用于处理纤维幅材的方法和设备的制作方法

专利名称：用于处理纤维幅材的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于处理纤维幅材的方法和设备，该设备包括将胶(sizing) 混合物、涂布材料或类似处理混合物分配到特定的纸板幅上的装置。本发明 还可用于纸幅及其他相应的纤维幅材。
本申请涉及通过压光进行施胶(表面胶合)、着色(pigmenting)、涂 布以及处理幅材。下文中，将以施胶作为实例来描述本发明，施胶是本发明 最优选的实施例。然而，本发明也可应用在其他的上述应用中。
背景技术：
通常，施胶是指将淀粉的水性混合物涂覆于纸板或纸的表面，然后压入 例如位于多个辊之间的压区中的幅材中。施胶还用于增加幅材的强度。施胶 还可以改进纸的表面特性及可印刷性。除了淀粉之外，施胶混合物可以包括 许多添加剂，而且在某些情况下，乳胶也可用作胶水的结合剂。本发明大体 上可应用于所有的胶水混合物及不同的纤维幅材。对于一些纸板等级而言， 例如用于瓦楞纸板及瓦楞纸的底纸，强度是最重要的特性之一。由于施胶可 用于显著改善纸板的其他特性中的弯曲强度和表面强度，因此希望对这些纸 板等级大量地施胶。目前，可以通过凹坑涂覆设备来获得最大的涂覆量，但 是对于现代的需求而言，凹坑涂覆设备的最高可能运行速度过低。因此，现 代的纸板机使用薄膜传递涂覆来分配胶料。在薄膜传递涂覆中，首先将胶料 涂覆在薄膜传递辊的表面上，胶料从薄膜传递辊的表面传递至幅材。纸板机 通常使用同步的双面涂覆，因此幅材穿过由两个薄膜传递辊形成的压区。所 述两个辊均设置有专用的涂覆杆。这些设备能够在幅材的一个表面上获得相 对较大的涂覆量，即，湿膜30至35g/m2。使用涂布混合物与表面涂布的区 别在于，其优选地使涂布混合物的固体颗粒保持在幅材的表面上。
然而，薄膜传递涂布设备的局限性在于有效性降低且不太经济。在薄膜 传递辊的压区中可以实现将胶水较好地渗透到幅材的纤维结构中，但是压区的长度相对较短，因此进入幅材中的实际吸收仅发生在压区之后。实际上， 由于胶水的干燥必须在压区之后立刻开始，以使幅材干燥而可触摸并为了引 导幅材，所以总的吸收时间较短。尽管可以使用薄膜传递压榨或涂布设备来 分配大量的处理材料，但是大量的处理材料会在幅材的表面与薄膜传递辊的 表面之间形成凹坑。较高的幅材速度会增加形成凹坑的风险，但是即使是在 较低的速度下也会形成凹坑。由于凹坑导致飞溅和幅材的振动，因此所谓的 微小凹坑的形成限制了最大的涂覆量，而且，由于凹坑的强湍流，凹坑的形 成甚至限制了空气通过压区。在薄膜传递压区中，当使用大量的胶水时，幅 材被弄得非常湿，这会导致操纵性能方面的问题。由于幅材是湿的，因此幅 材变得不牢固从而容易被撕破。润湿与干燥也会改变幅材的尺寸，而且必须 通过调节幅材张力并可能利用舒展辊来考虑尺寸的改变。非常细致地设计薄 膜传递涂布设备的涂覆腔以确保胶水的均匀分配。然而，要经常从纤维幅材 的表面移除材料，且所述材料能够直接在薄膜传递辊的表面或者同机器循环 一起被传递至涂覆腔，特别是当材料在刮刀条下停止时，这样会导致干扰， 而且甚至可能导致涂覆腔中的阻塞。此外，刮刀条及其保持架磨损得较快， 导致维修间隔较短。这样会导致较高的维修成本以及由于维修中断而引起的 产量减少。由于再生纤维中总是包含具有研磨作用的杂质，因此在使用再生 纤维的机械中，这些问题尤为明显，作为其中可以被提及的、最重要的具有 研磨作用的杂质是包含有纤维的颜料涂布颗粒。由于再生纤维在纸板的生产 中是非常重要的原料，因此在用于生产包装纸板的机器中尤其要强调这些问 题。在涂覆过程中，空气和杂质容易进入到机器循环中，必须随后通过有效
的除气器(deaemtor)和筛选设备将其去除。这些设备的价格昂贵，并且所 需的机器循环较长，所述机器的体积也较大。
薄膜传递涂覆中发生的问题和局限性在不同产品的生产中被不同地强 调。显然，具有强纸板等级的幅材的损坏危险没有具有较薄纸等级的、可能 由再生纤维制成的幅材的损坏危险严重。另一方面，在打印纸或打印纸板的 生产中，设备的磨损或污染减少。
在纸或纸板的涂布或施胶中，在刮削之后，通过将涂覆辊暴露给红外辐 射可以测量通过薄膜传递涂布设备的辊传递到幅材上的处理材料的量，通过 这种方法，基于辐射的衰减来确定留在胶水中或辊上的涂布材料层中的水量。基于确定的水量、处理材料的固态含量以及幅材与涂覆辊之间的传递系 数，可以计算出传递到幅材上的处理材料的量。通过该方法，难以确定微小 凹坑的形成和尺寸。基于从辊上刮削下来并返回到机器槽的胶水的量也可以 估计出被幅材留住的涂布材料的量。尽管上述方法也能以一定的精度来确定 凹坑，但由于供给到压区中的胶水的量和返回到机器槽中的胶水的量的差 异，即使通过该方法也难以控制压区之前的凹坑。

发明内容
本发明的目的在于提供一种设备，通过该设备可将处理材料分配到移动 的纤维幅材的表面上，所述处理材料的量可大幅改变，并且所述处理材料的 渗透可进行控制，以避免传统的薄膜传递压榨或凹坑压搾中的局限，这些局 限例如为处理材料的泄露及幅材的损坏。
本发明旨在将处理材料混合物分配到幅材的至少一个表面上，随后，将 幅材引导至位于两个辊之间的压区中，所述压区与分配位置间隔一定的距 离。通过引入的处理材料在该压区中形成微小凹坑，可测量凹坑的表面高度 并调节凹坑的高度，从而实现准确的、所希望的处理材料的渗透，同时避免 损坏幅材。
根据本发明的设备及方法的特征如独立权利要求的特征部分中所述。 通过本发明可获得显著的优点。
本发明最重要的优点是可大幅改变涂覆量。特别地，由于可获得较大量 的涂覆，根据本发明的设备相对于早期的方法而言是具有优势的。由于较长 的保持时间，即使是对于大量的处理材料来言，也具有时间使该处理材料置 于到幅材的表面上以及幅材的内部，而不会在辊的压区中被压榨出。原理上， 该装置可以在目前所知的产品所需的范围内根据需要使用尽可能大量的胶 水或涂布材料。如果需要，大量的涂覆还可能生产出新的产品种类。处理材 料的量和形成的轮廓可通过喷嘴的供给量或通过改变喷嘴的大小来调节。保 持时间仅可通过改变涂覆单元与压榨辊之间的距离即可调节。胶水渗透的最 后调节通过改变压搾辊的压区的压力来进行。影响渗透的另一因素是形成的 微小凹坑的表面高度。根据本发明，可测量凹坑的表面高度并增加涂覆量， 如果需要，也可减小压区与涂覆位置之间的距离。通过这种调节，可避免凹坑的高度相对于幅材速度增加太多，同时可避免产生上述的泄露和幅材损坏的问题。
最优选地，在幅材的两侧面上同时执行涂覆，因此，仅需一个处理站以及该处理站所需的干燥器。然而，不同量的处理材料混合物可被分配到幅材的不同侧上，或者甚至可以使用不同的处理材料混合物。该设备还可以在湿的表面上直接进行双重涂覆。这可通过在常用的薄膜传递单元中形成辊压区而完成，从而使压榨辊具有常用的涂覆杆，由此将第二层胶水传递到压区中的幅材。可将高温的处理混合物分配至幅材的表面上，因此处理混合物通常不太粘，从而可在幅材的表面上更快地变干。当幅材仍是较热时，还可以通过将幅材直接从干燥器引导至涂覆装置来加快水的蒸发。
例如压光机压区也可用作辊压区，以使其中一个辊为软辊且另一个辊为可加热的辊。相应地，其中一个辊或甚至两个辊都可以用带来代替，压区可
以由靴状压光机(shoe calander)形成。由于可加热的辊或带，如果传递至位于压区处的幅材的干燥效果足够，则可以消除压榨之后的在较长的、优选为可调节的保持时间内的变干。因此，通过本发明可以仅以涂覆和热的压光压区来代替涂覆、涂覆的压区压榨、压光及干燥。由此可以省略非常昂贵的流化床(fluid bed)或红外干燥机，且可以降低系统的购置价格，并可将系统设置于较小的空间中，当更新生产线时，这是非常有优势的。通过含淀粉的胶水和不同的涂布混合物，该设备可避免胶水粘着到热辊或带表面。当进行加热以避免粘着时，尺寸和材料的选择很关键。
除上述内容以外，还避免了通过薄膜传递压榨而造成的胶合的缺陷，所述缺陷是幅材中的胶水不充渗透，即产品强度的局限性；大量胶水引导穿过薄膜传递压区，即避免在辊压区内形成微小凹坑；以及特别是在使用再生纤维的机器中的涂覆杆和杆支架的快速磨损。由于没有涂覆腔，所以可以避免从幅材松脱的材料引起的腔的堵塞。从幅材松脱的材料不能进入机器循环，因此无需为了去除杂质而筛选胶水混合物。通常，由于可将所有待涂覆的胶水混合物引导至幅材上，因此甚至不需要返回循环。在必须从辊或喷溅腔收集多余的胶水的情况下，也可容易地将多余的胶水引导回供给槽中。在此情况下，由于胶水的量较小，所以所需的筛选设备并不昂贵。除这些以外，凹坑压榨的缺点是由于凹坑的泄露而导致的速度方面的局限性，该局限性限制了凹坑压榨以目前所需的幅材速度进行涂覆的可能性。


下面将通过实例并参考附图对本发明进行说明。图1是从侧面所见的本发明的一个实施例的示意图；图2是从侧面所见的本发明的另一实施例的示意图；图3是图2的细节图。
具体实施例方式
在图1中，根据本发明的胶合站(gluing station)示出为配置在生产线中。沿着幅材1的运动方向，第一部件是烘缸组2，幅材1从该烘缸组2直接引导至涂覆设备3。该涂覆设备3之后是压榨辊4及空气干燥器5，所述幅材从该压榨辊4及空气干燥器5继续被引导以进行进一步地处理。在烘缸组2与涂覆设备3之间是用于监控幅材1的测量仪器6。
涂覆设备3包括由框架7上的轴承支撑的压搾辊8，所述压榨辊形成压区，已处理的幅材1穿过所述压区。压榨辊8和框架7可以是常用的薄膜传递涂布设备的组成部分，因此在这个方案中，涂覆设备对应于薄膜传递涂布设备，而涂覆设备的压榨辊8可从该薄膜传递涂布设备中去除。幅材l被引导为经由幅材引导辊9直接向下运行至压搾辊8。引导辊9与压榨辊8之间的区域通过壳体10在幅材的两侧上封闭。因此，幅材1在由引导辊9、压榨辊8及壳体10围住的空间中运行。可以通过橡胶或金属片的密封压条来密封幅材l的边缘及其它的开口。必要数量的喷嘴ll设置在壳体10中，用于将已经雾化的胶水分配到幅材的表面上。最优选地，压力雾化喷嘴可用于使得雾化气体均匀地覆盖而不会使雾化气体变干。胶水能够使喷嘴上的压力适当地较小，通常小于1Mpa，通常约为1至10bar。然而，处理材料混合物中的水含量很高，从而由于例如雾化空气较高的湿度，所述雾化空气几乎不能使壳体内部的混合物不利地变干。如果需要，水蒸汽可以用作雾化气体，由此不会发生变干，并可同时加热所述处理材料混合物。在此实施例中，由于所形成的腔中或壳体壁上的冷凝的处理材料混合物或壳体中的喷雾会滴到或落到压榨辊8上，且随后被传递至幅材l，因而不需要处理材料回收系统。壳体10的壁可以被加热，由此使粘着在壁上的喷雾不会变干。在流向压榨辊8的处理材料将导致幅材1中产生缺陷的情况下，也可以通过例如壳体10下部的多个槽将多余的处理材料收集起来，且可以将所述多余的处理材料引
回到机器进行循环或引导至收集器(pulper)中。
如果需要，可以使用多排喷嘴。因此，例如在清洗期间，当一排喷嘴出现故障时，该机器仍可以通过使用其他的喷嘴来运行。最优选地，根据本发明的设备可以用于双面涂布，但如果希望的话，当然也可以仅涂布一面。在幅材破损及其他的生产中断过程中，喷嘴可从壳体转过例如180°或90°而朝向清洗槽，由此可以检査、清洗或更换喷嘴。壳体的壁可以容易地打开以进行清洗。
在上述实施例中，可以通过改变壳体10中的喷嘴排的位置来调节保持时间。然而这样的话，壳体会变大而调节行程通常较短。
在根据图2和图3所示的方案中，整个喷嘴壳体10可相对于压区移动。在此实施例中，幅材从引导辊9直接被引导至压榨辊8的压区中，以使幅材的两侧同时与压榨辊8接合。由此可使幅材1两面上的保持时间相等、且涂覆和压榨之间的时间间隔相等。喷嘴壳体10配置在导轨12上，且喷嘴壳体10可以沿着导轨移动以改变涂覆位置与压搾辊8间的压区之间的距离。该导轨12的长度可以是非常长。实际上，仅可以在可用空间和自由行程的长度上控制引导所述幅材，因此，限制了导轨12的长度以及最长的保持时间。
根据本发明，调节保持时间可以在随后将进入压区的幅材上形成所需量的处理材料。所述的调节可以考虑下述因素进行，即，处理材料的一次更换的量，或生产或质量方面(例如幅材速度、底部幅材的材料或其他)的其他因素。可选择地，可基于测量连续地进行所述调节。所述调节可以基于微小凹坑的表面高度的测量、随后进入幅材压区的处理材料的测量以及表面轮廓或表面质量的测量，或者，例如也可基于幅材的速度进行调节。
本发明的一个必要特征是微小凹坑的表面高度的测量和调节，以获得合适的渗透。显然，所述测量不能通过接触元件来进行，所以所述测量必须通过例如激光、感应传感器或红外传感器的非接触传感器20 (图2)来完成。待涂覆的处理材料的量可以通过测量来初步调节。涂覆的量可通过控制涂覆设备的供给量而进行控制，所述涂覆设备的供应量是根据输入到控制系统或计算机中的信息通过控制涂覆设备来进行的。由于渗透也主要受到涂覆与压 榨之间的保留时间(即处理材料在幅材的表面上的设定时间)的影响，所以 将保留时间的调节与微小凹坑的表面高度的测量相结合是有利的。当压区之 前有槽形空间时，不管压区如何设计，微小凹坑始终形成在压区中。因此， 微小凹坑的高度的测量对于控制辊压区和带压区都适用。增大微小凹坑的表 面高度会增大渗透和传递到幅材的处理材料的量，而减小表面高度会相应地 减小渗透和传递到幅材的处理材料的量。可根据例如处理材料的特性和幅材 速度来为各个类型的压区确定尽可能高的表面高度。在各压区之上，在凹坑 中开始形成多个涡旋并伴随着飞溅，这将导致弄脏幅材以及可能损坏幅材。 表面高度的测量可用于确保该高度不超限。极限高度可以通过经验或通过计 算来确定，且极限值可以通过测试运行并利用在设备的运行期间收集的信息 来更准确地确定出。
喷嘴壳体10包括位于幅材1的两侧上的喷嘴杆14。上述实例的启示可
应用于喷嘴ll的操作、定位及维护保养。然而，由于压榨辊8和壳体10并 未将壳体10的内部与环境密封，因此喷嘴杆14的设计必须是不同的。幅材 1沿着狭窄的入口缝15到达壳体10。与幅材1 一起进入的空气在狭窄的入 口缝中形成过压，从而防止处理材料从该壳体中喷溅出。然而，只允许少量 的空气进入壳体，从而不干扰喷嘴的操作。在此，喷嘴11沿着与幅材1的 方向相同的方向被引导，由此，喷嘴的喷雾16由随同幅材1带入的空气携 带并被引导到幅材l上。在幅材l的背向设有狭窄的出口缝19。该出口缝的 两侧面由可加热的腔17包围。所述腔的作用是防止处理材料在幅材1的尾 侧变干。可加热的板或可加热的表面可代替所述腔。多余的处理材料喷雾通 过配置在所述腔的侧面的出口通道18去除。如果需要，可以通过抽吸来去 除喷雾，或者可以通过与幅材一起传递的空气在壳体10内形成小的过压。 还可以通过类似气刀的设备在幅材1的尾端将空气吹入到出口缝内。根据此 实施例的单独的处理材料分配设备可以配置在幅材的任意位置上进行工作， 从而使得轨道l的路线比较自由，只要在压榨辊之前具有足够的长直部分即 可设置轨道l。
根据本发明，分配到幅材l上的混合物在进入到压区时必需是湿的。此 处的"湿"意指压区压力可特别地影响胶水在幅材中的渗透，即，胶水混合物可以被压榨到幅材的纤维层内部。否则，压区将不起作用。胶水混合物 的分配区与压区之间的距离，以及压区压力可用于调节所需的幅材l中的渗 透。然而，即使胶水混合物的分配区与压区间隔固定的距离，该胶水混合物 也可以分配到幅材上，但是在此情况下通常不能进行主要的调节。使用时， 该胶水混合物通常是热的，大约为85° ，胶水可通过下述方式进行加热以保 持在该温度，即，可以通过在胶水供给到喷嘴之前通过热交换器而保持该温 度，或甚至通过在喷嘴自身内通电而保持该温度、或通过在喷嘴杆中循环的 加热介质而保持该温度。加热胶水会降低其粘性，增强喷嘴中的雾化，并加 快幅材表面上的水的蒸发。由于幅材来自最后的干燥辊组中的辊，所以幅材 通常相当热，这样，水可非常有效地从碰触热幅材表面的热胶水混合物中蒸 发。
在该方法中可以用例如压光机压区来代替薄膜传送辊，该压区具有作为 第一辊的带有柔软表面的辊，以及作为第二辊的可加热的硬辊。所述两个辊 还可以都是软的或硬的，且所述辊中的一个或多个可以是可加热的。如果所 述辊彼此不同，则可能需要两个辊压区。然而在此情况下，由于在经过第一 辊压区之后，幅材的表面可能非常干燥，因此第二辊压区对于处理材料的渗 透的作用较小。也可以使用包括一个或两个顺次的压区的带式压光机或靴式 压光机来代替上述辊压区。如果在压光机中使用金属带，则可以容易地加热 或冷却金属带以改变幅材的表面特性。
本发明非常适于更新或代替现有的凹坑胶水压榨(pool glue press)或薄 膜传递压榨。在此情况下，可从该设备中去除形成凹坑或相应的涂覆腔、涂 布材料或胶水循环所需的技术部件。根据本发明，可以通过在辊压区之前配 置喷溅涂覆杆来代替这些涂覆方法。这种更新方式相对便宜，而且通过这种 更新方式，操作速度和所用的处理材料的量都可以实质性地提高。由于处理 材料的量较大，所以该设备可以用于生产比先前更大范围的产品。
本发明也可以与通常的薄膜传递涂布设备一起使用。
权利要求
1. 一种用于处理纸幅或纸板幅(1)或相应的纤维幅材的设备，该设备用于将处理混合物涂覆到该幅材(1)的表面上，该设备包括至少一个压区(8)；用于将该幅材(1)引导至该压区(8)中的装置；及用于分配湿的处理材料混合物的装置，以至少在形成该压区的装置(8)和该幅材(1)之间形成凹坑；其特征在于，该设备还包括用于测量所述凹坑的表面高度的装置(20)、以及用于调节所述表面高度的装置，由此来控制所述处理材料的渗透。
2. 如权利要求l所述的设备，其特征在于，用于分配所述处理混合物的 装置为多个喷嘴(11)，所述喷嘴设置在与该压区(8)间隔一定距离的位 置处，以用于将所述处理混合物引入至该幅材(1)的至少一个表面上，所 述距离在该幅材的行进方向上能调节。
3. 如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述喷嘴(11)配置在 该幅材(1)的两侧。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，该设备还包括 用于改变所述喷嘴与该压区之间的距离的装置(12,13)。
5. 如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，用于形成该压区 的装置为两个辊(8)，该幅材(1)被传送以运行穿过所述两个辊(8)之 间的压区，所述两个辊(8)优选为薄膜传递辊。
6. 如前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，该压区通过至少 一个薄膜传递辊形成，所述薄膜传递辊上设有用于将所述处理材料经由所述 辊引入到该压区中的装置。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，形成该压区的 装置中的至少之一是带，该幅材(1)被引导以运行穿过至少一个辊与该带 之间的压区。
8. 如权利要求4至7中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少-个 辊或该带的表面是软的。
9. 如权利要求4至8中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个辊或该带的表面是硬的。
10. 如权利要求4至9中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个辊或该带是能加热的。
11. 如权利要求4至10中任一项所述的设备，其特征在于，所述至少一 个辊或该带是能冷却的。
12. —种用于处理纸幅或纸板幅(1)或相应的纤维幅材的方法，该方法 用于将处理混合物涂覆到该幅材(1)的表面上，该方法包括使该幅材(1)进入压区(8)中； 在至少一个压区(8)中处理该幅材(1);分配湿的处理材料混合物，以至少在形成该压区的装置(8)和该幅材 (1)之间形成凹坑；其特征在于，测量所述凹坑的表面高度并调节所述表面高度，以控制处 理材料的渗透。
13. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述处理混合物通过多个 喷嘴(11)来分配，所述喷嘴设置在与该压区(8)间隔一定距离的位置处， 以用于将处理混合物引入至该幅材(1)的至少一个表面上，所述距离在该 幅材的行进方向上能调节。
14. 如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，将处理材料从所述喷嘴(11)分配到该幅材(1)的两侧。
15. 如权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述喷嘴与该压区之间的距离能改变。
16. 如权利要求12至15中任一项所述的方法，其特征在于，由两个辊 (8)形成该压区，该幅材(1)被传送以运行穿过所述两个辊(8)之间的压区，所述两个辊(8)优选为薄膜传递辊。
17. 如权利要求12至16中任一项所述的方法，其特征在于，通过至少一个薄膜传递辊形成该压区，所述薄膜传递辊上设有用于将处理材料经由所 述辊引入到该压区中的装置。
18. 如权利要求12至17中任一项所述的方法，其特征在于，形成该压区的装置中的至少之一是带，该幅材(1)被引导以运行穿过至少一个辊与该带之间的压区。
19. 如权利要求15至18中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个辊或该带是能加热的。
20. 如权利要求15至19中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个辊或该带是能冷却的。
全文摘要
在该方法中，待处理幅材(1)引导至从压区(8)运行，且处理混合物在辊(8)的压区压入到幅材。在幅材引导至压区前，将一定量的处理混合物从喷嘴以下述方式分配到幅材(1)的至少一侧上，即，使压区内的处理材料仍为湿的。本发明涉及一种处理纤维幅材的方法和设备，该设备包括将胶混合物、涂布材料或类似的处理混合物涂覆于特定的纸板幅上的装置。本发明还可用于纸幅及其他相应的纤维幅材。该设备包括至少一个压区(8)，用于将该幅材(1)引导至该压区(8)的装置(1)，及用于分配湿的处理混合物的装置，以至少在形成压区的装置(8)形成的压区和幅材(1)之间形成凹坑。该设备还包括用于测量凹坑的表面高度的装置(20)及用于调节表面高度的装置，以控制处理材料的渗透。
文档编号D21H23/56GK101473090SQ200780023286
公开日2009年7月1日 申请日期2007年6月20日 优先权日2006年6月21日
发明者保利·屈特宁 申请人:美卓造纸机械公司