CN101268232B - 纸幅成形部以及制造多层纸幅的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种造纸机或纸板机的纸幅成形部，其包括：第一纸幅成形单元，在该第一纸幅成形单元中，在第一网(10)上形成第一纤维层(W1)；第二纸幅成形单元，在该第二纸幅成形单元中，在第二网(30)上形成第二纤维层(W2)；以及伏辊靴(39)，所述纤维层(W1、W2)在伏辊靴的弯曲舱板(40)上被引导以使这些纤维层结合在一起。第二纤维层(W2)相对于第一纤维层(W1)的进入方向成一角度(α)而被引向伏辊靴(39)，该角度(α)小于20°，优选小于15°。该伏辊靴(39)设有负压，并且其舱板(40)的曲率半径通常大于伏辊靴之前的导引辊(38)的曲率半径。利用该伏辊靴，这些纤维层能够比通常更湿润地结合在一起。

Description

纸幅成形部以及制造多层纸幅的方法
技术领域
本发明涉及造纸机或纸板机的纸幅成形部，该纸幅成形部用于制造多层纸幅，并且该纸幅成形部包括：第一纸幅成形单元，其中在第一网(wire)上形成第一纤维层；第二纸幅成形单元，其中在第二网上形成第二纤维层；以及伏辊靴(couch shoe)，所述纤维层在该伏辊靴的弯曲舱板(curved deck)上被引导以使这些纤维层结合在一起。 
本发明还涉及一种制造多层纸幅或纸板幅的方法。 
背景技术
当制造多层纸板幅时，通常利用伏辊(couch roll)使各单独成形的纤维层结合在一起，该伏辊通常是带孔辊。承载第二纤维层的上部网在与下部网的第一纤维层的路线接触的、该伏辊的扇区上被引导。在伏辊之后，纸幅从上部网分离并由下部网承载而被向前引导。 
多层纸板的关键特征是各层的层间剥离强度(interlaminar strength)。裂开或剥离是特别是出现于运行液体封装级和多层级(grade)的纸板机中的一个问题。然后，该问题使成品的中间层的上、下表面变得松散，这就导致在产品在最终使用时发生严重的问题。 
从层间剥离强度的观点来看，重要的因素是被结合的纤维层的边界中的细小纤维(fines)的数量。当利用夹网成形装置(gap former)制造一个或两个纤维层时，被结合在一起的边界中的细小纤维的含量低可能会产生问题。已知双侧脱水用于从纸幅表面附近冲刷细小纤维。可以概括出的是：纤维层在被结合在一起时越干燥，边界中的细小纤维就越少，并且它们结合在一起的效果就越差。 
为了改善这些层的内部粘结，有时在使单独形成的纤维层结合之前，将淀粉喷到这些单独成形的纤维层的表面上。然而，这样可能在工序管理和清洗时产生问题。 
与使用伏辊相关的缺点在于压区中产生的尖压力脉冲和使纸幅定向的剪切力。此外，辊的转动导致对压区的出口侧产生负压脉冲(underpressurepulse)，这种脉冲可能损坏纸幅，在最坏的情况下这种脉冲会使新结合的纤维层彼此分离。 
当使用伏辊时，被结合在一起的纤维层的固体含量必须处于通常为8-12％的有限范围内。在固体含量过高时，难以获得足够的层间剥离强度。过低的固体含量可能造成已结合的纸幅中发生喷溅和缺陷。纤维层中的固体含量可能受纸幅成形单元的脱水装置及其参数的影响。如果人们希望提高纸板机的产量，替代方案是向成形部中加入更有效的脱水装置并且/或者增加网部的长度。常常延长网部由于缺少空间而并不可行或不节省成本。在实践中，长网造纸机的容量增加意味着优化脱水设备和/或延长网部。如果两者都已经完成，则很难再提高产量。 
通常，来自上部网单元的纤维层通过纤维层与网之间的粘合力而单独地保持于伏辊的表面。在高运行速度下，纤维层就存在因离心力的作用而与网分离的风险。美国专利US 6592715公开了一种装置，在该装置中，伏辊或代替伏辊的伏辊靴设有吸入区，该吸入区之后为过压区，吸入区的作用在于使第二纤维层粘附于伏辊或伏辊靴的弯曲表面。在过压区，空气或蒸汽吹向纸幅，以使纸幅从上部网分离。这些纤维层成相对的锐角会合于伏辊或伏辊靴的弯曲表面。于是，在结合区域形成尖压力脉冲，这可能会损坏成形的纸幅。在压区的位置处存在的过压区使正形成的压力脉冲进一步加剧。 
一种制造多层纸幅的方法见于美国专利公报US 4425187中，在该方法中，在第一网上形成第一纤维层并在第二网上形成第二纤维层。这些纤维层被引导越过伏辊靴的弯曲罩，同时，从流浆箱向这些纤维层之间输送新的浆料层，由此伏辊间隙(couch gap)还用作成形间隙。新的浆料层使第一纤维层与第二纤维层之间有更多的湿气和细小纤维，这就提高了纸幅的层的层间剥离强度。然而，该方法及其所使用的设备结构复杂。此外，由于从在这些纤维层之间输送的、所谓的中间层脱水很困难，因为这要通过两个已经变干的纤维层进行。 
发明内容
本发明的目的在于解决与现有技术有关的问题。 
根据本发明，提供了一种造纸机或纸板机的纸幅成形部，所述纸幅成形部包括：第一纸幅成形单元，在所述第一纸幅成形单元中，在第一网上形成第一纤维层；第二纸幅成形单元，在所述第二纸幅成形单元中，在第二网上形成第二纤维层；以及伏辊靴，所述纤维层在所述伏辊靴的弯曲舱板上被引导，以使所述纤维层结合在一起而无需中间层。其中，所述第二纤维层相对于所述第一纤维层的进入方向成一角度而被引导至所述伏辊靴，所述角度小于20°。
并且，根据本发明，还提供了一种制造多层纸幅或纸板幅的方法，在所述方法中，在第一网上形成第一纤维层，并在第二网上形成第二纤维层；以及所述纤维层在伏辊靴的弯曲舱板上被引导以使所述纤维层结合在一起而无需中间层。其中，所述第二纤维层相对于所述第一纤维层的进入方向成一角度而被引向所述伏辊靴，所述角度小于20°。 
在根据本发明的装置中，单独形成的纤维层通过伏辊靴而结合在一起，该伏辊靴设置为使第二纤维层相对于第一网上的第一纤维层的进入方向成小于20°的角度、优选为成小于15°的角度到达伏辊靴。 
当承载纤维层的网以非常平的角度会合时，压力脉冲比在传统辊扎压区(roll nip)中发展得更缓慢。平坦发展的压力脉冲不会阻止纤维悬浮液向压区的入口侧传播，由此可以以比通常更低的固体含量将这些纤维层或至少一个纤维层引向伏辊靴。在本发明的一个实施例中，被引向伏辊靴的两个纤维层的固体含量为4-10％。在本发明的第二实施例中，被引向伏辊靴的第一纤维层的固体含量为0.5-7％，而第二纤维层的固体含量为7-12％。 
优选地，引导第二网行进的导引辊在第一网的路线附近设置于伏辊靴之前的位置，以便能够使第二网相对于第一网成所需的角度而被从导引辊传送至伏辊靴。导引辊和伏辊靴彼此靠近并固定至同一支撑臂以便于更换网。 
伏辊靴包括至少一个低压室，并且该伏辊靴的舱板设有开口，吸力可通过所述开口引导至在舱板上行进的纤维层。有利地，吸力影响整个行程，在整个行程中，第二网起初是自己沿着该伏辊靴的舱板行进而最后使与第一网一起沿着该伏辊靴的舱板行进。在该伏辊靴的不同区域中的负压量可以不同。 
可以设计伏辊靴的舱板的开口，以便避免脉动效应。例如，可通过开口实现大致保持恒定的脱水压力，这些开口为单个孔或在机器横向上倾斜延伸的狭槽。通过在结合区域中使用无脉动脱水，能够确保纸幅的结构在纤维层的结合期间不被损坏。 
可选地，舱板的表面可设计为能够实现脉动脱水。例如，通过沿机器横向延伸的狭槽或凹槽来实现脉动脱水。脉动脱水改善了纸幅的成形，并引起细小纤维在纸幅内运动。通过将这些凹槽或狭槽连接至负压源，可以强化所述凹槽或狭槽的脉动效应。 
舱板还可同时包含狭槽和孔。在舱板的入口侧，可设有狭槽以便去除随着网流动的空气，所述空气由于压力脉冲而可能导致纸幅产生斑点。通过以适当的方式组合槽与孔的样式，可以强化细小纤维在纸幅中的运动。 
有利地，伏辊靴的舱板的开口区域占40-60％。 
伏辊靴的舱板的曲率半径通常大于该伏辊靴之前的导引辊的曲率半径。该曲率半径例如可介于500-8000mm的范围内，优选为大于800mm。该舱板还可包括具有不同曲率半径的、两个或两个以上的区。因此，可以使所述区之一大致平坦，由此使这些网在平的区域上行进而不会弯曲。 
当使用根据本发明的装置时，这些纤维层可以比通常更湿润地结合在一起。利用新的实施例，因此可加宽压伏台(couching stage)的运行窗口，以便可以降低一个或两个纤维层的固体含量。这使得能够在使用现有的脱水设备的情况下提高产量。相应地，在新型纸板机或造纸机上，网部可制造得比先前更短。随着结合区域的几何尺寸的变化，比传统上用作伏辊的穿孔型辊(drilled-type roll)价格更便宜的管辊(pipe roll)可用作位于伏辊靴之前的导引辊。此外，可减少伏辊通常所需的附属装置的数量。 
当这些纤维层在固定的伏辊靴的弯曲表面上结合在一起时，可避免与伏辊的转动相关的尖压力脉冲。同时，消除了由于伏辊转动而在伏辊压区的出口侧形成的负压。伏辊靴的曲率半径可大于伏辊的曲率半径，此外伏辊靴的不同部分的曲率半径可以不同。当这些纤维层比先前更湿地结合时，纤维层将更牢固地彼此粘附，并且伏辊压区将不使纸幅定向。吸力使细小纤维随着水分一起从下部纤维层传送至结合区域，由此提高了层间剥离强度。另外，已注意到在将这些纤维层结合在一起之前，伏辊靴使纤维层的不规则的湿气 含量平均化。利用带有吸力的伏辊靴，能够增加离开纸幅成形部的纸幅的固体含量。先前执行的、与成形单独的纤维层有关的脱水的一部分转移至纤维层的结合阶段及其随后的脱水阶段。 
附图说明
现在将参照附图描述本发明，但是，本发明决不狭窄地局限于这些详细描述。 
图1是设有两个纸幅成形单元的多层纸幅成形部的示意性侧视图。 
图2放大地示出了结合区域，在该结合区域中单独成形的纤维层被结合在一起。 
图3是图2的结合区域的放大视图。 
具体实施方式
图1示意性地示出了生产两层纤维幅的纸板机的纸幅成形部。该纸幅成形部包括：第一纸幅成形单元F1，其上形成第一纤维层W1；第二纸幅成形单元F2，其上形成第二纤维层W2；以及用于将单独形成的各纤维层结合在一起的装置。 
第一纸幅成形单元F1包括第一流浆箱(headbox)11以及下部网10，该下部网10从胸辊12大致水平地行进到转向辊15，然后下部网10从该转向辊15通过导引辊13引导而返回。浆料悬浮液(stock suspension)被从位于胸辊12上方的流浆箱11输送至下部网10，在该下部网10的第一长网部110中，利用设在下部网10下方的脱水部件14除去浆料悬浮液中的水，以形成第一纤维层W1。脱水部件14可以是任一种在长网上通用的脱水部件。 
下部网10的水平部分被分成三部分，这三部分分别是：第一长网部110；双网部，在该双网部中上部网30与下部网10一同行进；以及第二长网部120。 
第二纸幅成形单元F2包括第二流浆箱31和上部网30，该上部网30从胸辊32大致水平地行进至转向辊35从而形成长网部310，随后该上部网30通过导引辊38、33引导而返回至胸辊32。浆料悬浮液被从位于胸辊32上方的流浆箱31输送至上部网30，在上部网30的长网部310中，利用设在上部网30下方的脱水部件34除去浆料悬浮液中的水，以形成第二纤维层W2。 
在长网部310之后，由上部网30承载的第二纤维层W2通过转向辊35和导引辊38而被导向由下部网10承载的第一纤维层W1。纤维层W1和W2在伏辊靴39的弯曲舱板40上会合，并在该舱板上结合在一起成为纸幅W。上部网30和下部网10构成了短的双网区，该双网区起始于上部网30一侧上的伏辊靴39的表面并终止于下部网10一侧上的领纸吸入箱(pick-up suction box)16的表面。在领纸吸入箱16之后，纸幅W跟随下部网10，而上部网30通过导引辊33引导而返回胸辊32。 
双网区之后为下部网10的第二长网部120，在该第二长网部中，利用脱水部件17除去纸幅W中的水。在长网部120之后，纸幅W或者被传送到压榨部，或者可选地，利用前述的压伏(couching)技术使新的层与该纸幅结合。 
图2和图3更详细地公开了将纤维层W1与W2结合在一起的结合装置。上部网30将在导引辊38上方的第二纸幅成形单元F2中形成的第二纤维层W2传送至伏辊靴39的表面。下部网10经过伏辊靴39传送在第一纸幅成形单元F1中形成的第一纤维层W1，以使纤维层W1与W2在伏辊靴39的弯曲舱板40上会合。伏辊靴39设置为略微向下压下部网10，由此下部网10的张力使纤维层W1与W2压伏在一起。同时，经由伏辊靴39的舱板40中的开口对纤维层W1与W2施加吸力。吸力使纤维层W1与W2粘附至伏辊靴39的表面，以从这些纤维层中除水并使它们彼此更牢固地粘合在一起。由于吸力，细小纤维被从外纤维层W1移动到纤维层W1与W2之间的边界，所述细小纤维在该边界上有助于使纤维层W1与W2彼此粘合。一种替代方案是在压区之前设置这样的装置(图中未示出)：利用所述装置使第一纤维层W1振动，以便在纤维层进入粘合压区之前促进细小纤维的运动。另一种替代方案是在第一纤维层W1加入粘合剂，如淀粉，粘合压区内中的所述粘合剂由于负压作用而被传递至这些纤维层之间的边界处。 
在伏辊靴39之后，网10、30和它们之间的纸幅W在位于下部网10的一侧上的领纸吸入箱16上被引导。通过下部网10对纸幅W施加吸力，利用吸力的作用使纸幅W从上部网30分离并跟随下部网10。领纸吸入箱16可平行于下部网10或者可相对于下部网10稍微倾斜。领纸吸入箱16的舱板可以是平坦的或者弯曲的。领纸吸入箱16可包括一个或多个负压区，在 所述负压区中可具有不同的负压。可选地，领纸吸入箱可由设置在上部网内侧的领纸吸水辊或鼓风装置代替。 
图3示出：上部网30以与下部网10的进入方向成角度α的方向将第二纤维层W2引向伏辊靴39的表面，该角度α最大为20°。优选地，该上部网的进入角度α最大为15°。理想范围的进入角度α设置为使导引辊38和伏辊靴39相对于彼此处于适当的位置。 
伏辊靴39设有低压室，该低压室产生的吸力将纤维层W1、W2牵拉到伏辊靴39的表面，并通过第二网30从纤维层W1、W2中除水。伏辊靴39中可具有一个或多个设有负压的区。舱板40设有脱水开口，所述开口可为例如钻孔，它们可通过保留在各脱水叶片(blade)之间的凹槽或狭槽彼此相连。脱水是非脉动的还是脉动的则取决于舱板40的几何形状。 
在图2中，伏辊靴39的舱板40包括具有不同曲率半径R11和R12的两个区。所述曲率半径R11、R12通常大于该伏辊靴之前的导引辊38的曲率半径R2。通常，伏辊靴的曲率半径介于500-8000mm的范围内，优选为大于800mm。 
本实例示出了利用两个长网单元来形成多层纸幅。该方法同样适用于其中一个或两个纸幅成形单元为夹网成形单元的装置。由于双侧脱水降低了纸幅的两个表面的细小纤维的含量，所以使用夹网成形技术的纸幅的粘合强度通常比利用长网和混合成形装置的纸幅的粘合强度要弱。利用根据本发明的装置，能够提高纸幅的粘合强度，由此在制造多层纸板的过程中使用夹网成形装置变得更具吸引力。当然，这种方法同样适用于结合两个以上纤维层的装置。 
在所附权利要求书限定的范围内，可对本发明做出多种不同的变型。 

Claims (25)

1.一种造纸机或纸板机的纸幅成形部，所述纸幅成形部包括：第一纸幅成形单元(F1)，在所述第一纸幅成形单元(F1)中，在第一网(10)上形成第一纤维层(W1)；第二纸幅成形单元(F2)，在所述第二纸幅成形单元(F2)中，在第二网(30)上形成第二纤维层(W2)；以及伏辊靴(39)，所述第一纤维层(W1)和第二纤维层(W2)在所述伏辊靴(39)的弯曲的舱板(40)上被引导，以使所述第一纤维层和第二纤维层结合在一起而无需中间层，其特征在于，所述第二纤维层(W2)相对于所述第一纤维层(W1)的进入方向成一角度(α)而被引导至所述伏辊靴(39)，所述角度(α)小于20°。
2.根据权利要求1所述的纸幅成形部，其特征在于，引导所述第二网(30)运行的导引辊(38)设置为使所述第二网(30)相对于所述第一网(10)成所需角度(α)而被从所述导引辊(38)传送至所述伏辊靴(39)。
3.根据权利要求1或2所述的纸幅成形部，其特征在于，所述伏辊靴(39)包括至少一个低压室，并且所述伏辊靴的舱板(40)设有设计并定位成用于提供非脉动脱水的开口。
4.根据权利要求1或2所述的纸幅成形部，其特征在于，所述伏辊靴(39)包括至少一个低压室，并且所述伏辊靴的舱板(40)设有设计并定位成用于提供脉动脱水的开口。
5.根据权利要求1或2所述的纸幅成形部，其特征在于，所述伏辊靴(39)包括至少一个低压室，并且所述伏辊靴的舱板(40)设有开口，一部分所述开口用于提供脉动脱水而另一部分所述开口用于提供非脉动脱水。
6.根据权利要求2所述的纸幅成形部，其特征在于，所述伏辊靴的舱板(40)的曲率半径(R11、R12)大于位于所述伏辊靴之前的、导引辊(38)的曲率半径(R2)。
7.根据权利要求1或2所述的纸幅成形部，其特征在于，所述角度(α)小于15°。
8.根据权利要求1或2所述的纸幅成形部，其特征在于，所述伏辊靴的舱板(40)的曲率半径(R11、R12)为500-8000mm。
9.根据权利要求8所述的纸幅成形部，其特征在于，所述伏辊靴的舱板(40)的曲率半径(R11、R12)大于800mm。
10.根据权利要求1或2所述的纸幅成形部，其特征在于，所述伏辊靴的舱板(40)包括具有不同曲率半径(R11、R12)的、两个或两个以上的区。
11.根据权利要求1或2所述的纸幅成形部，其特征在于，所述伏辊靴的舱板(40)的开口区域为40％-60％。
12.根据权利要求2所述的纸幅成形部，其特征在于，位于所述伏辊靴(39)之前的所述导引辊(38)是选自包括表面光滑的辊、开口辊和带槽辊的群组。
13.根据权利要求1或2所述的纸幅成形部，其特征在于，所述伏辊靴(39)设置在所述第二网(30)的一侧，并且在所述伏辊靴(39)之后，在所述第一网(10)的一侧设有领纸吸入箱(16)以使纸幅(W)从所述第二网(30)分离。
14.根据权利要求13所述的纸幅成形部，其特征在于，所述领纸吸入箱(16)相对于所述第一网(10)的进入方向倾斜。
15.根据权利要求13所述的纸幅成形部，其特征在于，所述领纸吸入箱(16)具有平舱板或弯曲舱板。
16.根据权利要求1或2所述的纸幅成形部，其特征在于，所述纸幅成形单元选自包括长网单元、夹网成形装置和混合成形装置的群组。
17.一种制造多层纸幅或纸板幅的方法，在所述方法中，在第一网(10)上形成第一纤维层(W1)，并在第二网(30)上形成第二纤维层(W2)；以及所述第一纤维层(W1)和第二纤维层(W2)在伏辊靴(39)的弯曲的舱板(40)上被引导以使所述第一纤维层和第二纤维层结合在一起而无需中间层，其特征在于，所述第二纤维层(W2)相对于所述第一纤维层(W1)的进入方向成一角度(α)而被引向所述伏辊靴(39)，所述角度(α)小于20°。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二纤维层(W2)被从引导所述第二网(30)运行的导引辊(38)引向所述伏辊靴(39)，所述导引辊(38)设置为使所述第二纤维层(W2)与所述第一纤维层(W1)的进入方向之间具有所需的角度(α)。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，经由所述伏辊靴的舱板(40)中的开口向被结合在一起的所述第一纤维层(W1)和第二纤维层(W2)施加吸力。
20.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述第一纤维层(W1)和第二纤维层(W2)以4-10％的固体含量被引向所述伏辊靴。
21.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述第一纤维层(W1)以0.5-7％的固体含量被引向所述伏辊靴，而所述第二纤维层(W2)以7-12％的固体含量被引向所述伏辊靴。
22.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，在将所述第一纤维层(W1)和第二纤维层(W2)引导至所述伏辊靴(39)之前，使所述第一纤维层(W1)振动以便分离所述第一纤维层所包含的细小纤维，从而通过吸力使所述细小纤维的一部分能被传递至所述第二纤维层(W2)的表面。
23.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，在所述伏辊靴(39)之前，将粘合剂加入所述第一纤维层(W1)；并且在所述伏辊靴的舱板(40)上，通过吸力将所述粘合剂的一部分传递至所述第二纤维层(W2)的表面。
24.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述角度(α)小于15°。
25.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述粘合剂为淀粉。
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