專利名稱：改善紙張脫水的犧牲可回收置換劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及造紙技術(shù)。更具體地說，本發(fā)明涉及一種可回用且可回收的犧牲置換劑，與造紙機壓榨部中的壓榨織物一起使用。
背景技術(shù)：
在造紙過程中，在造紙機成形部，通過將纖維漿沉積到移動的成形織物上形成纖維素纖維網(wǎng)，纖維漿即纖維素纖維的水分散體。漿體中大量的水通過成形織物排出，而纖維素纖維網(wǎng)則留在成形織物的表面。
剛形成的纖維素纖維網(wǎng)從成形部進入壓榨部，壓榨部包括一系列壓榨壓區(qū)。纖維素纖維網(wǎng)被壓榨織物支撐穿過壓榨壓區(qū)，或者通常情況下位于兩層這樣的壓榨織物之間穿過壓榨壓區(qū)。在壓榨壓區(qū)中，纖維素纖維網(wǎng)受到壓縮力的作用，該壓縮力從其中將水擠出，并使網(wǎng)中的纖維素纖維彼此粘附，使得纖維素纖維網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)榧埛?。水由一層壓榨織物或多層壓榨織物所吸收，并且理想的情況是不回到紙幅中去。
紙幅最終進入干燥部，干燥部包括至少一個可轉(zhuǎn)動干燥轉(zhuǎn)鼓系列或可轉(zhuǎn)動干燥轉(zhuǎn)筒系列，這些轉(zhuǎn)鼓或轉(zhuǎn)筒由蒸汽在內(nèi)部進行加熱。干燥織物引導(dǎo)剛形成的紙幅以彎曲路徑依次繞行轉(zhuǎn)鼓系列中的各轉(zhuǎn)鼓，干燥織物將紙幅緊緊地貼在轉(zhuǎn)鼓的表面。加熱的轉(zhuǎn)鼓通過蒸發(fā)作用降低紙幅的含水量至期望水平。
應(yīng)該了解的是，成形織物、壓榨織物及干燥織物都在造紙機上采用無端環(huán)(endless loop)的形式，并且都起到傳送帶的作用。應(yīng)該進一步了解的是，紙張生產(chǎn)是一種以相當快的速度進行的連續(xù)過程。也就是說，在成形部，纖維漿連續(xù)沉積到成形織物上，而剛生產(chǎn)出的紙幅在離開干燥部后就被連續(xù)卷繞到輥筒上。
本發(fā)明具體涉及在壓榨部使用的壓榨織物。在紙張生產(chǎn)過程中，壓榨織物起到關(guān)鍵的作用。如上所示，其功能之一是支撐并攜載生產(chǎn)的紙產(chǎn)品通過壓榨部。
壓榨織物也參與了紙幅表面的整飾過程。就是說，將壓榨織物設(shè)計成具有光滑表面以及均勻回彈性的結(jié)構(gòu)，使得在穿過壓榨壓區(qū)的過程中，賦予紙張光滑無痕的表面。
或許最重要的是，在壓榨壓區(qū)，壓榨織物吸收了從濕紙中榨出的大量水。為了實現(xiàn)這種功能，在壓榨織物中必須確實具有一定的空間用于走水，這個空間通常稱為空隙容積，以及織物在其整個有效使用期必須具有足夠的透水性。最后，在紙離開壓榨壓區(qū)時，壓榨織物必須能夠防止從濕紙中吸收的水又返回紙中而將其回濕。
當前的壓榨織物采用廣泛、多樣的形式設(shè)計來制造以滿足造紙機需要，根據(jù)制造紙張的等級，將它們安裝在造紙機上。通常，這類織物包括織造的底布，底布中針刺有精細的非織造纖維材料毛層。底布可以用單絲紗線、捻合單絲紗線、復(fù)絲紗線或捻合復(fù)絲紗線織成，并且可以是單層、多層或?qū)雍?。紗線通常由在紙機織物技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員為此目的而使用的幾種合成聚合樹脂中的任意一種擠出而成，例如聚酰胺及聚酯樹脂。
織造底布本身具有許多不同的形式。例如，其可織成環(huán)形，或者先平織然后用接縫將其轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)狀形式?；蛘撸淇赏ㄟ^公知的經(jīng)過改進的環(huán)形織造工藝來制造，其中底布的橫向邊緣設(shè)有使用其機器方向(MD)紗線所形成的縫合環(huán)圈。在這種工藝中，MD紗線在織物的橫向邊緣之間連續(xù)地來回交織，在各邊緣處折返并形成縫合環(huán)圈。以這種方式生產(chǎn)的底布，在安裝于造紙機時放置成環(huán)狀形式，并因此被稱為可機上縫合織物。為了將這樣的織物置成環(huán)狀形式，將兩橫向邊緣拉到一起，使兩邊緣處的縫合環(huán)圈指狀交叉，然后用縫合針或銷線穿入指狀交叉的縫合環(huán)圈所形成的通道中。
此外，壓榨織物可由數(shù)層形成。例如，織物可包括層合在一起的織造基底層和中間層。
本發(fā)明主要涉及對壓榨織物脫水特性進行的改良，上述改良是通過將可回用(再使用)的犧牲水置換劑施加于壓榨織物表面獲得的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種減少造紙機壓榨部回濕量的方法。該方法包括下列步驟提供壓榨織物，將含水纖維紙網(wǎng)沉積于壓榨織物上來形成紙幅，以及將置換劑沉積于壓榨織物的一面上。在壓榨壓區(qū)中，對由壓榨織物、含纖維紙網(wǎng)和置換劑的組合體進行壓榨，之后，在離開壓榨壓區(qū)時，置換劑吸收界面水，從而可阻止或至少減少紙網(wǎng)的回濕。
本發(fā)明的另一方面涉及一種減少紙網(wǎng)在壓榨壓區(qū)的回濕量的裝置。該裝置包括至少一層壓榨織物，用于攜載紙幅；以及壓榨機，向該壓榨織物施加壓力，以將水從紙幅中壓出并使水進入壓榨織物。該裝置還包括將可回用置換劑施加至壓榨織物至少一面上的裝置，以及回收該置換劑供再度使用的裝置。
下面將參照附圖來更完整詳細地說明本發(fā)明。


下文詳細說明僅為舉例說明之用，并不用于限制本發(fā)明，結(jié)合附圖，下文的說明將更為明了，附圖中相同的附圖標號表示相同的裝置及部件，附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的造紙機壓榨部的側(cè)視圖；以及圖2為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的造紙機壓榨部的側(cè)視圖。
具體實施例方式
下文中，將就造紙壓榨織物來說明本發(fā)明的較佳實施例。但應(yīng)了解的是，本發(fā)明可應(yīng)用于造紙機其他區(qū)段所用織物，以及用于其他工業(yè)設(shè)備所用織物。
可應(yīng)用本發(fā)明的其它織物類型的一些實例包括造紙機成形織物、造紙機干燥織物、穿透干燥織物及紙漿成形織物。
本發(fā)明的一方面涉及使用微粒分散體，該微粒分散體置于紙幅/壓榨織物界面，在造紙機的壓榨壓區(qū)發(fā)揮作用，以成功地與紙張競爭吸收存在于紙幅與壓榨織物之間的界面水。常規(guī)地，在壓榨過程中，界面水遷轉(zhuǎn)移到從壓區(qū)離開的壓榨織物和紙幅二者中。但水轉(zhuǎn)移返回到紙幅會導(dǎo)致“回濕”，回濕是造紙過程極不期望發(fā)生的情況。
人們認為造成此種不期望回濕的機理是，當紙幅和壓榨織物都離開壓區(qū)且發(fā)生膨脹時，紙幅相對于壓榨織物的孔徑狀況造成此現(xiàn)象。紙幅通常具有比壓榨織物小的孔徑分布。人們認為紙幅孔徑小于含有最精細表面毛層纖維的壓榨織物的孔徑，小到1/10的程度。與壓榨織物中10-20微米的孔徑相比，估計紙幅的平均流動孔隙直徑為0.5-1微米。極細的孔隙優(yōu)先允許更多的水再度進入紙幅結(jié)構(gòu)內(nèi)。
此前曾經(jīng)研究制造孔徑較接近紙幅孔徑的壓榨織物表面劑。這種努力之一是通過使用膜片，使膜片與壓榨織物成為一體，來輔助加速水分的去除。但這種先前嘗試通常都失敗，原因在于，與具有由精細毛層纖維形成的紙幅接觸面的傳統(tǒng)壓榨織物相比，這種膜片耐用性不佳。
本發(fā)明的一方面是，不需要將競爭性孔徑材料耐久地固定于壓榨織物，從而消除了現(xiàn)有技術(shù)膜片的耐用性限制。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明用來降低操作成本同時減少紙幅回濕量，本發(fā)明涉及施加、回收、且再形成“置換劑”用于輔助在壓榨壓區(qū)中脫水。本發(fā)明的另一方面涉及微粒收集過程，其從紙幅表面、壓榨織物表面、或離開壓區(qū)的“水噴霧”中回收水競爭性微粒。
圖1示出使用置換劑的壓榨處理的一個實施例。置換劑10可施加至壓榨織物12表面、或紙網(wǎng)的底側(cè)、或防濕板的底側(cè)，可在壓榨部16動作之后，通過回收裝置14而即刻回收置換劑10，或者，如果粒子本身暫時貼附于紙幅上，可于數(shù)次壓榨步驟或干燥步驟之后回收置換劑10供再度使用。根據(jù)置換劑特性、以及各個壓榨部的構(gòu)造，判定何時須回收置換劑。置換劑的施加可在任何壓榨機上進行。
此概念與催化劑在化學反應(yīng)過程中的作用相似。要言之，置換劑并未被消耗掉，但可能需要在例如再形成器18中進行更新或再形成。當置換劑分散于流體中時，可通過全寬噴淋頭施加置換劑。另外，置換劑可為固體，而呈薄膜形式從卷軸施加。此外，可使用已知的涂布裝置，由例如輥施加置換劑，如用來將涂料或上漿劑施加于紙幅的裝置。
置換劑的兩個主要要求為與要脫水的紙幅相比，置換劑具有同等或更優(yōu)的競爭邊界層水的能力；以及，置換劑本質(zhì)上并未附加于要脫水的紙幅，從而隨后可進行收集與再形成。
本發(fā)明的另一方面示于圖2，通過特別設(shè)計用來吸附置換劑的另一片PMC織物或帶，與置換劑接觸，從而從紙張表面回收置換劑。就此方面而言，置換劑可呈微粒形式而施加至壓榨織物底側(cè)，且通過壓榨織物被攜載至壓榨壓區(qū)，從而與壓榨壓區(qū)中紙張形成界面。
一定量的置換劑可能暫時粘附于離開壓區(qū)的紙張表面；但其容易去除。圖2中，第二造紙機帶或織物20可用來從紙張22吸附去除置換劑。
例如，薄帶20可具有比紙張更光滑的表面，或者可具有這樣的表面，可利用置換劑特性來將置換劑從紙張22分離，卻不會對紙張22造成不良影響。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以容易地對上述實施方案進行多種修改和改進，或應(yīng)用于其它領(lǐng)域，而不偏離本發(fā)明的范圍，本發(fā)明范圍由所附權(quán)利要求限定。
實驗部分進行測試，與單獨的壓榨織物或壓榨織物與膜的組合體相比，驗證前述置換劑的功效。此外，進行實驗來顯示置換劑可有效再使用及回收利用。最后進行實驗來判定使用置換劑及表面膜片是否具有明顯優(yōu)點。這些實驗在稱作為壓榨壓區(qū)仿真器(“SPNS”)的裝置上進行，SPNS可模擬存在于可商購壓榨壓區(qū)的壓力、停留時間及壓力脈沖。這些實驗結(jié)果示于圖3。注意，圖3中的“SRDA”指使用可回收的犧牲置換劑。
如參照圖3可知，單獨壓榨織物的最終干燥度只有34.6％，而當壓榨織物與本文所述置換劑一起使用時，最終干燥度升高至超過45％。此種干燥度超過通過壓榨織物和表面膜片所能達到的44.6％干燥度。發(fā)現(xiàn)當置換劑再使用與回收利用時，置換劑的干燥能力并未明顯降低?；厥绽昧Ｗ拥淖罱K干燥度為44.7％，雖然低于第一次通過時的干燥度，但仍有利地可相比于壓榨織物和表面膜片的干燥度。最后，進行實驗來判定置換劑與表面膜片組合體使用是否可獲得甚至更高的效果。結(jié)果顯示組合體使用時干燥度有一定程度的增高，達到46.1％的最終干燥度。
如此，測試證實使用如本文所述的置換劑可獲得改善的干燥特性，這種干燥特性可與使用現(xiàn)有已知的表面膜片所達到的干燥特性相比，或者更高。此外，即使再度使用時，這種置換劑仍可獲得可接受的最終干燥度。
權(quán)利要求
1.一種減少造紙壓榨機的壓榨部中回濕量的方法，所述方法包括下列步驟提供壓榨織物；將含水紙幅沉積于所述壓榨織物上；將置換劑沉積于所述壓榨織物的至少一面上；以及在壓榨壓區(qū)中，對所述壓榨織物、所述紙幅與置換劑的組合進行加壓，其中，在離開所述壓榨壓區(qū)時，所述置換劑吸收界面水并阻止紙幅的回濕。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括收回所述置換劑的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括復(fù)原所述置換劑的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括由織物去除所述置換劑的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述置換劑施加于所述壓榨織物與所述紙幅之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，伴隨將水從所述紙幅壓至所述壓榨織物，所述置換劑減少紙幅的回濕量。
7.一種用于減少造紙機的壓榨部中回濕量的裝置，包括至少一層壓榨織物，用于攜載紙幅；壓榨機，用于向所述壓榨織物施加壓力，以及，用于迫使水離開所述紙幅并進入所述壓榨織物內(nèi)；以及將可回收再用的置換劑施加至所述壓榨織物的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，進一步包括收回所述置換劑的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，進一步包括復(fù)原所述置換劑的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中利用織物去除所述置換劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述置換劑施加于所述壓榨織物與所述紙幅之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，伴隨將水從所述紙幅壓至所述壓榨織物，所述置換劑減少紙幅的回濕量。
全文摘要
一種減少工業(yè)壓榨機中壓榨部(包括用來攜載紙幅的壓榨織物)回濕量的方法及裝置，一種將壓力施加至壓榨織物并迫使水離開紙幅并進入壓榨織物的壓榨機，以及一種將可再用的置換劑施加于壓榨織物至少一面的裝置，當離開壓榨機時，該置換劑吸收界面水，并阻止紙幅回濕。
文檔編號D21F7/12GK101048546SQ200580036171
公開日2007年10月3日 申請日期2005年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月21日
發(fā)明者約翰·M·哈威斯 申請人:阿爾巴尼國際公司