生產施膠紙或紙板的方法

2023-10-09 06:10:54

專利名稱：生產施膠紙或紙板的方法
根據權利要求1的序言，本發明涉及生產施膠紙或紙板的方法，在這種產品中，目的是通過對紙幅表面施膠以增強紙幅的強度。通常，膠料的主要成分是澱粉，施膠能夠大幅提高施膠紙幅的表面強度，降低其掉粉傾向並提高其撓曲勁度。
在對高級紙、波面紙板以及互楞成形的襯層紙幅的處理中，施膠是這些產品的製備過程中能夠充分控制最終產品強度的重要步驟。一般說來，膠料被施加到紙幅表面上，並且越來越多的用於多層產品的生產以及用於產品芯層的中間層。在高級印刷紙張中，膠料的作用是提高紙幅表面的印刷質量，這一作用是通過例如給予產品較高的表面強度使其在印刷過程中的應力下有較好的耐受力和降低其在複印機中的掉粉傾向實現的。不同種類的澱粉通常用作膠料，並含有多種添加劑。但由於本發明未限定為任何具體的膠料組合物，本發明內容中的膠料必須理解為是指所有的至少部分能被待處理的基礎紙幅吸收並用於提高基礎紙幅的強度的組合物。
廣義上的表面施膠是指用於提高紙和紙板紙幅強度的處理。紙幅處理劑通常是澱粉，其被製漿形成含水配料並通過蒸煮獲得粘性。此技術在某種程度上也使用特殊等級無需蒸煮的澱粉以及多種膠乳膠料。膠料的功能在於滲入待處理表面以將紙幅表面纖維結合為一個堅固的基體。但被處理紙幅表面可能不會變粘，並且表面施膠並非用於將分層的紙幅互相粘結到一起。表面施膠在造紙業中最重要的用途在於通過膠料防止墨水在紙張上的毛細擴散並降低紙張的毛絨傾向來提高印刷質量。此外，還提高了紙幅的強度。在紙板工業中，表面施膠最重要的目的是提高紙幅強度。因此，在高強度紙板工業中經常使用最大量的膠料來使其強度最大化。
然而，表面施膠的目的並非是在待處理的表面上形成不同的一層，相反，膠料應滲入基礎紙幅中並將表面層纖維結合為均勻的一層。因此，膠料配料中的固含量通常保持較低。另外一個限制高固含量膠料配料的因素是因為如果固含量增加，對澱粉膠料的操作會很困難並且其流動性較差。顯然，表面施膠是區別於塗覆和其他在紙幅表面形成不同層的處理的技術。由於表面施膠和塗料顏料的使用無關，因此施加含顏料的配料必須參考塗覆或聯合處理。
通常情況下，膠料是作為低固含量的含水配料施加到紙幅上的。在提高用於生產高級紙張和紙板的機器效率方面，一個主要的複雜之處似乎是隨同膠料配料引入紙幅中的水的濾水性能有限。實際上，對於在生產線中生產紙張或紙板用的纖維配料的乾燥構成了造紙廠中能量預算的主要部分。由於用單臺乾燥機只能從移動的紙幅中除去有限的水，連續乾燥設備的數目必須以與提高的紙幅速度成正比增加。較大數目的乾燥設備，例如乾燥筒，會大大增加造紙機的長度，尤其是其價格，由此可能會提高生產紙板或高級紙的新高速生產線的價格從而使投資決定落空。另一方面，現有機器的紙幅速度受到所能夠達到的乾燥能力的限制，從而使最大運轉速度以及生產潛力受到限制。
本發明的目的是提供一種方法，這種方法能夠降低施膠紙或紙板生產中對乾燥能力需求，因此有可能降低投資成本並縮短造紙作業線的長度。
本發明的目的通過這樣的方式實現，即使用高固含量的膠料配料和/或施加少量的膠料，但卻以能夠給予最終產品以高強度的方式進行施加。
更具體的，本發明方法的特徵在於權利要求1的特徵部分。
本發明具有突出優點。
本發明有可能大大縮短用於生產紙張和紙板的新機器設備的長度。機器長度的縮短以及機器元件數目的減少會大大降低投資成本。通過使用固含量高於傳統膠料配料的膠料配料進行施膠，引入紙幅的水量在擠壓後較少，因此和只在擠壓後進行施膠的方法相比，對於後乾燥的需要大大減少。由於對每生產單元的後乾燥能力的需要降低，最終產品在市場上的競爭力也會得到提高。
膠料可以用薄膜傳送壓力機施加，或直接施加到紙幅表面。此外，如果必要也可藉助於軋輥、兩輥間輥隙擴大的壓輥(extended-nippress roll)或壓帶機使膠料充分滲入紙幅。這種裝配比完全大小的薄膜傳送壓力機簡單得多。另一方面，薄膜傳送壓力機已經在本領域長期使用，因此它們的功能已在本領域得到證明，並且在不同運轉條件下它們都能夠提供優良的可操縱性。此外，一臺薄膜傳送壓力機能夠同時處理紙幅的兩面，這就意味著在兩面施膠中，一臺薄膜傳送壓力機的成本約等於兩臺膠料施加機與壓力夾結合到一起的總成本。由於實現本發明所需的設備簡單並且其在現有機器上所佔面積小，因此本發明提供了一種能夠用最小的投資成本提高運作機器的生產能力的新方法。由於對紙幅的潤溼較少，因此造紙機或造紙板機的運作能力就因紙幅較強的強度而得到提高。
本發明可以用於在乾燥機下遊的一點上對紙幅進行一面或兩面施膠。然而，本發明方法最有利的是結合這樣的施膠技術使用，即其中膠料總量的一部分通過將膠料配料加入例如流漿箱中的紙漿中而施加到紙幅上，和/或作為表面膠料在擠壓過程中施加到溼的紙幅表面。
下面將藉助示範性實施方案對本發明作更詳細的描述。
通常情況下，紙張和紙板的表面施膠用的是固含量很低的膠料配料並且需要施加大量配料到紙幅上。配料的固含量通常遠低於10％，薄膜傳送施加中膠料的用量為10-20g/m2，而在膠料堰施加中，膠料的用量可能高達80g/m2。由於膠料的主要部分是水，因此表面施膠可能需要強幹燥能力。根據本發明，施加到紙幅上的膠料配料的固含量至少為15％，優選15-40％。甚至更高的固含量也可以考慮，其限制條件是現在本領域使用的膠料製備設備並不一定適合生產這種高固含量的膠料配料，此外，並非所有的施加設備都能夠施加這樣的配料。
如果施加到紙幅表面的膠料的固含量需要接近特定數值，則施加的膠料配料的量，也就是由薄膜傳送設備傳送的薄膜厚度就必須減小。施加到紙幅上的膠料的量優選不高於5g/m2，藉此由膠料引入紙幅的額外的水量每平米也只有幾克。如此少量的水可以很容易地從紙幅上除去。已知薄膜傳送施膠裝置可以適用於施加很薄的層。因此，這種設備非常適合實現本發明。由於膠料配料的高含量的固體有可能減少滲入紙幅的膠料，薄膜傳送施膠裝置的輥隙壓力可以用來使膠料充分滲入紙幅。必要時可對輥隙壓力進行調整。
除了薄膜傳送壓力機外，一些其他的施膠方法和技術也可以使用，其中施膠後要在滾距壓力機(roll-nip press)、滾距擴大的壓力機(exfended-nip press)或帶壓機中擠壓。在這裡，特別適合用於本發明的施膠裝置是噴霧施膠裝置和MIKROJET施膠裝置，兩者都能施加光滑和重量輕的層。MIKROJET施膠裝置的結構在專利出版物WO01/02098中進行了描述，它包括一塊有大量小孔的板，施加的劑通過小孔傳送。這種設備在加工方向的橫向上進行均勻的施膠，並可用於控制施加很少量的膠料或其他紙幅處理劑。由於安裝在緊挨紙幅處的設備支撐裝置僅僅是一個截面積很小的梁，因此MIKROJET施膠裝置可以很容易地安裝在造紙機上所需要的位置上。另外一項控制膠料對紙幅的滲入的技術是調節施膠裝置和壓力夾之間在加工方向上的距離。
由於本發明用很少量的施加配料進行施膠，重要的一點就是施加的量不允許變動。在薄膜傳送施膠裝置中，膠料的分布和施加膠料的量由光滑和測量傳送輥表面形成的薄膜的刮刀控制。測量的膠料的量基於刮刀的負荷量受到控制，而加工方向的模向上的分布通過安裝作用於刮刀的螺杆進行調整。為了安裝這樣一個控制系統，需要知道實際粘附到紙幅上的膠料的量。由於膠料配料所含的水被紙幅吸收，使用例如傳統的塗層重量測量計不能直接測出膠料的重量。然而，膠料的分布可以通過測定紙幅的含溼量進行測量，為此，紙幅的含溼量必須在施膠前後測量，這樣才能由測量結果的差額推斷出加水量。而粘附到紙幅上的膠料固體可以由膠料配料的固含量進行計算。測量施加的膠料量的備選技術是將施膠輥處於紅外輻射下，並同時對於輥表面上經過測量的膠料薄膜中的輻射的衰減進行檢測。藉助於上述測量結果，有可能控制刮片或刮刀的負荷量。顯然，如果除薄膜傳送壓力機外還要使用其他類型的施膠裝置，則分布控制系統必須和所使用的施膠裝置兼容。但使用的測量和控制裝置和上述裝置相似。同樣的測量結果也可以用於控制加工方向的橫向上的和加工方向上的分布，藉此可以控制膠料總重量。
施加高固含量的膠料配料並因此而減少施加的膠料配料的量的最大優點是在將膠料施加到幹紙幅上時實現的，這就意味著在造紙機或造紙板機中，表面施膠在乾燥後發生。這樣，施膠後的後乾燥只需要最弱的乾燥能力，並且後乾燥設備可以較短並以低成本運作。
權利要求
1.一種生產紙或紙板的表面施膠紙幅的方法，此方法包括將含水膠料配料施加到紙幅的至少一面的步驟，其中所施加的含水膠料配料的固含量至少為15％，特徵在於膠料配料作為施加到紙幅上的含水膠料配料以不高於5g/m2的量施加到紙幅的一面上。
2.權利要求1的方法，特徵在於膠料配料的固含量為15-40％。
3.權利要求1或2的方法，特徵在於用薄膜傳送壓力機將膠料配料施加到紙幅的至少一面。
4.權利要求3的方法，特徵在於用薄膜傳送壓力機將膠料配料同時施加到紙幅的兩面，其中施加到紙幅上的膠料配料總量為10g/m2。
5.權利要求1或2的方法，特徵在於膠料配料用噴霧施膠裝置或MIKROJET施膠裝置施加到紙幅上。
6.權利要求5的方法，特徵在於為了保證膠料的滲入，用在施膠位置下遊的夾子對紙幅進行擠壓。
7.權利要求6的方法，特徵在於通過調節施膠裝置和壓力夾之間在加工方向上的距離來控制膠料對紙幅的滲入。
8.上述任一項權利要求的方法，特徵在於粘附到紙幅上的膠料配料的重量分布至少在紙幅的加工方向橫向上進行測量，並且基於測量結果對施膠裝置進行調節。
9.上述任一項權利要求的方法，特徵在於施加的膠料配料含有蒸煮過的澱粉。
全文摘要
公開了一種生產紙或紙板的表面施膠紙幅的方法，此方法包括將含水膠料配料施加到紙幅的至少一面的步驟。根據該方法，所施加的膠料配料的固含量至少為15％，膠料配料作為施加到紙幅上的含水膠料配料以不高於5g/m
文檔編號D21H23/00GK1522328SQ02813392
公開日2004年8月18日 申請日期2002年7月1日 優先權日2001年7月3日
發明者J·利波寧, J·格倫, J 利波寧 申請人:美特索造紙公司