CN106087519B - 在纤维幅材制造中优化多层纤维幅材的性能的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在纤维幅材(10)制造中优化多层纤维幅材(10)的性能的方法和系统，在该方法中，多层纤维幅材(10)通过将形成纤维幅材(10)的层(16)的至少两种浆料悬浮液从被分为平行供给区域(18)的两个或多个流浆箱(12)供给到成形部(50)而形成，其中影响成品纤维幅材的强度的那些所述浆料悬浮液的性能彼此不同，且通过将沿纤维幅材机的横向的区域中的稀释水供给到每种浆料悬浮液中，在两个或多个流浆箱(12)中调整所述浆料悬浮液的定量分布。在该方法中，通过单独调整区域中的稀释水在供给的每种浆料悬浮液中的量，所形成的纤维幅材(10)的横向定量分布和强度沿纤维幅材机的横向被调节。

Description

在纤维幅材制造中优化多层纤维幅材的性能的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种在纤维幅材制造中优化多层纤维幅材的性能的方法，该方法中多层纤维幅材通过将形成纤维幅材的一层的至少两种浆料悬浮液从被分为平行供给区域的两个或多个流浆箱供给到成形部而形成，其中影响成品纤维幅材的强度的那些浆料悬浮液的性能彼此不同，且通过将沿纤维幅材机的横向区域中的稀释水供给到每种浆料悬浮液中，来调整两个或多个流浆箱中浆料悬浮液的定量(basis weight，基重)分布。
本发明还涉及一种对应的系统。
背景技术
在例如内衬机的多层纸板机中，纤维幅材横向的强度性能对产品的质量至关重要。目的是沿纤维幅材的横向最小化纤维幅材的横向强度性能的变化。干燥部中纤维幅材的不均匀收缩导致纤维幅材的边缘上的横向强度性能变差，这是由于在纤维幅材的边缘的收缩大于中心处的收缩。如果边缘卷没有满足订单的强度要求，那么纤维幅材的边缘上较差的横向强度甚至可造成质量控制中心拒收边缘卷。通过增加边缘上的纤维幅材的定量能解决强度问题，但是在这种情况下，当边缘卷中超过所需的定量时，将损失昂贵的原料。
一种现有技术的解决方案在本申请人的专利FI 121888中公开，该专利提出了一种用于优化纤维幅材的横向分布的方法。在该方法中，纤维幅材机的流浆箱被分成若干平行的供给区域，至少两种不同的浆料悬浮液被供给到每个这些供给区域中。不同的浆料悬浮液包含具有不同纤维长度的部分，有利地，第一浆料悬浮液包含短纤维部分，第二浆料悬浮液包含长纤维部分。这样，通过将含有更多长纤维部分的浆料悬浮液供给到纤维幅材的边缘而不是纤维幅材的中心，在干燥后可以使边缘的强度增强到与纤维幅材的中心部的强度相同的水平。换言之，借助该方法能获得均匀的强度分布。
然而，采用根据专利FI 121888的方法的问题是，不同纤维部分一直到流浆箱中才彼此混合，这使得流浆箱的设计变复杂，且使得纤维幅材的横向定量的调整系统的功能变复杂。
发明内容
本发明的一个目的是实现比现有技术的优化多层纤维幅材的性能的方法更具有成本效益的方法。本发明的另一目的是实现优化多层纤维幅材的性能的系统，该系统比现有技术系统更有利于使用。
该目的能够借助于在纤维幅材制造中优化多层纤维幅材的性能的方法实现，在该方法中，多层纤维幅材通过将形成纤维幅材的一层的至少两种浆料悬浮液从被分为平行供给区域的两个或多个流浆箱供给到成形部而形成，其中影响成品纤维幅材的强度的那些浆料悬浮液的性能彼此不同。通过在沿纤维幅材机横向的多个区域中将稀释水供给到每种浆料悬浮液中，来调整在两个或多个流浆箱中的浆料悬浮液的定量分布。在该方法中，通过单独调整多个区域中的稀释水在供给的每种浆料悬浮液中的量，使得能够调整所形成的纤维幅材沿纤维幅材机的横向的横向定量分布和强度。通过对两种不同的浆料悬浮液的稀释，能够调整在成品纤维幅材的定量分布中不同两层之间的比率，以这种方式，成品纤维幅材的横向定量分布和横向强度分布可被制成在纤维幅材的整个宽度上基本均匀。
纤维幅材的横向强度可指横向压缩强度或平压性能。在多层纤维幅材的情况下，这些强度通常是比拉伸强度更重要的强度指标，拉伸强度在诸如此类的产品中自然很高。
纤维幅材的两层中的一层有利地是芯层，另一层是表面层，表面层具有比芯层更好的强度性能。纤维幅材的各层的强度性能彼此不同，这使得通过改变层的相互比率能够改变纤维幅材的强度性能。
有利地，对所供给的浆料悬浮液的稀释可被彼此独立地调整，换言之，用于稀释的稀释设备的调整彼此不相关。然而，在实践中，对稀释的调整受纤维幅材中的某一所需定量的目标限制。
在该方法中，纤维幅材的定量分布有利地借助对形成芯层的浆料悬浮液的稀释而调整成在纤维幅材的宽度上基本均匀分布。在这种情况下，通过使用芯层的更有利的浆料悬浮液能够使得定量均匀。稀释形成较厚芯层的浆料悬浮液比调整形成较薄表面层的浆料悬浮液还给出更大的调整响应。
在该方法中，纤维幅材的强度分布借助对形成表面层的浆料悬浮液的稀释被有利地调整成在纤维幅材的宽度上基本均匀分布。借助对表面层的稀释，比起进到纤维幅材边缘的浆料悬浮液，可以更多地稀释进到纤维幅材的中央的浆料悬浮液，以这种方式可实现节省原料成本。
在本文中，基本均匀的定量分布意味着沿纤维幅材的横向的定量变化小于±1g/m2。基本均匀的强度性能意味着纤维幅材的横向强度性能的变化不超过±2％。
根据一个实施例，纤维幅材的定量分布按线上测量来测量，基于测量结果，在单独的供给区域中调整形成芯层的浆料悬浮液的稀释。在这种情况下，调整可以作为反馈控制回路，当从一个等级变为另一个等级时，定量分布可容易地被调整以便改变成品纤维幅材的定量。
有利地，对于被供给到芯层的浆料悬浮液的稀释，流浆箱的在形成纤维幅材的芯层的边缘区域的那些供给区域要多于在形成纤维幅材的芯层的中心部的那些供给区域。以这种方式，边缘上的纤维幅材的总定量的更大部分可由具有比芯层更好的强度性能的表面层组成，该表面层产生提高了纤维幅材的边缘的强度性能的效果。
根据一个实施例，使用两个流浆箱，每个流浆箱适于供给一种浆料悬浮液。使用单独的流浆箱使得纤维幅材机的传统设计成为可能，其中成品多层纤维幅材的不同层最初在它们自身的成形部形成，稍后在成形部上被结合成均一的纤维幅材。
根据本发明的系统的目的能够借助于在纤维幅材制造中优化多层纤维幅材的性能的系统实现，其中该系统包括：两个或多个流浆箱，用于供给至少两种不同的浆料悬浮液，使待形成在成形部上的纤维幅材形成至少两层，至少两层的强度性能彼此不同；稀释设备，沿纤维幅材机的横向被分成多个供给区域，稀释设备适于连接两个或多个流浆箱，用于在至少一些供给区域中的沿纤维幅材机的横向的区域中稀释浆料悬浮液，以优化纤维幅材的性能。稀释设备适于单独调整各区域中供给的每种浆料悬浮液中稀释水的量，以沿纤维幅材机的横向调整所形成的纤维幅材的横向定量分布和强度。根据本发明的系统非常有利于实施，因为系统可无需复杂的流浆箱设计和控制系统来实施。
根据一个实施例，系统包括两个流浆箱，每个流浆箱用于供给一种浆料悬浮液，在该系统中，稀释设备适于两个流浆箱。这使得根据本发明的系统在生产多层纤维幅材的现有纤维幅材机中也能以相对简单的方式实施。
不同浆料悬浮液的稀释设备有利地彼此独立。在这种情况下，浆料悬浮液的稀释可彼此独立地调整，换言之，用于稀释的稀释设备的调整彼此不相关。然而，在实践中，稀释的调整受到纤维幅材中的某一所需定量的目标的限制。
更具体而言，根据本发明的方法的特征在于，形成的纤维幅材沿纤维幅材机的横向的横向定量分布和强度通过单独调整区域中的稀释水供给到每种浆料悬浮液的量的方法来进行调整。
更具体而言，根据本发明的系统的特征在于，为调整形成的纤维幅材沿纤维幅材机的横向的横向定量分布和强度，稀释设备适于单独调整区域中的稀释水供给到每种浆料悬浮液中的量。
采用根据本发明的方法和系统所实现的优点是，沿纤维幅材的横向的基本直线的定量分布和沿横向的基本直线的强度分布。本文中的基本直线意味着分布是完全直线或具有仅百分之一偏差的至少相当直线。通过改变具有不同强度性能的各层的相互比率可实现该优点，而不需增加原料成本。同时，能够减少在制造时将被破坏的纤维幅材的比例，降低生产成本并提高纤维幅材机的效率。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明，附图示出了本发明的一些实施例，在附图中：
图1示出了从侧面观察的根据本发明的第一实施例的系统的原理图，
图2示出了从侧面观察的根据本发明的第二实施例的系统的原理图，
图3示出了沿纤维幅材方向的根据本发明的系统的流浆箱的原理图，
图4示出了采用根据本发明的方法可获得的纤维幅材的不同层的定量分布的横截面，以及
图5示出了采用根据本发明的方法可获得的纤维幅材的芯层。
具体实施方式
参照图1，根据本发明的系统100包括至少两个流浆箱12，这两个流浆箱用于将至少两种不同的浆料悬浮液供给到纤维幅材机200的成形部50上以形成纤维幅材10。根据本发明，两个或多个分开的流浆箱12分别具有一种浆料悬浮液的稀释调整装置。原则上，如果供给的浆料悬浮液的量越大，可以具有多个稀释调整装置，但是根据其最简单的构造，能借助两个稀释调整装置实施本发明。这样稀释调整装置给出了期望的结果，换言之，沿纤维幅材的横向的均匀定量分布和强度分布，在浆料悬浮液的性能彼此不同的浆料悬浮液中必须有稀释调整。一般而言，多层纤维幅材中形成纤维幅材的芯的芯层包含比表面层更便宜的原料，芯层包含比表面层更多的短纤维且具有比表面层更差的强度。表面层反过来由比芯层更昂贵的原料组成，更昂贵的原料中长纤维的比例大于芯层中的比例，因此，形成的纤维幅材层的强度也好于芯层。
图1示出了根据本发明的系统的第一实施例，在第一实施例中使用两个单独的流浆箱12，每个流浆箱配备有稀释调整装置。在实践中，稀释装置借助被放置成与流浆箱12连接的稀释设备32实施。参照图4，稀释设备32可以是到达流浆箱12的供给线路，该供给线路将水或具有比流浆箱上供给的浆料悬浮液显著更高水含量的浆料悬浮液供给到流浆箱，用于在沿纤维幅材的横向的多个区域中稀释供给的浆料悬浮液。稀释水典型地为白液。在图1的实施例中，成品纤维幅材的各层在其各自的网42和44上形成，在稍后阶段使各层结合成成品纤维幅材10。参照图1，纤维幅材机也可包括单独的顶网循环40。附图中，附图标记46指的是纤维幅材机的压榨部。
图2示出了根据本发明的系统100的第二实施例，在该实施例中，所生产的多层纤维幅材由三个单独的层组成。在这种情况下，系统具有三个流浆箱12，且存在与这些流浆箱中的至少两个相连的稀释设备。在图2的实施例中，左手侧的流浆箱12供给芯层的浆料悬浮液，中间流浆箱12供给中间层的浆料悬浮液，右手侧的流浆箱12供给表面层的浆料悬浮液。在这种情况下，稀释设备有利地在形成芯层和表面层的流浆箱中，而中间层可没有稀释，因为根据本发明的定量分布和强度分布的横向调整可借助两个稀释调整装置完成。
参照图4，根据本发明的系统中使用的每个流浆箱12沿纤维幅材的横向被分成若干供给区域18。通常，各个供给区域的宽度为40mm-120mm，在这种情况下，流浆箱被分成数十个、甚至超过一百个供给区域，每个供给区域的稀释能独立于彼此被调整。换言之，配备有稀释调整装置的每个流浆箱包括用于调节稀释的数十个、甚至上百个控制阀66以及这些控制阀的控制装置(图中未示出)。
参照图1到图3，在根据本发明的方法中，从用于形成多层纤维幅材10的两个或多个流浆箱12中供给至少两种不同的浆料悬浮液。对于所生产的多层纤维幅材，已经按订单要求指定如100g/m2的某一定量，该定量是纤维幅材在所有卷纸机中的最小定量。目的是使所生产的纤维幅材的定量尽可能接近目标；然而，要使得整个纤维幅材的定量在订单指定的最小定量之上。首先限定浆料悬浮液的供给比，调适流动，使得形成纤维幅材的各层的总定量超过目标。例如，芯层的定量可以是75g/m2，表面层的定量可以是25g/m2，在这种情况下两层纤维幅材的定量是100g/m2。首先，纤维幅材使用粗略设置形成，测量成品纤维幅材的强度和定量。定量的测量可如图1和图2所示的按线上测量24被实施，但是必须利用实验室分析从纤维幅材上取得的样品来计算强度。用于定量的线上测量的测量仪可以是现有技术中已知的定量扫描仪。然而，表面层的定量有利地至少为25g/m2，使得对纤维幅材的外观和可印刷性至关重要的表面层形成在纤维幅材上。
系统有利地包括用于控制稀释的编程设备。编程设备可为计算机的一部分、或集成到或连接到纤维幅材机的控制系统的一部分，借助该编程设备，可控制稀释设备的功能。稀释设备可以包括用于限制稀释水或相应介质的流动的阀和可有利地借助编程设备经由现场总线控制的阀控制设备。阀控制设备有利地为电驱动器。编程设备可为自动设备，其基于预先设定的条件控制稀释设备的阀以调整稀释液的流动。选定的条件可包括基于流浆箱的各个供给区域所测量的强度与目标强度之差、测量的定量与目标定量之差、或一些其他相应的条件。在稀释过程中，还能够使用网的滤液或不包含很多纤维的其他相应的水。
纤维幅材的定量和强度的测量结果有利地被供给到编程设备，该编程设备研究纤维幅材的横向定量分布和强度分布的均匀性与目标的接近程度。首先，编程设备可调适为在测量差值的基础上，仅通过调整形成芯层的浆料悬浮液的稀释设备来调整定量分布。以这种方式，通过相对于目标增加或减少芯层的稀释来调整定量分布。芯层的稀释可使用流浆箱的供给区域由各个供给区域进行调整，直到沿纤维幅材的横向实现均匀/直的定量分布。
在此之后，目标是通过使用编程设备来实现设定的强度目标。此时，对具有直的横截面定量分布的纤维幅材执行新的强度测量。沿纤维幅材的横向，进到表面层的浆料悬浮液的稀释基于在那些纤维幅材的强度很低的区域中的不同点处的强度差而减少。另一方面，同时，稀释的减少增加了流浆箱的该供给区域中进到表面层的纤维的量，并增加了定量。稀释液可借助编程设备添加，以补偿在形成芯层并对应表面层的可调供给区域流浆箱的那些供给区域的这种改变。在成品纤维幅材的定量方面，这改变了成品芯层与表面层的定量之比。通过增加表面层在定量方面的百分比，获得了更好的强度。在最初状态中，至少被供给到芯层的浆料悬浮液可被稀释一点，在这种情况下沿两种浆料悬浮液供应的两个方向都存在稀释调整的可能性。
改变之后获得的纤维幅材再次被测量，基于测量结果与目标之差继续调整稀释，直到获得沿纤维幅材的横向的均匀定量分布和强度分布。根据图5，被供给到芯层20的浆料悬浮液在形成纤维幅材10的芯层20的边缘区域26的流浆箱的那些供给区域中比在如图4所示的形成纤维幅材10的中心部28的那些供给区域18中通常被稀释更多。以这种方式，表面层22的更多的长纤维的纤维部分可被带到边缘区域26，该长纤维的纤维部分加固边缘区域，该边缘区域在纤维幅材的干燥期间自然变得更弱。换言之，层16的定量的相互关系沿纤维幅材10的横向变化。
借助根据本发明的方法，通过使用配备有稀释调整装置的单独的流浆箱可进行纤维幅材的定量分布和强度分布的横向优化。形成多种层的供给的浆料悬浮液的稀释可独立于彼此调整。
有利地，借助根据本发明的方法和系统制造的多层纤维幅材是用于外包装的纸板，其中纸板的芯层由相比于表面层导致层具有较差的强度和较便宜的成本的原料形成，表面层反过来相比于芯层更昂贵、强度更好。

Claims (5)

1.一种在纤维幅材(10)制造中优化多层纤维幅材(10)的性能的方法，在该方法中，所述多层纤维幅材(10)通过将形成所述纤维幅材(10)的层(16)的至少两种浆料悬浮液从被分为多个平行供给区域(18)的两个或多个流浆箱(12)供给到成形部(50)而形成，其中影响成品纤维幅材的强度的所述浆料悬浮液的性能彼此不同，且通过在沿纤维幅材机的横向的多个区域中将稀释水供给到每种浆料悬浮液中，来调整两个或多个流浆箱(12)中所述浆料悬浮液的定量分布，其中，在所述方法中，通过单独调整多个区域中的稀释水在供应的每种浆料悬浮液中的量，使得所形成的纤维幅材(10)的横向定量分布和强度沿所述纤维幅材机的横向被调整，所述纤维幅材(10)的两层(16)中的一层是芯层(20)，另一层是表面层(22)，所述表面层具有比所述芯层(20)更好的强度性能，在所述方法中，所述纤维幅材(10)的定量分布借助于对形成所述芯层(20)的所述浆料悬浮液进行稀释而被调整成在所述纤维幅材(10)的宽度上基本均匀分布，在所述方法中，所述纤维幅材(10)的强度分布借助对形成所述表面层(22)的所述浆料悬浮液进行稀释而被调整成在所述纤维幅材(10)的宽度上基本均匀分布，
对于被供给到所述芯层(20)的所述浆料悬浮液的稀释，在形成所述纤维幅材(10)的芯层(20)的边缘区域(26)的所述流浆箱的那些供给区域(18)中要多于形成所述纤维幅材(10)的芯层(20)的中心部(28)的那些供给区域(18)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述纤维幅材(10)的定量分布按线上测量(24)来测量，并基于测量结果，在单独的供给区域(18)中调整对形成所述芯层(20)的所述浆料悬浮液的稀释。
3.根据权利要求1到2中任一项所述的方法，其中，使用两个流浆箱(12)，每个流浆箱(12)调适为供给一种浆料悬浮液。
4.一种在纤维幅材制造中优化多层纤维幅材的性能的流浆箱系统，其包括：两个或多个流浆箱(12)，用于供给至少两种不同的浆料悬浮液来形成纤维幅材(10)的至少两层(16)，所述至少两层的强度性能彼此不同，使得所述纤维幅材(10)的两层(16)中的一层是芯层(20)，另一层是表面层(22)，所述表面层具有比所述芯层更好的强度性能；以及稀释设备(32)，沿每个流浆箱(12)的横向被分成多个供给区域(18)，所述稀释设备适于连接所述两个或多个流浆箱(12)，用于在至少一些所述供给区域(18)中的沿每个流浆箱(12)的横向的区域中稀释所述浆料悬浮液，以优化所述纤维幅材(10)的性能，其中，所述稀释设备(32)适于单独调整多个区域中供给的每种浆料悬浮液中稀释水的量，以沿所述纤维幅材机的所述横向调整所形成的纤维幅材的横向定量分布和强度，进而借助于对形成所述芯层(20)的所述浆料悬浮液进行稀释，使得被供给到所述芯层(20)的浆料悬浮液在形成所述纤维幅材(10)的芯层(20)的边缘区域(26)的所述流浆箱的那些供给区域(18)中比在形成所述纤维幅材(10)的芯层(20)的中心部(28)的那些供给区域(18)中被稀释更多，将所述纤维幅材(10)的定量分布调整成在所述纤维幅材(10)的宽度上基本均匀分布，且借助对形成所述表面层(22)的所述浆料悬浮液进行稀释，将所述纤维幅材(10)的强度分布调整成在所述纤维幅材(10)的宽度上基本均匀分布。
5.根据权利要求4所述的流浆箱系统，其中，所述流浆箱系统包括两个流浆箱(12)，每个流浆箱用于供给一种浆料悬浮液，在所述流浆箱系统中，所述稀释设备(32)适于与两个流浆箱(12)连接。
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CN1244225A (zh) * 1997-01-24 2000-02-09 韦尔梅特公司 控制造纸机流浆箱的方法和设备

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