CN114667377B - 纤维材料幅的涂覆部 - Google Patents

Abstract

用于生产多重涂覆的纤维材料幅、尤其是纸板幅或包装幅的设施和方法，其中，设施包括施布设备，其用于在共同的处理辊隙中至少将第一施布介质和第二施布介质多层地施布到纤维材料幅的第一侧上，其中，在纤维材料幅的移行方向上在施布设备之前布置有用于预整平纤维材料幅的湿式整平装置。

Description

纤维材料幅的涂覆部

技术领域

本发明涉及一种用于生产多重涂覆的纤维材料幅、尤其是纸板幅或包装幅的设施，以及用于制造多重涂覆的纤维材料幅、尤其是纸板幅或包装幅的方法。

背景技术

对可回收包装、特别是食品行业的柔性包装和纸板包装的需求不断增长，导致在生产方法且尤其涂覆方法以及相应的施布机组方面面临巨大挑战。

在此特别有意义的是，在纤维材料幅中产生针对诸如气体、湿气、水蒸汽或类似的各式各样的阻隔作用。在此，可以通过施布特定介质来实现针对特殊介质的阻隔作用。然而，没有通用阻隔物，也就是说，必须对纤维材料幅施布不同的介质，以使该纤维材料幅适应包装物及其寿命周期的需要。

还必须满足进一步加工步骤的要求。在纸板应用中，例如针对矿物油的阻隔起着一定的作用。这些产品在进一步加工流程中容易具有胶粘性。为了防止由此造成的制造干扰，能够施布第二种颜料基薄膜。

在纸板应用以及柔性包装中，附加的强度性能是最重要的。这些强度性能往往具有矛盾的性质。需要高的内部强度，这通过淀粉的深度渗透来实现，即通过低粘度和/或低固体含量来实现。然而，对表面强度和刚度也很重视。为此，淀粉必须要留在表面，即高固体含量和/或更高的粘度。为了满足这些要求，使用固体含量和/或粘度得到妥协的淀粉溶液进行淀粉施布。

这些示例表明，未来在生产纤维材料幅、如纸板幅或包装幅时越来越多地必须施布比现今常见的更多且不同的涂覆部。

这就给这种设施的运行者提出了一个问题，即必须为其现有设施配备附加的涂覆设备。然而，目前的机器配置在扩展附加的施布单元时往往只有较少的灵活性。通常，为此需要对机器构造和生产流程进行深度干预，这伴随着高耗费和高成本。此外，设置附加的施布单元通常导致设施的加长，因此，在现有的车间里通常不再有足够的空间。

从如DE 10 2006 057 870的现有技术已知的是，在施布机组中将多种不同的介质施布到纸幅上。原则上，经由这样的多层施布可以用较少的耗费来扩展现有的设施，以便附加地增加涂覆部可能性。然而表明，对阻隔性涂覆部的高要求并不容易能够经由这种多层施布来建立。

发明内容

因此，本发明的任务是克服现有技术的问题。尤其地，本发明的任务是进一步改进已知的多层施布单元，使其能够用于生产具有阻隔性的纤维材料幅。

本发明的另外的任务是在现有的设施中以较少的耗费扩展涂覆部的可能性。

该任务完全通过根据本发明的用于生产多重涂覆的纤维材料幅、尤其是纸板幅或包装幅的设施以及根据本发明的用于制造多重涂覆的纤维材料幅、尤其是纸板幅或包装幅的方法来解决。

在设施方面，该任务通过用于生产多重涂覆的纤维材料幅、尤其是纸板幅或包装幅的设施来解决，其中，设施包括施布设备，施布设备用于在共同的处理辊隙中至少将第一施布介质和第二施布介质多层施布到纤维材料幅的第一侧上。根据本发明设置的是，在纤维材料幅的移行方向上在施布设备前面布置有用于预整平纤维材料幅的湿式整平装置。

湿式整平装置本身已经是众所周知的。它们可以以不同的形式实施，例如实施为扬克缸或整平缸，实施为平版压榨机或类似装置。在较高的机器速度下，湿式整平装置也可以设有单独的毡网(简单的带毡网的整平压榨机)。在这种湿式整平装置中，相对潮湿的纤维材料幅(其有利具有高达65％、优选在35％或40％与60％之间的干含量)可以被整平和/或压实。

这种湿式整平的优点是纤维材料幅的整平收益与厚度或强度损失的比例非常有利。以节省体积的方式实现了高的整平提高，并因此很大程度上获得了幅的抗弯刚度。

本发明人已经认识到，与纤维材料幅或其表面的压实有关的高整平对于施布多层的涂覆部、尤其是阻隔性涂覆部是非常有利的。

此外(如果需要的话)可以通过压实幅来实现更好的涂覆介质的保持。在这种情况下，潮湿的涂覆介质并不侵入到纤维材料幅中。

此外，由于改善了幅的整平，使得用较少量的涂覆介质完全覆盖表面是可能的。表面的完全覆盖尤其是在阻隔应用中是基本的标准。由于只需要施布较少量的涂覆介质，所以使得经由涂覆介质而施布在幅上的水分也减少。这尤其是对于非常稀释的阻隔性介质来说是重要的优势。

现在令人惊奇的是，由于纤维材料幅的这些有利特性，使得有可能将高度稀释的施布介质施布到纤维材料幅上，而不强制要求为此对纤维材料幅进行中间干燥。

因此，现在也可以经由施布设备来进行阻隔性介质的多层施布。

这尤其对改造也是有利的。例如，如果设施已经包括湿式整平装置，则该设施可以以非常节省空间和成本的方式扩展出用于施布多个涂覆部的可能性。

另一方面，通常能够将湿式整平装置(例如平版压榨机)相对容易装入到例如已经拥有典型的膜式压榨机的现有设施中。于是，该膜式压榨机也可以很容易地改造为多层的施布单元。于是，现有的干燥装置可以继续使用。

此外，施布设备也可以被设立成用于，在共同的处理辊隙中除了转移第一施布介质和第二施布介质之外还转移另外的施布介质。除了两层施布外，三层施布尤其也可以是有利的。

所有已知的施布介质都可以被视为本申请范围内的施布介质。尤其地，可以使用淀粉溶液、彩色颜料和阻隔性介质，如PVA、EVAC等。如前所述，通常所需的高稀释度对于根据本构思的方面的实施方案的使用并不构成障碍。

有利的是，施布介质能够以适当的粘度来施布。

示例是：

对于淀粉溶液来说5mPas-100mPas(T：60°，100UpM-Brookfield)

对于阻隔性介质来说10mPas-1500mPas(T:40℃，100UpM-Brookfield)

对于彩色颜料来说100mPas-1500mPas(T:30°，100UpM-Brookfield)。

然而，本发明并不限于这些粘度范围。因此，当将施布设备实施为膜式压榨机时可以是有利的实施方案，其中，处理辊隙由施布辊和配合元件、尤其是配合辊形成，并且其中，设置有施布单元，以便将第一施布介质和第二施布介质相叠地下放在施布辊上，这些施布介质可以共同地在处理辊隙中转移到纤维材料幅上。

此外可以有利的是，除了对纤维材料幅的第一侧进行多层施布外，在相同施布单元上还将施布介质施布到纤维材料幅的第二侧上。在此，对第二侧的施布可以是单层施布，或者也可以是多层施布。在一个有利的实施方案中，这种膜式压榨机的至少一个辊、尤其是所有辊可以具有0Pusey&Jones(P&J)与80P&J之间的、尤其是5P&J与50P&J之间的辊硬度。如果这种膜式压榨机的两个辊都具有在0P&J与5P&J之间(或者甚至是在0P&J与1P&J之间)的硬度，则这通常被称为“硬辊隙施布(Hard-Nip-Auftrag)”。

在有利的实施方案中，可以在施布设备后面、尤其是在膜式压榨机后面直接地设置有非接触的偏转元件。由于对施布介质进行多层施布使得干燥速度通常比较慢，当出于结构性或技术性原因需要对该幅进行偏转时，该幅往往还没有充分干燥。借助非接触的偏转装置(例如所谓的“空中转向(Air Turn)”)使得这样的偏转即使在幅仍然潮湿的情况下也是可能的。

湿式整平装置尤其可以具有整平区段，即其中使纤维材料幅与湿式整平装置接触的区段，其具有至少为10mm，尤其是超过20mm，优选超过500mm的长度。根据湿式整平装置的实施，使得该区段甚至可以明显更大，并且例如为6m或以上。

在一个有利的实施方案中，湿式整平装置可以包括扬克缸或由扬克缸构成。扬克缸可以尤其用在用于生产单侧平整的纸(MG纸)的设施。

在另外的有利的实施方案中，湿式整平装置可以包括平版压榨机或由平版压榨机构成。平版压榨机具有平整的压榨辊隙。尤其地，该压榨辊隙不是带毡网的。平版压榨机通常被实施成无毡网的辊压辊隙。平版压榨机通常布置在纤维材料幅进入干燥部之前。

尤其(但不仅仅)在这样的实施方案中可以有利的是，在湿式整平装置与施布单元之间布置有用于进一步干燥纤维材料幅的器件，尤其是用于对纤维材料幅进行热干燥的干燥缸。

因此，湿式整平可以在纤维材料幅的最合适的干含量下进行，而与幅对于涂覆需要哪种干含量无关。

此外可以有利的是，设施具有压光机，压光机布置在湿式整平装置之后且布置在施布设备之前或之后。这种压光机可以用来校准纤维材料幅的厚度。替选地或附加地，压光机也可以用来进一步优化表面粗糙度和/或表面孔隙率。

也可以设置多个压光机，例如用于厚度校准的硬辊隙压光机、以及用于改善表面质量的软辊隙压光机或带式压光机。

湿式整平与压光机的结合(与此相反可被称为干式整平)尤其是与软辊隙压光机的结合以及它们在多层施布设备前面的定位，还进一步改善了纤维材料幅的用于多层施布的积极特性，从而这代表了本发明的非常有利的实施方案。

此外可以有利的是，设施包括至少一个用于对第一施布介质和/或第二施布介质进行脱气的脱气设备，其中，脱气设备尤其可以实施为泵式脱气机。

泵式排气机本身由现有技术已知，例如US 7,597,732。它们通常经由定子/转子系统工作，并且例如在食品行业中被用于对诸如番茄酱那样的糊状介质进行排气。气液分离过程在此基于分离叶轮所产生的强大离心力。真空在此仅用于抽吸离析出的空气，但不用于实际的气液分离。与造纸业通常使用的真空排气机相比，泵式排气机具有更大的容量，并且也可以被用于对大量的施布介质进行排气。例如当第一施布介质被过量施布，并然后被滚压掉时，这就特别有利。在这种情况下，通常超过90％的施布介质(例如淀粉)又被送回。在这种情况下，必须对比施加到幅上的施布介质多十倍的施布介质进行脱气。在此，使用泵式排气机是非常有利的。

在方法方面，该任务通过用于生产多重涂覆的纤维材料幅、尤其是纸板幅或包装幅的方法来解决，其中，在共同的处理辊隙中至少将第一施布介质和第二施布介质施布到纤维材料幅的第一侧上。在此设置的是，纤维材料幅在共同处理辊隙之前穿过湿式整平装置。

该方法的优点已经在对设施的讨论中进行了阐述。

优选地，纤维材料幅在进入湿式整平装置时的干含量可以在35％与65％之间，尤其是在40％与60％之间。

此外，纤维材料幅在湿式整平装置中的温度至少可以暂时在40℃与120℃之间，尤其是在40℃与60℃之间或80℃与120℃之间。

在该范围内，不同的湿式整平装置可以非常不同。

如果湿式整平在压榨部的区域内，例如以平版压榨机和/或其他的平整的辊隙的形式实现，则纤维材料幅的干含量和温度都将位于较低的范围内。通常将40℃与60℃之间的温度与35％与50％之间的干含量组合使用。

如果湿式整平例如借助扬克缸实现，则单是由于该缸的加热已经使幅温度趋于更高。此外，扬克缸有利地只有在幅具有较高的干含量的情况下才使用。因此，这里常见的组合是，幅温度至少局部地在80℃与120℃之间，并且纤维材料幅在进入湿式整平装置中时的干含量大于45％，通常在50％与60％之间。

根据在设施上所生产的纤维材料幅的类型而定，分别优选选择的湿式整平装置以及幅温度和干含量可能有所不同。

在方法的另外有利的实施方案中可以设置的是，纤维材料幅在进入处理辊隙之前具有超过85％，尤其是在88％与98％之间的干含量。

此外可以有利地设置的是，纤维材料幅附加地还通过至少一个压光机辊隙进行压光，其中，在压光之前将幅干燥到65％以上的干含量。

尤其地在此可以有利的是，在达到至少65％的干含量后，但在经由压光机辊隙之前，对纤维材料幅进行湿润，其中，尤其是将少于15g/m²的水，优选是5g/m²至10g/m²的水施加到纤维材料幅上。

为了提高压光机的效率或适当地调理纤维材料幅，可以设置的是，在进入压光机辊隙之前对幅进行调温。在某些应用中，对幅进行加热可以是有利的。在其他应用中，对幅进行冷却可以是有利的。

对纤维材料幅的调温，并且在此尤其是对纤维材料幅第一侧的调温，在此可以通过将适当的流体，例如水、蒸汽或空气施加到幅且尤其是纤维材料幅的第一侧上来实现。

附图说明

在下文中，将借助示意图进一步解释本发明。所提到的特征不仅可以在所示的组合中有利地实现，而且还可以单独地彼此组合。这些附图详细地示出：

图1示出根据本发明的一个方面的用于生产纤维材料幅的设施的截段；

图2a和图2b分别示出根据本发明的一个方面的适合在设施中使用的施布设备；

图3示出根据本发明的一个方面的适合在设施中使用的另外的施布设备。

下面将对这些附图进行更详细的描述。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一个方面的用于生产纤维材料幅1的设施的截段。纤维材料幅1在此已经在附图中没有示出的设施的片材形成区上成形。然后纤维材料幅以仍相对潮湿的状态(通常具有的干含量在10％与20％之间)转移到压榨部中。图1中的压榨部在此示例性地包括靴式压榨机10。纤维材料幅1在此通常在图1中没有明确示出的两个绷网之间穿过压榨辊隙。

在该示例中，在设施中设置有形式为扬克缸40的湿式整平装置4。在此有利的是，纤维材料幅1的第一侧1a与扬克缸的表面接触。因此，湿式整平的效果直接在随后要进行涂覆的一侧1a上实现。在进入湿式整平装置4时，在这种情况下是在被转移到扬克缸上时，纤维材料幅的干含量通常低于60％，一般低于50％。整平区段、即纤维材料幅1的第一侧1a与扬克缸发生接触的区段，一般非常长。现代的扬克缸的直径可以超过6m，甚至超过7m。但是，即使直径为4m并且包角只有180°的情况下也得到了超过6m的整平区段。

例如，该扬克缸用蒸汽从内部加热。此外，还设置有罩41，它被设立成用于用热气对纤维材料幅1的第二侧1b进行加载，并由此提升干燥作用。由于扬克缸的热表面以及由于从罩向幅加载热气，使得纤维材料幅1在穿过该湿式整平装置时被加热。在此，幅可以强烈地升温，并至少暂时达到80℃与120℃之间的温度。

在纤维材料幅离开扬克缸后，在图1的设施中设置有压光机9。该压光机9可以有利的是软辊隙压光机9，其尤其进一步整平或压实纤维材料幅1的第一侧1a。在图1中，在进入到压光机辊隙中之前还布置有调理装置11。该调理装置不是强制必要的，但通过湿润和/调温来调理幅(并且在此特别是第一侧)可以是有利的。

在压光机9之后设置有至少一个施布设备2用于多层施布。在此所示的施布设备包括施布辊5和配合辊6，它们一起构成共同的处理辊隙3，纤维材料幅1穿过该处理辊隙。

两个辊中的每个在此都可以具有0P&J与80P&J之间的辊硬度。两个辊的硬度在此可以相同或不同。

为施布辊设置有两个施布单元7、8。第一施布单元7(例如膜式施布单元7)在此将第一施布介质施布到施布辊上。第二施布单元8(例如喷雾式或帘式施布单元8)然后将第二施布介质下放到已经施布的第一施布介质上。然后，由第一和第二施布介质构成的两个薄膜一起在共同的处理辊隙3中转移到纤维材料幅的第一侧上。

图2a和2b中示出了适用于根据本发明的一个方面的设施的用于多层施布的施布设备2。

在这两种情况下，共同的处理辊隙3由两个辊形成，纤维材料幅1被引导通过该处理辊隙。在此可以看出，除了本来的施布辊5之外，配合辊6也可以被用于将施布介质施布到纤维材料幅1上。在这两种所示的施布设备2中，纤维材料幅1的第一侧1a和第二侧1b都在共同的处理辊隙3中被涂覆。

在图2a的示例中，在两个侧1a、1b上甚至都进行多层施布，即分别两层地施布，而在图2b中的实施方案中，第二侧1b只施布一层。

在图2a中，在施布辊5上布置有两个施布单元7、8。同样，在配合辊6上布置有两个施布单元7a、8a。示范性地，施布单元7和7a以及8和8a在此被实施为相同的施布单元。在此，施布单元7和7a是膜式施布单元，而施布单元8和8a是帘式施布单元。然而，也可以使用其他已知的施布单元。

在图2b中，在施布辊5和配合辊6上分别布置有膜式施布单元7、7a。在配合辊6上是唯一的施布单元。当经由配合辊6进行施布时，通常像在此示例性地示出那样单层施布往往是有利的。然而，也不排除经由配合辊6进行多层施布。在图2b中的施布辊上布置有另外的施布单元8。该另外的施布单元被示范性地实施为所谓的“多层幕帘”。在此，在唯一的施布单元8中将两层的施布介质薄膜下放在施布辊5上。在该示例中，将与膜式施布单元7的层一起得到三层施布。

在施布设备的替选的实施方案中，在根据图2b的实施方案的情况下，施布辊5的膜式施布单元7可以省略，从而经由施布辊5进行两层施布。

图3示出了另外的合适的施用设备2。虽然施布辊5及其施布单元7、8如图2a中那样实施，但在图3中配合元件6a不由配合辊6构成，而是由环绕的带60构成。共同处理辊隙3通过如下方式来实现，即，将带60压向施布辊5。由此形成的共同的处理辊隙3明显比上述的辊压辊隙更长。带60可以实施为塑料带或金属带。

如图3中所示，也可以在环绕的带60上布置有施布单元8a，以便也对纤维材料幅的第二侧1b涂覆。然而，在替选的实施方案中，该施布单元8a也可以被省去。

所示的示例应为了说明本发明的多种多样的可能性。然而，这并不限于所示的示例。

附图标记列表

1纤维材料幅

1a 第一侧

1b 第二侧

2施布设备

3共同的处理辊隙

4湿式整平装置

5施布辊

6配合辊

6a配合元件

7施布单元

7a施布单元

8施布单元

8a施布单元

9压光机

10 靴式压榨机

11 调理装置

40 扬克缸

41 罩

60 带

Claims (25)

1.用于制造多重涂覆的纤维材料幅(1)的设施，其中，所述设施包括施布设备(2)，所述施布设备用于在共同的处理辊隙(3)中至少将第一施布介质和第二施布介质多层地施布到所述纤维材料幅(1)的第一侧(1a)上，其特征在于，在所述纤维材料幅(1)的移行方向上在所述施布设备(2)之前布置有用于预整平所述纤维材料幅(1)的湿式整平装置，其中，所述纤维材料幅(1)在进入所述湿式整平装置中时的干含量在35％至65％之间。

2.根据权利要求1所述的设施，其特征在于，所述施布设备(2)实施为膜式压榨机，其中，所述共同的处理辊隙(3)由施布辊(5)和配合元件(6a)形成，并且其中，设置有施布单元(7、7a、8、8a)，以便将所述第一施布介质和所述第二施布介质相叠地下放在所述施布辊(5)上，所述第一施布介质和所述第二施布介质能够共同地在处理辊隙(3)中转移到所述纤维材料幅(1)上。

3.根据权利要求1或2所述的设施，其特征在于，在所述施布设备之后直接地设置有非接触的偏转元件。

4.根据权利要求1或2所述的设施，其特征在于，所述湿式整平装置具有整平区段，所述整平区段具有至少10mm的长度。

5.根据权利要求1或2所述的设施，其特征在于，所述湿式整平装置包括扬克缸或由扬克缸构成。

6.根据权利要求1或2所述的设施，其特征在于，所述湿式整平装置包括平版压榨机或由平版压榨机构成。

7.根据权利要求1或2所述的设施，其特征在于，所述设施具有压光机(9)，所述压光机布置在所述湿式整平装置之后且布置在所述施布设备(2)之前或之后。

8.根据权利要求1或2所述的设施，其特征在于，所述设施包括至少一个用于对所述第一施布介质和/或所述第二施布介质进行脱气的脱气设备。

9.根据权利要求1所述的设施，其特征在于，所述纤维材料幅是纸板幅或包装幅。

10.根据权利要求2所述的设施，其特征在于，所述配合元件是配合辊(6)。

11.根据权利要求3所述的设施，其特征在于，在膜式压榨机之后直接地设置有非接触的偏转元件。

12.根据权利要求4所述的设施，其特征在于，所述整平区段具有超过20mm的长度。

13.根据权利要求4所述的设施，其特征在于，所述整平区段具有超过500mm的长度。

14.根据权利要求8所述的设施，其特征在于，所述脱气设备实施为泵式脱气机。

15.用于制造多重涂覆的纤维材料幅(1)的方法，其中，在共同的处理辊隙(3)中，至少将第一施布介质和第二施布介质施布到所述纤维材料幅(1)的第一侧(1a)上，其特征在于，所述纤维材料幅(1)在所述共同的处理辊隙(3)之前穿过湿式整平装置，其中，所述纤维材料幅(1)在进入所述湿式整平装置中时的干含量在35％至65％之间。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述纤维材料幅(1)在进入所述湿式整平装置中时的干含量在40％至60％之间。

17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述纤维材料幅(1)在所述湿式整平装置中的温度至少暂时在40℃与120℃之间。

18.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述纤维材料幅(1)在进入所述共同的处理辊隙(3)之前具有超过85％的干含量。

19.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，附加地还通过至少一个压光机辊隙来压光所述纤维材料幅(1)，其中，在压光之前将所述纤维材料幅(1)干燥到65％以上的干含量。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，在达到至少65％的干含量后，但在经过压光机辊隙前，对所述纤维材料幅(1)进行润湿。

21.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述纤维材料幅是纸板幅或包装幅。

22.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述纤维材料幅(1)在所述湿式整平装置中的温度至少暂时在40℃与60℃之间或在80℃与120℃之间。

23.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述纤维材料幅(1)在进入所述共同的处理辊隙(3)之前具有在88％与98％之间的干含量。

24.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，将少于15g/m²的水施加到所述纤维材料幅(1)上。

25.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，将5g/m²至10g/m²的水施加到所述纤维材料幅(1)上。