专利名称：用于造纸机的压毡与压榨辊套和/或抽吸辊套的组合的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压毡与压榨辊套和/或抽吸辊套的组合，该组合可以应用在造纸机的压榨部或一般性地应用在用于制造幅面材料(如纸或纸板)的机器中。
背景技术：
在造纸时，在压榨部从用于制造纸的原材料中提取大部分包含在其中的液体，通常是水。这通过将材料在一个压毡上或两个压毡之间导引经过通常多个压榨辊隙而实现， 所述压榨辊隙结合一个压榨辊和/或抽吸辊使用。该过程的目的是，从材料提取最大可能份额的液体，其中，同时应当减小能量投入，首先是用于产生一个或多个抽吸辊区域内的负压的能量投入。
发明内容
因此，本发明的所要解决的技术问题是，提供一种用于造纸机的压毡与压榨辊套和/或抽吸辊套的组合，该组合在改善脱水特性的同时实现了较小的能量投入。按照本发明，该技术问题通过用于造纸机的压毡与压榨辊套和/或抽吸辊套的组合解决，其中，该组合包括a)多孔压毡，所述压毡带有支承结构和混入支承结构中的聚氨酯材料和/或带有至少一个由无纺材料制成的层；b)压榨辊套和/或抽吸辊套，该压榨辊套带有槽宽在0. 5mm到1. 5mm范围内、槽间距在1. 5mm至2. 5mm范围内以及槽深在1. 5mm至4mm范围内的环周沟槽表面结构，其中，开口面积占压榨辊套整个表面的份额在20%至50%的范围内，该抽吸辊套带有槽宽度在0.5mm至1.5mm范围内，槽间距在1. 5mm至2. 5mm范围内以及槽深在1. 5mm至4mm范围内的环周沟槽表面结构以及带有孔装置，该孔装置带有多个完全贯穿抽吸辊套的吸孔，其中，开口面积占抽吸辊套整个表面的份额在30%到50%的范围内。业已发现，通过将专门构造的、具有相对较小的孔隙率、也即具有相对较低的空腔容积份额的压毡与如前所述地构造的、用于压榨辊或抽吸辊的包套组合实现了非常好的脱水特性，而同时由于辊套相对较开放的结构可以尤其在抽吸辊范围内减小为产生负压或为了通过负压汲取液体而要使用的能量。为了也在压榨辊套中进一步改进液体吸收能力，本发明建议，压榨辊套包括带有多个不完全贯穿压榨辊套并朝其构造有环周表面结构的上侧开口的盲孔的孔装置，其中， 开口面积由环周沟槽表面结构和孔装置提供。即便在抽吸辊套中也可以设计为使其孔装置包括多个不完全贯穿抽吸辊套并朝其构造有环周沟槽表面结构的上侧开口的盲孔。为了进一步改善在孔装置中对液体的吸收，本发明建议，抽吸辊套的孔装置和/ 或压榨辊套的孔装置的孔具有在2mm至5mm范围内的直径。
在一种鉴于液体吸收能力方面非常有利的变型中建议，压榨辊套和/或抽吸辊套具有50N/mm2至500N/mm2范围内的弹性模量。业已表明，这种较小的弹性模量带来了结构材料较好的可变形性，这进一步改善了流体吸收能力。在200至1500cm7m2范围内的空腔容积份额也会有助于改善流体吸收能。压榨辊套或抽吸辊套优选可以在使用聚氨酯材料的情况下构造，因此能够在持久压力负载的同时组合希望的可变形性与同样需要的稳定性。另外，压榨辊套或抽吸辊套的厚度可以在IOmm至13mm的范围内。为了在按本发明的组合中设置的压毡的区域内使得该压毡以较小的空腔容积份额构造，因此可以实现，大部分从要制造的纸压出的水朝辊套方向移动，本发明建议，在压毡由无纺材料制成的至少一层中混入聚氨酯材料。在无纺材料中设置聚氨酯材料减小了无纺材料的空腔容积份额，其中，该材料已经具有比例如纺织材料明显更小的空腔容积份额。聚氨酯材料在压毡中的单位面积含量可以在50g/m2到700g/m2的范围内。还建议， 压毡具有小于600cm7m2，优选小于500cm7m2，最多优选小于400cm7m2的空腔容积份额。 所述至少一层由无纺材料或纤维/纱线材料制成和/或支承结构可以包括纱层、 羊毛材料或经编织物。在为支承结构设置带有混入其中的聚氨酯材料时，如果使用纺织材料作为支承结构并且通过涂覆在该支承结构上并因此混入在支承结构中的、由聚氨酯制成的层的相应构造提供孔隙率，也可以实现较小的空腔容积份额。本发明还涉及一种带有压榨部的造纸机，其中设有按本发明的组合。
以下参照
本发明。在附图中示出图1是抽吸辊套的表面区域的俯视图；图2是抽吸辊套的剖视图；图3是通过埋入的聚氨酯材料构成的压毡的局部原理图；图4是通过埋入的聚氨酯材料构成的压毡的表面的显微镜图像。
具体实施例方式图1和图2示出了例如应用在抽吸辊中的抽吸辊套10的视图。在图1的俯视图中可以看出布置在外环周上并且几乎沿周向延伸的螺旋状构造的环周沟槽表面结构12。该环周沟槽表面结构包括多个横向于辊纵向并排布置的沟槽部段14。这些沟槽部段14由于相对周向螺旋状弯曲的结构而略微倾斜地布置，其具有在0. 5mm至1. 5mm范围内的宽度b， 在从1. 5mm到2. 5mm范围的相互间距a。沟槽深度t在1. 5mm到4mm的范围内。在抽吸辊套10中还构造有孔装置16，该孔装置在图1的俯视图中仅示出了部分区域。孔装置16包括多个完全贯穿抽吸辊套10的抽吸孔18，从要制造的纸抽出的液体可以经由所述抽吸孔抽出。孔装置16还包括多个盲孔或不通孔20，这些孔与抽吸孔18 —样朝上侧22开口， 然而不完全延伸穿过厚度d构造为在10至13mm范围内的抽吸辊套10。如图2所示，吸孔18和盲孔20可以具有不同的直径，其中，这些孔的直径优选在2mm至5mm的范围内。也可以例如如图1所示，所有的吸孔18构造具有相同地直径，并且所有的盲孔20构造有相同的直径，其中，吸孔18的直径不必须与盲孔20的直径一样。吸孔 18和盲孔20优选以规律的图案分布在抽吸辊套10上，并且具体这样，使得如图1和图2所示，至少大部分，优选所有的吸孔18或盲孔20至少与一个沟槽部段14相交。这意味着，容纳在沟槽部段14中的液体然后可以进入孔18或20中并因此可以从要制造的纸的区域排出ο通过环周沟槽表面结构12和在上侧22开口的孔18和20提供了开口面积，该表面占基本上通过抽吸辊套的圆柱形环周面形成的整个表面的份额在30%至50%的范围内。 通过这种能直接排出液体的表面所占的较大份额而可以结合通过沟槽结构和不同的孔18， 20形成的流体容纳容积实现了突出的脱水能力。在这种设计构造方案中，抽吸辊套10中的空腔容积份额优选在200至1500cm7m2的范围内。用于造纸机的压榨部中的压榨辊的压榨辊套可以这样构造，如图1和图2所示并且可以基本上尤其针对于环周表面结构也以前述的尺寸构造。在用于压榨辊的辊套中也可以设置孔装置16，然而该孔装置没有吸孔18，而是仅包括盲孔20。在压榨辊套中，通过盲孔 20和环周沟槽表面结构12提供的开口表面占整个表面的20%至50%，并且空腔容积份额在此也可以在200至1500cm7m2的范围内。为了在抽吸辊套10或者相应构造的压榨辊套中提供希望的弹性，可以例如通过聚氨酯材料构造这种辊套并且具有在50N/mm2至500N/mm2的弹性模量。为了能够最佳地利用通过前述的抽吸辊套或压榨辊套提供的脱水特性，所述抽吸辊套或压榨辊套根据本发明结合构造有缝或无缝的压毡使用。该压毡相比辊套尤其具有小于600cm7m2，优选小于500Cm3/m2，最多优选小于400Cm3/m2的明显小的空腔容积份额。在此，压毡的空腔容积可以与前述的辊套中一样，例如在5MPa的压力下在IOcmX IOcm的面积上隔夜预处理水分的压毡测得。该空腔容积可以由此实现，即，压毡构造有至少一个由无纺纤维/纱线材料制成的层，该材料例如通过单丝或传统的纱线构成。这种无纺材料例如可以包括一层或多层的纱层、羊毛材料或者经编结构。使用多个螺纹或螺旋状弯曲并且通过插入丝连接的元件构成的复合结构在本发明意义中也是使用无纺材料。原则上压毡也可以构造为多层的并且在此包括至少一个这种由无纺材料制成的层。如果无纺材料构造为羊毛状或构造为经编结构，其相比纺织的纤维或纱线材料具有较小的孔隙率。这可以由此进一步促进，即，在无纺材料或者其至少一层中弓丨入聚氨酯材料，聚氨酯材料因此进一步减小空气容积份额，这在图3中示出。可以看出用虚线表面示出的纤维材料30，例如构造为羊毛材料，在其局部也埋有相互连接的聚氨酯材料32。这例如可以由此产生，即，将小的聚氨酯颗粒34施加到无纺纤维材料中，并且然后通过热应用和/或压力应用熔化，使得在聚氨酯颗粒34相应变形的情况下产生聚氨酯材料的基本上相互关联的复合结构，该复合结构尽管如此还包含在这样构造的压毡中的孔结构。图4示出了这样构造的压毡的表面的显微镜视图，其中可看见纤维材料基本上静态分布的纤维，以及包围纤维的、亦即基本上混入纤维材料中的聚氨酯材料。
通过将聚氨酯材料混入在此用作支承结构的无纺纤维材料不仅影响孔隙率，而且也这样调节压毡的弹性，使得压毡与前述的辊套交互作用导致改善的脱水特性。业已表面， 尤其当聚氨酯材料设计带有50g/m2至700g/m2的单位面积含量时可以实现突出的脱水特性以及较小的回潮。在压毡的一种备选的设计构造中，压毡基本上也可以构造有纺织的支承结构，在支承结构中均勻地混入有聚氨酯材料，具体要么按前述方案，即，用作支承结构的织物的经纱和/或纬纱在保持一定孔隙率的情况下用聚氨酯包覆，或者在支承结构的至少一侧产生基本上封闭的聚氨酯材料复合物。通过具有前述结构的压毡与具有同样所述结构的压榨辊套和/或抽吸辊套的按本发明组合，由于较宽和较深的沟槽结构、使用的聚氨酯材料较小的弹性模量、较大的开口面积份额、尤其是在辊套中以及在所设置的孔装置中的较大的空腔容积份额，产生了造纸机压榨部恒定的辊隙压力。另一方面，由此明显改善了通过辊套，尤其是通过抽吸辊套的脱水。对此也基本上有利的是，使用的压毡由于其结构以及其带有优选比压榨辊毡和/或抽吸辊毡更小的空腔容积份额具有明显减小的回潮特性，并因此也使压毡与首先在压毡上输送并且然后要分离的纸层的分离变得容易。这样一种压毡尤其也有助于此，该压毡(必要时在支承结构上)包括一个或多个聚氨酯层，所述聚氨酯层具有比通过缝合产生的传统压毡更小的空腔容积。实验表明，抽吸辊套10的表面结构、其开口面积以及压毡的设计对于脱水效率和在后续步骤中对于纸的干重含量有重要意义。可以通过抽吸辊套10相同的开口面积和压毡相同的空腔容积来影响脱水特性、纸的干重含量和所谓的纸页松厚度(Sheet bulk)，亦即纸厚。除了辊的表面结构和压毡的构造之外，造纸机的压榨部的结构对脱水或者更确切的说对纸幅的干重含量有影响。在此已知有两种方案，所谓的“辊隙脱水”，也就是在压榨辊隙中脱水，和通过压榨辊隙之外的所谓真空吸水箱抽吸。两种可能方式是充分已知的，因此在此可以省略详细的说明。通过压毡和辊套10的恰当组合，在抽吸或抽吸压榨辊中以公知的方式例如通过至少一个抽吸箱大多在两个区域中施加的真空被减小甚至中断，其中，脱水保持不变或者甚至能够改善。因此，尽管抽吸压毡辊的第一抽吸区真空较小，还实现了相同的干重含量或者提高干重含量，因此可以实现抽吸压榨辊的第二抽吸区中的真空下降。这在实验中通过所有抽吸压榨辊表面设计和所有的压毡证实。因此可以仅在一个抽吸区中提供真空，可以省略其它区域中的抽吸，这对能量均衡有积极影响。在通过真空吸水箱抽吸时也可以明显降低抽吸功率。在表面结构带有吸孔18和环周沟槽表面结构12时，甚至可以中断真空吸水箱。关于辊隙脱水时的线负荷，最高的负荷可以通过带有表面设计的抽吸压榨辊实现，该表面设计具有吸孔18、环周沟槽表面结构12和盲孔20。线负荷的降低在这种情况下预计导致较小的干重含量。在使用带有抽吸孔18和环周沟槽表面结构12的抽吸压榨辊套时，在通过多个压榨辊隙压榨时，总脱水基本上保持平衡。如果考虑辊驱动的能量消耗，则在相同的机器速度和相同的真空度时会有些许提高。但是，这种提高通过如上所述的真空下降至少被补偿。在使用带有吸孔18和环周沟槽表面结构12的抽吸辊10时驱动功率消耗较小。在实验中，在造纸机相同的速度下总体可实现最高至1. 5%的更高的干重含量，其中，带有具有吸孔18和环周沟槽表面结构12的结构的抽吸辊或抽吸压榨辊实现了最佳结果。在机器速度相同的情况下，以相同的表面设计可以提高纸厚最高至6 %。
权利要求
1.一种用于造纸机的压毡与压榨辊套和/或抽吸辊套的组合，该组合包括a)多孔压毡，该多孔压毡带有支承结构和混入支承结构中的聚氨酯材料(32)和/或带有至少一个由无纺材料(30)制成的层；b)压榨辊套和/或抽吸辊套(10)，所述压榨辊套带有槽宽在0.5mm到1. 5mm范围内、 槽间距在1.5mm至2. 5mm范围内以及槽深在1. 5mm至4mm范围内的环周沟槽表面结构，其中，开口面积占压榨辊套整个表面上的份额在20 %至50 %的范围内，所述抽吸辊套带有槽宽度(b)在0. 5mm至1. 5mm范围内、槽间距(a)在1. 5mm至2. 5mm 范围内以及槽深⑴在1.5mm至4mm范围内的环周沟槽表面结构以及带有孔装置(16)，该孔装置带有多个完全贯穿抽吸辊套(10)的吸孔(18)，其中，开口面积占所述抽吸辊套(10) 整个表面上的份额在30 %到50 %的范围内。
2.如权利要求1所述的组合，其特征在于，所述压榨辊套包括带有多个不完全贯穿压榨辊套并朝向压榨辊套的构造有环周表面结构的上侧的开口盲孔的孔装置，其中，开口面积通过环周沟槽表面结构和孔装置提供。
3.如权利要求1或2所述的组合，其特征在于，抽吸辊套(10)的孔装置(16)包括多个不完全贯穿抽吸辊套并朝向抽吸辊套的构造有环周沟槽表面结构(12)上侧02)的开口盲孔 00)。
4.如权利要求1至3之一所述的组合，其特征在于，所述抽吸辊套(10)的孔装置(16) 和/或所述压榨辊套的孔装置的孔(18，20)具有在2mm至5mm范围内的直径。
5.如权利要求1至4之一所述的组合，其特征在于，所述压榨辊套和/或抽吸辊套(10) 具有50N/mm2至500N/mm2范围内的弹性模量。
6.如权利要求1至5之一所述的组合，其特征在于，所述压榨辊套和/或抽吸辊套(10) 具有在200至1500cm7m2范围内的空腔容积份额。
7.如权利要求1至6之一所述的组合，其特征在于，所述压榨辊套和/或所述抽吸辊套 (10)以聚氨酯材料构成。
8.如权利要求1至7之一所述的组合，其特征在于，所述压榨辊套和/或所述抽吸辊套 (10)具有在IOmm至13mm范围内的厚度。
9.如权利要求1至8之一所述的组合，其特征在于，在所述压毡由无纺材料(30)制成的至少一个层中混入聚氨酯材料(32)。
10.如权利要求1至9之一所述的组合，其特征在于，所述聚氨酯材料(32)以在50g/ m2到700g/m2的范围内的单位面积含量设置在压毡中。
11.如权利要求1至10之一所述的组合，其特征在于，所述压毡具有小于600cm7m2，优选小于500cm7m2，最多优选小于400cm7m2的空腔容积份额。
12.如权利要求1至11之一所述的组合，其特征在于，至少一层由无纺纤维材料(30) 制成和/或所述支承结构包括纱层、羊毛材料或经编织物。
13.一种造纸机，包括带有如权利要求1至12之一所述的组合的压榨部。
全文摘要
本发明涉及一种用于造纸机的压毡与压榨辊套和/或抽吸辊套的组合，该组合包括a)多孔压毡，该多孔压毡带有支承结构和混入支承结构中的聚氨酯材料(32)和/或带有至少一个由无纺材料(30)制成的层；b)压榨辊套和/或抽吸辊套(10)，该压榨辊套带有槽宽在0.5mm到1.5mm范围内、槽间距在1.5mm至2.5mm范围内以及槽深在1.5mm至4mm范围内的环周沟槽表面结构，其中，开口面积占所述压榨辊套整个表面的份额在20％至50％的范围内，该抽吸辊套带有槽宽度(b)在0.5mm至1.5mm范围内、槽间距(a)在1.5mm至2.5mm范围内以及槽深(t)在1.5mm至4mm范围内的环周沟槽表面结构以及带有孔装置(16)，该孔装置带有多个完全贯穿抽吸辊套(10)的吸孔(18)，其中，开口面积占所述抽吸辊套(10)整个表面的份额在30％到50％的范围内。
文档编号D21F7/08GK102575428SQ201080044612
公开日2012年7月11日 申请日期2010年5月6日 优先权日2009年8月4日
发明者A.埃特希梅尔, A.贝伦德斯, F.格罗曼, J.艾纳森, M.沃库雷克, N.甘斯杰格 申请人:沃依特专利有限责任公司