CN101529018A - 造纸机中具有非渗透性传送带的设备以及相关方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于将湿纸幅从压区传送到造纸机的干燥筒(52)并且用于构造纸幅的设备，该设备包括：具有纸幅接触表面的非渗透性传送带(35)，湿纸幅穿过被包围在压榨毛毯(33)与传送带之间的压区；用于将纸幅传送到干燥筒上的渗透性构造织物(37)，该构造织物具有构造表面并被布置成环路，在该环路中布置吸引传送装置(38)，所述吸引传送装置具有吸引区(41)。根据本发明，所述带的纸幅接触表面具有非均匀分布的微观尺度的凹陷，吸引区包括传送点(40)，该传送点在传送带运行所沿的机器方向上与压区间隔开距离D，该带布置成使纸幅与构造织物在吸引区中接触一长度L，使得在纸幅上施加吸力而在传送点处将纸幅从所述传送带传送到构造织物上。

Description

造纸机中具有非渗透性传送带的设备以及相关方法
技术领域
本发明涉及一种设备，该设备用于将湿纸幅从限定在压榨部分中的两个压榨部件之间的压区传送到造纸机的干燥部分，并且用于构造该纸幅，所述设备包括：非渗透性传送带，其布置成环路，使得该传送带穿过所述压区，从而使所述湿纸幅穿过被包围在压榨毛毯与所述传送带之间的压区，所述传送带具有与所述湿纸幅接触的表面；以及呈构造织物形式的渗透性最终织物，其用于将所述纸幅传送到所述干燥部分的干燥筒，所述构造织物具有构造表面，并被布置成环路，在该环路中布置吸引传送装置，该吸引传送装置具有吸引区，在该吸引区中穿过所述构造织物施加吸力。
背景技术
过去的20年间已公开了许多将产生松厚度的全干燥的优点与湿压榨的脱水效率相结合的尝试。在2001年9月11日出版的授予爱德华(Edwards)等人的美国专利No.6,287,426公开了这种处理的一个示例，该专利通过引用结合于此。该处理利用在毛毯与非渗透性带之间形成的高压脱水压区而将湿纸幅的浓度增加大约35％至50％。当纸幅离开压区时，其粘附到该非渗透性带上并跟随该非渗透性带移动。被脱水的纸幅随后借助于真空辊被传送到“构造纸幅”的织物上，以在干燥之前将纹理施加于纸幅上。
利用在表面上具有沿机器方向延伸的规则或均匀的沟纹微结构的传送带将纸幅从压榨毛毯传送到另外的下游处理。沟纹带在脱水压区中被压平，从而允许将被脱水的纸幅传送到带上，但是在离开压区后不久就重新回复至其自然的沟纹状态。虽然这样的改型带对基重较重的纸幅有效，但是仍然不能以商业应用所必须的高速有效地处理轻型薄纸幅，这是因为存在与传送几乎没有强度的基重较低的湿纸幅相关的困难。湿纤维纸幅不会自然形成这样的传送，因为在纤维纸幅与带表面之间存在会在这两种材料之间产生高粘附力的薄水膜。试图从带表面去除易损纸幅通常会导致撕坏纸幅。
发明内容
因此，需要一种以高速制造湿压榨纸幅的高效设备和方法。
根据本发明的设备的特征在于传送带的接触湿纸幅的表面具有非均匀分布的微观尺度的凹陷，并且吸引区包括沿机器方向与压区间隔开距离D的传送点，所述传送带沿所述机器方向运行，所述传送带被布置成使所述纸幅沿机器方向与所述构造织物在所述吸引区中接触一长度L，使得在所述纸幅上施加吸力而在所述传送点处将所述纸幅从所述传送带传送到构造织物上。
本公开还涉及用于由造纸纤维形成纤维纸幅的造纸机及相关方法，在一些实施方式中，所述造纸机和方法用于构造薄纸幅以增大其有效松厚度。根据本公开的第一方面，用于制造纸幅的造纸机包括：成形部分，该成形部分用于形成湿纤维纸幅；压榨部分，该压榨部分被布置成用于从所述成形部分接收所述湿纤维纸幅，并可操作成压榨所述湿纤维纸幅，以使所述纸幅部分脱水；以及用于干燥所述纤维纸幅的干燥部分。该压榨部分包括：至少一个压榨器，该压榨器具有两个相互协作的压榨部件，在所述两个压榨部件之间形成压区；和压榨毛毯，该压榨毛毯被布置成环路，使得该压榨毛毯穿过所述压区。该造纸机还包括非渗透性传送带，该传送带被布置成环路，使得该传送带穿过所述压区，并使所述湿纤维纸幅穿过被包围在压榨毛毯与所述传送带之间的所述压区。该造纸机还包括最终织物，该最终织物被布置成环路，在所述环路中布置有吸引传送装置。
该吸引传送装置具有吸引区，在该吸引区中穿过所述最终织物施加吸力，所述吸引区包括沿机器方向与所述压区间隔开距离D的传送点，所述传送带沿所述机器方向运行，所述传送带被布置成使所述纤维纸幅沿机器方向与所述最终织物在所述吸引区中接触一长度L，使得在所述纤维纸幅上施加吸力而在所述传送点处将所述纤维纸幅从所述传送带传送到所述最终织物上。
所述传送带具有与湿纤维纸幅接触的以非均匀分布的微观尺度的凹坑或凹陷为特征的表面。对于“微观尺度”是指凹陷的平均直径小于大约200μm。例如，凹陷可介于10μm至大约200μm之间，更具体地为具有从大约50μm至大约200μm的尺寸。对于“非均匀”是指凹陷不是形成规则图案，而相反是在整个表面上基本为随机分布。
在一个实施方式中，所述传送带(也称为“颗粒带(particle belt)”)的接触所述湿纤维纸幅的表面由其中分散有无机颗粒的聚合物树脂涂层形成。所述颗粒使得纸幅接触表面具有以非均匀分布或随机分布的凹陷为特征的在微观上粗糙的外形。然而，可以以其它方式设置所期望的带表面。例如，可以形成发泡聚合物表面，然后对该表面进行磨砂以暴露泡沫材料的充气小孔，从而在表面中形成微观尺度的凹陷。
在一个实施方式中，在机器运行期间，所述传送带以至少1000m/min的速度运行，所述距离D至少为大约2m，所述长度L为至少大约10mm。
在特定的实施方式中，所述吸引传送装置具有弯曲外表面，所述最终织物卷绕该弯曲外表面的一部分，在所述最终织物布置在所述吸引传送装置与其中具有纤维纸幅的所述传送带之间的情况下，所述传送带卷绕所述吸引传送装置的外表面的一部分。例如，传送带可以以长度L卷绕所述吸引传送装置，该长度L为在施加真空的同时所测得的弧长，为大约10mm至大约200mm，例如大约10mm至大约50mm，所述传送带在位于所述弧长L的离开端的点P处与所述最终织物分开。
在一个实施方式中，吸引区Z比弧长L长，并延伸到点P的下游。点P可以位于所述吸引区Z的沿机器方向的上游端和下游端之间的中间。
在一些实施方式中，所述造纸机被构造成用于制造自重小于大约20g/m2(“gsm”)的薄纤维纸幅。另外，一些实施方式被构造成用于制造结构化薄纸幅，其中所述最终织物为纸幅构造织物(也称为“变形织物”)，以用于使薄纸幅具有结构特征以增强其有效松厚度。吸引传送装置将湿的纤维纸幅吸引到纸幅构造织物上，以使得所述纤维纸幅符合其构造表面。
根据本公开的另一方面，提供一种用于构造和操作造纸机来制造纸幅的方法。该方法包括以下步骤：即，利用成形部分形成湿纤维纸幅；利用如前所述的压榨部分压榨所述湿纤维纸幅，并使其脱水；以及利用干燥部分使纤维纸幅干燥。该方法还包括至少考虑到所述传送带的线性速度、所述纸幅的基重、所述传送带与所述湿纤维纸幅接触的表面的粗糙度特性而选择所述压区与传送点之间的距离D的步骤，使得在距离D内所述纤维纸幅与所述传送带的表面之间的薄水膜至少部分地消散，而使得所述纤维纸幅在无破损地与所述传送带分离。
在另一方面，本公开描述了一种制造湿压榨薄纸的方法，该方法包括：(a)通过将造纸纤维的水悬浮液沉淀在成形织物上，来形成每平方米具有大约20克以下基重的湿薄纸幅；(b)在所述湿薄纸幅支撑在造纸毛毯上的同时将其运送到脱水压区；(c)在所述造纸毛毯与颗粒带之间压缩所述湿薄纸幅，由此将所述湿薄纸幅脱水到大约30％以上的浓度，并将其传送到所述颗粒带的表面；(d)借助于真空将所述脱水纸幅从所述颗粒带传送到变形织物，以使所述脱水纸幅在所述织物的表面轮廓上成型；(e)在所述纸幅被所述变形织物支撑的同时，抵靠杨克式干燥器(Yankee dryer)的表面压榨所述纸幅，并将所述纸幅传送到所述杨克式干燥器的表面；以及(f)干燥所述纸幅并使其起皱，以形成起皱薄纸片。
湿薄纸幅可被脱水至大约30％以上的浓度，更具体为大约40％以上，再具体为从大约40％至大约50％，又具体为从大约45％到50％。用在本文中时并且根据现有技术容易理解，“浓度”是指基于纤维的纸幅全干重量的百分比。
为实现脱水而向湿纸幅施加的压缩程度在制造轻型薄纸幅时可有利地较高。合适的压榨负载具有大约4MPa以上、更具体为大约从4MPa至8MPa、再具体为大约从4MPa至6MPa的峰值压力。
用于上述方法的机器速度可以为每分钟大约1000米以上，更具体为从每分钟大约1000米到大约2000米，更具体为从大约每分钟1200米到大约2000米，再具体为从每分钟大约1200米到大约1700米。用在本文中时，所述机器速度测得为颗粒带的线性速度。
停留时间(该时间是脱水的薄纸张保持被颗粒带支撑的时间)是机器速度和颗粒带的在所述纸幅从所述毛毯传送到所述颗粒带所在的点与所述纸幅从所述颗粒带传送到变形织物所在的点之间延伸的长度的函数。因为轻型湿薄纸幅很脆弱，所以所述纸幅与所述传送带之间的水膜在试图连续传送到变形织物之前需要比较重的纸张类型更容易消散。水膜破裂是与时间无关的过程，但是各种因素(例如热能、静电能、表面能、振动)可加速其破裂，使膜破裂的时间随着机器速度的上升而减小。因此，在所有因素均相同的情况下，压区压榨器与传送到变形织物(在真空辊处)的点之间的距离需要增大到超过传统距离，以更快地运行。类似地，该距离还需要增大以使较低基重的纸幅运行，以实现更完全的膜破裂。已估计到，该距离与机器速度成线性比例。压区压榨器与传送到变形织物的点之间的合适距离在机器速度为1000m/min的情况下可以大约为2.0米以上，更具体为在机器速度为1000m/min的情况下可以为大约2.5米至大约10米。
当在本文中使用时，“变形织物”(也称为“纸幅构造织物”)为造纸织物，具体为编织造纸织物，其具有可向最终薄纸张施以松厚度的外形或三维表面。适于本发明目的的这样的织物的示例包括但不局限于Wendt等人的美国专利No.5,672,248、Chiu等人的美国专利No.5,429,686、Kaufman等人的美国专利No.5,832,962、Burazin等人的美国专利No.6,998,024B2、以及Mullally等人的美国专利申请公报2005/0236122A1所公开的那些织物，所有这些专利均通过引用结合于此。
用于使薄纸幅从颗粒带传送到变形织物的真空度水平取决于变形织物的性质。一般而言，该真空度可大约为5kPa以上，更具体为大约20至大约60kPa，再具体为大约30kPa至大约50kPa。拾取辊(真空传送辊)处的真空度在用于将轻型的薄纸幅从传送带传送到变形织物中比其用于较重的纸张类型中起着更加重要的作用。因为湿纸幅的拉伸强度相当低，以至于在带与织物分离之前必须100％地完成传送，否则纸幅会被损坏。另一方面，对于重型纸幅，即使在适度的真空度(20kPa)的情况下的短时间的微小拉动期间，也具有足够的湿强度来完成传送。对于轻型薄纸幅，所施加的真空度必须更强，以使得薄纸下的蒸汽快速膨胀而将纸幅从传送带推离，并在织物分离前将纸幅传送到织物上。另一方面，真空度不能强得致使在传送后的纤维纸张中形成小孔。
为了进一步传送纸幅并使其在变形织物上成型，真空传送辊可包含第二真空保持区。
纸幅向变形织物的传送可包括“快速”传送或“牵引”传送。快速传送是其中接收织物(下游织物)以比上游织物的机器速度低的机器速度行进时的传送。牵引传送正相反，即，接收织物以比上游织物高的机器速度行进。根据变形织物的性质，快速传送可有助于制造较高的纸张厚度。在使用时，快速传送的大小可以为大约5％以下。
织物净化会特别有利，特别是利用在织物上留少量(大约3gsm以下)水的方法。合适的织物净化方法包括空气喷射、热净化以及高压水喷射。可以采用比无涂覆织物更容易净化的涂覆织物。
由本发明的方法制造的薄纸张的松厚度可以为每克纤维大约10立方厘米以上，更具体为每克纤维大约为10至大约20立方厘米(cc/g)。
附图说明
因此已用概括性用语描述了本发明，现在将参照附图进行描述，这些附图不必按比例绘制，附图中：
图1是根据本发明第一实施方式的造纸机的示意图；
图1A示出根据一个实施方式的造纸机的真空传送装置；
图2是根据本发明第二实施方式的造纸机的示意图；
图3是根据本发明第三实施方式的造纸机的示意图；
图4是根据本发明第四实施方式的造纸机的示意图；
图5是在本发明实践中所用的一种传送带的表面的放大照片；
图6是在本发明实践中所用的另一种传送带的表面的放大照片；
图7是被发现不适于本发明实践的一种传送带的表面的放大照片；以及
图8是被发现不适于本发明实践的另一种传送带的表面的放大照片。
具体实施方式
现在将参照附图在下文中更加全面地描述本发明，附图中示出了本发明的部分而不是全部的实施方式。实际上，这些发明可以实施为许多不同形式，因而不应被局限于本文所阐述的这些实施方式；而且，这些实施方式设置成使得本公开将满足适用的法定要求。相同的附图标记在所有附图中指代相同的元件。
图1示出了造纸机10。该造纸机包括湿部分或成形部分20、压榨部分30和干燥部分50。湿部分20包括压头箱22、成形辊23、环形内网毯24、以及包括成形网的环形外网毯25。内网毯24和外网毯25分别围绕若干引导辊26和27以单独的环路运行。
干燥部分50包括被罩54覆盖的加热干燥筒52。干燥筒和罩可以共同包括杨克式干燥器。在干燥部分的出口侧，设置有用于使离开干燥筒52的纤维纸幅起皱的起皱刮刀56。设置施加装置58，以用于在干燥筒52的包络表面上施加合适的粘合剂或其它组合物。之后，形成的皱纹纸幅被卷成母卷(未示出)，以用于随后将其转换成所期望的最终产品形式。
压榨部分30包括至少一个压榨器，该压榨器具有两个相互协作的第一压榨部件31和第二压榨部件32，这两个压榨部件一起限定一压区。另外，所述压榨部分包括环形压榨毛毯33和环形非渗透性传送带35，压榨毛毯33围绕第一压榨部件31和引导辊34沿着环路运行。传送带35围绕第二压榨部件32和多个引导辊36沿着环路运行。图1还示出了吸引辊(无附图标记)，该吸引辊在毛毯33与内网毯24重叠的位置处位于该毛毯33的环路内，并位于压区的上游。该吸引辊使毛毯33和纸幅在进入压区之前脱水。例如，吸引辊可以以大约40kPa的真空度进行操作，由此使进入压区的纸幅可具有大约15％至20％的干燥固体含量。
在图1所示的实施方式中，压榨器为靴型压榨器，在该靴型压榨器中，第一压榨部件包括靴型压榨辊31，第二压榨部件包括背压辊32。靴型压榨辊与背压辊之间限定了伸展压区。可利用其它类型的压榨器取代靴型压榨器。
所述造纸机还包括渗透性最终织物37，最终织物37设置成围绕位于传送带35附近的吸引传送装置38沿着环路运行，以限定用于将纸幅从传送带35传送到最终织物37的传送点40。当沿由传送带35所穿过的路径测量时，传送点40位于距压区的距离为D处。吸引传送装置38形成有吸引区，该吸引区可操作为通过最终织物37施加吸力，以将纸幅从传送带35传送到最终织物37上。在制造结构化薄纸幅的情况下，最终织物包括具有构造表面的纸幅构造织物(或“变形织物”)，并且由吸引传送装置38施加的吸力还用于使湿薄纸幅在织物的构造表面上成型。“纸幅构造织物”每平方厘米可具有大约25个以下的沿机器方向定向的脊或其它隆起的表面特征。织物37围绕传送辊39运行，传送辊39与干燥筒52一起限定了无压缩区，用于将薄纸幅从织物37传送到干燥筒52上。
在图1所示的实施方式中，吸引传送装置38是具有围绕预定的扇形角的吸引区41的吸引辊。传送带35设置成部分卷绕吸引装置38的弯曲外表面。作为辊的选择例，吸引传送装置可以是另一类型的吸引装置，例如具有弯曲外表面的吸引靴，或者具有限定长度L的非弯曲吸引表面的吸引箱。
传送带35以及该传送带35相对于纸幅构造织物37和吸引传送装置38的布置的特征在制造基重较低的薄纸幅(例如基重为每平方米(gsm)大约20克以下的薄纸幅，更具体为从大约10gsm到20gsm，再具体为大约10gsm到15gsm)的情况下特别重要。当用于本文中时，“基重”是指在制造薄纸过程期间纸幅定位在干燥筒52上时纸幅中绝干纤维的量。其用于与“净”基重相区别，“净”基重会受沿机器方向缩短纸幅的皱折的存在的影响。然而，在所有的机器方向的缩短已被恢复后，可以通过测量薄纸幅的基重，根据净基重来近似地估计干燥器上的纤维纸幅的基重。具有这样低基重的纤维纸幅在造纸机中特别难以处理，因为湿纤维纸幅几乎不具有任何拉伸强度。因此，由于纸幅的极低强度而使得从传送带35分离湿纸幅以及将湿纸幅传送到纸幅构造织物37的处理变得复杂。
更具体地说，当传送带35与其上的纤维纸幅离开由压榨部件31、32形成的压区时，在纤维纸幅和传送带35的表面之间存在薄的水膜。理论上只要该水膜无破损，则如果不冒纸幅破裂的巨大风险就无法将纤维纸幅从传送带分离。通过对具有不同特性的传送带的多次试验已发现，传送带的表面特性在确定纤维纸幅是否能与传送带分离中起着重要的作用。具体地说，已发现，某些类型的传送带使得难于或基本不可能分离纤维纸幅，然而其它类型的传送带允许纤维纸幅分离(只要还满足其它标准，如下面将进一步描述的那样)。根据这些试验，提出这样的理论，即在纸幅离开压区之后经过确定时间段之后，那些允许纸幅被分离的传送带在某种程度上也使得薄水膜消散或破碎，然而那些不允许纸幅无破裂地分离的传送带不会使水膜消散。
根据试验结果，已发现例如图1所示的造纸机可用于制造低基重的薄纸幅(如前所述)，只要传送带35具有使得水膜消散的合适表面特性以及只要存在使水膜消散的足够时间段(在本文中称为“停留时间”td)即可。停留时间是纸幅从压区到行进距离D而到达传送点40所花费的时间。停留时间(以秒计)通过等式td＝(D/V)*60而与传送带35的速度V(m/min)相关。从而，例如，如果V＝1000m/min，D＝4m，则td等于0.24秒。
关于传送带35的表面特性，已发现对于纸幅接触表面由基本无孔隙的聚合物涂层形成并且可以具有经研磨或磨砂而将其表面粗糙度增加到Ra大约为2至5μm的算术平均粗糙度的传送带来说，即使在使距离D长得足以提供至少0.5s的停留时间td时，通常也不会使得纤维纸幅与传送带分离。应注意，出于机器紧凑性的原因，通常期望将距离D保持得尽可能小，而仍旧允许在不破坏纸幅的情况下可靠地进行纤维纸幅的传送。因此，根据已完成的试验，确定了不能使用具有基本无孔隙的聚合物涂层的传送带，即使在通过磨砂而使它们的表面粗糙度增加的情况下也是如此。
这样的磨砂或研磨带通常利用辊式砂光机进行研磨，从而具有以沿机器方向(MD)延伸有多个沟纹或条纹为特征的纸幅接触表面，如可从示出了两种这种类型的带的图7和图8看出的那样。图7是可从奥尔巴尼国际公司(Albany International Corp)得到的T1型
Figure A20078004005200171
的照片，图8是奥尔巴尼国际公司的T2型的照片。照片中所示的标尺是公制比例尺，刻度表示为毫米。如下面进一步的描述那样，已发现这种具有磨入MD条纹的带通常不适于在高的机器速度下(即至少1000m/min)制造低基重(即小于20gsm)的薄纸幅。目前尚未完全清楚这种带不允许在高速下传送纸幅的确切原因，但是理论认为这些条纹不会使薄的水膜破裂，可能是因为每个条纹都大致连续，因此可能使得其中所容纳的水由于表面张力作用而保持完好。
另一方面，已发现，具有以非均匀分布的微观尺度的凹陷(也称为“凹痕”或“洞”)为特征的纸幅接触表面的传送带，即使其表面粗糙度总体上与上述的研磨带的范围相同(例如Ra为大约2至大约10μm)，也允许纤维纸幅在适当短的距离D内与该传送带分开。举例来说，合适的传送带35可包括G3
Figure A20078004005200173
或LA
Figure A20078004005200174
它们可从奥尔巴尼国际公司得到，并基本如在美国专利No.5,298,124中所描述的那样，该专利通过引用结合于此。可选的是，所述传送带可以是基本如在美国专利No.6,319,365和美国专利No.6,531,033所描述的来自Ichikawa有限公司的T2型号的传送带，这些专利的公开内容通过引用结合于此。带的表面通过树脂涂层(例如丙烯酸聚氨酯或脂肪族聚氨酯)形成，在树脂涂层中掺入了大量诸如高岭土之类的无机颗粒填料。所植入的填料微粒赋予了带表面具有以如前所限定的那样的微观尺度的非均匀或随机分布的凹陷为特征的表面外形。颗粒具有大致小于约50μm的颗粒尺寸，并且一大部分颗粒小于约10μm。
图5和图6示出适用于本发明实践的两类这样的传送带的表面的放大照片。图5示出了奥尔巴尼国际公司的G3图6示出了奥尔巴尼国际公司的LA
Figure A20078004005200176
应注意，这些带的表面不具有如图7和图8的带中那样的单向条纹，或者至少任意的可检测到的条纹不是主要表面特性。相反地，图5和图6的带的主要表面特性是微观尺度的凹陷的非均匀分布。凹陷具有一系列直径或大小以及一系列的不同形状。凹陷横向尺寸大致可达大约200μm。然而申请人并不希望被理论所束服，并且认为各凹陷可容纳微量的水，一个凹陷中的水与邻近凹陷中的水分离，从而不会通过表面张力作用而与邻近凹陷中的水结合，因此使得薄水膜有效地破裂，从而使得纤维纸幅能与带分离。
即使利用了上述类型的“微凹陷”传送带，仍有必要满足许多其它标准，以确保特别低基重的纤维纸幅能够成功地在传送点40处传送到纸幅构造织物37。这些标准包括如前所述的停留时间td、离开压区的纸幅的干度、由吸引传送装置38施加的吸力大小、以及传送带35与吸引装置接合的具体方式。
关于停留时间td，由于机器速度(即传送带35的线性速度)至少为1000m/min至最大为大约2000m/min(更具体为，1000m/min至大约1700m/min，再具体地为大约1200m/min至大约1700m/min)，停留时间td应该至少大约为0.1s，更具体至少大约为0.15s，再具体至少大约为0.2s。根据机器速度，可估计出距离D，以提供必需的停留时间。例如，如果机器速度被设定为1500m/min，则可以估计出距离D可能应该至少大约为2.5m(给定至少0.1s的停留时间td)，更具体为至少大约为3.75m(给定大约0.15s的停留时间td)，再具体为至少大约为5m(给定大约0.2s的停留时间td)。距离D的该初始估计可能需要根据其它因素稍作调整，但是至少能够提供可以使用的最小距离的粗略估计。当然，距离D可能总是比所估计的最小值长。
关于离开压区的纤维纸幅的干度，一般而言，纸幅越干，越容易将纸幅与传送带35分离，因为纸幅的湿强度通常随着干度的增大而增加。因此，当纸幅的干度增加时，通常可以减小距离D；相反地，纸幅干度越小，则必须增大距离D，而其它所有的情况相同。图1的造纸机10的压榨部分30有利地使纤维纸幅脱水到至少为20％的干度(即，基于重量百分比的干燥固体含量)，更具体为至少大约35％，再具体为大约35％至大约53％，甚至更具体为大约40％至大约50％。在压区中的峰值压榨负载为大约2Mpa至大约10Mpa，更具体为大约4Mpa至大约6Mpa的情况下，能够实现这样的干度水平。
用于将纤维纸幅从传送带35传送到纸幅构造织物37的吸引传送装置38中的真空度水平取决于纸幅构造织物的性质。一般而言，该真空度可以大约为5kPa或更大，更具体为大约20kPa至大约70kPa，再具体为大约30kPa至50kPa。真空传送装置处的真空度在用于将轻型薄纸幅从传送带传送到纸幅构造织物中比其用于较重尺度的纸中起着更加重要的作用。因为湿纸幅的拉伸强度相当低，以至于在带与织物分离之前必须100％地完成传送，否则纸幅会被损坏。另一方面，对于重型纸幅，即使在适度的真空度(20kPa)的情况下的短时间的微小拉动期间，也具有足够的湿强度来完成传送。对于轻型薄纸幅，所施加的真空度必须更强，以使得纸幅下的蒸汽快速膨胀而将纸幅推离带，以便在织物分离前将纸幅传送到纸幅构造织物上。另一方面，真空度不能强得使纤维纸幅中形成小孔。
另外，如前所述，适当地构造吸引传送装置38以及其与传送带35的接合有助于将纸幅可靠地传送到纸幅构造织物37。具体为，传送带35上的纤维纸幅W与纸幅构造织物37之间的接触不是切向接触，而是在传送带35运行所沿的机器方向上占据有限预定长度L的接触区域(图1A)。该接触区域与吸引传送装置38的吸引区41至少部分重合。更具体地，如图1A所示，长度为L的接触区域在离开侧以点P为界限，在点P处传送带35与纸幅构造织物37分离或分开。在具体实施方式中，该点P可被定位在吸引区41的上游端与下游端的中间。在图1A所示的一个实施方式中，点P定位在吸引区41的上游端和下游端之间的近似中间。因此，一部分吸引区41未被传送带35覆盖，因此是敞开的。空气以较高的速度通过渗透性纸幅构造织物37和纤维纸幅被吸入该吸引区的敞开部分。这有助于使纤维纸幅W在织物的纸幅构造表面上成型。如果需要，如图1所示，可在吸引传送装置38的下游布置另外的吸引装置42，以进一步有助于使纤维纸幅在织物上成型。为了进一步向织物的构造表面传送和使纸幅在该构造表面上成型，真空传送辊可具有位于吸引区41之后的第二保持区，在该第二保持区中可施加真空(通常比吸引区41中的真空度水平小)。例如，第二保持区可具有大约1kPa至大约15kPa的真空度。
在一个实施方式中，传送带35首先与吸引传送装置38相切的点限定了在传送带35和纸幅运送织物37与水平面之间测得的角度α，吸引区的上游端限定了纸幅运送织物37与水平面之间的角度β，传送带35在离开侧与吸引传送装置38相切所在的点P限定了传送带35与水平面之间的角度γ，吸引区的下游端限定了纸幅运送织物37与水平面之间的角度δ。在一个实施方式中，角度α可以大约是31.7°，角度β可以大约是30.7°，角度γ可以大约是29.6°，角度δ可以大约是11.9°。从而，传送带35围绕吸引传送装置的总包角为2.1°(α减去γ)，经受真空的包角大小为1.1°(β减去γ)。假定吸引传送装置的直径大约为800mm，则对应于2.1°包角的卷绕距离L大约为15mm。
还如在图1A中所示的那样，所述压榨部分可以可选地包括布置在吸引传送装置38上游的用于传送带35的可调辊R，该可调辊可以相对于吸引传送装置调节位置，以用于在第一值与第二值之间调节长度L。因此，用实线表示出辊R处于第一位置中，用于使传送带35以较大的包角卷绕吸引传送装置，以形成更长的长度L，用虚线表示辊R处于第二位置中，以用于使传送带以较小的包角卷绕吸引传送装置，以减小长度L。举例来说，在造纸机的起动阶段可以使用较大的卷绕长度，当纤维纸幅运行良好时，辊R可进行运动以减小卷绕长度。
由于在吸引阶段纤维纸幅经受到高真空度且纸幅仍旧潮湿，因此纤维纸幅W的结构在吸引装置之后仍将得以保持。为了实现期望的构造，还有利的是织物37的速度不大于(优选小于)传送带35的速度。具体地说，该速度差可以为大约0％至大约10％。更具体为大约0％至大约5％。然而，在其它实施方式中，织物37的速度可略大于(例如高达约3％)传送带35的速度，以对纤维纸幅W进行“牵引”传送，但这不是优选的。
在具体实施方式中，接触区域的长度L可至少大约为10mm，并可高达大约200mm。更具体地说，长度L可以为从大约10mm至大约50mm。应理解，距离L是在吸引传送装置正进行吸引并且传送带被吸引而抵靠该装置时在机器运行期间测量的。
图2示出了根据另一实施方式的造纸机110。该机器总体与图1的机器10相似。该机器包括成形部分120、压榨部分130和干燥部分150。成形部分120包括压头箱122、成形辊123、环形内网毯124、以及包括成形网的环形外网毯125。内网毯124和外网毯125分别围绕若干引导辊126和127沿着单独的环路运行。
干燥部分150包括被罩154覆盖的加热干燥筒152。干燥筒和罩可以共同包括杨克式干燥器。在干燥部分的出口侧，设置有用于使离开干燥筒152的纤维纸幅起皱的起皱刮刀156。设置施加装置158，用于在干燥筒152的卷绕表面上施加合适的胶粘剂。
压榨部分130包括至少一个压榨器，该压榨器具有两个相互协作的第一压榨部件131和第二压榨部件132，这两个压榨部件一起限定压区。优选的是，该压榨器为靴型压榨器，在该靴型压榨器中第一压榨部件包括靴型压榨辊131，第二压榨部件包括背压辊132。此外，压榨部分包括非渗透性环形传送带135。传送带135围绕第二压榨部件132和多个引导辊136沿着环路运行。与图1的机器所不同的是，图2的机器110不具有单独的压榨毛毯，相反，在网毯124上形成湿纤维纸幅，该湿纤维纸幅穿过压区，从而纤维纸幅被包围在网毯124与传送带135之间。在其它方面，机器110与上述机器10基本相似，因此关于机器10所公开的内容也适用于机器110。
图3示出了根据第三实施方式的造纸机210。该机器包括成形部分220、压榨部分230和干燥部分250。成形部分220包括压头箱222、成形辊223、环形内网毯224、以及包括成形网的环形外网毯225。内网毯224和外网毯225分别围绕若干引导辊226和227沿着单独环路运行。
干燥部分250包括被罩254覆盖的加热干燥筒252。干燥筒和罩可以共同包括杨克式干燥器。在干燥部分的出口侧，设置有用于使离开干燥筒252的纤维纸幅起皱的起皱刮刀256。设置施加装置258，以用于在干燥筒252的卷绕表面上施加合适的涂层。
压榨部分230包括至少一个压榨器，该压榨器具有两个相互协作的第一压榨部件231和第二压榨部件232，这两个压榨部件一起限定压区。此外，该压榨部分包括非渗透性环形传送带235。传送带235围绕第二压榨部件232和多个引导辊236沿着环路运行。与图1的机器所不同的是，图3的机器210没有采用单独的压榨毛毯，相反，在网毯224上形成湿纤维纸幅，该湿纤维纸幅穿过压区，从而该纤维纸幅被包围在网毯224与传送带235之间。在其它方面，机器210与上述机器10基本相似，因此关于机器10所公开的内容同样也适用于机器210。
图4示出了根据第四实施方式的造纸机310。该机器包括成形部分320、压榨部分330和干燥部分350。成形部分320包括压头箱322、成形辊323、环形内网毯324、以及包括成形网的环形外网毯325。内网毯324和外网毯325分别围绕若干引导辊326和327沿着单独环路运行。
干燥部分350包括被罩354覆盖的加热干燥筒352。干燥筒和罩可以共同包括杨克式干燥器。在干燥部分的出口侧，设置有用于使离开干燥筒352的纤维纸幅起皱的起皱刮刀356。设置施加装置358，用于在干燥筒352的卷绕表面上施加合适的涂层。
压榨部分330包括至少一个压榨器，该压榨器具有两个相互协作的第一压榨部件331和第二压榨部件332，这两个压榨部件一起限定压区。此外，压榨部分包括非渗透性环形传送带335。传送带335围绕第二压榨部件332和多个引导辊336沿着环路运行。与图2和图3的机器一样，图4的机器310在网毯324上形成湿纤维纸幅，该湿纤维纸幅穿过压区，从而纤维纸幅被包围在网毯324与传送带335之间。
然而，与图2和图3的机器不同的是，机器310包括另外的渗透性带335’，该渗透性带335’围绕导辊336’和吸引传送带335沿着环路运行。传送带335上的纤维纸幅在吸引传送装置338’上与渗透性带335’接合，从而将纤维纸幅传送到渗该透性带上。纤维纸幅然后借助于吸引传送装置338(纸幅构造织物部分地卷绕吸引传送装置338)而被传送到纸幅构造织物337上。纤维纸幅在织物337的表面上成型，然后被传送辊339传送到干燥部分350的干燥筒352上。与前述实施方式一样，干燥部分包括罩354、起皱刮刀356以及施加装置358。
由根据本公开的造纸机制造的薄纸张的松厚度可以为每克纤维大约10立方厘米以上(cc/g)，更具体为从大约10cc/g至20cc/g。
当用在本文中时，“松厚度”以薄纸张的“纸厚”(下文限定)(表示为微米)除以干燥基重(表示为每平方米的克数)的商来计算。形成的片材松厚度表示为每克立方厘米。更具体的是，薄纸张纸厚为根据纸浆与造纸工业技术协会(TAPPI)测试方法T402“Standard Conditioning andTesting Atmosphere For Paper，Board，Pulp Handsheets and Related Products(纸张、纸板、手抄纸纸浆以及相关产品的标准条件与测试环境)、”以及T411om-89“Thickness(caliper)of Paper，Paperboard，and CombinedBoard(纸、纸板以及合成板的厚度(纸厚))在叠放三层纸张的情况下所测量的单一薄纸张的标准厚度。用于执行T411om-89所用的测微计是由Emveco公司提供的Emveco 200-A薄纸纸厚测定仪。该测微计具有2千帕斯卡的加载量、2500平方毫米的压脚(pressure foot)面积、56.42毫米的压脚直径、3秒的停留时间以及每秒0.8毫米的下降速率。
当用在本文中时，“机器方向(MD)的拉伸强度”是指在样品沿机器方向被拉动而破损时每3英寸样品宽度的峰值负载。类似地，“横向机器方向(CD)的拉伸强度”是指在样品沿横向机器方向被拉动而破损时每3英寸样品宽度的峰值负载。样品在破裂之前的伸长百分率为“伸展率”。
以下是用于测量拉伸强度和伸展率的过程。通过以下过程制备用于拉伸强度测试的样品：即，利用JDC精密样品切割机(费城的Thwing-Albert仪器公司的PA型号为JDC3-10序列号为37733)，通过沿机器方向(MD)或沿横向机器方向(CD)取向来切割3英寸(76.2mm)宽乘5英寸(127mm)长的条带。用于测量拉伸强度的仪器是系列号为6233的MTS Systems Sintech 11S。数据获取软件是Window Ver.3.10的MTS
Figure A20078004005200231
(Research Triangle Park(NC)的MTS系统公司)。负载传感器根据被测样品的强度从最大50N或100N中进行选择，从而多数峰值负载值介于负载传感器的全刻度值的10％至90％之间。量爪之间的标距是4±0.04英寸(101.6±1mm)。量爪利用气动作用进行操作并涂覆有橡胶。最小夹紧面宽度为3英寸(76.2mm)，量爪的近似高度为0.5英寸(12.7mm)。十字头速度是10±0.4英寸/分钟(254±1mm/min)，破裂灵敏度设定在65％。样品竖直并水平对中地放置在仪表的量爪中。然后开始测试，并且在样品破裂时终止测试。根据测试样本的方向，将峰值负载记录为样本的“MD拉伸强度”或“CD拉伸强度”。对每种产品或纸张测试至少六(6)个代表性样品，采用以此类推的方式，所有单独样品测试结果的算术平均值是该产品或纸张的MD或CD拉伸强度。
可通过几种方法测量传送带的“表面粗糙度”，包括对带的横截面进行光学显微测量，或者通过针式表面轮廓仪来测量。由于带表面在MD方向和CD方向上的粗糙度可能不同，并且CD值通常较大，因此所述的粗糙度为CD粗糙度。能够进行现场测量的合适的便携式装置为由Taylor-Hobson公司制造的Model Surtronic 25Ra。
实施例
实施例1(比较)。使用双网成形器制造小于20gsm的轻型纸张。造纸机速度为600m/min。湿纤维纸幅被传送到毛毯并且利用真空而部分脱水到干燥固体含量大约为25％的干度。然后纸幅通过伸展的压区压榨器在4MPa的峰值压力下以400kN/m的负载以压缩的方式脱水至大约40％的干度。毛毯和纤维纸幅压靠与Albany T2传送带类似的带，在用针式轮廓仪测量时，该Albany T2传送带的粗糙度Ra大约为6微米。在离开压榨器后，纸张附着在传送带上。传送带和纸幅围绕压榨辊运行然后与Albany制造的变形织物(型号44GST)接触。压榨器到真空辊的距离大约为2.4米。变形织物在与真空辊接触后经过大约25mm的距离与纤维纸幅接触。正好在织物与传送带分离之前，从真空辊内部供应超过20kPa的高真空度水平，使得纤维纸幅从传送带传送到织物上。纤维纸幅和织物一起行进到杨克式干燥器处的压榨辊，纤维纸幅在压榨辊处被压制至杨克式干燥器。纤维纸幅借助于在压榨辊之前喷射到杨克式干燥器表面的粘合剂附着在杨克式干燥器的表面上。纸张被干燥、起皱并以比杨克式干燥器的速度小20％的速度卷绕。所获得的物理特性测得为：
基重(全干)     g/m2       16.0
纸厚          μm         220
松厚度        cm3/g       13.8
伸展率MD      ％          28.5
伸展率CD      ％          7.7
拉伸强度MD    N/m         80
拉伸强度CD    N/m         35
实施例2(比较)：在1000m/min的更高机器速度下重复实施例1的条件。纤维纸幅没能传送到织物上。根据这些试验可以确定，Albany T2类型的带不适于以本文所述的处理类型高速生产低基重的纸。
实施例3：重复实施例1的条件，其中，传送带与具有3微米的粗糙度的Albany LA颗粒带类似。纤维纸幅以高达1200m/min的速度传送到织物。
由于卷轴的限制，以600m/min进行样本生产，但是相信以更高速度生产的纸张特性非常相似。薄纸的特性如下：
基重(全干)    g/m2       216.9
纸厚          μm       283
松厚度        cm3/g     16.7
伸展率MD      ％        39.8
伸展率CD      ％        12.4
拉伸强度MD    N/m       81
拉伸强度CD    N/m       41
该实施例表明利用颗粒带作为传送带能够以比传统的传送带高的速度传送纸幅。
实施例4：除了压榨器到真空辊的距离从2.4米增加到4米外，重复实施例3的过程。纤维纸幅以高达1400m/min的速度传送到织物。传送到干燥器的纸幅浓度为48％的干燥固体含量，与通常的湿压处理相比，导致22％以下的水蒸发，比通常的通气干燥处理相比小于50％-60％的水蒸发。该实施例表明纤维纸幅在传送到变形织物之前发生传送的最大速度随着在传送带上的停留时间的增长而增大。
实施例5：在利用Albany G3型号的带的情况下重复实施例4的条件。纤维纸幅以高达1600m/min的速度传送到织物。通过这些试验可以确定，在本文所描述的处理类型中，Albany LA和G3类型的带适于高速生产低基重的纸。该实施例表明改变颗粒带的表面结构可以改善向变形织物的传送。
实施例6：重复实施例5的条件，但是变形织物与传送带之间的接触增加到超过100mm并且真空辊的真空区调整为覆盖该区域的至少一半。纤维纸幅在5kPa的真空度水平下轻松地传送至变形织物。该实施例表明在真空下在传送辊处的停留时间可改善向变形织物的传送。
实施例7：利用图1所示的过程采用新月成形器来制造13.8gsm的轻型纸张。配料为北方软木与桉树纤维的混合物。在杨克式干燥器处的纸张机器速度为800m/min。湿薄纸幅被传送到毛毯并利用真空而部分脱水到大约25％的固体浓度。然后纸幅通过伸展的压区压榨器在6MPa的峰值负载下以600kN/m的负载以压缩的方式脱水。毛毯和纸幅压靠一平滑带，该平滑带与粗糙度为大约3微米的粗糙度的Albany LA微粒传送带类似。离开压榨器后，纸幅被附着到传送带。该带和纸幅围绕压榨辊行进然后与变形织物接触，该变形织物被磨砂处理以改进随后与杨克式干燥器的接触面积。所估计的接触面积在1.7MPa负载下约为30％左右。压榨器到真空辊的距离大约为4米。变形织物在其与真空辊接触后与传送带和薄纸幅接触大约25mm的距离。恰好在织物与传送带分离之前，从真空辊内部供应大约30kPa的高真空水平，使得纸幅从传送带传送到变形织物上。在纸幅传送到织物时，具有5％的快速(rush)传送，但是该速度差是可选的。纸幅和织物一起行进到位于杨克式干燥器的压榨辊，成型纸幅在压榨辊处被压榨至杨克式干燥器的表面。纸幅借助于在压榨辊之前喷射到杨克式干燥器表面的粘合剂而附着于杨克式干燥器。纸张被干燥和起皱成具有1-2％的含水量，并以比杨克式干燥器的速度慢20％的速度卷绕。所得到的簿纸张的物理特性如下：
基重(全干)      gsm    17.3
纸厚            μm    300
松厚度          cc/g   17.3
伸展率(MD)      ％     39.6
伸展率(CD)      ％     9.6
拉伸强度(MD)    N/m    125
拉伸强度(CD)    N/m    54
薄纸张被转换成具有砑光和表现良好柔软度的双层卫生薄纸。
实施例8：大致如实施例7所述那样制造薄纸张，但是在杨克式干燥器处纸张机器速度为1000m/min并且变形织物的型号不同。干燥器基重为13.7gsm。在纸幅传动到织物过程中有3％的快速传送。所得到的薄纸张的物理特性如下：
基重(全干)      gsm      17.1
纸厚            μm      293
松厚度          cc/g     14.2
伸展率(MD)      ％       28.8
伸展率(CD)      ％       6.9
拉伸强度(MD)    N/m      124
拉伸强度(CD)    N/m      41
实施例9：大致如实施例7所述制造薄纸张，但是纸张具有略小的拉伸强度，以使最终产品具有更大柔软度。所得到的薄纸张的物理特性如下：
基重(全干)      gsm     18.1
纸厚            μm     311
松厚度          cc/g    17.2
伸展率(MD)      ％      35.3
伸展率(CD)      ％      11.2
拉伸强度(MD)    N/m     75
拉伸强度(CD)    N/m     39
然后，通过将原纸与另一卷相似特性的原纸层叠而转换成双层卫生薄纸卷，其中在最终产品中原纸的面向织物侧彼此面对。用隔开635微米(0.025英寸)的钢辊压制该双层产品，将35.5米的薄纸卷绕在43mm直径的芯上。该产品在消费者的测试中比现有市场上的卫生纸产品更受欢迎。最终产品所获得的物理特性如下：
基重(全干)      gsm     31.2
纸厚            μm     344
松厚度          cc/g    11.0
伸展率(MD)      ％      16.6
伸展率(CD)      ％      6.8
拉伸强度(MD)    N/m     156
拉伸强度(CD)    N/m     65
卷绕直径        mm      123
卷绕松厚度      cc/g    10.2
前述实施例示出了在造纸机上高速生产各种高松厚度产品的工艺能力，其中干燥纸张所用的能量降低。
受益于以上描述及相关附图所提供的教导，本发明所述领域的技术人员将想到本文所阐述的本发明的许多修改例和其它实施方式。因此，应理解，本发明不限于所公开的特定实施方式，修改例和其它实施方式也包含在所附权利要求的范围内。虽然本文使用了特定的术语，但它们仅在一般的描述性意义上使用而不是为了限制。
根据一个方面，本公开涉及一种设备，该设备用于将湿纸幅从限定在压榨部分中的两个压榨部件之间的压区传送到造纸机的干燥部分，该设备包括：非渗透性传送带，该传送带布置成环路，使得该传送带穿过所述压区，因此使所述湿纤维纸幅穿过被包围在压榨毛毯与所述传送带之间的压区；以及渗透性纸幅运送织物，该纸幅运送织物具有构造表面，并布置成环路，在该环路中布置吸引传送装置，该吸引传送装置具有吸引区，在该吸引区中穿过所述纸幅运送织物施加吸力，所述吸引区包括沿机器方向与所述压区间隔开距离D的传送点，所述传送带沿所述机器方向运行，所述传送带布置成使所述纸幅沿机器方向与所述纸幅运送织物在所述吸引区中接触长度L，从而在所述纸幅上施加吸力，以在所述传送点处将所述纸幅从所述传送带传送到所述纸幅运送织物上，所述传送带具有与纸幅接触的以非均匀分布的微观尺度的凹陷为特征的表面。
根据另一方面，本公开涉及一种用于利用造纸纤维的水悬浮液制造纸幅的造纸机，该造纸机包括：成形部分，该成形部分被构造并布置为形成湿纸幅；压榨部分，该压榨部分设置成从所述成形部分接收所述湿纸幅，该压榨部分包括：具有两个相互协作的压榨部件并且在这两个压榨部件之间形成压区的压榨器、布置成环路从而穿过所述压区的压榨毛毯、和非渗透性传送带，该非渗透性传动带布置成环路，使得该传送带穿过所述压区并使所述湿纸幅穿过被包围在压榨毛毯与所述传送带之间的所述压区；渗透性纸幅运送织物，其被布置成环路，在所述环路中布置吸引传送装置，该吸引传送装置具有吸引区，在该吸引区中穿过所述构造织物施加吸力，所述吸引区包括沿机器方向与所述压区间隔开距离D的传送点，所述传送带沿所述机器方向运行，所述传送带被布置成使所述纸幅沿机器方向与所述纸幅运送织物在所述吸引区中接触长度L，从而在所述纸幅上施加吸力，以在所述传送点处将所述纸幅从所述传送带传送到所述纸幅运送织物上；所述传送带具有与湿纸幅接触的以非均匀分布的微观尺度的凹陷为特征的表面；干燥筒，所述纸幅运送织物将所述纸幅传送到干燥筒上，以对其进行最终的干燥。
根据又一方面，本公开涉及一种用于构造和操作造纸机来制造纸幅的方法，该方法包括以下步骤：
利用成形部分来形成湿纸幅；
采用压榨部分从所述成形部分接收所述湿纸幅，并且将所述湿纸幅脱水，所述压榨部分包括：压榨器，该压榨器具有两个相互协作的压榨部件，从而在这两个压榨部件之间形成压区；压榨毛毯，其布置成环路，使得该压榨毛毯穿过所述压区；非渗透性传送带，该非渗透性传送带布置成环路，使得该传送带穿过所述压区并因此使所述湿纸幅穿过被包围在压榨毛毯与所述传送带之间的所述压区；以及渗透性纸幅运送织物，该渗透性纸幅运送织物被布置成环路，在该环路中布置吸引传送装置，该吸引传送装置具有吸引区，在该吸引区中穿过所述构造织物施加吸力，所述吸引区包括沿机器方向与所述压区间隔开距离D的传送点，所述传送带沿所述机器方向运行，所述传送带布置成使所述纸幅沿机器方向与所述纸幅运送织物在所述吸引区中接触长度L，从而在所述纸幅上施加吸力，以在所述传送点处将所述纸幅从所述传送带传送到所述纸幅运送织物上；所述传送带具有与湿纸幅接触的以非均匀分布的微观尺度的凹陷为特征的表面；
利用干燥筒将纸幅干燥，所述纸幅运送织物将所述纸幅传送到该干燥筒上；
至少考虑到所述传送带的线性速度、所述纸幅的基重以及所述传送带与所述湿纸幅接触的表面的粗糙度特性来选择距离D，使得在距离D内所述纸幅与所述传送带的表面之间的薄水膜至少部分地消散，以允许所述纸幅与所述传送带分离而被吸引到所述纸幅运送织物上。
根据另一方面，本公开涉及一种用于将基重在10至20g/m2之间的薄纸幅从压区运送到造纸机中的干燥部分的方法，该方法包括下列步骤：
将压榨织物布置成穿过压区；
将非渗透性传送带穿过压区布置成穿过所述压区，其中湿薄纸幅被包围在所述压榨织物与传送带之间，在所述压榨织物和所述传送带在所述压区的下游分离之后，薄纸幅附着到所述传送带并跟随该传送带运动，所述传送带具有与薄纸幅接触的以非均匀分布的微观尺度的凹陷为特征的表面，所述传送带沿机器方向以大约1000m/min以上的速度行进；
将所述传送带上的薄纸幅运送到吸引传送装置，围绕该吸引传送装置部分地缠绕有渗透性纸幅运送织物，所述吸引传送装置限定吸引区，所述传送带被布置成围绕所述吸引传送装置部分卷绕，所述传送带使薄纸幅沿机器方向与所述纸幅运送织物在所述吸引区中接触长度L，这样，在所述薄纸幅上施加吸力，以在传送点处将所述薄纸幅从所述传送带传送到所述纸幅运送织物上；
以及将所述传送带和所述吸引传送装置布置成使得所述传送带和所述薄纸幅从压区到传送点行进距离D，至少考虑到所述传送带的速度、所述纸幅的基重以及所述传送带与所述薄纸幅接触的表面的粗糙度特性来选择所述距离D，使得在该距离D内所述薄纸幅与所述传送带的表面之间的薄水膜至少部分地消散，以允许所述薄纸幅与所述传送带分离而被吸引到纸幅运送织物上。
根据另一方面，本公开涉及一种在造纸机中利用非渗透性传送带的方法，所述传送带具有以非均匀分布的微观尺度的凹陷为特征的纸幅接触表面，该造纸机具有：两个在其间形成有压区的相互协作的压榨部件和布置成环路的压榨毛毯，从而该压榨毛毯和湿纸幅穿过所述压区；布置成环路的渗透性纸幅运送织物，在该环路内布置有限定有吸引区的吸引传送装置；以及干燥筒，所述纸幅运送织物将所述纸幅传送到该干燥筒上，以干燥纸幅，该方法包括下列步骤：
将所述非渗透性传送带布置成穿过所述压区，其中所述湿纸幅被包围在所述压榨织物与传送带之间，并且所述纸幅抵靠所述传送带的纸幅接触表面，所述传送带沿机器方向以大约1000m/min以上的速度行进，在所述压榨织物和所述传送带在所述压区的下游分离之后，纸幅附着于所述传送带并跟随该传送带运动；
将所述传送带上的薄纸幅运送到吸引传送装置，围绕该吸引传送装置部位地缠绕渗透性纸幅运送织物，使所述传送带使纸幅沿机器方向与所述纸幅运送织物在所述吸引区中接触长度L，这样，在所述纸幅上施加吸力，以在传送点处将所述纸幅从所述传送带传送到所述纸幅运送织物上；
以及将所述传送带和所述吸引传送装置布置成使得所述传送带和纸幅从所述压区到所述传送点行进距离D，至少考虑到所述传送带的速度、所述纸幅的基重、所述传送带的纸幅接触的表面的粗糙度特性来选择所述距离D，使得在距离D内所述薄纸幅与所述传送带的表面之间的薄水膜至少部分地消散，以允许所述纸幅与所述传送带分离而被吸引到所述构造织物上。
根据另一方面，本公开涉及一种用于制造湿压榨薄纸的方法，该方法包括：(a)通过将造纸纤维的水悬浮液沉淀在成形织物上，来形成每平方米具有大约20克以下基重的湿薄纸幅；(b)在所述湿薄纸幅支撑在造纸毛毯上的同时将所述湿薄纸幅运送到脱水压力区；(c)在所述造纸毛毯与颗粒带之间压缩所述湿薄纸幅，由此将所述湿薄纸幅脱水到大约30％以上的浓度，并将其传送到所述颗粒带的表面；(d)借助于真空将所述脱水的纸幅从所述颗粒带传送到变形织物，以使所述脱水纸幅在所述织物的表面轮廓上成型；(f)在纸幅被所述变形织物支撑的同时，抵靠所述杨克式干燥器的表面压榨所述纸幅，并将所述纸幅传送到所述杨克式干燥器的表面；以及(g)干燥所述纸幅并使其起皱，以制成起皱薄纸片。

Claims (30)

1、一种设备，该设备用于将湿纸幅从限定在压榨部分(30)中的两个压榨部件(31、32)之间的压区传送到造纸机的干燥部分(50)，并且用于构造所述纸幅，该设备包括：
非渗透性传送带(35)，该非渗透性传送带被布置成环路，使得该传送带(35)穿过所述压区，并使得所述湿纸幅穿过被包围在压榨毛毯(33)与所述传送带(35)之间的所述压区，所述传送带(35)具有与所述湿纸幅接触的表面；以及
呈构造织物(37)形式的渗透性最终织物，该渗透性最终织物用于将所述纸幅传送到所述干燥部分(30)的干燥筒(52)上，所述构造织物(37)具有构造表面，并被布置成环路，在所述环路中布置有吸引传送装置(38)，所述吸引传送装置(38)具有吸引区(41)，在该吸引区中穿过所述构造织物(37)施加吸力，该设备的特征在于：
所述传送带(35)的与所述湿纸幅接触的表面具有非均匀分布的微观尺度的凹陷；并且
所述吸引区(41)包括沿机器方向与所述压区间隔开距离D的传送点(40)，所述传送带(35)沿所述机器方向运行，所述传送带(35)被布置成使所述纸幅沿所述机器方向与所述构造织物(37)在所述吸引区(41)中接触一长度L，从而在所述纸幅上施加吸力，以在所述传送点(40)处将所述纸幅从所述传送带(35)传送到所述构造织物(37)上。
2、根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述构造织物(37)以比所述传送带(35)的线性速度高大约3％至低大约10％的线性速度运行。
3、根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述构造织物(37)的线性速度比所述传送带(35)的线性速度低，从而实现将所述纸幅快速传送到所述构造织物(37)上。
4、根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括布置在所述吸引传送装置(38)上游的用于所述传动带(35)的可调引导辊(R)，可相对于所述吸引传送装置(38)调节所述可调引导辊(R)的位置，以用于在第一值与第二值之间调节长度L。
5、根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述传送带(35)的接触所述湿纸幅的表面具有大约2μm至10μm的算术平均表面粗糙度Ra。
6、根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，所述传送带(35)的与所述湿纸幅接触的表面由其中分散有无机颗粒的聚合物树脂涂层形成。
7、根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述传送带(35)以1000m/min以上的速度运行，所述距离D至少为2m，所述长度L至少为10mm。
8、根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述距离D介于至少2.5m至4m的范围内。
9、根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其特征在于，所述传送带(35)以至少1500m/min的速度运行。
10、根据权利要求1至9中任一项所述的设备，其特征在于，所述吸引传送装置(38)具有弯曲外表面，所述构造织物(37)卷绕该弯曲外表面的一部分，所述传送带(35)以长度L卷绕所述吸引传送装置(38)的外表面的一部分，在所述构造织物(37)布置在所述吸引传送装置(38)与上面具有纸幅的所述传送带(35)之间的情况下，该长度L以弧长测量，为大约20mm至大约200mm，所述传送带(35)在位于所述弧长L的离开端的点P处与所述构造织物(37)分开。
11、根据权利要求10所述的设备，其特征在于，所述吸引区(41)比所述弧长L长，并且延伸到所述点P的下游，所述弧长L为大约20mm至大约50mm。
12、根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述点P位于所述吸引区(41)的沿所述机器方向的上游端和下游端之间的中间。
13、一种用于由造纸纤维的水悬浮液制造纸幅的造纸机，该造纸机包括：
成形部分(20)，该成形部分被布置成用于形成湿纸幅；
压榨部分(30)，该压榨部分被布置成用于从所述成形部分(20)接收所述湿纸幅，该压榨部分(30)包括：压榨器，该压榨器具有两个相互协作的压榨部件(31，32)，在所述两个压榨部件之间形成压区；压榨毛毯(33)，该压榨毛毯被布置成环路，使得该压榨毛毯(33)穿过所述压区；和非渗透性传送带(35)，该传送带被布置成环路，使得该传送带(35)穿过所述压区，并使得所述湿纸幅穿过被包围在所述压榨毛毯(33)与所述传送带(35)之间的所述压区；
呈构造织物(37)形式的渗透性最终织物，该构造织物被布置成环路，在所述环路中布置有吸引传送装置(38)，所述吸引传送装置(38)具有吸引区，在该吸引区中穿过所述构造织物(37)施加吸力；
干燥筒(52)，所述构造织物(37)将所述纸幅传送到该干燥筒上，以对所述纸幅进行最终干燥，
该造纸机的特征在于，所述造纸机还包括根据权利要求1至12中任一项所限定的用于传送和构造湿纸幅的设备。
14、一种构造和操作造纸机的方法，该造纸机用于制造构造纸幅，该方法包括下列步骤：
在成形部分(20)中形成湿纸幅；
使用压榨部分(30)从所述成形部分(20)接收所述湿纸幅，并且使所述湿纸幅脱水，所述压榨部分(30)包括：具有两个相互协作的压榨部件(31，32)的压榨器，在所述两个压榨部件之间形成压区；压榨毛毯(33)，该压榨毛毯被布置成环路，使得该压榨毛毯(33)穿过所述压区；非渗透性传送带(35)，该传送带被布置成环路，使得该传送带(35)穿过所述压区，并且使得所述湿纸幅穿过被包围在压榨毛毯(33)与所述传送带(35)之间的所述压区；和呈构造织物(37)形式的渗透性最终织物，该构造织物被布置成环路，在所述环路中布置吸引传送装置(38)；
利用所述吸引传送装置(38)使所述纸幅与所述构造织物(37)的构造表面相符，所述吸引传送装置(38)具有吸引区(41)，在该吸引区中穿过所述构造织物(37)在所述纸幅施加吸力，以在所述传送点(40)处将所述纸幅从所述传送带(35)传送到所述构造织物(37)上；以及；
利用干燥筒(52)来最终干燥所述纸幅，所述最终构造织物(37)将所述纸幅传送到该干燥筒上，该方法的特征在于，
选择所述传送带(35)的与所述湿纸幅接触的表面，使得该表面具有非均匀分布的微观尺度的凹陷；
使所述吸引区(41)的传送点(40)沿机器方向与所述压区间隔开距离D，所述传送带(35)沿该机器方向运行，所述传送带(35)使所述纸幅在所述吸引区(41)中沿所述机器方向与所述构造织物(37)接触一长度L；以及
至少考虑到所述传送带(35)的线性速度、所述纸幅的基重、所述传送带(35)的与所述湿纸幅接触的表面的粗糙度特性来选择所述距离D，使得在所述距离D内所述纸幅与所述传送带(35)的表面之间的薄水膜至少部分地消散，以使所述纸幅与所述传送带(35)分离而被吸引到所述构造织物(37)上。
15、根据权利要求14所述的方法，其特征在于，使所述传送带(35)以大约1000m/min以上的线性速度运行，并且在至少2m到至少4m的范围内选择所述距离D。
16、根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，选择纸幅接触表面具有大约2μm至大约10μm的表面粗糙度Ra的传送带(35)。
17、根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其特征在于，在大约10mm至大约200mm的范围内选择所述长度L。
18、根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其特征在于，还包括如下步骤：通过非渗透性带(35)将基重在10g/m2至20g/m2的纸幅从所述压区运送到所述干燥筒(52)，在传送点(40)处通过吸力将所述纸幅从所述非渗透性带(35)传送到具有构造表面的渗透性最终构造织物(37)上，以构造所述纸幅，并将所构造的纸幅从织物(37)传送到所述干燥筒(52)上。
19、根据权利要求14至18中任一项所述的方法，其特征在于，利用具有带非均匀分布的微观尺度的凹陷的纸幅接触表面的所述非渗透性传送带(35)，并使所述非渗透性带(35)穿过压区，其中所述湿纸幅被包围在所述带(35)与压榨毛毯(33)之间；在所述压榨毛毯之后，所述纸幅附着至所述传送带(35)并跟随该传送带运动；所述传送带(35)在所述压区的下游分开；所述传送带(35)将所述纸幅运送到被渗透性构造织物(37)卷绕的所述吸引传送装置(38)。
20、一种用于制造湿压榨薄纸的方法，该方法包括：
(a)通过将造纸纤维的水悬浮液沉淀在成形织物上，来形成基重为每平方米大约20克以下的湿薄纸幅；(b)在所述湿薄纸幅被支撑在造纸毛毯(33)上的同时将所述湿薄纸幅运送到脱水压区；(c)在所述造纸毛毯(33)与颗粒带(35)之间压缩所述湿薄纸幅，由此将所述湿薄纸幅脱水到大约30％以上的浓度，并将其传送到所述颗粒带(35)的表面；(d)借助于真空将所述脱水纸幅从所述颗粒带(35)传送到变形织物(37)，以使所述脱水纸幅在所述织物(37)的表面轮廓上成型；(f)在所述纸幅被所述变形织物(37)支撑的同时，抵靠杨克式干燥器的表面压榨所述纸幅，并将所述纸幅传送到所述杨克式干燥器的表面；以及(g)干燥所述纸幅并使其起皱，以形成起皱薄纸片。
21、根据权利要求20所述的方法，其中，所述湿薄纸幅的基重为每平方米大约10克至大约20克。
22、根据权利要求20所述的方法，其中，所述湿薄纸幅的基重为每平方米大约10克至大约15克。
23、根据权利要求20所述的方法，其中，用于将所述纸幅从所述颗粒带(35)传送到所述变形织物(37)的真空度为大约5kPa以上。
24、根据权利要求20所述的方法，其中，用于将所述纸幅从所述颗粒带(35)传送到所述变形织物(37)的真空度为大约5kPa至大约60kPa。
25、根据权利要求20所述的方法，其中，用于将所述纸幅从所述颗粒带(35)传送到所述变形织物(37)的真空度为大约20kPa至大约60kPa。
26、根据权利要求20所述的方法，其中，用于将所述纸幅从所述颗粒带(35)传送到所述变形织物(37)的真空度为大约30kPa至大约50kPa。
27、根据权利要求20所述的方法，其中，所述纸幅以大约5％以下的速度差从所述颗粒带(35)快速传送到所述变形织物(37)。
28、根据权利要求20所述的方法，其中，所述纸幅在具有大约4MPa以上的峰值压力的压榨负载下压靠所述杨克式干燥器的表面。
29、根据权利要求20所述的方法，其中，所述纸幅在具有大约4MPa至大约8MPa的峰值压力的压榨负载下压靠所述杨克式干燥器的表面。
30、根据权利要求20所述的方法，其中，所述纸幅在具有大约4MPa至大约6MPa的峰值压力的压榨负载下压靠所述杨克式干燥器的表面。
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