制造高填料含量的纸或纸板的造纸机或纸板机以及方法 |
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申请号 | CN201410095851.9 | 申请日 | 2014-03-14 | 公开(公告)号 | CN104074091A | 公开(公告)日 | 2014-10-01 |
申请人 | 维美德技术有限公司; | 发明人 | 卡里·尤皮; 蒂莫·瓦尔卡马; 萨米·安蒂莱宁; | ||||
摘要 | 本 发明 涉及制造高填料含量的纸或纸板的造纸机或纸板机以及方法。该造纸机或纸板机包括:成形部,其中设有被设置成网回路的网;封闭牵引式 压榨 部,其中形成有至少两个压榨压区;干燥部,其中设有至少一个烘缸。成形部包括能够以分层的方式将液体供应到网上的流浆箱,并包括紊流发生器和 喷嘴 室。紊流发生器具有至少三个扩散器,其中的中心扩散器具有两个被设置在出口处并以收敛方式延伸到喷嘴室内的 叶片 。叶片使流经中心扩散器的液体与流经邻近扩散器的液体分离。在幅材的输送方向上,在干燥部中的至少一个烘缸之前设有冲击干燥装置。本发明能够提高通过纸或纸板的填料含量,同时维持纸或纸板的强度。 | ||||||
权利要求 | 1.一种造纸机或纸板机,包括: |
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说明书全文 | 制造高填料含量的纸或纸板的造纸机或纸板机以及方法技术领域[0001] 本发明涉及一种制造高填料含量的纸或纸板的造纸机或纸板机以及对应的方法。 背景技术[0002] 在造纸时,造纸商的目标是使用尽可能多的填料,以便保持为后来造出的纸所需的功能属性。这是由于实际上纤维的价格约比填料(PCC)的价格高六倍。填料GCC甚至比PCC还便宜。然而,使用填料GCC会导致纸的松厚度下降。除强度及松厚度下降以外,填料含量较高通常还会限制造纸机的运行性(runnability)。此外,较高的填料含量使纸在湿时强度降低,所以当幅材开始在干燥部运行时相当具有挑战性。此外,在施胶压榨时要求纸有一定的最小强度,以使得纸能够在潮湿时承受自然牵引力和其他开放空间应力。已知的造纸机或纸板机能够取得填料含量高达30%的纸或纸板。 发明内容[0004] 本发明的发明人发现,通过将淀粉或大量的精磨纤维或一些其他化学品添加至幅材中间层能够提高纸或纸板的强度。如果可以将上述加强材料提供到幅材的中间,而不是其边界层(即纸幅或纸板幅的表面),幅材的强度属性就能够得到显著提高。因此,较大量的填料能够被添加至纸内,同时纸的强度属性可被维持在要求的范围中。 [0005] 具体地,已经发现,在淀粉或精磨纤维被直接地添加至幅材中间的情况下,纸的强度超过淀粉或精磨纤维被加入成浆池(machine chest)即被添加至纸的边界层内(如当前所做的)的情况下的强度。当将更大量的精磨纤维添加至中间层内时,能够实现与使用淀粉时相似的结果。 [0006] 因此,需要一种制造高填料含量的纤维幅材的纤维幅材机(造纸机或纸板机)以及方法,其能够提供中间层中的填料含量较高的幅材。这种造纸机或纸板机显著降低了纸或纸板的生产成本。 [0007] 根据本发明,纤维幅材机(造纸机或纸板机)包括:成形部,其中设有至少一个用于由纤维悬浮液来形成幅材的网,所述网被设置成网回路;封闭牵引式压榨部,其中在两个辊之间形成有至少两个压榨压区,每个辊被设置用来使成形部输送来的幅材脱水;以及干燥部,其中设有至少一个用于干燥从封闭牵引式压榨部输送来的幅材的烘缸。成形部包括流浆箱,该流浆箱能够以分层的方式将液体供应到网上,并包括紊流发生器和喷嘴室,喷嘴室具有两个形成喷嘴出口的收敛壁。 [0008] 紊流发生器具有至少三个扩散器,扩散器在经由供给装置供应到各扩散器的液体中产生紊流,供给装置用于将浆料悬浮液和/或水以液体的形式来供给。这些扩散器中的每一个具有进入喷嘴室的出口。至少三个扩散器中的中心扩散器具有两个被设置在中心扩散器的出口处并以收敛方式延伸到喷嘴室内的叶片。这些叶片使流经中心扩散器的液体与流经邻近扩散器的液体分离。此外,在幅材的输送方向上,在干燥部中的至少一个烘缸之前设有冲击干燥装置。 [0009] 在如上所述具有流浆箱的造纸机或纸板机中,叶片的尖端的位置使得主要由水组成的中心层在中心层边界处不会与邻近的浆料悬浮液层混合。因此,尽管由于产生的紊流引起物质在相应液体中良好散布,但各液体却由于叶片而保持彼此分离。因此,通过将添加剂供应到被设置在中心的水层,就能够供应期望量的添加剂以便设定后面形成的纸幅或纸板幅的属性,添加剂例如为填料、淀粉或精磨纤维。 [0010] 因此,不同的液体可按分层的方式被供应到成形部的网,因此维持各液体层的纯度。因为根本不会发生多层的混合,所以水层中例如填料材料、精磨纤维、氧离子淀粉等添加剂会维持其在待形成的幅材的中心的位置,而不会散布到浆料悬浮液层。因此,能够避免因混合而引起添加剂的降解以及随后的与来自邻近液体层的材料的相互作用。因此,能够维持添加剂的期望属性。相应地,通过以相应的层来供应相应的材料,能够容易调整后面形成的纸或纸板的期望属性,这是因为不会由于与邻近各层混合而导致添加剂中的各材料属性的下降。 [0011] 具体地,可以实现在中心水层中增大填料含量,使中心层中的填料(含量)的范围为从30%至50%。这样较高的填料含量是优选的,这是因为填料材料本身相对便宜。 [0012] 有利地,根据本发明,一个或多个邻近扩散器可具有被设置在出口处的附加叶片,附加叶片的长度比中心扩散器的邻近叶片短。 [0013] 因此,在外侧各层与中心水层汇聚之前使这些外侧层汇聚。因此,在外侧层汇聚时,由于外侧层的汇聚而在这些外侧层的边界中可能发生的微小紊流就不会影响中心水层。 [0014] 有利地,根据本发明,成形部可包括夹网成形器或混合成形器,封闭牵引式压榨部可包括至少两个被相继设置的靴式压榨辊,而且冲击干燥装置可被设置成靠近封闭牵引式压榨部。 [0016] 有利地,根据本发明,冲击干燥装置可包括被水平和/或竖直地设置的冲击干燥器。由此,在幅材进入烘缸段之前,能够实现高于60%的改善的干量。 [0017] 有利地,根据本发明,幅材在冲击干燥装置中的行进路径可以是弯曲的。因此,能够改善幅材的运行性,并能够节省用于造纸机或纸板机的安装空间。 [0018] 有利地,根据本发明,烘缸的数量可小于20,并且干燥部的运行速度可为至少1600m/min。由于幅材的干量增大,所以能够减小干燥部的尺寸,同时能够提高干燥部的运行速度。因此,尽管机器能够被减小尺寸,产量却能够提高。 [0019] 有利地,根据本发明,流浆箱能够沿向上的方向将液体注射到形成于至少一个网与第二网之间的间隙内,同时至少一个网与第二网这两个网可沿竖直向上的方向运行。由此,能够消除由重力引起的多个液体层的相互作用。因此,不影响各层的纯度。 [0020] 根据本发明,制造高填料含量的纤维幅材的方法包括以分层方式将液体供应到造纸机或纸板机的成形部的网上以形成幅材的步骤。被供应到网上的液体层包括至少两个被中心水层分离的纸浆层。然后,所形成的幅材通过封闭牵引式压榨部被输送,封闭牵引式压榨部包括在两个辊之间形成的至少两个压榨压区,每个辊用于使幅材脱水,以使松厚度保持在可接受的范围,而且通过其中设有至少一个烘缸的干燥部,使从封闭牵引式压榨部输送来的幅材干燥。 [0021] 有利地,根据本发明的方法,纤维幅材中的填料含量的范围为从30%到50%。 [0022] 有利地,根据本发明的方法,中心水层包括清水、稀释水、和/或白水。 [0023] 有利地,根据本发明的方法,在中心水层被供应到网上之前,淀粉和/或精磨纤维被添加至中心水层。 [0024] 有利地,根据本发明的方法,幅材的干量(drying content)在幅材被输送到烘缸段之前高于60%。 [0025] 有利地,根据本发明的方法,干燥部中的幅材的运行速度为至少1600m/min。 [0026] 根据上述方法和有利的替换方式,能够实现上述关于根据本发明的造纸机或纸板机的优点。 [0027] 因此,根据本发明提供一项技术,尽管与现有技术的方案相比填料含量有很大增加,但通过该技术能够控制幅材的质量和强度。填料的增加会造成幅材强度的丧失。因此,尾部引纸的方式以及干燥部开始端的运行性需要一定程度的注意。然而因为在填料含量高时,烘缸段之前的干量显著提高,所以这些缺陷能够被克服。 [0028] 为了将松厚度保持在可接受范围,当干量减小且仍留有运行性问题时,压榨部要求较低的载荷。因此,在湿而冷的幅材接触热烘缸之前,在干燥部的开始处设置有冲击干燥单元。因此,幅材的温度升高,而且幅材的干量上升。例如,在填料级别为40%的情况下,幅材的干量超过60%。此外,在干燥部中,冲击干燥单元的上游、幅材在尾部引纸中的控制以及正常运行相当容易。附图说明 [0029] 由以下结合附图对本发明优选实施例的描述,将理解进一步的优点。 [0030] 图1是根据本发明的实施例的被安装在造纸机或纸板机的湿部的流浆箱结构的剖视图。 [0031] 图2是图1所示的流浆箱结构的扩散器部和喷嘴部的放大图。 [0032] 图3是根据本发明的实施例的造纸机或纸板机的示意图。 [0033] 图4是示出增大淀粉含量对幅材的内部强度的影响的示意图。 具体实施方式[0034] 在图1中,流浆箱99从左向右包括:进浆总管39、41和43,例如浆料悬浮液和/或水之类的液体通过流浆箱冲浆泵(图中未示)被供给到进浆总管;集合管,其中设置有供给管25、27和29;扩散器室,其中设置有扩散器管1、3、5、7和9;以及喷嘴室,具有收敛壁21、22,这些收敛壁形成堰板开口(喷嘴出口)24。歧管25、27和29从进浆总管39、41和43到扩散器管1、3、5、7和9形成连通。叶片11、13、15和17分别经由接头31、33、35和37,被附接到扩散器管1、3、5、7和9的出口。叶片11、13、15和17具有楔形横截面,其中厚端被附接到相应的扩散器管,而薄端11a、13a、15a和17a朝向堰板开口突出。这些叶片以交错的方式被设置,即叶片11、13作为中心叶片在长度方向上延伸超过叶片15、17。 [0035] 各种液体从进浆总管39、41和43,经由歧管25、27和29,被泵送到相应的扩散器管1、3、5、7和9。根据本发明,例如白水或清水这样的水从进浆总管41经由歧管29被供给到扩散器管1,同时其他扩散器管3、5、7和9供应浆料或浆料悬浮液。在各液体已经进入相应的扩散管1、3、5、7和9之后,在这些液体中产生紊流,以便实现相应液体中存在的添加剂和材料的期望分布状态。具体地,经由歧管29被供应到扩散器管1的水中存在大量的填料和淀粉。 [0036] 在喷嘴室中,在液体朝向造纸机或纸板机的成形部射出之前,叶片11、13、15和17保持各液体层分离。每个叶片11、13、15和17经由以自由方式枢转的接头31、33、35和37,被附接到位于相应的扩散器管1、3、5、7和9之间的壁部。因此,远离位于最上方和最下方的扩散器管5、9,扩散器管1、3和7中的每一个分别通过叶片11、13、15和17中的两个叶片来延续。位于最上方和最下方的扩散器管5和9分别通过叶片15与喷嘴室壁22以及叶片17与喷嘴室壁21来延续。 [0037] 在图1中的扩散器管1、3、5、7和9的右侧端,从扩散器管1、3、5、7和9朝向喷嘴室,即朝向相应的刮刀叶片11、13、15和17以及喷嘴室壁21、22,以均匀平滑的方式形成有过渡区,以避免使相应的流动和液体发生搅动的障碍。这用来避免由于分别位于叶片11、13、15和17与喷嘴室壁21、22之间的扩散器管1、3、5、7和9,而出现对应的各液体层的边界的搅动和产生进一步的紊流。 [0038] 因此,通过喷嘴室朝向堰板开口24流动的各液体仍被各叶片11、13、15和17分离。叶片11、13、15和17的表面摩擦维持各液体层的边界区域中的紊流。因此,当在叶片15的尖端15a处汇聚被叶片15分离开的浆料或浆料悬浮液流时,或当在叶片17的尖端17a处汇聚被叶片17分离开的浆料和纸浆液体流时,因为相应的边界区域中的紊流仍然比例小,所以各液体层之间不会发生相互作用。因此,浆料或浆料悬浮液流随后将会在叶片15、 17的尖端15a、17a的下游合并在一起。叶片15、17的长度可被选择成,使得叶片15、17到叶片11、13的尖端11a、13a的距离足以确保各浆料或浆料悬浮液合并在一起。叶片11、13和喷嘴室壁21、22维持浆料或浆料悬浮液流中的紊流。 [0039] 当由浆料或浆料悬浮液组成的上述多个液体层分别在尖端11a和尖端13a处,与在叶片11与叶片13之间流动的水层汇聚时,会产生与如上所述相同的效果。如以上已经描述的,叶片11和13的尖端11a和13a分别被设置成与尖端15a、17a相比,更靠近堰板开口24。也就是说,使水层与浆料或浆料悬浮液层分离的叶片11、13的长度分别超过叶片15、17的长度。关于这方面,还必须注意,尽管叶片11、13的长度在图中相互对应,叶片11、13可具有不同长度,但重要的是叶片11、13的长度分别超过其他叶片15、17的长度。 [0040] 在汇聚水层与浆料或浆料悬浮液层之后,液体经由堰板开口24以分层的方式喷射到成形部的网或织物上以进行进一步的处理,例如脱水、压榨和干燥。从叶片11、13的尖端11a、13a到成形部的距离短,以确保分层的结构。因为薄的叶片尖端11a、13a极大程度上改进了幅材的分层结构,所以叶片尖端的厚度小于0.5mm,优选地小于0.3mm。因此,在成形部形成幅材W。 [0041] 为了调整喷射出的液体流,在上喷嘴室壁22处设置有堰板凸缘23。堰板凸缘23可在原位被调整,即具体地堰板凸缘23的作用范围可通过例如水平或竖直堰板定位器、微调器等等的已知工具来调整。为了简化事项,这些并未在图中示出。应注意,由于喷射出的液体的分层结构,堰板的作用范围R(见图2)优选为1到10mm,由此有利地作用在喷射的液体流(也被称为“自由射流”)上而不会影响各液体层的纯度。因此,借助根据本发明的流浆箱结构,能够在比现有技术已知的更高的程度上影响喷射的液体流。 [0042] 此外,由于液体的分层结构,即水层被夹在浆料或浆料悬浮液层之间,因为各液体层的混合能够被切实地排除,所以各液体层中存在的添加剂和其他物质不会发生相互作用。因此,有利于通过将添加剂或其他物质引入浆料或浆料悬浮液/水中,来调整后来形成的纸或纸板的属性。此外,特别地,能够增加水层中的填料量,由此与具有相对高填料含量的纸或纸板相比,能够实现显著的成本下降。 [0043] 图3示出根据本发明的造纸机。该造纸机包括成形部101、压榨部102和干燥部103。成形部101包括夹网成形器。压榨部102具有两个压榨部分102a、102b,每个压榨部分包括分别在相应的两个压榨辊118与119之间形成的压榨压区。干燥部103具有冲击干燥器123、124,这些冲击干燥器被设置在第一烘缸组125之前。 [0044] 图3中的成形部101包括:流浆箱99;下网105,在被胸辊106引导时形成循环回路;吸附辊107a、107b和导辊108;以及上网109,在被胸辊106和导辊110引导时形成第二循环回路。应注意,根据该实施例,成形部是以竖直方式被设置的。因此在图3中,当上网回路被设置在流浆箱99的左侧和上方时,下网回路被设置在流浆箱99的右侧和上方。下网105与上网109在它们之间形成了双网部。纤维悬浮液从流浆箱99被供给到在下网105与上网109之间形成的间隙内。在双网部,上网回路109内具有脱水箱装置111,脱水箱装置111设有弯曲的甲板并将上网109引导到存在于下网105与上网109之间的纤维悬浮层的表面上。 [0045] 在图3的示例中,在脱水箱装置111中,在第一脱水箱后设有第二脱水箱,第二脱水箱被设置在上网109侧,而且与第二脱水箱相对的是可调加载元件,这些可调加载元件被设置在下网105侧。应注意,附图标记“111”被指定标识这样的整个脱水箱装置。因此,例如第一或第二脱水箱或可调加载元件的各元件未在图中详细示出。 [0046] 在处于下网105侧的脱水箱装置111之后的是第一吸附辊107a,第一吸附辊107a使仍被夹在下网105之间的幅材W转向从而运行到右侧。此外,上网109被引导,由此在吸附辊107a的区域中,上网109借助吸附辊107a而与下网105分离。吸附辊107a之后设有吸附辊107b。吸附辊107b被设置在比吸附辊107a低的高度。因此,幅材W以倾斜向下的方式朝向吸附辊107b被运送。吸附辊107b之后设有吸水箱114,在幅材W被输送到压榨部102的第一压榨回路102a之前,幅材W的绝干固体含量在吸水箱114上被增大。 [0047] 在吸水箱114之后,幅材W借助引纸辊116从下网105的向下倾斜部经过,到达压榨部102的第一压榨部分102a的引纸毯115。在此应注意,压榨部102具有两个被相继设置的对应的压榨部分102a、102b。此外,因为压榨部102b或多或少地对应于压榨部102a,所以对应的元件设有相同的附图标记,因此将省略它们的重复描述。 [0048] 两个压榨辊118、119之间形成有压榨压区N,这两个压榨辊中处于上部的辊为靴辊118,而处于下部的辊为支辊119。靴辊118设有静止的凹面,柔性外壳围绕该静止的凹面旋转。幅材W经过夹在引纸毯115与下毛毯117之间的压区N(引纸毯115也起到上毛毯的作用),引纸毯115与下毛毯117均接收从幅材压榨出的水。在压榨压区N,支辊119抵靠靴辊118的凹面压榨毛毯(织物)115、117,由此形成所谓的延长压区,所述延长压区的长度大于由两个硬表面辊形成的压区的长度。在压区N的处于下毛毯117侧的下游设有吸附辊120,吸附辊120的一个功能是在上毛毯115与幅材W分离时的阶段,确保幅材W跟随下毛毯117。此后,幅材W借助被设置在第二压榨回路102b中的引纸辊116,从下毛毯117被输送到第二压榨部102b的引纸毯115上。 [0049] 此后,幅材的处理即压榨,以与第一压榨部102a相同的方式进行。在第二压榨部102b中,当上毛毯115与下毛毯117分离时,在压榨压区N的下游,幅材W借助输送织物121从下毛毯117被输送到压榨部103的第一干燥织物122。向输送织物的输送借助另一引纸辊135来实现,另一引纸辊135被设置在由输送织物121形成的回路中。 [0050] 干燥部103首先包括水平冲击干燥器123,接下来是竖直冲击干燥器124和至少一个烘缸组125。水平冲击干燥器123包括吹气单元126,干燥织物122在受到支撑辊127引导时形成循环回路。支撑辊是以凸起形式来设置的,即在幅材经过冲击干燥器123时,幅材的行进路径朝向吹气单元126弯曲。当幅材W在由干燥织物122和支撑辊127支撑的同时,在吹气单元126下方经过时,加热的空气从吹气单元126朝向幅材W被吹出,使得幅材W被加热,水从幅材W表面蒸发。此后,幅材W从第一干燥织物122被输送到第二干燥织物128,第二干燥织物128运送幅材W经过竖直冲击干燥器124和第一烘缸组125。在干燥织物128由支撑辊129来引导时,干燥织物128首先形成竖直回路,吹气单元130、131被设置在该竖直回路的两个相对的竖直部分上。当幅材W沿向下的方向竖直地运行时,第一吹气单元130将加热的空气吹送到幅材W的表面;而当幅材W返回沿向上的方向运行时,第二吹气单元131对着幅材W吹送加热的空气。以类似于水平冲击干燥器123的方式,支撑辊129也是以凸起形式设置的,使得幅材的行进路径分别朝向吹气单元130、131弯曲。 [0051] 在幅材经过竖直冲击干燥器124后,幅材W在由干燥织物128支撑的同时,沿弯曲的路径通过第一烘缸组125,第一烘缸组125包括多个处于上排的蒸汽加热的烘缸132以及多个处于下排的反向辊133。应注意,在第一烘缸组125之后,还可设有一个或多个其他烘缸组,其他烘缸组可包括一个或两个网。 [0052] 从成形部101通过压榨部102直到干燥部103的开始,幅材在全部距离上经过封闭牵引(closed draw)。因此,幅材没有被不必要地伸展,而且断裂的数量能够被有利地最小化。 [0053] 图4是示出当幅材中的淀粉量增大时幅材的内部强度增大的示意图。虚线表示根据现有技术增加淀粉,即淀粉被添加至成浆池的情况。实线表示淀粉被添加至经由流浆箱99供应的水(白水或清水),而且当悬浮液被喷射到位于两个成形网105、109之间的间隙内时,在两个或更多个悬浮液层之间形成中间纯水层的情况。 [0054] 还应注意,后面形成的纸或纸板的松厚度会随着填料含量增大而减小。因此,为了受益于增大填料含量带来的优点,就必定会由于在干燥部之前设置冲击干燥器,而面临例如运行性变差的缺陷。 |