CN100371529C

CN100371529C - 用于处理涂布的或未涂布的纤维纸幅的处理设备

Info

Publication number: CN100371529C
Application number: CNB038028697A
Authority: CN
Inventors: 尤哈·利波宁; 维尔霍·尼西宁; 佩卡·科伊武库纳斯; 米卡·维尔亚马; 亨利·瓦依蒂宁; 雷约·皮耶蒂凯宁; 卡里·哈萨宁; 里斯托·苏蒂; 埃罗·索米; 佩卡·林农马; 马尔库·屈策宁; 马蒂·泰尔沃宁; 海基·凯图宁; 卡里·霍洛派宁
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2023-01-29
Also published as: JP2005516132A; BR0307269A; DE20321853U1; CN1625627A; EP1470289B1; CA2469666A1; US20050251977A1; EP1470289A1; US7704351B2; ATE516405T1; WO2003064761A1; BRPI0307269B1

Abstract

本发明涉及一种处理设备。该设备包括一条适于绕导向元件(3)延伸的带(2)，至少一个布置在带外侧的相对元件(5)，该相对元件与带形成一个接触区域，带和相对元件之间就形成一个供待处理的纸幅从中通过的纸幅处理区域。处理区域的长度通过带的导向元件的布置和/或通过相对元件的设计而确定。施加到处理区域内的纸幅上的接触压力适于在约0.01MPa到约200MPa的范围内调节，所述带包括金属带，且处理设备设有用于将带的操作温度控制在50℃到400℃范围内的加热元件，带(2)的加热通过设置所述至少一个可加热的辊(3a)而实现，所述带借助于作为接触传热器的辊进行加热，所述辊具有可调节的横向温度分布。

Description

用于处理涂布的或未涂布的纤维纸幅的处理设备

技术领域

本发明涉及用于处理涂布的或未涂布的纤维纸幅(例如纸、纸板或薄纸)的处理设备及其操作方法，该设备包括一条适于绕至少一个导向元件延伸的带，至少一个布置在所述带的外侧的相对元件，该相对元件与所述带形成一个接触区域，这样所述带和所述相对元件之间就形成一个供待处理的纸幅从中通过的纸幅处理区域。在本申请的概念中，术语“纸幅处理”是指与纸机/纸板机上生产的纤维纸幅的处理有关的各种措施，例如压榨、干燥、压光、涂布、施胶。所述处理设备也可以是纤维纸幅的整饰设备，例如独立的涂布设备、印刷设备或压光机。

背景技术

以前已经公开过各种带式压光机方案，例如在芬兰专利95061以及芬兰专利申请FI971343和FI20001025等文献中。但是，这些带式压光机仅适用于某些种类的纸或纸板的压光。

纸和纸板的应用范围很广，根据定量可将纸和纸板分成两类：单层且定量为25-300g/m²的纸和用多层技术生产的且定量为150-600g/m²的纸板。应当指出，纸和纸板之间的界限不是一成不变的，因为定量最低的纸板比定量最高的纸要轻。一般来说，纸用于印刷，而纸板用于包装。

下面说明目前适用于纤维纸幅的评价范例，根据已公开的评价，可能有相当大的波动。这些描述主要根据原始出版物《造纸科学与技术·造纸部分》的第三部分(Jokio M.编著，Fapet Oy出版，Jyv skyl 1999，361页)。

以机械浆为基础的(例如，含磨木浆的)印刷纸包括新闻纸、未涂布的和涂布的杂志纸。

新闻纸要么全部由机械浆制成，要么可以含一些漂白的针叶木浆(0-15％)和/或二次纤维以代替部分机械浆。或许可以认为新闻纸的总体评价如下：定量40-48.8g/m²，灰分含量(SCAN-P 5：63)0-20％，PPS S10粗糙度(SCAN-P 76：95)3.0-4.5μm，Bendtsen粗糙度(SCAN-P 21：67)100-200ml/min，紧度600-750kg/m³，白度(ISO 2470：1999)57-63％，以及不透明度(ISO 2470：1998)90-96％。

未涂布的杂志纸(SC纸，即超级压光纸)通常含50-70％的机械浆、10-25％的漂白针叶木浆以及15-30％的填料。压光过的SC纸(例如，包括SC-C、SC-B以及SC-A/A+)的典型评价包括：定量40-60g/m²，灰分含量(SCAN-P 5：63)0-35％，Hunter光泽度(ISO/DIS 8254/1)＜20-50％，PPSS10粗糙度(SCAN-P 76：95)1.0-2.5μm，紧度700-1250kg/m³，白度(ISO2470：1999)62-70％，不透明度(ISO 2470：1998)90-95％。

涂布的杂志纸(LWC纸，即轻量涂布纸)含40-60％的机械浆、25-40％的漂白针叶木浆以及20-35％的填料和涂料。可以认为LWC纸的总体评价如下：定量40-70g/m²，Hunter光泽度50-65％，PPS S10粗糙度0.8-1.5μm(胶版)或0.6-1.0μm(凹版)，紧度1100-1250kg/m³，白度70-75％，以及不透明度89-94％。

可以认为MFC纸(机内整饰涂布纸)的总体评价如下：定量50-70g/m²，Hunter光泽度25-70％，PPS S10粗糙度2.2-2.8μm，紧度900-950kg/m³，白度70-75％，以及不透明度91-95％。

可以认为FCO纸(薄膜涂布胶版纸)的总体评价如下：定量40-70g/m²，Hunter光泽度45-55％，PPS S10粗糙度1.5-2.0μm，紧度1000-1050kg/m³，白度70-75％，以及不透明度91-95％。

可以认为MWC纸(中量涂布纸)的总体评价如下：定量70-90g/m²，Hunter光泽度65-75％，PPS S10粗糙度0.6-1.0μm，紧度1150-1250kg/m³，白度70-75％，以及不透明度89-94％。

HWC纸(重量涂布纸)的定量为100-135g/m²，涂布次数甚至可以多于两次。

用纸浆生产的、不含磨木浆的印刷纸或高档纸包括未涂布的和涂布的、以纸浆为基础的印刷纸，其中机械浆的比例小于10％。

未涂布的、以纸浆为基础的印刷纸(WFU)含有55-80％的漂白桦木浆、0-30％的漂白针叶木浆以及10-30％的填料。WFU纸的评价极不稳定：定量50-90g/m²(可高达240g/m²)，Bendtsen粗糙度250-400ml/min，白度86-92％，以及不透明度83-98％。

在涂布的、以纸浆为基础的印刷纸(WFC)中，涂料的量根据需要和预期用途变化很大。下面是一次和二次涂布的、以纸浆为基础的印刷纸的典型评价，一次涂布：定量90g/m²，Hunter光泽度65-80％，PPS S10粗糙度0.75-2.2μm，白度80-88％，以及不透明度91-94％；二次涂布：定量130g/m²，Hunter光泽度70-80％，PPS S10粗糙度0.65-0.95μm，白度83-90％，以及不透明度95-97％。

剥离纸的定量在25-150g/m²的范围内。

其他的纸种包括，例如牛皮袋纸、薄纸和壁纸基纸。

制造纸板使用的是化学浆、机械浆和/或二次纤维。例如，可根据其用途将纸板分为下面几个主要的类别：

瓦楞纸板，包括挂面层和瓦楞芯层。

箱纸板，用于制造盒子、箱子。箱纸板包括例如，液体包装纸板(FBB，即，折叠箱纸板；LPB，即，液体包装纸板；WLC，即，白线硬纸板；SBS，即，单浆种漂白亚硫酸盐浆；SUS，即，单浆种未漂白亚硫酸盐浆)。

绘图纸板，用于制造例如卡片、纸夹、文件夹、箱子、封面等等。

壁纸基纸。

发明内容

从上面可以看出，纸和纸板的种类很多，并且在制造这些纸和纸板时要用到大量的各种机器。本发明的目的在于提供一种处理设备及其操作方法，以允许在处理区域中使用范围非常宽泛的压力范围和作用时间(传热时间和/或处理时间)，该设备可以用于处理各种涂布的或未涂布的印刷纸、纸板和其他纸种，并且可用作，例如涂布上游的预压光机、纸机或涂布下游的整饰压光机、半干压光机(breaker stack)、堆垛式润湿压光机(wet stack calender)、或者作为干燥器、涂布机、施胶机、印刷机和/或压榨装置。不难想到，本发明的设备可以代替，例如软压光机、多压区压光机、机内压光机、靴形压光机或杨克式烘缸(Yankeecylinder)。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种用于处理涂布的或未涂布的纤维纸幅的处理设备，所述设备包括一条适于绕至少一个导向元件延伸的带，至少一个布置在所述带外侧的相对元件，所述相对元件与所述带形成一个接触区域，这样所述带和所述相对元件之间就形成一个供待处理的纸幅从中通过的纸幅处理区域，其特征在于，所述处理区域的长度通过带的导向元件的布置/调节和/或通过所述相对元件的设计而确定，在所述处理区域内，适于施加到纸幅上的接触压力适于在0.01MPa到200MPa的范围内调节，所述带包括金属带，且该设备设有用于将带的操作温度控制在50℃到400℃范围内的加热元件，所述带的加热通过设置所述至少一个可加热的辊而实现，所述带借助于作为接触传热器的辊进行加热，所述辊具有可调节的横向温度分布。

接触压力是指在带和相对元件之间的处理区域内施加到纸幅上的压力效应之和，它由带的张力和/或带内部可能有的压力元件施加的压缩力引起。将接触压力调节到某一压力值或压力范围是通过选择合适的带材料而实现的，合适的带材料允许使用预期的紧度或张力，并且如果必要，还允许使用合适的压力元件，这些压力元件能够增加单独由所述带获得的压力。应该指出的是，根据由带和相对元件以及可能的压力元件组成的组合装置，有可能覆盖一部分接触压力调节范围，如果必要，通过替换包括在组合装置内的一些元件，可以实现到另一个压力值或压力范围的过渡；或者用一个合适的组合装置可以覆盖整个接触压力的调节范围，例如可以从约0.01MPa到约70MPa，或甚至从约0.01MPa到约200MPa。例如，与由压力元件实现的压缩相比较，仅由带的张力实现的压缩几乎可以忽略，因此，在没有压力元件的方案中，调节范围更接近下限，例如在约0.01MPa到约5MPa的范围内。使用压力元件时，调节范围可以从例如约5MPa到约70MPa，优选从约7MPa到约50MPa，或者例如从约70MPa到约200MPa。

根据本发明的一个方面的设备，其特征在于，处理区域的长度通过带的导向元件的布置/调节和/或通过相对元件的设计而确定，并且在处理区域内，施加到纸幅上的接触压力适于在约0.01MPa到约200MPa的范围内调节，并且所述带包括金属带或复合金属带，且金属带的操作温度适于在约50℃到约400℃的范围内调节。

本发明的设备优选包括压光机、涂布机、施胶机、印刷机、干燥器、纸幅冷却器、和/或压榨装置。根据本发明，可依次将上述设备中的若干设在一条直线上，顺序是例如压榨装置、干燥器、压光机、纸幅冷却器。

本发明的一个目的在于提供一种用于在带式压光机中将待压光的、涂布的或未涂布的纸、纸板或薄纸从一种快速切换到另一种的方法。该方法通过带式压光机来实现，带式压光机包括一条适于绕导向元件延伸的压光带，至少一个布置在所述压光带外侧的相对元件，相对元件与所述带形成一个接触区域，这样所述压光带和所述相对元件之间就形成一个供待压光的纸幅从中通过的压光区域。该方法的特征在于，该方法中使用的压光带包括设有加热装置和/或冷却装置的金属带，加热装置和/或冷却装置用于快速改变带的温度，并且施加到纸幅上的温度的改变基本上仅通过调节金属带的温度而实现。

另一方面，如本发明的一个方面所述的用于在纤维纸幅处理区域中处理涂布的或未涂布的纤维纸幅的方法的特征在于，该方法包括通过带的导向元件的布置/调节和/或通过相对元件的设计而确定处理区域的长度，并且该方法还包括将处理区域内的接触压力调节到约0.01MPa到约200MPa的范围内，所使用的带包括金属带，且金属带的操作温度被调节到约50℃到约400℃的范围内。

本发明还涉及一种在用于处理涂布的或未涂布的纤维纸幅的设备中用于调节由带的张力产生的压缩力的装置，所述处理设备包括一条适于绕至少一个导向元件延伸的压榨带，至少一个布置在所述压榨带环的外侧的相对元件，相对元件与所述压榨带形成一个接触区域，这样所述压榨带和所述相对元件之间就形成一个供待处理的纸幅从中通过的纸幅处理区域。本发明的一个目的是一种在用于处理涂布的或未涂布的纤维纸幅的设备中用于调节由带的张力产生的压缩力的方法。除了带张力调节装置之外，所述处理设备也可以设有位于最内侧的带环内侧的压力元件，用于将所述带压靠在所述相对元件上，从而在所述处理区域内形成一个压力更高的区域。

根据本发明的该实施例的装置，其特征在于，该压缩力调节装置包括至少一个支撑(backing)带环，它安装在该处理设备的压榨带的内侧，并且包括一条适于绕导向元件延伸的支撑带，所述支撑带在处理区域内将压榨带压靠在相对元件上，因此纸幅在通过压榨区域时会暴露在由压榨带和所述至少一个支撑表面的张力引起的压缩力的累积的接触压力下。

另一方面，本发明的用于调节由带的张力产生的压缩力的方法的特征在于，该方法包括使用带有至少两个带环的处理设备，一个带环位于另一个带环的内侧，外侧的带环包括所述压榨带，而内侧的一个或多个带环包括支撑带，并且该方法还包括独立调节压榨带和支撑带的张力和通道，从而在处理区域内让通过处理区域的纤维纸幅暴露在由带的张力产生的压缩力引起的累积的接触压力下。

本发明的另一目的是提供一种用于加热带的方法，其中，向带传热不但经济而且高效。在本发明的一个方案中，加热通过传导实现，例如向金属带供应大功率的电流。这样，带就构成闭合电路的一部分。众所周知，由于有电阻，因此电流会在电路中的导体内产生热，这样带也会变热。通过选择适当的电导体、接触器和金属带以及电源电压，带会被有效地加热，而电路中的其他元件只是轻度变热。电流可以被供应到带上，例如借助于金属背辊。例如，可借助于石墨接触器向这些辊供应电流。为了防止供应导体本身被加热，这些导体必须由电导率高于带的电导率的材料(例如铜)制成。该方案的优点是高效。在本发明的一个方案中，加热借助于液化气、天然气或电红外辐射器进行。在本发明的又一个方案中，带的加热借助于至少一个辊间接作为接触传热器而进行。辊可以通过任何传统的加热方法而被加热，优选从其内侧通过水、蒸汽、油或内燃的方式进行加热。

本发明的一个目的是一种在线的或脱机的装置，用于调节和全幅调节用于处理涂布的或未涂布的纤维纸幅(例如纸、纸板、或软薄纸)的处理设备的载荷和/或温度，所述处理设备包括一条适于绕至少一个导向元件延伸的带，至少一个布置在所述带的外侧的相对元件，相对元件与所述带形成一个接触区域或表面，这样，所述带和所述相对元件之间就形成一个供待处理的纸幅从中通过的纸幅处理区域。

本发明的另一个目的是一种用于调节和全幅调节用于处理涂布的或未涂布的纤维纸幅的处理设备的载荷和/或温度的方法，所述处理设备包括一条适于绕至少一个导向元件延伸的带，至少一个布置在所述带的外侧的相对元件，相对元件与所述带形成一个接触区域，这样，所述带和所述相对元件之间就形成一个供待处理的纸幅从中通过的纸幅处理区域。

本发明的一个目的在于提供一种方案，该方案能够对操作，尤其是带式压光机型的纤维纸幅处理设备的载荷和/或温度的调节和横向(CD方向)的全幅调节进行高度精确的操纵或控制。

为了实现这些目的，如在独立权利要求57中限定的本发明的设备的特征在于，该装置包括用于调节带的张力的横向分布的装置。如在独立权利要求58中限定的本发明的设备的特征在于，该装置包括用于调节带在横向上的温度曲线的装置。

接下来，如在独立权利要求72中限定的本发明的方法的特征在于，该方法包括调节带的张力和/或温度的横向分布。

对带的横向张力和/或温度分布的调节对处理区域内产生的接触压力和接触温度的分布产生影响，进而对正在处理的纸幅的性质产生影响。

本发明的另一个目的是将本发明的处理设备用于控制纤维纸幅的水分和厚度的全幅分布。本发明的处理设备也非常适于操纵或控制全幅粗糙度和/或全幅光泽度。

无论什么样的纸或纸板，干燥部常常具有不均匀的全幅水分。一般来说，为了得到良好的压光效果，压光之前全幅水分必须均匀。例如，在SC纸的在线压光中，为了得到一致的或均匀的全幅水分，压光之前纸张被过分干燥到约4％。通过在线润湿器将干燥的纸幅再润湿，通常使水分高于10％。根据能量的经济性，过分干燥和再润湿都是非常昂贵的过程。

使用根据本发明而设计的金属带式压光机并调节其温度和载荷的全幅分布能形成均匀的水分和厚度的全幅分布。全幅水分可以仅由温度来控制。压区载荷对水分没有影响，或者说压区载荷的影响微乎其微。全幅厚度由温度、水分和载荷的全幅分布的综合效果来控制。

全幅水分的调节通过让水分明显的点分布有更高的温度而实现，以提供预期的最终水分。更干的点分别具有较低的温度。对温度合适的全幅调节提供了均匀的全幅水分。

全幅厚度的调节需要单独分布的加载设备。在调节载荷的过程中，也有必要考虑纸的水分和热辊的温度。湿而热的纸张比干而冷的纸张更易于压光。对压区载荷合适的全幅调节提供了均匀的全幅厚度。

需要对水分和厚度进行全幅调节的一个示例性的组合装置包括：具有长压区(30-3000mm)的金属带式压光机，所述压区有利于干燥和压光；用于沿横向调节热辊和/或金属带温度的设备，例如感应调节；用于沿横向调节压区载荷或压力的设备，例如对称辊；位于至少的金属带式压光机下游的全幅水分测量设备；以及位于金属带式压光机下游的全幅厚度测量仪。如果需要对粗糙度和/或光泽度的全幅分布进行调节，该装置也有可能包括此类性质的测量部件。

表1公开了在压光LWC基纸时如何将水分、温度和压区载荷的各种结合用于提供相等的最终水分和厚度。这些数值以试验的结果为基础。

表1.压区时间为200ms，基纸定量为38g/m²。

基纸		金属带式压光机		压光后的纸
基纸		金属带式压光机		压光后的纸		水分	厚度	热辊温度	压区压力	水分	厚度
4.2％	70μm	100℃	60kN/m	3.5％	56μm	水分	厚度	热辊温度	压区压力	水分	厚度
4.2％	70μm	100℃	60kN/m	3.5％	56μm	6.4％	70μm	150℃	15kN/m	3.5％	56μm
8.6％	70μm	200℃	8kN/m	3.5％	56μm	6.4％	70μm	150℃	15kN/m	3.5％	56μm

该方法可以用于大多数甚至所有种类的纸张和纸板。

通过使用根据本发明而设计的金属带式压光机，使用单台装置即可实现水分和厚度的全幅分布的调节，无需过分干燥即可得到均匀的全幅干燥，并且可以代替干燥部下游的机器和软压光(如果有的话)。另外，金属带式压光机有可能达到足够的光滑度。

本发明的处理设备也具有其他优点，例如：

-受到支撑的纸幅通道，因此运行性能优于现有技术中的方案

-在单压区中对纸幅双面进行处理的能力

-有机会代替部分干燥部或有提升纸机速度的干燥潜力(在热辊温度为200℃以及与金属带的接触时间为40ms的情况下，单压区能将纸幅从13％干燥到6％)

-与机内压光机相比较，提供了更高的强度

-与机内压光机或软压光机相比较，提供了优良的大规模光滑度(低Bendtsen粗糙度)。

上述建议涉及到以带形压力元件为基础的处理设备，该设备用于在纸或纸板生产线上分几个处理步骤来处理纤维纸幅。该设备的建议的用途包括例如纸幅的湿压、干燥、表面施胶和浆内施胶、层压、以及压光处理。在特别优选的情况中，所建议的过程通过以无端金属带为基础的方案来实现。大多数上述实施例的共同特点在于，无端金属带通常被加热到大约100-250℃。但是，裸露的被加热的带在高速运行时会效率极高地向其周围散热，这对系统的能量效率和经济性可能有不利的影响。

在相应的运行速度下，估计无端金属带表面的传热系数可能约为40-60W/m²K。假设无端金属带环的长度为10m(对生产纸机而言这是一个现实的估计)，则横向上的蒸发面积约为20m²/m。假定环境温度为50℃，则带温为150-200℃时，估计热损失速率为80-180kW/m。尽管作了高度简化，不过计算仍然表明事实上从带上损失的热量的数量级可能很大，除非带得到某种程度的保护。

因此，本发明的目的是提供一个方案，该方案能使设有加热金属带的本发明的处理设备中的热损失最小。

为了实现这一目的，本发明提供了一种用于处理涂布或未涂布的纤维纸幅的设备，所述设备包括一条适于绕至少一个导向元件延伸的可加热的金属带，至少一个布置在所述带的外侧的相对元件，该相对元件与所述带形成一个接触区域，这样所述带和所述相对元件之间就形成一个供待处理的纸幅从中通过的纸幅处理区域，所述处理设备的特征在于，所述金属带具有适于在封闭的或密封的空间中运行以使对流热损失最小的带环。

实现本发明的方案的一个方法是，例如，将带环完全或部分放在一个罩的内侧。出现偶然的事故时，所述罩在设计上可以同时起保护罩的作用。

附图说明

下面将参照附图更详细地说明本发明及其各种用途，在附图中：

图1是示意性的侧视图，示出了本发明的设备的一个典型实施例，图中仅给出了理解本发明所必需的那些元件；

图1b是示意性的侧视图，示出了图1中的设备的一个变体；

图2是示意性的侧视图，示出了本发明的设备的第二实施例；

图3-7示出了多个优选的本发明的实施方式；

图8是示意性的侧视图，示出了本发明的用于调节由带的张力引起的压缩力的装置的一个实施例；

图9示出了用在本发明中的支撑带的一种实施方法；

图10是示意性的侧视图，示出了本发明的设备的另一典型实施例；

图11是示意性的侧视图，示出了本发明的设备的再一典型实施例；

图12是示意性的侧视图，示出了本发明的设备的又一典型实施例；

图13是示意性的侧视图，示出了本发明的设备的又一典型实施例；

图14是示意性的侧视图，示出了图10中的设备的一个变体；

图15是示意性的侧视图，示出了本发明的设备的再一典型实施例；

图16是示意性的侧视图，示出了本发明的设备的又一典型实施例；

图17-21是示意图，描绘了对带温的横向全幅调节；

图22是正视图，示出了根据本发明而设计的一台中试机器；

图23是俯视图，示出了图22中的中试机器；

图24是流程图，示出了带式压光机的位置调节的一个实施例；

图25示意性地示出了LWC纸生产线的一个实施方式；以及

图26-29示意性地示出了本发明的设备的多个实施例，包括用于使传到空气中的热量最少的装置。

具体实施方式

图1示出了本发明的一种处理设备-带式压光机，它包括一条绕校正辊3延伸的由金属构成的压光带2，所述校正辊中至少有一些的位置可以移动，以将带2调节到预期的张力或紧度。压光带2绕位于其外侧的一个辊5运行，由此在带2和辊5之间形成一个压光区域。待压光的材料幅W通过压光区域，从而遭受或暴露于压力脉冲和热效应中，该压力脉冲和热效应是时间的函数。图1用点划线9示出了当压光带2的内侧装有压辊4时压力作用的形式，压辊4起压力元件的作用，它将带压靠在辊5上，从而在压区的压光区域内产生一个更高的压力。另一方面，点划线8示出了当压光区域内的接触压力仅对带2的张力产生响应而变大时压力作用的形式，压辊4与带2脱离压力接触(或者当带2的内侧实际上没有安装压辊4时)。与压辊4一样，辊5可以是也可以不是纠偏辊，它从包括弹性表面辊(例如，覆盖有聚合物的辊、覆盖有橡胶的辊、或合成橡胶表面辊)、靴形辊、热辊、金属辊、纤维辊(filled roll)和合成辊的组中选择。除了辊4之外，压力元件可以包括一些其他外形可以变化的或外形固定的压力元件，它还包括在机器横向连续的几个元件。设计成辊形式的压力元件4也可以包括在机器横向上连续的几个元件。压力元件4的表面可以连续也可以不连续。另外，为了改变处理区域的长度和/或带的张力，压力元件4是可以移动的。

在图1的实施例中，压辊包括靴形辊。附图标记6表示加热元件，例如感应加热器、红外辐射器、气体燃烧器或电容加热器。尤其是在金属带的情况下，本发明的方案可以通过采用高温而实现，例如从高于约100℃到高于约200℃，甚至高达约400℃，这取决于特定的用途。无论是在高速还是在低速下，例如在100m/min到4000m/min的速度下，高温与长的作用时间和宽泛的压力调节能力一起提供了良好的压光结果。

图1b示出了图1中的设备的一个变体，其中无端带2绕校正辊3和压榨辊4运行。可以使校正辊3制成可移动的，以调节带的张力，而且压榨辊4适于沿朝向辊5的方向移动，因此，校正辊3的位移引起带2迫使压榨辊4压在辊5上。

图2示出了一个典型实施例，其中压光区域形成在两根压光带2和2a之间，因此位于带2a内侧的辊5a可以用与上述的辊5相同的方法选择。带2的内侧也可以安装一个辊或某些其他的压力元件，以与辊5a形成压区。

除了上述的金属带之外，用在根据本发明而构造的带式压光机中的压光带2也可以是，例如钢加强的橡胶带、聚合物带、或者包敷的金属、橡胶或聚合物带。辊5同样可以具有硬的或软的表面。带最好由钢制成。带2和/或辊5可以具有光滑的或压花的表面，且由带和/或辊与待压光的纸幅W构成的接触区域可以不同于纸幅W的速度运行。带的涂层可以是永久的或不固定的涂层。涂层可以是粒状的、液体的或固体的形式、以淘析的细粒部分的形式，并且能够控制涂层从带表面分离。带2的表面粗糙度Ra可以为从约1μm到约0.001μm的量级。

图3-7示意性地示出了纤维纸幅处理设备的几个可选择的实施方式，其中处理区域的形式或形状通过使用各种相对元件以与带形成一个接触区域而产生，并且，用于产生压力的各种压力元件以预期的方式施加影响。相对元件和压力元件可以包括旋转的或非旋转的辊或各种支撑棒。这些元件也可以带有用于控制纸幅横向张力和压力的中高(crowning)。

图3说明了由带2和辊5形成的处理区域，其中压力脉冲借助于带的张力而产生。除了带2和辊5之外，图4还示出了用于向正在处理的纸幅施加额外压缩力的压辊4。图5展示了一个形成在两根带2和2a之间的基本平直的处理区域，所述方案可选择地设有位于带内侧的辊4和/或4a(在图5中以点划线表示)，用于支撑平直压缩区域内的带2或2a。辊4和4a可以相互形成压区。图6示出了一个方案，其中两根带2在校正辊3的引导下绕两个棒状元件8和9运行，这两个棒状元件形成一个基本平直的表面。处理区域形成在两根带2之间。带内的元件8和/或9可以被偏压到相应带2的内表面上，用于在处理区域内产生预期的压力作用。图7公开了一个方案，其中带2绕一个表面凹陷的棒10延伸，并且压力元件包括一个表面凸起的棒11，第二带2绕其延伸。处理区域形成在两根带2之间。

不难想象，本发明的处理设备也可用于纸机/纸板机的干燥部，在这种情况下，带包括金属带，而与其形成接触区域的相对元件包括烘缸。

本发明的处理设备横跨处理区域形成了一个受到支撑的纸幅通道，并且能够将纸幅宽度的波动控制在由带的宽度所限定的限度内。领纸可能以高的纸幅速度横跨整个纸幅宽度。领纸以常规的方式进行，例如借助于绳索。

待处理的纸幅中的水分调节可以用常规的方式进行，例如在将纸幅送入处理区域之前，对纸幅的一个或两个表面进行汽蒸。加湿和/或温度调节可用于对纸幅横向的水分施加预期的影响，并且该方法能使纸幅的水分产生大的波动。

纸幅内的水分无法流出处理区域，但在整个处理过程中，这些水分在维持纸幅的水分上仍起作用。另一方面，传统的多压区软压光机需要几个连续的压区，纸幅通过其间，常常造成纸幅过度干燥。

操作本发明的处理设备的各种方法最好也包括将金属带或热辊冷却到约-70℃到约+50℃，例如，用于冷凝。金属带的冷却是可行的，例如，通过向冷却液体、蒸发表面、冷缸或带传热。

例如，使用可利用的技术生产光泽印刷纸需要使用昂贵的多压区压光机。通过低速、低压、并且低温复制杨克式烘缸的表面也可以获得光泽表面。但是，杨克式烘缸的速度和宽度有一个极限。

在作为带式压光机而实施的本发明的处理设备中，可采用相当高的速度，并且通过使用高温(例如，约250℃)并考虑到在处理区域中较长的停留时间，所得到的抛光效果将等于杨克式烘缸所得到的较慢的方案。

本发明的方案所得到的另一个有益效果是相对较低的功率需求，由于能量、热和力向纸幅的传递发生在单独强化操作中。释放到纸幅或涂层中的热量无法从纸幅逃逸到周围空气中，但仍能使纸幅升温，这大大便利了纸幅表面的轧光或抛光。

图8示出了本发明的典型实施例，它涉及一种用于调节由带的张力引起的压缩力的装置，在该装置中，压榨带2的内部设有两个支撑带环60、70，每个支撑带环都包括一根适于绕导向元件63、73延伸的支撑带62、72，所述支撑带62、72将处理区域内的压榨带2压靠在一个相对元件上，在本实施例中，该相对元件包括辊5。这样，穿过处理区域前进的纸幅W就暴露在压缩力的累积接触压力之下，该压缩力来源于支撑带62、72的张力。为了形成由带的张力引起的预期的接触压力，单独控制压榨带2和支撑带62、72的张力和运行。最好借助于相应的导向元件3、63、73来调节带2、62、72的张力，其中至少有一个导向元件每次都能以预期的方式移动，以调节施加到带2、62、72上的张力。

根据图9，例如，支撑带62、72可以由邻近的无端绳环80构成，无端绳环80绕导向元件63、73延伸并且连接成一个绳毯，所述绳毯的至少一侧最好由橡胶覆盖。支撑带也可以设计成，例如一根履带式带。鉴于使用挠性支撑带62、72提高了带的强度，从而可以使用增加的张力，因此不需要增加带2的厚度。该厚度的增加会引起抗弯强度方面的问题，其结果是带疲劳，除非各辊的直径分别增大。就抗弯强度而言，包括在带环内的最小的辊的直径根据经验一般应为带厚度的约1000倍。

图10示出了本发明的一种设备－－带式压光机1，它包括一根绕导向辊3延伸的金属结构的压光带2，所述导向辊中至少有一些可以移动，以将带2调节到预期的张力(力F1)，也有可能用于调节带2和相对元件5之间的接触区域或处理区域的长度，例如通过改变辊5和带2之间的重合角。压光带2绕位于其外侧辊5运行，压光区域形成在带2和辊5之间。待压光的材料幅W穿过压光区域前进，并因此遭受压力脉冲和热效应，它们是时间的函数。图10中的点划线9代表压光带2的内侧设有压辊4时压力冲击(pressure impact)的模式，压辊4用作压力元件，并将带挤压到辊5上(力F2)，从而在压区的压光区域内产生更高的压力。另一方面，点划线8代表当压光区域内的接触压力仅借助于带2的张力(力F1)产生时压力冲击的模式，此时压辊4与带2脱离压缩接触(或者说带2的内侧未安装压辊4)。

与压辊4一样，辊5可以是也可以不是纠偏辊，并从包括弹性表面辊(例如，覆盖有聚合物的辊、覆盖有橡胶的辊、或合成橡胶表面辊)、靴形辊、热辊、纤维辊和合成辊的组中选择。在图10所示的实施例中，压辊包括靴形辊。

图11展示了本发明的设备的另一个变体，它采用两个带环，带2和5b。在图11以及图12所示的实施例中，带5b与压榨辊5a一起构成相对元件。

在图12的实施例中，压辊4的数目是两个，在图13的实施例中，该数目是三。在图12的实施例中，也可以按图所示移动和加载压辊4。这可以调节处理区域的长度和压力。

根据本发明，纸幅W的温度调节基本上通过调节带2的温度来实现(图10、14-16)。附图标记6a代表直接作用在带2上的加热元件，例如感应加热器、红外辐射器、煤气燃烧器或电容加热器。加热元件6a、6b也可以布置在纸幅W的两侧。直接作用在带2上使得温度调节尽可能地快，这也便于从一个纸种快速转换到另一个纸种。另外，加热元件6a、6b最好位于紧接纸幅W被引入到带2上的点的上游，纸幅W借助于带导向元件3被引入到带2上。

在本发明的一个优选实施例中，加热元件6b也可设有冷却以加速温度调节。例如，带2可以借助于喷水以实现其冷却，甚至采用这样的方法，即，仅带2的暴露于水的表面为被迫与纸幅W接触的表面的相对面。

在本发明的一个方案中，如图14所示，带2通过导电实现其加热，例如借助于导线51、52通过导向元件3向带2供应高强度电流，由于带2有内电阻，因此这些电流转化成热量。

根据本发明，带2也可以通过至少一个辊3a间接实现其加热(图10)。辊3a可以通过任何常规的加热方法加热，最好是从内部用水、蒸汽、油、或内燃加热。关于纸幅W，在布置辊3a时，通过沿箭头所指的方向使辊3a相对于纸幅移动，并且通过使用辅助辊50，用于引导纸幅绕与其接触的辊3a运行，从而使辊3a能够与纸幅接触。

带2也可以同时采用一个或多个上述方法以实现其加热。

根据本发明，也可以在处理区域的界限内为带2提供增加的张力。例如，通过在辊5的任一侧布置牵引和/或制动元件(例如，张紧辊和/或牵引辊)以实现这一点，因此辊5暴露于额外的张力，在图中张力的方向向上，带2的最大张力位于处理区域上游和下游的导向元件3之间。在带环的其他部分，带2具有相对较小的张力。例如，这便于使所述辊3a与纸幅W接触。另一个优点在于，在处理区域之外可以将带环的张力降低到带的载荷不处于疲劳范围之内的程度。在仅有单辊的地方，如果带处于疲劳载荷范围内，针对疲劳载荷而设计的带的使用寿命倍增。还可以如此局部调节带的张力，以将带的震动模式设在预期的范围内，并且有助于压区力的分布。

一般来说，纸机/纸板机或整饰机的各种带环(尤其是金属带式压光机的带环)中的带的张力可以根据本发明进行局部调节，即，通过调节正与带接触的辊的挠矩从而实现预期的局部张力。与带接触的辊的挠矩可借助于作用在辊上的驱动、制动而调节，或者说是涡流使辊和/或带产生挠矩。

图15示出了本发明的一种设备——带式压光机，它包括一根绕导向辊3延伸的金属结构的压光带2，所述导向辊中至少有一些可以移动，以将带2调节到预期的张力。图15中的设备与图1中的设备基本一致，只是附图标记6表示多个加热和/或冷却元件。加热元件包括，例如感应加热器、红外辐射器、气体燃烧器、热鼓风机或电容加热器。冷却元件包括，例如冷却鼓风机或液体冷却设备。在图15所示的方案中，加热和/或冷却元件6最好是全幅调节的，因此也可以用带的温度调节来影响带的机器纵向张力在横向上的分布。带的温度和/或张力的横向调节对正在处理的纸幅的性质的调节有影响，而且，温度和/或张力的分布可以用来引导和/或控制带。

图16展示了一个典型实施例，其中第二压光带代替辊用作相对元件5，压光区域形成在两根压光带2之间。

图17-21展示了横向温度调节对带的作用的一个示例，其中带的加热借助于调节感应加热单元而实现。

高频(20kHz)感应的加热效应估计会穿透0.05mm量级的钢铁材料。这只是金属带厚度的一小部分，由于金属带的厚度为0.5-1mm量级。这就意味着加热效应被施加到局部带的表面(图17和18)。由于被加热的表面会局部膨胀，因此单侧加热会使带产生扭转。另一方面，薄金属带的温度在加热点处沿垂直方向迅速补偿，并且加热点在纵向和横向上也比其余区域膨胀得更剧烈。

带的单侧温度分布形成挠矩，因此带上会形成“鼓起部分”(图19和20)。同时对称地加热带的两面可以消除这一点(图21)。

假定钢带的弹性模量E＝200,000MPa，热膨胀系数为1×10^-5，在张应力为100MPa(典型值)时，带的伸长率将为5×10^-4，另一方面，该值与由50℃的温度变化引起的伸长率一致。如果温度调节不足此数，则最热的点也会保留在张应力的范围内。这在较少使得产生弯曲(断裂)上很有意义。如果带的平均拉伸紧密更高，则温度调节也会有更大的余地。

理论上，带由几乎没有热膨胀的材料(例如，不胀钢)制成。这会为温度调节提供更大的可能性。

在用其他加热方法的情况下，例如全幅调节的热空气喷射器和全幅调节的冷却设备，带不需要由适于感应的金属合金制成，这是由于它可以用例如合成材料制成。

不采用直接施加到带上的全幅加热，全幅加热也可以以这样的方法实现，即，带环包括至少一个辊，并具有可以调节的横向温度分布。辊的加热可以发生在内部，例如采用感应加热、红外辐射器、气体燃烧器、热空气风扇、电容加热或以热液体(例如，水或油)循环为基础的加热。

除了或者代替以全幅温度调节为基础的张力调节，带中张力分布的调节也可以使用其他装置实现。此类装置包括，例如用于使带环中存在的至少一个导向辊沿辊的径向和/或其轴向(直线变化)偏移的元件。除了辊之外，导向元件也可以包括非旋转的棒形导向元件。张力分布调节元件也可以包括带环内存在的辊，该辊的中高或曲率是可变的。调节元件也可以包括带环内存在的纠偏辊，它借助于辊的内力可以分区分布。

图22和23以简易侧视图和端视图的形式示意性地示出了根据本发明而构成的中试机器的某些部分，相应的零部件用与前面附图中的附图标记一致的附图标记表示。附图标记20表示中试机器的第一竖直框架，带2的第一导向辊或导向辊3通过已知的轴承组件安装于其上，竖直框架20通过已知的轴承组件还安装有纸幅W的导向辊22。附图标记21表示中试机器1的第二竖直框架，其上安装有带2的第二导向辊或导向辊3、以及支辊5和压榨辊4。处理区域形成在带2和支辊5之间，纸幅W通过所述处理区域。压榨辊4被限定在带环2的内侧，并且载荷元件23可使之与带2的内表面接触，从而与支辊5一起在处理区域内形成一个压力更高的压区。

图24是带式压光机内与带的调节有关的略图。与带的调节有关的特别挑战在于系统内控制工程特点的变化：带的性能根据机器横向(CD)和机器纵向(MD)上带的张力和带速而变化，从调节的角度来看，这些变量必须看作动态变量。在设计调节器或控制器的过程中，还必须考虑静态系统参数，例如带宽、带厚、导向辊的排列和表面轮廓、导向元件和测量元件之间的距离。

图24中的附图标记100表示带位置的测量，它可以发生在导向元件之前和/或之后。测量原则可以是带的边缘位置的光学或感应或电容识别。附图标记101代表调节器，它以常规的PID控制器为基础，具有适于与当前的带速和张力值匹配的参数值。在多数的需求应用中，该控制器可以是基于模型的控制器(例如，MPC，即多预测控制)，它考虑到了动态过程变量。附图标记102表示导向元件，它具有相对于带的运行方向可变的入射角。导向元件入射角的变化通过连接到导向辊上的单独偏转装置而实现，该装置可以是液压的、气动的或电动的。附图标记104涉及偏转测量，附图标记103涉及实际过程，例如压光。带的位置可以根据预期的固定的或瞬变的位置给定值沿前进方向的横向进行调节。

图25展示了LWC纸生产线的一个实施例，从压榨部I向前描述了生产线的各个部分。压榨部之后是干燥部II，其尾部标记为III。干燥部之后是预压光部IV，然后是涂布过程V，涂布过程又分为涂布站Va和干燥部Vb。涂布站之后是终端的压光过程VI，最后是整饰过程VII，例如包括纵切卷曲操作。举例来说，本发明的处理设备的可能位置为在线LWC纸生产线上由附图标记a、b、c和/或d标记的位置。除了或代替这些位置，不难想象，本发明的处理设备可用于代替，例如，干燥部的尾部III和/或预压光部IV和/或终端压光机VI。

一般来说，可以说本发明的处理设备在单独操作中为压光和/或其他工作提供了非常高的效率。这也可以以这样的方式应用，即，本发明的处理设备与另一台压光机组合以提高压光能力。所述的其他的压光机例如包括超级压光机或多辊压光机，例如由申请人生产的名称为OptiLoad的多辊压光机，或者例如软压光机或长压区压光机。例如，SC纸和LWC纸的生产通常要用到10-12辊的超级压光机或多辊压光机。现代的纸机工作速度达1800-2000m/min，每台纸机需要高达4台的超级压光机或多辊压光机。通常2或3台脱机的压光机可以对付一台纸机的产量。压光速度在500-700m/min的范围内变化。压区压力通常为300-400kN/m，热辊的表面温度在80-120℃的范围内。通过调换压光机的上、下压区、通过不同的温度或汽蒸水平可以控制纸的两面差。介于新闻纸和光滑SC纸之间的SC-C纸和SC-B纸也可以用双压区软压光机生产。运行时的表面温度为160-200℃，压区压力高达350kN/m。汽蒸也是压光这些纸种的必要部分。

当本发明的金属带式压光机与例如OptiLoad压光机组合时，金属带式压光机最好放在紧接OptiLoad压光机的第一压区的上游或OptiLoad压光机的最后一个压区的下游。金属带式压光机放在双辊组(two-stack)压光机的两个辊组之间也是不难想像的。金属带式压光机也可以放在单/双压区软压光机的上游或下游，以提高所述软压光机的性能。金属带式压光用于在多辊压光机或软压光机的上游或下游也可能是在中间阶段(例如，在双辊组压光机的两个辊组之间)压实(compact)和加热正在处理的纤维纸幅。与目前可以利用的车速相比较，加强的压光过程是达到更快的车速的一个办法。

本发明的设备允许使用非常宽泛的压力、温度和停留时间范围，根据特定的用途，提供了各种组合。例如，压力范围可以在约0.01MPa到约70MPa之间，或甚至高达约200MPa，温度可以在约-70℃到约+400℃的范围内，在处理区域内的停留时间可以在例如约0.01ms到约2s的范围内，或甚至可达10s的量级。另外，不同的车速可用于生产不同的纸种。本发明的设备可以是在线的或脱机的设备。

图26-28展示了各种优选的实施例，这些实施例可使处理设备中的热金属带的热损失最小。

图26展示了一个方案，其中带环2被一个“罩”261环绕，罩内空气的温度可以高于环境中别处的温度(例如，50-150℃)。罩主要通过防止内部和外部空间之间的空气混合，从而将内部和外部空间分开。

图27展示了一个方案，其中使用罩271将带2与外界隔开，另外还使用热辐射挡板272将带2与内部隔开。

图28展示了一个方案，其中纸幅W在带2的外侧形成一个“罩”。在该方案中，纸幅W适于与带环2的外表面的主体部分接触。这种接触促进了从带到纸幅的传热，但这一次热量在这一过程中得以回收而不是浪费。在到达带2和支辊5之间的实际处理区域之前，纸幅最好与带具有尽可能长的接触。

图29展示了一个与图28一致的方案，其中带环2和支辊5的相对位置作了调换。至少有部分辊在其自身的重量之下可以固定在合适的位置。

不难想象还可以提供一个方案，其中只有带环内侧的空气容积是被密封的。

Claims

1.一种用于处理涂布的或未涂布的纤维纸幅的处理设备，所述设备包括一条适于绕至少一个导向元件(3)延伸的带(2)，至少一个布置在所述带外侧的相对元件(5)，所述相对元件与所述带形成一个接触区域，这样所述带(2)和所述相对元件(5)之间就形成一个供待处理的纸幅从中通过的纸幅处理区域，其特征在于，所述处理区域的长度通过带(2)的导向元件(3)的布置/调节和/或通过所述相对元件(5)的设计而确定，在所述处理区域内，适于施加到纸幅上的接触压力适于在0.01MPa到200MPa的范围内调节，所述带(2)包括金属带，且所述处理设备设有用于将带(2)的操作温度控制在50℃到400℃范围内的加热元件，其特征在于，所述带(2)的加热通过设置所述至少一个可加热的辊(3a)而实现，所述带借助于作为接触传热器的辊(3a)进行加热，所述辊(3a)具有可调节的横向温度分布。

2.如权利要求1所述的处理设备，其特征在于，在所述带(2)的内侧安装有至少一个可全幅调节的压力元件(4)，用于将所述带(2)压到所述相对元件(5)上，所述压力元件包括纠偏辊。

3.如权利要求1所述的处理设备，其特征在于，所述处理设备还包括用于识别带边缘的位置的带位置的测量(100)，并且带(2)的位置可根据预期的固定的或瞬变的位置给定值沿前进方向的横向进行调节。