CN1321211A - 生产具有三维图案的纸张的方法 - Google Patents

Abstract

生产具有三维图案的纸的方法,所述图案由交替的凸起和凹陷部构成,所述图案是在脉冲干燥过程中形成的,在脉冲干燥过程中,湿纸张(10)经过至少一个压榨辊隙(12),所述辊隙包括一个被加热的转动辊(13a),并且所述纸张在通过压榨辊隙时、借助于一个带图案的丝网、带或条和/或通过在所述加热辊(13a)上的图案被赋予所述图案,所述纸张(10)在所述压榨辊隙(12)之后被引导着围绕加热辊(13)的大部分周边,以便在与所述三维图案接触的同时、对所述纸张提供另外的干燥。

Description

生产具有三维图案的纸张的方法

技术领域

本发明涉及一种生产具有三维图案的纸的方法，所述图案由交替的凸起和凹陷部构成，这些图案是在用脉冲干燥(impulse drying)时设置的；在所述脉冲干燥时，湿纸张通过至少一个压榨辊隙，后者包括一个被加热的旋转辊，并且湿纸张在通过压榨辊隙的过程中、借助于一个带图案的丝网、带或者条和/或通过加热辊上的图案被赋予一种三维图案，所述三维图案具有交替的凸起和凹陷部，所述图案在一个反作用装置上被压入所述纸张。

背景技术

湿纸张通常在一个或者多个加热辊上被干燥。一种通常用于薄棉纸的方法称为Yankee干燥法。在Yankee干燥法中，湿纸张在一个蒸汽加热的Yankee滚筒上被压制，所述滚筒可以具有非常大的直径。用于干燥的进一步的热量是通过吹热空气来供应的。如果要被生产的纸张是柔软的纸，所述纸张通常在Yankee滚筒上产生绉褶。用Yankee滚筒的干燥是通过真空脱水和湿挤压进行的，其中水被机械地从纸张中挤压出的。

另一种干燥方法是所谓的穿气干燥法(through-air-drying)(TAD)。在这种方法中，纸通过热空气干燥，所述热空气被吹动穿过湿纸张，通常没有在先的湿加压。进入穿气干燥器的纸张然后仅通过真空脱水，其干含量约为25％-30％，并且在穿气干燥器中被干燥到干含量约为65％-95％。纸张被传送到一个特定的干燥织物，并通过一个所谓TAD滚筒，所述滚筒具有一个开口结构。在纸张通过TAD滚筒的过程中，热空气被吹动穿过所述纸张。以这种方法生产的纸主要是柔软的纸，变得非常柔软并且膨松。但是因为所有要被去除的水必须得蒸发，所述方法非常消耗能量。在TAD干燥法中，干燥织物的图案结构被转移到纸张。这种结构在纸的潮湿条件下也基本被保持，因为它已经被印在所述湿纸张上。关于TAD技术的描述能在US-A-3,301,746中找到。

脉冲干燥纸张的方法在例如SE-B-423 118中被公开了，简略地说包括，湿纸张通过在一个压辊和一个加热辊之间的压榨辊隙，所述加热辊被加热到这样的高温，使在湿纸张和加热辊之间的界面中产生了迅速而强烈的蒸汽。对所述辊的加热例如通过气体燃烧器或者其它加热装置完成，例如借助电磁感应来加热。由于主要在压榨辊隙中将热传递到纸，所以获得了非常高的热传递速度。在脉冲干燥过程中，所有从纸张中去除的水没有被蒸发，但是蒸汽在其通过纸张的路径上从纸张的纤维之间的小孔中带走了水。因此，干燥效率变得非常高。

在EP-A-0 490 655中公开了一种纸张的生产，特别是柔软的纸，其中纸在用脉冲干燥的同时被赋予一种压花表面。这种压花是通过在一个硬保持装置上将一种图案从一侧或者两侧压制到纸上而形成的。这样产生了纸的压缩，并且通过这样一种方法、就在与所述印痕相对的一定部分上具有较高的密度，而在中间部分上具有较低的密度。

发明目的和最重要的特征

本发明的目的是提供一种生产具有三维图案的脉冲干燥纸的方法，例如用作卫生纸、餐巾纸卷、纸手帕、桌子餐巾等的柔软纸，其中这些纸具有很大的膨松度、很高的弹性和很高的柔性。纸的结构应该在湿条件下也被进一步保持着。本发明的另一个目的是，所述方法应该提供一个与脉冲干燥直接相关的对纸张尽可能完全的干燥、从而消除或者减少进一步干燥步骤的需要。根据本发明，这通过这样一种方式来实现，所述纸张在所述压榨辊隙之后围绕一个加热辊周边的大部分，其目的是在所述纸张仍然与所述三维图案接触的同时提供对纸张附加的干燥。

根据本发明的一个优选实施例，所述纸张包围至少180°、并且最好至少270°加热辊的周边。

对纸张的进一步加热除了通过加热辊加热之外、还发生在后干燥段。

本发明进一步的特征和优点在下述说明书和所附权利要求中被公开。

附图的说明

本发明将在下面参照如图所示的一些实施例进行更进一步的说明。

图1和图2是根据两个不同实施例的脉冲干燥装置的示意侧视图。

本发明说明

图1示意地表示了用于脉冲干燥纸张的一个装置。在抽吸箱(未图示)中脱水的湿纸张10被一个丝网或者毛毡11支撑着，并且被带入两个转动辊13和14之间的压榨辊隙12。在所述压榨辊隙处，所述辊13与所述纸张接触、并且被一个加热装置15加热到这样一个温度，所述温度足够高以干燥纸张。加热辊的表面温度能够根据下列因素而改变，例如纸张的水分含量、纸张的厚度、纸张和所述辊的接触时间以及完成的纸张的期望水分含量。当然，表面温度不能太高，否则会损坏纸张。适合的温度应该为100℃-400℃，更好为150℃-350℃，并且最好为200℃-350℃。

纸张通过辊14被压靠在被加热的辊13上。加压装置当然可以被设计为其它各种形式。也可以一个接一个地设置两个或者多个加压装置。保持装置14也可以是一个压瓦。也可以将纸张11在没有被支撑的情况下、即没有被任何丝网或者毛毡支撑的情况下压入压榨辊隙中。

在被加热的辊13和湿纸张之间的界面中产生了一个非常迅速、剧烈的并且几乎爆炸性的蒸汽，在此产生的蒸汽在其通过纸张的路径上带走水。关于脉冲干燥技术的进一步说明可以参照上述SE-B-423118、EP-A-0 337 973和US-A-5,556,511。

在所述压榨辊隙12之后，所述纸张10被引导着围绕加热辊13的大部分周边，以便对纸张进行后干燥，同时所述纸张仍然与辊13的三维图案接触。所述纸张应该包围至少180°，并且最好为270°加热辊13的周边。由此，所述纸张在整个干燥过程中与辊13的图案接触，这意味着用脉冲干燥赋予所述纸的图案被进一步稳定。

除了通过所述加热辊13进行加热之外，在所述后干燥工位也可以对所述纸张进行进一步加热。根据图1所示实施例，这种加热是通过一个红外线装置17进行的，所述红外线装置17围绕着所述辊13的周边设置；而在图2中，辊13被一个所谓的高速通风罩18围绕着，这通常在薄棉纸的制造中使用，其中来自气体燃烧器的热烟道气提供纸的进一步干燥能量。

所述纸在干燥后被卷绕在一个卷取辊16上。应当注意到需要使纸绉褶，以便赋予其柔软纸所需要的柔软性和膨松度，这个需要在利用根据本发明的脉冲干燥方法时被减小，这是因为所述纸通过其三维结构和选择的图案已经被赋予了柔软性和膨松度。

所述纸张在其被带入脉冲干燥器之前或者可以仅仅在抽吸箱中脱水，或者还稍微被加压。

所述纸在被脉冲干燥的同时还被赋予了三维结构。这可以通过图1所示方法来完成，所述被加热的辊13设有一个压花图案，后者由交替的凸起和凹陷的区域构成。这种结构基本上在所述纸随后的潮湿条件下也被保持着，因为其已经在干燥时被印在湿纸张上。由于术语压花通常用于在干燥的纸上成形，在下述描述中将术语压力模制用于纸的三维成形，其与脉冲干燥同时进行。通过压力模制，增加了纸的膨松度和吸湿能力，后者是柔软纸的重要属性。

纸可以在一个非刚性表面上压制，例如在一个可压缩的压毡11上压制。辊14也可以具有一个弹性屈服表面，例如一个橡胶包裹表面。所述纸在此被赋予三维结构，其总厚度大于未被压缩的纸的总厚度。由此，所述纸被赋予很大的膨松度并且具有很高的吸温能力和柔软性。另外，所述纸具有弹性。同时，在所述纸中获得了局部可以变化的密度。

所述纸能够在一个刚性表面上压制，例如在一个具有硬表面的丝网11和/或辊14上压制，在此，加热辊13的图案在与印痕相对的对纸的高度压缩下被压制入纸张中，同时在印痕之间的部分没有被压缩。

在纸中的图案结构也能够借助于一条带图案的条带形成，所述条带围绕着辊13并且被该辊加热，并且被引导着穿过辊13和纸张10之间的压榨辊隙12。

或者，在干燥过程中，纸张10可以被一个丝网11支撑着，后者具有一种图案，所述图案在纸张通过辊13和14之间的压榨辊隙12时被压力模制入纸张中。所述辊13可以或者是光滑的或者具有一个压花图案。在辊13光滑的情况下，压力模制的纸将具有一个光滑的表面和一个具有印痕的表面。在辊13具有压花图案的情况下，该图案也会被压制入纸中，这样所述纸的一个侧面将具有对应于丝网11结构的图案，而在另一侧面具有对应于辊的压花图案的图案。所述图案不必一致，和/或相同或不同。

所述纸张在第一压榨辊隙之后和卷绕于卷取辊16上之前可以通过一个第二压榨辊隙(未图示)，在此进行对纸张的第二次脉冲干燥。这当然意味着纸张在第二次压榨辊隙之前没有完全干燥，而是具有至少10％和最好至少20％重量的水分含量。如果在压榨辊隙12中、第一次脉冲干燥步骤中的干燥不完全和/或在第二次脉冲干燥步骤之前被弄湿，则可以实现上述情况。

类似地，通过两次脉冲干燥步骤，纸张被赋予一种三维结构。图案可以从相对两侧被压制入纸张中。也可以从同一侧将不同的图案压制入纸张中。在两次脉冲干燥步骤中被压入纸张中的图案最好不同。

根据本发明的一个实施例，可以在纸张中加入一种材料，所述材料在100-400℃的温度范围内能变柔软或者熔化。所述材料可以是具有热塑性的合成或天然聚合物、具有柔性剂的化学改性的木质素和/或合成或者天然聚合物。所述材料可以或者是粉末、薄片、纤维的形式，或者是一种水悬浮液，例如胶乳弥散液。热塑性聚合物的例子是聚烯烃，例如聚乙烯和聚丙烯、聚酯等。所述材料可以被施加于整个纸张表面上或者只是施加于将要最靠近所述加热辊13的一部分纸张表面上。

通过为所述纸张添加所述材料，所述材料能被软化或熔化，在纸张中获得了增加量的粘结点。由此，通过组合的脉冲干燥和压力模制赋予所述纸张的基本重量变化和三维结构可以有效地被保持。这种结构在纸的潮湿条件下也被保持着。

所述纸可以通过不同的纸浆形式生产。如果不用回收纸浆，后者在今天、在很大程度上主要用于卫生纸和餐巾纸卷，用于柔软纸的最普遍的纸浆是化学纸浆。在这种纸浆中的木质素含量实际上为零，而由纯纤维素纤维构成的纤维相当细并且柔软。。化学纸浆是低屈服纸浆，因为其屈服度仅为大约50％，这是在使用的木制原材料的基础上计算出的。因此，这是相对昂贵的纸浆。

因此，通常使用更便宜的所谓高屈服纸浆，例如，在柔软的纸以及其它类型的纸例如新闻纸、纸板等中的、例如机械的、热机械的纸浆，化学机械(chemomechanical)的纸浆(CMP)或者CTMP纸浆(chemothermomechanical pulp)。在高屈服纸浆中，纤维更粗糙并且包含大量的木质素、树脂和半纤维素。木质素和树脂给予纤维更大的疏水性能和降低的形成氢键的能力。在柔软纸中增加一定量的CTMP纸浆由于降低了纤维对纤维的连接，对膨松度和吸湿性能具有积极的效果。

CTMP纸浆的一个特别的变形是所谓高温HT-CTMP纸浆，其生产不同于传统类型的CTMP的生产，其主要使用用于浸渍、预热、和精炼的较高温度，该温度最好不小于140℃。关于HT-CTMP的生产方法的详细描述，可以参照WO95/34711。HT-CTMP的特征在于，它是一种长纤维、容易脱水并且体积膨松的高屈服纸浆，其具有较低的碎片和碎屑含量。

根据本发明已经发现，高屈服纸浆特别适合于脉冲干燥，这是因为其对压力不敏感、容易脱水并且具有开口结构，这种结构允许产生的蒸汽通过。这减小了纸被过热的危险和在脉冲干燥的过程中被损坏，与其它干燥方式相比，脉冲干燥是在相当高的温度下进行的。所述对压力的不敏感性和开口结构是由于在高屈服纸浆中的纤维比化学纸浆中的纤维相对粗糙和硬。

另一个优点是，赋予纸的三维图案在纸的潮湿条件下也基本被保持，因为在于燥的同时所述图案已经被印在了湿纸张上。脉冲干燥发生的温度比Yankee干燥和穿气干燥高得多，本发明并不局限于后述两种方法所根据的理论，在高屈服纸浆中木质素的软化温度在脉冲干燥和压力模制的同时被达到。当纸变冷时，木质素再次硬化并且会保持赋予纸的三维结构。因此在纸的潮湿条件下也能保持该三维结构，这极大地提高了纸的膨松和吸湿性能。

根据本发明的一个实施例，所述纸含有一定量的高屈服纸浆，其含量按干纤维重量计算至少重10％，较好至少重30％，并且最好至少为50％。如果期望获得高强度纸，则可以和一定量的另一种具有高强度性能的纸浆混合，后者例如化学纸浆，最好是长纤维牛皮纸浆或者回收纸浆。本发明当然不局限于在纸中使用一种类型的纸浆，而是可以应用各种任选类型的纸浆或者其混合物。

根据本发明的另一个实施例，所述纸张10可以在成形和脱水时在基本重量中以非随机的图案产生一种变化。例如，在丝网、条带上通过成形和脱水形成，所述丝网或条带的脱水性能根据一定的图案变化，并且其中脱水性能的差别意味着纤维一定程度的位移，从而会导致纸张中基本重量的局部改变。

在成形和脱水过程中赋予纸张10的基本重量的变化在随后的脉冲干燥步骤中被永久地保持不来，由此所述结构在纸的潮湿条件下也能基本被保持。

根据本发明的另一个实施例，从厚度方向看，所述纸张具有变化的材料合成物，这样在脉冲干燥的过程中，至少将要最靠近加热辊13的一层或几层中包含一定量的材料，这种材料在100-400℃时会软化、熔化或者硬化。由此，所述纸将获得这样一个表面层，后者在潮湿条件下能够增强纸的结构稳定性。在其余纸层中的纸浆合成物在另一方面可以选择来优化其它性能，例如柔软性、强度、膨松度和隔音性能。

在柔性剂或者含有木质素的高屈服纸浆的情况下，在脉冲干燥的过程中软化、熔化或者硬化的这种材料可以包括一种湿强度剂、具有热塑性的合成或者天然聚合物、化学改性的木质素和/或天然或者合成聚合物。

普通添加剂，例如湿强度剂、柔性剂、填充物当然也可以在纸中使用。纸张在脉冲干燥之后进行不同形式的已知处理，例如添加不同的化学制品，再压花、层压等。也可以在两个不同丝网之间转移纸张时，例如从一个脱水丝网转移到一个干燥丝网时，在两个丝网之间具有速度差，这样在转移时纸张减速。然后将纸张压实到一定程度，这进一步增加了柔软性。

Claims (6)

1．一种生产具有三维图案的纸的方法，所述图案由交替的凸起和凹陷部构成，所述图案是在脉冲干燥过程中形成的，在脉冲干燥过程中，湿纸张(10)能通过至少一个压榨辊隙(12)，所述辊隙包括一个转动辊(13a)，所述转动辊被加热，并且所述纸张在通过压榨辊隙时，借助于一个带图案的丝网、带或条和/或通过在所述加热辊(13a)上的图案被赋予一种由交替的凸起和凹陷部构成的三维图案，所述图案在一个反作用装置(11,14)上被压制入所述纸张中，

其特征在于，所述纸张(10)在所述压榨辊隙(12)之后被引导着围绕所述加热辊(13)的大部分周边，以便在所述纸张保持与所述三维图案接触的同时、对所述纸张提供附加的干燥。

2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纸张(10)包围所述加热辊(13)的至少180°、最好270°的周边。

3．根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在除了通过所述加热辊(13)进行的加热之外，在后干燥段再一次加热纸张(10)。

4．根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述反作用装置(11,14)设有一个非刚性表面，从而使所述纸张被赋予一种三维结构，所述三维结构的厚度大于未被压缩的纸张的厚度。

5．根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述纸张被一个可压缩压毡(11)支撑着通过压榨辊隙(12)，所述压毡构成所述反作用装置。

6．根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述压毡(11)在压榨辊隙(12)中被压向一个弹性表面(14)。

Images