønstring består i vannmerking, hvilken utføres når papirarket blir formet ved avvanning i virepartiet i planvire-papirmaskinen. Mot slut-ten av virepartiet er det anbragt en "dandy"-rull med en åpen overflateramme slik at den roterer i lett kontakt med banen. Dette er til hjelp ved sammentrengning av den øvre overflate og ved forbedring av jevnheten for fibrer fordelt henover banen. Dersom det er ønsket å danne et vannmerke, så bærer dandyrullen også blokkmønstringer i utformingen av det ønskede vannmerke, hvilke stikker frem fra eller er fordypninger fra overflaten av rullen. Banen blir således utsatt for en større eller mindre grad av sammentrengning i områdene for disse mønstrene under rotering av rullen. Som et resultat foregår det nyfordeling av fibrene som resulterer i lokale variasjoner i tykkelsen og flatevekten på papiret, selv om det forekommer liten variasjon i densiteten. Som en følge av dette forekommer det variasjoner i lysgjennomgangsevnen til det tørkede papir, hvilket resulterer i vannmerkeeffekten.

En annen form for integrerende mønstring er kjent som pressmerking. Her er det en valse som bærer hevede profiler av merket som skal påføres, anordnet slik at den ligger svakt mot den våte bane under passasjen over en gummibakvalse og etter at banen er løftet fra planviren. Denne teknikk frembringer svake inntrykk i papiret, og forårsaker tilsvarende svak lokal økning i densitet hvilket påvirker lysgjennom-gangen. Den resulterende effekt er visuelt lik effekten av et vannmerke.

Vannmerking og pressmerking er ment å frembringe merker som vesentlig er av varemerkekarakter, men som bare må være merkbare som konturer i transmittert lys. De blir .uveger-

lig påført ved fremstilling av jevnt papir for anvendelse som skrivepapir, og de .må ialt vesentlig være ikke-hindrende i innfallende lys dersom papiret ikke skal gjøres verdiløst for dets påtenkte formål. Man må derfor være meget omhygge-lig for å unngå fremstilling av merkbare overflateuregel-messigheter ved fremstilling av slike merker.

Fremgangsmåten ved preging utgjør en tredje type av integrerende mønstring, og den kan foregå på to måter. Ved den første måte blir en fuktig eller gjenfuktet papirbane ført gjennom kalde pregvalser. Ved den andre måte og ved anvendelse av en bane fremstilt i det.minste delvis fra termo-plastiske fibrer, blir banen foroppvarmet og ført gjennom brå-kjølte pregevalser, hvorav i det minste en bærer pregeprofilen, hvorved den blir rekonsolidert. I begge tilfeller omordner pregevalsene hele strukturen i arket for å tilpasses prege-profilene, men det resulterende pregede ark har minimale variasjoner i densitet og flatevekt. Preging kan utføres for de-korative formål eller for å gjøre papiret egnet for visse ytterligere påtenkte formål. Det kan f.eks. formes til et oljefilter i hvilket de pregede mønstre tilveiebringer kanaler for oljen inn i eller gjennom filteret.

Ingen av de tre kjente fremgangsmåter for integrerende mønst-ring gir imidlertid regulert forøkelse av gjennomskinneligheten eller strekkfastheten til papiret.

Foreliggende oppfinnelse vedrører papir dannet i det minste delvis av cellulosefibrer og visse karakteristikker ved disse fibrer utnyttes ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Cellulosefibrer omfatter delvis naturlige poly-merer i form av cellulose og hemi-cellulose, hvis glass-temperaturer ligger i området ved 300°C. Men vedben slik temperatur, og i virkeligheten ved enhver temperatur over 160°C, begynner fibrene å avbygges termisk. Dersom imidlertid slike fibrer blir innlemmet i en fibrøs bane som har et fuktighetsinnhold over ca. 20%, vil det forekomme plast-flyting i cellulosen og hemi-cellulosen ved temperaturer under 160°C, forutsatt at det påføres tilstrekkelig trykk.

Oppfinnelsen tilveiebringer derfor en fremgangsmåte for fremstilling av papir som i det minste har deler med øket gjennomskinnelighet, ved hvilken en bane for papirfrems tilling, idet minste delvis dannet av cellulosefibrer og med et vanninnhold på minst 20%, samtidig bæres og tvangsstyres mot krymping uten å hindre frigjøring av vann eller vanndamp derfra, holdes ved en temperatur som er tilstrekkelig til å tørke banen uten å forårsake termisk avbygging når den tørkes, og utsettes, henover i det minste deler derav, for et tilstrekkelig trykk til å frembringe øket gjennomskinnelighet og strekkfasthet i de tilsvarende deler av det tørkede papir. Dersom delene med øket gjennomskinnelighet er gjensidig forbundet for å i danne et nettverk, vil dette gi øket strekkfasthet for strukturen i papiret.

Tørketemperaturen vil fortrinnsvis bli holdt ved et tilstrekkelig nivå til å omdanne den nødvendige andel av vanninnholdet i arket til damp når trykk påføres, og det er nærliggende at den er minst 80°C for å oppnå en akseptabel fordampings-grad. Selv om den maksimale temperatur kan variere med de spesielle cellulosefibrer som anvendes, så blir den fortrinnsvis holdt under ca. 160°C for å unngå termisk avbygging av banen. For å oppnå en minimalt tilfredsstillende økning av gjennomskinnelighet og strekkfasthet, blir det fortrinnsvis anvendt et trykk på 4000 kiloPascal for papirer dannet av 100% cellulosefibrer. Dersom papiret har et innhold av syn-tetisk termoplast, kan det anvendes lavere trykk.

Ved et annet aspekt tilveiebringer oppfinnelsen papir som er fremstilt i henhold til fremgangsmåten som er angitt ovenfor, hvor i det minste deler derav har øket gjennomskinnelighet.

Ved et ytterligere aspekt tilveiebringer oppfinnelsen integrert mønstret papir som har områder som selektivt er sammenpresset til en tilstand med øket gjennomskinnelighet, og slik at det etterlates gjenværende soner som har lavere gjennomskinnelighet. Fortrinnsvis er de selektivt sammenpressede områder gjensidig forbundet for å danne et nettverk, hvilket, ved innvirkning av sammenpressingen, gir større strekkfasthet til hele papiret. Ved å velge passende massesammensetninger vil de gjenværende soner danne øyer som er gjennomtrengelige for gasser eller væsker. Slikt papir er istand til å virke som et filtermedium og det har større fasthet enn et homogent filterpapir dannet åv den samme massesammensetning uten sammenpressing .

Oppfinnelsen vil nå bli ytterligere beskrevet med henvisning til de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 er et snitt-sideriss av en første papirtørke-sammen-stilling for utførelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen; Fig. 2 er et snitt-slderiss av en andre papirtørke-sammenstill-ing for utførelse av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen. Fig. 3 er et plansnitt av en del av et ark som er gjort gjen-nomsiktig i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 4 er en snittdetalj av linjen IV-IV i fig. 3.

Fig. 5 er et plansnitt av et første integrert. mønstret ark i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 6 er en snittdetalj av linjen VI^VI i fig. 5.

Fig. 7 er et plansnitt av en del av et andre integrert mønstret ark i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 8 er en snittdetalj av linjen VIII-VIII i fig. 7.

Fig. 9 er et plansnitt av et tredje integrert mønstret ark i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 10 er en snittdetalj av linjen X-X i fig. 9.

Det refereres først til fig. 1, som viser en papirtørke-sammen-stilling 1 som har tre roterbare tørketromler 2. Tromlene 2 kan for eksempel oppvarmes ved innvendig innføring av mettet damp som ved en konvensjonell papirtørker. Et gjennomtrengelig, endeløst og ialt vesentlig usammenpressbart belte 3 blir ledet og holdt i nær kontakt med tørketromlene 2 av ledeval-sene 4. Tilbakeføringen av beltet 3 bestemmes av retur-ledevalser 5 og en strammeinnretning 6 anbragt over tørketromlene 2.

Et andre gjennomtrengelig, endeløst og ialt vesentlig usammenpressbart belte 7 blir også ledet av ledevalser 4 slik at det ligger over beltet 3 når det føres rundt tørketromlene.2. Tilbakeføringen av beltet 7 bestemmes av retur-ledevalser 8

og en strammeinnretning 9 anbragt under tørketromlene 2.

Ved å tilveiebringe uavhengige tilbakeføringer for beltene 3 og 7, tilveiebringes det innløps- og utløpspunkter 10 og 11 for en papirbane 12 hvor beltene henholdsvis sammenføyer og skiller.

For hver tørketrommel 2 er det tilveiebragt et par trykkval-ser 13 slik at det dannes et nipp for beltene 3 og 7, sammen med papirbanen 12, mot tromlene 2.

Ved anvendelse blir papirbanen 12 matet og innfanget mellom beltene 3 og 7 ved innføringspunktet 10 i sammenstillingen. Når tørketromlene 2 roterer blir trykkvalsene 13 justert

slik at de påfører et nipptrykk på beltene og papirbanen mot tørketromlene 2 på minst 4000 kiloPascal. Samtidig reguleres temperaturen og rotasjonshastigheten på tørketromlene 2 slik at det opprettholdes en temperatur i papirbanen 12 som er lavere enn ca. 160°C, men som er tilstrekkelig til å redusere fuktighetsinnholdet i banen til detønskede nivå når den forlater utløpspunktet 11.

Det refereres nå til fig. 2 hvor det er vist en papirtørke-sammenstilling 20 som har en enkel roterbar tørketrommel 21 som har dimensjoner av samme størrelsesorden som i en MG-(yankee-) sylinder i en MG-papirmaskin. Tørketromlen 20 kan oppvarmes ved innføring innvendig av mettet damp,på den. måte som er konvensjonell for MG-sylindere.

Et gjennomtrengelig, endeløst og ialt vesentlig usammenpressbart belte 22 blir ledet inn og ut av inngrep med tørketrom-len 21 med ledevalser 23. Tilbakeføringen av beltet 23 bestemmes av ledevalser 24 og en strammeinnretning 25.

En papirbane 26 som skal tørkes blir matet langs et transpor-tørelement 27, som kan være filten i en våtpresse, og over-føres ved punkt 28 til beltet 22. Beltet 22 bærer så papirbanen 26 til inngrep med overflaten av trommelen 22 og dette inngrep opprettholdes inntil separering blir bevirket når de føres rundt ledevalse 23 ved punkt 30.

Rundt tørketromlen 21 er det anbragt en rekke satelitt-press-valser 29 slik at det dannes et nipp mellom beltet 22 og papirbanen 26:mot:overflaten av tørketromlen når tromlen roterer .

Pressvalsene 29 opprettholder et nipptrykk som er ekvivalent med minst 4000 kiloPascal på beltet 22 og papirbanen 26 når trommelen 21 roterer. Samtidig blir temperaturen og rotasjonshastigheten på trommelen 21 regulert slik at det opprettholdes en temperatur i papirbanen 26 som er lavere enn ca. 160°C, men tilstrekkelig til å redusere fuktighetsinnholdet i banen til det ønskede nivå når den forlater sammenstillingen ved punktet 30.

Beltene 7 og 22 kan typisk lages av perforerte metallark, bli vevd fra metalltråder som så sintres sammen eller dannes ved sammensintring av metallfibrer som er lagt randomisert. Beltet blir fortrinnsvis laget av korrosjons-bestandig materiale, så som rustfritt stål, men egnede usammenpressbare plastmaterialer kan også anvendes. Foretrukne former for beltekonstruksjoner er beskrevet i de samtidig verserende søknader nr. 83.2642, 83.2643 og 83.2644.

I sammenstillingene i fig. 1 og 2 er detønskelig å danne integrert mønstring i papirbanene 12 eller 26, og beltene 7 eller 22 er forsynt med passende utforminger for å øke gjennomskinneligheten i valgte soner av banen, så som vist med eksempler i fig. 5 til 10 som er beskrevet nedenfor. Fig. 3 og 4 viser et papirark som er blitt jevnt sammenpresset under slike temperaturer og trykk som beskrevet ovenfor, for å redusere dets tykkelse fra den som er vist med en brutt linje 31 i fig. 4. Dette resulterer i en vesentlig økning i både gjennomskinnelighet og strekkfasthet. Fig. 5 og 6 viser et papirark 35 som er blitt utsatt for sammenpressing mot en papirtørke-"filt" av det slag som selges under det registrerte varemerket Scapalink. Dette materiale er dannet av utflatede gjensidig forbundne kvei-. ler dannet av hårde plasttråder, hvilket frembringer line-ære sammenpressinger med mellomrom 36 i papirarket 35 og etterlater de gjenværende arealer 37 usammenpresset. Fig. 7 og 8 viser et papirark 40 som er blitt utsatt for sammenpressing mot et belte dannet av et vevd metallark som har fremtredende "konker". Dette har både sammenpres-setrog gjennomhullet arket ved den viste stilling 41. Fig. 9 og 10 viser et papirark 50 som =er.:blitt utsatt for sammenpressing mot et belte dannet av et kontinuerlig metallark som er blitt perforert med store perforeringer på f.eks. 10 mm i diameter. Delene 51 som ikke ble belagt med perforeringene, er sammenpresset for å gi øket gjennomskinnelighet og strekkfasthet, mens de gjenværende deler 53 danner øyer av usammenpresset materiale. Ved å velge egnet massesammensetning for papirarket, kan det dannede materiale virke effektivt som et filtermateriale.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av papir som i det minste har deler medø ket gjennomskinnelighet, karakterisert ved at en bane for papirfremstilling, som i det minste delvis er dannet av cellulosefibrer og har et vanninnhold på minst 20%, samtidig bæres og tvangsstyres mot krymping uten å hindre frigjør-ing av vann eller vanndamp derfra, holdes ved en temperatur som er tilstrekkelig til å tørke banen uten å forårsake termisk avbygging når den tørkes, og utsettes,henover i det minste deler derav, for et tilstrekkelig trykk til å frembringe øket gjennomskinnelighet og strekkfasthet i de tilsvarende deler av det tørkede papir.

2. Fremgangsmåte i:henhold til krav 1, karakterisert ved at delene med øket gjennomskinnelighet blir gjensidig forbundet for å danne et nettverk.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved at tørketemperaturen holdes ved et nivå som er tilstrekkelig til å omdanne den nødvendige andel av vanninnholdet i arket til damp når trykk påføres.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 3, karakterisert ved at tørketemperaturen er minst 80°C.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 3 eller 4, karakterisert ved at den maksimale tørke-temperatur holdes under 160°C-.

6. Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det anvendes et trykk på 4000 kiloPascal for papir fremstilt fr-a 100% cellulosefibrer.

7. Papir, karakterisert ved at det er fremstilt i sam-svar med fremgangsmåten i henhold til hvilket som helst av de foregående=krav, og at disse deler derav har øket gjennomskinnelighet.

8. Integrert mønstret papir, karakterisert ved at det har arealer som er selektivt sammenpresset til en tilstand med øket gjennomskinnelighet slik at det er etterlatt gjenværende soner som har lavere gjennomskinnelighet.

9. Papir i henhold til krav 8, karakterisert ved at de selektivt sammenpressede arealer er gjensidig forbundet for å danne et nettverk som, ved innvirkning av sammenpressingen, gir større strekkfasthet til papiret som helhet.