FI75200B - Foerfarande vid pappersframstaellningsprocess foer foerbaettring av egenskaper hos papperet, saerskilt dess retention. - Google Patents

Description

75200 1 Menetelmä paperinvalmistusprosessissa paperin ominaisuuksien, erityisesti sen retention parantamiseksi Förfarande vid pappersframställningsprocess för 5 förbättring av egenskaper hos papperet, särskilt dess retention 10

Keksinnön kohteena on menetelmä paperin valmistusprosessissa paperin ominaisuuksien, erityisesti sen retention parantamiseksi, jossa menetelmässä kuitumateriaali johdetaan jauhatus- ja lajittelujärjestelmän kautta paperikoneen perälaatikkojärjestelylle, joka käsittää yhden tai useamman perä-15 laatikon, joiden kautta massasuspensio syötetään muodostusviiralle tai muodostusviirojen väliseen muodostuskitaan.

Paperin pääasiallisena raaka-aineena ovat erilaisten kasvien solukoista peräisin olevat kuidut. Paperin valmistuksen kannalta tärkeimmät kuidut 20 saadaan havu- tai lehtipuista, mutta myös esim. oljista tai sokeriruo'osta saatavat kuidut tulevat eräissä tapauksissa kysymykseen. Puuraaka-aineesta kuidut saadaan erotetuksi joko kemiallisen tai mekaanisen kuidutusproses-sin tuloksena. Nämä kuidutusprosessit ovat ammattimiehelle sinänsä tunnettuja eikä niiden yksityiskohtainen selostaminen ole tämän keksinnön ymmär-25 tämisen kannalta välttämätöntä. Kemiallista tietä saatua kuitumateriaalia nimitetään yleisesti selluloosaksi, mekaaniseksi valmistettua kuitumateriaalia nimitetään tavallisesti puuhiokkeeksi tai mekaaniseksi massaksi.

On myös olemassa välimuotoja mainittujen valmistusprosessien ja niillä saatavien massalajien välillä.

30

Paperinvalmistusprosessissa kuidut ensin sopivalla tavalla esikäsitellään, lähinnä mekaanisesti erityisissä jauhinlaitteissa ja tämän jälkeen ne lietetään 100-200 kertaiseen vesimäärään kuituvesisuspensioksi, joka sitten johdetaan paperikoneelle.

Tärkeä ero kemiallisten ja mekaanisten massojen välillä on, että jälkimmäiset on mahdollista käytännöllisesti katsoen suoraan defibrointivaihees- 35 2 75200 1 ta johtaa paperikoneelle, kun taas selluloosakuituja on tietyllä tavalla muokattava ja jauhamalla käsiteltävä ennen kuin niistä voidaan valmistaa paperia. Lisäksi mekaanisten massojen keskimääräinen kuitupituus on niiden valmistusprosessista johtuen yleensä pienempi kuin kemiallisten massojen.

5 Massan keskimääräinen kuitupituus riippuu kuitenkin ensi sijassa massan raaka-aineesta. Luonnostaan on havupuukuitujen keskipituus tavallisimmin noin kolminkertainen lehtipuukuituihin verrattuna. On myös todettava, että eri lehtipuista saatavat kuidut voivat esim. pituutensa ja myös muiden omineisuuksiensa osalta erota toisistaan hyvinkin huomattavasti.

10 Ääriesimerkkejä tässä suhteessa ovat toisaalta koivukuidut, toisaalta eukalyptuskuidut, jotka kumpikin ovat kaupallisesti ja teollisesti tärkeitä paperiteollisuuden raaka-aineita.

Paperikoneen pääosat ovat perälaatikko, rainanmuodostusosa, puristinosa 15 ja kuivatusosa. Paperi valmistetaan jatkuvana prosessina siten, että kuitu-suspensio syötetään perälaatikon kautta tasaisena kerroksena rainanmuodos-tusosaan kuuluvalle eteenpäin liikkuvalle päättömälle viirakudokselle, jonka silmien läpi suspensiovesi huomattavalta osalta poistuu kuitujen kietoutuessa ja sitoutuessa toisiinsa ja muodostaessa yhtenäisen märän 20 kuitumaton eli rainan. Jatkovedenpoisto edellä esitetyllä tavalla muodostetusta ralnasta tapahtuu paperikoneen puristinosassa mekaanisesti ja kuiva-tusosassa lämpöä hyväksi käyttäen haihduttamalla, jolloin lopputuloksena saadaan täysin kuiva paperiraina.

25 Valmistettavan paperin lopulliset ominaisuudet määräytyvät paitsi käytetyistä raaka-aineista myös siitä, miten paperikone ja rainanmuodostus-prosessi näitä raaka-aineita käsittelevät. Tärkeimmät vaikuttajat paperi-rainan muodostumismekanismissa ovat perälaatikko ja viiraosa, joiden välinen yhteistoiminta on rainanmuodostukselle ratkaisevan tärkeää.

30

Kuitumateriaali, josta paperi valmistetaan, on luonnostaan hyvin epähomogeenista sekä kuitujen pituuden että paksuuden suhteen. Pisimmät kuidut ovat luokkaa 2-3 mm ja lyhimmät noin 1/10 tästä. Lisäksi kuitumassa sisältää vaihtelevin määrin ns. nollakuitua eli epämääräisiä kuitufragment-35 teja. Tämä massan epähomogeenlsuus on kuitenkin itseasiassa välttämätöntä tasaisen paperin muodostumiselle. Yksinkertaistaen voidaan sanoa massassa olevien pitkien kuitujen muodostavan paperirainan perusrakenteena olevan

II

75200 1 kuituverkoston muun kuitumateriaalin täyttäessä tämän verkoston silmät.

Vain harvoja paperilajeja valmistetaan käyttäen ainoastaan yhtä kuituraa-ka-ainetta. Tällaisia ovat esimerkiksi voimapaperit, jotka yleensä valmis-5 tetaan pelkästään havupuuselluloosasta. Useimmissa tapauksissa paperiin käytetään ainakin kahta kuitulajia, kuten esim. sanomalehtipaperiin, jonka kuitukoostumuksesta voi olla 75-85 % mekaanista massaa ja vastaavasti 15-25 % kemiallista massaa. Syy eri kuitulajien käyttöön voi olla pelkästään kustannuskysymys. Yleensä pyritään käyttämään mahdollisimman halpoja 10 kuituja, mikäli vain paperin laatuvaatimukset sen sallivat.

Paperiteollisuudelle on viime aikoina tullut eteen useita vakavia ongelmia. Selluloosamassan hinta on noussut. Viranomaiset ovat asettaneet yhä tiukentuvia ekologisia vaatimuksia, jotka ovat lisänneet paperinvalmistuk-15 sen kustannuksia. Myös paperinvalmistuksen energiakustannusten yleinen suunta on ollut nouseva. Nämä seikat ovat asettaneet paperiteollisuuden ja sen asiakkaat valintatilanteen eteen, joko maksetaan korkeammat kustannukset tai vähennetään olennaisesti selluloosakuitujen osuutta tai alennetaan niiden laatua, mikä johtaa nykyisellä paperinvalmistusteknologialla 20 paperituotteiden laadun, etenkin niiden painatusominaisuuksien heikkenemiseen.

Useimmissa tapauksissa kuitusekoitusten käytön syynä on kuitenkin, että tietyt kuidut antavat paperille toivottuja ominaisuuksia. Niinpä eräillä 25 kuiduilla*saadaan paperille lisää lujuutta, kun taas toisilla kuitulajeilla voidaan parantaa muita ominaisuuksia esimerkiksi vaaleutta, sileyttä, opasiteettia tai huokoisuutta. Erilaisia kuitukombinaatioita on lukuisia kuten myös sellaisia ominaisuuksia, joita paperilta halutaan.

30 Edellä on tarkasteltu pelkästään kuitumateriaalin roolia paperinvalmistuksessa ja paperin omainalsuuksiin vaikuttajana. Kuitenkin useat paperi-lajit, varsinkin painettaviksi tarkoitetut sisältävät huomattavissa määrin mineraalisia ns. täyteaineita eli pigmenttejä. Lisäksi paperimassan joukkoon saatetaan lisätä väriaineita, liima-aineita tai muita kemikalioita, 35 joiden määrä voi olla muutamia prosentteja. Viimeksi mainittujen osuus paperimassassa on kuitenkin vähäinen verrattuna esimerkiksi täyteaineisiin, joita on tavallisimmin 10-40 % valmiin paperin painosta. Täyteaineilla 75200 1 saadaan paperille joukko hyviä ominaisuuksia, joista tärkeimpiä ovat paperin opasiteetti, sileys ja kiilloitettavuus sekä näiden lisäksi paperin elastisuus, joka vähentää esim. paperin rapinaa.

5 Edellä selitetyn mukaisesti paperi muodostuu useista komponenteista, joiden pääryhminä voidaan nimetä varsinaiset kuidut, nollakuidut ja täyteaineet. Kun valitaan näiden komponenttien keskinäiset suhteet sopivasti, valmiille paperille voidaan saada toivotut ominaisuudet. Rainanmuodostusprosessi paperikoneen viiraosalla ja siihen vaikuttavat viiraosan rakennetekijät 10 voivat kuitenkin aiheuttaa sen, että samalla kun kuitususpensiosta poistetaan vettä, tämän poistuvan veden mukana massasta häviää joukko arvokkaita komponentteja, nimenomaan hienoja kuituja ja täyteaineita. Viiraosalla muodostumisvaiheessa olevan paperirainan ominaisuutta vedenpoistoprosessin aikana pidättää struktuurissaan kuitususpensiossa olevat hienot kuidut 15 ja täyteainehiukkaset nimitetään retentiokyvyksi. Retentioon vaikuttavat, paitsi kuitumateriaali itsessään ja sen esim. fysikokemialliset ominaisuudet, myös monet ulkoiset tekijät kuten viirakudoksen tiheys, formaatioeli-mien tyyppi, paperikoneen nopeus jne. Rainanmuodostusprosessi on järjestettävä tapahtuvaksi niin ja sitä on ohjattava siten, että erityisesti massan 20 hienoaineksen pitoisuus valmiissa paperissa on mahdollisimman suuri ja että sen jakauma paperin paksuussuunnassa on mahdollisimman symmetrinen. Varsinkaan painettavaksi tarkoitettu paperi ei saa olla ns. toispuolista, vaan sen molempien puolien on oltava mahdollisimman samanlaiset sileydel-tään ja huokoisuudeltaan, siis painettavuusominaisuuksiltaan.

25

Sellaiset rainanmuodostusprosessit, joita käyttäen nämä paperin laatutavoitteet parhaiten saavutetaan, on mahdollista toteuttaa ns. twin-wire formereilla, joita on useita eri tyyppejä.

30 Eräs tällainen kaksoisviiraosa on esitetty hakijan suomalaisessa patenttihakemuksessa 842050. Tämän kaksoisviiraosan toiminnalle on olennaista, että rainanmuodostuksen alkuvaiheessa vedenpoisto järjestetään tapahtuvaksi hyvin varovasti kahteen suuntaan. Tällä tavoin aikaansaadaan aluksi kummallekin viiralle esihuopautettu kuitukerros, joka vedenpoiston jatkuessa 35 ja asteettain voimistuessa toimii massasuspensiossa olevan hienoaineen suodattimena. Viitekeksinnöstä poiketen tapahtuu tavallisimmissa twin-wire-formereissa vedenpoisto tapahtuu heti alusta lähtien hyvin rajusti, li 75200 5 1 mikä ei ole eduksi paperin muodostusprosessille.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada ennen paperikonetta sovellettava massakäsittelymenetelmä, joka erityisesti sopii mainitussa patentti-5 hakemuksessa 842050 esitetyn rainanmuodostusperiaatteen toteuttamiseen ja antaa mahdollisuuden vedenpoiston tehostamiselle sanotun tyyppisessä tai muissa vastaavissa viiraosissa ilman että massassa olevan hienoaineen retentio silti haitallisesti kärsii. Vedenpoiston tehostuminen tekee mahdolliseksi esim. paperikoneen nopeuden noston. Jos päähuomio kohdistetaan 10 retention parantamiseen on mahdollista, paperin opasiteetin kärsimättä, alentaa paperin neliöpainoa jossain määrin ja samalla saavuttaa vastaava raaka-aineen säästö.

Keksinnön muut tarkoitukset selviävät jäljempänä.

15

Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnölle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että massan käsittelyjärjestelmässä siitä perusmassasta, joka sisältää pääasiallisesti kaikki valmistettavaan paperiin käytettävät kuidut, muodostetaan kaksi eri kompo-20 nenttia, joista toinen komponentti pääasiallisesti sisältää perusmassan kuitupituusjakautuman keskimääräistä pitempiä kuituja ja toinen massa-komponentti sisältää pääasiallisesti keskimääräistä lyhyempiä kuituja ja nollakuituja sekä massan mahdollisen lisäainekomponentin tai -komponentit ja että mainittu pitempikuituinen massakomponentti syötetään moni-25 kerrosperälaatikolla välittömästi muodostusviiraa tai viiroja (40,41) vasten ja lyhyempikuituinen ja mahdollisesti täyteainetta sisältävä massakomponentti syötetään mainitulla perälaatikkojärjestelyllä joko kaksiviiraformerilla mainittujen pitempikuitulsten massakomponenttien muodostaman kerrosrakenteen keskivälille tai yhdellä viiralla kuten taso-30 viiralla suoraan viiraa vasten tulevan mainitun pitempikuituisen massa-komponentin päälle kerrosrakenteisesti muodostamaan pintakerros.

Keksinnön mukaisen menetelmän toiminnan yksityiskohtien osalta viitataan oheisen piirustuksen kuvioon, joka esittää virtauskaaviona erästä keksintöä 35 soveltavaa massajärjestelmää ja siihen liittyvää kaksiviiraformeria.

75200 1 Järjestelmään kuuluvat massasäiliöt, jauhimet, lajittimet ja pumput ym. on kaaviosssa esitetty symbolisesti nelikulmioina ja ympyröinä. Näitä yhdistävät yhtäjaksoiset viivat tai katkoviivat edustavat järjestelmän massa- ja vesiputkistoja. Kaaviossa on keksinnön mukasta järjestelmää 5 soveltavaa paperikoneen viiraosaa kokonaisuutena merkitty viitteellä F ja sen on esitetty olevan ns. kaksoisviiratyyppiä. Keksinnön periaate on kuitenkin sovellettavissa myös tavanomaisten fourdrinier-viiraosien tai hybridiformerien massajärjestelmiin.

10 Paperikoneen viiraosalle F syötettäväksi tarkoitettu massa koostuu esim. selluloosatehtaan varastosäiliöstä 1 tulevasta pääasiallisesti pitkäkui-tuisesta kemiallisesta massasta sekä puuhiomon vastaavasta varastosäiliöstä 4 tulevasta lyhytkuituisesta mekaanisesta massasta. Kemiallinen massa johdetaan pumpun la ja putken 2 kautta sekä mekaaninen massa pumpun 15 4a ja putken 5 kautta sekoituskyyppiin 6, jossa ne sekoitetaan sinänsä tunnettuja kyypinsekoittimia (ei esitetty) käyttäen homogeeniseksi paperimassaksi. Homogeenisuus tarkoittaa tässä lähinnä massaseoksen komponenttien keskinäisen suhteen tasaisuutta. Massojen sakeudet voivat tässä vaiheessa olla luokkaa 3-5 Sekoituskyyppiin 6 johdetaan myös paperikoneella esim. 20 katkojen aikaan syntyvä hylkymassa sekä jäljempänä selitetty ns rejekti putkien 51 ja 52 kautta. Keksinnön mukainen järjestelmä ei periaatteessa sinänsä edellytä määrättyä massan sakeutta.

Tarpeen vaatiessa voidaan sellutehtaan säiliöstä 1 tulevaan kemialliseen 25 massaan kohdistaa sopiva jauhatuskäsittely ennen kuin massa johdetaan hyyppiin 6. Tässä vaihtoehtoisessa tapauksessa massan kulku tapahtuu kaaviossa katkoviivoin merkityn putken 2a kautta, joka johtaa yhteen tai useampaan massan jauhimeen 3 ja sen jälkeen kyyppiin 6.

30 Sekoituskyypistä 6 massa pumpataan pumpulla 7 putken 8 kautta massan frak-tiointilaitteeseen 9, joka voi rakenteeltaan ja toiminnaltaan olla samanlainen kuin paperikoneen perälaatikon syöttöputkistossa usein käytetty, esim. FI-patentin 46642 mukainen painesihti. Periaatteellisena erona frak-tiointilaitteen ja painesihdin välillä on että jälkimmäinen erottaa käsi-35 teltävästä massasta lähinnä vain epäpuhtaudet massan kuitukoostumuksen säilyessä ennallaan, jotka muodostavat ns. rejektin, jonka määrä on varsin pieni, 2-5 %. Fraktiointilaitteessa massan lyhyet kuidut olennaisesti 75200 kokonaisuudessaan muodostavat "rejektin", jonka määrä riippuu laitteessa käytettyjen seulalevyjen rei'ityksestä ja voi olla esim. jopa 60-70 %. Fraktiointilaitteessa 9 jaetaan massa kahteen fraktioon eli jakeeseen, joista toinen sisältää pääasiassa kuituja, joiden pituus on keskimääräistä 5 suurempi ja toinen vastaavasti pääasiassa kuituja, joiden pituus on keskimääräistä lyhyempi. Keskimääräisellä kuitupituudella tarkoitetaan tässä yhteydessä säiliössä 6 olevan massan keskimääräistä kuitupituutta. Näin saatu lyhytkuitufraktio, jossa enin osa on mekaanista massaa, mutta huomattavasti myös kemiallisen massan lyhyitä kuituja, johdetaan fraktiointilait-10 teestä 9 putken 9a kautta suoraan massakyyppiin 19, joka on varustettu sopivin kyyppisekoittimin (ei esitetty) kuten myös kyyppi 6.

Pitkäkuitufraktio, joka koostuu pääosin kemiallisesta massasta sekä mekaanisen massan pitkistä kuiduista, johdetaan putken 9b kautta välikyyppiin 15 10 ja tästä pumpun 10a ja putken 10b kautta yhteen tai useampaan jauhimeen 11 kuitujen fibrillointia varten. Tämän jälkeen massa johdetaan toiseen fraktiointilaitteeseen 12, joka on rakenteeltaan periaatteessa samanlainen kuin ensimmäinen fraktiointilaite 9. Toinen fraktiointilaite 12 erottaa pitkäkuitufraktiosta jauhatuksen aikana syntyneet lyhyet kuidut ja nämä 20 johdetaan putken 13 kautta samaan kyyppiin 19, johon jo ensimmäisestä fraktiointilaitteesta 9 saatu lyhytkuitujae on johdettu. Fraktiointi-laitteen 12 erottama jauhettu ja fibrilloitu pitkäkuitujae johdetaan putken 14 kautta massasäiliöön 15. Tällaista pitkäkuitufraktiota varten tarkoitettuja säiliöitä voi olla toinenkin 15a, johon massa johdetaan 25 katkoviivalla merkityn putken 14a kautta. Säiliöt 15 ja 15a voivat toimia rinnakkain samanaikaisesti tai siten, että toinen on varasäiliönä.

Jos ne toimivat rinnakkain, voidaan jompaan kumpaan tai molempiinkin syöttää viiraosan toiminnan vaatimat esim. retentiota parantavat tai rainan väriin vaikuttavat lisäaineet säiliöstä 24a putken 24b kautta.

30

Lyhytkuitujae pumpataan massasäiliöstä 19 pumpulla 20 putken 21 kautta pumpun 22 imupuolelle, jossa tapahtuu massan (sakeus 3-5 %) laimennus säiliöstä 26 saatavalla, viiraosalta F tulleella kiertovedellä paperikoneen perälaatikon 34 ja viiraosan F toiminnan edellyttämään noin 0,3-0,7 %:n 35 sakeuteen. Menetelmä edellyttää sinänsä tunnetun ns. monikanavaperälaatikon käyttöä, joka voi olla esim. hakijan US-patentissa n:o 3.839.143 esitetyn mukainen. Näin laimennettu massa syötetään pumpulla 22 putken 23 kautta 8 75200 Ί paperikoneen perälaatikon 34 keskimmäiseen kanavaan 36. Putkeen 23 on sijoitettu sinänsä tunnettu esim. FI-patentin 46642 mukainen ns. paine-sihti 33 massassa mahdollisesti olevien ei-toivottujen ainesten erottamiseksi rejektinä ja niiden pääsyn estämiseksi paperikoneelle. Rejekti palau-5 tuu putken 52b ja 52 kautta kyyppiin 6 tai voidaan mieluummin kokonaan johtaa pois järjestelmästä.

Pitkäkuitujae massasäiliöstä 15 ja/tai 15a johdetaan edellä selostettua lyhytkuitujakeen käsittelyä vastaavalla tavalla pumpun 16 ja/tai 16a ja 10 putken 17 tai 17a kautta sekoituspumpun 27 ja/tai 27a imupuolelle, jossa samoin kuin lyhytkuitujakeen osalta on selitetty myös tapahtuu massan laimennus perälaatikon ja viiraosar. toiminnan edellyttämään sakeuteen.

Massa pumputaan putken 28 ja/tai 28a kautta perälaatikon 34 laitimmaisiin kanaviin 35 ja 37, jotka on tarkoitettu valmistettavan paperin pintakerros-15 ten muodostamista varten.

Kuviossa on edellytetty käytettäväksi kolmikanavaista perälaatikkoa 34 jonka laitimmaiset kanavat 35 ja 37 on tarkoitettu pitkäkuituiselle massalle ja keskikanava 36 lyhytkuitufraktiolle, kuten edellä on mainittu.

20 Massan syöttö laitimmaisiin kanaviin 35 ja 37 voi tapahtua yhteisesti joko yhdellä pumpulla 27 tai siten että pumppu 27 syöttää esim kanavaa 35 ja pumppu 27a kanavaa 37.

Useat eri vaihtoehdot massan syötössä perälaatikon 34 kanaviin 35,36 ja 25 37 ovat mahdollisia, mikä on ammattimiehelle ilmeistä hakemuksessa esitetyn keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Paperin valmistuksessa mahdollisesti käytetty täyteaine tai -aineet, esim. kaoliini sekä mahdolliset retentiota parantavat aineet johdetaan säiliöstä 30 24 putken 25 kautta lyhyen kuitufraktion kyyppiin 19. Vaihtoehtoisesti täyteaine voidaan johtaa putken 25a kautta suoraan sekoituspumpun 22 imu-puolelle. Kuten edellä mainittu voidaan retentiota parantavat aineet lisätä myös pitkäkuitufraktioon.

35 Eräs olennainen piirre tämän keksinnön menetelmän mukaisessa massajärjes-telmässä on, että täyteaine tai -aineet syötetään lyhytkuitujakeen mukana monikanavaisen perälaatikon 34 keskimmäiseen eli sisimpään 36 kanavaan,

II

9 75200 1 mikä tapa myötävaikuttaa omalta osaltaan täyteaineretentiota parantavasti. Keksinnön menetelmän päätarkoituksenahan on täyteaineiden ja/tai hienojen kuitujen retention lisääminen rainassa sillä tavoin, että rainan molemmat pintakerrokset, jotka muodostuvat hyvin fibrilloiduista kuiduista, toimi-5 vat hienomateriaalin suotokerroksina.

Keksinnön mukaista menetelmää soveltava former! eli viiraosa F on edullisimmin kaksoisviiratyyppiä, joka voi olla samanlainen kuin hakijan FI-patenttihakemuksissa 842050 ja 851650 esitetty. Viiraosaan F kuuluu pää-10 osina peittävä viira 40 ja kantava viira 41, kumpikin tarpeellisine viiran-ohjausteloineen 40a ja 41a. Peittävän viirasilmukan 40 sisäpuolella on rintatela 38, stationäärinen rainanmuodostuselin 42 ja peittävän viiran kääntötela 44 sekä vedenkeräyskaukalo 45. Kantavan viirasilmukan 41 sisäpuolella on ensimmäinen rainanmuodostustela 39, toinen rainanmuodostustela 15 43 ja vedenkeräyskaukalo 46. Viiraa 41 sivuaa pick-up-tela 48, jonka avulla muodostunut raina W irrotetaan kantavalta viiralta 41 ja johdetaan sinänsä tunnetulla tavalla huovan 48b pinnalla viiraosalta F paperikoneen puristin-osalle (ei esitetty).

20 Viiraosalla F rainasta W poistunut vesi johdetaan kaukaloista 45 ja 46 kokoojaputkien 47b ja 47a sekä putken 47 kautta kiertovesisäiliöön 26.

Viiraosa F on varustettu märän hylyn kyypillä 49, josta esimerkiksi käyn-tiinlähtövaiheessa viiraosalla F syntynyt märkä hylky sinänsä tunnetulla 25 tavalla johdetaan pumpun 50 ja siihen liittyvän putken 51 kautta massa-kyyppiin 6. Perälaatikon syöttöputkistoon kuuluvista sihdeistä 31,32 ja 33 tuleva ns. rejekti johdetaan myös putkien 52a,52b,52c ja 52 kautta massakyyppiin 6 tai mikäli siinä on käyttökelvottomia epäpuhtauksia, kokonaan pois järjestelmästä.

30

Keksinnön mukaista massan jauhatus- ja lajittelujärjestelmää on mahdollista soveltaa myös fourdrinier-viiraosissa tai hybridiformereissa esim. hakijan FI-hakemuksen 820742 mukaisissa, jolloin kyseiseen viiraosaan kuuluva perälaatikko voi olla vain kaksikanavainen. Tässä tapauksessa pitkäkuitu-35 fraktio syötetään viiraosalle siten, että se ensin muodostaa välittömästi tasoviiralle edellä selitetyn kaltaisen massan hienoaineita suodattavan kerroksen, jonka pinnalle tämän jälkeen lyhytkuitufraktio syötetään.

10 75200 1 Keksinnön menetelmää on mahdollista soveltaa myös sellaisissa fourdrinier-viiraosissa, joissa käytetään kahta erillistä perälaatikkoa, joista toinen ns. lisäperälaatikko syöttää hienoainepitoisen massan jo osittain muodostuneen rainan pinnalle, joka koostuu varsinaisen perälaatikon kautta tul-5 leesta pääosin pitkäkuituisesta massasta.

Kaksoisviiralla rainaa muodostettaessa kummankin pintakerroksen osuus koko rainan W paksuudesta on edullisesti n. 10-15 %, jolloin pintafraktion osuus koko massan määrästä on n. 20-30 %. Nämä arvot pätevät lähinnä esim.

2 10 sanomalehtipaperilajeille, joiden pintapaino on luokkaa 40-45 g/m . Menetelmä ei kuitenkaan ole rajoitettu minkään erityisen paperilajin valmistuksessa käytettäväksi vaan sitä on mahdollista soveltaa kaikkeen paperin valmistukseen. Vastaavasti pintakerrosten osuus paksuilla lajeilla voi jäädä vähäisemmäksi kuin ohuilla lajeilla.

15

Ne kuituseokset, joista paperi valmistetaan eivät välttämättä ole vain erilaisia mekaanisten ja kemiallisten massojen kombinaatioita. Varsin usein esim. valmistettaessa korkealaatuisia kirjoitus- tai painopapereita, näiden raaka-aineeksi valitaan pelkästään kemiallinen massa kuitenkin 20 niin, että siitä osa voi olla pitkäkuituista havupuuselluloosaa esim.

mänty- ja/tai kuusikuitua ja osa lyhytkuituista lehtipuuselluloosaa, joka voi olla valmistettu esim. koivusta.

Korostettakoon vielä, että lähtökohtana keksinnön mukaisen menetelmän 25 soveltamisessa on perusmassaseos, joka on valmiiksi sekoitettu eri kuitu-komponentteja sisältäväksi ja on normaalisti tarkoitettu sellaisenaan syötettäväksi paperikoneelle kyypistä 6. Tavanomaisesti tähän massaseok-seen kohdistetaan vain joko jauhatus ja/tai epäpuhtauksia tai ylipitkiä kuituja poistava lajittelukäsittely. Keksinnön mukaan kyseinen perusmassa-30 seos jaetaan siihen sisältyvien kuitujen pituuden perusteella kahteen erilliseen linjaa, joissa kummassakin kuituja käsitellään johdannossa mainittujen tavoitteiden mukaisesti. Näiden linjojen massat, kumpikin erikseen johdetaan tämän jälkeen paperikoneen perälaatikkojärjestelylle edellä selostetulla tavalla.

35

Pitkät kuidut saattavat tarvita ensimmäisen fraktioinnin jälkeen erikois-jauhatuskäsittelyn esim. niiden fibrillaatioasteen lisäämiseksi. Voi olla ti 75200 1 tarpeen, että jauhettu pitkäkuitufraktio lajitellaan toistamiseen ylipitkien ja jäykkien kuitujen erottamiseksi. Tämä ylipitkä ja suhteellisen karkea fraktio, joka on määrältään kuitenkin vähäinen, voidaan mahdollisesti sekoittaa eräissä tapauksissa keskikerroksen massaan parantamaan 5 rainan lujuutta.

Vedenpoisto rainanmuodostusvaiheessa etenkin sen alkuvaiheessa suoritetaan varovasti, esim. kuten on esitetty hakemuksessa n:o 842050.

10 Perälaatikon syöttösuutinosa keskikerrosta varten ulottuu joissakin tapauksissa sopivimmin viirojen 40 ja 41 väliseen kitaan G syvemmälle kuin pinta-massojen suuttimet. Näin varmistetaan tarkoitettu rainan W pintakerrosten esihuopautuminen. Pintamassasuihkut voidaan syöttää kitaan G edullisesti suuremmalla nopeudella kuin keskikerroksen massa. Tunnetusti kuitenkin 15 suihkun ja/tai suihkujen nopeudella viiraosan nopeuden suhteen on olennainen vaikutus vamistettavan paperin ominaisuuksiin. Tätä nopeussuhdetta on luonnollisesti mahdollista säätää tarpeen mukaan.

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöl-20 lisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetyistä.

25 30 35

Claims (10)

1. Menetelmä paperin valmistusprosessissa paperin ominaisuuksien, erityisesti sen retention parantamiseksi, jossa menetelmässä kuitumate-5 riaali johdetaan jauhatus- ja lajittelujärjestelmän kautta paperikoneen perälaatikkojärjestelylle, joka käsittää yhden tai useamman perälaati-kon, joiden kautta massasuspensio syötetään muodostusviiralle tai muo-dostusviirojen (40,41) väliseen muodostuskitaan (G), tunnettu siitä, että massan käsittelyjärjestelmässä siitä perusmassasta, joka 10 sisältää pääasiallisesti kaikki valmistettavaan paperiin käytettävät kuidut, muodostetaan kaksi eri komponenttia, joista toinen komponentti pääasiallisesti sisältää perusmassan kuitupituusjakautuman keskimääräistä pitempiä kuituja ja toinen massakomponentti sisältää pääasiallisesti keskimääräistä lyhyempiä kuituja ja nollakuituja sekä massan mahdollisen 15 lisäainekomponentin tai -komponentit ja että mainittu pitempikuituinen massakomponentti syötetään monikerrosperälaatikolla välittömästi muodos-tusviiraa tai viiroja (40,41) vasten ja lyhyempikuituinen ja mahdollisesti täyteainetta sisältävä massakomponentti syötetään mainitulla perälaatikkojär j estelyllä joko kaksiviiraformerilla mainittujen pitempikuituisten 20 massakomponenttien muodostaman kerrosrakenteen keskivälille tai yhdellä viiralla kuten tasoviiralla suoraan viiraa vasten tulevan mainitun pitem-pikuituisen massakomponentin päälle kerrosrakenteisesti muodostamaan pintakerros .

1 Patenttivaatimukset 75200

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä kaksiviiraformerilla valmis tettavan paperin ominaisuuksien parantamiseksi, tunnettu siitä, että menetelmässä käytetään vähintään kolmikanavaista (35,36,37) perälaa-tikkoa (34), jonka laitimmaisiin kanaviin (35,37) syötetään keskimääräistä pitempikuituista massakomponenttia ja keskimmäiseen kanavaan (36) lyhyt-30 kuituisempaa massakomponenttia, joka lisäksi sisältää massan mahdollisen lisäaineen tai -aineet.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä monikerroksisen rainan muodostusta varten, jossa menetelmässä raina (W) koostetaan vähintään 35 kahdesta kuitumateriaalin kuitukomponentista, joista yksi on pääasiassa kemiallista massaa ja yksi pääasiassa mekaanista massaa ja joista kukin komponentti tulee olemaan olennaisesti omana kerroksenaan valmiina rainassa 75200 Ί (W), tunnettu siitä, että sanotut kuitukomponentit muodostavat sen perusmassan, joka lajittelu- ja jauhatusjärjestelmässä jaetaan fraktioimalla vähintään kahteen virtauslinjaan, joista yhdestä saadaan pääasiassa peruskuitumateriaalin keskimääräistä pitempiä kuituja sisältävää komponent-5 tia ja yhdestä saadaan pääasiassa peruskuitumateriaalin keskimääräistä lyhyempiä kuituja sisältävää komponenttia, jotka komponentit johdetaan monikerroksiselle perälaatikolle (34).

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmän monikerroksisen rainan 10 muodostusta varten, jossa menetelmässä raina (W) koostetaan vähintään kahdesta kuitumateriaalin kuitukomponentista, joista yksi on pääasiassa pitkäkuituista kemiallista esim. havupuun massaa ja yksi pääasiassa lyhyt-kuituista esim. lehtipuun massaa ja joista kukin komponentti tulee olemaan olennaisesti omana kerroksenaan valmiina rainassa (W), tunnettu 15 siitä, että sanotut kuitukomponentit muodostavat sen perusmassan, joka lajittelu- ja jauhatusjärjestelmässä jaetaan fraktioimalla vähintään kahteen virtauslinjaan, joista yhdestä saadaan pääasiassa peruskuitumateriaalin keskimääräistä pitempiä kuituja sisältävää komponenttia ja yhdestä saadaan pääasiassa peruskuitumateriaalin keskimääräistä lyhyempiä kuituja 20 sisältävää komponenttia, jotka komponentit johdetaan monikerroksiselle perälaatikolle (34).

5. Patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että järjestelmään kuuluu ainakin yksi fraktiointilajitin, jolla lyhyet 25 ja pitkät kuidut erotetaan perusmassasta kumpikin omaksi komponentikseen fraktiointilajitinta käyttäen.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 3-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pitempää kuitumateriaalia käsitellään, sopivimmin jauhamalla, 30 siten että se fibrilloituu sopivaksi muodostamaan täyteaineita ja lyhyt-kuitufraktiota suodattavan rainan pintakerroksen.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 3-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pitempiä kuituja sisältävään kuitumateriaaliin annostellaan 35 retentiota parantavia lisäaineita. 14 75200

8. Patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää seuraavat prosessivaiheet: perusmassaseoksen muodostaminen (1,2,2a,3,4,4a,5,6) vähintään kahdesta 5 kuitulajista. - perusmassaseoksen lajittelu ensimmäisessä fraktiointilaitteessa (9), - ensimmäisestä fraktiointilaitteesta (9) tulevan lyhytkuitujakeen johtaminen (9a) ensimmäiseen konekyyppiin (19), - ensimmäisestä fraktiointilaitteesta (9) tulevan pitkäkuitujakeen 10 johtaminen (9b,10b) jauhatusjärjestelmään (11) ja perusjauhatuksen suorittaminen, - jauhetun pitkäkuitujakeen lajittelu toisessa fraktiointilaitteessa (12), - jauhatuksen aikana syntyneiden ja toisessa fraktiointilaitteessa 15 (12) erottuvien lyhyiden kuitujen johtaminen (13) mainittuun ensim mäiseen konekyyppiin (19), - toisessa fraktiointilaitteessa (12) erottuvan pitkäkuitujakeen johtaminen (IA) toiseen konekyyppiin (15,15a), lyhytkuitujakeen johtaminen (20,21) mainitusta ensimmäisestä kone-20 kyypistä (19) paperikoneen monikanavaperälaatikkoon (34,35,36,37), pitkäkuitujakeen johtaminen (16,17,16a,17a) ainakin yhtä tietä paperikoneen mainittuun monikanavaperälaatikkoon (34,35,36,37).

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 25 että perusmassaseos muodostetaan kemiallisesta massasta eli selluloosasta ja mekaanisesta massasta eli hiokkeesta.

10. Patenttivaatimusten 8 ja 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kemialliseen massaan kohdistetaan alkujauhatuskäsittely (2a,3) ennen 30 perusmassaseoksen muodostamista (6). 35 15