CN1681994B - 用于制造和/或处理纤维材料幅的设备和方法 - Google Patents

用于制造和/或处理纤维材料幅的设备和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于制造和/或处理纤维材料幅的设备，所述纤维材料幅尤其是纸幅或纸板幅，该设备包括一个同时用于既影响横向含水曲线又影响纤维材料幅的卷曲的增湿单元，其中，可以相互分开地影响横向含水曲线和卷曲，其中所述增湿单元包括一个同时用于既影响横向含水曲线又影响纤维材料幅的卷曲的喷嘴湿润器，所述喷嘴湿润器设有气动式喷雾嘴。

Description

用于制造和/或处理纤维材料幅的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造和/或处理纤维材料幅的设备和方法，所述纤维材料幅尤其是纸幅或纸板幅。 
背景技术
为了影响纸幅的卷曲(卷曲倾向(Rollneigung))，例如借助喷嘴将水均匀地涂布在纸幅宽度上。重要的是，水在单面或在双面施加时至少以不同的量涂布到两面上。因此在干燥过程中有针对性地影响在料幅顶面和底面之间的纤维的润胀变化并相应地校正卷曲特性。 
水可以通过喷嘴或通过专用的辊式涂布工具进行涂布。尤其在高质量的纸张中必须还要关注尽可能好的横向含水曲线(Feuchtquerprofil)。这通过可分段控制的喷嘴湿润器来实现。 
至今为了同时影响卷曲和横向含水曲线，需要分别独立的装置。这些已知的实施在投资和维护方面是非常昂贵的。 
在至今通常的用于调节横向含水曲线的喷嘴湿润器中，在按沙得法(Sauter)的液滴直径≤100μm情况下，每个喷嘴的最大涂布量处于12至15l/h的范围内。所谓的沙得直径是指一种用于表述喷雾特性的平均直径。一个这种直径的液滴具有与整个(喷雾)试样相同的体积与表面积的比例关系，即所有的表面积之和与体积之和。 
在至今通常的设备中，对纸张的卷曲、即平面度的校正是通过至少在干燥部的端部双列式地布置干燥滚筒或者通过一个在干燥部后面的在纸张底面上的蒸汽涂布器和/或一个在纸幅底面上的辅助的水涂布器。 
采用至今已知的设备在纸张局部得到相对较差的平面度。 
发明内容
本发明的目的是，提出一种如前言所述类型的排除上述缺陷的改进的设备和改进的方法。 
按本发明，这个目的通过一种用于制造和/或处理纤维材料幅的设备解决，所述纤维材料幅尤其是纸幅或纸板幅，该设备包括一个同时用于既影响横向含水曲线又影响纤维材料幅的卷曲的增湿单元，其中，可以相互分开地影响横向含水曲线和卷曲，其中所述增湿单元包括一个同时用于既影响横向含水曲线又影响纤维材料幅的卷曲的喷嘴湿润器，所述喷嘴湿润器设有气动式喷雾嘴。
由于这种设计，横向含水曲线和卷曲的校正现在可以借助于一个唯一的紧凑的单元，例如借助于一个唯一的喷嘴湿润器。这主要在采用在线工艺(压机和超级压光机)制造的版画纸张、例如报纸印刷纸和尤其的SC纸方面具有显著的优点。 
因此按本发明，在一个唯一的总成中统一或实现两种要求或功能(横向含水曲线、平面度)。因此例如在为了保证纤维材料幅的平面度在整个宽度上最低限度地再湿润(Mindest-Rückbefeuchtung)料幅的同时，可以均衡纤维材料幅的横向含水曲线。既使在更高的机器速度的情况下，也就是料幅在增湿单元区域内停留很短的时间的情况下，保证可靠地调节横向含水曲线以及校正平面度。按本发明的设备尤其也适用于面积密度很高的纸张。 
尤其也重要的是，尽管仅使用一个唯一的增湿单元，这两种功能(横向含水曲线、卷曲)不仅可以相互平行地、而且可以相互独立地实现。 
有利的是，喷嘴湿润器设有双料喷嘴。这些双料喷嘴例如可以具有如DE 199 49 236 A所述的结构。尤其可以使用被施加一种气态介质和一种液态介质的双料喷雾嘴。 
有利的是，喷嘴湿润器的喷嘴的平均流量由喷嘴的总流量除以喷嘴的个数得到，平均流量≥15l/h。其中，喷嘴湿润器的喷嘴的平均流量尤其可以处于15l/h至30l/h的范围并优选处于15l/h至20l/h的范围。 
所有喷嘴的平均流量应该尽可能大于或等于15l/h。在此通过增湿单元总流量与喷嘴总个数的比例关系确定该平均流量。 
有利的是，在每个由增湿单元产生的射束中，根据沙得法与各自的喷嘴流量无关的液滴直径≤100μm。 
因此尤其在例如v≥1200m/min和尤其≥1400m/min的很高的料幅运动速度的情况下也保证各个射束散发的液滴尺寸既使在更大的喷嘴流量的情况下也足够精细。喷嘴流量在按本发明的增湿单元中大于已知的喷嘴湿润器，因为流量由一个用于影响卷曲的部分和一个用于影响横向含水曲线的部分组成。 
在本发明设备的一种优选实用的实施方式中，平均的喷嘴流量在工作期间至少基本保持恒定。 
例如在生产某个纸张品种期间，平均的喷嘴流量可以保持恒定，以便在随后的干燥时需要蒸发的水量不出现时间上的波动，由此在纸幅中达到时间上稳定的最终干度。 
如上所述，各个喷嘴流量可以尤其由一个用于影响横向含水曲线的部分和一个用于影响卷曲的部分组成。在这种情况下，作为基本负荷的用于影响卷曲的部分尤其处于或可调节为喷嘴总流量的10至50％之间的范围内。 
作为基本负荷的用于影响卷曲的部分优选可在料幅宽度上分段不同地进行调节。作为基本负荷的用于影响卷曲的部分在料幅宽度上原则上也可恒定。 
优选的是，增湿装置的容量选择得这样大，使得尽管有用于影响卷曲的基本负荷还有足够用于影响横向含水曲线的潜力。 
尤其也有利的是，喷嘴平均流量的与影响卷曲有关的部分≥2l/h，尤其≥3l/h，优选≥4l/h。 
增湿单元优选包括多个分别横向于料幅运动方向延伸的喷嘴列。例如可以设有两个或四个喷嘴列。有利的是，也可以设有五个、六个、七个或八个喷嘴列，其中优选六个或八个喷嘴列。 
为了同时影响横向含水曲线和卷曲可以考虑多种结构和工艺的喷嘴湿润器的概念。 
因此按本发明设备的一种合乎目的的实施方式，例如喷嘴湿润器的所有喷嘴可以同时用于既影响横向含水曲线又影响纤维材料幅的卷曲。 
在另一种合乎目的的实施方式中，例如喷嘴湿润器的一部分喷嘴只 用于影响横向含水曲线，而一部分喷嘴只用于影响卷曲。 
根据又一种合乎目的的实施方式，喷嘴湿润器的一部分喷嘴同时用于既影响横向含水曲线又影响纤维材料幅的卷曲，而一部分喷嘴只用于影响卷曲。 
例如也可以考虑这种实施方式，喷嘴湿润器的一部分喷嘴同时用于既影响横向含水曲线又影响纤维材料幅的卷曲，而一部分喷嘴只用于影响横向含水曲线。 
原则上也可以考虑其它任意的喷嘴湿润器概念。 
沿着横向看，由增湿单元排出的用于影响横向含水曲线的喷射量优选可分段分开地调节。优选每个喷嘴可分开地进行调节。 
有利的是，至少为了影响横向含水曲线而设有至少一个调节回路和/或至少一个控制回路。 
在本发明设备的一种优选实用的实施方式中，根据平均的料幅湿度并且尤其根据在实验室测试中测量到的卷曲的数值对卷曲的影响进行调节或控制。 
有利的是，增湿单元设置在纤维材料幅的干度≥80％并优选≥85％的一个区域内。 
分段或分区优选是可变的。分区宽度例如可在25至100mm的范围内变化。 
增湿单元优选设置在一个单列式干燥组内的下辊的下方。 
在某些情况下也有利的是，增湿装置安装在最后或倒数第二个干燥组的最后的真空辊上。 
按本发明设备的又一种合乎目的的实施方式，为了附加地影响纤维材料幅的卷曲或平面度和表面特性，继干燥部之后在一个上光装置之前或之内设有一个蒸汽喷吹箱。按本发明的增湿单元尤其也可以与一个安置在干燥部之后的上光装置之前或之内用于进一步改善纸张平面度和表面特性的蒸汽湿润器进行组合。 
特别具有优点的是，按本发明的设备可以应用在纸张生产过程中，其中包括完全或局部单侧地干燥纸张或纸板，或者单侧进行例如上胶或涂刷之类的表面处理，或者一种不对称的分层结构。
按本发明，前面提出的目的此外通过一种用于制造和/或处理纤维材料幅的方法解决，所述纤维材料幅尤其是纸幅或纸板幅，在该方法中为了影响横向含水曲线和影响纤维材料幅的卷曲使用一个共同的增湿单元，通过该增湿单元可以相互分开地影响横向含水曲线和卷曲，其中将一个喷嘴湿润器用作为增湿单元，所述喷嘴湿润器设有气动式喷雾嘴。 
由于按本发明的解决方法，因此只要一个唯一的单元就足够校正湿度和平面度。总体上的结果是很小的投资要求以及很低的维护费用。通过按本发明的用于再湿润纤维材料幅的单元同时用于影响纤维材料幅的横向含水曲线和平面度，不需要使用后置的用于卷曲校正的增湿装置，因此也排除了对纸张的横向含水曲线和表面特性的后来的不希望的影响。 
下面参考附图借助于一个实施例详细解释本发明，其中： 
附图说明
图1一台造纸机的局部示意图，包括一个同时用于既影响横向含水曲线又影响纤维材料幅的卷曲的增湿单元，该增湿单元具有配属的控制和/或调节单元； 
图2一个描述在料幅宽度上的喷嘴流量的图表； 
图3一个表示喷嘴的示意性的调节或理论曲线的图表。 
图1以局部示意图的形式示出了一个用于制造和/或处理纤维材料幅12的设备10，该纤维材料幅可以尤其涉及一种纸幅或纸板幅。设备10可以尤其涉及一台造纸机。在图1中可以看到干燥部14的一部分以及一个卷绕装置16，纤维材料幅或纸幅12卷绕在该卷绕装置上。 
具体实施方式
在本例中，在干燥部14的范围内，在一个包括上方的干燥滚筒20的单列式干燥组的一个真空辊18下方，设有一个同时用于既影响横向含水曲线又影响纤维材料幅12的卷曲的增湿单元22，该增湿单元配有一个控制和/或调节单元24。 
增湿单元22可以尤其包括一个同时用于既影响横向含水曲线又影响纤维材料幅12的卷曲的喷嘴湿润器。
由图1可知，增湿单元22具有多列、在本例中例如四列横向于料幅运动方向L延伸的喷嘴26，通过这些喷嘴可以相应地湿润绕着真空辊18导引的纤维材料幅12。 
可以考虑喷嘴湿润器的多种结构和工艺的概念，用于同时影响横向含水曲线和卷曲。 
因此按照本发明设备的一种合乎目的的实施方式，例如喷嘴湿润器的所有的喷嘴可以同时用于既影响横向含水曲线又影响纤维材料幅的卷曲。 
在另一种合乎目的的实施方式中，例如喷嘴湿润器的一部分喷嘴只用于影响横向含水曲线，而一部分喷嘴只用于影响卷曲。 
根据又一种合乎目的的实施方式，喷嘴湿润器的一部分喷嘴同时用于既影响横向含水曲线又影响纤维材料幅的卷曲，而一部分喷嘴只用于影响卷曲。 
例如也可以考虑这种实施方式，其中，喷嘴湿润器的一部分喷嘴同时用于既影响横向含水曲线又影响纤维材料幅的卷曲，而一部分喷嘴只用于影响横向含水曲线。 
原则上也可以考虑其它任意的喷嘴湿润器概念。 
在本例中包括一个喷嘴湿润器的增湿单元22可以尤其设有气动式喷雾嘴26和例如设有如DE 19949236A所述的双料喷嘴26。原则上也可以使用其它任意的喷嘴形式。 
由喷嘴26的总流量除以喷嘴的个数得到喷嘴26的平均流量，该平均流量优选≥15l/h。有利的是，在每个由喷嘴26产生的射束28中，根据沙得法与各自的喷嘴流量无关的液滴直径≤100μm。 
沿着料幅运动方向L的前面的喷嘴列用于影响卷曲，而随后的三个喷嘴列26用于影响横向含水曲线。如上所述，原则上也可以考虑其它任意数目的喷嘴列。 
在干燥部14和卷绕装置16之间的区域内设有一个横移的测量装置281，它将料幅湿度和横向含水曲线的相应当时的瞬时测量的一些单个测 量值x提供给控制和/或调节单元24。 
通过控制和/或调节单元24相应地控制或调节在通向喷嘴列26的管路32内的阀30。 
沿着横向看，由有关的用于影响横向含水曲线的喷嘴列26排出的喷射量优选可以分段分开地调节。尤其可以考虑这种实施方式，对于每个有关的喷嘴列，可以分开地调节横向含水曲线。为了影响横向含水曲线，控制和/或调节单元24可以包括一个或多个调节和/或控制回路34。为了也影响卷曲，控制和/或调节单元24优选又包括一个或多个调节和/或控制回路36。因此也可以设有一个或多个设置为这些调节和/或控制回路上级的控制和/或调节回路。总之可以考虑一个包括双功能(横向含水曲线、卷曲)的控制和/或调节系统。 
为了影响卷曲，有关的喷嘴列26，在此例如沿着料幅运动方向看的第一个喷嘴列，通过控制和/或调节单元24被施加了一个相应的调节值，该调节值在控制和/或调节单元24内例如通过在宽度上构成平均值而得出，并且通过该调节值调整基本负荷，该基本负荷确定喷嘴流量的用于影响卷曲的部分。 
通过与控制和/或调节单元24的控制输出x1-xn连接的控制管路42给其余的用于影响横向含水曲线的阀列的阀26施加有关的局部的湿润值xi。在这种情况下尤其可以进行横向含水曲线的调节。原则上也可以考虑一个控制系统。但是对于影响卷曲原则上既可以考虑一个控制系统又可以考虑一个调节系统。 
对于影响卷曲的调节值原则上也可以手动调整。 
为了制造相应的纸张品种，平均的喷嘴流量至少基本上保持恒定。 
在按图2的图表中描述了在料幅宽度上的喷嘴流量。借助该图表可以看出，相应的喷嘴流量(体积/时间)V′Ges(x)由一个用于影响横向含水曲线的部分V′FQP(x)和一个用于影响卷曲的部分V′Curl组成。其中，用于影响卷曲的部分V′Curl形成一种基本负荷，用于影响横向含水曲线的变化的部分V′FQP补充到该基本负荷上。作为基本负荷的用于影响卷曲的部分可以在料幅宽度上恒定或分段不同地可调。 
在按图3的图表中仅示意性地表示喷嘴的一个调节或理论曲线。其中用范围a)表示用于影响卷曲的基本负荷以及用b)表示用于影响横向含水曲线的范围。如果设有多个喷嘴列，那么这些喷嘴列可以具有相同的调节或理论曲线或者不同的调节或理论曲线。如上所述，原则上也可以采用不同的喷嘴湿润器概念。 
附图标记清单
10   设备、造纸机 
12   纤维材料幅 
14   干燥部 
16   卷绕装置 
18   真空辊 
20   干燥滚筒 
22   增湿装置 
24   控制和/或调节单元 
26   喷嘴、喷嘴列 
281  横移的测量装置 
30   阀 
32   管路 
34   调节和/或控制回路 
36   调节和/或控制回路 
40   控制管路 
42   控制管路 
a    用于影响卷曲的基本负荷 
b    用于影响横向含水曲线的范围 
x    湿度的单个测量值 
L    料幅运动方向 

Claims (39)

1.一种用于制造和/或处理纤维材料幅(12)的设备(10)，该设备包括一个同时用于既影响横向含水曲线又影响纤维材料幅(12)的卷曲的增湿单元(22)，其中，可以相互分开地影响横向含水曲线和卷曲，其特征在于：所述增湿单元包括一个同时用于既影响横向含水曲线又影响纤维材料幅(12)的卷曲的喷嘴湿润器(22)，所述喷嘴湿润器(22)设有气动式喷雾嘴，用以产生液滴的射束(28)，所述增湿单元设置在纤维材料幅的干度≥80％的一个区域内，在每个由增湿单元(22)产生的射束(28)中，根据沙得法与各自的喷嘴流量无关的液滴直径≤100μm。
2.按照权利要求1所述的设备，其特征在于：所述纤维材料幅是纸幅或纸板幅。
3.按照权利要求1所述的设备，其特征在于：所述喷嘴湿润器(22)设有双料喷嘴(26)。
4.按照权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于：所述喷嘴湿润器(22)的喷嘴(26)的平均流量由喷嘴(26)的总流量除以喷嘴的个数得到，平均流量≥15l/h。
5.按照权利要求4所述的设备，其特征在于：所述喷嘴湿润器(22)的喷嘴(26)的平均流量处于15l/h至30l/h的范围。
6.按照权利要求4所述的设备，其特征在于：平均的喷嘴流量在工作期间保持恒定。
7.按照权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于：各个喷嘴流量由一个用于影响横向含水曲线的部分和一个用于影响卷曲的部分组成。
8.按照权利要求7所述的设备，其特征在于：作为基本负荷的用于影响卷曲的部分处于或可调节为喷嘴总流量的10至50％之间的范围内。
9.按照权利要求7所述的设备，其特征在于：作为基本负荷的用于影响卷曲的部分可在料幅宽度上分段不同地进行调节。
10.按照权利要求7所述的设备，其特征在于：作为基本负荷的用于影响卷曲的部分在料幅宽度上是恒定的。
11.按照权利要求7所述的设备，其特征在于：增湿装置(22)的容量选择得这样大，使得尽管有用于卷曲的基本负荷还有足够用于影响横向含水曲线的潜力。
12.按照上述权利要求7所述的设备，其特征在于：喷嘴平均流量的与影响卷曲有关的部分≥2l/h。
13.按照权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于：所述增湿单元(22)包括多个分别横向于料幅运动方向(L)延伸的喷嘴列(26)。
14.按照权利要求13所述的设备，其特征在于：设有两个或四个喷嘴列(26)。
15.按照权利要求13所述的设备，其特征在于：设有五个、六个、七个或八个喷嘴列(26)。
16.按照权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于：喷嘴湿润器(22)的所有喷嘴(26)同时用于既影响横向含水曲线又影响纤维材料幅(12)的卷曲。
17.按照权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于：喷嘴湿润器(22)的一部分喷嘴(26)只用于影响横向含水曲线，而一部分喷嘴(26)只用于影响卷曲。
18.按照权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于：喷嘴湿润器(22)的一部分喷嘴(26)同时用于既影响横向含水曲线又影响纤维材料幅(12)的卷曲，而一部分喷嘴(26)只用于影响卷曲。
19.按照权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于：喷嘴湿润器(22)的一部分喷嘴(26)同时用于既影响横向含水曲线又影响纤维材料幅(12)的卷曲，而一部分喷嘴(26)只用于影响横向含水曲线。
20.按照权利要求7所述的设备，其特征在于：沿着横向看，由增湿单元排出的用于影响横向含水曲线的喷射量可分段分开地进行调节。
21.按照权利要求17所述的设备，其特征在于：设有多个喷嘴列，并且每个喷嘴可单独进行调节。
22.按照权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于：至少为了影响横向含水曲线而设有至少一个调节和/或控制回路(34)。
23.按照权利要求22所述的设备，其特征在于：根据平均的料幅湿度并且根据在实验室测试中测量到的卷曲的数值对卷曲的影响进行调节或控制。
24.按照权利要求20所述的设备，其特征在于：分段或分区是可变的。
25.按照权利要求24所述的设备，其特征在于：分区宽度可在25至100mm的范围内变化。
26.按照权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于：所述增湿单元(22)设置在一个单列式干燥组内的下辊的下方。
27.按照权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于：所述增湿单元(22)安装在最后或倒数第二个干燥组的最后的真空辊上。
28.按照权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于：为了附加地影响纤维材料幅的卷曲或平面度和表面特性，继干燥部之后在一个上光装置之前或之内设有一个蒸汽喷吹箱。
29.一种按照上述权利要求之一所述设备(10)的应用，它应用在纸张生产过程中，该应用包括完全或局部单侧地干燥纸张或纸板，或者单侧进行表面处理，或者建立一种不对称的分层结构。
30.一种用于制造和/或处理纤维材料幅的方法，在该方法中为了影响横向含水曲线和影响纤维材料幅的卷曲使用一个共同的增湿单元，通过该增湿单元可以相互分开地影响横向含水曲线和卷曲，其中将一个喷嘴湿润器用作为增湿单元，所述喷嘴湿润器(22)设有气动式喷雾嘴，用以产生液滴的射束(28)，所述增湿单元设置在纤维材料幅的干度≥80％的一个区域内，在每个由增湿单元(22)产生的射束(28)中，根据沙得法与各自的喷嘴流量无关的液滴直径≤100μm。
31.按照权利要求30所述的方法，其特征在于：由喷嘴的总流量除以喷嘴的个数得到的平均的喷嘴流量在工作期间保持恒定。
32.按照权利要求30所述的方法，其特征在于：通过一个相应的调节和/或控制系统以希望的方式影响横向含水曲线。
33.按照权利要求30所述的方法，其特征在于：通过一个相应的调节和/或控制系统以希望的方式影响卷曲。
34.按照权利要求30所述的方法，其特征在于：根据平均的料幅湿度并且根据在实验室测试中测量到的卷曲的数值对卷曲的影响进行调节和/或控制。
35.按照权利要求30至34之一所述的方法，其特征在于：所述喷嘴湿润器的所有喷嘴同时用于既影响横向含水曲线又影响纤维材料幅的卷曲。
36.按照权利要求30至34之一所述的方法，其特征在于：所述喷嘴湿润器的一部分喷嘴只用于影响横向含水曲线，而一部分喷嘴只用于影响卷曲。
37.按照权利要求30至34之一所述的方法，其特征在于：所述喷嘴湿润器的一部分喷嘴同时用于既影响横向含水曲线又影响纤维材料幅的卷曲，而一部分喷嘴只用于影响卷曲。
38.按照权利要求30至34之一所述的方法，其特征在于：所述喷嘴湿润器的一部分喷嘴同时用于既影响横向含水曲线又影响纤维材料幅的卷曲，而一部分喷嘴只用于影响横向含水曲线。
39.按照权利要求30所述的方法，其特征在于：所述纤维材料幅是纸幅或纸板幅。
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