CN1589348A - 用于向卷筒纸添加材料的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种制造带有条纹添加材料的卷筒纸的方法和设备，包含：第一浆料供应设备，其形成一个卷筒纸基材并沿第一路径移动基材；第二浆料供应设备；和活动孔供料器，用于反复向移动的卷筒纸基材上排放第二浆料。活动孔供料器包括用于穿过第一路径建立第二浆料容器的腔室盒，带槽状孔的环带，环带穿过腔室盒；环带的驱动装置，其沿环形路径不断地移动孔并反复经过腔室盒。孔与容器相通以排放第二浆料形成卷筒纸基材上的添加材料带状区域。槽状孔沿环带排列并相互间隔，而且以与环带的运动方向成一定角度定位并且孔与孔之间相互平行。

Description

用于向卷筒纸添加材料的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种向卷筒纸基材施加规定图案的添加材料的方法和设备，优选的图案是条带形式，更具体的说，涉及生产具有带状区域的添加材料的香烟纸的方法和设备。
背景技术
现在已经开发出用各种图案的添加材料印刷或者涂覆卷筒纸的技术。这些现有技术包括凹板印刷、刮板涂覆、辊压涂覆、丝网印刷、和型板喷刷。
授予Bogardy的美国专利4968538公开了一种型板喷刷设备，其中在施加油墨等的过程中连续镂花模板与卷筒纸密切接触。该设备包括在施加油墨之前通过镂花模板吸入空气的装置。该机械装置如果要改变图案，镂花模板就必须要改变。另外，这种设备在造纸机的湿端不能工作。
在相关的共同转让的美国专利5534114中，公开了一种活动孔供料器，其包括细长形的“空腔区”或“腔室”以及一个带孔的环带，环带的下幅穿过腔室底部。腔室的位置斜穿卷筒纸成型机(例如长网造纸机)。在操作过程中，当环带循环通过腔室的底部时，添加材料的浆料连续被供应到腔室，这样腔室下方产生多股添加料流冲击从腔室下方通过的卷筒纸。结果，添加材料带被反复添加到卷筒纸上。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的相对速度和方向决定。
优选地，施加的添加材料的图案要尽可能的一致，以使沿整条卷筒纸产生一致的产品。共同转让的美国专利5997691公开了一种浆料供料器，其能用在宽为10至20英尺或者更长的长网造纸机上。
在香烟纸造纸技术中，一般是在长网造纸机上以1200到1400英尺/分的速度传送纸。与此相反，在制造像包装纸、信纸等这样的纸时，机器以大约2500英尺/分的速度运转。特殊纸是以较低的速度通过。如在申请人共有的美国专利5417228，5474095和5534114(也是共同拥有的欧洲专利公开号486213A1，532193A1和559453A1的专利)中公开的带状纸已经是以400到600英尺/分生产的，包括带状纸的特征和造纸技术的这些专利的公开在此结合作为参考。在实践中，有5至6毫米宽的添加浆料料带的带状香烟纸已经在长网造纸机上采用活动孔装置以500英尺/分的速度生产了，其中环带有直径为3/32英寸的圆孔。已经发现，当纸板的速度增加时，由于高速度和用来制造带状的材料的更高原料流动，带状的宽度增加了。也还发现，出于降低带宽的目的，减少原料流动导致带状区域的添加重量的降低。为了增加产品产量，希望的是提供一种在高生产速度下能达到希望的带宽和添加重量的活动孔供料器。
发明内容
因此，本发明的一个目的是在从活动供料器到高速度运行的纸板上施加浆料时，使均匀一致。
本发明的另一个目的是向纸板以规定允许范围内的带宽和添加重量施加带状浆料材料。
本发明实现了上述和其它的目的，它包括生产有添加材料带状区域的卷筒纸的方法和设备，更具体地说是生产有添加纤维素材料条纹的香烟纸。优选的方法包括下列步骤，制造第一浆料，当沿第一路径移动基材时通过铺设第一浆料成片状而制备基材。此方法还包括制备第二浆料并反复排放第二浆料以在卷筒纸基材上制造条纹的步骤。最后一个步骤本身包括下列步骤，制造穿过第一路径的第二浆料的容器；沿环形路径移动有槽状孔的环带，环形路径包括沿容器的环形部分，此处孔与容器相连通；和经过孔从容器向铺设的第一浆料上排放第二浆料。
附图说明
参考相应的附图，其中同样的标号指同样的零件，通过下面详细地说明，本发明的上述和其它的目的和优点就显而易见了，附图中：
图1A是根据本发明的一个优选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的透视图；
图1C是用图1B中的纸制造的香烟的透视图；
图2是根据本发明一个优选实施例制造的活动孔供料器的侧视图；
图3A是图2中供料器的部分剖面透视图；
图3B是沿图3A中双箭头B-B方向看的供料器的路径控制系统的顶视图；
图4是沿图2中IV-IV线看的腔室盒的截面图；
图5是图2中的供料器的环带的透视详图；
图6是图2中的供料器腔室盒另一个实施例的详细的局部剖面图；
图7A，7B和7C是示例性的带槽孔的带的详细情况，其中
图7A是有多个槽孔的带的顶视图，图7B是单个槽孔的顶视图，图7C是在图7C中所示的槽孔的截面侧视图。
具体实施方式
参考图1A，本发明的一个优选实施例包含一个香烟纸造纸机2，该造纸机2优选地包括活动安装在长网6一端的前箱4、与前箱4相连通的浆料供应源，如连续运转罐8、以及一个活动孔供料器10，活动孔供料器10与另一个浆料供应源如间歇性罐12相连通。
前箱4可以是造纸厂常用的那种，用于将纤维素浆铺设在长网6上。通常情况下，前箱4通过多个导管14与连续运转罐8相连。从连续运转罐8供应的最好是精制纤维素浆，例如香烟纸造纸厂常用的精制亚麻或者木浆。
长网6带着从前箱4导入的纸浆沿着在图1A中箭头16方向的路径运动，在长网6的各个位置处，水可以在重力作用下或者在某些位置由真空箱18协助下通过长网6从纸浆中排出，这已经在制造香烟纸的现有技术中应用。在一定程度上沿长网6，足够的水从卷筒纸基材的纸浆中被除去，使此浆料的质地从光滑、湿乎乎的状态变成更接近成品卷筒纸基材的表面的(但是一种湿的状态)状态，通常称为干燥线20。在干燥线20以及其附近，纸浆材料的水分含量大约为85％到90％，水分含量可以根据工作状况的不同而变化。
在干燥线20的下游，卷筒纸基材22与长网6在伏辊24处分开。在此处，长网6继续它环路的返回回路。在伏辊24之上，卷筒纸基材22继续通过造纸系统的其它部分，进一步干燥和和压缩卷筒纸基材22，最终达到希望的水分含量和质地。这样的干燥装置在现有的造纸技术中是众所周知的，其可以包括像干燥毡和类似物。
现在参考图1A和图2，活动孔供料器10优选地包含细长形腔室盒30，其用于形成添加浆料的容器，腔室盒倾斜地穿过长网6。活动孔供料器还包括绕过主动轮34的带孔的钢环带32、在活动孔供料器10顶端的导向轮36、以及与主动轮34相对位于腔室盒30的另一端的从动轮38。环带32穿过腔室盒30的底部，当环带从腔室盒30出来向主动轮34运动并沿曲折路径的其余部分前进时，环带再通过清洁盒42。
当环带32的每一个槽孔44(图5)通过腔室盒30的底部时，槽孔44与腔室盒30中形成的浆料容器相连通。这时，当孔44横穿腔室盒30的长度方向时，浆料流40从孔44流出。浆料流40冲击在活动孔44之下经过的卷筒纸基材上，从而在卷筒纸基材22上产生添加材料条纹。在不同的工作流程中环带32的运动速度可以是变化的，但是在优选的实施例中，当长网以大约800英尺/分或更高(如1000到3000英尺/分)的速度运动和腔室盒30定向在相对于卷筒纸基材22运动方向的角度时，环带以1500英尺/分或更高的速度运动。沿环带32孔44的间隔和带32的操作速度这样选择，使得在活动孔供料器使用期间从腔室盒30下方同时排放多股浆料流40、40’。由于活动孔供料器相对于卷筒纸基材22的路径16的倾斜定位，以及长网6和环带32的相对速度，每股添加材料流40会在卷筒纸基材22上形成一道添加材料条纹。通过调整环带的速度和供料器10的角度，活动孔供料器10能够反复产生与卷筒纸基材22的长边方向正交的添加材料条纹。如果希望的话，可以改变角度和/或相对速度，以便产生与卷筒纸基材22的边倾斜的条纹。
对于某一个孔44，在从腔室盒30出来后，在清洁盒42附近的环带32上小孔44相邻部分清洁掉夹带的添加浆料，然后随着环带32的回路前进，再次进入腔室盒30，从而反复地在卷筒纸基材22上施加条纹。
具体参考图1A，活动孔供料器优选的位置是位于干燥线20下游的位置处斜跨长网6，在此，卷筒纸基材22的状况能够接收添加材料，而不会将添加材料在卷筒纸基材浆料的局部分散过薄。在那个位置，卷筒纸基材22保持足够的水分含量(大约85％-90％)，于是能允许添加浆料渗入(或形成氢键)到足够粘结，并且使添加材料与卷筒纸基材22成为一体。
优选地，真空盒19位于活动孔供料器10的腔室盒30的正下方，于是能够对长网6提供局部支持，和促进添加浆料和卷筒纸基材22的粘结/一体化。真空盒19的结构按照在造纸行业常用的设计(例如那些真空盒18那样)。真空盒19以相对合适的真空度工作，优选地在大约60英寸水柱或者更低的真空度下。选择性地，辅助的真空盒18’可以位于活动孔供料器10的下游以去除添加浆料产生的多余的水。现在已经发现，在伏辊24处将添加材料中大部分水除去，此处加上适用的真空度大约为22到25英寸汞柱。
活动孔供料器10优选地由框架结构支承在长网6的上方，该框架包括垂直元件48，48’，垂直元件包括制挡，使得活动孔供料器10可以稳定地降到长网6的上方的某一希望的位置，优选地使得腔室盒30的底部距离长网6上的卷筒纸基材22大约1到2英寸的距离，优选地小于1.5英寸。
优选地，腔室盒30的长度为腔室盒30的两个相对端50，50’能够延伸超过卷筒纸基材22的两边。腔室盒30的过延伸确保当流40沉积添加材料跨过卷筒纸基材22时，在腔室盒30的末端出现的任何不连续流体不会影响排放流40。通过这种安排，在卷筒纸基材22的边缘部分上，从腔室盒30的末端的任何无定的喷射将会在伏辊24处或者伏辊的周围被修整。
用于活动孔供料器10的支持框架的任何一个或者两个垂直元件48，48’可以是绕另一个作枢轴旋转，以便调整供料器10相对于长网6的角度。然而，支持框架的垂直元件48，48’可被固定就位，环带32的速度根据造纸机2的工作状况的变化而作出相应的调整。
腔室盒30在沿腔室盒30的间隔位置处从间歇性罐12导入添加浆料。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，沿腔室盒30的长度方向能保持一致的压力，于是沿腔室盒30的长度方向，环带22的泵吸作用和其它紊流被局部地、连续地补偿，以使贯穿腔室盒30达到希望的一致压力。主循环泵15从间歇性罐12输送浆料到流量分配系统60。关于控制器如何促使并沿腔室盒30保持一致的压力的详细情况见共同转让的美国专利599691，上述专利的公开技术一起在此引为参考。
现在参考图2和图3A，主动轮34由通过驱动皮带与主动轮34连接的调速电动机52驱动。优选地，电动机52由活动孔供料器的框架支持，电动机52和驱动皮带都包在外壳53中，以遮挡任何可能进来的和其它的从主动轮34的驱动系统抛出的外来材料(如一点浆料)。优选的电动机是Allen-Bradley型的1329C-B007NV1850-B3-C2-E2，7.5马力，带有一个Dynapa Tach 91型组合编码器的电动机。当然，其它本领域普通专业人员所知道的电动机也可以用于本申请。
主动轮34最好位于环带32路径上腔室盒30的上游，以便牵引环带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，通过在导向轮36附近放置一个红外接近传感器54，能影响精确地控制环带32的回路轨迹。红外接近传感器54由一个发射器56和一个传感器58组成，它们共同对准相对于环带32的各一边，这样如果环带32横向偏离预定路径，通过边与发射光束的干涉相对增加或减少影响传感器信号。与传感器58相连的一控制器59能被用来解释传感器58的信号变化，而调整导向轮36相对垂直轴的偏角，使环带32的边回到相对于发射器56光束的合适的预定位置。
对接近传感器54的合适装置包括SE-11型传感器，它是俄克拉荷马州的Fife Corporation of Oklahoma City公司生产的。
现在参考图3B，导向轮36绕水平轴36a转动，轴36a本身是在枢轴节57处由气动致动器61的可控致动而绕垂直轴线方向作枢轴转动。致动器61与轴36a的自由端36b可操作地相连并响应从控制器59接受的信号。优选地，在供料器10的工作期间，枢轴节57和致动器61都相对于供料器10的普通框架固定；在传感器54和轴36a的自由端36b之间存在接头54a，使得当导向轮36的偏角被调整时，传感器54转动。接头54a确保当调节导向轮36时传感器54保持在环带32的边附近。
优选地，致动器61和枢轴节57固定在板39a上，板39a可沿固定的垂直导向件39b和39c在垂直方向上移动。优选地，向板39a施加可松开的垂直偏向力以促使导向轮36回到工作位置，并在环带32上施加张力。
沿环带32的回路，从主动轮34经导向轮36回到从动轮38，环带32被多个外壳包围，包括外部外壳68，68’和中心外壳70，外壳70也包围着红外接近传感器54和轨迹系统55的控制器59。当环带32穿过它的返回部分时，外壳68，68’和70防止多余的浆料向卷筒纸基材22的飞溅。
具体地参考图2，外壳68，68’，70和供料器10的其它不同元件(如轮34，36，38；腔室盒30；清洁盒42；和电动机52)由平面框架72支持。平面框架72本身在固定件73，73’处固定到横梁上(如I型梁，箱型梁等)，横梁由垂直件48，48’支持。在其它实施例中，可采用I型梁或箱型梁作为框架72的替换物，腔室盒30和其它装置也由梁支持。
再参考图3A，在任一种支持方法中，腔室盒30优选地用两个或更多个允许在腔室盒的每端垂直和横向调节(分别沿图3A的y和x箭头方向)的间隔调节的可固定件77a、77b悬挂在支持件上，于是腔室盒30可相对于长网精确地调平和调角，并且腔室盒30可精确地与环带32对准以使摩擦最小。
现在参考图4，腔室盒30在其底部76包括开槽基材78和第一第二防磨条纹79，80，防磨条纹与基材78共同形成一对相向的、滑动接纳环带32的边的细长槽81，82。优选地，细长槽81和82形成在基材78的中间底部部分，但是另一个实施例中，可形成在至少部分或者整个防磨条纹79，80上。
在基材78中的中心槽84终止在腔室盒30的靠近其端部50，50’的限定范围内。优选地，中心槽84的每一个端部是扇形的，以防止在这些位置的浆料固体的聚集。中心槽84的宽度要减小以使腔室盒30中的流体最小地受到环带32的泵吸作用。在优选的实施例中，槽84大约为3/8英寸宽，而每一个在环带32中的孔44的宽度是优选的大约2/32英寸。
每一个防磨条纹79，80沿浆料盒30的底部76的相对边，与基材78共同延伸。细长垫片86和多个间隔的固定件88(优选为螺钉)固定防磨条纹到基材78的邻近的在其上重叠的部分。
环带32的各边部分和槽81，82之间的空隙公差要尽可能的最小，以促使腔室盒30的底部76的密封。然而，环带32和槽81，82之间的配合也不能如此紧以致环带32在槽81，82中紧固不动。在优选的实施例中，当槽81，82与环带32宽度方向的间隙公差为1/16英寸时，就可满足这种矛盾的要求。在垂直于环带的平面方向上，环带的厚度优选地为0.020英寸，而槽81，82为0.023英寸深。这种关系就可达到合适的密封与环带32顺利穿过腔室盒30的底部76的需要之间的希望的平衡。
优选地，防磨条纹79，80由超高分子聚乙烯或涤纶制成。
在腔室盒30中，形成斜坡插入件89，90，它们沿基材78与腔室盒30的每一个垂直壁91，92之间限定的角内延伸并充满角的空间。插入件优选地以与垂直壁91，92形成45度的角，斜向基材78的中心槽84。这种设计避免了流体在腔室盒30中淤积，否则，会引起浆料中固态成分的增加并可能堵塞腔室盒30，和环带32的孔44。
腔室盒30的底部76的附近，多个间隔的压力孔94将压力监控系统62与浆料盒30的内部连通。压力监控系统62的详细介绍见共同转让的美国专利5997691，其公开的技术在此引入作为参考。
沿腔室盒30的上部，多个间隔的供料孔96沿垂直壁91分布。供料孔96将流量分布系统60与浆料盒30的内部连通。优选地，供料孔位于接近腔室盒30的盖板31的位置。流量分布系统60的详细介绍见共同转让的美国专利5997691，其中公开的技术在此引入作为参考。
供料孔96高于环带32穿过腔室盒30的底部76处垂直间隔(h)的距离。供料孔96沿基本水平方向向腔室盒30中导入浆料。供料孔96的垂直放置和水平定位降低了在腔室盒30的底部76处的环带32上或者环带附近区域的流体垂直速度。这种设计还使从孔44排放的流40与向供料孔96的供入流体分离。
在优选的实施例中，高度(h)大约为8英寸或更高，但是在供料孔96与环带32之间的垂直距离(h)可以小到6英寸。距离(h)越大，在靠近环带32的流体和供料孔96处的流体状况之间的干扰和相互影响就越小。
为了使跨过浆料盒30的浆料得到一致的压力，供料孔96的数量可以做相应地调整。在上述的实施例中，供料孔96的数量为12个，但是本发明可用更少或者更多的供料孔96。供料孔96的数量取决于在任何具体情况中使用的造纸机的宽度。虽然优选的供料孔96之间的间隔为大约12英寸，但更大或者更小的间隔也能使用，例如8到24英寸。
现在参考图5，沿环带32的每一个孔44包括一个靠近环带44朝向腔室盒30的斜坡部分45。通过这种设计，在供料器10工作期间，浆料的固态成分就不会在孔44处或其附近聚集。更具体地说，浆料纤维不会在孔周围聚集而使被排放的浆料喷射偏转。相应地，孔44的斜坡部分45促进浆料从供料器10中持续的输出，并减少故障和维修。
现在参考图6，在另一个腔室盒30的实施例中，垂直壁91’、92’，基材78以及倾斜的斜坡件89’、90’与在其运转端部支持细长防磨条79’、80’的可回缩附件100，101共同作用。细长防磨条沿腔室盒30’的长度方向延伸并沿腔室盒30的每一边通过可回缩附件100、101支持在间隔位置上。在这个实施例中，防磨条79’和80’被安装在附件100和101上并分别可和附件一起回缩。在图6中，沿腔室盒30的一侧有多个附件100在回缩位置，而沿腔室盒30的相对侧有附件101在结合位置，此处相应的防磨条80’偏压在基材78上。在实际操作中，附件100和101同时在回缩和结合位置之间转动。
每一个回缩附件100，101都绕枢轴转动地安装在一个或者一对垂直凸缘106上，优选地，凸缘106为致动机构107提供支持，致动机构107用于移动可回缩附件100，102，从防磨条79’，80’压在基材78’的工作接合位置到防磨条79’，80’与基材78’和环带32’分开的回缩位置。优选的是，致动机构107为气缸108，它分别与附件100和101的转动臂连接。对于本领域的普通技术人员阅读了本公开技术后，选择其它的机械装置转动可回缩附件100和101，会是很明显的。
在腔室盒壁91’，92’的下端部分和基材78’之间存在弹性密封104，以便沿基材78’的整个周边形成流体密封。
在操作中，腔室盒30’两侧的所有附件100，101同时转动，于是防磨条79’，80’一起作为单元被移向和离开它们的工作接合位置。可回缩附件100，101有助于快捷迅速地保养、维修和/或替换环带32’、防磨条79’，80’和基材78’。
现在参考图2，在连续通过腔室盒30后，环带32进入用于清洁任何从盒30中被环带32携带的多余浆料的清洁盒42。优选地，清洁盒42通过一个支架110被平面框架72携带，并且包括上板和下板，上板和下板相互连接以便通过弹簧相互挤压对环带32产生适当的强制夹持作用。清洁盒的更加详细的情况见共同转让的美国专利5997691，其中公开的内容在此引入作为参考。
采用活动孔供料器10生产香烟纸用的浆料的准备包括煮制亚麻草供给原料，优选地采用在造纸工业流行的标准牛皮纸(Kraft)工艺。煮制步骤之后，是漂白和初步提纯步骤。在大量的提纯浆料被导向前箱4的连续运转罐8之前，优选的工艺还包括第二提纯步骤。优选地，设置这两个步骤要达到在亚麻浆料中加权平均纤维长度大约为0.8到1.2毫米，优选地为大约1毫米。优选地，白垩罐和连续运转罐8连通，以便在供给前箱的浆料中形成需要的白垩含量。
优选地，从第二提纯步骤中形成的一部分浆料进行分离操作，用于准备通过活动孔供料器10施加的添加浆料。这个操作先从在再循环箱中收集提纯的浆料开始，从再循环箱开始，浆料沿一个包括多盘提纯步骤和热交换步骤的路径进行再循环再返回到循环箱。优选地，在重复提纯步骤和热交换步骤的过程中，以足够防止浆料中温度降低过快的速度从浆料中除去热量，更优选地是，是为保持浆料在提纯步骤中的合适温度，即大约135到1450°F，对亚麻浆料最优选为1400°F。添加浆料沿这些步骤形成的路径再循环，直到添加浆料达到预定的大约-300到-900毫升肖氏打浆度(ml°SR)的范围。这个范围的上限值是优选的(接近-750ml°SR)。
打浆度负值的解释见James d’A.Clark的“造纸用纸浆技术与处理”(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，充分提纯的添加浆料就能送到与活动孔供料器10相连接的间歇性罐12中了，然后再从这里按照前述方法，沿活动孔供料器的腔室盒30的长度方向分配。然而优选地通常还进一步包括再循环步骤。此时添加浆料重新从第二箱到热交换器进行循环，该循环略微提纯或不提纯，这样使得添加浆料再送入间歇性罐12和供料器10之前到达所需要的最佳操作温度(优选地接近95°F)。相应地，热交换装置至少有双重目的，即在循环通过提纯器时维持添加浆料在最佳温度，而且在浆料结束提纯步骤开始送入供料器10之前，除去多余的热量。
第二浆料箱还盛有浆料的半连续产品。
在循环路径上的多盘提纯，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。在循环路径步骤所用的热交换器避免浆料中热量的聚集，否则由多盘提纯器进行过度提纯会造成该热量聚集。优选地，热交换器逆流布置，例如Diversified Heat Transfer Inc.公司的24B6-156型(AEL型)。在优选实施例中，所用的热交换器设计的BTU速率为每小时1.49MM BTU。
添加浆料的细屑率大约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。
优选地，供应到前箱4的浆料(基材浆料)固体重量百分含量为0.5％(大约0.65％更好)。其中供应到活动孔供料器10的浆料(添加浆料)的固体重量百分含量最好2％到3％。对于亚麻浆，前箱4中基材浆料的打浆度最好在-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。基材浆料中的固体组成大约是50％的白垩和50％的纤维，而在添加浆料中，有大约0～10％的白垩和90％或更多的纤维。选择地，添加浆料也可以包括5％到20％的白垩含量，最好采用Speciality Minerals，Inc.公司的Mutiflex，或者用无白垩的添加材料。
在前面参照图1A所作的描述中，通过供料器10将添加浆料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。现在参考图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由高提纯度的添加纤维素材料制成，其纤维加权平均长度大约为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，以及优选的实施方法。该设备以及相应的方法也可以利用其它原料，例如硬木和软木纸浆、桉树纸浆以及造纸工业中用的其它纸浆。其它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调节提纯度。对于替代纸浆来说，有可能能够省去一个或者全部的提纯步骤，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，被分流到再循环箱中的纸浆的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，纤维加权平均长度大约0.7毫米到1.5毫米，优选地是0.8毫米到1.2毫米。对于替代纸浆来说，添加浆料循环通过提纯步骤和热交换步骤，直到达到预期的打浆度(-300到-900毫升肖氏打浆度(ml°SR)，优选地是-750毫升肖氏打浆度(ml°SR))。采用亚麻纸浆添加浆料的高提纯度，可避免纤维在孔44或环带处或其附近聚集，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上每一个孔44的整个路径上保持尽可能地一致。对浆料添加材料的合适的流动控制见共同转让的美国专利5997691，其中公开的技术一起在此引入作为参考。
从前述说明中可明白本发明提供了一种槽孔装置，其在板条的高速生产中用于向某种材料的片材(如香烟纸片)添加带状区域。这种槽孔装置能与趋向在高运转速度(例如超过800英尺/分)下工作的大容量造纸机(如8米宽和更宽)一起使用。
在一个优选的实施例中，浆料供料器10包括带槽孔的带202。当分开的带跨过香烟纸片而带沿卷筒纸基材的运行方向16横向延伸(优选垂直延伸)时，带槽孔的带202从腔室盒30的下面排放浆料，带槽孔的带包括相互间隔并相互平行的槽孔。例如，槽孔优选地相对于带的运行方向倾斜，如，槽孔200是细长的，这样限定纵轴203的方向与带的运行方向(或带的中心线c1)成15到75度的角(以205表示)，优选地为25到65度角。优选地，这些槽孔具有同样的大小并与带的运行方向成同样的角度。通过选择孔的面积使之以需要的工作压力达到需要的流体速率，以及选择孔的宽度使之在同样的需要的流体速率和工作压力下，提供需要的带区的宽度，槽孔的尺寸可以调整而执行不同的操作。
一般而言，槽孔的大小可以是一样的并且相互平行。优选的槽孔的长度是大约1/16到3/16英寸，优选的槽孔的宽度是大约1/16到3/32英寸。举个例子，要在长网之上的、以800英尺/分的速度运行的卷筒纸基材上制造3到10毫米宽的带状区域，例如5到6毫米，槽孔的尺寸是2/32英寸乘4/32英寸。进一步说，为了得到与卷筒纸基材运行的方向垂直的区域，槽孔装置与卷筒纸基材的运行方向成一定的角度定位，于是带槽孔的带以一定的方向运行，即能堆积与卷筒纸基材的运行方向垂直的带状区域的方向。
图7A，7B，7C显示有代表性的带槽孔的带的设计详情。在图7A中，显示具有多个槽孔的带的顶视图，图7B显示单个槽孔的顶视图，图7C显示在图7C中的槽孔的截面侧视图。在代表性的实施例中，在图7A中的槽孔200间隔1英寸(如27毫米)，孔的纵轴方向与带的中心线“CL”成大约25到30度角(如27度)，并且沿2英寸宽的不锈钢带202的中心线定位。如图7B中所示，每一个孔200包括平行的侧壁204，206和半圆型端壁208，210。在代表性的实施例中，正如图7C中所示，孔沿壁212成锥形，壁212从0.01英寸变为0.02英寸厚的带的一个半的厚度，孔长0.125英寸，孔宽0.063英寸。
在浆料供料器2的操作中，带202的中心线CL与卷筒纸基材的运行方向16成一定的角度，如此选择这个角度和长网与带202的相对速度，而使添加材料的每一个带状区域40被横向施加，优选的是与卷筒纸基材方向16成90度施加。优选地，每一个孔200的纵轴203(长度)基本上与带202的中心线CL以同样的角度定位(在图7A中以205表示)，于是纵轴203与通过从孔200向卷筒纸基材上添加材料的流动形成的前述带状区域40的横向对准(平行)。相应地，孔200的长度与带状区域40的斜向对准。
带槽孔的带具有圆孔的带所具有的优点，因为随添加重量水平的增加，能向以高速运行的板上施加需要宽度的带状区域。如果当保持需要的区域宽度而需要增加添加重量的话，沿槽孔200的纵轴方向203可以将槽孔做得更长一些。如果需要更宽的区域，沿垂直于纵轴203的方向将槽孔做得更宽一些。相反地，如果需要更窄的区域，槽孔可做得更窄些。槽孔优选地成锥形(斜切)，这样在远离料斗的方向(如40到80度锥度，优选地为60度)，孔变得越来越窄，而且槽孔的末端优选地倒圆以降低通过槽孔的浆料阻塞。
实施例I
采用4.7，3.7，5.7加仑/分的浆料流动速度，用带圆孔的带和带槽孔的带运行三圈，每一个带中孔的面积是一样的。带孔的带是钢带，其具有直径为3/32英寸、锥度60度的贯穿孔。带槽孔的带包括60度锥度的2/32乘4/32英寸、与带的运行方向成27度角的孔。穿过圆形孔和槽孔的浆料在基本重量为25g/m2、33corresta单位和28％填充物的603级香烟纸上形成带状区域。浆料添加材料的固态成分含量为2.59％，打浆度-740ml°SR，61.73％纯度、21“FLI”和0％Albacar粉度。两个带均位于长网之上0.75英寸的位置。作为这些实验的结果，人们惊奇地发现带槽孔的带与带圆孔的带相比，它降低了带状区域的宽度大约8％到10％。
                                         表1
    带的设计     带圆孔的带(直径3/32’’)     带槽孔的带(2/32×4/32’’)
    不同指标的原料流   gpm     328    328A   328B4.7     3.7     5.7     328C   328D   328E4.7     3.7     5.7
    实际的原料流压力   Gpm英寸(水柱)     4.65    3.70    5.749.5     6.7     13.1     4.63    3.68    5.628.5     6.0     11.3
    区域宽度平均标准偏差   mm     5.72    4.74    6.700.37    0.38    0.38     5.28    4.44    6.030.44    0.44    0.46
    区域渗透平均标准偏差   CU     8.03    10.2    9.42.32    2.11    2.28     8.4     9.1     9.01.40    2.10    1.35
实施例II
采用以下三个带槽孔的带做了高速实验，其中槽孔与带的运行方向成45度：
A.2/32×1/8英寸         面积＝1×3/32英寸直径孔
B.1/32×2/8英寸         面积＝1×3/32英寸直径孔
C.1/32×3/8英寸         面积＝1.5×3/32英寸直径孔
根据实验结果，当槽孔的宽度减小(如从2/32英寸到1/32英寸)时，得到的区域宽度也减小是必然的。
虽然已经参考特殊的实施例详细地说明了发明，但是对那些本领域的普通技术人员而言，没有脱离附加的权利要求的范围而作出各种不同的变化和修改以及等同实施是显然的。

Claims (21)

1.一种制造带有实用的添加材料图案的卷筒纸的方法，该方法包含以下步骤：
沿第一路径移动卷筒纸基材；
制备添加材料浆料；
反复向移动的卷筒纸基材上排放添加材料浆料，其方法是穿过第一路径建立添加浆料容器，和沿环路移动带有至少一个槽孔的带，所述带的移动步骤包括沿所述环路的第一部分移动所述带的步骤，在第一部分处所述孔与容器相连通，以便当槽孔穿过第一路径部分时，从容器经孔向卷筒纸基材上排放添加浆料。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，槽孔包括由弓形的端边连接的平行的侧边，添加浆料从槽孔以非圆形流形式被排放。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个槽孔是多个间隔的槽孔，当多个流同时穿过移动的卷筒纸基材时，堆积添加浆料。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，槽孔是锥形的，浆料在较宽的部分进入槽孔并在较窄的部分流出槽孔。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以具有3到10mm区域宽度的浆料带状区域向移动的卷筒纸基材施加添加浆料。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，移动的卷筒纸基材以1000到3000英尺/分的速度运行。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，移动的卷筒纸基材上堆积添加浆料成为添加浆料带状区域，该区域沿垂直于移动的卷筒纸基材的运行方向延伸。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，添加浆料有重量为2到3％的固态成分以及长度不超过0.1mm的至少40％的纤维。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，添加浆料的打浆度为-300到-900ml°SR。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，浆料的加权平均纤维长度为0.15到0.20mm。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包含通过脱水带添加浆料的移动卷筒纸基材而制备香烟纸，以及用包装纸包裹烟丝制造香烟。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，卷筒纸基材包含纤维质的纤维素材料的卷筒纸基材，添加浆料包含高度提纯的纤维素材料，所述高度提纯的纤维素材料的纤维加权平均长度是大约0.15mm到0.2mm的范围，所述卷筒纸基材中纤维质的纤维素材料其纤维加权平均长度是大约0.7mm到1.5mm的范围。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个槽孔是间隔一致的槽孔，槽孔沿环带分布并且纵轴与环带的运行方向以15度到75度角定位。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个槽孔是间隔的槽孔，每一个槽孔的长度至少是它的宽度的1.5倍并且槽孔具有圆形的端壁。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个槽孔是具有一样尺寸的间隔槽孔，该尺寸提供了浆料所需要的流动速度而在卷筒纸基材上提供预定宽度的区域。
16.一种浆料供料器，包含腔室盒、向腔室盒供应浆料的装置、和通过腔室盒的底部的环带，环带至少具有一个槽孔，孔任意地斜对着朝向腔室盒的环带的一边。
17.如权利要求16所述的浆料供料器，其特征在于，腔室盒包括沿底部的内部的斜坡件，斜坡件用于将浆料导向环带的中心部分。
18.如权利要求16所述的浆料供料器，腔室盒包括多个沿腔室盒的上部间隔分布的供料孔。
19.如权利要求16所述的浆料供料器，其特征在于，至少一个槽孔是间隔一致的槽孔，槽孔沿环带分布并且纵轴与环带的运行方向以15度到75度角定位。
20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，至少一个槽孔是间隔的槽孔，每一个槽孔的长度至少是它的宽度的1.5倍并且槽孔具有圆形的端壁。
21.如权利要求16所述的浆料供料器，其特征在于，至少一个槽孔是具有一样尺寸的间隔槽孔，该尺寸提供了浆料所需要的流动速度而在环带下面运行的卷筒纸基材上提供预定宽度的带状区域。
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