专利名称：用于造纸机的混合型成形部的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于造纸机的双织物混合型成形部。在混合型成形部中，浆料喷流从流浆箱堰板喷射到第一成形织物上，所述第一成形织物在水平面上沿着机器方向行进通过一系列包括传统的敞开式单织物成形部的脱水箱。然后，第二成形织物在双织物混合型成形部的起始处与外露的纸张上表面形成紧密接触。部分形成的纸张和未排水的浆料夹在两个成形织物之间；然后通过两个成形织物排水。所述第二成形织物在所述双织物混合型成形部的末端处从成形的纸张的上表面分离，并且所述纸张在所述第一成形织物上传送至挤压部。本发明涉及所述双织物混合型成形部中的以下两个位置之间的部分，即所述第一和第二成形织物合在一起以将所述浆料夹在它们之间的位置与所述第一和第二成形织物分离而纸张继续在所述第一成形织物上的位置。尽管在此所述的成形部包含单个第二成形织物部，但本发明并不局限于此。也可以具有一个以上的双织物混合型成形部，并且也可以具有第二流浆箱，其在第二双织物混合型成形部之前将第二浆料层释放在所述第一成形织物上。
背景技术：
在混合型成形部中，所述两个成形织物不是沿着直线路径行进的。所述成形织物一起通过一列顺序布置的辊和脱水箱，它们交替位于所述两个成形织物侧，从而限定出了所述两个成形织物的波形路径。每个所述脱水箱均具有一个弯曲支承面，其承载着一组与所述成形织物的机器侧接触的织物支承元件例如刮板(blade)。每个所述脱水箱也可与受控的真空源连接。这些弯曲支承面可使移动的成形织物沿着期望的波形路径行进。向所述脱水箱施加真空度受控的真空具有两个作用其可加快将水从两个移动的成形织物之间的浆料中去除，并且其可使两个移动的成形织物的路径偏转到所述织物支承元件之间的间隙中。两个移动的成形织物的上述偏转会在夹在它们之间的浆料层内产生正压力脉冲，所述正压力脉冲可在所述浆料内沿着机器方向产生流体运动；这样，就会在所述浆料内产生剪切作用，其用于破碎纤维絮。
由移动的成形织物在每个所述织物支承元件的边缘处的偏转角所产生的每个压力脉冲的实际幅度会显著影响最终生产的纸张质量。由每个所述织物支承元件产生的压力脉冲的强度应被选择成可与所述织物支承元件上的浆料的状况和性能匹配。因此，迫切需要在较多的水从所述浆料中排出和初期纸幅形成时能够改变压力脉冲的强度和/或幅度。
已经发现在所述成形部内对成形织物偏转控制得不好会对成形过程产生负面影响，进而会对正在制造的纸制品的质量产生不良影响。
发明内容
在操作的双织物混合型成形部中每个所述织物支承元件的边缘处的实际的成形织物偏转角已经发现受控于以下几个因素。这些因素包括1.用于所述成形区的结构中的结构构件的几何布局；包括织物支承元件的元件间的间距、织物支承元件在机器方向上的宽度以及连接着所述织物支承元件的支承面的曲率半径；2.施加给所述脱水箱的真空度，其可控制移动的成形织物向所述织物支承元件之间的间隙偏转的程度；以及3.施加给两个移动的成形织物中的每一个成形织物的机器方向上的张力大小。
如在此所用，下面所采用的这些术语具有以下意思(i)术语“机器方向”，或“MD”指与所述成形织物背离流浆箱堰板的移动方向大致平行的方向；(ii)术语“间距”指续连的织物支承元件在机器方向上的中心间的间隔；以及(iii)术语“织物支承元件”指成形织物以滚动接触的方式移动通过的移动表面例如辊，或成形织物以滑动接触的方式移动通过的静止表面例如刮板、案板或类似物。
在纸张成形的初始阶段，当施加给所述成形织物的机器侧进而施加给初期纸幅的真空度很低时，控制成形织物偏转的主导因素是所述成形部的几何形状和施加给所述两个成形织物的张力。而且，尽管施加给所述两个成形织物的张力通常相同，但也可使用两种不同大小的张力。在总调节模式内设定两种张力，以在夹于两个移动的成形织物之间的浆料层内获得期望大小的压力脉冲。
从所述浆料层最初夹在两个移动的成形织物之间的位置直至两个成形织物分离的位置，浆料层的稠度由于水从初期纸幅的排出而持续增加。在所述浆料的稠度增加的同时，所述浆料内的单个纤维的移动性也会相应地降低。这些变化要求较强的压力脉冲，以提供有益的纤维运动，从而，可提高初期纸幅中的纸张性能。然而，所述初期纸幅最终会达到不能再发生另外有益的纤维运动的稠度。从所述位置一直到两个移动的成形织物分离为止，必须通过仔细谨慎地选择所要求的真空度来控制压力脉冲强度以使排水得以继续，并且必须通过仔细谨慎地选择半径、织物支承元件的间距和织物支承元件的宽度以将压力脉冲强度的大小控制在不会破坏初期纸幅成形的水平。
在有益的纤维运动仍能发生的初始纸张成形期中，对较大压力脉冲的需要以比通过分别控制施加给成形织物的真空度所能实现的速率快的速率增加。这是由于真空度必须限制在不会引起过分排水的值下，过分排水会在可实现期望的成形益处之前降低纤维的移动性和设定纸张性能。因此，必须通过使所述成形织物在所述织物支承元件的边缘处具有较大的偏转来获得较大的压力脉冲，较大的偏转可通过以下方式实现在所述织物支承元件之间使用较宽的间距和/或在连接着织物支承元件的结构中使用较大的曲率半径和/或安置相对的织物支承元件例如刮板来增大成形织物向所述织物支承元件之间的间隙的偏转。
因此，显然存在必须要给予考虑以使纸张制品的质量最优化的变量矩阵。本发明基于以下认识，即在创造用于造纸机的改进的双织物混合型成形部中必须要考虑到以下因素(a)所述织物支承元件的间距应沿着机器方向逐渐减小；(b)通过所述脱水箱施加给所述成形织物的真空度应沿着机器方向增加；(c)两个所述成形织物以及夹在它们之间的浆料层在沿着机器方向行进时应在所述成形部内横跨至少四个分开且不同的真空区；(d)施加给所述至少四个分开且不同的真空区中的最后一个真空区的真空度必须高于施加给所述分开且不同的真空区中的第一个真空区的真空度；(e)施加给所述至少四个分开且不同的真空区的真空度必须遵循预选的变化趋势；以及(f)携带着所述织物支承元件的所述脱水箱应被布置成这样，即所述织物支承元件依次交替位于两个所述成形织物的机器侧。
因此，在第一较宽的实施例中，本发明试图提供一种用于造纸机的双织物混合型成形部，其具有第一成形织物和至少一个第二成形织物，并且(i)每个所述成形织物均具有纸张侧和机器侧；(ii)所述成形织物与夹在它们之间的浆料层一起沿着机器方向移动；(iii)所述成形织物由一系列辊和/或接触织物支承元件的静止织物支承，每个成形织物的机器侧均以滑动接触的方式通过所述织物支承元件，而且所述织物支承元件支承在一列顺序布置的脱水箱上，所述脱水箱具有弯曲的织物支承元件支承面；以及(iv)所述脱水箱设有分开的排水区，至少一些排水区与真空源连接，以提供分开的真空区，其中，(a)成形区包括所述成形部中的以下两个位置之间的部分，即所述成形织物合在一起以将所述浆料层夹在它们之间的位置与所述两个成形织物分开并使所述浆料继续在它们二者的之一上的位置；(b)所述脱水箱在所述成形部内提供至少四个分开且不同的真空区；(c)支承着所述织物支承元件的所述弯曲支承面的曲率半径在机器方向上逐渐减小，或者，支承着所述织物支承元件的所述弯曲支承面的曲率半径在续连支承面上沿机器方向减小。
(d)在每个所述真空区内，所述织物支承元件的间距是恒定的，并且在续连真空区上，所述织物支承元件的间距在机器方向上减小；或者，每个所述真空区内的续连织物支承元件的间距在机器方向上减小；(e)支承着所述织物支承元件的所述脱水箱被构造和布置成使所述织物支承元件在机器方向上与所述第一成形织物和所述第二成形织物的机器侧依次交替接触放置；以及(f)在所有所述脱水箱上所有所述织物支承元件在机器方向上均具有相同宽度；或者，并非所有所述织物支承元件在机器方向上具有相同的宽度。
优选地，每个所述真空区内的所述织物支承元件的间距是恒定的，续连真空区内的所述织物支承元件的间距在机器方向上减小。作为一种替代性方法，每个所述真空区内的所述织物支承元件的间距不是恒定的，并且在每个续连真空区内的所述织物支承元件的间距在机器方向上减小。
优选地，在续连真空区上支承所述织物支承元件的所述弯曲支承面的曲率半径在机器方向上减小。作为一种替代性方法，在续连真空区上支承所述织物支承元件的所述弯曲支承面的曲率半径在机器方向上逐渐减小。
优选地，每个脱水箱提供至少一个真空区。更为优选地，至少一个脱水箱提供至少两个真空区。最为优选地，所有脱水箱均提供一个以上的真空区。
优选地，所述织物支承元件的宽度与它们之间的间隙的宽度之比从大约1∶10向下变化至大约1∶0.5。
下面，参看附图描述本发明，附图包括图1示意性地示出了一种根据本发明的第一实施例的双织物混合型成形部；图2以较为详细的方式示意性地示出了图1中的所述混合型成形区；图3示意性地示出了图2的一种替代性结构；以及图4示意性地示出了图1中所示结构的另一种替代性结构。
具体实施例方式
首先，参看图1，示出了一种双织物混合型成形部1。成形部1大致水平布置；箭头A表示水平方向。
在本发明的所述成形部中，成形区60从胸辊50延伸至伏辊57，在成形区60处，纸张形成在第一成形织物2上。浆料层7从流浆箱堰板8喷射到第一成形织物2上。在所述成形区60内，所述双织物混合型成形部从以下两个位置中的一个位置延伸至另一个位置即，携带着浆料层7的第一成形织物2与第二成形织物4接触而将浆料层7夹在它们之间的位置，以及所述第一和第二成形织物分离的转向辊9的位置。纸张在第一成形织物2上继续向着挤压部移动。所述两个成形织物一起移动通过混合型成形部，从而，纸张可沿着箭头A所示的机器方向移动。
尽管图1中所示的成形部1包含单个位于第一成形织物2上的双织物混合型成形部单元61，但其他结构也是可以的。例如，可有一个以上的单元61位于所述第一成形织物上。每个附加单元61也可设有其自己的流浆箱，其将附加浆料释放在第一成形织物2上。
在成形区60的操作中，浆料喷流从流浆箱堰板8喷射，以在第一成形织物2的敞开表面部2A上提供含水非常大的浆料层7。第一成形织物2和浆料层7沿着箭头A所示的机器方向一起依次移动通过成形板51以及总体上以附图标记52表示的一系列脱水箱和其他各式各样的脱水装置。然后，携带着浆料层7的所述第一成形织物进入所述双织物混合型成形部中。第二成形织物4在此与浆料层7形成接触，从而，浆料层7夹在第一和第二成形织物2和4之间(见图2以获得更多细节)。随后，将浆料层7夹在中间的第一成形织物2和第二成形织物4这样通过，即它们各自的机器侧与一列顺序布置的单元接触。这些单元是导入脱水箱53、多室脱水箱10、相对织物支承元件单元54和转运箱55。多室脱水箱10这样定位，即其织物支承元件仅与所述第二成形织物的机器侧接触(见图2、3和4)。在双织物混合型成形部单元61的端部，第二成形织物4裹绕在转向辊9上，从而，可与浆料层7解除接触。然后，由第一成形织物2携带着的浆料层7又接着通过脱水箱56，最后输送通过在双织物混合型成形部单元61的端部的伏辊57到达所述挤压部(未示出)，以进一步处理。
图2示出了图1中所示的所述双织物混合型成形部的下部的较为详细的示意图。在图2中，第二成形织物4部分裹绕在成形辊3上，这样，沿着箭头A所示的机器方向传送的浆料层7就会夹在第一成形织物2和第二成形织物4之间。将浆料层7夹在中间的两个成形织物2和4通过多个脱水装置。所述第一成形织物的机器侧以滑动接触的方式通过导入脱水箱53、相对织物支承元件箱54和转运箱55。同时，第二成形织物4的机器侧在多室脱水箱10的下方以滑动接触的方式通过相对织物支承元件单元54。从而，两个成形织物2和4一起顺序通过这四个脱水单元导入脱水箱53、相对织物支承元件单元54、多室脱水箱10和转运箱55。在转运箱55之后，第二成形织物4部分裹绕在转向辊9上，并且与浆料层7脱离接触传送。浆料层7由第一成形织物2向着所述挤压部(未示出)载送。
在图2中，如图所示，称作导入脱水箱的脱水箱53设有单个真空室。相似地，如图所示，确保将浆料层7从第二成形织物4转送给第一成形织物2的所谓的转运箱55设有单个真空室。这些脱水箱53和55中之一或全部也可内部隔开，以提供两个或多个分开的真空区，每个真空区分别与分别控制的真空供给源(未示出)连接。所述实施例示于图4中。
在导入脱水箱53中，织物支承元件70安装在连续弯曲的织物支承元件支承面90上。作为相对织物支承元件单元的箱54为重力排水箱。从第一成形织物2的机器侧面上去除的水落入所述箱中，并从此处移走。所述相对织物支承元件箱包含织物支承元件71，它们安装在连续弯曲支承面91上。织物支承元件71可以或多或少的刚性安装，或织物支承元件71可安装在挠性且可调节的安装件例如由McPherson公开于US 6361657中的那些安装件上。转运箱55设有多个由连续弯曲面96支承的织物支承元件。
图2还示出了多室脱水箱10。如图所示，多室脱水箱10包含四个不同的真空区80、81、82和83，每个真空区均设有一个分别控制的真空供给源(未示出)。每个分开的真空区80、81和82之下设有一组织物支承元件73。织物支承元件73支承在弯曲支承面92、93和94上。
三个支承面92、93和94的曲率半径可采用以下几种形式。
(i)三个曲率半径可相同，从而，所有三个支承面92、93和94共同形成单个半径恒定的曲面。
(ii)三个曲率半径中至少一个可不同，或者所有三个曲率半径均不相同。如果采用这种结构，每个支承面92、93和94的曲率半径必须在机器方向上减小，使得支承面94的曲率半径始终是三个中最大的。
从图2还可明显地看出，多室脱水箱10上的织物支承元件73的间距不是恒定的。所述间距在机器方向上减小。
在图2中，位于真空区80一侧的向着所述流浆箱堰板的织物支承元件74是所谓的自动刮板，也称作刮刀。在使用时，当第二成形织物4沿着机器方向以滑动接触的方式通过自动刮板74时，自动刮板74可从第二成形织物4的机器侧上刮掉多余的水。
除弯曲织物支承元件支承面90的曲率半径不恒定以外，图3与图2相似。支承面90被分成具有R1、R2和R3的曲率半径的续连部分。每部分的曲率半径在机器方向上减小，从而，R1是最大的曲率半径。通过使导入脱水箱53内的织物支承元件的曲率半径的减小可依次增加第一和第二成形织物2、4的卷绕量(amount ofwrap)，从而浆料可受到越来越强的压力脉冲，因此，当成形织物2、4沿着机器方向通过所述织物支承元件时，在所述织物支承元件的每个边缘处会使所述浆料内产生剪切作用。这种特征还示于每个脱水箱53、54、10和55中。
除了导入脱水箱的单个或分离的织物支承元件用由Buchanan等人描述于US 2003/017438中的连续弯曲的导入件替换以外，图4与图2也相似。而且，转运箱55内部被分开，以提供两个分开的真空区101和102，每个真空区101和102分别设有自控的真空供给源(未示出)。
在附图中，所有所述织物支承元件均被示意性地示出而在机器方向上具有相同的宽度。实际中，对于所有脱水箱来说，所述织物支承元件的宽度可以不同。一些脱水箱可需要不同宽度的织物支承元件，以便刚好容纳在该位置处从所述成形织物排出的白水。也可需要不同宽度的织物支承元件，以便使所述浆料层在给定位置处获得期望大小的压力脉冲。经验显示所述织物支承元件在机器方向上的宽度与它们之间间隙的宽度之比应从大约1∶10至大约1∶0.5。
在附图中示出了具有一个以上的室的脱水箱，并且为每个室施加真空度受控的真空。如果相邻的室或脱水箱中的真空度不同，最好表面曲率以及还有可能的相应的织物支承元件间距也应不同。而且，经验显示一列顺序布置的脱水箱或室中的真空度在机器方向上最好应相对平稳地增加。尽管真空度可在两个相邻的脱水箱或室中保持恒定，但在机器方向上不应减小，并且应避免压力的急剧突变。换言之，所有变量不必以逐步方式平稳地变化；至少一些变量相邻区可具有相同值。
权利要求
1.一种用于造纸机的双织物混合型成形部，其具有第一成形织物和至少一个第二成形织物，并且(i)每个成形织物均具有纸张侧和机器侧；(ii)成形织物与夹在它们之间的浆料层一起沿着机器方向移动；(iii)成形织物由一系列织物支承元件支承，所述织物支承元件选自这样的组即，该组包括辊、静止织物支承元件以及辊和静止织物支承元件两者，每个成形织物的机器侧均以滑动接触的方式通过所述织物支承元件，而且所述织物支承元件支承在一列顺序布置的脱水箱上，脱水箱具有弯曲的织物支承元件支承面；以及(iv)所述脱水箱设有分开的排水区，至少一些排水区与真空源连接，以提供分开的真空区，其中，(a)成形区包括所述成形部中的以下两个位置之间的部分，即成形织物合在一起以将浆料层夹在它们之间的位置与所述两个成形织物分开并使浆料继续在它们二者之一上的位置；(b)所述脱水箱在所述成形部内提供至少四个分开且不同的真空区；(c)支承着所述织物支承元件的所述弯曲支承面的曲率半径在机器方向上逐渐减小，或者，支承着所述织物支承元件的所述弯曲支承面的曲率半径在续连支承面上沿机器方向减小。(d)在每个真空区内，所述织物支承元件的间距是恒定的，并且在续连真空区上，所述织物支承元件的间距在机器方向上减小；或者，每个所述真空区内的续连织物支承元件的间距在机器方向上减小；(e)支承着所述织物支承元件的所述脱水箱被构造和布置成使所述织物支承元件在机器方向上与第一成形织物和第二成形织物的机器侧依次交替接触放置；以及(f)在所有所述脱水箱上所有所述织物支承元件在机器方向上均具有相同宽度；或者，并非所有所述织物支承元件在机器方向上具有相同的宽度。
2.如权利要求1所述的成形部，其特征在于，每个真空区内的所述织物支承元件的间距是恒定的，续连真空区内的所述织物支承元件的间距在机器方向上减小。
3.如权利要求1所述的成形部，其特征在于，每个真空区内的所述织物支承元件的间距不是恒定的，每个续连真空区内的所述织物支承元件的间距在机器方向上减小。
4.如权利要求1所述的成形部，其特征在于，在续连真空区上支承所述织物支承元件的所述弯曲支承面的曲率半径在机器方向上减小。
5.如权利要求1所述的成形部，其特征在于，在续连真空区上支承所述织物支承元件的所述弯曲支承面的曲率半径在机器方向上逐渐减小。
6.如权利要求1所述的成形部，其特征在于，每个脱水箱提供至少一个真空区。
7.如权利要求6所述的成形部，其特征在于，至少一个脱水箱提供至少两个真空区。
8.如权利要求7所述的成形部，其特征在于，每个脱水箱提供至少两个真空区。
9.如权利要求1所述的成形部，其特征在于，所述织物支承元件的宽度与它们之间的间隙的宽度之比从大约1∶10变化至大约1∶0.5。
10.如权利要求1所述的成形部，其特征在于，所述成形部还包含设有真空辅助排水装置的转向辊。
11.如权利要求1所述的成形部，其特征在于，所述成形部还包含未设有真空辅助排水装置的转向辊。
全文摘要
用于造纸机的双织物混合型成形部(1)，织物支承元件(70、71、73、72)的间距在机器方向上递减；通过脱水箱(53、54、10、55)施加给成形织物(2、4)的真空度在机器方向上增加；两个成形织物(2、4)和夹于之间的浆料层当它们沿着机器方向行进时在成形部内横跨至少四个分开且不同的真空区；施加给至少四个分开且不同的真空区中的最后一个真空区的真空度高于施加给分开且不同的真空区中的第一个真空区的真空度；施加给至少四个分开且不同的真空区的真空度遵循预选的变化趋势；携带织物支承元件(70、71、73、72)的脱水箱(53、54、10、55)这样布置，即支承元件(70、71、73、72)依次交替位于两个成形织物(2、4)的机器侧。
文档编号D21F1/00GK1886555SQ200380110884
公开日2006年12月27日 申请日期2003年12月22日 优先权日2003年12月22日
发明者沃恩·维尔德方, 理查德·皮特, 托马斯·黑尔比希 申请人:阿斯顿约翰逊公司