CN103998226A - 用于处理纤维材料和/或柔韧材料的幅材的多功能设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于处理纤维材料和/或柔韧材料的幅材的多功能设备,其特征在于,所述设备包括:弹性材料的管状套筒(6);用于支撑所述管状套筒的一对盘(2);固定轴(8),将所述盘安装于所述固定轴上以使得它们的轴线能相对于所述套筒的轴线倾斜,所述轴的端部部分超过所述盘延伸;用于使盘/套筒系统相对于所述轴运动的装置(14,16)。
Description
技术领域
本发明涉及用于处理纤维材料和/或柔韧材料的幅材的多功能设备。
背景技术
用于纤维材料和/或柔韧材料的生产方法是已知的,特别是用于纸、织物、皮革等的幅材。在纤维材料的情况下,生产方法通常包括将纤维材料和水的混合物倾倒至运行中的环形传送带上。这里,使所述混合物逐渐地失去它的水分含量并且经受一系列传统处理,所述传统处理最终获得纸幅材,或者更概括地说,获得纤维材料的幅材,从而接着被进给至随后的使用。
这些随后的使用可包括在纸幅材上打印或者它的通过合适的相继的通道的转变,例如在纸加工机械上等等。
由于生产过程需要纤维幅材经历漫长的途径,因此利用此途径来获得进一步的改变是有利的,除了例如水的去除之外,所述改变还增加纤维幅材的价值。为此,一种方案包括在所述途径期间引入一个或多个模块,所述一个或多个模块使得待生产的纸幅材能够具有改进的物理特性,例如能沿横向方向延伸。通常将它们与用于生产还能沿纵向方向延伸的纸幅材的方法相结合,因此使得待生产的纸幅材能沿所有方向延伸。
在US2535734中所描述的这些已知的方法中的一种使纸幅材附着至处于收缩过程中的环形弹性带。此方法使用具有相当大的长度的开式环形带或者安装于倾斜的盘上的弹性管,所述盘固定于共同的可活动轴上,所述可活动轴通过旋转使弹性表面扩大或缩小。在后一种情况下,从外部无法进入套筒内的空间,通过盘固定在其上的共同的可活动轴传递旋转运动。设置有在US2535734中所描述的弹性管的紧凑的设备不能执行除了横向压缩之外的操作;此外没有说明它是否能在连续的机器中在形成过程期间处理纸。
发明内容
本发明的一个目的是生产一种纤维材料的幅材,所述幅材具有在机器方向上更加均匀的且不那么失衡的纤维取向,并且因此具有更大的各向同性性质(机械、吸湿、尺寸稳定性等)。
本发明的另一个目的是一种设备,所述设备使得能够改变纤维材料的连续幅材的(更特别地连续纸幅材的)宽度,并且确保按这种方式改变的幅材的稳定性。
本发明的另一个目的是生产一种纤维材料的幅材,从它的厚度/表面密度比的意义上说,所述幅材具有较高的容积度(voluminosity)。
本发明的另一个目的是生产一种纤维材料的连续幅材,所述幅材具有比使用传统的纸加工机械能获得的最小值小的厚度,并且为了均等的表面密度(包括较低的表面密度)而具有更加均匀的纤维分布。
本发明的另一个目的是提出一种方法和设备,用于以较高的生产率生产能够横向地以及可能地纵向地延伸的、纤维材料(特别是纸)的幅材。
本发明的另一个目的是提出一种方法和设备,其使得皱纹能够从天然的或合成的纤维被扩宽并且被有效地去除。
本发明的另一个目的是提出一种方法和设备,其使得皱纹能够从天然的或合成的纤维或纸被拉伸并且被有效地去除。
本发明的另一个目的是提出一种方法和设备,其使得皱纹能够从天然的或合成的皮革被拉伸并且被有效地去除。
本发明的另一个目的是提出使得能够有效地压花铝的方法和设备。
本发明的另一个目的是提出使得聚合物膜能够优选地在受控温度下被拉伸并定向的设备和方法。
通过如权利要求1中所述的用于处理纤维材料和/或柔韧材料的幅材的多功能设备实现根据本发明所述的所有这些目的。
附图说明
在下文中将参考附图对本发明的某些优选实施例进行描述,其中:
图1为穿过根据本发明的设备的第一实施例的剖面示意图;
图2在不同的可能的构造中以相同的视图示出根据本发明的设备;
图3以相同的视图示出根据本发明的设备的第二实施例;
图4以相同的视图示出根据本发明的设备的第三实施例;
图5以相同的视图示出根据本发明的设备的第四实施例;
图6以相同的视图示出根据本发明的设备的第五实施例;
图7以相同的视图示出根据本发明的设备的第六实施例;
图8以相同的视图示出根据本发明的设备的第七实施例;
图9以相同的视图示出根据本发明的设备的第八实施例;
图10为图9的实施例的侧视图;
图11为穿过根据本发明的设备的第九实施例的剖面图;
图12为图11的实施例的侧视图;
图13为穿过根据本发明的设备的第十实施例的剖面图;
图14为图13的实施例的侧视图;
图15为根据本发明的设备的第十一实施例的侧视图;
图16为根据本发明的设备的第十二实施例;
图17为根据本发明的设备的第十三实施例;以及
图18为根据本发明的设备的第十四实施例。
具体实施方式
如从附图可以看到的,本发明的设备在最佳点处既可以独立地又可以在线地在纤维材料和/或柔韧材料的幅材上工作,以获得所需的改变。在纤维幅材的情况下,它可能具有3%至80%的干物含量并且因此具有20%至97%的水分含量。可以用例如已经形成的纸幅材首先经受润湿以实现所需的水分水平而获得柔韧材料的幅材。替代地,可以在连续的机器上由纤维素纤维悬浮物瞬间地形成所述幅材,本发明的设备可以在不同的点处按模块化方式插入于所述连续的机器中(包括多次)。若要获得纸幅材,则所述幅材还可以由纤维素纤维构成,或者若要获得无纺布,则所述幅材还可以由纤维素纤维和聚合物纤维或仅仅聚合物纤维构成。
图1示出本发明的设备。使设备的盘2同步地旋转,同时保持所述盘旋转所围绕的几何轴线相对于弹性套筒6的轴线的倾斜恒定。这可以通过用于将盘接合至固定轴8的系统4实现。在图2中,盘通过轴向球形接头或通过铰接于所述轴上的滚动轴承安装于固定轴8上。图3示出一个替代实施例,其中固定轴8具有接头10,使得端部12定位成相对于弹性套筒6的轴线成一定角度,盘2围绕所述成角度的部分自由地旋转。
在所有情况下,通过电动机装置(图4)或者滚轮16(图5)使连接的盘2旋转,所述电动机装置例如可以由两个同步电动机14构成,所述滚轮将所述连接的盘连同套筒一起带动。
套筒6可以通过法兰固定至盘的外表面或者,优选地设置有凹槽,所述凹槽插入至盘的边缘中的槽口中,凹槽通过弹性压力附着至槽口。
套筒6可以由一个或多个弹性体层(可能是膨胀的)构成,或者由单个或多个由纱线制成的织物(实心的和/或中空的,弹性的或非弹性的但是编织有弹性织物)构成,或者由前述材料构成的复合层构成。
套筒6还可以为能被流体透过的(比如图6和7中),和/或包含海绵层或能够吸收和/或释放流体和/或使流体在它的内部中循环的管状系统。
应当指出的是,可以为实心或中空的固定轴8使得能够在运动的盘的广泛的倾斜角度内获得很好地稳固的结构。被固定的轴可以根据要求具有可变直径或确实可变的几何形状或者具有弯曲或肘部。在图6中,固定轴8被分成两个中空管,所述两个中空管可以设置有喷嘴,所述喷嘴能够通过形成有流体可透过的弹性网格的弹性套筒6吹气或者使液体雾化。在图6中所示的实施例中,固定轴8例如支撑喷嘴以通过可渗透的弹性表面以及附着至它的幅材将空气射流吹至所要求的点中,包括在受控温度下。为了保持幅材和弹性套筒表面之间的附着,可以使用一个或多个滚轮,所述滚轮设置有柔软材料的覆盖层以防止对幅材的过度挤压。紧靠在用柔软的滚轮进行夹捏之前或之后,弹性表面可能在空气的力的作用下弯曲以防止与幅材分离。也穿过幅材的气流将幅材干燥并且可以提高它的容积度(voluminosity)。套筒的外表面还可以带有标记以压印在幅材上。来自内部的气流还可以用来在合适的时刻使幅材从弹性套筒的表面分离,或者呈气刀的形式以使幅材起皱。若套筒6是由流体可透过的材料制成的,则固定轴8可用于(图7)在对应于弹性套筒6的表面的固定的且很好地限定的部分的位置中面对抽吸器18的口;按这种方式,可以实现幅材至套筒的很好的附着,并能够实现幅材中所包含的任何水分的很好的去除。使用内部抽吸箱来实现附着,这避免了必须通过例如毛毡垫将幅材挤压至弹性表面上并且使得能够获得容积度更大的最终产品。
稳定地在套筒表面的一部分上对中的、在固定轴上的抽吸口可以在纤维幅材经受切向气刀时保持纤维幅材附着以增加它的容积度或者重新分配纤维。在套筒处的外部气刀和内部抽吸的组合可以用来使幅材纵向地起皱。
借助固定轴和/或安装在它上面的装置,可以通过在受控温度下引入冷的或热的空气、流、水,或者通过受热表面和/或辐射热表面,或者通过红外线源、微波源或射频波源控制幅材的温度和水分含量。还可以安装装置以产生磁场或者通过可渗透的弹性套筒喷射添加剂溶液或者使添加剂溶液雾化。
可以在盘上或者在弹性套筒中实施机构,以在弹性套筒的表面处产生机械振动(可能地达到超声水平),以便于纤维的更加均匀的重新布置或者添加剂的渗透或者水的去除。
通过使用例如在套筒内部的和/或支撑于固定轴上的加热系统(基于热流体或基于红外线、微波等),可以启动或加快在纸上的另外的添加剂的作用,例如膨胀剂或者抗湿树脂。
如从附图可以看到的,通过例如横向推进器的作用,本发明的设备可以以盘2优选地但并非必须地对称地相对于固定轴倾斜的方式工作。安装于盘2上并在它们之间拉紧的弹性套筒6抗衡推进器的作用。按这种方式,产生了其中套筒的弹性材料被更大程度地拉伸和伸长的区域,并且产生了其中尽管材料被拉紧但是弹性变形更小的直径相对的区域。
在图8中,套筒6在侧部区域中具有更大的厚度以增加中心区域中的弹性变形。在固定轴上还可以固定用于弹性套筒6的支承表面20,其考虑到了在盘的倾斜之后由此所呈现的有效横截面(椭圆形)。替代地,如图9和10中所示,可以将设置有球轴承的合适的形状的推进器22安装于固定轴8上,以在盘2的旋转期间控制弹性套筒6的表面的一部分的曲率(图10)。作为另一个替代,如在图11和12中所示,盘2的边缘还可以具有球形横截面,比如用于在任何倾斜的情况下保持套筒6的横截面为圆形(图12)。
通过以这种方式运行,套筒的盘到盘横向延伸的单一的轴向部分在旋转运动期间连续地从最大变形转变成最小变形,并且反之亦然。
通过以使盘倾斜的方式工作,使幅材与旋转套筒的表面接触。若幅材要被横向地压缩,则套筒与最大横向变形的区域接触,并且在最小变形的点处被分开。若幅材要被拉伸,则它与最小横向变形的区域接触,并且在最大变形的区域中被分开。若要使纤维取向最优化,则使幅材在具有最小变形的点处附着,并且经由最大变形在整个旋转中跟随它,直至再次到达最小点。在这种情况下,纤维幅材在被拉伸或压缩时分别吸收或排出液体的趋势可以用来添加添加剂或用来对它进行干燥。
与使用方式无关,一旦已经使纤维材料和/或柔韧材料的幅材附着至套筒表面区域,则套筒在它的扩宽或收缩期间也带动所述纤维材料和/或柔韧材料的幅材。
图13和14示出如何可以将固定轴8用作弹性套筒6的内部中的机动化滚轮24的支撑件。切向速度分别小于和大于弹性套筒6的切向速度的一对机动化滚轮24能够沿纵向方向拉伸所述套筒的一部分,如图14中所示。按这种方式,除了沿横向方向之外,在单个套筒上还可以沿纵向方向实现幅材的变形(压紧和拉伸)。若机动化滚轮24以与套筒6相同的切向速度旋转,则获得了扩宽的夹捏/支承表面以能够例如干涉添加剂的应用(图14)。可以借助现有技术已知的装置从外部将添加剂添加至附着至弹性套筒的表面的幅材。
在图15和16中,弹性套筒支撑(图15)或固定(图16)于由弹簧制造而成的增强件26上。
在图17和18中,弹性套筒支撑(图17)或固定(图18)于由刚性元件28组成的增强件上,刚性元件28通过弹簧30间隔和连接。
这些实施例给予套筒的弹性返回更大的力量,因为弹性体可能随着时间的推移而丧失它的弹性并且变长。
待添加的添加剂可以赋予以下特性,比如:
●用比如晶体微纤维素、纳米纤维素、通过沉淀就地产生的矿物填料以及聚亚烷基二醇的添加剂实现的沿厚度的孔隙度控制(表面孔隙度对于确定从油墨颜料的载体过滤油墨颜料的能力以及因此对于打印质量是至关重要的)(孔隙度增加;参见WO08/131793)
●有利于在压力下排水的添加剂(US7556714)
●对于氧气和/或水蒸汽的屏障:蛋白质(明胶,乳清衍生物),偏二氯乙烯共聚物(CA711208),纳米纤维素,不透明体,通过沉淀就地产生的矿物填料,高岭土,云母
●防油脂:淀粉,纳米纤维素,藻酸盐,羟甲基纤维素,聚乙烯醇
●胶料:淀粉
●柔软性:非离子型表面活性剂,阳离子型表面活性剂,阴离子型表面活性剂,天然脂肪,植物油,脂肪醇,阳离子聚合物,硅酮微乳液
●香料/润滑剂特性:香料也在微囊中,芦荟也在微囊中,香精油也在微囊中
●尘埃控制,抗分层,特别是在印刷过程期间:淀粉,纳米纤维素,羧甲基纤维素
●拒水性(包括能容易地浸泡于介电油或树脂中的电容器绝缘纸):蜡,松香
●亲水性:聚亚烷基二醇
●油墨附着:钛乙酰基丙酮酸盐,硅烷,阿拉伯树胶,糊精,明矾
●抗附着:硅树脂
●特别是基于聚氨酯的粘合剂固化速率:硬脂酸锌,己内酰胺,N-酰基脲(WO05/118666),叔胺
●颜色:分散的颜料(特别是用于白度的二氧化钛),以由聚合电解质的纳米层(例如纳米纤维素以及聚乙烯亚胺)所产生的光干涉为基础的颜料,着色剂(包括热致、电致或光致变色的)
●容积度:包含能通过加热激活的膨胀剂、基于纳米纤维素的泡棉、化学膨胀剂的微囊
●通过感应实现的可能的加热:能够将射频或微波电磁能转化成热量的感受器(优选地为能进行生物降解的,比如在US6348679中所描述的那些中的某些)
特别地,感受器可以按照与纳米纤维素混合的方式添加,比如以便能够实现对后者的有效干燥
●刚度和抗拉强度(干的和/或湿的):淀粉,纳米纤维素,能通过感光启始剂以及紫外光交叉连接的丙烯酸树脂,能通过热量交叉连接的三聚氰胺甲醛树脂,用表氯醇改变的聚酰胺树脂
●去氧剂:在所需时刻起作用的封入囊内的物质,比如亚铁盐
●导电率:碳纤维
●抗菌剂:银盐,银纳米粒,二氧化钛,季铵盐(或者与纳米纤维素或微纤维素相关联的铵离子),壳聚糖,细菌素,各种天然提取物(从茶、肉豆蔻、葡萄柚等)。
为了有利于幅材至弹性套筒的附着、拉伸均匀性以及将水从纤维材料和/或柔韧材料的幅材去除,本发明还提供对设置有低摩擦表面的机械压具元件以及对毛毡垫或其它环形带(包括弹性的)的使用,所述机械压具元件为固定的或者能够旋转,包括以不同的速度(幅材的容积度的增加)旋转。
如已经指出的,可以在一位置中将抽吸箱设置于固定轴上,所述位置与其中使幅材经受变形以便提高它的附着性同时防止过度挤压的那个套筒部分相对应。若在弹性套筒上存在具有不同透气性和/或不同弹性变形性的区域,则还可以获得水印。
为了提高幅材和套筒的弹性表面之间的附着,可以使所述表面功能化,比如使得幅材的组成材料呈现较高的亲合力。例如,幅材由纤维素纤维构成,可以从弹性材料(橡胶)和呈纤维、微晶(微晶体纤维素)或者纳米纤维(纳米纤维素)形式的纤维素的混合物开始形成该形成套筒的材料。
替代地,可以通过合适的粘结剂将纤维素纤维或者纳米纤维结合至弹性表面,所述粘结剂比如为胶乳或者例如以硅酸盐和钛酸盐为基础的附着促进剂。为了提高纤维层和橡胶之间的附着,可以使橡胶经受电晕处理或者一般地经受等离子处理。
还可以将部分地由棉组成的弹性织物用作形成套筒6的材料。
还可以使套筒覆盖或浸透以具有低玻璃化温度的橡浆,比如用于压敏粘合剂的那些,传统上用于便利贴的那些。最后,可以用通常在棉纸生产中使用的用来增加纤维幅材至扬基(Yankee)缸的附着的配方来覆盖或浸透套筒;并且所述套筒还可以在它的表面上包括多个微钩以便有利于对幅材的抓持。
Claims (16)
1.一种用于处理由纤维材料和/或柔韧材料的幅材的多功能设备,其特征在于,所述设备包括:
-弹性材料的管状套筒(6),
-用于支撑所述管状套筒的一对盘(2),
-固定轴(8),将所述盘安装于所述固定轴上,以使得所述盘的轴线能相对于所述套筒的轴线倾斜,所述固定轴的端部部分超过所述盘延伸,
-用于使盘/套筒系统相对于所述固定轴运动的装置(14,16)。
2.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述弹性套筒是流体可渗透的。
3.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述套筒包括能够吸收和/或释放流体和/或使流体在它的内部中循环的管状系统。
4.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述固定轴为中空的。
5.如前述权利要求中的一项或多项所述的设备,其特征在于,包括面对可渗透的弹性套筒的内表面的固定部分的内部抽吸装置。
6.如前述权利要求中的一项或多项所述的设备,其特征在于,包括面对可渗透的弹性套筒的内表面的固定部分的内部吹气装置。
7.如前述权利要求中的一项或多项所述的设备,其特征在于,包括面对可渗透的弹性套筒的内表面的固定部分的内部液体雾化装置。
8.如前述权利要求中的一项或多项所述的设备,其特征在于,包括用于控制可渗透的弹性套筒的内表面的固定部分的温度的内部装置。
9.如前述权利要求中的一项或多项所述的设备,其特征在于,包括用于在可渗透的弹性套筒的表面上产生例如超声的机械振动的装置。
10.如前述权利要求中的一项或多项所述的设备,其特征在于,所述弹性套筒的多个区域具有不同的延伸性。
11.如前述权利要求中的一项或多项所述的设备,其特征在于,包括用于产生穿过可渗透的弹性套筒的磁场的装置。
12.如前述权利要求中的一项或多项所述的设备,其特征在于,包括在弹性套筒的表面上的、具有不同的流体渗透性的多个区域。
13.如权利要求1所述的设备,其特征在于,管状套筒(6)由弹性增强件(26,28,30)支撑。
14.如权利要求13所述的设备,其特征在于,所述弹性增强件由螺旋弹簧(26)构成。
15.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述增强件由通过弹簧(30)间隔的刚性元件(28)构成。
16.如权利要求1所述的设备,其特征在于,所述固定轴设置有作用于所述管状套筒上的推进器(28)。
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