CN101952507B - 构造布以及制造薄页纸纸幅的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于在薄页纸制造机压榨部中对湿的纤维网(1′)进行构造的布，该布具有形成隆起(62)和凹部(63)的立体织造结构，隆起与凹部以相似方式重复分布以形成多边形的、几何构型相似的最小单元面(64)的图案，各所述单元面的面积为a，并覆盖多个平均深度为d的凹部。根据本发明，各最小单元面(64)的面积a和平均深度d适合于彼此满足下述关系，以长度单位mm计算，面积a和平均深度d的比值大于或等于30mm，其中，a选自范围1.0-3.0mm2，以及，d选自范围0.03-0.09mm。本发明还涉及通过使用所述构造布制造皱纹薄页纸纸幅的方法。
Description
本发明涉及一种构造布，用于在薄页纸制造机压榨部的压榨过程中，对湿的纤维网进行构造，构造布包括载运层和构造层，构造层与纤维网接触并由载运层承载，构造层具有包括纵向线和横向线的立体织造结构，纵向线和横向线彼此编织，并形成隆起和由隆起限定的凹部；隆起与凹部以相似的方式在构造布的纵向和横向上重复分布，以形成多边形且几何构型相似的最小单元面的图案，最小单元面彼此相邻布置并具有共同的边界线，各最小单元面的面积为a，并覆盖平均深度为d的多个凹部，其中，各最小单元面的位置和排列由以下因素确定，其拐角与隆起相重合，隆起彼此错开，并由四根连续的(consecutive)纵向线形成。
本发明还涉及一种在薄页纸制造机中制造高松厚度皱纹薄页纸纸幅的方法，该方法包括：
-在湿部中形成纤维网，湿部包括流浆箱、成形辊以及第一布，第一布围绕成形辊运行并与之接触，
-在压榨部中对成形纤维网进行压榨，压榨部包括主压榨机，主压榨机包括：第一压榨部件；第二压榨部件，在压榨部件之间限定具有预定压力的压榨压区；第一布，其为压榨毛毯的形式，压榨毛毯围绕多个引导辊以无端环状运行，与成形纤维网相接触，并连同成形纤维网一起穿过压榨压区，第二压榨部件布置于压榨毛毯的环内；第二布，围绕多个引导辊以无端环状运行，与成形纤维网相接触，并连同成形纤维网一起穿过压榨压区，第一压榨部件布置在第二布的环内；以及传送辊，其布置在第二布的环内，
-在干燥部中对构造纤维网进行干燥，干燥部包括干燥面，以及
-用起皱刮刀将干燥纤维网从干燥面刮起，从而使皱纹薄页纸纸幅离开干燥面，
传送辊布置为与干燥面一起形成传送压区，传送压区用于将经构造的纤维网传送到干燥面，在传送压区中不对经构造的纤维网进行压缩。
本发明所用表述“构造”指：在纤维网干燥度升高的压榨过程中，将构造布的立体图案压印到湿的纤维网中，以及，湿的纤维网中的纤维相对于彼此可移动，从而，在可弹性压缩的压榨毛毯的作用下，毛毯将湿的纤维网压入构造布的立体图案中，这有利地使这些纤维相对于彼此处于新的位置和方向。这些都有助于使得到的成品薄页纸纸幅具有相同克重(grammage)且具有更高的松厚度，以及具有更高的MD和CD拉伸强度，以及，有助于改善成品薄页纸纸幅的结构。
在以常规方式制造薄页纸时，通常通过压榨技术或者已知为TAD(空气穿透干燥，through-air-drying)的吹风技术，将成形的湿纤维网在进入杨克式烘缸(Yankee cylinder)之前进行部分脱水。常规压榨技术中，压榨机具有压抵杨克式烘缸的光滑压榨毛毯或光滑压榨压区，得到厚度较薄的纤维网。已经提出使用靴形压榨机，即加长的压榨压区，结果得到更低的压力和更低程度的回湿，以通过提高纸幅的厚度来改善品质(即松厚度)。目的是获得与TAD技术相同的高品质(松厚度)或厚度，然而，目前发现还不能实现。因此，针对纸幅品质，TAD技术仍然优于压榨技术，然而，TAD技术的很大缺点在于其所要求的能耗实质上明显高于压榨技术的情况。
US 6,547,924描述了一种限定于权利要求8前序部分的造纸机。然而，该专利说明书中描述的造纸机不能简单地制造具有足够高品质的薄页纸来满足客户的要求和期望。
设置有压花或构造带的薄页纸制造机的其他实例为EP 1 078126、EP 0 526 592、US 6,743,339、EP 1 075 567、EP 1 040 223、US5,393,384、EP 1 036 880和US 5,230,776。
经过多次试验，本发明的发明人意识到：与当前使用压榨技术的造纸机所能获得的松厚度相比，为了使薄页纸能够获得更高的松厚度，构造布的结构是非常重要的，并且可能是至关重要的，以及，构造布的结构还可用作控制和实现较高干燥度的参数，干燥度与压榨部(在压榨部中进行湿纤维网的构造)中的压榨相关联。
本发明的目的是能够以低能耗制造具有高松厚度的薄页纸纸幅。因此，本发明不使用TAD技术来从纤维网中脱水以提高干燥度。
根据本发明，能够通过具有如下特征的构造布达到上述目的：构造层中各最小单元面的面积a和平均深度d适合于彼此满足下述关系，以长度单位为mm计算，面积a和平均深度d的比值
大于或等于30mm，其中，a选自范围1.0-3.0mm2，以及，d选自范围0.03-0.09mm。
根据本发明用于制造薄页纸纸幅的方法特征在于：在压榨压区中的压榨步骤中，使用构造布形式的第二布进行成形湿的纤维网的压榨和构造，以提供立体的构造纤维网，构造布包括载运层和构造层，构造层与纤维网接触并由载运层承载，构造层具有包括纵向线和横向线的立体织造结构，纵向线和横向线彼此编织，并形成隆起和由隆起限定的凹部；隆起与凹部以相似的方式在构造布的纵向和横向上重复分布，以形成多边形且几何构型相似的最小单元面的图案，最小单元面彼此相邻布置并具有共同的边界线，各最小单元面的面积为a，并包括平均深度为d的多个凹部，其中，各最小单元面的位置和排列由以下因素确定，其拐角与隆起相重合，隆起彼此错开，并由四根连续的纵向线形成，其中，构造层中各最小单元面的面积a和平均深度d适合于彼此满足下述关系，以长度单位为mm计算，面积a和平均深度d的比值
大于或等于30mm，其中，a选自范围1.0-3.0mm2，以及，d选自范围0.03-0.09mm。
构造布主要指织造织物。
下面参照附图进一步说明本发明：
图1至图10示出具有根据本发明构造布的十种不同的薄页纸制造机。
图11示出根据本发明第一实施例的构造布。
图12示出根据本发明第二实施例的构造布。
图13示出根据本发明第三实施例的构造布。
图14示出根据本发明第四实施例的构造布。
图13为图表，示出两种参数的关系，通过对具有图案形成最小单元面的构造布进行测量和计算得到这两种参数，以说明构造布是否适用于根据本发明的方法以及薄页纸制造机中。
图1至图10示意性示出根据本发明不同实施例的薄页纸制造机，用于制造薄页纸纸幅1，其中不使用空气穿透干燥(TAD)技术来使纸幅干燥。各实施例都包括湿部2、压榨部3和干燥部4。根据所示出实施例的各薄页纸制造机中的湿部2包括成形部5，成形部包括流浆箱6、成形辊7和第一成形布8，第一成形布与成形辊7接触并围绕其运行。在根据图1至图8的实施例中，成形部5还具有第二成形布9，第二成形布为织造织物，其围绕多个引导辊10并围绕成形辊7以无端环状运行，第二成形布与第一成形布8相接触，以在第二成形布与第一布之间容纳流浆箱6的纸浆喷嘴。然后将纸浆脱水以获得成形纤维网1′。
压榨部3包括主压榨机11，主压榨机11包括第一压榨部件12和第二压榨部件13，这两个压榨部件彼此共同作用以在其间形成压榨压区。压榨部3还包括第一布和第二布，第二布为构造布14的形式，构造布14围绕多个引导辊15并围绕光滑的传送辊16(布置为邻近干燥部4)以无端环状运行，构造布14与成形纤维网1′相接触并一起穿过主压榨机11的压榨压区，从而在纤维网1′穿过压榨压区时对成形纤维网1′进行构造，这样，使得经构造的纤维网1″离开压榨压区。经构造的纤维网1″由构造布14承载并运送到传送辊16与干燥烘筒19之间的传送压区，在此传送压区中不进行压榨或脱水，仅仅将纤维网1″传送到干燥烘筒19的表面。压榨部3的第一布为承水压榨毛毯17的形式，压榨毛毯17在z向可弹性变形并压缩，压榨毛毯17围绕多个引导辊18以无端环状运行，并且，压榨毛毯17在与成形纤维网1′相接触的情况下，与构造布14一起穿过主压榨机11的压榨压区。第一压榨部件12位于构造布14的环内，以及，第二压榨部件13位于第二压榨毛毯17的环内。在图1至图10所示的实施例中，压榨部件12、13两者都是压榨辊。在穿过压榨压区之后，压榨毛毯17立刻与经构造的纤维网1″分离，以避免纤维网1″的回湿。压榨部件12、13之一可以设计为具有加长压区或长压区的压榨机中的压榨辊，包括但不限于靴形压榨辊，该靴形压榨辊可以布置在压榨机的上部位置或下部位置。
在主压榨机11下游紧邻第一个引导辊18之前的位置，在压榨毛毯17内侧布置有喷射装置53，用于将清水提供到压榨毛毯17与引导辊18之间的楔形缩窄空间中，在压榨毛毯围绕引导辊18运行时，清水被压入压榨毛毯17中，并替换在主压榨机11中压榨之后存在于压榨毛毯17中的污水，将污水从压榨毛毯17压出。在下一个引导辊18的上游，在压榨毛毯的外侧布置有吸水箱54，以将水从压榨毛毯移除。高压喷射装置对压榨毛毯17的表面进行清洁，而不使压榨毛毯17被水浸透。
在构造布14离开传送辊16之后、到达主压榨机11之前，构造布14通过清洁站30，清洁站30用于清洁构造布的立体构造层。
干燥部4包括第一干燥烘缸19，其为本发明实施例中示出的唯一干燥烘缸，优选为杨克式干燥烘缸。可替换的，也可使用其它类型的干燥部，例如，具有多个烘缸的干燥部，或者造纸技术领域已知的其它干燥部。干燥烘缸19与传送辊16一起构成传送压区，干燥烘缸19具有干燥面20，用于使经构造的纤维网1″干燥。在干燥面20的下游位置处布置起皱刮刀21，以使干燥的纤维网1′″起褶离开干燥面20，从而得到皱纹薄页纸纸幅1。优选但不是必需的，干燥烘缸19覆盖有罩22。所述传送辊16和干燥烘缸19两者之间形成传送压区。构造布14和构造纤维网1″一起运行穿过所述传送压区，但是它们在离开传送压区之后，因为构造纤维网1″粘附于干燥烘缸19的干燥面20并被传送到干燥烘缸19的干燥面20，使构造布14和构造纤维网1″彼此分离。由辊16和干燥烘缸19限定的传送压区中的压力小于1MPa，以对纸幅进行传送而不会使其压缩。为了确保纤维网1″粘附于干燥面20，在起皱刮刀21与传送压区之间的位置处(在此处干燥面20与纸幅分开)，通过喷射装置23向干燥面20施加合适的粘合剂。
成形部5可以为所谓的C形-成形装置，如图1、图2、图7和图8所示，或者为所谓的新月形-成形装置，如图3至图6所示，或者为所谓的真空胸辊形-成形装置，如图9和图10所示。
主压榨机11可以为辊式压榨机，其中，两个压榨部件12、13是具有光滑覆盖层表面(smooth mantle surface)的辊，或者优选为具有加长压区的压榨机，包括靴形压榨机(未示出)，其中第一压榨部件12是光滑的支撑辊(counter roll)，而第二压榨部件13包括压榨靴形物和无端环状带，无端环状带与压榨靴形物滑动接触并穿过靴形压榨机的压榨压区运行，压榨靴形物向带的内侧和支撑辊12施加预定压力。因此，压榨靴形物为形成加长压榨压区的装置。在主压榨机11的又一个优选实施例中，第一压榨部件12是光滑的支撑辊，而第二压榨部件包括用于形成加长压榨压区的装置，所述装置包括布置为在朝向支撑辊的方向施压的弹性支撑体。或者，压榨部件12、13两者可分别包括弹性支撑体。在另一可选实施例中，压榨部件13为光滑的支撑辊，而第二压榨部件12包括上述任一类型形成加长压区的装置。
在根据图1的实施例中，主压榨机的压榨毛毯17也用作成形部5的第一内侧成形布8，从而成形辊7也位于压榨毛毯17的环内。本实施例中，湿部还包括预脱水装置24，预脱水装置24包括：真空辊25，位于压榨毛毯17的环内；以及蒸汽箱26，位于压榨毛毯17的环外侧，与真空辊25相对，用于加热成形纤维网1′中的水，以降低粘度，并有助于脱水。通过这种真空辊25和蒸汽箱26，降低了成形纤维网1′和压榨毛毯17中的水量，从而使成形纤维网1′在主压榨机11之前保持所需的提高的干燥度16-28％，这确保了压榨机的运行性能。后续压榨使网的干燥度变为38-52％，由于减少了需要在干燥部中蒸发的水量，从而可以节省干燥部中的能源。在成形辊7上游，在成形毛毯8外侧布置高压喷射装置55，以清洁成形毛毯8，从而使成形毛毯8在到达成形辊7之前不会被水浸透。
根据图2的实施例类似于图1的实施例，不同之处在于，本实施例在主压榨机11下游附加设置有预加热装置27，从而在纤维网1″到达干燥烘缸19之前，升高纤维网1″的温度。
在根据图3的实施例中，构造布14还用作成形部的第一内侧成形布8，从而成形辊7也位于构造布14的环内，并由该环围住。通过布9实施大部分脱水。在这种情况下，主压榨机11的压榨毛毯17围绕多个引导辊28和第二压榨部件13在其自身的环内行进。位于第二压榨部件13上游的引导辊为真空辊29，通过此真空辊29，在压榨毛毯17运行进入压榨机之前，将水从压榨毛毯17移除，从而确保压榨毛毯17的吸水能力。本实施例的一个特别效果是，构造布14也围绕穿过成形辊7，使纸浆的纤维能够进入构造布14的凹部中，并在其中取向，从而，一部分成形纤维网1′在主压榨机11开始压榨之前就已经在凹部中取向了。因此，这种纤维在凹部中的预取向是有益的。在主压榨机11之后的紧挨着第一个引导辊28之前的位置，在压榨毛毯17的内侧布置喷射装置53，用于向压榨毛毯17与引导辊28之间的楔形渐窄空间提供清水。在压榨毛毯17围绕引导辊28运行时，清水被压入压榨毛毯17，并取代在主压榨机11压榨之后存在于压榨毛毯17中的污水，并将污水从压榨毛毯17压出。在下一个引导辊28的上游，在压榨毛毯17的外侧布置吸水箱54，以将水从压榨毛毯17吸出，并布置高压喷射装置55，用于清洁压榨毛毯17。
根据图4的实施例类似于图3的实施例，不同之处在于：本实施例附加设置了预加热装置27(对应于根据图2的实施例)；以及，在压榨毛毯17外侧布置蒸汽箱31，使其与真空辊29相对。
在根据图5的实施例中，第一内侧成形布8、压榨毛毯17和构造布14具有各自的环，其中成形布8为围绕多个引导辊18′运行的毛毯。本实施例的压榨部3包括预压榨机32，预压榨机32包括第一压榨部件33(位于压榨毛毯17的环内)和第二压榨部件34(位于第一内侧成形毛毯8内)，所述压榨部件33、34彼此间形成压榨压区，载运纤维网1′的成形毛毯8运行穿过该压榨压区，以与压榨毛毯17会合，压榨毛毯17也运行穿过上述压榨压区，以接收成形纤维网1′并将其运送到主压榨机11。因此，成形毛毯8也形成预压榨机32的第二压榨毛毯。紧挨着位于第二压榨部件34上游的引导辊是真空辊35，通过真空辊35将水从成形毛毯8中移除。蒸汽箱36位于成形毛毯8的外侧，与真空辊35相对。在预压榨机32之后的紧挨着第一个引导辊18′前方，将喷射装置53′布置在成形毛毯8的内侧，用于向成形毛毯8与引导辊18′之间的楔形渐窄空间提供清水，在成形毛毯8围绕引导辊18′运行时，将清水压入成形毛毯8，并取代在预压榨机32压榨后存在于成形毛毯8中的污水，并将污水从成形毛毯8压出。在下一个引导辊18′的上游，在成形毛毯8的外侧布置吸水箱54′，以将水从成形毛毯8吸出，并布置高压喷射装置55′，用于清洁成形毛毯8。预压榨机32可包括具有加长压区的压榨机，包括靴形压榨机。
根据图6的实施例类似于图5的实施例，不同之处在于其附加设置有预加热装置27(对应于根据图2的实施例)。
在根据图7的实施例中，第一内侧成形布8(其为成形织物)、压榨毛毯17和构造布14具有各自的环，类似于根据图5的实施例。在这种情况下，成形部5为双向C形-成形装置(a twin-wireC-former)。成形辊7根据需要可为真空辊。本实施例中的压榨部3还包括预压榨机32，预压榨机32包括第一压榨部件33(位于压榨毛毯17的环内)和第二压榨部件34(位于第二压榨毛毯37的环内)，第二压榨毛毯37围绕多个引导辊38以环状运行，紧挨着第二压榨部件34上游的引导辊为真空辊39，通过该真空辊39将水从第二压榨毛毯37移除。蒸汽箱50位于第二压榨毛毯37外侧，与真空辊39相对。第二压榨毛毯37与第一内侧成形织物8接触的方式运行以形成传送区域，在该传送区域中，压榨毛毯37、成形纤维网1′和成形织物8形成夹层结构。当纤维网1′离开传送区域时，其由第二压榨毛毯37运载。在第二压榨毛毯37的环内与传送区域相连处可布置真空装置51，以确保纤维网1′的传送。在预压榨机32之后的紧挨着第一个引导辊38前方，喷射装置53′布置在压榨毛毯37的内侧，用于向压榨毛毯37与引导辊38之间的楔形渐窄空间提供清水，在压榨毛毯37围绕引导辊38运行时，清水被压入压榨毛毯37，并取代在预压榨机32压榨后存在于压榨毛毯37中的污水，并将污水从压榨毛毯37压出。在下一个引导辊38的上游，在压榨毛毯37的外侧布置吸水箱54′，以将水从压榨毛毯37吸出，并布置高压喷射装置55′，用于清洁压榨毛毯37，以使压榨毛毯37在到达真空装置51之前不会被水浸透。预压榨机32可包括具有加长压区的压榨机，包括靴形压榨机。
根据图8的实施例类似于图7的实施例，不同之处在于，在主压榨机之后，附加设置有预加热装置27(对应于图2实施例)。
根据图9的实施例类似于图7的实施例，不同之处在于湿部，本实施例中，湿部的成形部为不同于前述C形-成形装置和新月形-成形装置的其他类型。根据图9的成形部为所谓的真空胸辊形-成形装置，包括流浆箱6、成形辊7(真空胸辊)和成形布8(成形织物)，成形织物围绕真空胸辊7和引导辊以环状运行，并与第二压榨毛毯37(对应于根据图7的实施例)形成传送区域。真空胸辊7具有真空区域52，真空区域形成成形区域，在此成形区域上方，成形织物8连同从流浆箱6喷嘴喷出的纸浆一起穿越通过成形区域，并在成形区域52内脱水，以形成成形纤维网1′。
根据图10的实施例类似于图9的实施例，不同之处在于其附加设置有对应于根据图2实施例的预加热装置27。
根据图5至图10的实施例中所使用的预压榨机32可以为选自上文针对主压榨机11所描述的不同压榨机所组成的组。
上述用于薄页纸制造机的构造布14不具透过性。这意味着不论是液体还是空气都不能从其中穿过。也可以使用具有部分透水性的构造布。这意味着在将液体浇到布的一面上时，可迫使液体从中穿过，在布的背面可看到液体。
用于对湿的纤维网1′进行构造的构造布14具有载运层59和构造层60，构造层60由载运层59支撑，并构成构造布的成形面。构造层60具有立体结构的纸幅接触面61，纸幅接触面由隆起62和凹部63形成，凹部63由隆起62限定。
类似于凹部63，隆起62也为规则性重复出现，并分布于构造布的纵向和横向，以形成由形状类似的四边形最小单元面(即单元面64)限定的图案，单元面64布置为彼此相邻，并具有共同的边界线，所述单元面64形成构造布14的重复单元基础图案。因此，单元面64是假想的，在布的构造中，单元面彼此相邻布置并彼此融合，没有可见的界限。各单元面64的面积标示为a。各单元面64包括多个凹部63，这些凹部一起形成容积为v、平均深度为d的凹穴65。这些单元面64和相应凹穴65用于测量和计算所述参数，进而确定薄页纸制造机的特征和用途，以使纤维网在进入干燥部之前具有足够高的干燥度，并使薄页纸具有令人满意的处于如下文所述区间内的构造/松厚度以及其它特性。应该了解的是，每个这种单元面64为平面的(二维的)，并与构造布的平面一致，构造布的平面与隆起顶部相切。
为了获得纸幅的最适宜构造和干燥度，很重要的是，在纤维网1′连同压榨毛毯17和构造布14一起穿过压榨压区时(湿的纤维网1′位于压榨毛毯17和构造布14之间)，构造布14允许湿的纤维网1′形成为进入凹部63或凹穴65。同样重要的是，在压榨步骤中，压榨毛毯17可以下达凹穴65的所有凹部，以建立起足够高的液压，允许湿纤维网1′中的水移入压榨毛毯17，并在压榨步骤结束时水不会留在纤维网中。凹穴65必须足够大，以允许压榨毛毯17围绕隆起62改变自身的形状，并进入到凹穴65中。各凹穴65的最大深度要能够允许将凹穴65底部的水运出。换而言之，凹穴65的深度不能过大，这是因为过大的深度会阻碍获得所需液压。因此，凹穴65的平均深度由压榨毛毯的弹性变形能力限定，即，凹穴65越深，对压榨毛毯17弹性变形能力的要求越高，从而，在压榨步骤中压榨毛毯可以到达最深凹部的底部，反之亦然。凹穴65越浅，则所要求的压榨毛毯17的弹性越低。另一方面，当凹穴65过小时，布的立体结构过低，其结果是，纤维网的立体结构或松厚度会过低。当凹穴65过深时，压榨毛毯17的弹性变形不足以到达凹穴65的底部以建立所需液压，导致脱水性能降低，即，干燥度降低，以及，使脱离性能(releasingproperties)劣化，导致纸幅破裂。这解释了压榨和构造过程，并解释了与常规压榨相比本实施例纤维网具有更高松厚度的原因。
现在，具有特别明确定义的、带有构造的纸幅接触面61的构造布14是起到重要作用的因素，用于在压榨压区之后、最终干燥之前，控制构造纤维网1″中所需要的构造和干燥度水平。当然，前提是：压榨压区中的压力不是很高而是在常规用于压榨的标准参数范围内，以及，为了达到上述目的，如上文所述除了需要承水能力之外，压榨毛毯17是常规的可弹性压缩类型，在受到压缩而改变自身形状期间，以湿的纤维网位于压榨毛毯和纸幅接触面之间的方式，使压榨毛毯弹性抵靠具有构造的纸幅接触面。
图11和图12示出构造布14的优选实施例，构造布中面对成形侧的所述层60包括网状体结构，该网状体结构构成所述隆起62和凹部63的基础。在各情况下，网状体结构为织物的形式，该织物由适当材料例如金属或塑料(聚酯/聚酰胺)构成的线66、67编织或织造而成，以获得网眼图案。在图11中，通过使各纵向线66(在机器方向)延伸越过三根横向线67(在机器横向)的上方，之后穿过两根横向线67的下方，在下一根纵向线66的编织过程中，错开两根横向线67，如此形成网眼图案。在图12中，通过各纵向线66延伸越过四根横向线67的上方，之后穿过一根横向线67的下方，在下一根纵向线66的编织过程中，错开两根横向线，如此形成网眼图案。织物中面朝纤维网的表面涂覆有一层聚合物，使得织物表面能维持其结构。通过一步或多步的薄膜涂覆来建立塑料层，使聚合物层的厚度也是可用的控制参数，以用于调节凹部的容积。
上述编织网眼图案使得隆起62在纵向线66和横向线67处都具有类似结节的形状，纵向线的结节68实际上比横向线的结节69长。在图11中，类似于图12，示出了多边形(更确切地为四边形)最小单元面64，四边形的拐角与四根接续(successive)纵向线66的四个相邻结节68的大致中点相重合，从而确定最小单元面64的位置和取向，所述结节68在纵向相对彼此错开。在所示情况下，单元面64为平行四边形。在构造布14上，在机器方向和机器横向的不同位置处，可根据需要对图11所示的单元面64进行读取(read off)、标记和图示等。单元面64及单元面包含的相应凹穴65用于测量的目的。为了获得令人满意的测量结果同时考虑不可避免的公差，沿着构造布14以及横越构造布14，随机选择多个位置处进行最小单元面64及其凹穴65的测量，通过除以测量位置数，计算所有测量值的平均值。
构造布的载运层59可为不可透过的或可透过的。
试验
45关于各带中最小单元面64的尺寸及相应凹穴65的容积，测试四个不同的构造布(下文称为构造带)。所选构造带标记为带A、带C、带D和带E。带A、带D和带E具有根据图11的线构造，而带C具有根据图12的线构造。使用Carl Mahr Holding GmbH(Carl-Mahr-Strasse 1，D-37073，德国)的MarSurf WS1类型测试装置进行测量，所述测量装置能够进行快速的立体非接触式测量，其垂直分辨率为0.1nm。在各情况下，在五个不同位置单元面64处进行测量，以在考虑带制造过程中公差的同时计算平均值。用测得的值计算容积v与面积a的比值，以获得单位为mm的长度值d，长度d是凹穴65的所有凹部63的深度平均值，凹穴65的底面很不均匀。测得的容积v和面积a的值、以及由其计算出的比值示于下面的表1中。
表1
四个构造带A、C、D和E中的每一个均用于根据图1所示实施例配置的薄页纸制造机。机器运转速度为1200米/分钟，制得的皱纹卷筒纸幅的克重为20g/m2。在每种情况下，成形纤维网1′在真空辊25之前的干燥度约为16％，在真空辊25之后的干燥度约为25％。主压榨机11为靴形压榨机，其中压榨部件13包括压榨靴形物和环状不可透过的开槽带，开槽带围绕压榨靴形物，靴形物与毛毯的背面接触。因此，在这种情况下的压榨压区为加长压榨压区。此压榨压区中的规定压力为4MPa。所用压榨毛毯由阿尔巴尼国际公司(AlbanyInternational)提供，克重为1425g/cm2。压榨毛毯的厚度在未加载荷的状态下约为2.4mm，并且毛毯具有弹性可压缩能力，这种性能允许毛毯在峰值压力为7.3MPa的辊压榨压区中被压缩到约1.7mm的厚度，该厚度为在辊压榨压区(此处载荷最大)中央处计算得到，然后在压榨压区出口端处载荷终止时，毛毯可以恢复其完整厚度。然后，将以这种方式构造的各纤维网1″传送到杨克式烘缸进行干燥，通过起皱刮刀21将纤维网从烘缸表面刮起，从而形成皱纹。在传送辊16之后立刻测量网的干燥度，并且检查已缠绕在卷轴上的成品卷筒纸幅的松厚度、拉伸强度和伸长率。如上文所述，在干燥之前，构造纤维网1″的干燥度、以及成品卷筒纸幅的厚度示于下面的表2中。
表2
出乎意料地，所得结果显示，带C和带E(两者的面积a和平均深度d都符合根据本发明的相互关系)得到的纤维网在压榨压区之后具有非常高的干燥度，以及，带A和带D(两者的面积a和平均深度d不符合根据本发明的相互关系)得到的纤维网在压榨压区之后的干燥度明显低。此意外结果还示出，得到具有最高干燥度纤维网的构造带(即带C)也具有最高的松厚度。高松厚度归因于带C的结构更粗糙。带E所得到的松厚度也可接受。通常情况下，粗糙的带结构得到更高的松厚度，但柔软度低；相反，精细的结构得到的松厚度低，但是柔软度高。因此，带C和带E达到了降低干燥部中实际所消耗能量的目的。
将所得结果绘制到坐标系中，其中平均深度d是面积a的函数，如图13中的图表所示。标出四个构造带的
坐标，并通过其得到通过原点的直线L，斜率k为30。这条线L下方的区域以及在面积a和平均深度d限定范围内的区域表示构造带落入本发明范围内，所得到的纤维网具有较高干燥度和令人满意的结构，而如本文列出对比测试中位于线L上方的区域则不是这种情况。
具有根据本发明构造布的薄页纸制造机能够制造具有如下特征的皱纹卷筒薄页纸：
克重 10-50g/m2
厚度 160-400μm
松厚度 8-20cm3/g
MD拉伸强度 50-300N/m
CD拉伸强度 30-300N/m
可以通过形成载运层59和构造层60来制造构造布，其中构造层60与纤维网1′接触，并由载运层59支撑。构造层60具有立体织造结构，此结构由隆起62和隆起62所限定的凹部63形成，所述隆起62与凹部63以相似的方式在构造布的纵向和横向重复分布，以形成多边形的、几何构型相似的最小单元面64的图案，单元面64彼此相邻，并具有共同的边界线。各最小单元面64的面积为a，并包括多个平均深度为d的凹部63。各最小单元表面64的位置和排列由以下因素限定：其角部与隆起62(这些隆起相对于彼此错开并由四根连续的纵向线形成)重合，从而，各最小单元面64的面积a和平均深度d适合于彼此满足下述关系：以长度单位mm计算，其比值
大于或等于30mm，其中a选自范围1.0-3.0mm2，以及，d选自范围0.03-0.09mm。向织物中形成构造层60并与纤维网接触的面施加液体聚合物形式的涂层。
“多个凹部”这种表述不仅包括完全位于同一个单元面内的凹部，还包括一部分位于第一单元面内而另一部分位于相邻的第二单元面内的凹部。应理解的是，在测量各个这种单元面时，也测量凹部中与此单元面相关的各部分。
“最小单元面”这种表述表示，同一构造布的所有最小单元面相对于下面的底面具有相同的形状，即，在构造层中作为重复图案重复出现的隆起62和凹部63具有相同的分布和位置或取向。
本发明还涉及对包括第一布和第二布的压榨部的常规薄页纸制造机进行改造的方法，其中第一布是弹性可压缩的压榨毛毯，通过用根据权利要求1至权利要求7中任一权利要求所述的构造带取代压榨部中的第二布，进行上述改造。
Claims (39)
1.一种构造布(14)，用于在薄页纸制造机的压榨部的压榨过程中，对湿的纤维网(1′)进行构造，所述构造布(14)包括载运层(59)和构造层(60)，所述构造层(60)与所述纤维网(1′)接触并由所述载运层(59)承载，所述构造层(60)具有包括纵向线和横向线(66、67)的立体织造结构，所述纵向线和横向线彼此编织，并形成隆起(62)和由所述隆起(62)限定的凹部(63)，所述隆起(62)与所述凹部(63)以相似方式在所述构造布的纵向和横向上重复分布，以形成多边形的且几何构型相似的最小单元面(64)的图案，所述最小单元面(64)彼此相邻布置并具有共同的边界线，各所述最小单元面(64)具有面积a，并包括平均深度为d的多个凹部(63)，其中，各最小单元面(64)的位置和排列由以下因素确定，其拐角与隆起(62)相重合，所述隆起(62)彼此错开，并由四根连续的纵向线(66)形成，其特征在于，所述构造层(60)中各最小单元面(64)的面积a和平均深度d适合于彼此满足下述关系，以长度单位mm计算，面积a和平均深度d的比值
大于或等于30mm，其中，a选自范围1.0-3.0mm2，以及，d选自范围0.03-0.09mm。
2.根据权利要求1所述的构造布(14)，其特征在于，所述面积a选自范围1.3-2.6mm2。
3.根据权利要求1和权利要求2中任一权利要求所述的构造布(14)，其特征在于，所述最小单元面(64)为四边形，其中，各单元面的位置和排列由以下因素确定，其拐角与四个相邻隆起(62)重合，所述四个相邻隆起(62)彼此错开，并由四根连续的纵向线(66)形成。
4.根据权利要求1和权利要求2中任一权利要求所述的构造布(14)，其特征在于，所述构造层(60)在与所述纤维网(1′)接触的面上具有涂层，通过将聚合物施加于所述编织的线(66、67)上而形成所述涂层，以及，将所述载运层(59)结合到所述构造层(60)，以形成组合体。
5.根据权利要求1和权利要求2中任一权利要求所述的构造布(14)，其特征在于，所述构造布为不可透过的，不论是液体还是空气都不能从其中穿过。
6.根据权利要求1和权利要求2中任一权利要求所述的构造布(14)，其特征在于，所述构造布为可透水的。
7.根据权利要求4所述的构造布(14)，其特征在于，所述构造层(60)具有彼此编织的线(66、67)，所述线(66、67)以纵向线(66)构成第一组和横向线(67)构成第二组的方式分布，以形成所述隆起(62)和所述凹部(63)，其中，所述隆起(62)具有纵向结节(68)和横向结节(69)，在各组中两根相邻线(66、67)的所述结节(68、69)彼此错开，其中，所述单元面(64)是平行四边形，其拐角位于四根相邻并接续的纵向线(66)的纵向结节(68)的中点处。
8.一种薄页纸制造机，用于制造经构造的皱纹薄页纸纸幅(1)，该薄页纸制造机包括：
-湿部(2)，用于形成成形纤维网(1′)，所述湿部包括：
-流浆箱(6)，
-成形辊(7)，以及
-第一成形布(8)，其围绕所述成形辊(7)运行并与之接触，
压榨部(3)，包括：
-主压榨机(11)，包括
-第一压榨部件(12)，
-第二压榨部件(13)，所述压榨部件(12、13)在其之间限定具有预定压力的压榨压区，
-第一布，其为弹性可压缩压榨毛毯(17)的形式，所述压榨毛毯(17)围绕多个引导辊(18)以无端环状运行，与所述成形纤维网(1′)相接触，并连同所述成形纤维网一起穿过所述压榨压区，所述第二压榨部件(13)布置于所述压榨毛毯(17)的环内，
-第二布(14)，所述第二布围绕多个引导辊(15)以无端环状运行，其与所述成形纤维网(1′)相接触并连同所述成形纤维网一起穿过所述压榨压区，所述第一压榨部件(12)布置在所述第二布(14)的环内，以及
-传送辊(16)，所述传送辊布置在所述第二布(14)的环内，
-干燥部(4)，用于对压榨纤维网(1″)进行最终干燥，其包括：
-干燥面(20)，用于使纤维网(1″)干燥，以及
-起皱刮刀(21)，用于将网从所述干燥面(20)刮起，从而使皱纹薄页纸纸幅(1)离开所述干燥面(20)，所述传送辊(16)布置为与所述干燥面(20)一起形成传送压区，所述传送压区用于将纤维网(1″)传送到所述干燥面(20)，在所述传送压区中不对纤维网(1″)进行压缩，
其特征在于，所述第二布是根据权利要求1至权利要求7中任一权利要求所述的构造布(14)，所述构造布(14)布置为在所述压榨压区中影响所述成形纤维网(1′)的结构，从而使经构造的纤维网(1″)离开所述压榨压区。
9.根据权利要求8所述的薄页纸制造机，其特征在于，所述压榨毛毯(17)布置为，在所述预定压力下，其根据所述构造布(14)的所述构造层(60)弹性地改变自身形状，使得所述成形纤维网(1′)完全进入所述凹部(63)，从而使经构造的纤维网(1″)以高于38％的干燥度离开所述压榨压区，以及，经构造的薄页纸纸幅(1)以皱纹形式离开所述干燥部，并且松厚度为8-20cm3/g。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的薄页纸制造机，其特征在于，所述干燥面(20)由干燥烘缸(19)的外壳表面构成。
11.根据权利要求8和权利要求9中任一权利要求所述的薄页纸制造机，其特征在于，所述湿部(2)包括脱水装置(24)，所述脱水装置(24)用于将所述成形纤维网(1′)的干燥度提高到16％至25％。
12.根据权利要求11所述的薄页纸制造机，其特征在于，所述脱水装置包括真空辊(25)和蒸汽箱(26)，所述真空辊(25)布置在所述成形辊(7)下游，位于所述第一成形布(8)的环内，以及，所述蒸汽箱(26)布置在所述第一成形布(8)的环外侧，与所述真空辊(25)相对。
13.根据权利要求8和权利要求9中任一权利要求所述的薄页纸制造机，其特征在于，所述主压榨机(11)为具有加长压榨压区的压榨机，以及，所述主压榨机的所述第二压榨部件(13)包括与所述第一压榨部件(12)共同作用以构成加长压榨压区的装置。
14.根据权利要求13所述的薄页纸制造机，其特征在于，所述主压榨机(11)为靴形压榨机，以及，所述构成加长压榨压区的装置包括压榨靴形物和穿过所述加长压榨压区运行的无端环状带，其中，所述压榨靴形物布置为压抵所述无端环状带的内侧。
15.根据权利要求13所述的薄页纸制造机，其特征在于，所述构成加长压榨压区的装置包括弹性支撑体，所述弹性支撑体布置为在朝向所述第一压榨部件的方向上施压。
16.根据权利要求8和权利要求9中任一权利要求所述的薄页纸制造机，其特征在于，所述压榨部(3)还包括预压榨机(32)，所述预压榨机包括第一压榨部件(33)和第二压榨部件(34)，所述压榨部件(33、34)在其之间限定压榨压区，压榨毛毯(8、37)围绕多个引导辊(18；38)以无端环状运行，并与所述主压榨机(11)的压榨毛毯(17)一起穿过所述压榨压区，所述第二压榨部件(34)布置在所述预压榨机(32)的所述压榨毛毯(8；37)的环内，以及，所述第一压榨部件(33)布置在所述主压榨机的所述压榨毛毯(17)的环内，以及，其中所述成形纤维网(1′)夹在所述主压榨机(11)的压榨毛毯(17)和所述预压榨机(32)的压榨毛毯(8；37)之间运行穿过所述预压榨机的压榨压区。
17.根据权利要求16所述的薄页纸制造机，其特征在于，所述预压榨机(32)包括具有加长压区的压榨机。
18.根据权利要求11所述的薄页纸制造机，其特征在于，所述构造布(14)的环在所述主压榨机(11)与所述传送辊(16)之间延伸，以及，所述主压榨机(11)的所述压榨毛毯(17)的环在所述成形辊(7)与所述主压榨机(11)之间延伸，其中，所述主压榨机(11)的所述压榨毛毯(17)还构成所述第一成形布(8)。
19.根据权利要求8所述的薄页纸制造机，其特征在于，所述构造布(14)的环在所述成形辊(7)与所述传送辊(16)之间延伸，从而，还构成所述第一成形布(8)。
20.根据权利要求16所述的薄页纸制造机，其特征在于，所述构造布(14)在所述主压榨机(11)与所述传送辊(16)之间延伸，所述主压榨机(11)的压榨毛毯(17)在所述预压榨机(32)与所述主压榨机(11)之间延伸，以及，所述第一成形布(8)在所述成形辊(7)与所述预压榨机(32)之间延伸，并构成所述预压榨机(32)的压榨毛毯。
21.根据权利要求17所述的薄页纸制造机，其特征在于，所述构造布(14)在所述主压榨机(11)与所述传送辊(16)之间延伸，所述主压榨机(11)的压榨毛毯(17)在所述预压榨机(32)与所述主压榨机(11)之间延伸，以及，所述第一成形布(8)在所述成形辊(7)与所述预压榨机(32)之间延伸，并构成所述预压榨机(32)的压榨毛毯。
22.根据权利要求16所述的薄页纸制造机，其特征在于，所述构造布(14)在所述主压榨机(11)与所述传送辊(16)之间延伸，所述压榨毛毯(17)在所述预压榨机(32)与所述主压榨机(11)之间延伸，所述预压榨机(32)的压榨毛毯在传送区域与所述预压榨机(32)之间延伸，以及，所述第一成形布(8)的环在所述成形辊(7)与同所述传送区域相连布置的引导辊之间延伸。
23.根据权利要求17所述的薄页纸制造机，其特征在于，所述构造布(14)在所述主压榨机(11)与所述传送辊(16)之间延伸，所述压榨毛毯(17)在所述预压榨机(32)与所述主压榨机(11)之间延伸，所述预压榨机(32)的压榨毛毯在传送区域与所述预压榨机(32)之间延伸，以及，所述第一成形布(8)的环在所述成形辊(7)与同所述传送区域相连布置的引导辊之间延伸。
24.根据权利要求8和权利要求9中任一权利要求所述的薄页纸制造机，其特征在于，在所述主压榨机(11)的下游布置预加热装置(27)。
25.一种压榨部，用于制造经构造的纤维网(1″)，并适用于制造高松厚度皱纹薄页纸纸幅(1)的薄页纸制造机，所述压榨部包括：
-主压榨机(11)，包括
-第一压榨部件(12)，
-第二压榨部件(13)，所述压榨部件(12、13)在其之间构成具有预定压力的压榨压区，
-第一布，其为弹性可压缩的压榨毛毯(17)的形式，所述压榨毛毯围绕多个引导辊(18)以无端环状运行，与成形纤维网(1′)相接触并连同所述成形纤维网一起穿过所述压榨压区，所述第二压榨部件(13)布置于所述压榨毛毯的环内，
-第二布(14)，所述第二布围绕多个引导辊(15)以无端环状运行，与所述成形纤维网(1′)相接触并连同所述成形纤维网一起穿过所述压榨压区，所述第一压榨部件(12)布置在所述第二布(14)的环内，
其特征在于，所述第二布是根据权利要求1至权利要求7中任一权利要求所述的构造布(14)，所述构造布(14)布置为在所述压榨压区中影响所述成形纤维网(1′)的结构，从而使经构造的纤维网(1″)离开所述压榨压区。
26.根据权利要求25所述的压榨部，其特征在于，所述压榨毛毯(17)布置为，在所述预定压力下，其根据所述构造布(14)的所述构造层(60)弹性地变换自身结构，使得所述成形纤维网(1′)完全进入所述凹部，从而使经构造的纤维网(1″)以高于38％的干燥度离开所述压榨压区。
27.根据权利要求26所述的压榨部，其特征在于，所述干燥度在38％至52％之间。
28.根据权利要求25至权利要求27中任一权利要求所述的压榨部，其特征在于，所述主压榨机(11)为具有加长压榨压区的压榨机，以及，所述压榨机的所述第二压榨部件(13)包括与所述第一压榨部件(12)共同作用以构成加长压榨压区的装置。
29.根据权利要求28所述的压榨部，其特征在于，所述主压榨机(11)为靴形压榨机，以及，所述构成加长压榨压区的装置包括压榨靴形物和穿过所述加长压榨压区运行的环状带，其中，所述压榨靴形物布置为压抵所述环状带的内侧。
30.根据权利要求28所述的压榨部，其特征在于，所述构成加长压榨压区的装置包括弹性支撑体，所述弹性支撑体布置为在朝向所述第一压榨部件的方向上施压。
31.一种在薄页纸制造机中制造高松厚度皱纹薄页纸纸幅(1)的方法，所述方法包括：
-在湿部(2)中形成纤维网(1′)，所述湿部包括流浆箱(6)、成形辊(7)以及第一布(8)，所述第一布(8)围绕所述成形辊(7)运行并与之接触，
-在压榨部(3)中对成形纤维网(1′)进行压榨，所述压榨部(3)包括主压榨机(11)，所述主压榨机(11)包括：第一压榨部件(12)；第二压榨部件(13)，所述压榨部件(12、13)在其之间构成具有预定压力的压榨压区；第一布，其为压榨毛毯(17)的形式，所述压榨毛毯(17)围绕多个引导辊(18)以无端环状运行，其与所述成形纤维网(1′)相接触并连同所述成形纤维网一起穿过所述压榨压区，所述第二压榨部件(13)布置于所述压榨毛毯的环内；第二布(14)，其围绕多个引导辊(15)以无端环状运行，且与所述成形纤维网(1′)相接触，并连同所述成形纤维网一起穿过所述压榨压区，所述第一压榨部件(12)布置在所述第二布(14)的环内；以及传送辊(16)，其布置在所述第二布(14)的环内，
-在干燥部(4)中对经构造的纤维网(1″)进行干燥，所述干燥部(4)包括干燥面(20)，以及
-用起皱刮刀(21)将干燥纤维网(1″′)从所述干燥面(20)刮起，从而使皱纹薄页纸纸幅(1)离开所述干燥面(20)，
所述传送辊(16)布置为与所述干燥面(20)一起形成传送压区，所述传送压区用于将所述经构造的纤维网(1″)传送到所述干燥面(20)，在所述传送压区中不对所述经构造的纤维网(1″)进行压缩，其特征在于，在所述压榨压区的压榨步骤中，使用所述第二布对所述成形纤维网(1′)实施压榨和构造，所述第二布是构造布的形式，以提供立体的、经构造的纤维网(1″)，所述构造布包括载运层(59)和构造层(60)，所述构造层(60)与纤维网(1′)接触并由所述载运层(59)承载，所述构造层(60)具有包括纵向线和横向线(66、67)的立体织造结构，所述纵向线和横向线彼此编织，并形成隆起(62)和由所述隆起(62)限定的凹部(63)，所述隆起(62)与所述凹部(63)以相似的方式在所述构造布的纵向和横向上重复分布，以形成多边形且几何构型相似的最小单元面(64)的图案，所述最小单元面(64)彼此相邻布置并具有共同的边界线，各所述最小单元面(64)具有面积a，并包括平均深度为d的多个凹部(63)，其中，各最小单元面(64)的位置和排列由以下因素确定，其拐角与隆起(62)相重合，所述隆起(62)彼此错开，并由四根连续的纵向线(66)形成，其中，所述构造层(60)中各最小单元面(64)的面积a和平均深度d适合于彼此满足下述关系：以长度单位mm计算，面积a和平均深度d的比值
大于或等于30mm，其中，a选自范围1.0-3.0mm2，以及，d选自范围0.03-0.09mm。
32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，所述压榨毛毯(17)布置为，在所述预定压力下，其根据所述构造布(14)的所述构造层(60)弹性地改变自身形状，以在所述凹部(63)中维持所需液压，使得所述成形纤维网(1′)完全进入所述凹部(63)，从而使经构造的纤维网(1″)以高于38％的干燥度离开所述压榨压区，以及，经构造的薄页纸纸幅以皱纹形式离开所述干燥部，并具有8-20cm3/g的松厚度。
33.根据权利要求31或权利要求32所述的方法，其特征在于，在所述主压榨机(11)之前，通过非压榨、非空气穿透干燥脱水装置(24)进一步提高所述成形纤维网(1′)的干燥度。
34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，在所述主压榨机(11)之前，通过预压榨机(32)提高所述成形纤维网(1′)的干燥度。
35.根据权利要求31和权利要求32中任一权利要求所述的方法，其特征在于，在所述经构造的纤维网(1″)到达干燥烘缸(19)之前，对其进行预加热。
36.根据权利要求31和权利要求32中任一权利要求所述的方法，其特征在于，在所述构造布(14)上形成纤维网(1′)，所述构造布(14)围绕所述成形辊(7)和所述传送辊(16)以无端环运行，其中，所述构造布(14)一直承载所述成形纤维网(1′)到达所述主压榨机(11)。
37.根据权利要求31和权利要求32中任一权利要求所述的方法，其特征在于，制造皱纹薄页纸纸幅(1)，所述皱纹薄页纸纸幅(1)在卷起前具有如下特性：
38.一种通过权利要求31至权利要求37中任一权利要求所述方法制成的皱纹薄页纸纸幅(1)。
39.一种改良薄页纸制造机的方法，所述制造机包括根据权利要求25前序部分所述的压榨部，其特征在于，用根据权利要求1至权利要求7中任一权利要求所述的构造布(14)替换所述压榨部的所述第二布。
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