CN102791924A - 用于制造含纤维的产品的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于产生纤维材料的方法和系统。纤维悬浮液供应到丝网上，从而使得形成了纸幅、且干燥了所形成的纸幅。另外，在该方法中，在纸幅形成之后，纸幅保持至少部分地连续地接触着所述长丝网、直到纸幅的干物质含量超过预定极限值，在任何情况下至少到压榨部。用于在纸幅形成机中产生纤维材料的系统包括紧固构件，其用于将丝网放置于所述机器中从而使得丝网从至少纸幅形成部连续地运行基本上到压榨部。

Description

用于制造含纤维的产品的方法和系统

技术领域

本发明涉及用于制造含纤维的产品的方法。本发明还涉及用于制造含纤维的产品的系统。

背景技术

已发现具有相对较大的纳米原纤化纤维素(NFC)含量的含纤维薄片具有特定相关性质。一片的表面相对于该片的体积的相对比例在该片变得更小时增加，因此，纳米粒子的性质常常在很大程度上不同于宏观片/宏观件的性质。利用纳米原纤化纤维素能实现的、且与工业相关的性质包括(例如)特别高的拉伸强度，很低的孔隙率和部分半透性。除了其它方面之外，这些性质使得纳米原纤化纤维素为受欢迎的原材料，且包含它的产物将会具有多种工业用途。

目前，纳米原纤化纤维素作为用于诸如纸张或纸板这样的纤维产品的原材料的应用在实践中仍受到各种问题限制。纳米原纤化纤维素为类似凝胶的材料，即使在较低稠度，且从具有高含量纳米原纤化纤维素的纤维材料除水常常较为缓慢。而且，纳米原纤化纤维素易于粘到所用的丝网上，因为纳米原纤化纤维素的小粒子特别强固地粘附到造纸网布（wire cloth）上，这可能会在包含纳米原纤化纤维素的纤维产品的制造过程中造成问题；由于粒子较强的粘附性，纸幅与丝网分离开需要相对较大的力。由于粘附到丝网索造成的问题常常由于湿的纳米原纤化纤维素具有相对较低的内在强度而加剧/显著，为此，用于将纸幅与丝网分开所需的力可大于所述湿纤维悬浮液的内部强度。特别是在浆料悬浮液中的纳米原纤化纤维素的含量相对较高的情况下，纸幅的内部湿强度可能相对于纸幅与丝网之间的力易于保持较低，从而使得完整纸幅与丝网分离是特别成问题的。

在现有技术的造纸过程中，当纸幅仍具有低的干物质含量时，纸幅通常在很早阶段与丝网分离开，为此，向纸幅形成机中的浆料悬浮液添加纳米原纤化纤维素可导致纸幅形成机特别低的运行速度，这继而可显著地降低待运行的级的成本效率。而且，由于使包含纳米原纤化纤维素的纸幅脱水可能比正常更慢，这个问题可加剧。

除了上文提到的问题之外，使用纳米原纤化纤维素的额外问题可为以下现实：目前在生产中常用的丝网对于小粒子而言是通常相对粗糙的，其中当使用这样的丝网时纳米原纤化纤维素的保留程度可保持在特别低的水平。

在实验室条件下，通过使用特别小目网，所谓的细目网，其密度可例如为200目，则所述分离浆料与丝网的问题和丝网的密度问题已得到了解决。以此方式，通常实现了纳米原纤化纤维素足够高的保留程度。除了首先在细目网上制造具有高含量纳米原纤化纤维素的纤维薄片之外，所述纤维薄片也已在细目网顶部上、在实验室条件下被干燥，直到已增加了薄片的干物质含量。基本上包含纳米原纤化纤维素的薄片的干燥强度显著地高于其湿强度，从而使得干燥到充分程度的薄片能没有问题地正常地与长的丝网分离。

纤维纸幅在其干燥时倾向于收缩。由于纸幅状产物通常在纸幅纵向上保持绷紧，干燥收缩的问题通常出现在纸幅横向上。这些问题可出现在制造常规纤维产品中以及制造包含基本上纳米原纤化纤维素的纤维产品中。由于当纸幅干燥时出现干燥收缩，可能可通过操作使得纸幅将会比正常接触着上面形成有纸幅的造纸网布更长，来克服这个问题。

以较大规模，例如在造纸厂中，尚无上文所提到的这些问题的实际解决方案。因而，在各种纸幅形成机中或相对应的机器中，将会需要在产品过程中能以更好办法制造纤维产品的方案。

发明内容

本发明的目的是为了寻找由于低干物质含量造成的上述问题的解决方案，从而使得纤维产品被保持足够长的时间与上面形成有纸幅的造纸网相接触。根据一有利实施例，该目的是：通过在纸幅与所述丝网分离之前干燥所述纸幅到充分程度，来在制造纸幅状纤维产品的过程中缓解/减轻包含纳米原纤化纤维的纤维纸幅与丝网分开的问题。在另一有利实施例中，该目的是为了减少和/或控制该纸幅在横向上的干燥收缩。

在根据本发明的方案中，能在纸幅的干物质含量到达预定限度值的这样一阶段来执行纸幅与丝网的分离。在一有利实施例中，当纸幅的内部强度大于在纸幅与丝网之间的有效力时实现这个目的。以此方式，纸幅当与丝网分离时能保持完整。根据一有利实施例，大量纳米原纤化纤维素能包括于产品中，从而使得纸幅仍能在不使纸幅破裂的情况下与丝网分离。根据另一有利实施例，当纸幅的干物质含量使得纸幅在横向上的干燥收缩已减小到所需程度时能使纸幅与纸幅形成丝网分离开。

根据本发明的一实施例，纸幅被支承于至少一个丝网上，从丝网的形成到至少压榨部，例如经过了至少压榨机的第一压榨辊隙（press nip），优选地到纸幅形成机的干燥部。在此情况下，纸幅由从纸幅形成一直到至少所述阶段的基本上连续地由相同的至少一个丝网所支承。在一个实施例中，待制成的纸幅基本上由至少一个相同及相同的丝网支承到所述压榨部的实质上至少半途。根据一个实施例，纸幅从形成该纸幅到至少经过干燥部中的第一干燥组，优选地到干燥部的基本上半途，是由相同丝网所支承着的。在一个实施例中，纸幅由经过整个干燥部的相同丝网所支承，例如支承到纸幅靠近纸幅形成机的第一压光机（calender）、涂布单元或机器轧辊的点。

在一个实施例中，纸幅由仅一个长丝网，即在纸幅的仅一侧上加以支承。在使用长丝网的一有利实施例中，所述长丝网的网目尺寸有利地选择为使得可以改进包含着纳米原纤化纤维素的纤维材料的保留。在本发明的一个实施例中，纸幅由比造纸中常用的丝网，即所谓的细目网更致密的丝网来加以支承。在一个实施例示例中，这些细目网设于纸幅的两侧上。

在本发明的一个实施例中，与纸幅接触的长丝网是由可比长丝网更粗糙的单独丝网所支承的。在此情况下，长丝网被优选地放置于浆料与正常丝网之间。这些所谓正常丝网中的若干丝网能够沿着由长丝网行进的整个路径放置，或者它们可例如仅放置于干燥部中。在一有利实施例中，纸幅至少一直到干燥部由长丝网支承，且且并未采用任何正常丝网、或者它们仅应用于干燥部中。

用于制造根据本发明的纤维产品的方法主要特征为将在权利要求1中所提出的内容。用于制造根据本发明的纤维产品的方法主要特征为将在权利要求6中所提出的内容。

附图说明

在下文中，将参看附图更详细地描述本发明，在附图中：

图1为示出了具有根据一示例的丝网方案的纸幅形成机的示例实施例；以及

图2示出了根据图1所示的实施例的丝网方案的有利细节。

具体实施方式

在本申请中，纸幅形成机指的是用于制造包含纤维材料的纸幅的机器。这样的机器可为例如造纸机，纸板机或另外相对应的机器。

纸幅指的是呈连续纸幅形式运行的平面产品，其基本结构为至少部分地由纤维或纤维部分所形成的网格。纤维中的至少某些包含纤维素。此外，纸幅可包含各种量的其它物质，诸如各种填料、表面活性剂和添加剂。而且，水通常用于制造过程中。制造过程的最终产品可为例如纸、纸板、薄的木-塑料复合物或相对应产品。

在本申请中，细目网指的是目数为至少130、140或150的致密丝网。细目网也可更致密，诸如，具有至少180目，至少200或至少220的丝网。在本申请中，正常丝网指的是通常用于纸幅形成机中的现有技术的湿网或干燥网。目数指示着在诸如丝网中的过滤器中每一英寸的长丝/细丝的数量。

在本申请中长丝网指的是：基本上从纸幅形成部(丝网部)延伸到至少压榨部，优选地到压榨部中的第一压榨辊隙的丝网。

正常丝网9指的是常用丝网，包括湿网和干网。正常丝网9在本申请中也可被称作第二丝网9。

纳米原纤化纤维素(NFC)指的是单个微纤丝已彼此分离的这样的纤维材料。纳米原纤化的纤维素粒子通常具有不大于1 μm的长度，且它们的直径小于1 μm，通常从大约2nm至200nm。纳米原纤化纤维素粒子的尺寸取决于生产纳米原纤化纤维素的方法。与纤维的常规研磨不同，在生产纳米原纤化纤维素中，目的是为了压碎纤维素纤维。在其外观中，纳米原纤化纤维素通常为透明的凝胶状材料。

图1示出了本发明的有利实施例。图2示出了根据图1的实施例的丝网方案的有利细节。图1和图2示出了纸幅形成机1，流浆箱或压头箱（headbox）2、纸幅形成部(丝网部)3、压榨部4、干燥部5、压光机6、卷纸机7、长丝网8、正常丝网9和纸幅10。

在根据本发明的方案中，可提供一个或多个正常丝网9，但也可能的是根据本发明的方案可不具有任何正常丝网9。正常丝网9能特别地留在存在至少一个长丝网8的机器的那些部段中。在一有利示例中，长丝网8优选地为细目网。根据本发明的一有利示例，正常丝网9可用于纸幅形成机中与长丝网8基本上相同的位置，从而使得正常丝网至少部分地放置于纸幅形成机的长丝网8与轧辊之间。以此方式，正常丝网9可防止一个或多个长丝网8的磨损。这可为有利的，因为长丝网8可为相对昂贵的丝网，在此情况下，替换正常丝网8常常比替换长丝网8更廉价。

纸幅10通常从流浆箱2供应到纸幅形成部3。在根据本发明的机器中，存在着至少一个长丝网8，且长丝网的合适数量通常取决于纸幅10形成机1的类型。通常，长丝网8的数量精确地为一个或精确地为两个，取决于纸幅形成机1的类型。长丝网8能由纸幅形成部3中的正常丝网9(a)加以支承。在此情况下，正常丝网9(a)能延迟长丝网8的磨损。

从纸幅形成部3，纸幅10由至少一个长丝网8加以支承，在干燥过程中向前通常运送到压榨部4，其中，长丝网8能由压榨部的正常丝网9b、9c所支承，在此情况下，所述正常丝网9a、9c能延迟长丝网8的磨损。在压榨部中，正常丝网9b、9c中的一个或两个也可从根据本发明的方案被排除，如果它们已经被长丝网8替换。在一有利实施例中，替换长丝网8以从纸幅形成部3经过压榨部4的第一压榨辊隙来支承纸幅10，之后，长丝网再次被引导至纸幅形成部。根据另一有利实施例，放置长丝网8以支承纸幅经过压榨部4中的第二压榨辊隙和/或第三压榨辊隙，之后，纸幅与长丝网8分离，该长丝网8然后被引导至纸幅形成部3。

从压榨部4，纸幅10有利地被进一步引导至干燥部5。在一有利实施例中，纸幅10由至少一个且相同的长丝网8支承，从纸幅形成部3引导至干燥部5。在一有利实施例中，放置长丝网使得，从纸幅形成部3一直到干燥部5中所需的干燥组，诸如，第一干燥组、第二干燥组、第三干燥组、第四干燥组或第五干燥组，纸幅10与相同长丝网8接触。然后，纸幅10与长丝网8分离，之后，纸幅在该过程中被向前引导，其中，其可例如与正常丝网9接触，如在常规造纸中那样。干燥部5可具备一个或多个正常丝网9d至9g，作为长丝网8的补充。正常丝网9中的至少某些可被设置于纸幅形成机1的干燥部5中与长丝网8基本上相同的位置，放置于长丝网8与纸幅形成机1的一个或多个轧辊之间，其中所述正常丝网9可延迟长丝网8的磨损。

可提供一个长丝网8，在此情况下，长丝网8可放置于纸幅10的一侧上，或者例如，可提供两个长丝网8，从而使得第一长丝网8放置于纸幅10的一侧上、且另一长丝网放置于纸幅的另一侧上。如果提供两个长丝网8，则可放置正常丝网9，例如与一个长丝网8相连接(若需要)、或与两个长丝网8都相连接。在某些情况下，与两个长丝网8相连接放置正常丝网9可为优选的，例如用以防止长丝网8的磨损。如果在该机器中存在两个长丝网8，即，优选地，一个长丝网8在纸幅的每侧上，则纸幅与长丝网8的分离可基本上同时发生，或基本上不同时发生，即，逐个发生，从而使得纸幅10首先与一个长丝网8分离、且然后与另一长丝网8分离。在许多情况下，如果考虑到该过程的功能，仅一个是可能的，更合乎需要的是使用仅一个长丝网8以最小化成本。但在某些情况下，必需在纸幅的干燥长度的至少部分上使用两个长丝网8。可例如与所谓的间隙形成器相关地出现这种情形。

长丝网8放置于纸幅形成机1中，有利地使得至少从纸幅10形成部8到纸幅10的压榨部4，例如到压榨部的半途、或一直到干燥部5，纸幅10与长丝网8连续接触。如果机器1具备与长丝网8接触的正常丝网9，则长丝网8优选地放置成使得其在至少一个正常丝网9与纸幅10的至少一侧上的纸幅10之间。长丝网8与纸幅10优选地保持彼此接触，直到纸幅10充分干燥以与长丝网8分离。能确定纸幅的所需干物质含量，例如，使得纸幅在与丝网分开时为完整的和，/或使得能防止在纸幅横向上的干燥收缩。此后，若需要，纸幅10能由正常丝网9支承。

可能的正常丝网9的数量和位置可甚至在很大程度上与上文所述的本发明的某些有利实施例不同。基本方面在于，长丝网8放置于纸幅形成机1中，从而使得所述长丝网从至少纸幅形成部3到压榨部4，更优选地到干燥部、或例如一直到可能的第一压光机或机器轧辊以连续方式支承纸幅10。通常，穿过压光机插入长丝网8对于所需最终结果而言并非必需的，且考虑到所需最终结果，可优选地不输送长丝网8通过压光机6。

优选地，长丝网8具备用于在其每一圈期间清洁长丝网8或其部分的清洁构件。这能实际上通过安装现有技术的用于清洁长丝网8的合适清洁构件，诸如射流，来实施。优选地，长丝网8的每个点的这种清洁总是在纸幅10已与长丝网8分离之后、但在长丝网8的所述点再次处于纸幅10供应到纸幅形成机的纸幅形成部(丝网部)的纸幅形成机的该点之前发生。

为了确保纸幅10的高效干燥，常常有利地提供纸幅形成部3和/或压榨部4，其具有用于加速干燥的某些单独的器件或装置。其可为现有技术的器件或装置，诸如，吸水箱和/或吸水辊。特别是在两个网一个重叠在另一个顶部上的情况下，可需要提供比正常更多的这样的装置，和/或这样的装置可比正常情况更高效。

纸幅10可在纸幅10的干物质含量充足的阶段与长丝网8分离。干物质含量可为充分的，例如，当其为至少8%重量百分比，9%重量百分比，10%重量百分比，11%重量百分比，12%重量百分比，13%重量百分比或者14%重量百分比时，但例如由于丝网的结构，其也可有利地为至少15%重量百分比，18%重量百分比，20%重量百分比，25%重量百分比，30%重量百分比，40%重量百分比或至少60%重量百分比。合适干物质含量特别地受到用于干燥纸幅的设备和特别地受到与纸幅相接触的丝网的性质等影响。

在一示例中，由于本发明，可将浆料悬浮液中的纳米原纤化纤维素的含量设置为较高，其中可能实现例如最终产物中所需的性质。因此，通过采用根据本发明的长丝网方案，也可能在浆料中包括相对较大量的纳米原纤化纤维素，例如使得至少10%重量百分比，至少20%重量百分比，至少30%重量百分比，至少40%重量百分比，至少50%重量百分比，至少60%重量百分比或至少70%重量百分比的纸幅10的干物质由纳米原纤化纤维素组成。若需要，例如当最终产物的性质需要时，可能包括大量纳米原纤化纤维素使得至少80%重量百分比或甚至至少90%重量百分比的纸幅10的干物质由纳米原纤化纤维素组成。在某些情况下，本发明的方案可更适用于纸幅中的纳米原纤化纤维素含量增加时，因为在此情况下，纸幅与网的分离可变得比之前更困难。利用根据本发明的方案，可能部分地或甚至完全地防止机器技术性质将会变成提高纳米原纤化纤维素数量的阻碍的情形。

根据示例方案，由较大力将纸幅支承到丝网上可防止纸幅在横向上的干燥收缩，当支承继续足够长时间、或者甚至基本上沿着纸幅的整个干燥路径时。特别是在此情况下，本发明也可在制造所谓的正常纤维纸幅等中用于控制在横向的干燥收缩。在包含纳米原纤化纤维素的纸幅制造中，可实现额外优点，因为已常常发现添加纳米原纤化纤维素具有（特别地在纸幅横向上）增加干燥收缩的效果。当使用现有技术方案时，所述类型的纸幅在横向上的收缩可因而甚至超过10%。大部分干燥收缩常常在干燥结束时发生，在此情况下，保持纸幅在长丝网8上可显著地防止干燥收缩，特别是当其从纸幅形成部基本上到干燥部的结束发生时。

即使本发明对于包含纳米原纤化纤维素的浆料特别重要，本发明也可结合不包含纳米原纤化纤维素的这样的纤维浆料使用。以此方式，可能显著地减少例如在压榨部中的纸幅破裂。而且，可便于控制纸幅在横向上的收缩。本发明适用于各种纸幅形成机中的应用，且上文所提出的示例预期并不限制本发明。因此，本发明并不仅限于在图1和图2中提出和在上文的描述的示例，本发明的特征在于将会在所附权利要求中提出的内容。

Claims (11)

1.一种用于生产纸，纸板或相对应纤维材料的方法，其中方法：

-将浆料悬浮液供应到第一丝网(8)上从而使得形成纸幅(10)，以及

-干燥所形成的纸幅(10)，

其特征在于，还在该方法中：

在形成所述纸幅(10)之后连续地从纸幅形成部(3)到压榨部中的第一压榨辊隙，所述纸幅(10)保持与相同的所述第一丝网(8)接触。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，纳米原纤化纤维素包括于所述纸幅中，且在所述纸幅中纳米原纤化纤维素的含量，以干物质含量计算为至少10%重量百分比，至少20重量 %，至少30%重量百分比或者至少40%重量百分比。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述纸幅中纳米原纤化纤维素的含量，以干物质含量计算为至少50%重量百分比，至少60重量 %，至少70%重量百分比或者至少80%重量百分比。

4.根据前述权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一丝网(8)在至少一侧上在其路径的至少部分上是借助于第二丝网(9)而支承的。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述方法中，所使用的所述第二丝网(9)为网目尺寸大于所述第一丝网(8)的网目尺寸的丝网、和/或具有比所述第一丝网(8)更短总长度的丝网。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述纸幅保持与所述第一丝网连续地接触，直到所述纸幅的干物质含量为至少10%重量百分比，12%重量百分比，15%重量百分比，20%重量百分比，25%重量百分比，30%重量百分比，40%重量百分比或者至少50%重量百分比。

7.一种用于生产纸，纸板或相对应纤维材料的系统，所述系统包括具有至少以下部件的纸幅形成机(1)：

-第一丝网(8)，

-纸幅形成部(3)，其配备有用于向所述第一丝网(8)上供应浆料悬浮液以形成纸幅(10)的器件，以及

-压榨部(4)，其配备有用于减少所述纸幅的水分含量的器件，

其特征在于，所述第一丝网(8)放置于所述机器(1)中，从而使得其布置成从至少所述纸幅形成部(3)连续地运行到所述压榨部(4)，其中所述第一丝网(8)连续地从所述纸幅形成部(3)到至少所述压榨部中的第一压榨辊隙来支承着待形成的纸幅。

8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：至少干燥部(5)配备有用于通过温度效应来显著地减少所述纸幅的水分含量的器件，且所述第一丝网(8)放置于所述纸幅形成机(1 )中从而使得相同的所述第一丝网(8)从至少所述纸幅形成部(3)连续地运行至所述干燥部(5)。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述干燥部(5)包括第一干燥组、第二干燥组和第三干燥组，其特征在于，所述第一丝网(8)放置成使得：其从所述纸幅形成部(3)连续地运行到所述干燥部(5)中的至少第二干燥组或第三干燥组。

10.根据前述权利要求6至9中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统不仅包括所述第一丝网(8)、而且还包括第二丝网(9)，所述第二丝网(9)放置于所述纸幅形成机(1)中以支承所述第一丝网(8)从而使得所述第二丝网(9)处于与所述长丝网(8)相接触的至少某阶段。

11.根据前述权利要求6至10中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第三丝网，所述第三丝网放置于所述纸幅形成机(1)中，从而使得所述第三丝网也从所述纸幅形成部(3)连续地运行到所述压榨部(4)，使得所述第三丝网也从所述纸幅形成部(3)连续地到所述压榨部中的至少第一压榨辊隙来支承着待形成的纸幅。

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