CN1478606A - 香烟纸及带有这种香烟纸的香烟 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种香烟纸，其带有赛璐珞纤维材料的卷筒纸带基材以及一种添加材料的图样，其特征在于添加材料带有高度提纯的赛璐珞材料，所述高度提纯的赛璐珞材料中带有的纤维加权平均长度大约0.15到0.2毫米，所述卷筒纸带基材上的赛璐珞材料带有的纤维加权平均长度大约在0.7到1.5毫米。
Description
本发明专利申请是申请号为97196262.6的发明专利的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种向卷筒纸带基材施加具有规定图案形式的添加材料的方法及设备，图案最好为条带方式，更具体地说，涉及一种生产带有添加材料条带区的香烟纸的方法及设备。
背景技术
现在已经开发出多种在卷筒纸带上印刷或包覆添加材料图案的技术。这些现有技术包括凹版印刷、整平涂敷、辊压涂布、丝网印刷和型版喷刷。Bogardy的美国专利4968538披露了一种型版喷刷设备，其中在施加墨汁等的过程中连续型版与卷筒纸带密切接触。该设备包括一个装置，在施加墨液之前通过型版吸入空气。这种机械装置使得要改变图案，就要求改变型版，此外，这种设备不能在造纸机的湿端工作。在相关的美国序列号07/847375共同受让的申请中，披露一种活动口布料器的实施例，它包括一个细长形的“空腔区”或腔室以及一个带孔的环形带，环带的下幅穿过腔室底部。腔室的位置斜穿卷筒纸带成形机(例如长网)。操作时，当环带循环通过腔室底部时添加料膏浆连续供入腔室，这样腔室下方产生多股添加料以落入到从腔室下方通过的卷筒纸带。因而添加材料带就反复不断地加到卷筒纸带上。添加材料带的方向、宽度、厚度和间隔都由环带相对于运动的卷筒纸带的相对速度和方向决定。
添加材料图案的施加要尽可能的一致，使卷筒纸带整条产品均衡一致。然而长网造纸机很宽(大约10到20英尺或更长)，也就要求膏浆腔室伸展得非常宽。这样在膏浆腔室一端的流体状况、尤其是压力，可能与另一端显著不同。已经发现，当活动孔从腔室一端移动到另一端时，这种压力差异能够导致从活动孔流出的流体量明显不同。
可以确信，环带通过膏浆腔室时，其运动在膏浆上产生泵吸作用。如果不进行校正测量，这种作用将增加腔室下游一端(环带离开腔室处)的流体压力。环带的运动还可能在环带进入腔室处产生一个低压区域。此外腔室的最末端易产生紊流。所有这些都有可能使沿膏浆腔室的膏浆流出量产生不利的变化，并在制造出的纸制品中显示出缺陷来。
美国流水序列号07/847375申请中，沿腔室相互分开的多个位置处将膏浆导入腔室。然而导入膏浆时仍可能产生局部紊流，破坏均匀一致性。
采用布料器制造条纹香烟纸时，添加材料通常是一种纤维状的赛璐珞。这种材料易于聚集在腔室中设备的边缘或边缘附近以及角部。如果任这种积聚增多，就会完全或者部分堵塞环带孔，产生其他问题，破坏布料器正常有效的工作。
还发现除非采取预防措施，环带可能夹带少量膏浆，并将它们带出腔室。由于环带运动非常快，这种多余的膏浆很快就会被甩出环带，尤其是在环带转向处。这种运动在最终产品是产生污斑和其他缺陷，加重设备清洗量，还可能增加布料器的磨损。
欧洲专利EP 0559453A1披露了通过在腔室内紧邻移动带的上方设置一个护罩来使排放膏浆均匀，在护罩上具有一个狭槽以允许膏浆到达移动带的小孔，但这对于实现膏浆的均匀排放是不够的。另外，还提到增加膏浆供给压力来改变纸带宽度。
发明目的
因而，本发明的一个目的在于，使得活动孔布料器敷加膏浆时均匀一致。
本发明的另一个目的在于，对沿活动孔布料器的腔室中流动状况的非均匀性能进行校正。
本发明再一个目的在于，消除移动环带对活动孔布料器的腔室中的流体的泵吸作用。
本发明又一个目的在于，防止卷筒纸带通过活动孔布料器下方时粘上污斑。
本发明另一个目的在于，除去在活动孔布料器环带移出膏浆腔室时夹带在环带上的多余膏浆材料。
本发明另一个目的在于，将流体导入活动孔布料器的腔室，使得流动状况的扰动和非均匀性最小。
本发明另一个目的在于，调节腔室中相互分开的各个位置处的流动状况，使得在腔室的整个工作部分和布料器的工作中，达到并维持流体压力的均衡。
本发明另一个目的在于，使活动孔布料器的腔室末端部分对腔室流动状况的破坏效应最小。
发明内容
本发明实现了上述和其他目的，它包括制造卷筒纸带的方法及设备，卷筒纸带有添加材料条纹区，具体地说，是一种香烟纸带有添加赛璐珞材料条纹。一种最佳实施方法包括以下步骤：制出第一膏浆，沿第一通道移动卷筒纸带基材时，通过将第一膏浆铺成片状而制备卷筒纸带基材。该方法中还包括制出第二膏浆的第二步骤；反复排放出第二膏浆，以便在卷筒纸带基材上形成条带。最后步骤本身又包括在第一通道上建立第二膏浆池；将带有小孔的环带沿回路移动，该路径包括沿第二膏浆池的环路部分，该处小孔与池相通以便第二膏浆从池中通过小孔施加到铺开的第一膏浆上。本方法还包括在间隔开的位置处控制池中流体压力，从而稳定地排放出第二膏浆。
本发明其他方面包括，通过反复提纯赛璐珞纸浆，直到打浆度达到-300到-900毫升肖氏打浆度(ml°SR)并在至少一部分反复提纯步骤中散掉赛璐珞纸浆的热量，从而制备第二膏浆；腔室盒的设计还使得池中压力变化最小，具有磨损最小并便于维护和修理的特性。
参照附图通过下面的描述，本发明的以上和其他目的和优点将显而易见，图中，相同数字标注类似部件。
附图简介
图1A是根据本发明一个最佳实施例制造的造纸机的透视图；
图1B是根据本发明的方法和设备制造的纸张的透视图；
图1C是用图1B所示的纸张制造的香烟的透视图；
图2是根据本发明一个最佳实施例制造的活动孔布料器的侧视图；
图3A是图2所示布料器的部分剖去透视图；
图3B是沿图3A中双箭头B-B所作的布料器路径控制系统的顶视图；
图4是沿图2中线IV-IV所作的腔室盒的截面图；
图5是图2所示的布料器的环带的透视详图；
图6是图2所示的布料器腔室盒另一个实施例的详细的局部剖视图；
图7是图2所示活动孔布料器清洁站的端视图；
图8是图7所示清洁站的顶面剖视图；
图9是图2所示实施例中，腔室盒与流动分布系统及压力监控系统的布局图；
图10是图2所示活动孔布料器的最佳压力感测器布置示意图；
图11是如图1所示活动孔布料器系统的示意图，它还表示了准备卷筒纸带基材和添加材料的纸浆的最佳步骤；
图12A、12B、12C是图2所示活动孔布料器控制器的最佳控制逻辑序列的框图；
图13是曲线图，代表沿图9所示的腔室盒中的1-24位置处在启动活动孔布料器时以及布料器的控制系统将压力变化最小化之前的一系列压力读数；
图14是曲线图，代表沿图9所示的腔室盒的1-24位置处在布料器控制系统完成了腔室盒的流速调节从而使压力变化最小化之后的一系列压力读数；
图15是曲线图，表示流动状况(腔室平均压力、压力变化和流速)与布料器工作时间的关系。
最佳实施例
参看图1A，本发明的一个最佳实施例包括一个香烟纸制造机2，它最好包括活动安装在长网6一端的前箱4、与前箱4相通的膏浆供应源如连续性运转罐8、以及一个活动孔布料器10，活动孔布料器10与另一个膏浆源如间歇性罐12相通。
前箱4可以是造纸厂常用的那种，用于将赛璐珞浆铺在长网6上。通常情况下，前箱4通过多个导管14与连续性罐8相连。从连续性罐8供入的最好是精制赛璐珞浆，例如香烟纸制造厂常用的精制亚麻或木浆。
长网6带着从前箱4导入的纸浆沿着路径在图1A所示的箭头16方向运动，在长网6的各位置处，水可以在重力作用下或有些地方在真空箱18协助下通过长网6从纸浆中排出，这一点已在制造香烟纸的现有技术中应用。在长网6的某个地方，从卷筒纸带基材纸浆中除去了足够多的水，形成通常称为水线20，在此，膏浆的质地从光滑、湿糊糊的样子变成接近最终卷筒纸带基材的外观(但仍然是湿的)。在水线20及附近，纸浆材料的水分含量大约85到90％，它可以根据工作状况等的不同而改变。
在水线20下游，卷筒纸带基材22与长网6在伏辊24处分开。长网6从此处继续环路的回程。在伏辊24之后，卷筒纸带基材22继续通过造纸系统的其余部分，达到所需的最终水分含量和结构。这种干燥设备在现有的造纸技术中是众所周知的，可以包括干燥毛毯26等。
现在参看图1A和2，活动孔布料器10最好包括一个细长形腔室盒30作为添加膏浆池，它与长网6的路径呈倾斜关系。活动孔布料器还包括一个带孔的钢环带32，它绕过主动轮34、位于活动孔布料器10顶端的导向轮36、以及在腔室盒30相对于主动轮34的另一端处的从动轮38。环带32绕过腔室盒30的底部，在退出腔室盒30时通过一个清洁盒42，移向主动轮34，并继续沿其环路的其余部分转动。
当环带32的每一个开口或小孔44(图5)通过腔室盒30的底部时，小孔44与腔室盒30中的膏浆池相通。这时，随着小孔44通过腔室盒30的长度，一股膏浆流40从小孔44流出。这股膏浆流40落到从活动孔布料器10下方通过的基材22上，从而在卷筒纸带基材22上产生一条附加(添加)材料。在不同的工作流程中环带32的运动速度可以不同，但是，在最佳实施例中，当长网6大约每分钟运动500英尺而腔室盒30与长网6夹角27°时，环带驱动速度大约每分钟1111英尺。选择环带32上小孔44的间距和环带32的操作速度，使得在活动孔布料器操作期间从腔室盒30下方同时放出多股膏浆流40、40’。由于活动孔布料器相对于卷筒纸带基材22的路径倾斜以及长网6与环带32的相对速度，每股添加材料40在卷筒纸带基材20上产生一条添加材料。在上述速度和角度下，活动孔布料器10将重复产生添加材料的条纹，与卷筒纸带基材22的长边成直角。如果必要，可以改变角度和/或相对速度，以便产生与卷筒纸带基材22的边缘倾斜呈一定角度的条纹。
对于某一个孔口44，当它退出腔室盒30后，环带32上小孔44的相邻部分在清洗站42处清洗掉夹带的添加膏浆，然后随着环带32的路径前进，以便重新进入腔室盒30，从而重复地在卷筒纸带基材22上施加条纹。
具体参看图1A，活动孔布料器最好在水线20下游的位置处斜跨长网6，在此处，卷筒纸带基材22的状况使得它能够接纳添加材料，而不会使添加材料在卷筒纸带基材膏浆的局部位置分布得太薄。在该位置处，卷筒纸带基材22具有足够的湿度(大约85％到90％)，这样，添加膏浆能够充分地渗入(或形成氢键)，从而使添加材料与卷筒纸带基材22结合成为一体。
真空箱19最好也位于活动孔布料器10的腔室盒30下方，共同伸展，局部支撑长网6，并促进添加膏浆和卷筒纸带基材20的结合/一体化。真空箱19按照造纸工业中常用的那种设计制造(例如真空箱18那种设计)。真空箱19以合适的真空度工作，最好约60英寸水柱或更小。作为选择性部件，也可以将辅助真空箱18’安装到活动孔布料器10的后方，以便除去添加膏浆所带来的多余的水。现在已经发现，在伏辊24处将添加材料中的大部分水除去，此处的真空度大约为22到25英寸汞柱。
活动孔布料器10最好由框架支撑在长网6的上方，该框架带有包含制动销的竖直件48、48’，这样活动孔布料器10连续地下降到长网6上方的所要求位置，最好使得腔室盒30的底部距离长网6上的卷筒纸带基材22的距离大约为1到2英寸，最好不超过1.5英寸。
腔室盒30的长度最好使得腔室盒30的两端部50、50’延伸超过卷筒纸带基材22的两边。腔室盒30伸出可确保在腔室盒30末端所存在的任何不连续流体不会在添加材料流40在卷筒纸带基材22施加添加材料时影响排放流40。通过这种设计，从腔室盒30末端喷到卷筒纸带基材22边缘部分的喷射都在伏辊24处或附近被去掉。
活动孔布料器10的支架的一个或两个竖直件48、48’可以绕另一个旋转，以便调整布料器10与长网6的相对角度。但是，最佳实施例中将支架的竖直件48、48’固定，只是根据造纸机2工作状况的改变而改变环带32的速度。
腔室盒30在其相互间隔的位置处从间歇性罐12导入添加膏浆。通过流量分配系统60、压力监控系统62和可编程逻辑控制器64的相互作用，保持腔室盒30整个长度上压力的平衡，使得环带22的泵吸作用和在腔室盒30长度上的其他紊流被补偿，从而在腔室盒30中能够持续获得所要求的恒定压力。主循环泵15从间歇性罐12输送膏浆到流量分配系统60。关于控制器如何开始并保持腔室盒30中的恒定压力的细节问题将在后面参照图9到15进行讨论。
现在参看图2和图3A，主动轮34由可调速马达52驱动，它通过驱动带与主动轮34连接。马达52最好由活动孔布料器的框架支撑，马达52和驱动带都包在罩53中，以便遮挡住外部材料(例如少量膏浆)，否则的话，它们会进入到主动轮34的驱动系统中并从其上甩出。马达最好是Allen-Bradley型的1329C-B007NV1850-B3-C2-E2，7.5马力，带有一个Dynapa Tach 91型组合编码器。当然，本领域普通专业人员所知道的其他马达也可用于本申请。
主动轮34最好位于环带32路径上腔室盒30的上游，这样，它可以牵引着环带32通过腔室盒30。通过细长型腔室盒30长度方向上与环带32的紧密配合，能够使方向稳定性非常高。然而要精确地控制环带32沿回路轨迹运动，最好是在导向轮36附近放置一个红外接近感测器54。红外接近感测器54由一个发射器56和一个感测器58组成，它们相对环带32的一边缘相互对准，这样如果环带32横向偏离预定路径，发射光束与该边的干涉增加或减少，影响感测器信号。控制器59与感测器58相连，它根据感测器58的信号变化，沿一个竖直轴调节导向轮36的偏角，使环带32的边缘回到相对于发射器56光束的正确预定位置。
接近感测器54的适用设备包括SE-11型感测器，这是Oklahoma州的Fife Corporation of Oklahoma City公司生产的。
现在参看图3B，导向轮36沿水平轴36a转动，轴36a本身在气动调节器61的可控制调节下于转动连接点57又绕一个竖直轴转动。调节器61与轴36a的自由端36b相连，它能够响应控制器59的信号。在布料器10的运作期间，转动连接处57和调节器61最好都相对于布料器10的框架固定；连接54a安装在感测器54和轴36d自由端36b之间，这样，当调节导向轮36偏角时，感测器54转动。连接54a确保调节导向轮36时，感测器54保持在环带32边缘附近。
调节器61和转动连接点57最好固定在板39a上，板39a可沿固定的竖直导向件39b和39c竖直移动。最好在板39a上施加可松开的竖直压力，以将导向轮36压到工作位置，并在环带32上施加张力。
环带32的回路从主动轮34经导向轮36回到从动轮38，环带32都封闭在多个壳中，包括外部壳68、68’，以及一个中部壳70，壳70中还装有红外接近感测器54和顺轨运动系统55的控制器59。壳68、68’和70防止环带32通过返回路径时膏浆喷溅到卷筒纸带基材22上。
参看图2，布料器10的壳70和其他各个部件(例如轮34、36和38；腔室盒30；清洗盒42和马达52)由平面框72支撑。平面框72用固定件73、73’固定到横梁(I型梁，箱形梁等)上，横梁支撑在竖直件48、48’上。在另外一种实施方式中，I型梁或箱形梁也可以用来替代平面框72，腔室盒30和其他装置支撑在该梁上。
再参看图3A，在任意一种支撑方法中，腔室盒30最好是由带两个或多个相互隔开的可调节固定件77a、77b悬挂在支撑件上，可调节固定件77a、77b能够对腔室盒30的两端进行竖直和横向调节(分别沿图3A中箭头Y和X方向)，这样，腔室盒30就能够相对于长网精确调平并精确地调角，这样腔室盒30就能与环带32精确对中，使摩擦最小。
参看图4，腔室盒30在底部76处有开槽基片78以及第一和第二防磨条79和80，第一和第二防磨条79和80与基片78形成一对相对的细长槽81和82，滑动接纳环带32的边缘部分。细长槽81和82最好形成在基片78的底部中间，当然，也可以代之以至少部分或全部地形成在防磨条79和80上。
基片78上的中部槽84限定在腔室盒30上靠近腔室盒两端50、50’的范围之内，中部槽84的端部最好是裙状花边的，以避免膏浆固体在那儿积聚。中部槽84的宽度要尽可能地小，以使得腔室盒30中的流体尽可能少地受到环带32的泵吸作用。在最佳实施例中，该槽的宽度大约3/8英寸，环带32上的孔44的直径最好大约3/32英寸。
防磨条79、80中的每一个都沿腔室盒30的底部76两侧伸展，与基片78一起扩张。细长垫片和多个相互间隔的固定件88(最好是螺钉)将防磨条79、80固定在基片78的邻近的重叠部分上。
使环带32的各边缘部分和槽81、82之间的空隙公差尽可能地小，以促进腔室盒30底部76处的密封。然而，环带32与槽81、82的配合也不能紧密到使得环带32在槽81、82中紧固住的地步，在最佳实施例中，当槽81、82与环带32宽度方向的间隙为1/16英寸时，就可满足这两种相互对立的要求。在环带平面的垂直方向上环带的最佳厚度为0.020英寸，而槽81、82深度为0.023英寸。这样的大小关系就可达到理想的平衡，既能够密封恰当，又使得环带32在腔室盒30底部76处通过顺利。
防磨条79、80最好由超高分子聚乙烯或Dalron制成。
在腔室盒30中，形成楔形插入件89、90，它们插入在基片78与腔室盒30的各个竖直壁91、92之间所形成的角部之中。插入件最好从竖直壁91、92处以45度角伸向基片78的中部槽84。这种设计避免了流体在腔室盒30中淤滞，否则的话，就会使得膏浆中的固溶物聚集，可能堵塞腔室盒30以及环带32的孔44。
在腔室盒30底部76附近，有多个相互分开的压力孔94，它们将压力监控系统62与腔室盒30内部连通。压力监控系统62最好是图1A中的那种，并且后面还将参照图9和图10进行详细讨论。
在腔室盒30的上部有多个相互分开的供入口46，位于竖直壁91上。供入口96将流量分配系统60与腔室盒30内部连通。供入口96最好靠近腔室盒30的盖板31。流量分配系统60已经在图1中提到了，并且后面将根据图9和图11详细讨论。
供入口96位于穿过腔室盒30底部76处的环带32上方，竖直间隔距离h。供入口96以基本水平方向将膏浆导入腔室盒30。供入口96的竖直位置和水平导向降低了在腔室盒30的底部76处的环带32上以及附近区域的流体的竖直速度。这种设计还使得从孔44排放出流体流40与向供入口96供入流体不互相影响。
在最佳实施例中，高度h最好为8英寸或更大，但是供入口96和环带32之间的垂直距离也可以小到6英寸。距离h越大，环带32附近的流体和供入口96处的流动状况的扰动和相互作用将越小。
在最佳实施例中，供入口96为12个，但是供入口96少到6个，在本发明中也是可以的。尽管不是很好，本发明的供入口96即使少到4个，也可工作。供入口96的数量根据具体使用的造纸机宽度而定。供入口96之间的间隔最好为12英寸，并且最好不大于24英寸，尽管间隔更大也可以工作。
现在参看图5，环带32的每个孔44带有一个倒角部分45，靠近环带32表面并朝向腔室盒30。通过这种设计，在布料器10工作时，膏浆的固溶物就不会聚集在孔44处或附近。更具体地说，膏浆纤维就不会聚集到孔周围，使膏浆的向外喷出时发生偏转。这样，孔44的倒角部分45促进了膏浆从布料器10的稳定流出，减少不良影响和维护。
现在参看图6，在腔室盒30’的另一个实施例中，竖直壁91’、92’、基片78’以及倾斜的楔形件89、90’与可回缩附件100协同作用，可回缩附件100的端部支撑细长形防磨条102。细长形防磨条102在腔室盒30’的长度方向延伸，并且通过多个可回缩的附件100和101支撑在腔室盒30’两侧的间隔位置上。在本实施例中，防磨条79’和80’分别安装在附件100和101上，并可以和附件一起回缩。在图6中，腔室盒30’一侧的附件100显示在收缩位置，而腔室盒30’另一侧的附件101显示在接合位置，相应的防磨条90’压在基片78’上。在实际操作中，附件100和101同时在收缩和接触位置之间转动。
可回缩件100、101都转动安装在一个或一副竖直凸缘106上，凸缘106最好支撑着一个驱动机构107，用于移动可回缩附件100、101，从工作接合位置到回缩位置，在工作接合位置处，防磨条89’和90’压在基片78’上，在回缩位置，防磨条89’、90’与基片78’和环带32’分开。驱动机构107最好是一个气缸108，它连接在附件100和101对应的转动臂109、110上。根据本发明，本领域普通专业人员可以采用其他装置转动可回缩附件100和101。
弹性密封104安装在腔室盒壁91’、92’的下部和基片78’之间，以便沿整个基片78’周边形成流体密封。
在操作中，腔室盒30’两侧的所有附件100、101同时转动，使得防磨条79’、80’一起移动，移向或离开它们的工作接触位置。可回缩附件100、101有助于快捷地维护、修复和/或替换环带32’、防磨条79’、80’、和基片78’。
现在参看图2、7和8，环带32通过腔室盒30之后，进入清洗盒42，清洗盒42用于清除环带32从腔室盒30中带出的膏浆。清洗盒42最好被一个支架110支撑在平面框72上，它最好包括一个上板112和下板114，它们相互连接以便通过弹簧116相互推压，对环带32产生适当的夹持作用。弹簧116的压力可以通过螺帽118之类的传统装置进行调节，弹簧116使板112、114在成对的纤维状擦拭件120上产生一个夹力，擦拭件中每一个都接纳位于上擦拭件121u和下擦拭件121lr之间的环带32。在最佳实施例中，这些擦拭件120最好为6组，相互平行，相对环带32路径倾斜一个角度。上擦拭件121u和下擦拭件121lr最好都带有直径大约为1/4到1/2英寸的棉绳。环带32通过每一对擦拭件120的上擦拭件121u和下擦拭件1211r之间。当环带32通过时，成对擦拭件120擦去环带32上的膏浆物质。参看图8，相邻的擦拭件120和120’之间形成通道124’，用于导引流体流过环带32，以便在通过清洗箱42时将环带32上的多余膏浆冲洗掉。
在最佳实施例中，水流从喷嘴126a-c通过前三个通道124a-c流到环带32上，此后，多个喷气嘴128d-f将气流吹过通道124d-f，以便将多余的水和残留的膏浆吹离环带32。最好安装干燥箱42，使得环带32在达到主动轮34时是完全干燥的，这样主动轮34就不会聚集膏浆和/或水并向周围甩出。
最好每分钟向喷水嘴126a供应3升的水(最小量)，每分钟向喷水嘴126b供应2升的水(最小量)，每分钟向喷水嘴126c供应1升的水(最小量)。
参看图9，如前所述，来自间歇性罐12的膏浆被主循环泵15送入流量分配系统60。最好通过如压力控制阀142之类的调节装置140和流量表144控制主循环泵15的出口压力，这样，膏浆就以预定的压力输送到流量分配系统60中，压力最好为50到70磅/英寸2(表压)(约60磅/英寸2(表压)更好)，在最佳实施例中，流量最好为4到10加仑/分钟，约在5加仑/分钟将更好。
也可以在白垩计量泵147和白垩流量计148的控制下，将储存在白垩罐146中的白垩导入到位于流量表144后方处的添加膏浆中。这种设计最好包括一个静态混合器149，以便使白垩均匀混入主膏浆流中。
从间歇性罐12和主循环泵15中流出的膏浆被送入到流量分配系统60中，流量分配系统60描述将参照许多计量泵150中的前两组进行，这样，就省去了不必要的重复描述。
流量分配系统60最好包括多个计量泵150(例如150a和150b)，它们受与控制器64的连接152(例如152a和152b)的控制，这样控制器64的信号就能够有选择地单独控制每一个泵的转速(从而控制流速)。计量泵150a和150b都分别通过流路154与主循环泵15相通。泵150a和150b的流出口分别与一个供入口96(例如96a和96b)连接(相通)，这样最好每一个计量泵150单独将膏浆输送到相应的供入口96。多个计量泵150重复这种设计，这样腔室盒30长度上的每个供入口96与一个计量泵150相连。泵150a和150b分别通过线路156a和156b与供入口96a和96b相连。
这样通过这种安排，从控制器64到第一计量泵150a的信号就能够控制计量泵150a的泵速，使得从计量泵150a向第一供入口94a提供可控制的流速，它与其他计量泵150b-z传送到其他供入口的流速可以不同。
控制器64的控制信号，可以根据流量监控系统62的每一个压力感测器160上接收的信号而得出。为了清楚起见，并免除不必要的重复描述，下面将参照第一和第二压力感测器160a和160b描述流量监控系统62。
每个压力感测器(例如160a和160b)通过管路162(例如分别通过162a和162b)与压力口94相通，每一个压力感测器160(例如160a和160b)通过电连接164(例如分别通过164a和164b)与控制器64相连。
每一个压力感测器160都这样设计，使得每一个压力口94a-94z都与压力感测器160相通，压力感测器160向控制器64输送信号，指示腔室盒30中局部的静态压力。
在最佳实施例中，供入口96的数量为12个，压力口94的数量为24个。这样成对的压力口94设置在每个供入口96附近(当然压力供入口96和压力口94之间是有竖直相间的)。可以明白，在本发明中，压力口94和供入口96的数量更大或更小，都是可以操作的。在另一个实施例中，供入口96为6个，压力口94为12个。甚至数量更少也是可以的。供入口96的总数根据腔室盒30的长度而定，相邻供入口96之间的间隔至多24英寸，最好12英寸。
腔室盒30最好在全充满状态下工作，它包括一个靠近清洗盒42的位于腔室盒30底部50’处的减压阀166。减压阀166是为了防止腔室盒30中的流体压力积累。
流量分配系统的计量泵150最好与活动孔布料器的其余部分分开安装，例如，安装在活动孔布料器10一端的独立位置上。压力感测器160最好支撑在活动孔布料器10的平面框72上。计量泵150最好是一个级进式腔室泵，例如Pennsylvania州的Nezsch Incorporated of Exton的NEMO/NE系列。也可以用其他合适的泵替代。
现在参看图10，每个压力感测器160包括第一管路162，它连通相应的感测器口94和腔室172。压力转换器174包括与压力腔室172相通的压力偏转膜176。第二管路178连接腔室172和水源180。在管路178上的控制阀182通过双向电磁阀184有选择地打开或关闭，从而控制水从水源180通过管路178、腔室172和管路162的流入，用水来填充那些元件，并且在关闭时冲洗它们，进行维护。在活动孔布料器10操作期间，控制阀182保持关闭，以便保持一个从控制阀182到管路178的其他部分、腔室172和管路162之间的水柱。单向阀186位于管路178上的控制阀182和腔室172之间，用于防止流体回流到控制阀182中或水源180中。
参看图11，利用活动孔布料器10制造香烟纸中所用膏浆的准备步骤是先蒸煮亚麻杆190，最好采用造纸工业上常用的标准牛皮浆方法进行。蒸煮之后，进行漂白步骤210和预提纯步骤220。最好这些步骤还包括二次提纯步骤230，然后才将大部分提纯膏浆转入到前箱4的连续性罐8中。提纯步骤220和230目的在于使亚麻膏浆中纤维加权平均长度大约0.8到1.2毫米，最好大约1毫米。最好将白垩罐240与连续性罐连通，以便使得流入前箱4中的膏浆有一定白垩含量。
最好将第二提纯步骤230形成的膏浆的一部分进行分离操作245，以便准备通过活动孔布料器10施加的添加膏浆。该操作245先将提纯的膏浆收集到再循环箱250中，然后膏浆再从这里开始沿一个包括多盘提纯步骤260和热交换步骤270形成的路径重新循环，然后再返回到再循环腔250中。在重复进行提纯步骤260和热交换步骤270时，最好以足够的速度从膏浆中除去热量，以防止膏浆中温度失控，更具体地说，是为了保持膏浆在提纯步骤260中的最佳温度，即135°F到145°F，对于亚麻膏浆最好是140°F。添加膏浆沿路径250、260、270再循环回250，直到添加膏浆的打浆度值达到预定的约-300到-900毫升肖氏打浆度(ml°SR)。最好是在该范围的上限(接近-750毫升肖氏打浆度(ml°SR))。
打浆度负值的解释见James d’A.Clark的“造纸用纸浆技术与加工”(第二版)(1985)，第150页，该书由加州San Francisco的MillerFreeman Publication公司出版。
再循环操作完成后，充分提纯的添加膏浆就能送入到与活动孔布料器10相连接的间歇性罐12中了，然后再从这里按照前述方法，分配到活动孔布料器的腔室盒30的长度方向上。然而通常最好还进行一个进一步再循环步骤275，此时添加膏浆重新从第二箱285到热交换器(步骤270)进行循环，该循环略微提纯或不提纯，这样使得添加膏浆在送入间歇性罐12和布料器10之前达到所需要的最佳操作温度(最好接近95°F)。最好热交换装置有双重目的，即维持添加膏浆在循环通过提纯器时在最佳温度，而且在膏浆结束提纯步骤开始送入布料器10之前，除去多余的热量。
第二膏浆箱285还盛有膏浆的半连续产品。
在循环路径上的多盘提纯260，最好用Beloit双层多盘型或Beloit双层D形提纯器等提纯器来完成。在循环路径上步骤270所用的热交换器避免膏浆中热量的聚集，否则将使得步骤260中的多盘提纯器进行过度提纯。热交换器最好是逆流布置，例如Diversified Heat TransferInc.公司的24B6-156型(AEL型〕。在最佳实施例中，步骤270所用热交换器设计的BTU速率为每小时1.494MM BTU。
添加膏浆的细屑率大约40％到70％，最好约60％。细屑百分比指小于0.1毫米长度的纤维的含量。
供应到前箱4的膏浆(基材膏浆)固溶物重量百分含量最好为0.5％(大约0.65％更好)。其中供应到活动孔布料器10的膏浆(添加膏浆)的固溶物重量百分含量最好2％到3％。对于亚麻浆，前箱4中的基材膏浆的打浆度最好在约150到300毫升肖氏打浆度(ml°SR)，而腔室盒30中的添加膏浆的打浆度最好在-300到-900毫升肖氏打浆度(ml°SR)，在-750毫升肖氏打浆度(ml°SR)将更好。基材膏浆中的固体组成大约是50％的白垩和50％的纤维，而在添加膏浆中，大约是10％的白垩(选择性的)和90％或更多的纤维。添加膏浆也可以包括5％到20％的白垩含量，最好采用Speciality Minerals，Inc.公司的Mutiflex
在前面参照图1A所作的描述中，通过布料器10将添加膏浆施加到卷筒纸带基材上，此时，进一步脱水，在基材通过干燥毛毯26时，进行干燥。现在参看图1B，在造纸过程的最后，生成的纸张带有基材部分3，还有多个均匀施加的、间隔均匀、相互平行的带状区5，带状区5由高提纯的添加赛璐珞材料制成，其纤维加权平均长度大约0.15-0.20毫米。在带状区5处，香烟纸的空气通过率小于带状区5之间的基材区3。现在参看图1C，该香烟纸包裹烟草芯，形成香烟7的烟草棒，这时，在带状区烟草的燃烧速度将低于带状区5之间的基材区3。
前面已经描述了相应于亚麻原料的香烟纸制造设备的工作，以及最佳实施方法。该设备以及相应的方法也可以利用其他原料，例如硬木和软木纸浆、桉树纸浆以及造纸工业中的其他纸浆。其他纸浆的性能有可能与亚麻纸浆不同，例如，纤维平均长度不同，这就需要在制备基材纸浆时，在步骤220和230中调节提纯度。对于替代纸浆来说，有可能能够省去提纯步骤220和230中的一个或全部，特别是当纸浆纤维的平均长度比亚麻短得多的时候。然而在制备添加纸浆时，为了达到满意效果，被分流到再循环箱250中的纸浆，其纤维加权平均长度接近前述的提纯亚麻基材纸浆，也就是说，纤维加权长度大约0.7毫米到1.5毫米，最好是0.8毫米到1.2毫米。对于替代纸浆来说，添加膏浆循环通过提纯步骤260和热交换步骤270，直到达到预期的打浆度(-300到-900毫升肖氏打浆度(ml°SR)，最好-750毫升肖氏打浆度(ml°SR))。采用亚麻纸浆添加膏浆的高提纯程度，可避免纤维在孔44或环带处或附近聚集，从而避免在孔44处喷射偏转。
因为，当孔44通过腔室盒30底部时，从每一个孔44排放流体流40与通过孔44的压力差成正比，所以必须有流体压力，然后在腔室盒30底部76上每个孔44的整个路径上保持尽可能地一致。参看图12A-C，下面的论述提出一种最佳逻辑控制操作，以便使控制器64响应压力监控系统62而操纵流量分配系统60，这样它们在通过腔室盒30底部76时从每个孔44的流出量40就都一致了。
基本上，控制器64最好进行模糊逻辑控制，它遵循以下规则：
1、流入到腔室盒30中的总膏浆流量维持预定的总流量；
2、所有计量泵初始速度/流速相同，以输送所要求的总流量；
3、由于计量泵共同作用，压力的调节只是对所有泵中的一部分进行调节，例如，每次调节一个或两个计量泵150(例如根据腔室尺寸和/或计量泵数目从1个到5个或更多之间选择)；
4、如果腔室盒30的压力读数的变化在预定的可接受的水平(阈值)范围内，就不进行调整；
5、只有当显示局部状况(超出预定阈值之外的较低或较高压力扰动)持续预定时间，才进行压力的局部调节(通过调节选定的计量泵150的泵速)；
6、调节幅度将根据差异大小分级进行，这样差异较小就进行较小的调节，差异较大就进行大的调节；
7、即使在一次调节之后，也只有在象前述步骤5中那样，状况持续预定时间后，才进行进一步的调节；
现在参看图12A，控制器64进行的操作最好步骤为：先设定总流速(步骤210)，在最佳实施例中，对于一般大小的造纸机来说，大约为每分钟5或6加仑纸浆。机器越大，要求的流速越大。此外，在步骤220中，设定压力的目标范围(P范围)，在最佳实施例中，确定腔室盒30中的压力差异范围，它要使活动孔布料器10能够正常持续地工作。作为非限定性实施例，当腔室盒30底部76处的工作压力为6到18英寸水柱时(最好在大约6到8英寸水柱)，压力范围可以选择为1.5英寸水柱或更低。
一旦确定了总流速和P范围，控制器64进行第一子程序265，以判定腔室盒30中的流动状况是否可确保对任意一个计量泵150中流速进行调节。子程序265首先使压力监控系统62进行步骤230，读出压力口94中的所有压力。在最佳实施例中，步骤230读出24个压力值。所有这些压力值(“Pi”)都用于在步骤240中计算平均压力(“Pave”)。控制器64还鉴别所有的压力数值(“Pi”)中哪一个是最大压力读数(“Pmax”)，哪一个是最小压力读数(“Pmin”)。在步骤260中，控制器64识别实际压力范围中Pmax和Pmin的差值，然后在步骤270中进行鉴别(鉴别1)，即比较实际压力范围与步骤220中预定的目标压力范围。如果实际压力范围小于目标压力范围，则腔室盒30中的流动状况是恰当的，控制器64设定自身执行计时步骤275，也就是说，产生10秒的延迟，然后返回到压力读出步骤230，重复进行这一子程序，以便检定腔室盒30整个长度上的新的压力读数PI的差异是否可以接受。
如果实际压力范围大于目标压力范围，这时逻辑电路进行下一个鉴别步骤280(鉴别2)，它确定鉴别1的这个结果(正值)是否持续了预定的时间，例如是否连续进行了1分钟(也就是说，当在步骤275中延时10秒时，在各压力读数步骤230之间中是否进行6次)。如果没有达到鉴别2，那么逻辑电路设定自身执行计时步骤275，然后返回到压力读出步骤230。如果鉴别2为正，持续进行了预定的时间，那么逻辑电路将进入流量控制子程序290。
现在参看图12B和12C，流量控制子程序290最好包括第一逻辑区A，它鉴别哪一个计量泵150的速度(也就是流速)需要调节，以消除腔室盒30中压力读数的不一致。逻辑区A调节对腔室盒30中的压力曲线影响最大那一个泵150。第二逻辑区B鉴别泵流速需要进行较大的调节或较小的调节。最后一个逻辑区C用于鉴别如何对其余的计量泵150进行调节(最好是同样调节)，使得流量分配系统60送入到腔室盒30中的总流速维持在步骤210所确定的预定值。一旦执行了逻辑区A到C，控制器回到计时步骤275进行10秒的延迟，然后回到压力读出步骤230，重新进行压力读出。
逻辑区A包括鉴别每个压力口94处相应的压力读数Pi与步骤240中算出的平均压力的压差(“ΔPi”)。然后在步骤310中，计算这些压差ΔPi的绝对值，并且进行比较以确定在所有的压差值ΔPi中最大的绝对值。然后控制器640进行步骤330和340，以识别哪一个计量泵150位于所有的压差ΔPi中压差绝对值最大的那个压力口94附近。
一旦确定了这个计量泵，控制器64进入逻辑区B，根据流量控制子程序350进行适当大小的调整。
在步骤360中，流量调节支路350最好包括一个鉴别步骤(鉴别3)，此时，它将识别出的计量泵的压差ΔPi与阈值(例如3英寸水柱)进行比较。如果测定的压差ΔPi大于这一阈值，逻辑控制电路对所选定的计量泵150产生控制信号，用较大因子调节它的泵的流速，在最佳实施例中，该因子设定为它现有流速的10％。此外，如果检定的压差为负(局部压力低于平均压力)，那么就对所选定的计量泵150增加10％的流速。如果检定的压差为正，那么就对所选定的计量泵150减小10％的流速。
如果步骤360中的鉴别3表明，所测定出的压差的绝对值低于阈值(3英寸水柱)，这时逻辑线路执行产生信号步骤，指示用一个较小的因子调节所识别出的泵的流速，在最佳实施例中，这个调节因子为流速(速度)的5％。在进行了步骤360中的鉴别3之后，不管是执行步骤370或执行380，此时逻辑电路都接着执行第三逻辑子程序c。
第三逻辑区c用于保持进入腔室盒30的总流速。它先分析在逻辑区B的执行中，对所选定的计量泵150进行的泵速调节，所引起的总流速的变化(“Δ流速”)，然后，执行步骤440，对其余的非选定计量泵150进行调节，最好同样地调节其余的非选定计量泵150，以平衡由于对所选定计量泵的调节而引起的Δ流速，这样就维持了步骤210中所确定的预定的总流速。
例如，如果在逻辑区B中，选定第一计量泵150a，在步骤170中将它增加10％的流速，那么在逻辑区C的步骤400中，所有的其他计量泵(150b--150z)的流速将进行同样的降低，这个降低值等于150a流速的变化值除以泵150b-150z的泵总数。
一旦完成了逻辑区C后，逻辑电路返回到计时步骤275，进行10秒延迟，然后返回到压力读出步骤230。
现在参看图13和14，布料器10带有24个压力口，它的总膏浆流速目标值为6加仑/分钟，所有的计量泵1 50基本设定同样速度。控制器640不启动。如图13所示，此时，在腔室盒中的压力将是在入口端(环带进入腔室处)最小，然后沿着腔室盒30向另一端压力越来越大，这样，产生大约为8.3英寸水柱的压差。
相反，一旦启动了控制器64，并进一步操作膏浆布料器，腔室盒的压力读数将沿图14所示进行变化，此时压差将减小到1.6英寸水柱。已经发现，在孔处的流速对腔室盒的压差非常敏感，通过本发明提高了压力的一致性，使得当每一个环带孔通过腔室盒30底部时，膏浆通过每一个孔均匀流出。
现在参看图15，该图表显示了本发明中，布料器10工作时典型的流动状况与时间的关系，其中线X表示腔室盒30中的平均压力，线Y表示通过腔室盒30中的流速，线Z表示腔室盒30中压差的大小。线Z表明本实施例的压力变化是如何很快地缩小到初始值的1/3的。
在该实施例中，工作时腔室盒30中压力的一致程度最好在6到18英寸水柱。在一些应用中，可能会要求有更高的压力。
根据前述的以及后附的权利要求，在不背离本发明原则的情况下，本领域专业人员显然能够进行许多变化、替代和改进。作为非限定性实施例，其他的维持腔室盒中压力恒定，从而维持膏浆喷射一致性的探索，在阅读了本说明书之后，对本领域的普通技术人员将是显而易见的。这种改进可能包括根据经验或者其他的回馈或控制回路，确定计量泵所需的不同流速。在准备添加膏浆时，可以采用不同的成分和原料，或者不同类型的提纯器和热交换器。与之相似，基材膏浆无须摊开到长网上，作为替代，可以放在环带上，或者是其他任何已知的适于制造卷筒纸带基材的设备上。此外基片78’可以用与图6所示实施例中79’和80’相似的方法回缩。
进一步的改进还包括从腔室盒30的后方到其前方的再循环线。此外，垫片79和80可以由黄铜之类的耐磨合金制成。此外，腔室盒30中的肩部89和90可以在带槽的基板78上，竖直隔开，而不是相互靠近。而且，压力感测器160可以是能够嵌平放置到压力口中的那种。
Claims (16)
1.一种香烟纸，其带有赛璐珞纤维材料的卷筒纸带基材以及一种添加材料的图样，其特征在于添加材料带有高度提纯的赛璐珞材料，所述高度提纯的赛璐珞材料中带有的纤维加权平均长度大约0.15到0.2毫米，所述卷筒纸带基材上的赛璐珞材料带有的纤维加权平均长度大约在0.7到1.5毫米。
2.如权利要求1所述的香烟纸，其特征在于，所述添加材料包括一个带状区。
3.如权利要求1所述的香烟纸，其特征在于，所述添加材料包括多个带状区。
4.如权利要求3所述的香烟纸，其特征在于，所述多个带状区是均匀地间隔开的。
5.如权利要求2或3所述的香烟纸，其特征在于，所述香烟纸在带状区给予较低的燃烧速度。
6.如前述任一权利要求所述的香烟纸，其特征在于，所述添加材料设有具有-300到-900ml°SR的打浆度值的膏浆。
7.如权利要求6所述的香烟纸，其特征在于，所述打浆度值已经从赛璐珞材料通过提纯器的循环而获得。
8.如前述任一权利要求所述的香烟纸，其特征在于，所述添加材料和所述基材包括白垩。
9.如前述任一权利要求所述的香烟纸，其特征在于，所述添加材料设有固体重量百分比在2到3％之间的膏浆。
10.如前述任一权利要求所述的香烟纸，其特征在于，所述基材设有固体重量百分比小于约1％的膏浆。
11.如前述任一权利要求所述的香烟纸，其特征在于，所述基材设有固体重量百分比在0.5到0.65％之间的膏浆。
12.如前述任一权利要求所述的香烟纸，其特征在于，所述添加材料设有白垩固体部分百分比最高达10％、纤维固体部分百分比最少为90％的膏浆。
13.如前述任一权利要求所述的香烟纸，其特征在于，所述基材包括百分含量最高达约50％的白垩。
14.如前述任一权利要求所述的香烟纸，其特征在于，所述添加材料包括百分含量最高达约20％的白垩。
15.如前述任一权利要求所述的香烟纸，其特征在于，所述添加材料包括百分含量在5到20％的白垩。
16.一种香烟，包括烟草芯以及如上述任一权利要求所述的包裹烟草芯的香烟纸。
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