CN101418530A - 用于影响纤维幅材的特性的方法和结构 - Google Patents

Abstract

用于将纤维幅材(W)的特性调整为最佳输出状态的方法和结构，所述最佳输出状态符合将要对纤维幅材进行的操作，其中，沿着纤维幅材(W)的行进方向，在实现纤维幅材(W)处理要求的处理装置(1、20、30、40)前设置悬浮转向装置(3)，其中，为了获得所述处理装置(1、20、30、40)的输出目标值，借助悬浮转向装置(3)吹送的空气，调节通过悬浮转向装置(3)的纤维幅材(W)的温度和湿度。

Description

用于影响纤维幅材的特性的方法和结构

技术领域

本发明的主题在于一种将纤维幅材的特性调整为符合将要对纤维幅材进行的操作的最佳输出状态(Ausgangszustand)的方法。本发明还涉及一种用于将纤维幅材的特性调整为符合将要对纤维幅材进行的操作的最佳输出状态的结构。

背景技术

在如造纸机、压光机、涂布机等的纤维幅材机中，纤维幅材行进的控制比纤维幅材机的运转性能更重要。纤维幅材机的目的在于生产符合目标值的纤维幅材，当无法满足运转状态(Laufverhalten)时，将无法进行生产或与预期相比大量减产。装置的效率(如时间效率和物质效率)与生产速度一起决定着产出的吨位数或面积。由此，制造商特别关注能够以任何方式改进纤维幅材机的运转状态的所有因素。

与纤维幅材机的运转状态相关的因素有很多，其中对整体而言较重要的因素是：纤维幅材的温度和湿度控制、以及沿纤维幅材的行进方向和与该行进方向垂直的方向(即相对于纤维幅材行进方向的横向)的张力控制。在纤维幅材的全部行进距离上，对纤维幅材特性的控制是很重要的，但是其重要性增加了在附近将要进行的操作。这些操作例如可以是：通过压力或温度实现的幅材处理(例如压光)、在纤维幅材上涂布物质(Stoffteile)、以及将纤维幅材卷取成卷等。典型地，现在和过去在多个变化位置(

)应用了不同的纤维幅材引导辊，所述引导辊能以最简单的方式改变纤维幅材的行进方向，但是所述引导辊还可能随之在横向方向对纤维幅材施加牵拉作用(所谓的牵拉辊(Streckwalze))，或作为其上纤维幅材的张力可能不同的所谓的保持辊(haltende Walze)。例如这可通过合适的辊涂层或通过选择足够大的转送角度或包角来实现。一种影响运行特性的可能的装置就是无接触工作的空气转向装置。

在本发明中，使用下列标识来表示不同的方向。纤维幅材的行进方向或加工方向(MD)用X向表示。纤维幅材平面的与纤维幅材行进方向垂直的方向或横向(CD)以Y向表示。纤维幅材的厚度方向以Z向表示。

在专利文献WO 99/02773中描述了一种用于干燥已涂布的幅材的方法和装置。在该文献中，在转向辊与配合件之间导引幅材，其中，可以无接触地改变幅材的行进方向，在改变幅材行进方向引起送风(Blasung)的同时可以干燥刚刚涂布的幅材。在弯曲部的路段上设置有彼此相对的喷嘴，由此对准幅材相对着进行送风。

在专利文献US5230165中，在干燥装置上设置有无接触的转向装置。此外，正好在涂布装置后的幅材的行进方向由转向装置改变，以将幅材导向风干机(Blastrockner)。

在专利文献WO 01/75224中，在多压区压光机(mehrspaltkalander)中描述了一种蒸发和湿度控制的方法和结构。其中，从压区输出的纤维幅材至少通过空气转向装置，在所述文献中提及了用空气转向装置替代所有的涂布辊，作为其优选实施形式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方法和结构，通过该方法和结构能以优化的方式控制纤维幅材的运行性质，与此同时使纤维幅材的特性对于将要进行的操作是最佳的。较值得关注的因素是：在将要进行操作的位置处改善纤维幅材横向张力的控制。本发明的目的同样在于提供一种以操作的特性为基础的纤维幅材的预处理，以确保该操作的质量和效率。

按照本发明所述的方法的特征在于，沿纤维幅材的行进方向，在将要对纤维幅材进行操作的处理装置前，设置悬浮转向装置(Umlenkschwebevorrichtung)，其中，为了获得所述处理装置的输出目标值(Zielausgangswert)，借助悬浮转向装置吹送的空气来调节通过悬浮转向装置的纤维幅材的温度和湿度。

相应的，按照本发明所述的结构的特征在于，沿纤维幅材的行进方向，在将要对纤维幅材进行操作的处理装置前，设置悬浮转向装置，以调节纤维幅材的温度和湿度，从而借助悬浮转向装置吹送的空气来获得所述处理装置的输出目标值。所述处理装置的输出目标值可以理解为纤维幅材的一种状态，其被确定为十分适合所述处理过程，并在考虑不同条件因素的情况下能提供运行和质量都非常优良的效果。该输出目标值可以通过经验或统计来确定，并且该输出目标值的瞬时偏差可以通过例如在线测量(On-line-Messungen)获得。

根据一优选实施例，选择悬浮转向装置吹送的空气的湿度，使得纤维幅材的湿度沿着期望的方向变化。根据第二优选实施例，选择悬浮转向装置吹送的空气的温度，使得纤维幅材的温度沿着期望的方向变化。由此，悬浮转向装置还与一个用于调节吹送的空气的温度和湿度的装置连接。

一方面，处理装置可以理解为进行部分处理的装置，其能引起精确值(Veredlungswert)或精确度的变化。此外，所述类型的处理装置例如可以是在不同的涂布装置、压光机或类似的用于对纤维幅材进行平整和抛光的装置下的、影响纤维幅材的料卷形状(Rollenform)的中间辊、卷取辊和纵向分切机，以及其它相应的装置。

按照本发明，在本文中和在权利要求书中的表述“在......前(vor)”特别重要，因为温度、湿度和沿Y向可能的张力分布的调节仅在特定的停留时间(Verweilzeit)内对悬空的纤维幅材的行进部分起作用，而在所述停留时间后该情形又被调节到平衡状态。由此，虽然优选实施例描述的是“直接在......前”或“恰好在......前”，但是根据本发明请求保护的范围的限定，其具有一些必要的灵活性。这种灵活性例如可以通过在悬浮转向装置与处理装置之间设置引导辊等来实现，据此根据本发明的技术效果却几乎没有变化，但是这种改变对本发明请求保护的范围的解释却很重要。另一方面，表述“在......前(vor)”也不能扩展地解释成，例如在传统的涂布机布局中，悬浮转向装置就是设置在涂布装置之后并且传统的卷取装置就是设置在干燥装置之后，这些并不属于本发明请求保护的范围。本发明的技术效果与该表述“在......前(vor)”有关，并且可以以如下方式保持这些技术效果：根据情况选择更加合适的可选方案，如测量停留时间最长约为0.5秒或测量距离最大为10米时，在处理装置根据环境条件开始起作用前，所述悬浮转向装置可以运行(betragen)。

特别有效地，借助本发明所述的方法，可以实现在绝对值上相对较小但是对运行性质能有效地起作用的变化，该变化在将要进行的处理前对纤维幅材的状态具有特别的影响。除了运行性质被改善了之外，当破裂敏感度(Rissempfindlichkeit)由于运行性质的改善而降低时，所述处理装置的效率也可以被改善。从此角度看，用于提高纤维幅材弹性的可变性是一个因素。

附图说明

以下将参照附图详细描述本发明，其中：

图1示出了压光机设计的示意图；

图2示出了另外的纤维幅材处理功能；

图3示出了卷取功能；

图4示出了纤维幅材涂布功能；

图5示出了悬浮转向装置的构造；以及

图6示出了悬浮转向装置的细节。

其中，附图标记说明如下：

1   处理装置

11  辊

12  辊

20  金属带式压光机

3   悬浮转向装置

30  卷取装置

301 鼓形辊

302 机器卷

31  喷嘴

33  改变喷嘴的吹风方向、枢转点的装置

35  喷嘴的方向轴线

40  涂布装置

41  涂布材料幕帘

60  纤维幅材的中心线

W   纤维幅材

N   压区

α   行进方向的变化

具体实施方式

图1示出了本发明的优选实施例，其中，为了进行下一个处理阶段，要对纤维幅材W的特性进行预处理。在根据图1所示的情况下，所述的处理阶段由在传统软压光机1中辊11与辊12之间的压区N中所执行的压光处理构成，以使纤维幅材W被预处理为其可能的最佳状态。纤维幅材W在上一个处理阶段中由于某种原因变得有些“干燥”，这对压光处理来说不是最佳的输出状态。按照本发明所述，纤维幅材W要通过加湿并且在此情况下对纤维幅材W的表面涂层进行稍微冷却而重新回到对于压光等处理而言最容易接受的状态。在本发明应用的悬浮转向装置3中，供给具有一定温度和湿度的空气作为转向空气，使得在悬浮转向装置3的部分上的纤维幅材W的表面涂层能在一定程度上被冷却和润湿。由此，纤维幅材W的表面涂层在压光开始时具有一定湿度，在正常状态下，该湿度可改善压光效果而不会在纤维幅材中央沿Z向产生体积损失。应这样选择悬浮转向装置3吹送的空气的湿度，即：使得纤维幅材W的湿度沿着期望的方向变化。在一些情况下优选的是，应这样选择悬浮转向装置3吹送的空气的湿度，即：使得纤维幅材W的湿度沿着纤维幅材W的湿度平衡的方向变化。

另外，根据优选的实施例，纤维幅材W的张力分布可借助悬浮转向装置3吹送的空气沿Y向进行调节，以实现所述处理装置1的输出目标值。对此，悬浮转向装置3还具有改变吹风方向的装置33，使得沿横向对纤维幅材W的张力分布起作用的吹风方向是可选的。

图2示出了本发明的第二个优选实施例。其中，纤维幅材W借助本发明所述的方法进行预处理，以用于

-金属带式压光机。对此假设的应用实例中，可以离线监测相关的处理装置1、20，其中，纤维幅材W事先卷绕成机器卷，随后为了特定处理而开卷。机器卷例如会因为机械维修而存储一定时间，因此纤维幅材W的温度和湿度不再具有相对于该处理的最佳状态。湿度分布例如可能已经变化成，机器卷的端面较干燥而其中间部分仍然保持得较湿润。在此情况下，借助本发明所述的方法和悬浮转向装置3，可在一定程度上预热纤维幅材W并校正其湿度分布。以此方式，即使在停工期间也能使纤维幅材W的特性形成为与刚刚生产的纤维幅材W相同，并且这种“停工”的物品不用作为次品出售或作为废品幅材放入碎浆机处理。

这里需要注意的是，纤维幅材W的特性影响所述方法的可应用性。质密和光滑的纤维幅材W接受本方法的可能性不如多孔的和在一定程度上粗糙的纤维幅材好。对此结果可以用至少两个原因来解释。第一个原因在于边界层空气(Grenzschichtluft)，其阻碍借助悬浮转向装置3对准到纤维幅材W上吹送的空气进入到纤维幅材中。第二个原因是，质密和光滑的纤维幅材W的表面不具有合适的微粗表面，而所述微粗表面不仅可以较好地影响张力分布，还能用作传递温度和湿度的吸收表面。在优选的实施例中，可以调节在悬浮转向装置和处理装置之间的停留时间，其中，悬浮转向装置和处理装置之间的距离是可变的。

在按照图2所示的情况中，具有输出目标值25℃的热纤维幅材W由悬浮转向装置3以吹送的200℃热空气预热到对于该处理而言最佳的输出值65℃，并且纤维幅材W沿Y向的湿度分布调整为，使得在边缘区域中干质量(Trockenmasse)为94％的干燥区域与干质量为92％的中心区域能达到同样的水平。精确的运行参数必然与各种情况中的一些特殊特性十分相关，特别与纤维幅材的特性十分相关。因此，没有必要对实施例的主要参数(例如，确切地说悬浮转向装置3吹送的空气的温度、湿度；悬浮转向装置3的吹送速度和方向；以及进一步地其沿Y向的上述分布)进行更精确的归纳。

根据图3的应用实例涉及的是卷取处理，其中，纤维幅材W借助卷取装置30围绕鼓形辊(Tambourwalze)301卷成机器卷302。经实验发现，最好在纤维幅材的温度为50℃并且干物质含量(Trockengehalt)为94％的情况下进行纤维幅材W的卷取。当进入卷取装置30的区域时，纤维幅材W具有55℃的温度和94％的较佳干物质含量。由此，按照本发明借助悬浮转向装置3对纤维幅材W进行一定程度的冷却，但是对于湿度则希望其保持不变。选择吹送的空气温度为20℃，湿度为60％，吹送的空气速度为50m/s，由此将待生产的纤维幅材直接冷却到期望的温度50℃，与此同时使湿度保持不变。

根据图3的应用中的第二个方面是，纤维幅材W沿Y向的张力分布。通常情况下，恰好在卷取装置30前设置牵拉辊，通过所述牵拉辊确保在卷取前纤维幅材具有合适的张力分布并且不产生褶皱。借助按照本发明所述的方法，所述第二个方面可按期望的方式进行调节和变化。与采用传统的牵拉辊相比，本发明通过调节悬浮转向装置3的空气量和吹风方向，可以提供一种用于在卷取前实现纤维幅材所需的精确幅宽(Breitstreckung)和张力分布的特别有益的方式方法。通过将第二个方面所述的特征与影响待卷取纤维幅材W的内部卷绕和卷取性质的可能性结合在一起，提供了一种用于精确调整卷取过程的多用(recht vielseitiges)工具，以实现最佳的效率。

在图4所示的实施例中，按照本发明所述的方法恰好用在幕帘涂布模式的涂布装置40前。经实验发现，当纤维幅材W的温度为65℃时，对于涂布材料幕帘41的固化有利，并且通常情况下，已涂布的纤维幅材W在整个过程中越干燥对涂布之后纤维幅材的干燥越好。在所述实例的情况中，正常情况下纤维幅材W在抵达涂布装置40前的温度是47℃为佳，由此相比于该处理装置的最佳温度而言，18℃的纤维幅材W的温度太低了。由此，纤维幅材W将按照本发明所述的方法借助于悬浮转向装置3而被预处理为合适的温度，前述18℃的纤维幅材W借助于280℃的送风温度和60m/s的吹送速度，可以被加热到理想的输出值，同时干燥度将提高大约1％，就此而论，不会带来负面的影响。

图5和图6示出了优选适合于本发明应用的悬浮转向装置3的局部细节。涉及的悬浮转向装置3具有改变吹风方向的装置33，使得可以将吹风方向调整成与沿纤维幅材平面方向的切面的法线一致或与所述法线成一定夹角，优选地，相对于所述法线向X向的偏转最大为15°。所述改变吹风方向的装置33例如由可偏转的导向装置(Führung)、阀门、可偏转的喷嘴、可改变几何形状的喷嘴、或相应的适改变气流方向的装置构成。具体地，纤维幅材形成轻微弯曲的表面，该表面上可设定有切面和该切面的法线，喷嘴31的方向轴线或吹风方向35相对于所述切面或法线优选地在一定的“运动轨迹范围(Bewegungsbahnkeil)”内可以调整。所述运动轨迹范围例如可以是球形，其沿X向的偏转角在-15°-+15°内可以调节，其沿Y向的偏转角在0-60°内可以调节。特别的，在纤维幅材的边缘区域，沿Y向的可调节性位于所述上限附近，即优选地相对于法线沿Y向的偏转最大为60°，例如45°，以使牵拉作用足够有效。为了举例说明，图5和图6示出了一个方案，其中示出了通过枢转点(铰接点)改变吹风方向的装置33，即喷嘴31可以借助球铰接型的方案来对准。

另外，图5沿横向或Y向示出了悬浮转向装置3的实施例。借助悬浮转向装置3，改变纤维幅材的行进方向，使得行进方向变化α最小为15°，最大为180°，优选介于45°-90°之间。

在图6示出的悬浮转向装置3中设置有改变吹风方向的装置33，使得可以将吹风方向35调整成与沿纤维幅材平面方向延伸的切面的法线一致或与所述法线成一定夹角，优选地能够改变向Y向的偏转，使得在纤维幅材W中线上的偏转最小并且这种偏转向着纤维幅材的边缘逐渐增加。图6仅简单示出了几个喷嘴31，在现实的制造设备中，按照要生产的纤维幅材的宽度通常沿横向设置大约十二个(Dutzende)喷嘴。优选地，选择悬浮转向装置3的吹风方向35，使得纤维幅材W的张力分布恰好在处理装置1、20、30、40前是平坦的，由此沿横向的张力变化值小于7％，优选小于4％。例如选择悬浮转向装置3的吹风方向35，使得纤维幅材W沿横向的张力分布基本上是线性的，或者边缘处比中心处60绷得更紧(straffer)，或者中心处60比边缘处绷得更紧。

Claims (15)

1.一种用于将纤维幅材(W)的特性调整为最佳输出状态的方法，所述最佳输出状态符合将要对所述纤维幅材(W)进行的操作，其特征在于，沿所述纤维幅材(W)的行进方向在将要对所述纤维幅材(W)进行操作的处理装置(1、20、30、40)前设置悬浮转向装置(3)，其中，为了获得所述处理装置(1、20、30、40)的输出目标值，借助所述悬浮转向装置(3)吹送的空气来调节通过所述悬浮转向装置(3)的所述纤维幅材(W)的温度和湿度。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，选择所述悬浮转向装置(3)吹送空气的湿度，使得所述纤维幅材(W)的湿度沿着期望的方向变化。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，选择所述悬浮转向装置(3)吹送的空气的温度，使得所述纤维幅材(W)的温度沿着期望的方向变化。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，为了获得所述处理装置(1、20、30、40)的输出目标值，借助所述悬浮转向装置(3)吹送的空气调节所述纤维幅材(W)沿Y向的张力分布悬浮转向装置。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，选择所述悬浮转向装置(3)的空气吹风方向(35)，使得所述纤维幅材(W)沿横向的张力分布恰好在所述处理装置(1、20、30、40)前是平坦的，其中，沿横向的张力变化值低于7％，优选低于4％。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，选择所述悬浮转向装置(3)的空气吹风方向(35)，使得所述纤维幅材(W)沿横向的张力分布基本上是线性的，或者所述纤维幅材(W)的边缘处的张力比中心处(60)的张力大，或者所述中心处的张力比所述边缘处的张力大。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，改变所述纤维幅材的行进方向借助所述悬浮转向装置(3)，使得行进方向的变化(α)最小为15°，最大为180°，优选介于45°-90°之间。

8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，借助所述吹送的空气的湿度和在所述处理装置(1、20、30、40)前有效的停留时间，在所述悬浮转向装置(3)处改变所述纤维幅材(W)沿Z向的湿度分布。

9.一种用于将纤维幅材(W)的特性调整为最佳输出状态的结构，所述最佳输出状态符合将要对所述纤维幅材(W)进行的操作，其特征在于，沿所述纤维幅材(W)的行进方向在将要对所述纤维幅材(W)进行操作的处理装置(1、20、30、40)前设置悬浮转向装置(3)，以调节所述纤维幅材(W)的温度和湿度，从而借助所述悬浮转向装置(3)吹送的空气来获得所述处理装置(1、20、30、40)的输出目标值。

10.按照权利要求9所述的结构，其特征在于，所述悬浮转向装置(3)与一个用于调节吹送的空气温度和湿度的装置连接。

11.按照权利要求9所述的结构，其特征在于，所述悬浮转向装置(3)具有改变吹风方向的装置(33)，以便能够选择用于影响所述纤维幅材(W)沿横向的张力分布的吹风方向。

12.按照权利要求9所述的结构，其特征在于，所述悬浮转向装置(3)具有改变吹风方向的装置(33)，以便能够将吹风方向(35)调整成与沿所述纤维幅材(W)的平面方向延伸的切面的法线一致或与所述法线成一定的夹角，优选地，所述吹风方向相对于所述法线向X向的偏转最大为15°。

13.按照权利要求9所述的结构，其特征在于，所述悬浮转向装置(3)具有改变吹风方向的装置(33)，以便能够将吹风方向(35)调整成与沿所述纤维幅材(W)的平面方向延伸的切面的法线一致或与所述法线成一定的夹角，优选地，所述吹风方向相对于所述法线向Y向的偏转最大为60°。

14.按照权利要求9和13所述的结构，其特征在于，所述悬浮转向装置(3)具有改变吹风方向的装置(33)，以便能够将所述吹风方向(35)调整成与沿所述纤维幅材(W)的平面方向延伸的切面的法线一致或与所述法线成一定的夹角，优选地，能够改变向Y向的偏转，使得在所述纤维幅材(W)的中心处的偏转最小，并且使得这种偏转向着所述纤维幅材的边缘逐渐变大。

15.按照权利要求9所述的结构，其特征在于，在所述悬浮转向装置(3)和所述处理装置(1、20、30、40)之间的停留时间是可调节的。

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