用於造紙機的混合型成形部的製作方法
2023-05-06 21:46:06
專利名稱：用於造紙機的混合型成形部的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於造紙機的雙織物混合型成形部。在混合型成形部中，漿料噴流從流漿箱堰板噴射到第一成形織物上，所述第一成形織物在水平面上沿著機器方向行進通過一系列包括傳統的敞開式單織物成形部的脫水箱。然後，第二成形織物在雙織物混合型成形部的起始處與外露的紙張上表面形成緊密接觸。部分形成的紙張和未排水的漿料夾在兩個成形織物之間；然後通過兩個成形織物排水。所述第二成形織物在所述雙織物混合型成形部的末端處從成形的紙張的上表面分離，並且所述紙張在所述第一成形織物上傳送至擠壓部。本發明涉及所述雙織物混合型成形部中的以下兩個位置之間的部分，即所述第一和第二成形織物合在一起以將所述漿料夾在它們之間的位置與所述第一和第二成形織物分離而紙張繼續在所述第一成形織物上的位置。儘管在此所述的成形部包含單個第二成形織物部，但本發明並不局限於此。也可以具有一個以上的雙織物混合型成形部，並且也可以具有第二流漿箱，其在第二雙織物混合型成形部之前將第二漿料層釋放在所述第一成形織物上。
背景技術：
在混合型成形部中，所述兩個成形織物不是沿著直線路逕行進的。所述成形織物一起通過一列順序布置的輥和脫水箱，它們交替位於所述兩個成形織物側，從而限定出了所述兩個成形織物的波形路徑。每個所述脫水箱均具有一個彎曲支承面，其承載著一組與所述成形織物的機器側接觸的織物支承元件例如刮板(blade)。每個所述脫水箱也可與受控的真空源連接。這些彎曲支承面可使移動的成形織物沿著期望的波形路逕行進。向所述脫水箱施加真空度受控的真空具有兩個作用其可加快將水從兩個移動的成形織物之間的漿料中去除，並且其可使兩個移動的成形織物的路徑偏轉到所述織物支承元件之間的間隙中。兩個移動的成形織物的上述偏轉會在夾在它們之間的漿料層內產生正壓力脈衝，所述正壓力脈衝可在所述漿料內沿著機器方向產生流體運動；這樣，就會在所述漿料內產生剪切作用，其用於破碎纖維絮。
由移動的成形織物在每個所述織物支承元件的邊緣處的偏轉角所產生的每個壓力脈衝的實際幅度會顯著影響最終生產的紙張質量。由每個所述織物支承元件產生的壓力脈衝的強度應被選擇成可與所述織物支承元件上的漿料的狀況和性能匹配。因此，迫切需要在較多的水從所述漿料中排出和初期紙幅形成時能夠改變壓力脈衝的強度和/或幅度。
已經發現在所述成形部內對成形織物偏轉控制得不好會對成形過程產生負面影響，進而會對正在製造的紙製品的質量產生不良影響。
發明內容
在操作的雙織物混合型成形部中每個所述織物支承元件的邊緣處的實際的成形織物偏轉角已經發現受控於以下幾個因素。這些因素包括1.用於所述成形區的結構中的結構構件的幾何布局；包括織物支承元件的元件間的間距、織物支承元件在機器方向上的寬度以及連接著所述織物支承元件的支承面的曲率半徑；2.施加給所述脫水箱的真空度，其可控制移動的成形織物向所述織物支承元件之間的間隙偏轉的程度；以及3.施加給兩個移動的成形織物中的每一個成形織物的機器方向上的張力大小。
如在此所用，下面所採用的這些術語具有以下意思(i)術語「機器方向」，或「MD」指與所述成形織物背離流漿箱堰板的移動方向大致平行的方向；(ii)術語「間距」指續連的織物支承元件在機器方向上的中心間的間隔；以及(iii)術語「織物支承元件」指成形織物以滾動接觸的方式移動通過的移動表面例如輥，或成形織物以滑動接觸的方式移動通過的靜止表面例如刮板、案板或類似物。
在紙張成形的初始階段，當施加給所述成形織物的機器側進而施加給初期紙幅的真空度很低時，控制成形織物偏轉的主導因素是所述成形部的幾何形狀和施加給所述兩個成形織物的張力。而且，儘管施加給所述兩個成形織物的張力通常相同，但也可使用兩種不同大小的張力。在總調節模式內設定兩種張力，以在夾於兩個移動的成形織物之間的漿料層內獲得期望大小的壓力脈衝。
從所述漿料層最初夾在兩個移動的成形織物之間的位置直至兩個成形織物分離的位置，漿料層的稠度由於水從初期紙幅的排出而持續增加。在所述漿料的稠度增加的同時，所述漿料內的單個纖維的移動性也會相應地降低。這些變化要求較強的壓力脈衝，以提供有益的纖維運動，從而，可提高初期紙幅中的紙張性能。然而，所述初期紙幅最終會達到不能再發生另外有益的纖維運動的稠度。從所述位置一直到兩個移動的成形織物分離為止，必須通過仔細謹慎地選擇所要求的真空度來控制壓力脈衝強度以使排水得以繼續，並且必須通過仔細謹慎地選擇半徑、織物支承元件的間距和織物支承元件的寬度以將壓力脈衝強度的大小控制在不會破壞初期紙幅成形的水平。
在有益的纖維運動仍能發生的初始紙張成形期中，對較大壓力脈衝的需要以比通過分別控制施加給成形織物的真空度所能實現的速率快的速率增加。這是由於真空度必須限制在不會引起過分排水的值下，過分排水會在可實現期望的成形益處之前降低纖維的移動性和設定紙張性能。因此，必須通過使所述成形織物在所述織物支承元件的邊緣處具有較大的偏轉來獲得較大的壓力脈衝，較大的偏轉可通過以下方式實現在所述織物支承元件之間使用較寬的間距和/或在連接著織物支承元件的結構中使用較大的曲率半徑和/或安置相對的織物支承元件例如刮板來增大成形織物向所述織物支承元件之間的間隙的偏轉。
因此，顯然存在必須要給予考慮以使紙張製品的質量最優化的變量矩陣。本發明基於以下認識，即在創造用於造紙機的改進的雙織物混合型成形部中必須要考慮到以下因素(a)所述織物支承元件的間距應沿著機器方向逐漸減小；(b)通過所述脫水箱施加給所述成形織物的真空度應沿著機器方向增加；(c)兩個所述成形織物以及夾在它們之間的漿料層在沿著機器方向行進時應在所述成形部內橫跨至少四個分開且不同的真空區；(d)施加給所述至少四個分開且不同的真空區中的最後一個真空區的真空度必須高於施加給所述分開且不同的真空區中的第一個真空區的真空度；(e)施加給所述至少四個分開且不同的真空區的真空度必須遵循預選的變化趨勢；以及(f)攜帶著所述織物支承元件的所述脫水箱應被布置成這樣，即所述織物支承元件依次交替位於兩個所述成形織物的機器側。
因此，在第一較寬的實施例中，本發明試圖提供一種用於造紙機的雙織物混合型成形部，其具有第一成形織物和至少一個第二成形織物，並且(i)每個所述成形織物均具有紙張側和機器側；(ii)所述成形織物與夾在它們之間的漿料層一起沿著機器方向移動；(iii)所述成形織物由一系列輥和/或接觸織物支承元件的靜止織物支承，每個成形織物的機器側均以滑動接觸的方式通過所述織物支承元件，而且所述織物支承元件支承在一列順序布置的脫水箱上，所述脫水箱具有彎曲的織物支承元件支承面；以及(iv)所述脫水箱設有分開的排水區，至少一些排水區與真空源連接，以提供分開的真空區，其中，(a)成形區包括所述成形部中的以下兩個位置之間的部分，即所述成形織物合在一起以將所述漿料層夾在它們之間的位置與所述兩個成形織物分開並使所述漿料繼續在它們二者的之一上的位置；(b)所述脫水箱在所述成形部內提供至少四個分開且不同的真空區；(c)支承著所述織物支承元件的所述彎曲支承面的曲率半徑在機器方向上逐漸減小，或者，支承著所述織物支承元件的所述彎曲支承面的曲率半徑在續連支承面上沿機器方向減小。
(d)在每個所述真空區內，所述織物支承元件的間距是恆定的，並且在續連真空區上，所述織物支承元件的間距在機器方向上減小；或者，每個所述真空區內的續連織物支承元件的間距在機器方向上減小；(e)支承著所述織物支承元件的所述脫水箱被構造和布置成使所述織物支承元件在機器方向上與所述第一成形織物和所述第二成形織物的機器側依次交替接觸放置；以及(f)在所有所述脫水箱上所有所述織物支承元件在機器方向上均具有相同寬度；或者，並非所有所述織物支承元件在機器方向上具有相同的寬度。
優選地，每個所述真空區內的所述織物支承元件的間距是恆定的，續連真空區內的所述織物支承元件的間距在機器方向上減小。作為一種替代性方法，每個所述真空區內的所述織物支承元件的間距不是恆定的，並且在每個續連真空區內的所述織物支承元件的間距在機器方向上減小。
優選地，在續連真空區上支承所述織物支承元件的所述彎曲支承面的曲率半徑在機器方向上減小。作為一種替代性方法，在續連真空區上支承所述織物支承元件的所述彎曲支承面的曲率半徑在機器方向上逐漸減小。
優選地，每個脫水箱提供至少一個真空區。更為優選地，至少一個脫水箱提供至少兩個真空區。最為優選地，所有脫水箱均提供一個以上的真空區。
優選地，所述織物支承元件的寬度與它們之間的間隙的寬度之比從大約1∶10向下變化至大約1∶0.5。
下面，參看附圖描述本發明，附圖包括圖1示意性地示出了一種根據本發明的第一實施例的雙織物混合型成形部；圖2以較為詳細的方式示意性地示出了圖1中的所述混合型成形區；圖3示意性地示出了圖2的一種替代性結構；以及圖4示意性地示出了圖1中所示結構的另一種替代性結構。
具體實施例方式
首先，參看圖1，示出了一種雙織物混合型成形部1。成形部1大致水平布置；箭頭A表示水平方向。
在本發明的所述成形部中，成形區60從胸輥50延伸至伏輥57，在成形區60處，紙張形成在第一成形織物2上。漿料層7從流漿箱堰板8噴射到第一成形織物2上。在所述成形區60內，所述雙織物混合型成形部從以下兩個位置中的一個位置延伸至另一個位置即，攜帶著漿料層7的第一成形織物2與第二成形織物4接觸而將漿料層7夾在它們之間的位置，以及所述第一和第二成形織物分離的轉向輥9的位置。紙張在第一成形織物2上繼續向著擠壓部移動。所述兩個成形織物一起移動通過混合型成形部，從而，紙張可沿著箭頭A所示的機器方向移動。
儘管圖1中所示的成形部1包含單個位於第一成形織物2上的雙織物混合型成形部單元61，但其他結構也是可以的。例如，可有一個以上的單元61位於所述第一成形織物上。每個附加單元61也可設有其自己的流漿箱，其將附加漿料釋放在第一成形織物2上。
在成形區60的操作中，漿料噴流從流漿箱堰板8噴射，以在第一成形織物2的敞開表面部2A上提供含水非常大的漿料層7。第一成形織物2和漿料層7沿著箭頭A所示的機器方向一起依次移動通過成形板51以及總體上以附圖標記52表示的一系列脫水箱和其他各式各樣的脫水裝置。然後，攜帶著漿料層7的所述第一成形織物進入所述雙織物混合型成形部中。第二成形織物4在此與漿料層7形成接觸，從而，漿料層7夾在第一和第二成形織物2和4之間(見圖2以獲得更多細節)。隨後，將漿料層7夾在中間的第一成形織物2和第二成形織物4這樣通過，即它們各自的機器側與一列順序布置的單元接觸。這些單元是導入脫水箱53、多室脫水箱10、相對織物支承元件單元54和轉運箱55。多室脫水箱10這樣定位，即其織物支承元件僅與所述第二成形織物的機器側接觸(見圖2、3和4)。在雙織物混合型成形部單元61的端部，第二成形織物4裹繞在轉向輥9上，從而，可與漿料層7解除接觸。然後，由第一成形織物2攜帶著的漿料層7又接著通過脫水箱56，最後輸送通過在雙織物混合型成形部單元61的端部的伏輥57到達所述擠壓部(未示出)，以進一步處理。
圖2示出了圖1中所示的所述雙織物混合型成形部的下部的較為詳細的示意圖。在圖2中，第二成形織物4部分裹繞在成形輥3上，這樣，沿著箭頭A所示的機器方向傳送的漿料層7就會夾在第一成形織物2和第二成形織物4之間。將漿料層7夾在中間的兩個成形織物2和4通過多個脫水裝置。所述第一成形織物的機器側以滑動接觸的方式通過導入脫水箱53、相對織物支承元件箱54和轉運箱55。同時，第二成形織物4的機器側在多室脫水箱10的下方以滑動接觸的方式通過相對織物支承元件單元54。從而，兩個成形織物2和4一起順序通過這四個脫水單元導入脫水箱53、相對織物支承元件單元54、多室脫水箱10和轉運箱55。在轉運箱55之後，第二成形織物4部分裹繞在轉向輥9上，並且與漿料層7脫離接觸傳送。漿料層7由第一成形織物2向著所述擠壓部(未示出)載送。
在圖2中，如圖所示，稱作導入脫水箱的脫水箱53設有單個真空室。相似地，如圖所示，確保將漿料層7從第二成形織物4轉送給第一成形織物2的所謂的轉運箱55設有單個真空室。這些脫水箱53和55中之一或全部也可內部隔開，以提供兩個或多個分開的真空區，每個真空區分別與分別控制的真空供給源(未示出)連接。所述實施例示於圖4中。
在導入脫水箱53中，織物支承元件70安裝在連續彎曲的織物支承元件支承面90上。作為相對織物支承元件單元的箱54為重力排水箱。從第一成形織物2的機器側面上去除的水落入所述箱中，並從此處移走。所述相對織物支承元件箱包含織物支承元件71，它們安裝在連續彎曲支承面91上。織物支承元件71可以或多或少的剛性安裝，或織物支承元件71可安裝在撓性且可調節的安裝件例如由McPherson公開於US 6361657中的那些安裝件上。轉運箱55設有多個由連續彎曲面96支承的織物支承元件。
圖2還示出了多室脫水箱10。如圖所示，多室脫水箱10包含四個不同的真空區80、81、82和83，每個真空區均設有一個分別控制的真空供給源(未示出)。每個分開的真空區80、81和82之下設有一組織物支承元件73。織物支承元件73支承在彎曲支承面92、93和94上。
三個支承面92、93和94的曲率半徑可採用以下幾種形式。
(i)三個曲率半徑可相同，從而，所有三個支承面92、93和94共同形成單個半徑恆定的曲面。
(ii)三個曲率半徑中至少一個可不同，或者所有三個曲率半徑均不相同。如果採用這種結構，每個支承面92、93和94的曲率半徑必須在機器方向上減小，使得支承面94的曲率半徑始終是三個中最大的。
從圖2還可明顯地看出，多室脫水箱10上的織物支承元件73的間距不是恆定的。所述間距在機器方向上減小。
在圖2中，位於真空區80一側的向著所述流漿箱堰板的織物支承元件74是所謂的自動刮板，也稱作刮刀。在使用時，當第二成形織物4沿著機器方向以滑動接觸的方式通過自動刮板74時，自動刮板74可從第二成形織物4的機器側上刮掉多餘的水。
除彎曲織物支承元件支承面90的曲率半徑不恆定以外，圖3與圖2相似。支承面90被分成具有R1、R2和R3的曲率半徑的續連部分。每部分的曲率半徑在機器方向上減小，從而，R1是最大的曲率半徑。通過使導入脫水箱53內的織物支承元件的曲率半徑的減小可依次增加第一和第二成形織物2、4的卷繞量(amount ofwrap)，從而漿料可受到越來越強的壓力脈衝，因此，當成形織物2、4沿著機器方向通過所述織物支承元件時，在所述織物支承元件的每個邊緣處會使所述漿料內產生剪切作用。這種特徵還示於每個脫水箱53、54、10和55中。
除了導入脫水箱的單個或分離的織物支承元件用由Buchanan等人描述於US 2003/017438中的連續彎曲的導入件替換以外，圖4與圖2也相似。而且，轉運箱55內部被分開，以提供兩個分開的真空區101和102，每個真空區101和102分別設有自控的真空供給源(未示出)。
在附圖中，所有所述織物支承元件均被示意性地示出而在機器方向上具有相同的寬度。實際中，對於所有脫水箱來說，所述織物支承元件的寬度可以不同。一些脫水箱可需要不同寬度的織物支承元件，以便剛好容納在該位置處從所述成形織物排出的白水。也可需要不同寬度的織物支承元件，以便使所述漿料層在給定位置處獲得期望大小的壓力脈衝。經驗顯示所述織物支承元件在機器方向上的寬度與它們之間間隙的寬度之比應從大約1∶10至大約1∶0.5。
在附圖中示出了具有一個以上的室的脫水箱，並且為每個室施加真空度受控的真空。如果相鄰的室或脫水箱中的真空度不同，最好表面曲率以及還有可能的相應的織物支承元件間距也應不同。而且，經驗顯示一列順序布置的脫水箱或室中的真空度在機器方向上最好應相對平穩地增加。儘管真空度可在兩個相鄰的脫水箱或室中保持恆定，但在機器方向上不應減小，並且應避免壓力的急劇突變。換言之，所有變量不必以逐步方式平穩地變化；至少一些變量相鄰區可具有相同值。
權利要求
1.一種用於造紙機的雙織物混合型成形部，其具有第一成形織物和至少一個第二成形織物，並且(i)每個成形織物均具有紙張側和機器側；(ii)成形織物與夾在它們之間的漿料層一起沿著機器方向移動；(iii)成形織物由一系列織物支承元件支承，所述織物支承元件選自這樣的組即，該組包括輥、靜止織物支承元件以及輥和靜止織物支承元件兩者，每個成形織物的機器側均以滑動接觸的方式通過所述織物支承元件，而且所述織物支承元件支承在一列順序布置的脫水箱上，脫水箱具有彎曲的織物支承元件支承面；以及(iv)所述脫水箱設有分開的排水區，至少一些排水區與真空源連接，以提供分開的真空區，其中，(a)成形區包括所述成形部中的以下兩個位置之間的部分，即成形織物合在一起以將漿料層夾在它們之間的位置與所述兩個成形織物分開並使漿料繼續在它們二者之一上的位置；(b)所述脫水箱在所述成形部內提供至少四個分開且不同的真空區；(c)支承著所述織物支承元件的所述彎曲支承面的曲率半徑在機器方向上逐漸減小，或者，支承著所述織物支承元件的所述彎曲支承面的曲率半徑在續連支承面上沿機器方向減小。(d)在每個真空區內，所述織物支承元件的間距是恆定的，並且在續連真空區上，所述織物支承元件的間距在機器方向上減小；或者，每個所述真空區內的續連織物支承元件的間距在機器方向上減小；(e)支承著所述織物支承元件的所述脫水箱被構造和布置成使所述織物支承元件在機器方向上與第一成形織物和第二成形織物的機器側依次交替接觸放置；以及(f)在所有所述脫水箱上所有所述織物支承元件在機器方向上均具有相同寬度；或者，並非所有所述織物支承元件在機器方向上具有相同的寬度。
2.如權利要求1所述的成形部，其特徵在於，每個真空區內的所述織物支承元件的間距是恆定的，續連真空區內的所述織物支承元件的間距在機器方向上減小。
3.如權利要求1所述的成形部，其特徵在於，每個真空區內的所述織物支承元件的間距不是恆定的，每個續連真空區內的所述織物支承元件的間距在機器方向上減小。
4.如權利要求1所述的成形部，其特徵在於，在續連真空區上支承所述織物支承元件的所述彎曲支承面的曲率半徑在機器方向上減小。
5.如權利要求1所述的成形部，其特徵在於，在續連真空區上支承所述織物支承元件的所述彎曲支承面的曲率半徑在機器方向上逐漸減小。
6.如權利要求1所述的成形部，其特徵在於，每個脫水箱提供至少一個真空區。
7.如權利要求6所述的成形部，其特徵在於，至少一個脫水箱提供至少兩個真空區。
8.如權利要求7所述的成形部，其特徵在於，每個脫水箱提供至少兩個真空區。
9.如權利要求1所述的成形部，其特徵在於，所述織物支承元件的寬度與它們之間的間隙的寬度之比從大約1∶10變化至大約1∶0.5。
10.如權利要求1所述的成形部，其特徵在於，所述成形部還包含設有真空輔助排水裝置的轉向輥。
11.如權利要求1所述的成形部，其特徵在於，所述成形部還包含未設有真空輔助排水裝置的轉向輥。
全文摘要
用於造紙機的雙織物混合型成形部(1)，織物支承元件(70、71、73、72)的間距在機器方向上遞減；通過脫水箱(53、54、10、55)施加給成形織物(2、4)的真空度在機器方向上增加；兩個成形織物(2、4)和夾於之間的漿料層當它們沿著機器方向行進時在成形部內橫跨至少四個分開且不同的真空區；施加給至少四個分開且不同的真空區中的最後一個真空區的真空度高於施加給分開且不同的真空區中的第一個真空區的真空度；施加給至少四個分開且不同的真空區的真空度遵循預選的變化趨勢；攜帶織物支承元件(70、71、73、72)的脫水箱(53、54、10、55)這樣布置，即支承元件(70、71、73、72)依次交替位於兩個成形織物(2、4)的機器側。
文檔編號D21F1/00GK1886555SQ200380110884
公開日2006年12月27日 申請日期2003年12月22日 優先權日2003年12月22日
發明者沃恩·維爾德方, 理察·皮特, 託馬斯·黑爾比希 申請人:阿斯頓詹森公司