CN102883876B - 用来形成可以横向延伸的纤维材料的幅材、特别地纸幅材的方法和用来实施该方法的设备 - Google Patents

Abstract

一种用来形成可以横向延伸的纤维材料的幅材的方法，其特征在于：使厚度从其纵向轴线到其边缘增加的、弹性材料的、流体可渗透的、环形的传送器带（2，2’）经受至少一个局部横向伸展操作，所述局部横向伸展操作通过将传送器带的至少一个纵向带条从传送器带在其上自然地滑动的表面暂时撤出来实现，并且在伸展的状态中维持传送器带与至少一个支撑构件（4，4’，10）的表面的至少一部分接触，将具有按重量在3%和70%之间的液体含量的柔性纤维材料的幅材（16）放在弹性材料的所述传送器带（2，2’）的、已经横向伸展的那个部分上，通过真空的作用，在所述传送器带返回到其最初构型期间维持柔性纤维材料的所述幅材（16）附着到弹性材料的所述传送器带（2，2’），以引起所述幅材（16）的横向收缩并且同时部分地从所述幅材去除液体。

Description

用来形成可以横向延伸的纤维材料的幅材、特别地纸幅材的方法和用来实施该方法的设备

技术领域

本发明涉及一种用来形成可以横向延伸的纤维材料的幅材、特别地纸幅材的方法，和一种用来实施该方法的设备。

背景技术

2009年8月4日的国际专利申请WO20100015614描述一种用来形成可以横向延伸纤维材料的幅材、特别地纸幅材的方法。根据该文献，使具有一定水含量的柔性纤维材料的幅材附着到弹性表面，该弹性表面沿垂直于幅材前进方向的方向暂时并且局部伸展，并且幅材保持附着到所述弹性表面至少直到该弹性表面已经基本上恢复其最初构型。

发明内容

该方案已经被证明是特别有效的且有利的，但通过应用本发明的教导也已经突出使其更有利的能力，特别地在以下方面中：

弹性材料的传送器带的横向伸展一致性，

在横向收缩期间纤维材料幅材的附着，

干燥速度，

弹性材料的传送器带在横向伸展和弹性恢复到最初构型期间相对于与其接触的部分的滑动的容易，

当使用相同传送器带时该方法的可重复性。

用来形成可以横向伸展的纤维材料的幅材、特别地纸幅材的根据本发明的方法形成权利要求1的主题，而用来实施该方法的设备在权利要求23中被描述。

附图说明

下面参考附图通过一些优选实施例进一步阐明本发明，其中：

图1是用来实施根据本发明的方法的设备的示意图；

图2是在图1的线II-II上穿过的截面；

图3以与图1相同的视图示出设备，但处于操作状态；

图4是在图3的线IV-IV上穿过的截面；

图5以与图3相同的视图示出设备，但作为变体，用于弹性套筒的支撑辊具有凸起轮廓；

图6是在图5的线VI-VI上穿过的截面；

图7以与图3相同的视图示出设备，但作为变体，套筒通过向外推可以延伸；

图8以与图7相同的视图部分地示出设备，但挤压元件不同地成形；

图9以与图3相同的视图示出设备，但作为不同的变体；

图10是在图9的线X-X上穿过的截面；

图11以与图1相同的视图示出设备，但作为变体，用于弹性套筒的支撑辊由球保持器构成；

图12是在图11的线XII-XII上穿过的截面；

图13以与图11相同的视图示出设备，但处于操作状态；

图14是在图13的线XIV-XIV上穿过的截面；

图15以与图1相同的视图示出设备，但作为包括两个伸展站的变体；

图16是在图15的线XVI-XVI上穿过的截面；

图17以与图15相同的视图示出设备，但处于操作状态；

图18是在图17的线XVIII-XVIII上穿过的截面；

图19以与图1相同的视图示出设备，但作为包括两个伸展站的变体，该两个伸展站在被可延伸的弹性带包绕的两个不同的辊上操作；

图20是在图19的线XX-XX上穿过的截面；

图21以与图19相同的视图示出设备，但处于操作状态；

图22是在图21的线XXII-XXII上穿过的截面；

图23以与图4相同的视图示出设备，但作为具有毡元件的变体，该毡元件促进形成纸幅材的横向收缩阶段；

图24以与图3相同的视图示出设备，但作为具有弹性海绵材料的套筒的变体；

图25以与图24相同的视图示出设备，但作为具有部分地为弹性海绵材料的套筒的变体；

图26以与图24相同的视图示出设备，但作为变体，该变体使用插在两块布之间的弹性海绵材料的套筒；

图27以与图3相同的视图示出设备，但作为另外的变体；

图28是在图27的线XXVIII-XXVIII上穿过的截面；

图29与图1以相同的视图示出设备，但作为另外变体，被示出处于非操作状态；

图30示出相同的变体，但处于操作状态；并且

图31示意性地示出用于形成可以横向地且纵向地延伸的幅材的设备的另外变体。

具体实施方式

如从图可以看到的，在图1-4中示出的实施例中，本发明的设备包括卷绕辊4的、穿孔的或流体可渗透橡胶的、弹性管状套筒2，该辊包括一对周向凹槽6，该一对周向凹槽设置在离两个辊端部相等距离处。

套筒2可以由一层或多层可能扩展的弹性体构成，或者由可以是弹性的或非弹性的线形成的单个或多个织物构成（在这种情况中，线必须根据弹性编织法来编织），或者最后由前述物品形成的复合层构成。它也可以形成所谓平桌的带，该带在传统造纸机中接收来源于供给箱的混合物。

不管套筒由哪种方式形成，由于在后面将说明的原因，套筒沿其横向延伸的方向具有不同的厚度。

通过围绕两个辊端部折叠套筒边缘，然后通过任何传统系统固定折叠的套筒边缘，保证套筒2和辊4之间的连接的稳定性，所述固定例如可以包括将不可延伸的缆绳结合到套筒边缘中，或通过支承辊保持套筒2的所述边缘附着到辊4的端部。

在这里示出的实施例中，辊4或至少其位于两个周向凹槽6之间的中心部分8是空心的并且其圆柱形表面被完全穿孔。在其内部中，它容纳沿所述中心部分8的整个轴向长度延伸的、扇形的固定抽吸室10。

抽吸室10可以形成为分开的段以便调节抽吸力的强度。

这个抽吸室10连接到抽吸泵（图中未示出），并且其面对辊4的中心部分8的穿孔表面的圆柱形表面也是穿孔的或空气可渗透的。在穿孔表面的情况中，在形成所述穿孔表面的横向带条中，孔可以具有不同直径，以便同样在这种情况中调节抽吸力的强度。

该设备还包括安装在轴上的一对辊12，其轴线平行于辊4的轴线，并且可以在停止位置和操作位置之间平移，在该停止位置中，该一对辊布置在辊4的周向凹槽6外部（见图1和2），在该操作位置中，该一对辊与套筒2的插入部分一起部分地插在周向凹槽中。

当在操作中时，即，当该设备处于操作阶段并且辊12部分进入凹槽6中已经引起套筒2的横向伸展时，水含量在3%和70%之间的柔性材料的幅材16被允许落到套筒2的最大地伸展的部分上，该幅材16例如由离开造纸机的流动箱的纸混合物构成或者由完工的且再润湿的纸的幅材构成。当柔性纤维材料的该幅材安放在移动的套筒2的伸展的部分上时，抽吸室10产生的真空使得所述幅材16在已经最大地伸展的部分中和在紧接着的部分中附着到所述套筒2，即，当辊4和套筒2的旋转使该套筒的该部分脱离被辊16的接合时，因此使套筒的该部分能够弹性地再呈现未伸展的最初构型。显然的是，伴随维持柔性材料的幅材16一直附着到套筒2的吸入效果，套筒2从其伸展状态到其未伸展状态的弹性恢复使得幅材横向收缩，并且因此使得最终的幅材在其将来的使用期间可以横向延伸到与这个横向收缩相关的程度。

为了促进幅材16附着到套筒2，幅材可以有利地经受润湿。

值得注意的是，抽吸室10施加在经受横向收缩的柔性材料的幅材16上的真空也导致很多水从幅材去除，幅材的干燥时间显著减小并且因此在干燥系统（干燥端）的总长度的减小方面和在与其相关的能量消耗的减小方面是有利的。

从幅材16去除水在任何情况下可以通过使幅材经受高温（优选地，沿纵向不同）被进一步促进。

在需要除了可以横向伸展外也呈现一定蓬松度（bulk）的纤维材料幅材的某些应用中，在柔性材料幅材16上方有另一抽吸室（图中未示出）与抽吸室10面对。该另一抽吸室必须具有比室10的功率小的功率从而不从环形带2提起幅材16，但足以引起幅材厚度增加。

在根据本发明的设备实际实施中和在随后的实验测试中，注意到在套筒2的横向伸展期间，沿其长度的方向存在伸展不均匀性，该伸展不均匀性可能由以下事实引起：套筒2的某些部分附着到辊的中心部分8的圆柱形表面，而剩余部分处于自由空气中。本发明已经通过以下方法消除这个缺点：使得橡胶套筒2具有不同的厚度，更具体地，在与部分8接触的部分中具有较小的厚度并且在自由空气中的部分中具有较大的厚度。

以这种方式，套筒在较薄的与部分8接触的那部分中伸展更多，而套筒在较厚的剩余部分中伸展较少，但不直接涉及幅材16的横向收缩并且必须承受由辊12引起的较大应力。

此外，如已经发现的，套筒2的横向伸展不均匀性也由以下事实引起：在这个阶段期间，所述套筒受到沿辊4的中心部分8的表面切向滑动，并且还在周向凹槽6的边缘处和压辊12的边缘处折皱，本发明在存在所述套筒和所述设备的剩余部分之间的接触的那些部分使用减摩擦装置。

在图5和6中，辊4的中心部分8形成有凸起轮廓而不是圆柱形的，以这种方式，在所述套筒的伸展期间可以防止套筒2在辊4的中心部分8的边缘上折皱。在这个实施例中，两个压辊12优选地结合为单个辊，该单个辊具有凹入轮廓，该凹入轮廓基本上与凸起轮廓的辊的轮廓互补。

图7示出一种设备，其中用于弹性套筒2的支撑辊实际上由两个端部辊18组成，在该两个端部辊之间张紧套筒2。

在这种情况中，在柔性材料幅材10布置在其上的那个部分中，套筒2的伸展不是通过使得辊18接近旋转轴20，而是通过从所述轴撤出它们。

这可以有利地由一对固定的辊部分22实现，该一对固定的辊部分在它们的圆柱形表面上包括多个球24，该多个球促进套筒2的伸展和（在与所述辊部分22的干涉停止后）弹性恢复到其静止状态。

在图8的变体中，设置固定的挤压元件22′，该固定的挤压元件具有不同于固定的辊部分22的形式；具体地，它们首先垂直于辊18的旋转轴20向外延伸然后平行于所述轴延伸超过辊18。以这种方式，套筒2沿横向方向更大地伸展，从而为柔性纤维材料幅材16提供更大的支撑表面。

图9和10示出一种设备，其中套筒2通过接近辊18的旋转轴20（通过以设置有支撑球28的挤压元件26作用在套筒上被实现）而伸展。特别地，通过合适地选择这些挤压元件26的长度，可以被限定套筒2维持在伸展状态中的部分沿纵向测量的长度（见图10）。

图11和14示出辊4，该辊的中心部分8基本上由球保持器组成，球保持器在伸展期间有利于套筒2的滑动。相同的结果显然也可以通过在套筒2和辊4之间插入一薄层油脂或其它润滑物质来实现。

到目前为止描述的所有实施例包括单个伸展部分，然而，根据本发明，柔性材料幅材16可以经受多于一个伸展步骤。

图15-18示出一种设备，该设备具有单个辊4和单个套筒2，但具有两个分离的套筒伸展站。在经历第一横向收缩之后离开第一站的幅材16显然必须在套筒2经受第二伸展之前从套筒2被撤出，并且仅当套筒已经获得其最大伸展程度并且能够在幅材16上执行第二横向收缩时返回到与套筒接触。

相同的结果也可以通过图19-22中示出的不同设备构造获得。这个实施例包括被拉紧在两个辊4、4’之间的带2′，而不是包绕单个辊4的管状套筒2。每一个辊4、4’设置有用于带2’的其自己的伸展站。

同样，在这种情况中，如在前面描述的情况中那样，柔性材料幅材16显然必须在离开第一处理站时从带2’被撤出，并且在带2’已经在第二站中伸展之后再被布置在同一个带上。

纤维材料幅材16也可以在任何收缩步骤之前或之后经受润湿或合适物质的添加以便修改带特性。这使得该方法能够应用于已经形成的纸幅材。

在所有前面描述的且示出的实施例中，柔性材料幅材16的横向收缩通过所述幅材简单附着到套筒2和带2’而进行，该简单附着由套筒2或带2’从伸展状态进入非伸展状态的部分中的抽吸室10的真空效果引起。然而，根据本发明，如果幅材16在那个部分中被外部毡元件30压在套筒上，则幅材16到套筒2或带2’的附着效果也可以被加强，该外部毡元件也与抽吸室10协作以从幅材16去除水并且在形成时使皱折变平。毡元件30在幅材16上的压力可以根据要求被调节。

图23对应于图4，但已经结合这种毡元件30，该毡元件在经历横向伸展之后它恢复到其静止状态的套筒2的那个部分中保持附着到套筒2。毡元件30的存在保证幅材16更好地附着到套筒2和从所述幅材更好地抽出水。

毡元件30可以与套筒2以相同周边速度或以较低速度前进，以便获得具有较大蓬松度的最终产品，并且该最终产品不仅具有横向延伸性而且具有纵向延伸性。

使幅材16经受用于使得幅材前进并且作用在幅材的下表面上的环形传送器2的相反作用并经受作用在幅材上表面上并且对抗幅材的前进的挤压元件，这并不是一定需要毡元件20，而是替代地也可以由一个或更多个辊实现，该一个或更多个辊压在所述幅材16上使得该幅材保持附着到环形传送器2的表面。

特别地，毡元件可以由传统压干机（靴压机）替代。

在本发明的不同实施例中，套筒2（或带2’）不是仅仅由弹性材料形成，而是由弹性海绵材料形成，使得横向伸展阶段还包括其沿其厚度的方向的挤压。以这种方式，套筒2到其不受应力状态的弹性恢复还导致厚度增加并且因此导致从幅材16吸收水的效果。

图25中示出的设备不同于图24中示出的设备之处在于，套筒2’的仅仅中心带条由海绵材料形成。

图26中示出的设备示出由两块布或网32构成的套筒，弹性海绵套筒34插在该两块布或网之间。这特别地实现使用非弹性材料制成的布或网32，并且替代地利用海绵材料的固有弹性。

图27和28中示出的设备不同于图9和10中示出的实施例之处在于，挤压元件由环形带36构件，该环形带被张紧在返回辊38之间，返回辊38布置成使得通过合适地成形抽吸室10，经受伸展的套筒2的那个部分的延伸可以以希望的方式被修改。

在图中，带36被示出为具有扁平横截面，然而，它们显然地可以为圆形横截面的常用带的形式。

图29和30中示出的设备基本上对应于已经参考前面的图示出的设备，但取代挤压辊12通过将套筒的带条插入到辊4的凹槽中而伸展套筒2，挤压辊将套筒在外部折叠在辊4的端部之上。这个实施例需要较大轴向长度的套筒2，并且对于辊4，支撑轴40延伸一定距离超过辊端部并且承载（固定到支撑轴的端部）套筒2的端部。

以这种方式，辊4的构造更加简单，此外，辊4的整个侧表面可以用作柔性纤维材料的幅材16的支撑表面。

在某些情况中，需要获得一种纤维材料幅材，该纤维材料幅材除了沿横向可延伸外，也沿纵向可延伸。

为此，可以使用这样一种设备，其中同一幅材16可以经受顺序的两个处理，第一个处理用来实现幅材16的横向收缩，并且第二个处理用来实现其纵向收缩。

图31示意性地示出这种设备。在这种设备中，除了具有横向弹性外也具有纵向弹性的套筒2除了小部分外几乎完全地包绕辊4，在该小部分中，套筒在与辊42对应的位置中与辊4分离，该辊42以速度v₂旋转，该速度v₂基本上等于辊4旋转的速度v₁。然后，套筒2在返回到与辊4接触（在辊46处）之前在辊44附近经过。

辊44的旋转速度v₃大于辊42的旋转速度v₂，而辊46的旋转速度v₄基本上等于辊42的旋转速度v₂和辊4的旋转速度v₁。

以这种方式，由于各个辊的速度差，套筒2在辊44和46之间的部分中经受纵向伸展，并且在辊44和46之间的部分中经受弹性恢复。因此，当柔性材料幅材16在套筒已经横向伸展的点处安放在套筒2上时，由于前述原因而发生横向收缩。在这种处理终止时，幅材16随后在套筒经受纵向伸展之前从套筒2被撤出。

在与辊44对应的位置中，即，当套筒2已经纵向伸展时，使得已经横向收缩的幅材16再次附着到套筒2，套筒沿辊44和46之间的下一个部分返回到其最初构型，从而引起幅材16的纵向收缩。

因此，通过该设备可以获得这样的纤维材料幅材，该纤维材料幅材在该幅材16顺序地经受的双收缩处理之后可以既横向地又纵向地延伸。

无论弹性带2是否具有其中它已经经受横向伸展并且可能也经受纵向伸展的一个或更多个部分，都可能有利的是，在该过程的任何阶段、在机器内或在机器外，纤维材料幅材16还要通过液体或粉末物质或通过大气等离子体经受不同的处理。特别地，可以通过喷雾或通过穿过箱提供再润湿处理，根据要获得的纸材料必须具有的性质，处理液体由水或着色剂物质或防水物质或类似物组成。

实施本发明的方法的设备可以有利地与用来获得纤维材料幅材的、例如US2624245和US6024832中描述的、传统的起皱和收缩机结合，该纤维材料幅材可以通过利用扩展褶皱的性质纵向地伸展，并且也可以通过利用沿横向方向的纤维材料的延伸特性横向地伸展。它也可以有利地与联结机器结合以形成具有用于它们的各种用途的最合适的特性的任何类型的联结的幅材。

Claims (13)

1.一种用来形成能横向延伸的纤维材料的幅材的方法，其特征在于：

使厚度从其纵向轴线到其边缘增加的、弹性材料的、流体可渗透的、环形的传送器带(2，2’)经受至少一个局部横向伸展操作，所述局部横向伸展操作通过将传送器带的至少一个纵向带条从传送器带在其上自然地滑动的表面暂时撤出来实现，并且在伸展的状态中维持传送器带与至少一个支撑构件(4，4’，10)的表面的至少一部分接触，

将具有按重量在3％和70％之间的液体含量的柔性纤维材料的幅材(16)放在弹性材料的所述传送器带(2，2’)的、已经横向伸展的那个部分上，

通过真空的作用，在所述传送器带返回到其最初构型期间维持柔性纤维材料的所述幅材(16)附着到弹性材料的所述传送器带(2，2’)，以引起所述幅材(16)的横向收缩并且同时部分地从所述幅材去除液体，

所述方法还包括：

将安装在由基本上刚性材料的辊(4)构成的支撑构件上的弹性材料的套筒(2)用作传送器带，所述辊具有的侧表面穿孔并且设置有一对周向凹槽(6)，所述套筒在其两个边缘固定到所述辊的端部，并且

通过将所述套筒的、覆盖所述周向凹槽(6)的两个周向带条暂时插入到所述周向凹槽自身中，使得所述套筒(2)横向伸展。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过一对挤压辊(12)使得所述弹性套筒(2)的、覆盖所述支撑辊(4)的凹槽(6)的两个周向带条经历暂时插入，所述挤压辊具有的轴线平行于所述支撑辊的轴线并且布置在与所述凹槽对应的位置中。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

将安装在由一对间隔开的辊(18)组成的支撑构件上的、弹性材料的套筒(2)用作环形的传送器带，并且

通过将覆盖由所述间隔开的辊限定的周向腔的所述套筒的中心带条从所述周向腔暂时撤出，使得弹性材料的所述套筒(2)横向伸展。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，使所述弹性套筒(2)经受固定的挤压元件(22’)的作用，所述挤压元件除了作用在挤压元件与其接触的所述套筒的那个部分上以用于从由所述两个辊(18)限定的所述周向腔撤出套筒之外，还引起套筒平行于所述辊(18)的轴伸展。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

将安装在支撑辊(4)上的、弹性材料的套筒(2)用作环形的传送器带，所述支撑辊的轴向长度小于所述套筒的轴向长度，所述套筒在其端部固定到所述辊的旋转轴的外部延伸部分(40)，并且

通过一对挤压辊(12)使得弹性材料的所述套筒横向伸展，所述一对挤压辊的轴线平行于所述支撑辊(4)的轴线，并且所述一对挤压辊分开的距离大于所述支撑辊的轴向长度，并且使所述一对挤压辊垂直于所述轴线平移以便使得所述套筒的突出超过所述支撑辊的那些部分接近其轴线。

6.如前述权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述环形的传送器带(2，2’)不仅经受局部横向伸展，而且经受局部纵向伸展，然后将柔性纤维材料的所述幅材(16)放在已经纵向伸展并且正弹性恢复到其最初构型的传送器带部分上。

7.如权利要求中1－6中任一项所述的方法，其特征在于，不仅使柔性纸材料的所述幅材(16)经受横向收缩和可能的纵向收缩，而且用一种物质使所述幅材经受浸渍处理，所述物质能够为获得的纤维材料幅材提供相应的特定性质。

8.一种用来从具有3％和70％之间的水含量的柔性纤维材料的幅材(16)生产能横向延伸的纤维材料幅材的设备，其特征在于包括：

弹性材料的流体可渗透的环形的传送器带(2，2’)，其厚度从其纵向轴线到其边缘增加，

用来在将所述传送器带的至少一个纵向带条从传送器带在其上自然地滑动的表面撤出之后引起所述环形的传送器带(2，2’)的局部横向伸展并且在这种伸展的状态中维持传送器带附着到至少一个支撑构件(4，4’)的表面的至少一部分的装置，

用来将柔性纤维材料的所述幅材(16)放在环形的传送器带的横向伸展部分上的装置，以及

至少一个固定的真空源(10)，所述真空源通过所述环形的传送器带(2，2’)起作用，以在所述传送器带弹性恢复到其最初构型期间维持柔性纤维材料的所述幅材附着到传送器带，从而以这种方式使得柔性纤维材料的所述幅材横向收缩并同时部分地从所述幅材去除液体，

其中，所述环形的传送器带(2，2’)由套筒组成，由基本上刚性材料的支撑辊(4，4’)构成的所述支撑构件具有的侧表面是穿孔的并且被所述套筒包绕。

9.如权利要求8中所述的设备，其特征在于，所述支撑辊(4，4’)设置有由所述套筒(2，2’)覆盖的至少一个周向凹槽(6)，所述套筒在其两个边缘固定到所述支撑辊的端部。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，包括一对挤压辊(12)，所述一对挤压辊具有的轴线平行于所述支撑辊(4，4’)的轴线，并且用于使得所述套筒(2)暂时局部插入到所述周向凹槽(6)中。

11.如权利要求8所述的设备，其特征在于，包括由包绕基本上刚性的材料的辊(4，4’)的套筒(2)构成的所述环形的传送器带，所述辊具有的侧表面是穿孔的并且设置有一对周向凹槽(6)，所述套筒在其两个边缘固定到所述辊(4，4’)的端部，并且所述设备还包括安装在轴(14)上的一对挤压辊(12)，其能垂直于所述轴的轴线平移以将所述挤压辊插入到所述周向凹槽(6)中并且以这种方式将所述套筒(2)的、覆盖所述周向凹槽的那些部分拉到所述周向凹槽中。

12.如权利要求8所述的设备，其特征在于，包括由包绕居中地设置有周向凹槽的、基本上刚性的材料的辊(4)的套筒(2)构成的所述环形的传送器带，所述套筒在其两个边缘固定到所述辊(4)的端部，并且所述设备还包括一对挤压辊(12)，所述一对挤压辊用于通过插入而进入所述周向凹槽，并且以这种方式将所述套筒(2)的中心带条拉到所述周向凹槽自身中。

13.如权利要求8－12中的任一项所述的设备，其特征在于，还包括：用来在所述环形的传送器带(2，2’)中引起局部纵向伸展的装置；和用来将柔性纤维材料的所述幅材(16)放在已经纵向伸展并且正弹性恢复到其最初构型的传送器带部分上的装置。