CN101048546A - 改善纸张脱水的牺牲可回收置换剂 - Google Patents

Abstract

一种减少工业压榨机中压榨部(包括用来携载纸幅的压榨织物)回湿量的方法及装置，一种将压力施加至压榨织物并迫使水离开纸幅并进入压榨织物的压榨机，以及一种将可再用的置换剂施加于压榨织物至少一面的装置，当离开压榨机时，该置换剂吸收界面水，并阻止纸幅回湿。

Description

改善纸张脱水的牺牲可回收置换剂

技术领域

本发明涉及造纸技术。更具体地说，本发明涉及一种可回用且可回收的牺牲置换剂，与造纸机压榨部中的压榨织物一起使用。

背景技术

在造纸过程中，在造纸机成形部，通过将纤维浆沉积到移动的成形织物上形成纤维素纤维网，纤维浆即纤维素纤维的水分散体。浆体中大量的水通过成形织物排出，而纤维素纤维网则留在成形织物的表面。

刚形成的纤维素纤维网从成形部进入压榨部，压榨部包括一系列压榨压区。纤维素纤维网被压榨织物支撑穿过压榨压区，或者通常情况下位于两层这样的压榨织物之间穿过压榨压区。在压榨压区中，纤维素纤维网受到压缩力的作用，该压缩力从其中将水挤出，并使网中的纤维素纤维彼此粘附，使得纤维素纤维网转变为纸幅。水由一层压榨织物或多层压榨织物所吸收，并且理想的情况是不回到纸幅中去。

纸幅最终进入干燥部，干燥部包括至少一个可转动干燥转鼓系列或可转动干燥转筒系列，这些转鼓或转筒由蒸汽在内部进行加热。干燥织物引导刚形成的纸幅以弯曲路径依次绕行转鼓系列中的各转鼓，干燥织物将纸幅紧紧地贴在转鼓的表面。加热的转鼓通过蒸发作用降低纸幅的含水量至期望水平。

应该了解的是，成形织物、压榨织物及干燥织物都在造纸机上采用无端环(endless loop)的形式，并且都起到传送带的作用。应该进一步了解的是，纸张生产是一种以相当快的速度进行的连续过程。也就是说，在成形部，纤维浆连续沉积到成形织物上，而刚生产出的纸幅在离开干燥部后就被连续卷绕到辊筒上。

本发明具体涉及在压榨部使用的压榨织物。在纸张生产过程中，压榨织物起到关键的作用。如上所示，其功能之一是支撑并携载生产的纸产品通过压榨部。

压榨织物也参与了纸幅表面的整饰过程。就是说，将压榨织物设计成具有光滑表面以及均匀回弹性的结构，使得在穿过压榨压区的过程中，赋予纸张光滑无痕的表面。

或许最重要的是，在压榨压区，压榨织物吸收了从湿纸中榨出的大量水。为了实现这种功能，在压榨织物中必须确实具有一定的空间用于走水，这个空间通常称为空隙容积，以及织物在其整个有效使用期必须具有足够的透水性。最后，在纸离开压榨压区时，压榨织物必须能够防止从湿纸中吸收的水又返回纸中而将其回湿。

当前的压榨织物采用广泛、多样的形式设计来制造以满足造纸机需要，根据制造纸张的等级，将它们安装在造纸机上。通常，这类织物包括织造的底布，底布中针刺有精细的非织造纤维材料毛层。底布可以用单丝纱线、捻合单丝纱线、复丝纱线或捻合复丝纱线织成，并且可以是单层、多层或层合。纱线通常由在纸机织物技术领域中的普通技术人员为此目的而使用的几种合成聚合树脂中的任意一种挤出而成，例如聚酰胺及聚酯树脂。

织造底布本身具有许多不同的形式。例如，其可织成环形，或者先平织然后用接缝将其转变为环状形式。或者，其可通过公知的经过改进的环形织造工艺来制造，其中底布的横向边缘设有使用其机器方向(MD)纱线所形成的缝合环圈。在这种工艺中，MD纱线在织物的横向边缘之间连续地来回交织，在各边缘处折返并形成缝合环圈。以这种方式生产的底布，在安装于造纸机时放置成环状形式，并因此被称为可机上缝合织物。为了将这样的织物置成环状形式，将两横向边缘拉到一起，使两边缘处的缝合环圈指状交叉，然后用缝合针或销线穿入指状交叉的缝合环圈所形成的通道中。

此外，压榨织物可由数层形成。例如，织物可包括层合在一起的织造基底层和中间层。

本发明主要涉及对压榨织物脱水特性进行的改良，上述改良是通过将可回用(再使用)的牺牲水置换剂施加于压榨织物表面获得的。

发明内容

本发明涉及一种减少造纸机压榨部回湿量的方法。该方法包括下列步骤：提供压榨织物，将含水纤维纸网沉积于压榨织物上来形成纸幅，以及将置换剂沉积于压榨织物的一面上。在压榨压区中，对由压榨织物、含纤维纸网和置换剂的组合体进行压榨，之后，在离开压榨压区时，置换剂吸收界面水，从而可阻止或至少减少纸网的回湿。

本发明的另一方面涉及一种减少纸网在压榨压区的回湿量的装置。该装置包括：至少一层压榨织物，用于携载纸幅；以及压榨机，向该压榨织物施加压力，以将水从纸幅中压出并使水进入压榨织物。该装置还包括：将可回用置换剂施加至压榨织物至少一面上的装置，以及回收该置换剂供再度使用的装置。

下面将参照附图来更完整详细地说明本发明。

附图说明

下文详细说明仅为举例说明之用，并不用于限制本发明，结合附图，下文的说明将更为明了，附图中相同的附图标号表示相同的装置及部件，附图中：

图1为根据本发明一个实施例的造纸机压榨部的侧视图；以及

图2为根据本发明第二实施例的造纸机压榨部的侧视图。

具体实施方式

下文中，将就造纸压榨织物来说明本发明的较佳实施例。但应了解的是，本发明可应用于造纸机其他区段所用织物，以及用于其他工业设备所用织物。

可应用本发明的其它织物类型的一些实例包括造纸机成形织物、造纸机干燥织物、穿透干燥织物及纸浆成形织物。

本发明的一方面涉及使用微粒分散体，该微粒分散体置于纸幅/压榨织物界面，在造纸机的压榨压区发挥作用，以成功地与纸张竞争吸收存在于纸幅与压榨织物之间的界面水。常规地，在压榨过程中，界面水迁转移到从压区离开的压榨织物和纸幅二者中。但水转移返回到纸幅会导致“回湿”，回湿是造纸过程极不期望发生的情况。

人们认为造成此种不期望回湿的机理是，当纸幅和压榨织物都离开压区且发生膨胀时，纸幅相对于压榨织物的孔径状况造成此现象。纸幅通常具有比压榨织物小的孔径分布。人们认为纸幅孔径小于含有最精细表面毛层纤维的压榨织物的孔径，小到1/10的程度。与压榨织物中10-20微米的孔径相比，估计纸幅的平均流动孔隙直径为0.5-1微米。极细的孔隙优先允许更多的水再度进入纸幅结构内。

此前曾经研究制造孔径较接近纸幅孔径的压榨织物表面剂。这种努力之一是通过使用膜片，使膜片与压榨织物成为一体，来辅助加速水分的去除。但这种先前尝试通常都失败，原因在于，与具有由精细毛层纤维形成的纸幅接触面的传统压榨织物相比，这种膜片耐用性不佳。

本发明的一方面是，不需要将竞争性孔径材料耐久地固定于压榨织物，从而消除了现有技术膜片的耐用性限制。与现有技术相比，本发明用来降低操作成本同时减少纸幅回湿量，本发明涉及施加、回收、且再形成“置换剂”用于辅助在压榨压区中脱水。本发明的另一方面涉及微粒收集过程，其从纸幅表面、压榨织物表面、或离开压区的“水喷雾”中回收水竞争性微粒。

图1示出使用置换剂的压榨处理的一个实施例。置换剂10可施加至压榨织物12表面、或纸网的底侧、或防湿板的底侧，可在压榨部16动作之后，通过回收装置14而即刻回收置换剂10，或者，如果粒子本身暂时贴附于纸幅上，可于数次压榨步骤或干燥步骤之后回收置换剂10供再度使用。根据置换剂特性、以及各个压榨部的构造，判定何时须回收置换剂。置换剂的施加可在任何压榨机上进行。

此概念与催化剂在化学反应过程中的作用相似。要言之，置换剂并未被消耗掉，但可能需要在例如再形成器18中进行更新或再形成。当置换剂分散于流体中时，可通过全宽喷淋头施加置换剂。另外，置换剂可为固体，而呈薄膜形式从卷轴施加。此外，可使用已知的涂布装置，由例如辊施加置换剂，如用来将涂料或上浆剂施加于纸幅的装置。

置换剂的两个主要要求为：与要脱水的纸幅相比，置换剂具有同等或更优的竞争边界层水的能力；以及，置换剂本质上并未附加于要脱水的纸幅，从而随后可进行收集与再形成。

本发明的另一方面示于图2，通过特别设计用来吸附置换剂的另一片PMC织物或带，与置换剂接触，从而从纸张表面回收置换剂。就此方面而言，置换剂可呈微粒形式而施加至压榨织物底侧，且通过压榨织物被携载至压榨压区，从而与压榨压区中纸张形成界面。

一定量的置换剂可能暂时粘附于离开压区的纸张表面；但其容易去除。图2中，第二造纸机带或织物20可用来从纸张22吸附去除置换剂。

例如，薄带20可具有比纸张更光滑的表面，或者可具有这样的表面，可利用置换剂特性来将置换剂从纸张22分离，却不会对纸张22造成不良影响。

对于本领域技术人员来说，可以容易地对上述实施方案进行多种修改和改进，或应用于其它领域，而不偏离本发明的范围，本发明范围由所附权利要求限定。

实验部分

进行测试，与单独的压榨织物或压榨织物与膜的组合体相比，验证前述置换剂的功效。此外，进行实验来显示置换剂可有效再使用及回收利用。最后进行实验来判定使用置换剂及表面膜片是否具有明显优点。这些实验在称作为压榨压区仿真器(“SPNS”)的装置上进行，SPNS可模拟存在于可商购压榨压区的压力、停留时间及压力脉冲。这些实验结果示于图3。注意，图3中的“SRDA”指使用可回收的牺牲置换剂。

如参照图3可知，单独压榨织物的最终干燥度只有34.6％，而当压榨织物与本文所述置换剂一起使用时，最终干燥度升高至超过45％。此种干燥度超过通过压榨织物和表面膜片所能达到的44.6％干燥度。发现当置换剂再使用与回收利用时，置换剂的干燥能力并未明显降低。回收利用粒子的最终干燥度为44.7％，虽然低于第一次通过时的干燥度，但仍有利地可相比于压榨织物和表面膜片的干燥度。最后，进行实验来判定置换剂与表面膜片组合体使用是否可获得甚至更高的效果。结果显示组合体使用时干燥度有一定程度的增高，达到46.1％的最终干燥度。

如此，测试证实使用如本文所述的置换剂可获得改善的干燥特性，这种干燥特性可与使用现有已知的表面膜片所达到的干燥特性相比，或者更高。此外，即使再度使用时，这种置换剂仍可获得可接受的最终干燥度。

Claims (12)

1.一种减少造纸压榨机的压榨部中回湿量的方法，所述方法包括下列步骤：

提供压榨织物；

将含水纸幅沉积于所述压榨织物上；

将置换剂沉积于所述压榨织物的至少一面上；以及

在压榨压区中，对所述压榨织物、所述纸幅与置换剂的组合进行加压，其中，在离开所述压榨压区时，所述置换剂吸收界面水并阻止纸幅的回湿。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括收回所述置换剂的步骤。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括复原所述置换剂的步骤。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括由织物去除所述置换剂的步骤。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述置换剂施加于所述压榨织物与所述纸幅之间。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，伴随将水从所述纸幅压至所述压榨织物，所述置换剂减少纸幅的回湿量。

7.一种用于减少造纸机的压榨部中回湿量的装置，包括：

至少一层压榨织物，用于携载纸幅；

压榨机，用于向所述压榨织物施加压力，以及，用于迫使水离开所述纸幅并进入所述压榨织物内；以及

将可回收再用的置换剂施加至所述压榨织物的装置。

8.根据权利要求7所述的装置，进一步包括收回所述置换剂的装置。

9.根据权利要求7所述的装置，进一步包括复原所述置换剂的装置。

10.根据权利要求7所述的装置，其中利用织物去除所述置换剂。

11.根据权利要求7所述的装置，其中所述置换剂施加于所述压榨织物与所述纸幅之间。

12.根据权利要求7所述的装置，其中，伴随将水从所述纸幅压至所述压榨织物，所述置换剂减少纸幅的回湿量。

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