CN116848300A - 用于制造纤维材料幅的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造纤维材料幅、尤其是用于制造装饰纸的方法，所述方法包括以下步骤：提供纤维材料流；按以下顺序将纤维材料流供应到至少一个流浆箱、至少一个用形成纤维材料幅的网部、至少一个压榨部和至少一个带有烘干组件的烘干部中，其中，在压榨部中，纤维材料幅的干固体含量设置在从45wt％到60wt％的范围内，并且在烘干部之后或在烘干部中，借助于含水的介质部分或完整地对纤维材料幅进行加湿，关于纤维材料幅的面密度将2％至30％，尤其是4％至20％，优选6％至15％的水施加到纤维材料幅上。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造纤维材料幅的方法、尤其是一种用于制造装饰纸的方法，涉及一种纤维材料幅、尤其是一种装饰纸、尤其是根据所述方法可获得的纤维材料幅，以及涉及纤维材料幅的用作装饰纸的应用。
背景技术
通常将用于例如对木质材料进行表面装饰的专用纸称为装饰纸。已知的装饰纸主要由阔叶木桨生产。这种装饰纸既可以直接以素色使用，或者也可以印刷不同的设计图案。这种装饰纸例如可以在家具表面、地板和镶板中使用。
装饰纸通常用凹版印刷法印刷。在这种方法中，印刷油墨通常从刻花辊子转移到纸张上。通过纸颜色与不同印刷油墨的配合作用，装饰设计上的多样性几乎没有限制。印刷设计覆盖从木纹、石纹装饰到幻想装饰的范围。
装饰纸可以以多种颜色和面密度制造。这里，表面是缎面加工/蜡光的或是机器上光的。其他重要特性包括高孔隙度、湿强度、耐光性和颜色稳定性。
为了将装饰纸与表面、例如与木质材料连接，可以根据用途用三聚氰胺树脂、脲醛树脂或丙烯酸酯树脂对装饰纸进行浸润(浸渍)。由于具有高吸收和渗透能力，装饰纸能够吸收两倍于自重的树脂。
适当的装饰纸优选突出之处在于高湿强度并且由此确保了能够顺利地行进通过浸渍设备。
为了保证在浸渍时进行最佳的继续加工，合适的装饰纸具有极高的吸收性。此外，为了覆盖深色的载体材料、如例如刨花板或芯纸，可以给装饰纸设置填料。这里，具有极高的耐光性和尽可能高的化学耐抗性的白色和彩色颜料是合适的。
装饰纸通常借助于压榨和层压设备与表面、尤其是与木质材料板连接。通过压榨机中局部的高温和相应的压力使得浸渍的树脂固化。此时装饰纸与木质材料连接。在层压过程中，这通常借助于热熔胶来实现。借助于结构化的压制板可以赋予木质材料接近逼真的表面触感。
上面说明的装饰纸可以通过已知方法制造。这些方法通常包括以下步骤：首先产生材料流，然后将所述次材料流依次供应给至少一个流浆箱、至少一个用于形成纤维材料幅的网部、至少一个压榨部、至少一个具有烘干组件的烘干部，并且接着供应给卷绕步骤。
根据这种方法获取的纤维材料幅、尤其是装饰纸通常具有下面列举的特征。由于尤其是在使用靴式压榨机时在压榨后干固体含量较高，纸受到这样的影响，即，使得纸在烘干部中的(第一)预烘干组件的烘缸上较少发生“粘附”。这里，“粘附”尤其指加湿的纸幅附着到热的烘缸表面上。
通常用于造纸的纤维素纤维在吸湿/吸水时发生膨胀，并且在释放水时发生收缩。结果是，在整个脱水和烘干过程中，纤维材料幅在烘干部中收缩约1-5％。由于所述“粘附”，纸幅在其收缩上受到阻碍。
这样，在纤维材料幅在施加到表面上时和/或在印刷时与印刷油墨和/或树脂发生接触时，纸可能再次改变其尺寸并发生“伸长”。这以与在烘干中的收缩相近的程度进行。由于在使用靴式压榨机时，纸幅较干燥地进入烘干部，纸幅程度较低地附着在烘缸上并且由此较强地收缩，这在接下来的再加工过程中导致较高的纸伸长。
这种也可以称为湿伸长的纸生长尤其是对于尺寸要求严格的装饰仅有限地适用。
因此，已知的用于制造装饰纸的方法是需要改进的。
发明内容
本发明致力于满足该需求。
尤其是应提供一种方法，利用该方法可以制造高质量的纤维材料幅，其突出之处主要在于高的孔隙度、湿强度、耐光性和颜色稳定性。所述方法应尽可能简单和经济地进行。此外，纸在制造过程中的收缩应尽可能确定地发生，从而纸以后在印刷和/或浸渍中的“伸长”尽可能恒定地和可重现地进行。
所述目的通过根据权利要求1的方法、即通过用于制造纤维材料幅、尤其是装饰纸的方法来实现，所述方法包括以下步骤：
-提供纤维材料流，
-按以下顺序将纤维材料流供应到至少一个纤维材料箱、至少一个用形成纤维材料幅的网部、至少一个压榨部和至少一个带有烘干组件的烘干部中，
其特征在于，
在压榨部中，纤维材料幅的干固体含量设置在从45wt％(重量百分比)到60wt％的范围内，并且在烘干部之后或在烘干部中，借助于含水的介质部分或完整地对纤维材料幅进行加湿，其中，关于纤维材料幅的面密度将2％至30％，尤其是4％至20％，优选6％至15％的水施加到纤维材料幅上。
“关于纤维材料幅的面密度”指的是根据所述方法制造的纤维材料幅的面密度，而不是纤维材料幅在加湿的位置处的面密度。
也就是说，对于根据本发明方法制造的面密度为100g/m2的纤维材料幅，将总共2g/m2至30g/m2的水施加(加湿)到纤维材料幅上。
特征“借助于含水的介质部分或完整地加湿”意味着，在纤维材料幅的行进方向上横向或纵向地仅在预先确定的区域(部分地)上或在整个宽度上对纤维材料幅进行加湿，从而尤其是通过这两个措施，即对纤维材料幅有针对性的强烘干和有针对性的再加湿，可以设置纤维材料幅的在横向于机器运行方向为2.0％至4.0％和沿机器运行方向在纵向上为0.5％至1.5％的Mütek湿伸长率，并且这优选在纤维材料幅的达到1100m/min的高速度下进行。
在传统的压榨方案中，干固体含量优选在46wt％至53wt％的范围内调整，而在靴式压榨机中优选在52wt％至58wt％的范围内调整。
接下来，必要时可以首先对纤维材料幅进行压平，并且然后将其供应给卷筒，以便实现更为容易的存放和/或更容易的运输。
这样制造的纤维材料幅尤其是一种装饰纸。
在本文中，表述“包括”也可能意味着“由......组成”。
所有在本文中以及在示例和权利要求中提到的规范和标准分别涉及在优先权日有效的规范和标准。如果在权利要求中未要求优先权，则在本文中以及在示例和权利要求中提及的规范和标准分别涉及在申请日有效的规范和标准。
根据本发明的方法的特征尤其在于，通过在烘干部之后或在烘干部中施加的水量/湿度，重新产生上面所述的“粘附”，在接触液体时，例如在印刷时或在浸渍时，这减小了以后发生的伸长。
此外，还保持所述方法较为简单，并且所述方法由于高的幅速度允许经济上有利地实施。此外，这样所制造的纤维材料幅的突出之处还在于高的孔隙度、湿强度、耐光性和颜色稳定性。
在本发明的方法中，首先提供纤维材料流。这种纤维材料流的特征优选在于，所述纤维材料流包括阔叶木/硬木或针叶木/软木的纤维素纤维(纸浆纤维)或其混合物或由所述纤维素纤维或其混合物组成，所述纤维素纤维的纤维长度优选为0.6mm到3mm、尤其是在0.8mm到2mm的范围内。此外，纤维材料流可以包含不同的填料，如二氧化钛、高岭土等和/或色素和/或其他添加剂和/或不同的功能性化学品，如湿增强剂等，和/或生产助剂，如保留剂和消泡剂。这里，流浆箱中常见的材料稠度通常为0.5wt％至2wt％，尤其为0.8wt％至1.5wt％。
在本发明的方法中，接下来将纤维材料流导入至少一个流浆箱和用于形成纤维材料幅的至少一个筛分部中。
流浆箱通常是一种喷嘴，通过所述喷嘴，纤维材料流通过在数量和浓度上均匀地在宽度上施加到循环运行的滤网上，通过所述滤网将固体与水分分离。在脱水过程期间，在滤网上形成均匀的纤维垫，所述纤维垫构成以后的纸的基础。在网部的终点处，固体含量优选为15wt％至25wt％，尤其是在18wt％至22wt％的范围内。
在本发明的方法中，接下来将纤维材料幅导入至少一个压榨部。
在压榨部中，优选能在网部中产生的纤维垫进行进一步脱水。为此，通常在毛毡的辅助下压榨所述纤维垫。这可以例如在两个相互压紧的辊子之间进行。这里，所使用的毛毡具有不破坏地运送所述幅通过压榨部的功能并且吸收在压榨间隙中压榨出的水。
在本发明的方法中，接下来将经压榨的纤维材料幅引导到至少一个具有烘干组件的烘干部。
烘干部通常主要由蒸汽加热的烘缸组成，所述烘缸与纸幅接触，以便将纸幅加热到这样的程度，即，由此蒸发仍处于纸幅中的水，直至到达希望的最终湿度。这些前后的烘缸优选组成所谓的烘干组件。所述烘干组件可以不同地用蒸汽加载，以便能够控制烘干过程。
在本发明的方法中，在压榨部中将纤维材料幅的干固体含量设置在约45wt％至60wt％的范围内。
从能量的角度上看，通常是希望得到尽可能高的干固体含量。但从技术角度上看存在限制。在传统的辊子/压榨机中，根据具体材料输入量，可以实现46wt％至53wt％的干固体含量。
使用一个或多个靴式压榨机时，可以实现最高60wt％、尤其是在52wt％至58wt％的范围内的干固体含量。过高的压力可能破坏纸幅，过低的干固体含量会导致运行问题或在以后的烘干部中带来更高的蒸汽消耗，这又导致更高的烘干成本。
根据本发明的方法，在烘干部中对纤维材料幅进行加湿。这里，为0.8g/m2至45g/m2或1ml/m2至30ml/m2的水施加量是优选的。优选的范围尤其包括：1ml/m2至15ml/m2、2ml/m2至15ml/m2、1ml/m2至10ml/m2或2ml/m2至6ml/m2。
这样，根据纤维材料幅的面密度，相对于纤维材料幅的面密度要施加的水量并且由此还有介质的水含量可以设置在2％至30％的范围内、尤其是在4％至20％的范围内、优选在6％至15％的范围内。
此外，根据本发明的方法的特征优选在于，所述压榨部包括正压榨机、尤其是靴式压榨机。
在网部中形成纤维材料幅之后，必须进一步使纤维材料幅脱水。此时，通常通过垂直于纤维材料幅表面的机械压力来提高干固体含量。这在所谓的压榨部中进行。这里，通常在辊子之间以特定的压力处理纤维材料幅。这里，从纤维材料幅中压出的水定期由施加在相应辊子上的毛毡吸收。
为此，优选使用传统的辊子-辊子或靴式-辊子设计的压榨机。
靴式压榨机在造纸中是已知的并且通常包括靴，所述靴压向旋转的对应辊子上。这里，柔性的塑料外壳在油膜的辅助下可以在靴上浮动。旋转的对应辊子通常用毛毡覆盖，以便排出压出的水。
压榨纤维材料幅时，可以实现45wt％至60wt％的干固体含量，在所述压榨之后，必须进一步去除纤维材料幅中残留的水分。这通常是通过蒸发和/或真空作用来实现的。这里，最常见的方法是在用蒸汽加热的滚筒上进行接触烘干。这里，热能通过直接接触从烘缸的外壁传递到纤维材料幅的表面上。烘干部由多个烘缸组成，通常交替地以上侧和以下侧引导纤维材料幅经过烘缸。
为此可以使用单排的以及还有传统的双排的烘干组件。
此外，根据本发明的方法的特征优选在于，用含水介质进行的加湿通过喷嘴加湿进行，尤其是通过水-空气混合物的喷雾进行，尤其是通过双组分喷嘴进行。
在实际的实施形式中，采用具有双组分喷嘴和/或具有气动的雾化喷嘴的喷嘴加湿器作为非接触式工作的施加装置。水-空气混合物的通过量优选在纤维材料幅的行进方向上和/或在横向方向上是能分段设置和/或调节的。优选每个喷嘴都是能单独设置和/或调节的。对于实现良好的雾化，水的温度适宜地为20℃至95℃、优选为40℃至90℃。
含水的介质优选不含色素，从而纤维材料幅在颜色上不会改变。
此外，根据本发明的方法的特征优选在于，能横向于纤维材料幅调整所述加湿。
这有这样的优点，即，可以在宽度上控制幅的附着。
根据本发明，在烘干部后或中重新加湿纤维材料幅。
此外，根据本发明的方法的特征优选在于，在第一烘干组件的起点处进行加湿。
优选的是，在纸幅湿度在30wt％至50wt％之间、优选在42至52wt％之间时进行所述加湿。加湿优选在真空辊子上进行。
此外，根据本发明的方法的特征优选在于，所述加湿在纸幅的50wt％至70％、优选48wt％至68wt％的干固体含量范围内进行。
此外，根据本发明的方法的特征优选在于，以在500m/min至1100m/min之间、尤其是在700m/min至900m/min的范围内的速度引导纤维材料幅。
尤其是使用靴式压榨机使得纤维材料幅可以具有高速度。
伴随着根据本发明的方法出现了相较于横向优选纵向的纤维定向，以影响伸长。优选所述纤维定向可以通过V形喷射经由流浆箱来调整。V形喷射是指离开流浆箱时的材料喷射与滤网速度之间的速度差。
这里，纵向对比横向的纤维定向的优选比值是1.0到2.2、优选是1.2到2.0。
此外，根据本发明的方法的特征优选在于，流浆箱通过在+50m/min至-50m/min的范围内、优选在+40m/min至-40m/min的V形喷射实现。
此外，根据本发明的方法的特征优选在于，纸幅具有1.0到2.2、优选为1.2到2.0的断裂力纵/横比(ISO 1924-2)。
此外，根据本发明的方法的特征优选在于，纤维材料流主要包括下列纤维素种类。长纤维纤维素、如云杉和松木，和短纤维纤维素，如桦木、山毛榉、杨木、橡木、桉树或其混合物。尤其是使用巨桉、尾巨桉和蓝桉的桉树纤维素或其混合物。
此外，根据本发明的方法的特征优选在于，将纤维材料流研磨到16°至40°的肖伯尔(Schopper)研磨度。这可以与填料一起进行，或者只与纤维素一起进行。只有纯纤维素的研磨的优点是精磨设备的使用寿命明显更高。
此外，根据本发明的方法的特征优选在于，纤维材料流包括尤其是根据FSC和PFSC认证的纤维素。
本发明还涉及一种根据上面所述方法制造的纤维材料幅。
本发明也涉及一种根据上面所述方法制造的装饰纸。
根据本发明的方法的上面所述的优选实施形式类似地适用于通过所述方法获得的纤维材料幅或装饰纸。
本发明还涉及一种优选能通过根据本发明的方法获得的纤维材料幅，尤其是一种装饰纸，所述纤维材料幅具有以下特性中的至少一个。
-横向于机器运行方向为2.0％至4.0％、尤其是为2.2％至3.3％以及沿机器运行方向上0.5％至1.5％，尤其是为0.7至1.3％的根据Mütek的湿伸长率。
这里根据Mütek的湿伸长率通过Mütek测量仪器WSD02(Emtec)来确定。测量参数包括单面加水25秒后4N/60mm的横向拉力和1N/60mm的纵向拉力。测量结果沿横向由对分别距边缘10cm的测量位置、中心和外部和中心测量的中心(中心-中心)求均值获得。
这里，如下计算根据Mütek的湿伸长率：
横向Mütek湿伸长率＝(((FS+TS)/2))+中心-中心+TS)/3.
纵向Mütek湿伸长率由“中心-中心”位置得出。
这里，FS、TS和中心-中心表示操作员侧、驱动侧并且中心-中心是作为幅中心与FS之间的位置。
-横向于机器运行方向为0.8％至1.8％、尤其是为0.9％至1.7％和沿机器运行方向为0.2％至1.2％、尤其是为0.3至1％的幅由于浸渍导致的实际伸长。
-优选为40g/m2至150g/m2、尤其是为45g/m2至90g/m2的面密度(ISO 536)。
-10s至28s、尤其是为14s至26s的Gurley孔隙度(ISO 5636-5)。
-15wt％至42wt％、尤其是20wt％至38wt％的填料含量(ISO 2144)。
-在装饰面上80s至220s、尤其是140s至210s的别克(Bekk)平滑度(ISO 5627)。
-1.0至2.2、尤其是1.2至2.0的断裂力MD/断裂力CD的纵/横比(ISO 1924-2)。
-优选达到300cm或达到227cm的宽度。
由此还明确地单独公开所有上面所述的特性，并且还公开上面所述特性的所有可能的组合。
根据本发明方法的上面所述的优选实施形式类似地适用于纤维材料幅或装饰纸本身，尤其是适用于通过根据本发明方法获得的纤维材料幅或装饰纸。
根据本发明的纤维材料幅、尤其是装饰纸的特征优选在于，所述纤维材料幅以白色、奶油色、米色、棕色、灰色和/或黑色的色调存在。
本发明还涉及所述纤维材料幅作为装饰纸的应用，尤其是所述纤维材料幅用作装饰纸，尤其是用于室内装修和/或家具工业的装饰纸，优选是用于木质材料的表面处理，如涂层板、桌子、地板、厨房操作台、窗台的装饰纸，和/或用于室外应用，如房屋立面的装饰纸。
根据本发明的方法的上面所述的优选实施形式类似地适用于根据本发明的应用。
附图说明
图1示出适于实施根据本发明的方法的或适于制造根据本发明的纤维材料幅的可能的设备的示意图。
具体实施方式
这里示出纤维材料幅通过烘缸和真空辊子的回转引导。这种回转引导是特别有利的，因为喷嘴加湿器在这里可以设置在真空辊子的下部区域中，尤其是在“3和9点钟位置”之间的区域中。这样，多余的水可以容易地向下滴落，而不会接触到纤维材料幅。
喷嘴加湿器备选地也可以定位在真空辊子1或3上。为此，特别适合的是单排的烘干部，因为这里可以自由地接近纸幅，并且喷嘴加湿器可以借助真空辊子渗入纸幅中地抽吸水-气体混合物。
下面根据非限制性示例详细说明本发明。
为了制造根据本发明用作装饰纸的、具有在浸渍通道中横向为1.1％且纵向为0.45％的实际伸长率的纤维材料幅，选择以下设置参数。
使用蓝桉的桉树纤维素，所述纤维素具有21°SR的研磨度和32.5wt％的由二氧化钛组成的填料含量、-18m/min的V形喷射、在机器速度为850m/min和靴式压榨机的线荷载为850KN/m时2900[1000/min]的摇振指数。这里，喷嘴加湿器的水流量设定为360l/h。用作装饰纸的纤维材料幅制造如下：
-提供纤维浆料流，
-按以下顺序将纤维材料流供应到纤维材料箱、用于形成纤维材料幅的网部、压榨部和带有烘干组件的烘干部中。
在压榨部(靴式压榨机)中，调整到55wt％的纤维材料幅的干固体含量。在烘干部中再次对纤维材料幅加湿，其中关于纤维材料幅的面密度(72g/m2)将4.75％的水施加到纤维材料幅上。
通过这些设置，制造出面密度为72g/m2的纤维材料幅，以用作成品纸卷宽度为206cm的装饰纸，在Gurley孔隙率为14s(ISO 5636-5)时，所述装饰纸具有横向为2.25％且纵向为0.65％的根据Mütek的伸长率(如上面所述那样来确定)。断裂力的纵/横比(ISO1924-2)为1.25。在进一步的对装饰纸常规的浸渍之后，纤维材料幅表现出，所述纤维材料幅具有极好的很低的实际伸长率，所述伸长率横向于机器运行方向始终在0.8％至1.8％的范围内，并且沿机器运行方向上始终在0.2％至1.2％的范围内。
Claims (12)
1.用于制造纤维材料幅的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供纤维材料流，
-按以下顺序将纤维材料流供应到至少一个流浆箱、至少一个用形成纤维材料幅的网部、至少一个压榨部和至少一个带有烘干组件的烘干部中，
其特征在于，
在压榨部中，纤维材料幅的干固体含量设置在从45wt％到60wt％的范围内，并且在烘干部之后或在烘干部中，借助于含水的介质部分或完整地对纤维材料幅进行加湿，关于纤维材料幅的面密度将2％至30％，尤其是4％至20％，优选6％至15％的水施加到纤维材料幅上。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压榨部包括正压榨机、尤其是靴式压榨机。
3.根据上述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述加湿通过喷嘴加湿进行，尤其是通过水-气体混合物的雾化进行。
4.根据上述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述加湿能横向于纤维材料幅调整。
5.根据上述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述加湿在纤维材料幅的50wt％至70wt％、优选48wt％至68wt％的干固体含量范围内进行。
6.根据上述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，以在500m/min至1100m/min、尤其是在700m/min至900m/min的范围内的速度引导所述纤维材料幅。
7.根据上述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述流浆箱在从+50m/min至-50m/min、尤其是从+40m/min至-40m/min的V形喷射范围上实现。
8.根据上述权利要求中的至少一项所述的方法，其特征在于，所述纤维材料幅具有1.0至2.2、尤其是1.2至2.0的断裂力纵/横比(ISO 1924-2)。
9.按照根据上述权利要求1至8中的至少一项所述的方法制造的纤维材料幅。
10.纤维材料幅，优选是根据权利要求9的纤维材料幅，其特征在于，所述纤维材料幅具有以下特性中的至少一个：
-横向于机器运行方向为2.0％至4.0％、尤其是2.2％至3.3％并且沿机器运行方向为0.5％至1.5％、尤其是为0.7至1.3％的根据Mütek的湿伸长率，
-纤维材料幅通过浸渍发生的横向于机器运行方向为0.8％至1.8％、尤其是为0.9％至1.7％和沿机器运行方向为0.2％至1.2％、尤其是为0.3至1％的实际伸长率。
11.根据权利要求10所述的纤维材料幅，其特征在于，所述纤维材料幅具有以下特性中的至少一个或以下特性的任意组合：
-40g/m2至150g/m2、尤其是为45g/m2至90g/m2的面密度(ISO 536)，
-10s至28s、尤其是14s至26s的根据Gurley的孔隙度(ISO 5636-5)，
-15wt％至42wt％、尤其是20wt％至38wt％的填料含量(ISO 2144)，
-在能施加装饰的侧面(装饰侧)上的80s至220s、尤其是140s至210s的别克平滑度(ISO5627)，
-1.0至2.2、尤其是1.2至2.0的断裂力MD/断裂力CD的纵/横比(ISO 1924-2)，
-优选达到300cm或达到227cm的宽度。
12.根据权利要求9、10或11的纤维材料幅的应用，所述纤维材料幅用作装饰纸，尤其是用于室内装修和/或家具工业中的装饰纸，优选是用于木质材料的表面处理，如涂层板、桌子、地板、厨房操作台、窗台的装饰纸，和/或用于室外应用，如建筑物立面的装饰纸。
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