CN103526628B

CN103526628B - 生产纤维幅材的方法以及生产纤维幅材的生产线

Info

Publication number: CN103526628B
Application number: CN201310236331.0A
Authority: CN
Inventors: 亨利·瓦伊蒂宁; 佩卡·林农马; 米卡·维尔扬马; 亚里·伊洛迈基; 雷约·皮耶蒂凯宁; 亚尼·哈科拉
Original assignee: Valmet Technologies Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2033-06-14
Also published as: CN103526628A; EP2682520B1; EP2682520A1

Abstract

本发明涉及一种生产纤维幅材（W）的方法及生产纤维幅材的生产线，在该方法中，该纤维幅材（W）在至少一个压光机（20A；20B）的至少一个压光压区（NA；NB）中被压光，并且在卷取机（40）中被卷取。该纤维幅材（W）在进行压光之前被冷却装置（10A；10B）冷却到不高于40℃的温度，优选为冷却到10-30℃的温度范围内。本发明还涉及一种生产纤维幅材（W）的生产线，其包括具有至少一个压光压区（NA；NB）的至少一个压光机（20A；20B）以及位于该压光机（20A；20B）之后的卷取机（40）。该生产线包括位于所述至少一个压光机（20A；20B）之前的至少一个冷却装置（10A；10B），用于将该纤维幅材冷却到不高于40℃的温度，优选为冷却到10-30℃的温度范围内。

Description

生产纤维幅材的方法以及生产纤维幅材的生产线

技术领域

本发明总体上涉及在纤维幅材生产线中生产纤维幅材。本发明尤其涉及一种生产纤维幅材的方法以及生产纤维幅材的生产线。

背景技术

如从现有技术中所公知的，纤维幅材生产过程中通常包括由在生产线中连续布置的多个装置形成的组件。典型的生产和处理线包括流浆箱、网部、压榨部以及随后的干燥部和卷取机。生产和处理线还可包括用于整饰纤维幅材的其他装置和/或部分，例如，预压光机、施胶机、最终压光机、涂布部。该生产和处理线还包括用于形成消费卷的至少一个分切卷绕机以及卷包装装置。在本说明书以及随附的权利要求书中，纤维幅材指的是例如纸幅和纸板幅。

预压光通常用于产生所需的表面性能用以进一步的处理，例如用于涂布和最终压光，所述进一步处理的执行通常是为了提高如纸幅和纸板幅等幅状材料的性能，如平滑度和光泽度等。在压光中，幅材被传送进入彼此压挤的辊之间形成的压区（即，压光压区），在该压区中，幅材因温度、湿度和压区压力的作用而发生变形。在压光机中，压区形成在光滑表面挤压辊（如金属辊）与涂有弹性材料的辊（如聚合物辊）之间，或者形成在两个光滑表面的辊之间。弹性表面的辊调节其自身为幅材表面的形式并且将幅材的相反侧均匀地挤压在光滑表面挤压辊上。压区还能够通过使用带或靴来代替一个辊而形成，如从现有技术中公知的那样。用作预压光机和/或最终压光机的很多不同种类的压光机是公知的，例如硬压区压光机、软压区压光机、超级压光机、金属带压光机、靴式压光机、长压区压光机、多压区压光机等等。

纸和纸板可具有各种各样的品种，并且可根据基重而分为两类：单层且基重为25-300g/m²的纸；以及由多层技术制造并且基重为150-600g/m²的纸板。应注意的是，由于具有最轻的基重的纸板品种比最重的纸的品种更轻，纸与纸板之间的界线是灵活可变的。一般来说，纸用于印刷而纸板用于包装。

下面的描述是目前应用于纤维幅材的一些数值的示例，并且这些数值与所披露的数值可以有相当大的不同。该描述主要是基于来源出版物“PapermakingScienceandTechnology（造纸科学与技术）”，造纸部分第三章，由Jokio,M.编辑，由FapetOy,出版，1999年第362页。

机械木浆基纸（即含木浆印刷纸）包括新闻用纸、未涂布杂志纸以及涂布杂志纸。

新闻纸或者完全由机械木浆构成，或者可含有一些漂白的软木浆（0-15%）和/或再生纤维以替代一些机械木浆。用于新闻纸的一般数值可认为如下：基重40-48.8g/m²，灰分含量（SCAN-P5:63）0-20%，PPSs10粗糙度（SCAN-P76:95）3.0-4.5μm，Bendtsen粗糙度（SCAN-P21:67）100-200ml/min，密度200-750kg/m³，亮度（ISO2470:1999）57-63%，以及不透明度（ISO2470:1998）90-96%。

未涂布的杂志纸（SC=超级压光）通常包含50-70%的机械木浆，10-25%的漂白的软木浆，以及15-30%的填料。用于压光SC纸（包含例如SC-C、SC-B、SC-A/A+）的典型数值包括：基重40-60g/m²，灰分含量（SCAN-P5:63）0-35%，Hunter光泽度（ISO/DIS8254/1）＜20-50%，PPSs10粗糙度（SCAN-P76:95）1.2-2.5μm，Bendtsen粗糙度（SCAN-P21:67）100-200ml/min，密度700-1250kg/m³，亮度（ISO2470:1999）62-70%，以及不透明度（ISO2470:1998）90-95%。

涂布杂志纸（LWC=轻量涂布）包含40-60%的机械木浆，25-40%的漂白的软木浆，以及20-35%的填料和涂料。用于LWC纸的一般数值可认为如下：基重40-70g/m²，Hunter光泽度50-65%，PPSs10粗糙度0.8-1.5μm（平版印刷）、0.6-1.0μm（凹版印刷），密度1100-1250kg/m³，亮度70-75%，以及不透明度89-94%。

用于MFC（机器精饰涂布）的一般数值可认为如下：基重50-70g/m²，Hunter光泽度25-70%，PPSs10粗糙度2.2-2.8μm，密度900-950kg/m³，亮度70-75%，以及不透明度91-95%。

用于FCO（薄膜涂布平版印刷）的一般数值可认为如下：基重40-70g/m²，Hunter光泽度45-55%，PPSs10粗糙度1.5-2.0μm，密度1000-1050kg/m³，亮度70-75%，以及不透明度91-95%。

用于MWC（中量涂布）的一般数值可认为如下：基重70-90g/m²，Hunter光泽度65-75%，PPSs10粗糙度0.6-1.0μm，密度1150-1250kg/m³，亮度70-75%，以及不透明度89-94%。

HWC（重量涂布）具有100-135g/m²的基重，并且甚至能够被涂布超过两次。

纸浆生产，无木浆印刷纸或者高级纸包括未涂布的和涂布的纸浆基印刷纸，其中机械木浆的部分小于10%。

未涂布的印刷纸（WFU）包含55-80%的漂白的桦木浆，0-30%的漂白的软木浆，以及10-30%的填料。WFU的数值具有较大变化（范围）：基重50-90g/m²，Bendtsen粗糙度250-400ml/min，亮度86-92%，以及不透明度83-98%。

在涂布的印刷纸（WFC）中，涂布的量根据要求和期望的应用的不同而具有很大的变化范围，以下是一次涂布和两次涂布的纸浆基印刷纸的典型值：一次涂布的基重为90g/m²，Hunter光泽度为65-80%，PPSs10粗糙度为0.75-2.2μm，亮度为80-88%，以及不透明度为91-94%，而两次涂布的基重为130g/m²，Hunter光泽度为70-80%，PPSs10粗糙度为0.65-0.95μm，亮度83-90%，以及不透明度95-97%.

剥离纸的基重介于25-150g/m²的范围内。

其他的纸包括例如制袋用牛皮纸、绵纸（卫生纸）以及壁纸原纸。

制造纸板使用化学浆、机械木浆和/或再生纸浆。例如，纸板可被分为例如以下主要的几组：纸盒板、纸箱板以及特种纸板。纸盒板主要用于消费产品包装并且它们包括，用于制造盒、箱的纸盒纸板，这种纸盒纸板例如包括液体包装纸板、FBB=折叠纸盒纸板、WLC=白浆衬里的硬纸板、SBS=固体漂白硫酸盐纸板、SUS=固体未漂白硫酸盐纸板、以及LPB=液体包装纸板。箱纸板例如包括挂面纸板（瓦楞纸外层）和瓦楞纸板以及其他波纹纸板，而特种纸板包括壁纸原纸，糊墙纸板等。灰板纸（graphicboard）用于制造例如卡片、资料夹、文件夹、箱盒、封皮等等，以及壁纸原纸。每种最终用途确定了纸板本身在机械特性的和功能特性方面的要求。基本而言，要求具有特定的机械强度和刚度，尤其是抗弯刚度，并且在最佳结构中，中间层是非常膨松的，而顶层和底层具有高的弹性模量。通常，对纯度和清洁的要求也是非常高的，并且几乎所有的纸板也已限定了印刷特性，并且例如折叠纸盒纸板的印刷要求通常非常高，而折叠纸盒纸板也需要高的膨松度。

在公开号为4738197的美国专利中披露了一种方法，该方法用于通过引领幅材穿过形成在不同硬度的配合辊之间的多个热压区的幅材实现压光机中的纸幅和纸板幅的平滑和上光，这些热压区具有可调节的温度。在用于梯度压光的该现有技术的方法中，幅材的温度被设置为在幅材进入热压区之前被降低以增大梯度压光的效率。对于幅材的合适的温度，该现有技术披露了不高于70℃的温度，有利地为不高于50℃，使得幅材与辊之间的压区中的温度差为至少30℃。

在公开号为5033373的美国专利中披露了一种用于在纸幅上生产平滑的和有光泽的表面的过程以及用于执行该过程的压光机布局。该现有技术的压光机布局包括两组辊，纸幅通过这两组辊被连续地引导，并且每组辊包括高度加热的硬辊和软辊。冷却装置设置在至少一个压光压区的上游，以限制传递到纸幅的内层的热量，以及限制伴随的幅材内层的非期望的部分塑化。

纤维幅材的压光的一个问题在于实现所需的表面特性，并且同时实现所需的膨松度，即幅材的厚度与其克重（基重）的关系。当纤维幅材具有较高的膨松度时，基重能够减小，这样能够大幅地节省原材料。因此，近年来，主要由于环境及节约成本的原因，这已经成为压光机发展的一个主要焦点。

在纤维幅材生产线的的卷取机中，作为连续的幅材生产的纤维幅材被卷取成母卷（机器卷、大直径卷）的形式。在纤维幅材的生产过程中，卷取通常是第一加工部，其中连续的过程被中断以待依次被继续进行。压光之后的卷取中的一个问题在于，纤维幅材仍然是相当热的（通常介于50-80℃的温度范围内），并且在热纤维幅材的卷取期间，纤维幅材的亮度下降，这使得需要在压光之后设置冷却装置。例如在WO公布文献2006/000630中所披露的那样。

发明内容

本发明的目的在于创造一种生产纤维幅材的方法以及执行该方法的生产线，在该方法中利用较少的原材料获得较高的膨松度。

该方法的另一目的在于提供一种生产纤维幅材的方法，其中与卷取中亮度减小有关的问题被消除或者至少被最小化。

为了实现以上及稍后所提出的目的，本发明提供了一种生产纤维幅材的方法，在该方法中，该纤维幅材在至少一个压光机的至少一个压光压区中被压光并且在卷取机中被卷取，其中该纤维幅材在压光之前被冷却装置冷却到不高于40℃的温度，优选被冷却到10-30℃的范围内的温度。

另外，本发明还提供了一种生产纤维幅材的生产线，该生产线包括：至少一个压光机，具有至少一个压光压区；以及位于所述压光机之后的卷取机，其中该生产线包括位于所述至少一个压光机之前的至少一个冷却装置，用于将该纤维幅材冷却到不高于40℃的温度，优选冷却到10-30℃的范围内的温度。

根据本发明，在该方法中，纤维幅材在压光之前被冷却到不高于40℃的温度，优选被冷却到10-30℃的温度范围内。

根据本发明，在该方法中，纤维幅材在压光之后在卷取机中被卷取，使得幅材的温度不高于50℃的温度，优选处于20-40℃的温度范围内。

根据有利的特征，纤维幅材以0.01-6.0ms（以压光压区中的纤维幅材度量），优选0.2-3.0ms（以压光压区中的纤维幅材度量）的短的保压时间被压光。

根据有利的特征，纤维幅材借助由冷却装置产生的直接或间接的冷却作用而被冷却。

根据本发明的一个有利的方案，在压光之前，纤维幅材在干燥之后被冷却，并且在冷却中，当热量减少时采用从该纤维幅材蒸发水分。藉此，实现了干燥效果并且能够减少干燥部的干燥容量。

根据有利的特征，纤维幅材W被压光到膨松度损失小于4%。

根据有利的特征，纤维幅材W被压光到表面粗糙度PPSs10低于2.0μm。

根据本发明，生产纤维幅材的生产线包括：至少一个压光机；具有至少一个压光压区；位于上述至少一个压光机之前的至少一个冷却装置；以及位于该压光机之后的卷取机。该生产线包括位于至少一个压光机之前的至少一个冷却装置，用于将纤维幅材冷却到不高于40℃的温度，优选冷却到10-30℃的温度范围内。

根据本发明的有利的特征，冷却装置是带有冷却设备的金属带和/或冷却缸和/或用于吹送或产生冷却的气体（例如空气）的气流的设备。

根据本发明的有利的特征，用于冷却流动或吹气的冷却气体是新鲜的、凉的室外空气，尤其在北欧以及位于对应的气候区域中的国家的室外空气可以在一年中的大多数时间内无限制地供给所需的温度，而不需要另外的设备来冷却气体。

根据本发明的有利特征，压光机是硬压区压光机、软压区压光机、靴式压光机、金属带压光机或者多压区压光机。优选地，该压光机是软压区压光机、硬压区压光机或者对应的具有0.01-6ms，优选为0.2-3.0ms的短的保压时间的压光机。

根据本发明的有利特征，与冷却装置关联地设置有润湿设备，用以使从纤维幅材的水分蒸发具有潜热冷却效果。水分蒸发能够借助冷却装置产生的吹气或流动而被加强。

根据本发明的有利特征，冷却装置被设置在用于生产纤维幅材的生产线的厂房中的机器水平面处或者该机器水平面的下方或上方。

借助本发明能够获得多个优点：纤维幅材的膨松度较高，由此节省了原材料，并因此获得了环境效益。这一点能够实现是由于，如果纤维幅材处于减少的压光作用下，并且因此幅材的中间层处于减少的压光作用下，而该减少的压光作用导致在压光之后具有更高的膨松度，则当压光效果集中到表面时，在低温下进行压光。

附图说明

以下，将参照附图进一步详细说明本发明，其中：

图1中高度示意性地示出了根据本发明的生产纤维幅材的生产线的一个有利的示例；

图2中示出了在压光期间，幅材温度与膨松值的作用关系（effect）的示例；

图3中示出了在压光期间，幅材温度与PPS粗糙度值的作用关系的示例。

具体实施方式

在图1所示的生产纤维幅材的生产线的高度示意性的示例中，起始部和生产线的多个部分已由附图标记50表示。通常，用于纤维幅材W的生产线的装置50和开始部包括流浆箱、成形部、压榨部、干燥部和施胶机。这些设备和部分能够以多种不同的设计以及本领域技术人员所公知的结构来构造。该生产线还包括具有整饰部的整饰部分60以及本领域技术人员同样公知的并能够以多种不同的设计和结构来构造的设备（例如，涂布部，等等）。

根据本发明，该生产线还包括：至少一个压光机20A、20B，具有形成在两个压光辊101A、102A、101B、102B之间的至少一个压光压区NA、NB；以及冷却装置10A、10B，位于压光机20A、20B的至少一个压光压区NA、NB之前。在图1的示例中具有两个压光机20A、20B，这两个压光机20A、20B都具有至少一个压光压区NA、NB，并且在压光机20A、20B之前设置有冷却装置10A、10B。沿着生产的主方向的第一压光机20A是预压光机20A，而第二压光机20B是最终压光机20B。应理解的是，冷却装置10A、10B能够设置在每个压光机20A、20B之前，或者仅设置在压光机20A、20B中的任一个之前。在主生产线路的末端是用于将纤维幅材W卷入到母卷中的卷取机40。母卷被转移到分切、卷绕和包装部70，用以通过分切、卷绕和包装形成包装好的消费卷。这些分切、卷绕和包装部70的结构能够以本领域技术人员同样公知的多种设计和结构来提供。

在经过生产线的起始部50的干燥部分之后，纤维幅材W在压光机20A中进行压光之前被冷却装置10A冷却到不高于40℃的温度，优选为被冷却到10-30℃的范围之间的温度。在最终压光机20B之前，纤维幅材W也能够被冷却装置10B冷却到不高于40℃的温度，优选为被冷却到10-30℃的范围之间的温度。随后，纤维幅材W在压光之后，在卷取机40中被卷取，使幅材的温度不高于50℃，优选为处于20-40℃的温度范围内。在干燥部中对纤维幅材W进行干燥之后，在压光机20A中进行压光之前，纤维幅材W能够被第一冷却装置10A冷却，使得在为了蒸发纤维幅材的水分而进行的干燥之后，在冷却中同时利用幅材W的剩余热量。

冷却装置10A、10B可以是带有冷却设备的金属带和/或冷却缸和/或用于吹送或产生冷却的气体（例如空气）的气流的设备。

压光机20A、20B可以是任何类型的压光机，例如硬压区压光机、软压区压光机、靴式压光机、金属带压光机或者多压区压光机。优选地，压光机20A、20B是软压区压光机、硬压区压光机或者对应的具有短的保压时间的压光机。

与冷却装置10A关联地（同样与冷却装置10B关联地，未示出）设置有润湿设备15，用于借助潜热冷却作用来提供从纤维幅材W的水分蒸发。水分蒸发能够通过冷却装置10A、10B形成的吹气或流动而被增强。

图2中示出了在压光期间，幅材温度与膨松值的作用关系示例，并且如从图2中可见，在压光之前将幅材冷却到不高于40℃的温度范围会在压光期间对节省膨松度具有很大的影响，相对损失可小于4%，并且尤其是冷却到10-30℃的温度时，相对的膨松度损失减少到约2-3.5%。

图3中示出了在压光之前，表面粗糙度PPSs10值的增量与幅材温度的关系的示例，并且如从图3中可见，当幅材温度从10℃增加到70℃时，PPS粗糙度增大。因此，在压光之前将幅材冷却到不高于40℃的温度范围会在压光期间对表面平滑度具有影响，表面粗糙度PPSs10的值在2.0μm以下，并且尤其是冷却到10-30℃的温度时，降低了表面PPSs10粗糙度的值。

以上仅结合图1的高度示意性的示例对本发明的一个有利的示例进行了描述。应理解的是，在本发明中，可对该示例进行多种修改。

Claims

1.一种生产纤维幅材(W)的方法，在该方法中，该纤维幅材(W)在至少一个压光机(20A；20B)的至少一个压光压区(NA；NB)中被压光并且在卷取机(40)中被卷取，其特征在于，该纤维幅材(W)在压光之前被冷却装置(10A；10B)冷却到不高于40℃的温度，与所述冷却装置(10A；10B)关联地设置有润湿设备(15)，用于借助潜热冷却作用来提供从纤维幅材(W)的水分蒸发，所述水分蒸发能够通过所述冷却装置(10A；10B)形成的吹气或流动而被增强。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该纤维幅材(W)在压光之前被冷却装置(10A；10B)冷却到10-30℃的范围内的温度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该纤维幅材(W)在所述压光之后在该卷取机(40)中被卷取，使得该幅材的温度不高于50℃。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该幅材的温度处于20-40℃的温度范围内。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该纤维幅材(W)以0.01-6.0ms的短的保压时间被压光。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该纤维幅材(W)以0.2-3.0ms的短的保压时间被压光。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该纤维幅材(W)借助由该冷却装置(10A；10B)产生的直接或间接的冷却作用而被冷却。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在压光之前，该纤维幅材(W)在干燥之后被冷却，并且在冷却中，当热量减少时采用从该纤维幅材蒸发水分。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该纤维幅材(W)被压光到膨松度损失小于4％。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该纤维幅材(W)被压光到表面粗糙度PPSs10低于2.0μm。

11.一种生产纤维幅材(W)的生产线，包括：至少一个压光机(20A；20B)，具有至少一个压光压区(NA；NB)；以及位于所述压光机(20A；20B)之后的卷取机(40)，其特征在于，该生产线包括位于所述至少一个压光机(20A；20B)之前的至少一个冷却装置(10A；10B)，用于将该纤维幅材冷却到不高于40℃的温度，与所述冷却装置(10A；10B)关联地设置有润湿设备(15)，用于借助潜热冷却作用来提供从纤维幅材(W)的水分蒸发，所述水分蒸发能够通过所述冷却装置(10A；10B)形成的吹气或流动而被增强。

12.根据权利要求11所述的生产线，其特征在于，所述冷却装置(10A；10B)用于将该纤维幅材冷却到10-30℃的范围内的温度。

13.根据权利要求11或12所述的生产线，其特征在于，所述冷却装置(10A；10B)是带有冷却设备的金属带和/或冷却缸和/或用于吹送或产生冷却的气体的气流的设备。

14.根据权利要求13所述的生产线，其特征在于，所述冷却装置(10A；10B)是用于吹送或产生冷却的空气的气流的设备。

15.根据权利要求11或12所述的生产线，其特征在于，所述冷却装置(10A；10B)被设置为用于冷却新鲜的、凉的室外空气的气流或吹气。

16.根据权利要求11或12所述的生产线，其特征在于，所述压光机(10A、10B)是硬压区压光机、软压区压光机、靴式压光机、金属带压光机或者多压区压光机。

17.根据权利要求16所述的生产线，其特征在于，所述压光机(10A；10B)是具有0.01-6ms的短的保压时间的压光机。

18.根据权利要求17所述的生产线，其特征在于，所述压光机(10A；10B)是具有0.2-3.0ms的短的保压时间的压光机。