CN102046880B - 对金属带式压光机中的纤维幅材进行处理的方法和实施该方法的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是一种对金属带式压光机(1)中的纤维幅材(W)进行处理的方法。在该方法中，环形金属带(2)布置成绕引导装置(3)旋转，并布置成与设在金属带(2)外侧的背压件(5)形成加工区。纤维幅材(W)在经过加工区之前，对其至少一侧进行加湿。为了对纤维幅材(W)进行加湿，在纤维幅材传送到加工区之前的0.2-4秒，将加湿剂供给到纤维幅材(W)的表面上。而且，每平方米供给的加湿剂为0.01-10g，因而在经过加工区以后，纤维幅材(W)的松厚度大于1.40cm3/g，PPS粗糙度为2-6μm。
Description
技术领域
本发明涉及一种对金属带式压光机中的纤维幅材进行处理的方法，在该方法中，环形金属带布置成绕引导装置旋转，并布置成与设在金属带外侧的背压件形成加工区，而且纤维幅材在经过加工区之前，对其至少一侧进行加湿。
本发明还涉及一种对金属带式压光机中的纤维幅材进行处理的设备，在该设备中，环形金属带布置成绕引导装置旋转，并布置成与设在金属带外侧的背压件形成加工区，而且该设备包括纤维幅材在经过加工区之前，对其至少一侧进行加湿的装置。
背景技术
上述公开的方法和实施该方法的设备是早已公知的，例如，可从申请人自己的芬兰专利申请No.20020159中获知。其中披露了可通过本身公知的方法来调整待加工的幅材的湿度，例如，在将幅材传送到加工区之前，对幅材的一个表面/两个表面进行蒸汽处理。通过加湿和/或温度调节，可按照期望的方式来影响幅材的横向剖面(cross-direction profile)，并且该方法使得幅材的湿度发生显著变化。
纸和纸板有多个不同的品种，这些品种根据克重可分成两类：纸，其为单层，并且克重为25-300g/m2；纸板，其由多层工艺制成，并且克重为150-600g/m2。由此可看出，纸与纸板之间的界线是不确定的，因为克重最小的纸板比克重最大的纸轻。纸通常用于印刷，而纸板用于包装。
下述内容是纤维幅材当前所用值的示例，它们可以与公开的值显著不同。该内容主要基于由Jokio，M.编辑、由Fapet Oy，
于1999年出版的361页的参考出版文献“Papermaking Science and Technology”的“Papermaking Part 3”部分。
机械纸浆基，即含木浆的印刷纸包括新闻纸、未涂布杂志纸和涂布杂志纸。
新闻纸可以完全由机械纸浆组成，或者可以包含一些漂白软木浆(0-15％)和/或回收纤维来代替一部分机械纸浆。新闻纸的常值视为如下：克重40-48.8g/m2，含灰量(SCAN-P 5：63)0-20％，PPS s10粗糙度(SCAN-P76-95)3.0-4.5μm，Bendtsen粗糙度(SCAN-P 21：67)100-200ml/min，密度600-750kg/m3，亮度(ISO 2470：1999)57-63％和不透明度(ISO 2470：1998)90-96％。
未涂布杂志纸(SC＝具有特别光泽的)通常包含50-70％的机械纸浆，10-25％的漂白软木纸浆和15-30％的填充物。压光的SC纸(包括例如SC-C，SC-B和SC-A/A+)的典型值为：克重40-60g/m2，含灰量(SCAN-P 5：63)0-35％，Hunte光泽(ISO/DIS 8254/1)＜20-50％，PPS s10粗糙度(SCAN-P76：95)1.0-2.5μm，密度700-1250kg/m3，亮度(ISO 2470：1999)62-70％和不透明度(ISO 2470：1998)90-95％。
涂布杂志纸(LWC＝轻量涂布的)包含40-60％的机械纸浆，25-40％的漂白软木纸浆以及20-35％的填料和涂料(coater)。LWC纸的常值视为如下：克重40-70g/m2，Hunter光泽50-65％，PPS S10粗糙度0.8-1.5μm(胶印)和0.6-1.0μm(凹版)，密度1100-1250kg/m3，亮度70-75％和不透明度89-94％。
MFC纸(机器完成涂布的)的常值视为如下：克重50-70g/m2，Hunter光泽25-70％，PPS S10粗糙度2.2-2.8μm，密度900-950kg/m3，亮度70-75％和不透明度91-95％。
FCO纸(涂膜胶印)的常值视为如下：克重40-70g/m2，Hunter光泽45-55％，PPS S10粗糙度1.5-2.0μm，密度1000-1050kg/m3，亮度70-75％和不透明度91-95％。
MWC纸(中量涂布的)的常值视为如下：克重70-90g/m2，Hunter光泽65-75％，PPS S10粗糙度0.6-1.0μm，密度1150-1250kg/m3，亮度70-75％和不透明度89-94％。
HWC(重量涂布的)的克重为100-135g/m2，而且甚至可以对其涂布两次以上。
高级纸，或由化学纸浆制成的、不含木浆的印刷纸，包括未涂布的和涂布的化学纸浆基印刷纸，其中机械纸浆的比例小于10％。
未涂布的、化学纸浆基的印刷纸(WFU)包含55-80％的漂白桦木纸浆，0-30％的漂白软木纸浆和10-30％的填料。对于WFU而言，值的变化相当大：克重50-90g/m2(直到240g/m2)，Bendtsen粗糙度250-400ml/min，亮度86-92％和不透明度83-98％。
在涂布的、化学纸浆基的印刷纸(WFC)中，根据要求和预期用途，涂布量的变化极大。以下是涂布一次和涂布两次的、化学纸浆基的印刷纸的典型值：在涂布一次的情况下，克重90g/m2，Hunter光泽65-80％，PPS s10粗糙度0.75-2.2μm，亮度80-88％和不透明度91-94％，在涂布两次的情况下，克重130g/m2，Hunter光泽70-80％，PPS s10粗糙度0.65-0.95μm，亮度83-90％和不透明度95-97％。
防粘纸的克重从25g/m2到150g/m2。
其他纸包括包装纸(纸袋纸)，绵纸和壁纸原纸。
纸板构成非常多样的组，其包括具有高达500g/m2的高克重的品种和具有约120g/m2的低克重的品种，品种范围从纯纤维基的品种到100％回收纤维基的品种，以及从未涂布到多次涂布。下面，由于涂布对压光方法的影响最大，所以纸板品种分成涂布品种和未涂布品种。在涂布品种中，在涂布机之前进行预压光以及在涂布机之后进行最终压光都得以采用。未涂布品种只需进行最终压光。这两组包括如下几个纸板品种：
涂布纸板：
-纯纤维基(折叠箱纸板(FBB)，漂白纸浆纸板(SBS＝固体漂白纸板)、液体包装纸板(LPB)、涂布白纸板(coated white top liner)
-回收纤维基(白衬里的粗纸板(WLC)、涂布回收纸板)。
未涂布纸板：
-纯纤维基(牛皮纸板、白纸板、液体包装纸板)
-回收纤维基(强韧箱纸板)。
下面描述的是用于诸如折叠箱纸板、漂白浆挂面草纸板、全漂白纸板和液体密封纸板等不同涂布纸板品种的压光概念。涂布纸板品种从一层纸板到五层纸板。最重要的品质是大松厚度、刚度和平滑度。纸板往往是单面的，但也可以是双面的(SBB纸板)。
在涂布机之前实施预压光，以将粗糙度和孔隙率降低到涂布机的目标级性能。预压光方法随多个变量而定，最重要的变量如下：
-纸板机的结构(扬克式烘缸)
-原材料(纯纤维对回收纤维；欧洲纤维对来自USA南部的纤维)。
当纸板机(典型为折叠箱纸板机)中具有扬克式烘缸时，预压光主要用于横向口径控制(CD-direction caliber control)的目的。扬克式烘缸制造的表面极其平滑且松厚度大。基于热力或液力的口径控制，通常用一个硬压区压光机来完成预压光。线载荷通常非常低，为10-30kN/m，而热辊的温度为70-100℃。
在不具有扬克式烘缸的情况下制成的典型纸板品种为全漂白纸板、漂白浆挂面草纸板、涂布回收纸板和液体包装纸板。
传统上，使用多辊硬压光机来施行预压光，依靠水箱加水(湿式双辊压光机)来增强压光效果。根据纸板的品种，辊的数量变化为4到11；更容易进行压光的欧洲纤维无需与源自USA南部的纤维一样多的压区。同样地，回收纤维比纯纤维更容易进行压光。
升高热辊温度的技能使得预压光向高温压光转变。如今，目标是采用高温的硬压光或软压光。增加的热辊温度(甚至超过200℃)导致因温度梯度而造成松厚度节余。高温的硬压光机或软压光机的运转性能优于多辊硬压光机的运转性能。同样地，在湿式双辊压光机上施加水不易控制。
未涂布纸板品种往往只有一层或双层。也可以生产多层的未涂布纸板，例如液体包装纸板。正如涂布纸板一样，对未涂布纸板进行压光仍然要在松厚度和刚度方面进行补救。
对于一些品种，例如瓦楞纸和某些未处理的强韧箱纸板的品种，不需要进行压光。传统上，几乎都是在硬压光机上施行压光。目前，瓦楞纸包装的展示功能和广告功能已经变得日益重要。这就增加了对高品质、漂白表面层的要求。因此，当需要高印刷性时，也可以将软压光机用于未涂布纸板品种。如果纸板冷却，在压光机之前可以使用蒸汽喷雾器来改善压光结果。
至于涂布品种，未来的趋势是朝向长压区压光发展。
发明内容
本发明的目的是，以尽可能最佳的方式对纤维纸板进行压光而形成微级粗糙度(PPS)更低且印刷性能有所改善的更高成形等级的粗糙度和松厚度，所述纤维纸板优选由前述纸和纸板品种中的至少一个品种组成。
为了实现该目的，根据本发明的方法的特征在于，为了对纤维幅材进行加湿，在纤维幅材传送到加工区之前，将加湿剂向纤维幅材的表面供给0.2-4秒，而且每平方米供给的加湿剂为0.01-10克，因而在经过加工区以后，纤维幅材的松厚度大于1.40cm3/g，PPS粗糙度为2-6μm。
此外，实施根据本发明的方法的设备的特征在于，对纤维幅材进行加湿的装置定位在沿纤维幅材的行进方向、加工区之前的位置，在该位置处，在纤维幅材传送到加工区之前的0.2-4秒，将加湿剂供给到纤维幅材的表面上，而且对纤维幅材进行加湿的装置设置成使得每平方米供给的加湿剂为0.01-10克，因而在经过加工区以后，纤维幅材的松厚度大于1.40cm3/g，PPS粗糙度为2-6μm。
通过上述方法可实现改善性能的前述目的。其优点在于例如显著改善最终产品。
本发明的优选实施例在从属权利要求中公开。
附图说明
下面参考附图，更详细地描述本发明，其中：
图1以示意性方式示出实施根据本发明的方法的设备，以及
图2示出与压光相关的、未加湿和加湿的折叠箱纸板的表面粗糙度和松厚度的变化图表。
具体实施方式
图1示出根据本发明的、实施为带式压光机的设备，该带式压光机包括由金属制成的、绕引导辊3旋转的压光带2，所述引导辊中的至少一个是可移动的，以依照要求调整带2的张力。压光带2绕布置在其外侧的辊5行进，由此在带2与辊5之间形成压光区。待压光的材料幅材W经过压光区，在该处受到作为时间函数的、所期望的压力脉冲(pressure impulse)和热效应。图1用点划线9示出了当用作按压装置的压辊4布置在压光带2内侧时压力脉冲的形状，所述辊4将带压靠在辊5上，因此在压光区内形成压力更高的压区。至于虚线8，其示出的是当作用于压光区的接触压力仅仅由带2的张力产生时，以及当压辊4与带2脱离按压接触时(或者当没有压辊4安装在带2内侧时)压力脉冲的形状。由此可以理解，该布置方案构成了所谓的长压区。与压辊4一样，辊5可以是或者可以不是挠度补偿辊，其从包括有诸如聚合物涂布辊、橡胶涂布辊或人造橡胶表面辊等柔性表面辊，靴式辊，热辊和纤维辊的组中选择。在图1所示的实施例中，压辊是靴式辊。附图标记6表示加热装置，该加热装置例如为电感加热器、红外辐射器、燃气灶或电容加热器。在涉及本发明的方案中，尤其是在使用金属带时，可采用例如从约100℃以上到约比200℃以上的高温，甚至是高达约400℃的高温，这取决于应用场合。高温加上长期的施加时间和宽广的压力调整范围在例如速度范围从100米/分钟到4000米/分钟的低速和高速状态下均能够产生良好的压光结果。
根据本发明，为了增强压光，沿幅材行进方向、在加工区之前的位置处对幅材进行加湿。为此目的，在邻近纤维幅材处设置加湿器7，以在纤维幅材表面上散布加湿剂。加湿剂通常是水(水蒸汽或薄雾)。根据幅材的类型，在幅材的表面上每平方米散布加湿剂0.01-10克。而且，在所述位置到达加工区之前，将加湿剂在幅材的表面上散布0.2-4秒的时间。所述时间同样在一定程度上取决于纤维幅材的类型。显然，也可以不使用加湿器7，这种情况下将不会在纤维幅材的表面散布加湿剂。
加工区的长度和/或总压力根据加湿剂的供给时间和/或供给量来进行调整。
作为一种示例，申请人在未涂布的折叠箱纸板上施行了试验性测量，其布置方案与图1的布置方案一致，其中辊5是热辊，而且不会采用压辊4来产生增强压力。热辊的表面温度约为170℃，背面金属带的温度约为80℃。加湿剂散布在材料幅材W的、施行测量的热辊一侧的表面上。
在未加湿的情况下，所获得的PPS粗糙度一般约为5.7-8.1μm(压区压力为3-9MPa)，但是在湿度值为2-6g/m2(接触压力5MPa)的情况下，PPS粗糙度约为5.5-6.5μm。这在图2中示出。图2显示了一个图表，其中曲线10表示未加湿情况下的测量结果。点10a对应于3MPa的压区压力，点10b对应于6MPa的压区压力，点10c对应于9MPa的压区压力。曲线11表示加湿情况下，以恒定的5MPa压区压力施行的压光。点11a对应于0g/m2的湿度值，点11b对应于2g/m2的湿度值，点11c对应于3g/m2的湿度值，点11d对应于4g/m2的湿度值，点11e对应于6g/m2的湿度值。该图表清楚地示出当根据本方法加湿幅材时，粗糙度有所减小的优点。应注意，图表中加粗标出的方格是目标区，理想情况下压光后的松厚度和PPS粗糙度值应位于该目标区内。可以看到，通过加湿，PPS粗糙度和松厚度都落在该目标区内。纸浆的目标值在1.40cm3/g以上，PPS粗糙度的目标值为2-6μm。
申请人施行的试验还显示，所讨论的纸板品种的热辊一侧的Bendtsen粗糙度明显有所改善。
可想到的是，取代压力调整(金属带张力的调整)、压区长度调整或温度调整，可采用加湿来获得PPS粗糙度。在没有背辊的情况下也可以施行该试验，这使得可以想到，该方法适用于在没有背辊的情况下、至少在某些纤维幅材品种的情况下改善平滑度(然而，这样将保持大的松厚度)。还可以想到的是，在保持品质的同时，减小压区负载和/或降低温度。这进而可减小机器上的应力，因而延长其使用寿命或更换/维修的间隔时间。
本发明不仅仅局限于上述实施例，而是可以在权利要求限定的保护范围内以多种方式加以应用。例如，可在幅材W的两侧都施行加湿，并且在相当程度上根据材料类型来改变热辊和金属带的表面上所使用的温度。
Claims (4)
1.一种对金属带式压光机(1)中的纤维幅材(W)进行处理的方法，在所述方法中，环形金属带(2)布置成绕引导装置(3)旋转，并布置成与设在所述金属带(2)外侧的背压件(5)形成加工区，而且在所述方法中，所述纤维幅材(W)在经过所述加工区之前，对所述纤维幅材(W)的至少一侧进行加湿，其特征在于，为了对所述纤维幅材(W)进行加湿，在所述纤维幅材(W)传送到所述加工区之前，将加湿剂向所述纤维幅材(W)的表面供给0.2-4秒，而且每平方米供给的加湿剂为0.01-10克，因而在经过所述加工区以后，所述纤维幅材的松厚度大于1.40cm3/g，PPS粗糙度为2-6μm。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加湿剂至少散布在所述纤维幅材(W)的该一侧上，该一侧的表面朝向所述加工区的背压件(5)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述加工区的长度和/或总压力根据所述加湿剂的供给时间和/或供给量来进行调整。
4.一种对金属带式压光机(1)中的纤维幅材(W)进行处理的设备，在所述设备中，环形金属带(2)布置成绕引导装置(3)旋转，并布置成与设在所述金属带(2)外侧的背压件(5)形成加工区，而且所述设备包括在所述纤维幅材(W)经过所述加工区之前、对所述纤维幅材(W)的至少一侧进行加湿的装置(7)，其特征在于，对所述纤维幅材(W)进行加湿的所述装置(7)沿所述纤维幅材的行进方向定位在所述加工区之前的位置，在该位置处，在所述纤维幅材(W)传送到所述加工区之前，将加湿剂向所述纤维幅材(W)的表面供给0.2-4秒，而且对所述纤维幅材(W)进行加湿的所述装置设置成使得每平方米供给的加湿剂为0.01-10克，因而在经过所述加工区以后，所述纤维幅材的松厚度大于1.40cm3/g，PPS粗糙度为2-6μm。
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