CN1045828A - 纸幅成型方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种由纤维材料形成纸张或纸幅的方法和装置。在该装置中，有其上行程的主要部分基本为水平的下网环路和与其协同工作的上网环路，网前箱内的纤维浆液送到下网路上行程的单网第一部分，这里形成第一脱水区，之后有双网成型区，在该区的上、下网环路里有脱水元件，双网第二脱水区是在其主要的并相当长的第一部分平面内，并且是网台面的单网第一部分的直接延伸，此后，双网区在静止和/或转动的导向元件上方弯曲，纸幅经双网区脱水后随下网运行。

Description

本发明的目的是提供一种由纤维材料成形纸幅或纸板的方法。该方法应用于造纸机或类似机器的铜网工段，它包括其上行程的主要部分基本为水平的下铜网环路和与其协同工作的上铜网环路。

在该方法中，把来自造纸机网前箱里的纤维浆液输送到所述下铜网环路上行程的第一部分，在此处形成第一脱水区。然后将部分成形的纤维层引入第二脱水区，在该地区配置一上铜网环路，复盖部分成形的纤维层，以确保至少在第二脱水区的二个阶段从纤维层中连续脱水。然后上铜网环路与将近成形的纸幅分离，随着下铜网的运行，纸幅被导向下一道工序。

此外，本发明的另一目的是为实现本发明方法所采用的纸幅成形装置。装置包括一个下铜网环路，该环路的上行程的主要部分基本是水平的，还包括一个与其协同工作的上铜网环路以及网前箱，它将纤维浆液喷射到下铜网环路上行程的单网第一部分，此后有限制在下铜网和上铜网共同运行区间的双网成形区，在该区域，下铜网环路和上铜网环路内有用于脱水的不同元件和元件组。

在成形连续纸张或纸板幅的古老方法中，此方法应用很普遍。纸幅的成形是在称为水平长网造纸机的铜网部分完成的。在这些方法中，从纤维浆液中脱水仅仅是在铜网的整个长度上沿向下的一个方向进行。由于这种铜网工段的操作原理，使得制成的纸页上，下面具有不同的特征，即纸张的上面比下面光滑，下面由于成形铜网造成的图案或网迹或多或少清楚可见，纸页上，下面的纤维组成也彼此不同，纸幅上面包含的细小和短小纤维及填料大大多于下面，在单向脱水工序期间，使大量细小纤维从纸幅下面掉落，以至造成上述结果。如在包装纸或包装纸板的应用中，纸张两面有差别并没有什么害处。关键是对于书报的印刷纸，要求两面的纤维组成和其它性质尽量相同。纸张两面的差别称为两面性。

众所周知，以前许多类型造纸机的设计主要是为了降低纸张的两面性。其中主要可分为二类，即真正双长网成形机和称之为混合式成形机，真正双长网成形机上纸幅的成形在两网之间自始至终都进行。混合式成形机的成形，开始在一个铜网上，然后把部分成形的纸幅引导到二网之间的脱水区，在此确立纤维最后的相互位置。

混合式成形机的一个优点是它可以从现有长网造纸机的铜网工段上，通过很简单的改型获得。最主要的改变是把上铜网环路置于下铜网上行程的中间或最后部分，以便与其协同工作。除了可改善成品纸张的质量以外，它还可使在铜网工段上更有效地进行脱水，同时也意味着造纸机速度的增加。此类型的一种混合式成形机已在申请人的芬兰820742号申请案中公开，为制造新闻纸或类似的印刷纸，在第一工段的工作速度达到或超过900米/分。

上述成形机的主要缺点是，在一般情况下它们不适于制造厚纸和纸板级的纸幅。这是由于在跟随单网第一脱水区之后的双网开始部分，铜网和它们之间的部分已成形为纸幅的纤维层的运行立即变成陡峭曲线，该过程发生在转动案辊上或发生在称为弧面成形板的静止案辊上方。曲线运行造成内裂，纸幅越厚破裂越大。这表示纤维层遭受了铜网之间的脱水压力，该压力与铜网张力成正比，与上述表面曲率半径成反比。

空间安排和其他结构因素使众所周知的混合式成形机，如芬兰820742申请案中的成形机的铜网反向元件，即弧面撑板或案辊的曲率半径很小，以至在上述成形机上生产厚纸和纸板的情况下，对成形纸幅瞬时压力作用非常大。太大的压力造成对纤维层的毁坏，并降低成品性能，特别是它的强度性能，同时也降低适印性。最坏的情况是太大的压力使纸幅产生所谓的“喷溅”以及停产。

本发明的目的是创立一种混合式成形机式的造纸机铜网工段以及使用它的方法，其中特别注意了解决生产厚纸和纸板时存在的问题。本发明的结构也可在高速下生产轻型纸，因此本发明的混合式成形机意味着可在很广的纸张重量范围内进行加工，甚至可达到每平方米50～1000克的范围。

本发明的又一目的是建立一装置，借助该装置，对着纤维层的脱水压力在铜网行程方向上逐渐增加。

为达到上述目标，下面将详细说明，本发明方法的主要特征在于：当通过下铜网在单网脱水区进行初期脱水时，借助与其水平长行程内表面相接触的元件组，阻止通过下铜网的脱水，在所述的阻止区，从纸幅中脱水是通过上铜网在第二双网脱水区的第一阶段或几个阶段进行的，该阶段是线性的，并且相对单网区来说具有相当长的延伸量，在双网区的第一脱水阶段或几个阶段之后，脱水在弯曲面的双网脱水区或多个区域上进行，此后纸幅跟随下铜网运动。

本发明装置的特征在于：双网第二脱水区位于主要的且相当长的第一部分平面内，并直接延伸到铜网成形机的单网部分，在该双网平面部分之后，能形成的双网区在固定和/或转动导向元件的导向表面上方弯曲。

发明的最佳实施例中，所述双网部分的线性第一阶段装设一个由二部分组成的脱水装置1，它包括下铜网环路内的铜网支承元件和位于上铜网环路内对应部位的抽吸腔系统。

本发明的第一单网脱水区是当脱水区很短时是最合适的，由于在此部位脱水，使在第二脱水区的第一部分以前，干燥度约为1-4%。因为第一脱水区短，所以只需要少数脱水元件，如案板来支承它，因此在这里去除细小物质和垂直于成形纸幅的水流的影响很小。在此区域脱水元件对铜网产生的磨擦也不明显，对于这部分也减少了铜网的磨损和铜网所需的能量。

包含二个铜网的第二脱水区可根据不同应用场合的结构不同而设置几个不同的操作阶段，最少是二个。与惯用的混合式成形器技术不同，这些阶段中的第一阶段，直线地直接延伸到第一单网脱水区。在第一阶段地段，使上铜网环路以很小的角度，如2～5度接近下铜网环路和位于其表面上的纤维层。在此阶段面向部分成形的纸幅的脱水压力很小，这表示谨慎的脱水工序在继续。上铜网环路与纤维层相遇之处可根据交叉角和纤维层厚度改变。为防止整个纸幅成形工位太长，脱水作用必须增强，但仍然需要非常谨慎。

再有，在此阶段应该强制通过上铜网进行脱水，在这种情况下，可采用位于上铜网环路内并在瑞典申请案8703468中公开的脱水装置。上述装置的第一部分是称为真空刮刀型的刮水刀，它最好与连接到抽吸源的对应集水腔结合使用，脱水装置至少还要连接一个包括若干个案板并连到抽吸源的集水池。和位于上铜网环路的该脱水装置对置的还有在下铜网环路内的一组铜网支承元件。这些元件一方面为了减少通过下铜网的脱水，另一方面为将此处压力朝向上，下网之间的纤维层-换句话说即朝向部分成形的纸幅-以便增加脱水作用和增加适宜的脉冲压力。借助于此，纸幅成形得以改进。可以借助气压软管使这些铜网支承元件对每个下铜网环路加载。对纸幅的压力是自行调节的。这种装置的一个主要优点是朝向铜网之间纤维层的脱水压力，在铜网运行方向上可以以所希望的方式逐渐增加，而不致像在惯用的混合式成形机中那样，在双网部分开始处产生突然压力高峰。

在第二脱水区进行第一阶段脱水之后，成形纸幅达到干燥度为5～10%时，当然它是根据欲制纸张或纸板的基本重量和机器的速度而定，在此阶段可以有较前更大的压力朝向上，下铜网之间的纸幅。这是靠使纸幅在一个或多个或转动或静止的曲面上运行而产生的。在一个或几个阶段内，纸幅在曲面上运行形成在第二脱水区的第二阶段。在此阶段后，纸幅的干燥度为14～16%，它取决于生产条件，在此阶段上铜网可与由下铜网支承的纸幅分离，此后纸幅继续向下一工序运行，如进入造纸机的压榨工位。

下面参照几个附备中所示的实施例详细介绍本发明，但发明决不仅局限于实施例中有限的构思细节。

图1：本发明纸幅成形装置的外形侧视图;

图2：应用本发明的另一个实施例;

图3A：装设在上铜网环路的脱水装置;

图3B：按照图3A改型的脱水装置;

图4A：称作真空刮力装置的局部视图，该装置是图3A和3B所示脱水装置的一部分;

图4B：图4A所示装置另一改型的细节。

图1所示的纸幅成形装置包括网前箱1和下铜网环路2，其运行主要由胸辊3，铜网导辊4，成形辊6和伏辊7引导。在下铜网环路中，第一脱水区内还有脱水元件组5，在第二脱水区内有铜网支承元件组9，9b，9c以及抽吸箱8，抽吸箱位于向下倾斜运行的下铜网上，在成形辊6和伏辊7之间。

纸幅成形装置还包括上铜网环路10，它由导辊11，11a和11b引导，复盖了在第二脱水区内的下铜网环路。在上铜网环路内还有图3A，3B中详细图示的脱水装置12。装置12的第一部分是真空刮刀型脱水刮刀，它以典型的方式连接吸水腔。此外，脱水装置还包括二个案板刀片形的集水池，其底部构成案板刀，它与上铜网10接触。

纸幅成形装置的操作如下：从网前箱中把纸浆送到下铜网环路2的水平的第一部分2a，此处为第一脱水区，在此工段借助合适的，相当少的脱水元件5将水谨慎地去除。下铜网环路2表面上形成的纤维层W继续运行到第二脱水区，第二脱水区是当上铜网环路10以一个小角度a靠近下铜网环路2时形成的。最适宜的角度为2～5度，该角度通过调节上铜网10的导辊11a的垂直位置（箭头所示）而得到。

第二脱水区分成几个阶段。位于上铜网环路内的脱水装置12和与之协同工作的下铜网环路2的铜网内支承元件9，形成第二脱水区的第一阶段。第一脱水区2a和相当长的第二脱水区的第一阶段直到成形辊6以前，都在同一水平面上，成形辊6使铜网2和10的运行向下转一个如扇形b那样大的角度，在此处铜网2和10共同由成形辊6引导运行。扇形b为第二脱水区的第3阶段。铜网2和10间的压力可使成形纸幅W再一次脱水。靠离心力作用将水送入集水池13，并通过管道13a去除。在成形辊6和伏辊7之间利用案辊11b把铜网10和在下铜网2上运行的纸幅W分离，纸幅继续运行到达案辊7。抽吸箱8的作用是保证纸幅W不致跟随铜网10一起返回到案辊11a上。接近伏辊7处有一个带毛毯15的领纸辊14，通过它使纸幅W从成形工段转移到压榨工段（未示出）。

图2所示的纸幅成形工段包括网前箱101和下铜网环路102，102的运行主要由胸辊103，成形辊106，伏辊107和铜网导辊104引导。图2中的纸幅成形工段也包括上铜网环路110和铜网导辊，后者引导上铜网环路运行，并用参照数字111，111a，114表示，还包括脱水装置112。

图2中的纸幅成形装置的主要功能和图1所示的纸幅成形装置相同。图1和图2中实施例的主要区别在于脱水装置12和112的结构及操作，以及成形辊6和106相对纸幅成形工段的铜网主平面T-T的位置。脱水装置112的端部向上弯曲，引导铜网102和110共同运行到达成形辊106，曲线的最高点位于铜网102的主平面T-T以上。在成形辊106地带，铜网102和110之间的压榨作用使纸幅W在成形期间脱水，水流入集水池113。通过铜网导辊114，使铜网102和110返回到原始水平面T-T上。采用与图1相同的方法使上铜网环路110和铜网环路102分离。下铜网102和纸幅W一起由抽吸箱108支承，并经过伏辊107在伏辊和驱动辊104a之间行进，借助领纸辊14和领纸毛毯，采用基本上众所周知的方法，纸幅W从伏辊107进入造纸机的压榨工段。

图3表示图1成形阶段脱水装置12中最主要的结构细节和与其协会工作的下铜网支承元件组9。

脱水装置12由三个抽吸和集中腔室16，17和18整体组合而成，各腔室用隔板17b和18b相互隔开气孔19和排水管20连接每个腔室16，17和18的集水管16a，在脱水装置主横梁16b和挡水板16c之间形成。管道16a的下端有一横刮刀21和利用杆23调节的刀片22。这些元件构成一个沿铜网成形机整个宽度上延伸的，并在横向轮廓上可调节的堰板A。通过该堰板，铜网2和10之间纤维层压榨的水流进第一腔室16。

图3A所示的装置12的案板刮刀21后跟随有一组相合的案板刮刀21′和21″，它们的下表面在同一平面内。由抽吸腔16下的案板刮刀收集从纤维层分离出来的水，通过管道17a引入抽吸腔17，该抽吸腔位于隔板17b和挡水板17a之间，由案板刮刀21″收集的水通过脱水装置后壁18d和挡水板18c之间形成的管道18a引入第3抽吸腔18。

图3A的管道16a和带有相应刮刀可调节的刀片22的案板刮刀21共同形成一个称作真空刮刀的脱水元件。在制作轻型纸张期间，铜网工段高速运行，从纸幅W分离出的水份主要依靠本身的动能渗入管道16a，继而到抽吸腔16。当生产厚纸板时低速运行，真空刮刀系统的操作必须借助强的抽吸作用，此时最合适的真空是6～8Kilopascal。在该阶段，分离出的向上的水量可以通过调节刀片22和案板刮刀21之间的堰板A的高度进行控制。上述情况也部分适用于真空度相同的级别。

图3A中所示通过第一抽吸腔16进行的真空刮刀元件的脱水效果是有限的，仅仅局限于第一刮刀21的刀刃部份。第二抽吸腔17的脱水区更宽大，由案板21′的数目确定，在图3中作为一个例子采用4个。案板21′的效果基于与位于下铜网环路2内的铜网支承元件9的协作。图4A中更详细介绍了支承元件9。重要的是要求这些支承元件9和它们的工作能应用于脱水装置12地区，以便用所需要的方法在下铜网2上产生压力，压力逐渐增加，朝向成形纸幅W，并使纸幅脱水，通过上铜网环路10进入抽吸腔17a，通过它再进入抽吸室17。第3抽吸室18的操作和第2抽吸室17相同。

图3A中第2和第3腔17，18的主负压大大高于第1腔内的负压，腔17中为10～20Kilopascal，在18中约为15～30Kilopascal。负压大小取决于欲制造纸幅的质量。

图3B表明图2中的铜网脱水装置112。它与图3A的脱水装置12所涉及的结构和操作是相同的。为此，图3A中的主要参照数字也适用于图3B。

图3A和3B的脱水装置12和112的主要区别在于，图3B的第3抽吸室118的抽吸腔118a中的最后部案板124′，以向上翘起的曲线排布方式进行分布，为的是引导铜网110和102运行到图2所示的成形辊106上。另一不同点是铜网支承元件工段9，9b，9c的长度。下铜网2，102的支承元件（9）用其顶面与下铜网2，102接触，共同构成基本为平直连续的表面，装置112位于铜网102，110或2，10上面（图3b），与其第一抽吸腔16和第二抽吸腔17相对的部分的支承元件是必须的和有用的，而在图3A解示的装置12中，支承元件甚至可能位于腔室18的下面。

图3A和3B的脱水装置12和112中，抽吸腔的作用基本相合，因此，没必要在此更详细地解释图3B中的设备结构和操作。

图4A表示脱水装置12，112真空刮刀工段以及与另一个铜网共同协作的下铜网2内的支承元件9的局部视图。

图3A和4B中的装置的脱水过程如下：在铜网成形机第一脱水区2a内，在下铜网环路2表面上，部分成形的纤维层W运行到铜网2和10之间的间隙，其角度由导引铜网10和可调位置的辊高11a的高度确定。纤维层在B点附近与上铜网10相会合（图4A）。此位置也是支承下铜网环路2的铜网支承系统9导引边缘的位置，由于这个作用，水份开始向上从纤维层中分离。通过压缩空气橡皮软管9b₁9b₂，9b₃，9b₄……，将系统的元件9挠性支承在纵向支持横梁9c上，软管9b₁……内的压力可调，因此，在铜网2和10的运行方向上，元件相对下铜网2和纤维层的负荷逐渐增加。在软管9b₁……中采用很低的压力，如10～15厘米水柱，因此，朝向纸幅W的压力很小，脱水压力是自行调节的1元件9表面上有沟槽9R，分布在铜网2的整个宽度上，即使穿过下铜网，也可进行少量脱水。在B点和可调刀片22之间地区，脱水过程继续进行。在铜网10和刀片22间的尖锐楔形空间，以及刀片22和案板21之间的堰板A处聚集水，在上铜网10内表面上形成水膜。利用水的动能效应和/或使腔室增大真空的作用，将水通过堰板A和管道16a流入脱水装置的第一腔室16。通过调节装置23可对刀片22的高度进行调节，这可使水量，甚至进入管道16a的气量受到调节。有关铜网2和10（图1）间交角a和导引到管道16a的堰板A的调节时以及由支承系统施加的压力调整，自然都取决于欲生产的纸张或纸板的等级。

以使用调节刀片22为基础的图4A中的自动堰板系统，在某种情况下可由图4B所示的结构所代替，那么可调刀片则可被案辊22A代替。案辊的转速和高度位置，即离开铜网10的距离是可调的。案辊22A的变速驱动装置用参照数字22B标示。

下述权利要求可以对发明的细节改型，甚至可能与前面给出的实例不完全相同。

Claims (12)

1、一种由纤维材料形成纸张或纸板纸幅的方法，该方法应用于造纸机或同类机器的铜网工段，它包括其上行程的主要部分基本上是水平的下铜网环路(2，102)和与它协同工作的上铜网环路(10，110)，在该方法中，把来自造纸机网前箱(1，101)内的纤维浆液输送到所述下铜网环路(2，102)上行程的第一部分(2a，102a)，这里形成第一脱水区，此后将部分成形的纤维层引导到第二脱水区，在该地区设置一上铜网环路(10，110)使其复盖部分成形的纤维层，以便至少在第二脱水区的二个阶段从纤维层中连续脱水，然后上铜网环路与将近成形的纸幅(W)分离，纸幅(W)随着下铜网环路的运行，被导向其下一道工序，该方法的特征是：在单网脱水区(2a，102a)，通过下铜网(2，102)进行初期脱水以后，借助与水平上行程内表面接触工作的元件组(9，109)，通过下铜网(2，102)的脱水被阻止，在所述的阻止区，从纸幅中脱水是在双铜网第二脱水区的第一阶段或几个阶段进行的，这些阶段包括一个从网前箱延伸到图1中成形案辊6的相当长的平面铜网工作台，或者从网前箱到图2中的最后一个支承元件(109)，双网区的第一脱水阶段或几个阶段之后，则在图1中的曲面双网脱水区(b)或图2中的脱水区(R₀，C)上进行脱水，然后纸幅(W)被引导跟随下铜网(2，102)运行。

2、按照权利要求1的方法，其特征是：双网第二脱水区至少被分为二个连续阶段，在第1或二个第1阶段处，借助自行调节的支承元件（9，109），该元件放置在单网第一部分（2a，102a）的平面（T-T）上，阻止通过下网（2，102）的脱水，通过抽吸作用和/或案板元件（21，21′，21″）的协助，在靠近支承元件（9，109）处，通过上铜网进行脱水。

3、按照权利要求2的方法，其特征是：在二个网（2，102，10，110）之间进行的最后脱水阶段是在双网区（b，c）发生的，该区域向下弯曲，并由位于下铜网环路（图1）之内的成形案辊（6，106）引导。

4、按照权利要求3的方法，其特征是：双网区的第一阻止阶段或多个阶段之后，由于位于上铜网环路（110）内的导向元件的作用，将双网区引入向上的曲面（R₀），此后，依靠成形辊（106）或相同物把双网区引导到向下的曲面。

5、按照权利要求1-4的方法，其特征是：该方法采用相当短的单网脱水区（2a，102a），在该区域内，脱水达到的程度是：于双网脱水区前，纸幅的干燥度在1～4%之内，最适宜的是2～3%。

6、按照权利要求1-5的方法进行生产的纸幅成形装置，包括其上行程的主要部分基本为水平的下铜网环路（2，102）和与其协同工作的上铜网环路（10，110）以及网前箱（1，101），网前箱的安置使纤维浆液流（J）喷射到下铜网环路上行程的单网第一部分（2a，102a），之后有双网成形区，该区限定在下铜网（2，102）和上铜网（10，101）共同运行行程之内，在此成形区，下铜网环路里，有不同的元件和元件组（9，6，8或109，106，108），上铜网环路里，有相应的元件（12或112），它们起脱水作用，其特征在于：双网第二脱水区是在其主要的并相当长的第一部分平面内，并且是铜网台面的单网第一部分（2a，102a）的直接延伸，此后，双网区在静止和/或转动的导向元件上方弯曲。

7、按照权利要求6的装置，其特征在于：在所述的双网脱水区的平面第一阶段有用来脱水和阻止脱水的装置，它们位于铜网的对面并且相互协作，该装置包括下铜网的自行调节支承元件（9，109），它位于下铜网环路内并也用作脱水的阻止元件，还包括放在上铜网环路内相对位置上的抽吸腔室和案板元件（12，112）。

8、按照权利要求6或7的装置，其特征是：自行调节横向元件或横梁由加载软管或等同物支承，它起到脱水的阻止元件的作用，横向元件或横梁遍布二个或三个抽吸腔（16，17，18）以及控制上铜网（10，110）的案板（21，21′，21″）的整个范围。

9、按照权利要求8的装置，其特征是：与位于上铜网环路（10，110）内的脱水装置（12，112）前壁相连接的，是真空刮刀装置和抽吸腔（16a），它向上开口并通向第一抽吸腔（16）内，在抽吸腔（16a）的入口处，有一刀片（22），它可利用装置（23）（图4A）在高度方向上进行调节。

10、按照权利要求6～8中任一项的装置，其特征是：上铜网环路内（10）脱水装置（112）的第一抽吸腔（16）的真空刮刀管道（16a），其入口部分是位于由变速案辊（22A）所限定的上侧面，它的位置在垂直方向上可调（图4B）。

11、按照权利要求6-10中任一项的装置，其特征是：上铜网环路（110）上的脱水装置（112）中最后一个腔室（118）处，通过案板刀片或等同物固定元件（图3B），形成一个向上弯曲的双铜网区，此后，双铜网区在成形案辊（106）或等同物的表面向下弯曲，并返回到单网第一部分（102a）的T-T平面上（图2）。

12、按照权利要求6～10中任一项的装置，其特征是：上铜网环路（10）内的脱水装置（12）包括一组件，该组件提供至少2个，最好3个带有安排在下部的案板刀片（21，21′，21″）的连续抽吸腔（16，17，18），以便控制双网脱水区基本上沿单网第一部分（2a，102a）延伸，平面部分下有支承横梁（a），脱水装置（12）后，引导双网区向下弯曲，越过成形辊（6）或相应的固定扇形体（b）之后，在下铜网环路（2）内有一个平面抽吸箱（8），以保证纸幅（W）跟随下铜网环路（2）行进（图1）。

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