TWI530604B

TWI530604B - 用於降低纖維懸浮稠度之節能造紙成形裝置、系統及方法

Info

Publication number: TWI530604B
Application number: TW100146473A
Authority: TW
Inventors: 路易斯Ｆ卡伯瑞拉伊羅培茲卡蘭
Original assignee: 芙西帕佩爾有限責任公司
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2016-04-21
Also published as: MX2013006938A; HK1206081A1; CN104343035B; CL2013001711A1; EP2652197A1; CA2822065A1; WO2012083129A1; CN103384740A; US20110186254A1; KR20140014111A; JP2013545906A; JP5933585B2; CN104343035A; TW201237232A; AR084320A1; US8163136B2; BR112013014693A2

Description

用於降低纖維懸浮稠度之節能造紙成形裝置、系統及方法

相關申請案之交叉參考

此申請案主張於2010年12月16日提出申請的美國臨時專利申請案第61/423,977號之優先權，於此以全文引用方式併入本案以為參考資料。

發明領域

本發明係針對用於紙張成形的一裝置。更特定言之，本發明係針對用於降低在網案上纖維懸浮之稠度或密度之等級的裝置、系統及方法，以及改良於其上成形的該紙張之品質及物理性質。

發明背景

一般地，於造紙工業所廣為熟知的是在一成形織物自紙原料適當地排放液體係為一重要的步驟，用以確保一優質的產品。此作業係經由使用通常配置位在機器，例如，長網造紙機(Fourdrinier paper machine)之濕部(wet end)的排水刮刀或刮水板而完成。(應注意的是該用語排水刮刀，如於此所使用，係意指包括致使排水或貯存行動或是二者的刮刀或刮水板。)今日已有針對該等刮刀的廣泛種類之不同的設計。典型地，該等刮刀提供一支承或支撐表面供該網所用或是成形具有一尾緣部分之織物用於脫水，其轉向離開該網。如此在該刮刀表面與該織物之間產生一間隙，其在該刮刀與該織物之間產生真空。如此非僅將水排出該織物，同時亦能夠因抽吸而造成牽拉該織物。然而，當該真空消失時，該織物回復其之原始位置，其會造成一脈波橫過該原料，對於原料分配係為所需要的。該動作(由該網撓曲所造成)及自片料排放的水量係直接地與藉由刮刀所產生的真空有關。藉由該等刮刀所產生的排水及活動能夠因將該刮刀或該等刮刀置於一真空室上而增強。排水與活動之間的直接關並非為合意的，因為儘管動作總是係為需要，但在片料成形製程中提早過多的排水對於纖維及填料有不利的影響。快速排水亦會造成片料密封，致使接續的去除水分作業困難。現存的技術為了提早顯示排水而強制造紙工人與需要的動作折衷處理。

藉由液-液轉移(liquid to liquid transfer)可完成排水，諸如於頒與Ward之美國專利第3,823,062號中所講授者，其於此併入本案以為參考資料。此參考資料講授經由對原料的突然壓震(pressure shock)而去除液體。由該懸浮的經控制之液-液式水排放的該等參考狀態，與傳統式排放相較較不強烈。

在頒與Corbellini的美國專利第5,242,547號中講授一相似類型之排水。此專利講授防止在與經排水的該片料相對的該成形織物之該表面上形成彎液面(空氣/水界面)。此參考資料藉由將包含該(等)刮刀的該真空箱結構溢滿並藉由一控制機構調整對於液體的抽取作業而達到此目的。此係視為“下沈式排水(submerged drainage)”。據說經由在該抽吸盒中使用次大氣壓能夠改良排水。

除了排水之外，刮刀經建構目的在於該懸浮中產生活動性，為了提供該需要的原料之分配。該一刮刀，例如，於頒與Fuchs的美國專利第4,789,433號中所講授。此參考資料講授使用波狀刮刀(較佳地具有一粗糙的排水表面)用以在該纖維懸浮中產生微小紊流。

其他類型的刮刀希望避免紊流，但還是影響排水，諸如於頒與Kallmes的美國專利第4,687,549號中所說明者。此參考資料講授填注該刮刀與該捲包之間的間隙，以及陳述無空氣防止該間隙中水之膨脹及“孔蝕(cavitation)”並大體上消除任何壓力脈波。可於以下先前技術中出現的的複數之該等刮刀及其他佈置：美國專利第5,951,823號；5,393,382號；5,089,090號；4,838,996號；5,011,577號；4,123,322號；3,874,998號；4,909,906號；3,598,694號；4,459,176號；4,544,449號；4,425,189號；5,437,769號；3,922,190號；5,389,207號；3,870,597號；5,387,320號；3,738,911號；5,169,500號及5,830,322號，於此併入本案以為參考資料。

傳統上，高與低速造紙機生產具有寬廣範圍之基重的不同等級的紙張。片料成形係為一流體力學的製程，以及纖維之移動係在流體之移動之後，因為一個別纖維之慣性力與該液體中的黏滯阻力比較係為小的。成形及排水元件影響三主要的流體動力學製程，其係為排水、原料活動性及定向剪切。液體係為一物質其根據作用於其中或其上的剪力而反應。排水係為通過該網或織物之流動，以及其之特徵在於一流動速度其通常係為時間相關(time dependant)的。原料活動性，就一理想化的意義而言，係為於該未排放纖維懸浮中流速之隨機變動，並且一般而言由於在感應排放力之後或是由刮刀構形所導致該成形織物之撓曲而因該流動中動量的變化而顯現。原料活動性之主要的影響係用以斷裂網狀物並用以移動懸浮中的纖維。定向剪切及原料活動性係為二產生剪切的製程，僅在一相當大的比例上其之定向程度上有所不同，亦即與個別纖維之尺寸比較係為大的一比例。

定向剪切係為一剪切流，在該未排水的纖維懸浮中具有一有區別的且可識別的型態。橫向(“CD”)定向剪切改良片料成形及測試。針對CD剪切的主要歷程(在造紙機上其並未搖動)係為該織物之原料中定義明確的縱向(“MD”)脊狀部分之創造、崩潰及接續的重新創造。該等脊狀部分之來源可為漿流箱整流輥，漿流箱切片唇狀件(例如，見於1995年11月9日公開的國際申請案PCT WO95/30048)或是一成形噴灑器(formation shower)。該等脊狀部分視機器速度及位在該成形織物上方的質量而定，在不變的間隔下崩潰及改造。此係視為CD剪切反向。假若纖維/水漿液保持其之最大的原始動能則反向之數目及因而CD剪切之效果係經最大化，並且容易受到位在(於該縱向上)自然反向點正下方的排放脈波。

於任一成形系統中，所有流體動力學製程可同時地進行。一般而言，無論是在時間或空間上其未均勻地分配，並且其非全然地相互獨立；其係相互影響的。事實上，每一製程係以一種以上方式幫助整個系統。因此，儘管上述先前技術有助於前述該流體動力學製程的一些觀點，但其未以一相對地簡單且有效的方式協調所有的製程。

位在先前提及的一長網造紙機台的早期部分中的原料活動性對於製造良好的紙張而言係為具關鍵性的。一般地，原料活動性能夠定義為在該成形織物上該纖維-水漿液中的紊流。此紊流係全方位地發生。藉由在形成片料時阻止其分層，藉由將纖維聚集分離，以及藉由致使隨機纖維定向，原料活動性在發展良好成形方面扮演主要的角色。

典型地，原料活動性品質係與自片料去除的水分成反比例；亦即，假若脫水率受妨礙或經控制，則典型地增強活動性。當水去除時，活動性變得更為困難因為該片料變得凝結，缺乏水分，其係為進行活動性的主要介質，變得較為不足的。因此，良好的造紙機作業係於活動性、排水與剪切作用之間取得平衡。

每一成形機之能量係取決於構成該平台的該等成形元件。在一成形板之後，所接續的該等元件必需排放殘留的水分而不致破壞已成形之墊。該等元件之目的係用以強化藉由先前成形元件所完成的作業。

當該基重增加時，該墊之厚度係為增加的。利用該等實際的成形/排水元件，不可能維持一經控制的液壓脈波其足夠強勁用以產生構成一完全成形紙張所需要的流體動力學製程。

用於再次將排放水導入該纖維原料為了促進活動性及排水的傳統式構件的一實例可見於第1-4圖。

於第1圖中一案輥100致使一大的正壓脈波施加至該片料或是纖維原料96，其係由成形織物98下方水94經強制進入由引紙輥92及成形織物98所構成的進入軋縫而產生。再次引入的水量係限制為黏附於該輥92之表面的水。該正脈波對於原料活動性具有良好的效果；其造成與該片料表面垂直的流動。同樣地，在該輥90之該退出側上，產生大的負壓，大大地激發排水並且去除細料。但是降低該墊中的稠度係非顯著的，因此經由增加活動性而小有改善。案輥一般而言係經限制用於相對較慢的機器，因為在特定的速度下傳送至該重的基重的該所需正脈波變成一不良的正脈波，在較快的速度下使該較輕的基重分裂。

第2至4圖顯示具有不同刮刀佈置的低真空箱84。於低真空箱中亦使用一重力箔片。該等低真空加強單元84提供造紙者一工具，藉由控制該施加的真空及該等脈波特性顯著地影響該製程。刮刀箱構形之實例包括：如第2-3圖中顯示的階梯狀刮刀82；以及正脈波階梯狀刮刀78，例如，如第4圖中顯示。

傳統上，該箔片刮刀箱，偏置平面刮刀箱及階梯狀刮刀箱主要地係用於該成形製程。

於使用中，一真空加強箔片刮刀箱將產生如該重力箔片所為之真空，水係經連續地去除而未加以控制，並且該主要的排水製程係為過濾。典型地，已成形墊並無重新流體化。

於一真空加強的平坦刮刀箱中，產生一些微的正脈波涵蓋該刮刀/網接觸表面以及在該纖維墊上施加的壓力係僅適於該箱中所維持的真空程度。

於一真空加強的階梯狀刮刀箱中，例如如於第2圖中所示，視諸如階梯長度、刮刀間跨距、機器速度、階梯深度及所施加真空之因素而定，產生複數之壓力分佈圖。該階梯狀刮刀在該刮刀之早先部分中產生與機器速度之平方相關的尖峰真空，此尖峰負壓致使水排放並且同時該網經撓曲朝向該階梯方向，部分之已排放的水經強制往回移動進入該墊將纖維重新流體化並因該等合成剪力分離該等群集。假若所施加的真空高於所必需者，則該網係經強制接觸該刮刀之階梯部分，如第2圖中所示。在該一情況下的一些作業時間之後，於該階梯部分中該箔片聚集污物76，喪失係經降至最低的液壓脈動，如第3圖中顯示，並防止再次將水引入該墊。

該真空加強正脈動階梯狀刮刀低真空箱，如第4圖中所示，藉由讓每一刮刀再次將由該在前刮刀所去除的部分水分往回引入該墊中而將該片料流體化。然而，並無控制再次引入該墊中的水量。

正脈動刮刀，當水經由該織物排放時，藉由該刮刀之該前置角與該織物產生的一漸縮軋縫強制水分往回進入該片料。如此產生一剪力能夠將該纖維墊斷裂並貫穿該原料漿液，該漿液之再流體化係為最小的，例如，如第5圖中所示。

一特別類型的雙位置刮刀(posi-blade)結合一正進入軋縫用以產生一正與負壓脈動。此刮刀利用該引紙邊緣再次將水引進至該纖維墊，該再次引進的水係經限制為黏附在該成形織物之底部的水量。此類型的刮刀產生壓力脈動而非稠度降低。此類型的刮刀促進案輥之功能，例如，如其於第6圖中所示。

頒與Cabrera等人的美國專利5,830,322號，於1996年二月提出申請，標題為“速度引致的排水方法與單元(Velocity induced drainage method and unit)”說明產生活動及排水的一可任擇的方法。於此說明的該裝置與活動及排水無關，因而提出一控制與最佳化的方法。使用具有一經控制，可能為非平坦或是部分非平坦表面的一長刮刀用以引致該片料中的最初的活動，並限制該流動在該刮刀之後通過一後刮刀(trail blade)之配置用以控制排水。該’322專利揭示假若介於該長刮刀與該成形織物之間該區域係氾水的，並且表面張力係維持在高於水與低於該織物之間，則能夠增強排水。於此揭示的該發明，例如，係概略地顯示於第7圖中。

然而，利用’322專利僅具有一方式用以再次引進最小量之水至該纖維懸浮。由於該不可壓縮流體沿著該長刮刀之該非平坦頂部行進並因而經泵送通過該成形織物，所以其係出現在“逆流區域”中並存在。抵達該速度引致單元之該引進邊緣的該稠度沿著該相同刮刀並未改變。當原料抵達該試驗刮刀時，由於槽縫中的排放水將增加該原料稠度，假若該速度引致單元係經設計具有複數長刮刀，則稠度係沿著該速度引致單元不斷地增加。

儘管一些前述之參考資料其有特定伴隨的優點，但總是需要進一步的改良及/或可任擇的形式。

發明概要

在造紙機之該成形段上，原料稀釋對於製造優良紙張而言係為具關鍵性的。一般地，在造紙機之該成形段之該短迴路系統處藉由增加白水(white water)之再循環而完成原料稀釋。

網案(forming table)上的原料稀釋對於發展良好的形成(formation)而言扮演著重要的角色，有助於實現構成一充分成形之紙張所需的該等三流體動力製程；容許隨機地進行纖維定向。

大部分的造紙機為了增加製造已經加速並為了較佳的紙質而降低稠度以及仍具有相同的造紙機前篩漿機，相同的管路配置及相同的漿流箱用以供給水與原料至該網案。該網案已重新加工為了處理該過度的流動。

吾等建議一實例，一造紙機原始地設計具有一漿流箱其寬度為200吋，在每分鐘800呎的一速度下一漿流箱稠度為0.65%，製成的紙張為每平方米54公克以及一70%之助留(retention)；該漿流箱之經計算流出將為約每分鐘3927加侖。然而，這些年來已增加機器速度1.75倍，以及該漿流箱稠度因較佳的品質而已降低0.38%，該助留已下降至65%；該漿流箱之流出現係約每分鐘12660加侖。該流動已增加3.22倍並因此該整個系統中所有內部速度已超過三倍，會具有有害的結果。

因此，當在低稠度下作業時，或是在該造紙機加速時，由於漿流箱之流出增加所以需要增加排水元件之數目。於一些例子中，亦需增加該網案之經線(longitude)為了構成空間用於安裝附加的排水設備，或是安裝新的真空輔助排水設備。

然而，由於本發明，所以不需增加該網案之經線或是安裝新的真空輔助排水設備。此外，對於該網案相當顯著地減少能量消耗。

因此，本發明之一目的在於提供一機器用於維持該網案上的該等流體力學製程，而不論該機器之速度。

本發明之一進一步的目的在於提供一機器可搭配一成形板使用及/或一速度引致的排水機器。

本發明之一進一步的目的在於該機器之效率不受機器之速度，紙張之基重及/或該墊之厚度影響。

本發明說明一機器其由本身將水再循環，為了在該漿流箱之後將網案上的纖維懸浮稀釋至所需的程度；本發明之稀釋率可為介於0%至100%之間的任一者；於本發明中由該機器完成該作業係不受精鍊之程度，機器速度，紙張之基重或是墊之厚度影響。在該片料已藉由本發明加以成形後，繼續藉由設備完成該片料之排水與強化。

本發明之一示範具體實施例係為一裝置用於降低造紙機之一網案上一纖維懸浮中包含的纖維之稠度或是密度之等級，該裝置包含一成形織物，一纖維漿液於其上輸送，該成形織物具有一外表面及一內表面，以及一主要刮刀其具有一前導緣支撐表面其係與該成形織物之該內表面滑動接觸，一中央板其至少包含網案之自稀釋、剪切、微活性(microactivity)或是排水段之一部分，其中該中央板係與一底板隔開一段預定的距離，用以構成一通道供該液體之至少一部分再循環。

本發明之另一示範具體實施例係為一系統用於降低造紙機之一網案上一纖維懸浮中包含的纖維之稠度或是密度之等級，該系統包含一裝置其包括一成形織物，一纖維漿液於其上輸送，該成形織物具有一外表面及一內表面，一主要刮刀其具有一前導緣支撐表面其係與該成形織物之該內表面滑動接觸，一中央板其至少包含網案之自稀釋、剪切、微活性(microactivity)或是排水段之一部分，其中該中央板係與一底板隔開一段預定的距離，用以構成一通道供該液體之至少一部分再循環。

本發明之另一示範具體實施例係為一方法用於降低造紙機之一網案上一纖維懸浮中包含的纖維之稠度或是密度之等級，該方法包含提供一成形織物，一纖維漿液於其上輸送，該成形織物具有一外表面及一內表面，提供一主要刮刀其具有一前導緣支撐表面係與該成形織物之該內表面滑動接觸，以及提供一中央板其至少包含網案之自稀釋、剪切、微活性(microactivity)或是排水段之一部分，其中該中央板係與一底板隔開一段預定的距離，用以構成一通道供該液體之至少一部分再循環之步驟。

於以下較佳具體實施例之說明中特別地指出描繪本發明之新穎性的不同特徵。參考伴隨的圖式及闡明本發明之較佳具體實施例的說明內容，能夠對本發明及使用本發明能夠達到的作業上優點與特定的目的有較佳的瞭解。

圖式簡單說明

藉由實例作以上詳細的說明並且不意欲將本發明完全地限定於此，結合伴隨的圖式將充分地察知，其中相同的代表符號條標示相同的元件及配件，其中：第1圖圖示一已知的案輥；第2圖圖示一已知的低真空箱，其具有階梯狀刮刀；第3圖圖示一已知的低真空箱，具有污物聚集的階梯狀刮刀；第4圖圖示一已知的正脈動刮刀低真空箱；第5圖圖示一已知的正脈動刮刀；第6圖圖示一已知的雙正脈動刮刀；第7圖圖示一已知的速度引致排水單元；第8圖圖示於一造紙機中的一水再循環系統；第9圖圖示在一成形網之頂部上排放的漿流箱流動；第10圖圖示在離開漿流箱0.8%稠度下的質量平衡；第11圖圖示在離開漿流箱0.5%稠度下的質量平衡；第12圖圖示本發明之一具體實施例之質量平衡；第13圖圖示新成形的發明；第14圖圖示具有不同的引紙刮刀42的新成形發明之另一觀點；第15圖圖示具有不同的引紙刮刀44的新成形發明之另一觀點；第16圖圖示不具支撐刮刀的新成形發明之另一觀點；第17圖圖示新成形發明之另一觀點，具有樞轉點的該自稀釋、剪切、微活性及排水段；第18圖圖示新成形發明之另一觀點，具有樞轉點的該自稀釋、剪切、微活性及排水段，改變該排水段之角度；第19圖圖示新成形發明之另一觀點，詳述在具有複數漸縮及擴張段的自稀釋、剪切、微活性及排水段處的液壓性能；第20圖圖示新成形發明之另一觀點，詳述在具有複數漸縮及擴張段的一長自稀釋、剪切、微活性及排水段的幾何形狀；第21圖係為流程圖圖示在具有其於第13圖中加以說明的本新發明的一造紙機之該濕部處本新發明75之位置；第22圖係為流程圖詳細圖示在其於第13圖中加以說明在一造紙機之該濕部處本新發明75的位置；第23圖係為流程圖圖示在具有其於第20圖中加以說明的本新發明的一造紙機之該濕部處本新發明76之位置；第24圖係為流程圖詳細圖示在其於第20圖中加以說明在一造紙機之該濕部處本新發明76的位置；第25圖圖示新成形發明之另一觀點，詳細說明具有複數成形織物支撐，在該成形織物與該中央板48之該表面之間具有相同距離的長自稀釋、剪切、微活性及排水段的刮刀幾何形狀；第26圖圖示新成形發明之另一觀點，詳細說明具有複數成形織物支撐，在該成形織物與該中央板49之該表面之間距離係為增加的，具有複數自稀釋、剪切、微活性及排水段的刮刀幾何形狀的該中央板幾何形狀；第27圖圖示新成形發明之另一觀點，詳細說明具有複數成形織物支撐，在該成形織物與該中央板之該表面間具有偏置平面的具有複數自稀釋、剪切、微活性及排水段的該中央板；第28圖圖示新成形發明之另一觀點，詳細說明在該等自稀釋、剪切、微活性及排水段上該偏置平面段的幾何形狀；第29圖圖示新成形發明之另一觀點，在該排水段處具有樞轉點的該長自稀釋、剪切、微活性及排水段的詳細視圖幾何形狀；第30圖圖示新成形發明之另一觀點，詳細說明位在該自稀釋、剪切、微活性及排水段處該液壓系統，包括流線之說明；第31圖圖示新成形發明之另一觀點，詳細說明位在該自稀釋、剪切、微活性及排水段處該液壓系統，包括說明具有二刮刀支撐之流線為了降低網撓曲；第32圖圖示新成形發明之另一觀點，詳細說明位在該自稀釋及剪切段處該液壓系統；第33圖圖示新成形發明之另一觀點，顯示用於固持該中央板的一系統之詳細幾何形狀；第34圖圖示新成形發明之另一觀點，顯示用於固持該中央板的另一系統之詳細幾何形狀；第35圖圖示用以固持該中央板35及/或任一刮刀的T型材之詳細幾何形狀；第36圖圖示本新發明位在自稀釋及剪切區域54處的液壓性能；第37圖圖示在本新發明之低稠度微活性區域55處的液壓性能；第38圖圖示在本新發明之排水區域56處的液壓性能；第39圖圖示在本新發明之排水區域56處該液壓性能的另一設計。

較佳實施例之詳細說明

如同先前技術之一部分之已說明的所有裝置係為部分之或是構成於第8圖中所顯示的重力及動力排水區域或片料成形區域4。

於第8圖中所示係為一系統其能夠降低該網案上於任一液面下的稠度。黏稠原料20，通常具有約1至5%之一稠度，係於扇泵24之入口33處以白水17加以稀釋；藉由閥21控制需要的黏稠原料量。該扇泵24推進造紙供給之漿液朝向清潔系統27，去除所有污物及非合意的物件28，並且將清潔的原料送至造紙機之漿流箱1。源自於清潔系統27及32的稀薄的原料供給之稠度典型地係介於0.1%與1%固態物之間。

扇泵24及清潔系統27與32典型地係位在該造紙機之該成形段下方該基座中。該原料經由一切片2自該漿流箱1輸送至長網11上。藉由該漿流箱1之切片唇狀件2排放覆蓋該成形網11的總流動，係藉由改變該扇泵24之迴轉以及藉由調整該等閥22及23加以控制，當需要更多流動時，增加迴轉以及閥23增大開口，閥22係經調整用以微調該需要的流動。於一些裝置中，該扇泵24具有一定速馬達為了增加或是減少由該泵而出之流動；於此例子中需要調整閥23及22。

實際上在該長網案(Fourdrinier table)上成形該濕部片料10，其實質上係由循環成形篩孔帶11，其係藉由成形而支撐於區域4、5及6中，以及構成該造紙機之濕部的排水裝置組成。

接近該漿流箱1，該成形篩係由胸輥3所支撐，其係接續於成形之後，以及排水裝置位於區域4、5中。該循環成形篩孔在其於一抽吸伏輥7及傳動輥9上方返回之前，於區域6中複數之抽吸箱上方移動。

水在分量上係為最重要的造紙原料。該原料在網案之成形篩孔11上排出之前，其係經極度地稀釋；其之纖維成分可能如0.1%般低。由此觀點而言，排水成為造紙機之其中之一最具決定性的功能。離開該漿流箱1的原料由於其具有大約0.5%稠度所以除了纖維外包含其他的固體；以及離開該伏輥7的該纖維墊10其之稠度介於23%與25%之間。

然而，為了降低水之黏度及正確地排水，需要將該纖維漿液加熱其之溫度範圍為華氏135度至140度。於此製程期間，位在華氏5度至10度之範圍的熱損失係為正常的。

現參考第9圖，稠度介於0.1%與1%之間的纖維流1A係經由漿流箱切片唇件2自該漿流箱1排出在一移動的成形篩孔帶11上。介於該纖維流1A與該成形篩孔帶11之間的排放速度比(流動速度除以篩孔帶速度)正常地係位在0.6至1.3之範圍中。然而，該等機器能夠在大於每分鐘3000呎的速度下運作。

該造紙機之該網案，於第10圖中詳細地圖示，係由三主要段構成，如下：

A.重力及動力排水區域4，於該處進行片料成形。該成形區域4之開始處，該纖維稠度係位在0.1至1.0%的範圍內，並且於此位置纖維具有高的自由度以及藉由增強構成紙張所需的的三流體動力製程而改良於此之成形。於重力及動力排水區域4之出口處，該稠度係位在1.5%至2.0%的範圍中，以及在此區域之後，能夠恰為最小程度地改良該成形。

B.低與中等真空區域5-於此區域中，利用低真空箱，施以小量之真空，真空係位在2至60吋之水柱的範圍中，以及範圍5之出口處的稠度係位在6至8%的範圍中。

由區域4及5所排放之水係經收集位在該成形及排水裝置下方的容器25中，並且藉由通道26將水引導至一儲存槽18供於濕部封閉迴路系統中再次用於原料稀釋，例如，如第8圖中所示。

C.高真空排水區域6，此處係為進行固化之處，藉使用高真空箱將水去除；施加的真空係位在2至16吋之水銀柱的範圍中。在該網段之末端處，該抽吸伏輥利用較高真空(20至22吋之水銀柱)藉由一壓輥8輔助排水。於區域6中所排放之水12係經收集於一密封槽13中，針對槽18中之液位控制該泵14輸送部分之水，過多的水16經輸送至原料準備系統與源自於水儲存槽18的溢流水19結合。

在該纖維墊於該高真空排水區域6中經固化並藉由抽吸伏輥7及該碎塊機8壓按後，該片料10在稠度介於23與27%之間的情況下離開該網案。

如於之前提及，位在造紙機之該濕部處之該短迴路系統係為僅有的能夠降低或增加該漿流箱1之排水處的稠度的系統。

就一實例而言，提出質量平衡，於第10圖中之一者顯示在離開漿流箱稠度0.8%下的質量平衡，於第11圖中之另一者顯示在離開漿流箱稠度0.5%下的質量平衡。

重要地，應注意的是於該二質量平衡中以下的操作參數係完全地相同：

漿流箱再循環　5.0%

第一清潔系統拒絕的重量比　2.0%

第一拒絕增厚因素　1.4

第二清潔系統拒絕的重量比　10.0%

第二拒絕增厚因素　4

機器速度　2000呎/分鐘

漿流箱寬度　200吋

紙基重　26磅/1000呎²

在離開網案10處的紙張製造　624.0每日短噸

因此離開網案之製造10在二平衡中係為完全地相同，如下；

每日片料固體短噸　624

片料稠度%　23

每分鐘加侖　453

當離開該漿流箱的稠度係處於0.5%時，片料成形係較當離開該漿流箱的稠度係處於0.8%時為佳，以及在該二例子中設備之性能係為完全地不同。在該二平衡中主要的不同係為該短迴路系統內部，如下：

STPD　短噸/日

GPM　加侖/分鐘

%　稠度

藉由將稠度由0.8%降至0.5%，液壓流已平均增加15913 GPM，以及固體平均增加183 STPD。為了移動附加的流動，需要增加該扇泵24之馬達的功率以及篩27及32，並且於複數的例子中需要改變該設備。

由於當在0.5%之低稠度下作業時過度的流動，需要更多的化學藥品；區域4及5之排水變得更為困難。假若由於一過度的流動而有太多的紊流，則使該漿流箱之性能下降；產生交叉流將導致不均勻原料輸送至該片料成形區域。一不正確地運作的漿流箱會造成該完成的片料中複數之缺陷。最壞的情況係為不良的成形，是在纖維不均勻或是不一致地散佈時所產生。

在0.8%稠度替代0.5%稠度下作業，顯著地減少流動至該漿流箱；大約為15913 GPM。因此，保持該漿液處於其之操作溫度僅需要較少的蒸氣，其意指針對溫度上5度的下降為807,946 Btu/min之減少。應注意的是與使用燃油作為加熱用途之公司有關，此意指每年能夠減少二氧化碳排放至大氣的量達4640噸，以及與使用氣體作為加熱用途之公司有關，每年能夠減少二氧化碳排放至大氣的量大約達416噸。

除上述之外，往回輸送至水處理部分之過量的水19具有較少的固體(較每日1.8噸為少)，如於第10及11圖可察知。

例如，於第12-19圖中可見本發明之一觀點。於第13圖中，刮刀36具有一支撐刮刀37A其具有二重要的功能，一為用以維持該成形織物與和該支撐刮刀37結合的該刮刀36分開，另一最重要的功能係為容許該先前排放之水1D在該支撐刮刀37A下方通過。該刮刀36之退出側具有一斜面36A其使該成形織物11轉向一角度介於0.1與10度之間，由該纖維漿液1A的該排放之水將在該支撐刮刀37下方通過，排放之水57將與該再循環水62融合，用以構成一持續增加流58，此流之大部分將再次引進至該纖維漿液1A其將變成纖維漿液流1B，其將具有較流1A為低的稠度。稠度降低係藉由開啟或閉合該閘門38而加以控制，該閘門係由底板63及支撐件64固持在適當位置。該閘門38容許增加或是減少排放流42。藉由開啟或閉合該閘門38，流62改變至需要的液位，因此於1B處之稠度可經控制用以在橫向以及縱向上產生一均勻的纖維墊。支撐刮刀37及拖曳刮刀39保持該成形織物11與該中央板35分開。介於該成形織物11與該中央板之間的間隙總是係以由該纖維漿液1A排出之水注滿，並且由於該持續之水流，介於該成形織物11與該中央板之間的摩擦係為最小的。該中央板35之末端係位在該排水區域56，於此處該中央板35之表面係由該成形織物11傾斜，以及具有該斜度的表面71可具有由0.1上至10度之分離，儘管其較佳地其係不超過7度。此類之幾何形狀將源自於漿液1B的水34再循環，如其於第13圖中以流線59，60及61顯示，為了藉由流58再次引進。該中央板35及該底板63構成一通道73其中二部分係由間隔件66分開，間隔件容許由拖曳刮刀39所刮除的該排出水34向前移動至通道74，於此處該再循環流62與該排出流57融合用以構成徑流58其將再次引進至纖維漿液1A為了降低於1B處在任一需要的液位下的稠度。由於構成通道73，二流在不同的速度下進行合併所以在段54中產生高剪切效應。然而，重要地，應注意的是閘門38控制清洗流42之量。由於使用本發明之該系統的設計所產生的內在流及高剪切效應，所以不需增加該扇泵24之該等馬達的功率或是該等篩27及32。目前設計，例如，中央板35與底板63之分離用以構成通道73其容許將瞬時排放的水再循環，導致當與一傳統系統比較時，能量消耗較低。

排水區域56之後，纖維漿液1C之稠度係與1A相同或是較高，視由閘門38所排放的水42之量而定。該中央板35固持該支撐刮刀37，該中央板35係位在一固定位置為了維持由該中央板至該成形織物11，至該入口刮刀36，至該拖曳刮刀39及至該底板63之特定的距離，該等距離係根據針對特定造紙機的製程需要而設計，該中央板35根據該自稀釋、剪切、微活性及排水段之長度，配裝一、二或是如需要複數之T型材68。T型材係藉由螺栓65及間隔件66固定在適當位置。於排水段該中央板35之該表面71係自該成形織物11分離，以及該斜度可具有由0.1度上至10度之任一角度的分離，且較佳地不超過7度。

於第13、14、15、16、17、18、19圖中中央板35及第20圖中中央板53之長度，係根據針對特定造紙機的製程需要而設計。中央板之長度亦將視該造紙機速度、基重及所需的稠度降低量而定。

第21圖顯示於該片料成形區域4中該重力及動力排水處新發明75之位置；第22圖顯示於該片料成形區域4中該重力及動力排水處新發明75之詳細位置。

第23圖顯示於該片料成形區域4中該重力及動力排水處新發明76之位置；第24圖顯示於該片料成形區域4中該重力及動力排水處新發明76之詳細位置。

於該片料成形區域4中該重力及動力排水處安裝的新發明消除降低漿流箱處該纖維漿液稠度的必要性，並因此賦予和傳統式系統(降低整個系統中稠度)搭配作業相同的優點。

當該造紙機係以低稠度作業時利用新發明於片料成形物理性質及生產率方面獲得的優點的一實例，係於第12圖中所示之質量平衡。取代傳統式系統，藉由搭配按照第21、22、23及24圖安裝的新發明作業可獲得該等優點。

於第12圖中所呈現的是利用新發明之一質量平衡；利用新發明之作業優點係如下所示：

Ⅰ.當搭配新發明作業與搭配傳統式系統作業時，降低能量消耗。

Ⅱ.針對一大者，諸如機器及/或管路，不需改變實際的設備。

Ⅲ.由於加熱該纖維漿液所需之蒸氣或燃料較少，所以排放進入大氣較少。

Ⅳ.由於較少固體輸送至水處理單元，所以更具環境友善性。

Ⅴ.於該水系統中固體物較少。

Ⅵ.較少使用化學藥品。

Ⅶ.當搭配新發明作業與搭配傳統式系統作業比較時，紙質較佳因為除了降低稠度外新發明同時亦產生製紙所需的三流體動力製程。

Ⅷ.當搭配新設計進行作業時，由於設計流係未超出所以諸如漿流箱1，篩27及32之機械裝置內部的設計作業速度總是係在該等設計限制內。

Ⅸ.搭配新設計使用時纖維損失較少。

Ⅹ.在該成形織物不均勻地離開該網案之後將相同的排水再循環。

XI.無源自於其他來源的纖維污染；此優點使該製程更為穩定。

XII.該成形段4中並無溫度變化。

XIII.該系統中並無入陷空氣。

XIV.助留方面並無變化。

XV.由於新發明內部容積係為一小容量，所以變化紙等級係為容易的。

XVI.其係為一連續再循環柱塞流(plug flow)。

XVII.表面69之放射狀設計如第30圖中所示使在橫向上減少該纖維墊變化性的流58相等。

XVIII.該刮刀之早期部分中並無過濾的製程。

XIX.由於網與刮刀之間的摩擦係為最小的，所以驅動該網之動力係為降低的，並且該網案之頂部上的總流係為減少的。

XX.由於具有連續的水流，所以刮刀上並無污物積聚。

XXI.該網上的纖維係經再次分配並利用相同的水活化。

XXII.纖維助留係經增加的。

XXIII.成形係經改善。

XXIV.片料之方正度係如需要地經控制。

XXV.排水亦經控制。

XXVI.纖維係均勻地分佈涵蓋該片料之厚度。

XXVII.紙之物理性質係如所需地經改良或控制。

第25圖圖示新發明之自稀釋、多重剪切、微活性及排水段，在該纖維織物11與該中央板48之間具有一不變的間隙D1。

第26圖圖示新發明之自稀釋、多重剪切、微活性及排水段，在該纖維織物11與該中央板49之間具有一增加的間隙D2、D3及D4。

第27圖圖示新發明之自稀釋、多重剪切、微活性及排水段，在該纖維織物11與該中央板50之間具有一偏置面表面72。

第28圖圖示新發明之自稀釋、多重剪切、微活性及排水段，詳細說明介於該纖維織物11與該中央板50之間的該偏置面表面，表面72A係為表面72B偏置階梯部分72，並且於此觀察的該流體動力作用係於Cabrera，標題為維護構成紙張所需之流體動力製程的纖維墊成形裝置及方法(FIBER MAT FORMING APPARATUS AND METHOD OF PRESERVING THE HYDRODYNAMIC PROCESSES NEEDED TO FORM A PAPER SHEET)，之專利公開申請案第US 2009/0301677 A1號中加以說明。

第29圖圖示新發明之自稀釋、多重剪切、微活性及排水段，在中央板52之排水區域處具有一樞轉點，為了控制待排水之活動性及水量。該樞轉點容許段52A如製程所需地加以調整。

第30圖圖示新發明之自稀釋、多重剪切、微活性及排水段，對於不同段具有如下的詳細說明：

A.自稀釋及剪切段54：

此段係於支撐件37之前緣開始並於放射狀段69之末端處結束。此段之長度係視機器速度，以及待引進至該纖維漿液1A之水58之量而定。徑流58係由徑流57及62所組成，而徑流62依循通道74之路徑以容許一連續且均勻流其之後將與流57合併並經輸送進入該成形織物以成為流1B。徑流62之量係藉由通過閘門38沖洗的水42之量加以控制。

於此段藉由控制流1A與流58之間的差別速度而形成高剪切效應，在該等流合併之後，於流1A中進行高稀釋並開始微活性。表面69之該放射狀設計流58相等，降低橫向上該纖維墊變化性。

自稀釋及剪切段的長度視機器速度、基重及稠度降低而定。

B.處於低稠度之微活性

如於此文件，且亦於Cabrera，標題為維護構成紙張所需之流體動力製程的纖維墊成形裝置及方法(FIBER MAT FORMING APPARATUS AND METHOD OF PRESERVING THE HYDRODYNAMIC PROCESSES NEEDED TO FORM A PAPER SHEET)，專利公開申請案第US 2009/0301677 A1號，中較早時的說明，中央板35之表面70可具有不同的構形。在中央板35之表面70與該網11之間具有一間隙，此特徵容許於其間具有水導致微活性及剪切效應，於此段處可獲得最低的稠度。

處於低稠度的微活性段之長度係視機器速度、基重及纖維之類型而定。

C.排水

第30及31圖中徑流59係於中央板35之最後段出現。位於排水段處該中央板35之該表面71係與該成形織物11分開。該分離之斜度可為0.1度上至10度之任一角度，較佳地不超過7度。排水段之長度係視待排放的流量而定。該流59通過通道77持續至流60，該通道係位在中央板之最後部分與拖曳刮刀39之間。通道77係經設計為了避免纖維切斷以及為了使摩擦損失最小，徑流持續通過通道73。

如果網11撓曲並接觸該中央板，則增加第二支撐刮刀37B，如於第31圖中所示。於中央板35之表面70的端部處，一放射狀表面71A係連續地接續於其之後，為了維持徑流59與中央板35連續地接觸(避免流分離)。

第32圖詳細地說明位在新發明之該自稀釋及剪切段處的液壓裝置。支撐刮刀37防止網撓曲及與中央板53接觸，自纖維漿液1B排放的徑流在該支撐刮刀下方通過，並且之後係經再次引進至該纖維漿液，發生剪切效應。

第33圖詳細地說明固持該中央板35的幾何形狀。螺栓65及間隔件66，例如，可於底板63與中央板35之間使用，有助於構成通道73。

於第34圖中所示的一可任擇的具體實施例中，例如，可於底板63與中央板35之間使用T型材68及間隔件66用以固持該中央板35並構成通道73。

第35圖詳細地說明該T型材68的幾何形狀。螺孔68A之間的距離68B係於4與10吋之間變化，並係特別地針對每一造紙機加以設計。距離L1及L2係為相等的，此段係為直接地與間隔件66或是該箱之主要結構連接的部分。距離L3及L4彼此係為不同的，於此例子中，L3係大於L4但可為大約但不致失去原理的其他的方式。於此例子中，該T型材68C之頭部係為直接地與該中央板35或可與任一刮刀連接的部分，由於距離L3及L4之差異，該中央板35及/或任一刮刀將僅於一方向上滑動。

第36、37、38及39圖詳細地說明新發明之液壓性能。第36圖，藉由刮刀36及支撐刮刀37A所產生的效果係於Cabrera，標題為維護構成紙張所需之流體動力製程的纖維墊成形裝置及方法(FIBER MAT FORMING APPARATUS AND METHOD OF PRESERVING THE HYDRODYNAMIC PROCESSES NEEDED TO FORM A PAPER SHEET)，專利公開申請案第US 2009/0301677 A1號中加以說明，於此係以全文引用方式併入本案以為參考資料。該徑流57與徑流62合併在支撐刮刀37下方流動，為了經再次引進至纖維漿液1A，於段54產生高剪切效應，係因二流在不同的速度下合併所產生，重要地，應注意的是閘門38控制清洗流42之量。

第38及39圖詳細地說明排水製程，其中表面71係傾斜離開該成形織物11，該斜度可為自0.1上至10度的任一分離角度，但較佳地不超過7度。此類型之幾何形狀由於潛在能量之損失產生真空，以及排放水依循流線60及61之路徑。假如距支撐刮刀37及拖曳刮刀38的距離係為大的，以及該成形織物11碰觸該中央板35，則可安裝附加額外的支撐刮刀37B，放射狀表面71A經安裝為了避免流59由中央板35分離，流持續通過通道77並且之後位在通道73上。

儘管本發明已相關於視為最實用且為較佳的具體實施例加以說明，但應暸解的是本發明並不限定在所揭示的具體實施例，相反地，意欲涵蓋包括於附加的申請專利範圍之精神與範疇內的不同的修改及等效配置。

1．．．漿流箱

1A．．．纖維流/纖維漿液

1B．．．纖維漿液流

1C．．．纖維漿液

1D．．．先前排放之水

2．．．切片唇狀件

3．．．胸輥

4．．．重力及動力排水區域或片料成形區域

5．．．低與中等真空區域

6．．．高真空排水區域

7．．．抽吸伏輥

8．．．壓輥

9．．．傳動輥

10．．．濕部片料/纖維墊

11．．．長網/成形網/循環成形篩孔帶/成形織物

12．．．水

13．．．密封槽

14．．．泵

16．．．過多的水

17．．．白水

18．．．儲存槽

19．．．溢流水

20．．．黏稠原料

21，22，23．．．閥

24．．．扇泵

25．．．容器

26．．．通道

27．．．清潔系統/篩

28．．．物件

32．．．清潔系統/篩

33．．．入口

34．．．水

35．．．中央板

36．．．入口刮刀

36A．．．斜面

37，37A，37B．．．支撐刮刀

38．．．閘門

39．．．拖曳刮刀

42．．．引紙刮刀/排放流/清洗流

44．．．引紙刮刀

48，49，50，52．．．中央板

52A．．．段

53．．．中央板

54．．．自稀釋及剪切區域

55．．．低稠度微活性區域

56．．．排水區域

57．．．排放之水/徑流

58．．．持續增加流/徑流

59，60，61．．．流線

62．．．流

63．．．底板

64．．．支撐件

65．．．螺栓

66．．．間隔件

68，68C．．．T型材

68A．．．螺孔

68B．．．螺孔之間的距離

69．．．表面/放射狀段

70，71．．．表面

71A．．．放射狀表面

72．．．偏置面表面/階梯部分

72A．．．表面

72B．．．表面

73．．．通道

74．．．正脈波階梯狀刮刀/通道

75．．．新發明

76．．．污物/新發明

77．．．通道

82．．．階梯狀刮刀

84．．．低真空箱

90．．．輥

92．．．引紙輥

94．．．水

96．．．片料或是纖維原料

98．．．成形織物

100．．．案輥

D1．．．不變的間隙

D2，D3，D4．．．增加的間隙

L1，L2，L3，L4．．．距離

第1圖圖示一已知的案輥；

第2圖圖示一已知的低真空箱，其具有階梯狀刮刀；

第3圖圖示一已知的低真空箱，具有污物聚集的階梯狀刮刀；

第4圖圖示一已知的正脈動刮刀低真空箱；

第5圖圖示一已知的正脈動刮刀；

第6圖圖示一已知的雙正脈動刮刀；

第7圖圖示一已知的速度引致排水單元；

第8圖圖示於一造紙機中的一水再循環系統；

第9圖圖示在一成形網之頂部上排放的漿流箱流動；

第10圖圖示在離開漿流箱0.8%稠度下的質量平衡；

第11圖圖示在離開漿流箱0.5%稠度下的質量平衡；

第12圖圖示本發明之一具體實施例之質量平衡；

第13圖圖示新成形的發明；

第14圖圖示具有不同的引紙刮刀42的新成形發明之另一觀點；

第15圖圖示具有不同的引紙刮刀44的新成形發明之另一觀點；

第16圖圖示不具支撐刮刀的新成形發明之另一觀點；

第17圖圖示新成形發明之另一觀點，具有樞轉點的該自稀釋、剪切、微活性及排水段；

第18圖圖示新成形發明之另一觀點，具有樞轉點的該自稀釋、剪切、微活性及排水段，改變該排水段之角度；

第19圖圖示新成形發明之另一觀點，詳述在具有複數漸縮及擴張段的自稀釋、剪切、微活性及排水段處的液壓性能；

第20圖圖示新成形發明之另一觀點，詳述在具有複數漸縮及擴張段的一長自稀釋、剪切、微活性及排水段的幾何形狀；

第21圖係為流程圖圖示在具有其於第13圖中加以說明的本新發明的一造紙機之該濕部處本新發明75之位置；

第22圖係為流程圖詳細圖示在其於第13圖中加以說明在一造紙機之該濕部處本新發明75的位置；

第23圖係為流程圖圖示在具有其於第20圖中加以說明的本新發明的一造紙機之該濕部處本新發明76之位置；

第24圖係為流程圖詳細圖示在其於第20圖中加以說明在一造紙機之該濕部處本新發明76的位置；

第25圖圖示新成形發明之另一觀點，詳細說明具有複數成形織物支撐，在該成形織物與該中央板48之該表面之間具有相同距離的長自稀釋、剪切、微活性及排水段的刮刀幾何形狀；

第26圖圖示新成形發明之另一觀點，詳細說明具有複數成形織物支撐，在該成形織物與該中央板49之該表面之間距離係為增加的，具有複數自稀釋、剪切、微活性及排水段的刮刀幾何形狀的該中央板幾何形狀；

第27圖圖示新成形發明之另一觀點，詳細說明具有複數成形織物支撐，在該成形織物與該中央板之該表面間具有偏置平面的具有複數自稀釋、剪切、微活性及排水段的該中央板；

第28圖圖示新成形發明之另一觀點，詳細說明在該等自稀釋、剪切、微活性及排水段上該偏置平面段的幾何形狀；

第29圖圖示新成形發明之另一觀點，在該排水段處具有樞轉點的該長自稀釋、剪切、微活性及排水段的詳細視圖幾何形狀；

第30圖圖示新成形發明之另一觀點，詳細說明位在該自稀釋、剪切、微活性及排水段處該液壓系統，包括流線之說明；

第31圖圖示新成形發明之另一觀點，詳細說明位在該自稀釋、剪切、微活性及排水段處該液壓系統，包括說明具有二刮刀支撐之流線為了降低網撓曲；

第32圖圖示新成形發明之另一觀點，詳細說明位在該自稀釋及剪切段處該液壓系統；

第33圖圖示新成形發明之另一觀點，顯示用於固持該中央板的一系統之詳細幾何形狀；

第34圖圖示新成形發明之另一觀點，顯示用於固持該中央板的另一系統之詳細幾何形狀；

第35圖圖示用以固持該中央板35及/或任一刮刀的T型材之詳細幾何形狀；

第36圖圖示本新發明位在自稀釋及剪切區域54處的液壓性能；

第37圖圖示在本新發明之低稠度微活性區域55處的液壓性能；

第38圖圖示在本新發明之排水區域56處的液壓性能；

第39圖圖示在本新發明之排水區域56處該液壓性能的另一設計。