CN103266528B - 造纸设备及造纸方法 - Google Patents

Abstract

一种造纸设备，包括成型部、湿转移部以及干燥部，成型部用于将造纸原料成型纸幅，湿转移部用于将成型的纸幅转移至干燥部对纸幅进行干燥，在湿转移部设置气流发生箱，该气流发生箱朝向纸幅的表面设有孔洞，气流发生箱用于通过所述孔洞向纸幅喷射气流，且在纸幅表面形成图案，该图案用于替代纸幅在干燥后的压花工艺中形成的压花图案。本发明还提供一种造纸方法。利用该设备和方法制造的生活用纸可以在抄造前段形成类同于压花图案，能够省略后段压花工序，缩短造纸的工艺流程。

Description

造纸设备及造纸方法

技术领域

本发明涉及一种造纸设备及造纸方法，特别涉及一种能够形成类同于压花图案的造纸设备和相应的造纸方法。

背景技术

生活用纸在日常生活中的应用非常广泛，如面纸、卫生纸、擦拭纸等都是公众所熟知的。通常为了提升生活用纸的某些物理特性，如松厚性、吸水性等以及增加生活用纸的美观程度，都会采用某种工艺从而使得生活用纸表面上形成呈凹凸状的花纹或图案，从而提升生活用纸的附加值。

目前在生活用纸表面形成图案的工艺主要是在后期加工工段对纸张进行压花。加工工段的压花工艺通常是使纸张通过由两辊形成的压花辊隙来达到在纸张表面形成图案的目的，其中的一个辊或两个辊表面设置有凸起或凹陷的压花图案。

现有的压花工艺固然可在生活用纸上形成需要的压花图案，但是毕竟作为一种后段加工工艺，使得生活用纸的加工流程变长。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种造纸设备及造纸方法，其可省去后段加工过程中的压花工序的同时，亦能在生活用纸上形成与压花图案类同的图案。

一种造纸设备，包括成型部、湿转移部以及干燥部，成型部用于将造纸原料成型纸幅，湿转移部用于将成型的纸幅转移至干燥部对纸幅进行干燥，在湿转移部设置气流发生箱，该气流发生箱朝向纸幅的表面设有孔洞，气流发生箱用于通过所述孔洞向纸幅喷射气流，且在纸幅表面形成图案，该图案用于替代纸幅在干燥后的压花工艺中形成的压花图案。

一种造纸方法，步骤包括：

利用成型部抄造成型纸幅，且纸幅被传递至湿转移部；

在湿转移部上设置气流发生箱，气流发生箱朝向纸幅的表面设置有孔洞，控制相应的孔洞朝向随湿转移部移动的纸幅喷射气流，在该纸幅的表面形成相应的图案；

将该纸幅从湿转移部转移至干燥部并对纸幅进行干燥，且该纸幅上形成的图案被保留以用于替代压花加工形成的压花图案。

与现有技术相比，本发明提供的在生活用纸表面形成图案的设备和方法，在传统的生活用纸纸机的基础上即可使纸张在抄造工段生成图案。与传统的生活用纸压花技术相比，采用本发明所提供的在生活用纸表面形成图案的方法，在前段抄纸工序即可形成图案，因而在后段加工段不需要对纸张再进行压花工序，可缩短加工流程，节约生产成本。同时由于是通过气流冲击的方式形成图案，其必然对纸幅去水有一定的正面作用，从而可减轻抄纸机台压榨脱水及干燥段的去水负担，可节约能源。

下面参照附图，结合具体实施例对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1为本发明一实施例的造纸设备的结构示意图。

图2为图1中所示造纸设备的部分放大示意图。

图3为图1中所示造纸设备的气流发生箱的结构示意图。

图4是本发明造纸设备与纸幅相互作用的结构示意图。

图5和图6分别是本发明造纸方法的状态示意图。

主要元件符号说明

成型部	10
		纸幅	11
凹陷	110
		第一表面	111
第二表面	112
		导辊	12
织物	14、24
		流浆箱	16
湿转移部	20
		气流发生箱	21
孔洞	210
		传递辊	22
抽吸箱	23
		压榨辊	25
干燥部	30
		烘缸	31
罩体	32
		刮刀	33

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明提供的一实施例的造纸设备用于抄造形成生活用纸。该造纸设备包括成型部10、湿转移部20以及干燥部30。

成型部10包括一系列的导辊12和围绕导辊12移动的织物14，以及流浆箱16。织物14构成一个环形回路。通过流浆箱16将用于造纸的原料纤维悬浮液浇注在织物14上并在移动的织物14上形成纸幅11。纸幅11通过织物14的移动带到成型部10与湿转移部20的接合处，并转移至湿转移部20上。

图1中只示出一个流浆箱16，可以理解在实际生产中应可设置更多个。而且现有的其他类型的成型部10均可用于本发明中的生活用纸的成型抄造，并不限于图中所示的结构。

湿转移部20设置在成型部10与干燥部30之间，用于将成型部10抄造的湿纸幅11传递到干燥部30对纸幅11中的水分进行干燥去除，以达到纸幅11所需的干度。湿转移部20包括若干传递辊22以及围绕传递辊22移动的织物24，织物24构成一个环形回路。织物24其中一个表面用于承载湿纸幅11。

湿转移部20上还可以设置用于对纸幅11进行机械脱水的装置，例如是真空脱水器等装置对较湿的纸幅11进行初步的脱水。

本发明在湿转移部20上还设置一气流发生箱21及与气流发生箱21相对设置的抽吸箱23。其中气流发生箱21设置在面对织物24用于承载纸幅11的一侧，抽吸箱23设置在面对织物24的不承载纸幅11的一侧，也即抽吸箱23位于织物24构成的回路内。

如图3中所示，气流发生箱21与纸幅11相对的一个表面，也即与织物24相对的一个表面，排布形成各种图案的孔洞210。气流发生箱21产生的气流选择性地快速通过这些孔洞210，并且施加于承载在织物24上的纸幅11。通过气流的冲击作用，配合一定的冲击方式以及孔洞210的排布形式，即可在纸幅11上形成一定样式的图案。可以理解地，根据需要，气流发生箱21产生的气流可以是脉冲的，也可以是连续的。

抽吸箱23产生抽吸气流，气流方向从纸幅11导向所述织物24，并穿过织物24。也即抽吸箱23产生的气流的流向与气流发生箱21对纸幅11的冲击气流的流向是一致的。该抽吸气流对织物24上的湿纸幅11产生一个抽吸作用，能够对纸幅11上形成的图案进行加固。同时由于抽吸作用可以去除部分水分，也促进了湿纸幅11的进一步脱水。因此，在一些实施例中，抽吸箱23可以选择性地与气流发生箱21相对设置，以带来上述附加作用。换言之，在气流发生箱21能够在纸幅11上形成既定的图案时，可以不需设置抽吸箱23。由于气流发生箱21通过孔洞210形成的图案产生的聚束气流主要作用在织物24的纸幅11上，穿透纸幅11以及织物24的部分气流不再呈聚束状态，因此抽吸箱23可以根据该一因素设置成与传统的抽吸结构例如真空吸水箱等类似的结构，使抽吸箱23能达到辅助加固纸幅11上的图案以及促进纸幅11的胶水的功效即可。

为了能够在纸幅11的表面生成既定的图案，气流发生箱21与纸幅11相对的那一个表面的整个表面区域范围内所产生的气流，作用在纸幅11的表面上的压力是不均匀的。如图4中所示，气流发生箱21产生冲击气流的孔洞210所对应的区域，在纸幅11上形成强气流区，因而在纸幅11的对应区域形成凹陷110。具体地，纸幅11具有朝向气流发生箱21的第一表面111，以及朝向织物24的第二表面112。气流发生箱21产生的冲击气流作用在纸幅11的第一表面111上，且使第一表面111被冲击的区域朝向第二表面112凹进形成凹陷110。这些凹陷110构成本发明要在纸幅11上形成的图案。冲击的过程中，主要是以该纸幅11的被冲击区域的纤维受力被压缩而使得该处的厚度相应变小，同时该冲击区域的水分亦被排挤，部分直接由第二表面112的一侧进入织物24而与纸幅11脱离，另一部分则被挤压至纸幅11的没有被气体冲击的区域内。而没有产生冲击气流的孔洞210以及各孔洞210之间的连接部分对应在纸幅11的表面区域形成弱气流区。

弱气流区的气流相对于强气流区很小，或仅存在由于强气流的引射作用下形成的弱气流，例如文丘里效应所指的现象。在本发明中，强气流作用在纸幅11表面的压强至少比其他区域弱气流对纸幅11表面的压强高50%以上，更优选的为2倍以上。

该气流发生箱21产生的气流优选作用在具有含水量50%-90%的纸幅11上。由于在湿转移部20上传递的湿纸幅11中的纤维未完全固化，在该气流发生箱21产生的气流的作用下还可能发生漂移，因而较小的压力下就可在湿纸幅11上留下图案，优选的施加在湿纸幅11表面的压强大于等于0.1kpa。形成具体所需要的图案设置的气流压强需要结合图案深度（也即压花深度）、纸张基重、干度、是否有填料等因素进行灵活选择。由于压花需先要克服干燥后的纤维的弹性形变，再使其发生塑性形变，其对纸至少需要mpa级的压强，因此总体而言，与纸幅11干燥后进行的压花工艺所需的力度相比，本发明中的气流发生箱21产生的气流对纸幅11的作用力较小。

该气流发生箱21产生气流的温度并不进行限制，可以是常温气体，但是进一步的优选的选择热气流。热气流温度大于等于100℃，更为优选的为200℃以上。选择热气流，可以使图案区域相对于其他区域的干度更高，从而使图案区域的图案更容易得到固化。同时高温的热气流容易带走更多的水。

气流发生箱21优选的靠近纸幅11，更为优选的与纸幅11接触。可以理解地，因为纸幅11表面并不是绝对的平面，气流发生箱21在与纸幅11接触后，仍可在纸幅11与气流发生箱21之间存在微小的孔隙。

另外，孔洞210的尺寸和形状可以依据具体所需的压花图案进行设计。

进一步的，如图4中箭头所示，所述弱气流区气流方向与强气流区气流方向相反，即非在纸幅11上形成图案的其他区域为负压，可以使这些区域对应的湿纸幅11会更加贴合到气流发生箱21的表面，使气流更容易在纸幅11表面形成凹陷110，以构成本发明所需要的图案。

同时由于负压的存在，使湿纸幅11更加容易的脱水，因为承载湿纸幅11的织物24的厚度及密度远远大于湿纸幅11，水不容易从湿纸幅11靠近织物24的那一侧脱离。而在湿纸幅11远离织物24的一侧形成负压，水更容易随同气流脱离湿纸幅11。

更进一步的，还可以通过设置气流发生箱21的不同孔洞210的气压，在纸幅11的表面区域形成多个不同的气压区，以使图案具有深浅变化。

下面结合图5和图6以两个具体的实施方式来示例性的说明本发明中设置气流发生箱21而在承载于织物24并且随着织物24一起移动的纸幅11上形成图案的方法。

首先，提供设置有预定图案的孔洞210的气流发生箱21。该孔洞210大致呈两个棱形并排设置。

湿纸幅11随着织物24一起移动，并传递至气流发生箱21的设置位置处。气流发生箱21以间隔时间t=L/V1向湿纸幅11瞬间喷射气流，以在纸幅11上形成相应的凹陷110，其中L为两个相同预定图案在纸幅11上的间隔，V1为纸幅11的运行速度。如此，当纸幅11运行经过气流发生箱21之后，如图5中所示，纸幅11表面上每相隔一个L距离，就具有两个棱形并排设置的图案。该图案与气流发生箱21上的孔洞210的排布形成的图案相同。

进一步地，气流发生箱21的孔洞210还可以设置为网格状，并通过关闭其中的部分孔洞210，使剩余的孔洞210通气，以形成相应的图案，用于使气流喷射到湿纸幅11表面时形成通气的孔洞210所排布形成的图案。此可用于更加灵活的设置图案。

在另外的一些实施例中，可以设置与整个纸幅11同宽的气流发生箱21。如图6中所示，气流发生箱21具有沿纸幅11宽度方向排布的一排孔洞210，为方便描述，将这些孔洞210依次编号为a，b，c，d，e，f，g，h，i……，然后通过控制孔洞210按一定规律向纸幅11喷射气流，例如通过控制编号为c，g的孔洞210向纸幅11瞬间喷射气流，形成相应的凹陷110；经过时间t=d/V2后，控制编号为b，d，f，h的孔洞210向纸幅11瞬间喷射气流，形成相应的凹陷110；再经过时间t=d/V2后，控制编号为a，e，i的孔洞210向纸幅11瞬间喷射气流，形成相应的凹陷110；再经过时间t=d/V2后，控制编号为b，d，f，h的孔洞210向纸幅11瞬间喷射气流，形成相应的凹陷110；再经过时间t=d/V2后，控制编号为c，g的孔洞210向纸幅11瞬间喷射气流，形成相应的凹陷110。其中，d为预定图案在纸幅11纵向上的两个相邻凹陷110的距离，V2为纸幅11的运行速度。

如此一个循环之后，在纸幅11的表面上形成图6中所示的两个棱形并排设置的图案。

然后通过控制每一循环的间隔时间，则可在纸幅11的表面上每相间一定距离，就具有两个棱形并排设置的图案。

上述说明仅是示例性的演示本发明中的气流发生箱21在纸幅11上形成的图案，具体图案可以多样化，并通过设置不同的气流发生箱21上的孔洞210以及以不同的规律来控制相应的孔洞210向纸幅11喷射气流来达成。而且构成图案的样式也不限定为孔洞210，可以是线条状等更复杂的样式，直接以瞬间冲击的方式，在纸幅11上形成需要的图案。

可以理解的，上述气流发生箱21的至少一个孔洞210还可以施加连续气流，以形成与纸幅11运动方向平行的直线状图案。而通过控制孔洞210的排布间隙以及通气时间，可以得到既定的基本呈连续线条状的图案。由此可以实现本发明中在纸幅11上形成的图案与后续压花加工时形成的图案无异。

请再参考图1和图2，经湿转移部20传递的纸幅11后经干燥部30进行干燥去水，使纸幅11达到需要的干度。

应需指出的是，一般在造纸过程中，纸幅11的去水方式有多种，前段通常以机械方式例如在湿转移部20上形成具有压力挤压或者真空吸附的功能的装置对纸幅11进行去水的操作。该阶段脱水主要脱除湿纸幅11中的游离水，纸幅11中以其他形式存在的水很难脱除，如结合水。

而在干燥部30中，主要以相变化的方式去水，例如通过加热的方式将纸幅11中的水气化从而与纸幅11脱离。

本实施例中干燥部30包括一个烘缸31以及与烘缸31相应设置的罩体32。纸幅11由湿转移部20转移至烘缸31表面上后，通过烘缸31上的热量去除水分。同时该烘缸31还配备刮刀33可用于对纸幅11进行起皱。

进一步地，在湿转移部20与烘缸31相接的部位，织物24内与纸幅11相对的一侧设置有一压榨辊25，主要是在转移纸幅11至干燥部30时，可以进一步对纸幅11进行压榨去水。

可以理解地，在另外的一些实施例中，干燥部30可以是采取不同的方式，例如热风穿透干燥、红外加热干燥等业界经常采用的干燥方式。

不管采取何种干燥方式，应需保证在干燥时，对纸幅11进行的压榨、烘干等过程中，由设置在湿转移部20的气流发生箱21的喷射气流形成在纸幅11上的图案应仍保留而不消失。因此，气流发生箱21在纸幅11上形成的图案的深度应考虑到后段加工对于纸幅11的影响。

该纸幅11依次经过后续干燥和卷取的工序后即制造成为表面有图案的生活用纸原纸，该原纸经过裁切等必要的加工工序即可制造成为各种生活用纸成品，而无需再进行压花工序。

本发明还提供一种由上述造纸设备进行纸张抄造的造纸方法。该方法包括的步骤如下。

首先，在成型部10抄造成型纸幅11。然后，纸幅11被传递至湿转移部20。湿转移部20上设置气流发生箱21，气流发生箱21朝向纸幅11的表面设置有孔洞210，通过控制相应的孔洞210朝向随湿转移部20移动的纸幅11喷射气流，在该纸幅11的表面形成相应的图案。之后该纸幅11被转移至干燥部30进行干燥，且该纸幅11上形成的图案仍然保留，以用于替代后续压花加工形成的压花图案。

本发明所提供的在生活用纸表面形成图案的方法，在传统的生活用纸纸机的基础上即可使纸张在抄造工段生成图案。与传统的生活用纸压花技术相比，采用本发明所提供的在生活用纸表面形成图案的方法，在前段抄纸工序即可形成图案，因而在后段加工段不需要对纸张再进行压花工序，可缩短加工流程，节约生产成本。同时由于是通过气流冲击的方式形成图案，其必然对纸幅去水有一定的正面作用，从而可减轻抄纸机台压榨脱水及干燥段的去水负担，可节约能源。

Claims (16)

1.一种造纸设备，包括成型部、湿转移部以及干燥部，成型部用于将造纸原料成型纸幅，湿转移部用于将成型的纸幅转移至干燥部对纸幅进行干燥，其特征在于，在湿转移部设置气流发生箱，该气流发生箱朝向纸幅的表面设有孔洞，气流发生箱用于通过所述孔洞向纸幅喷射气流，且在纸幅表面形成图案，该图案用于替代纸幅在干燥后的压花工艺中形成的压花图案。

2.如权利要求1所述的造纸设备，其特征在于：所述湿转移部包括传递辊以及围绕传递辊的织物，织物用于承载纸幅并传递纸幅至干燥部。

3.如权利要求2所述的造纸设备，其特征在于：所述气流发生箱设置在织物的承载纸幅的一侧。

4.如权利要求3所述的造纸设备，其特征在于：所述织物的相对的另一侧设置一抽吸箱，该抽吸箱与气流发生箱相对设置。

5.如权利要求1所述的造纸设备，其特征在于：所述气流发生箱中通气的孔洞对应在纸幅表面形成强气流区，所述气流发生箱中不通气的孔洞以及孔洞之间的连接部分对应在纸幅表面形成弱气流区，强气流区产生的气压用于在纸幅表面形成凹陷。

6.如权利要求5所述的造纸设备，其特征在于：所述弱气流区的气流方向与强气流区的气流方向相反，用于产生负压使纸幅被吸附在气流发生箱上。

7.一种造纸方法，其特征在于，步骤包括：

利用成型部抄造成型纸幅，且纸幅被传递至湿转移部；

在湿转移部上设置气流发生箱，气流发生箱朝向纸幅的表面设置有孔洞，控制相应的孔洞朝向随湿转移部移动的纸幅喷射气流，在该纸幅的表面形成相应的图案；

将该纸幅从湿转移部转移至干燥部并对纸幅进行干燥，且该纸幅上形成的图案被保留以用于替代压花加工形成的压花图案。

8.如权利要求7所述的造纸方法，其特征在于：所述气流发生箱在纸幅表面形成强气流区和弱气流区，其中强气流区用于对纸幅施加压力并在纸幅表面形成凹陷，以构成所述图案。

9.如权利要求8所述的造纸方法，其特征在于：所述弱气流区的气流方向与强气流区的气流方向相反，用于产生负压使纸幅被吸附在气流发生箱上。

10.如权利要求7所述的造纸方法，其特征在于：所述气流发生箱的孔洞排布呈现的图案与纸幅上将要形成的图案相同，所述气流发生箱产生的气流快速通过这些孔洞以在纸幅上冲击形成凹陷，并构成所述图案。

11.如权利要求7所述的造纸方法，其特征在于：所述气流发生箱的孔洞沿纸幅的宽度方向排布，通过控制不同的孔洞在不同时间产生气流，以在纸幅上冲击形成凹陷，并构成所述图案。

12.如权利要求7所述的造纸方法，其特征在于：还包括设置与气流发生箱相对的一抽吸箱，该抽吸箱用于加固在纸幅上形成的图案。

13.如权利要求7所述的造纸方法，其特征在于：通过控制相应的孔洞产生的气流不同，在纸幅的表面形成多个不同的气压区，以使图案具有深浅变化。

14.如权利要求7-13项中任意一项所述的造纸方法，其特征在于：气流发生箱朝向纸幅喷射气流形成相应的图案时，所述纸幅的含水量为50％-90％。

15.如权利要求7-13项中任意一项所述的造纸方法，其特征在于：气流发生箱朝向纸幅喷射热气流，热气流温度大于等于100℃。

16.如权利要求7-13项中任意一项所述的造纸方法，其特征在于：喷射在纸幅表面的气流压强大于等于0.1kpa。