用于生產(chǎn)纖維材料的幅材的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)纖維材料的幅材的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]從US 2624245已知一種用于生產(chǎn)能夠沿主要的縱向方向(S卩，沿幅材延伸方向)延伸的紙張的連續(xù)幅材的方法。該方法使用一種包括加熱輥和一定厚度的橡膠帶的設(shè)備，所述加熱輥具有平滑的、優(yōu)選鍍鉻的表面，所述橡膠帶通過一系列至少部分地被馬達驅(qū)動的傳遞輥沿其表面的一定部分保持粘附至加熱輥。致使橡膠帶粘附至與加熱輥接觸部分的開始部分的輥(上游傳遞輥)的直徑小于所述加熱輥的直徑，使得在它們的接觸產(chǎn)生線處橡膠帶經(jīng)受突然的偏離以及之后凹度的突然變化。橡膠帶通過上游傳遞輥(其致使所述帶粘附至加熱輥)而受到的這種突然的凹度變化的綜合影響意味著，當(dāng)仍具有較高含水量的處于形成狀態(tài)下的紙張幅材被引入到橡膠帶和加熱輥之間時，其在緊挨接觸產(chǎn)生線下游的部分中受到縱向壓實，所述縱向壓實與含水量、橡膠帶的厚度、和上游傳遞輥的直徑與加熱輥的直徑的比值有關(guān)。
[0003]繼而，這種縱向壓實在實踐中給予所獲得的紙張幅材約15%的縱向延伸率。
[0004]然而，通過該方法獲得的紙張幾乎沒有橫向延伸性，也就是說這種橫向延伸率的值在4% — 5%的量級，S卩，在同等混合和精制的條件下，與任何傳統(tǒng)地生產(chǎn)的紙張中的橫向延伸率實質(zhì)上一樣。還應(yīng)注意的是，只有通過使用高能耗的復(fù)雜昂貴的設(shè)備、以高密度的昂貴精制方法，才能實現(xiàn)較高值的橫向延伸率。
[0005]從W02005/100686中已知一種機器，該機器用于生產(chǎn)能夠縱向及橫向延伸的紙張，同時紙張的平滑度優(yōu)于通過傳統(tǒng)方法能夠獲得的紙張的平滑度。這種已知的機器包括具有一對反向旋轉(zhuǎn)的$昆的壓實裝置(compact1n stat1n)，所述一對反向旋轉(zhuǎn)的棍中的一個由鋼制成、以更高的速度被驅(qū)動并且在其表面包括一系列周向延伸的螺旋式發(fā)展的切口，而所述一對反向旋轉(zhuǎn)的輥中的另一個覆蓋有橡膠層并且以較低的速度被驅(qū)動。
[0006]當(dāng)使處于形成狀態(tài)下的紙張幅材在兩個輥之間經(jīng)過時，兩個輥的不同轉(zhuǎn)速以及鋼輥上存在的切口的綜合影響引起形成幅材的材料的縱向壓實及其在鋼輥的切口內(nèi)的積聚，并且主要導(dǎo)致獲得具有平滑表面、同時具有優(yōu)良的縱向及橫向延伸率的紙張幅材。
[0007]從理論角度看，這種已知的解決方案已經(jīng)被證實有效，但是，在其實際應(yīng)用中具有明顯的局限性和缺點，尤其是在實現(xiàn)當(dāng)前規(guī)格的造紙機器所設(shè)定的高生產(chǎn)率(約1000m/min)方面?？紤]到在橡膠輥和鋼輥之間的起乳部處橡膠層受到暫時的局部壓縮的事實，清楚的是，直徑為500mm的常規(guī)橡膠輥每分鐘經(jīng)受637個壓縮周期，S卩，每秒經(jīng)受多于10次壓縮。然而，在實際操作條件下進行的實驗測試已經(jīng)顯示:如果每秒壓縮的次數(shù)超過2次，即使使用復(fù)雜昂貴的冷卻系統(tǒng)，輥的壽命也會受到損害。
[0008]因此，為了降低橡膠輥的壓縮次數(shù)的這個值，必須使用直徑至少為2500mm的輥，這存在顯著的機器尺寸問題并且需要周期性替換橡膠層，而這種操作不能在造紙廠中進行，而只能由專門的工廠進行，所述專門的工廠通常不會裝備成在這種尺寸的輥上進行操作。
[0009]此外，具有這些尺寸的涂覆有橡膠的輥由于其不同性質(zhì)(比如用于獲得特定特征的紙張輻材而所需的性質(zhì))的橡膠外層而在被其它輥替換時存在顯著的困難。
[0010]從GB 868391中還已知了通過使處于形成狀態(tài)下的紙張幅材在以相同圓周速度沿相反方向旋轉(zhuǎn)的橡膠輥和鋼輥之間經(jīng)過來生產(chǎn)可延伸的紙張幅材。在兩個輥之間的通道上壓縮紙張幅材導(dǎo)致橫截面的暫時的局部降低，從而增大其通過速度。當(dāng)從兩個輥離開時，處于形成狀態(tài)下的紙張幅材恢復(fù)其原始橫截面，隨之發(fā)生速度的降低、以及紙張輻材粘附至橡膠輥，導(dǎo)致紙張幅材的縱向壓實。這種技術(shù)原理與從W02005/100686中已知的技術(shù)原理完全不同，相反地，W02005/100686使用具有不同圓周速度的兩個反向旋轉(zhuǎn)的橡膠輥和鋼輥來產(chǎn)生形成紙張幅材的縱向壓實并同時將其積聚在設(shè)置在鋼輥中的切口內(nèi)；并且這種不同的原理使其不能夠結(jié)合從前述兩個文獻得出的教導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于獲得一種纖維材料的幅材，所述纖維材料的幅材克服了現(xiàn)有技術(shù)的局限性和缺點，并且在不使用高密度精制的情況下具有高縱向延伸率(特別的，高達20%)以及高橫向延伸率(特別的，超過6%)。
[0012]本發(fā)明的另一目的在于使用一裝置獲得纖維材料的幅材，所述裝置不需要昂貴的維護，尤其不需要對由經(jīng)受磨損的材料制成的部件進行經(jīng)常性的昂貴替換。
[0013]本發(fā)明的另一目的在于獲得一種纖維材料的幅材，所述纖維材料的幅材由纖維素纖維、大體由植物纖維和/或由合成纖維形成，并且在任何情況下都具有根據(jù)需要能夠在一定限制范圍內(nèi)進行改變的特征。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，通過如權(quán)利要求1所示的用于生產(chǎn)具有高縱向及高橫向延伸率的纖維材料幅材的裝置來實現(xiàn)這些和其它目的，所述目的將通過接下來的描述而顯而易見。
[0015]權(quán)利要求14示出了一種用于生產(chǎn)具有高縱向及高橫向延伸率的纖維材料幅材的方法。
【附圖說明】
[0016]參照附圖，在后文中進一步闡明本發(fā)明，附圖中:
[0017]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)纖維材料的幅材的裝置，
[0018]圖2是所述裝置的輥的前視圖，該輥包括連續(xù)的周向切口，
[0019]圖3是所述裝置的輥的前視圖，該輥包括連續(xù)的螺旋切口，
[0020]圖4是所述裝置的輥的前視圖，該輥包括不連續(xù)的周向切口，
[0021]圖5示出了通過具有切口的輥的一部分的、并且處于與切口相對應(yīng)的位置中的、通過根據(jù)本發(fā)明的裝置獲得的紙張幅材的一部分的纖維樣式的放大的部分縱向截面，以及
[0022]圖6示意性地示出了用于生產(chǎn)纖維材料的幅材的裝置的變型。
【具體實施方式】
[0023]根據(jù)本發(fā)明的用于生產(chǎn)具有高縱向及高橫向延伸率的纖維材料(例如，紙張材料)的幅材的裝置能夠被插入到用于紙張生產(chǎn)的順列式設(shè)備(in-line plant)中(在這種情況下，向該設(shè)備進給纖維素纖維(原始的、恢復(fù)的或混合的)的片材以形成幅材)，或者能夠由自立式裝置組成(在這種情況下，向該裝置進給已經(jīng)形成的紙張幅材，所述紙張幅材事先被潤濕到含水量在82%至30%之間)。
[0024]還能夠使用類似的裝置和設(shè)備來生產(chǎn)植物纖維幅材、無紡布纖維幅材或合成纖維幅材;在這種情況下，不可能討論纖維素纖維混合物片材或再潤濕紙張幅材的含水量，而是討論纖維材料幅材的易彎曲性，以及主要是其軟化溫度。
[0025]獨立地，所述裝置包括圓柱形輥2，所述圓柱形輥由金屬材料制成、可能覆蓋有一層具有不同機械特征的材料(例如陶瓷材料)、并且在任何情況下包括在其圓柱形表面上的一系列切口 4，所述一系列切口沿平行的周向線或沿螺旋線延伸、并且在任何情況下以具有周向分量的樣式延伸。
[0026]圖2— 4示出了這些切口的不同布置，所述布置可以是周向樣式(圖2)、螺旋樣式(圖3)、或連續(xù)或不連續(xù)樣式(圖4)。
[0027]切口能夠具有在0.01mm至2mm、優(yōu)選地在0.05mm至0.5mm之間的深度，在0.01mm至2mm、優(yōu)選地在0.07mm至0.9mm之間的寬度，以及在0.01mm至10mm、優(yōu)選地在0.125mm至
1.25mm之間的節(jié)距。此外，在螺旋切口的情況下，傾斜角度能夠從由切口寬度所允許的最小值到45°的最大值、優(yōu)選地在5°至20°之間，并且螺旋樣式沿輥2的整個軸向長度相同或者在輥的兩個半體上相對。
[0028]作為圓柱形形狀的替代例，輥2能夠具有凸形形狀(未示出)，如在后文中明顯可見的，其已經(jīng)被證實在補償輥2的軸的撓曲方面尤為有用，所述軸的撓曲由施加到其端部以在相對的輥上施加壓力的力所引起。
[0029]使輥2以基本等于上游裝置的操作速度的圓周速度^旋轉(zhuǎn)，S卩，以待處理的纖維材料的片材6的進給速度旋轉(zhuǎn)。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的裝置還包括由橡膠或其它彈性材料制成的帶8，所述帶在機動化的棍10之間張緊、并且具有在lcm至10cm、優(yōu)選地在2.5cm至5cm之間的厚度，以及在24°邵氏硬度至70°邵氏硬度、優(yōu)選地在29°邵氏硬度至50°邵氏硬度之間的硬度。
[0031]輥10具有針對橡膠帶8的摩擦度，所述摩擦度足以確保輥10以小于輥2的圓周速度VI的速度V2驅(qū)動。特別地，Vi/V2的比值在1.05至1.40之間變化。
[0032]帶8至少在粘附至輥10的一側(cè)上基本不能縱向延伸(在操作期間，其具有5%的最大伸長率)，例如通過將縱向鋼絲包含到帶中或者將不能延伸的織物施加到帶中能夠?qū)崿F(xiàn)所述不可延伸性。
[0033]此外，考慮到帶在一側(cè)與具有圓周速度V1的輥2接觸、同時在另一側(cè)以速度￥2〈^前進、并且因此被縱向制動，因此帶8必須具有沿其整個長度的尺寸穩(wěn)定性，以防止可能的變形。
[0034]通過加壓輥12使帶8保持抵壓在輥2上，所述加壓輥優(yōu)選地由鋼制成，可能覆蓋有具有適當(dāng)機械特征的表層。加壓輥能夠是空轉(zhuǎn)的或者是機動化的，但在任何情況下，加壓輥必須具有^的圓周速度。由適當(dāng)?shù)臋C械的、氣動的或液壓的已知構(gòu)件控制輥12將帶8抵壓在輥2上的壓力。該壓力在帶8的每厘米寬度上介于lkg至200kg之間、并且優(yōu)選地介于20kg至40kg之間。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的裝置以下述方式操作。
[0036]在初始階段，S卩，在向裝置進給纖維材料片材6之前，輥2和輥10、12以相同的圓周速度VI旋轉(zhuǎn)，并且輥12僅擱置在輥2上。
[0037]在這些條件下，纖維材料片材6被引入到橡膠帶8和輥2之間，所述纖維材料片材6大體上在纖維素或植物纖維情況下具有在82%至30%之間的含水量、或者在合成纖維的情況下處于不低于初始軟化溫度的溫度、并且以速度V1前進;輥10和12被逐漸提高到速度V2〈V1，并且利用增大的壓力將輥12抵壓在輥2上，以擠壓帶8和粘附于帶8上的纖維材料的片材
6ο
[0038]縱向制動和在厚度方向上的擠壓的綜合影響在于使片材6局部地填充輥2的切口4，并且在對應(yīng)于切口的條帶部中縱向積聚并且具有圖5所示類型的彎曲的壓實線14。
[0039]繼而，纖維的這種縱向積聚和特定布置確定了所形成的纖維材料幅材在其達到紙張的最終水分含量(在植物纖維情況下)、或達到其尺寸穩(wěn)定性(在合成纖維情況下)時的縱向及橫向延伸率。
[0040]縱向及橫向兩種可延伸度均取決于速度VjPV2之間的比值、取決于帶8被抵壓在輥2上的力、取決于輥2上的切口 4的特征、取決于片材6在處理開始和結(jié)束時的柔韌性、以及取決于橡膠帶8的物理和幾何特征。
[0041]用于測試所述方法的效果而進行的實驗測試已經(jīng)使紙張能夠獲得約20%的縱向可延伸度和約15%的橫向可延伸度。
[0042]如果根據(jù)