用于生产纤维网的方法和装置与流程

用于生产纤维网的方法和装置
1.本技术为申请号为cn201780075268.3、发明名称为“用于生产纤维网的方法和装置”的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及生产细长纤维产品的方法和装置，特别是由包含来自植物材料的纤维素纸浆的配料生产细长纤维产品的方法和装置。产品可以是纤维网、纱线、纤维织物或类似物。


背景技术：

3.以纤维为原料生产纤维网或其他产品是纸张和纸板制造的基础。大多数制造方法包括制作纤维、水和填料和添加剂的混合物(配料)，并将配料供给到可渗透的表面上以除去水分并形成通过化学键和机械力结合在一起的缠绕纤维的网。配料可以发泡以提供特殊的构造特征。纤维网在形成后通常是相当湿的，需要进一步的除水。这可以在挤压夹内机械地完成或通过各种方法加热完成。不同构造与除水方法结合以获得所需的最终产品，设计制造过程定义了可以制造的产品范围。
4.公开wo 2009024186、ep 2722437、ep 2063021、ep 2722434中介绍了各种用于除水的方法和过程。
5.以纤维为原料生产纤维网、纤维织物、纱线等产品的已知方法具有它们特有的优势和缺点。有些方法适用于纤维素原料，而另一些方法更适用于人造纤维或这些纤维的混合物。因此需要制造这些产品的新方法。


技术实现要素：

6.本发明由独立权利要求的特征限定，一些特定实施例在从属权利要求中限定。
7.根据本发明的第一方面，提供了一种用于从由纤维和水形成的细长的产品中除水的方法，包括压制和加热步骤，用于从细长的产品中除水；其中，-加热元件以至少两个脉冲在毛毡和带之间加热纤维网，所述至少两个脉冲包括至少一个加热脉冲以及至少一个加热和平滑脉冲，在加热脉冲中，产品在第一压力下被压制至少10ms；在加热和平滑脉冲中，产品在高于第一压力的压力下被加热至少10ms。
8.根据本发明的第二方面，提供了一种用于从由纤维和水形成的细长的产品中除水的装置，包括：加热元件(11或13或14)和压制元件(7,9)，其用于以至少两个脉冲加热所述细长的产品，所述至少两个脉冲包括至少一个第一脉冲和至少一个第二加热和平滑脉冲，在第一脉冲中，所述细长的产品在第一压力下被压制至少10ms，在第二加热和平滑脉冲中，所述细长的产品在高于所述第一压力的压力下被加热至少10ms。
9.根据本发明的第三方面，提供了一种装置，其中形成对所述细长的产品进行压制的表面之一的压制元件中的至少一个是光滑的金属带。
10.根据本发明的第四方面，提供了一种装置，其中第一加热元件适于压制所述细长
的产品10-200ms。
11.根据本发明的第五方面，提供了一种装置，其中金属带和产品设置成运行，以使产品在干燥步骤期间被压在一个或多个加热辊上。
12.根据本发明的第六方面，提供了一种装置，其中压制和加热部分包括设置成彼此相对行进的毛毡和金属带。
13.根据本发明的第七方面，提供了一种装置，其中加热元件(11或13或14)设置为加热产品，使得在产品的至少一个表面上的加热温度为至少80℃。
14.根据本发明的第八方面，提供了根据任一项权利要求的一种装置，包括加热和压制元件，用于以脉冲形式加热带，所述脉冲包括10-200ms和0.01
±
0.01mpa的第一脉冲，10-200ms和0.1
±
0.1mpa的第二脉冲，10-200ms和0.1-1mpa的第三脉冲以及10-100ms 0.1-10mpa的第四脉冲。
15.根据本发明的第九方面，提供了一种装置，其中所述毛毡和带被设置成彼此压靠以提供所述第一脉冲。
16.根据本发明的第十方面，提供了一种装置，其中加热元件用于加热细长的产品，带包括以下中的至少一个：抵靠细长的产品和/或带的加热辊，在带的后侧的加热器，在带抵靠细长的产品侧上的加热器。
17.根据本发明的第十一方面，提供了一种装置，其中细长的产品设置成围绕通过带支撑的至少一个加热辊行进，以在干燥步骤中提供加热和平滑脉冲。
18.根据本发明的第十二方面，一种装置，其中细长的产品设置成围绕通过带(9)支撑的多个加热辊行进，以在干燥步骤中提供加热和平滑脉冲或脉冲。
19.根据本发明的第十三方面，提供了一种装置，包括调节元件，所述调节元件用于控制毛毡和金属带的张力(在所述细长的产品上的压力)；以及调节蒸汽压力和冷凝压力以形成增长的可调压力和温度曲线；所述温度曲线用于加热所述细长的产品、去除水分并使所述细长的产品变得平滑。
20.根据本发明的第十四方面，提供了一种方法，其中第一脉冲为10-200ms。
21.根据本发明的第十五方面，提供了一种方法，其中第二加热脉冲为10-200ms
22.根据本发明的第十六方面，提供了一种方法，其中进入所述压制和干燥步骤的产品的温度从30-60℃的进入温度逐渐增加到80-100℃的干燥温度。
23.根据本发明的第十七方面，提供了一种方法，其中调节毛毡和金属带的张力(在所述细长的产品上的压力)、蒸汽压力和冷凝压力以形成增长的可调压力和温度曲线；所述温度曲线加热所述细长的产品、去除水分并使所述细长的产品变得平滑。
24.根据本发明的第十八方面，提供了一种方法，其中在至少一个阶段通过腔室加热细长的产品，腔室具有可调节密封件和上升压力的单独的蒸汽加热和加压冷凝区域，以及可调节的密封的多余水分去除区域。
附图说明
25.图1示意性地示出了根据本发明的至少一些实施例的纤维网的生产工艺；
26.图2示出了能够支持本发明的至少一些实施例的示例装置；
27.图3示出了显示由本发明的一些实施例和已知方法制备的产品的对比试验的结
果。
具体实施方式
28.定义
29.在本文中，术语“纤维”包括从植物中获得的纤维素纤维和人造纤维。
30.本发明涉及纸张和纸板纤维网、纸巾、纱线、无纺布及由纤维素纤维或人造纤维及其混合物制成的其他这类产品的生产。这些产品通常是由纤维的含水配料制成，该含水配料铺展在纤维织物上以形成产品，并随后通过压力和高温干燥。本发明的至少一些实施例的目的在于提供产品的形成和干燥过程的新方法，以提供至少一些新的、改进的产品和/或为制造工艺提供改变或改进。
31.在下文中，词语“纤维网”用于指定要制造的产品，该指定只用于简化，如未特别使用另一个命名，则认为包括上文和下文提到的所有细长纤维产品。
32.图1示出了一种根据本发明的至少一些实施例的生产方法和装置。这里示出了成形步骤1的一般说明，两个纤维织物2、3设置成通过导向件4彼此相对运动并驱动轧辊5。纤维织物的第一纤维织物2布置成运行到压制和加热步骤6的毛毡7。通过真空的手段将纤维网从第一纤维织物2上移动到毛毡7。毛毡7被设置运行以与第一纤维织物2形成夹口。在该夹口上，纤维网被转移到毛毡7。尤其是在纸巾类型的织物应用中，还可以使用复合长纤维织物(即毛毡或结构织物)作为一个长环，而不是将纤维网从成形转移到压制和干燥的纤维织物3和7。接下来，在毛毡7的运行方向上是金属带9的导向辊8。毛毡7和金属带9形成夹口，并且在此处，纤维网被夹在毛毡7和带子9之间。将毛毡7，带子9以及其之间的纤维网从导向辊8向下游转移，以使纤维网在金属带9的表面上跟随金属带。纤维网在围绕加热辊14的金属带表面上通过，以使至少一个加热辊位于纤维网侧，且一个加热辊位于金属带的背面。这些辊14可以用蒸汽或其他的加热方法(如感应加热)加热，但是蒸汽提供良好的导热和可调节性。由于蒸汽加热辊很容易获得，它们为纤维网的受控加热提供了值得推荐的替代方案。纤维网围绕带槽辊10和加热辊14在毛毡7和带子9之间运动。在此，水分以受控的方式被除去。辊10是专为去除流体(通常是纸张、纸板或无纺布中的水)设计的辊。辊10在此称为带槽辊，但也可以是穿孔辊或者设置有通道，以产生足够的除水空间，使得辊表面能够接受大量的水分，这些水分通过毛毡7从纤维网流到带槽辊10的表面。在某些制造过程中可能会发热。因此可以设置冷却系统以在带槽辊温度可能增加的连续过程中，在带槽辊10的内表面和带槽辊内的支撑表面之间保持足够的润滑条件。带槽辊10的冷却可以通过引导多余的热能以加热该工艺中所需的温水而提供。这可以通过在带槽辊的润滑油槽内设置热交换器来实现。
33.金属带9在本实施例中首先通过定位抵靠带槽辊10的加压蒸汽室11加热，使其在考虑到纤维网和毛毡7的情况下，在带子9的相对侧覆盖带子9。蒸汽室11位于从带槽辊10从带子9的出口点12覆盖带子9的下游。出口点12的上游设置在纤维网的行进一侧朝向带子9的加热器13。在本实施例中设置有两个加热器13。加热器可以是工业上使用的任何加热器或烘干机，例如蒸汽干燥器、冲击干燥器、红外干燥器或用于加热金属网的感应干燥器。当金属带回到导向辊8并与纤维网接触时，应当具有一定的能量(热能)。除这些加热器13之外，在加热器13之间还设置有3个加热辊14。带子9和带子上的纤维围绕加热辊14运动，并在
该工艺中进一步干燥及平滑。带子和纤维网可以设置成运行，以使纤维网在此干燥步骤被压在一个或多个加热辊14上。通过这种方式，纤维网可以被压在辊上以增加纤维网的平滑度和干燥度。辊的压力和表面可以调整和选择，以达到所需的平滑和干燥水平，且防止纤维网收缩并控制卷曲。
34.在上述实施例中的干燥和平滑脉冲通过以下设置和参数实现：
35.1)纤维网布置成在毛毡7和平滑的热金属带9之间运行；
36.2)毛毡7和金属带9的张力(纤维网上的压力)，蒸汽压力和冷凝压力能够调节以形成非常长的缓慢增长的可调压力和温度曲线，从而加热纤维网和去除水分并使纤维网变得平滑；
37.3)腔室11具有可调节密封件和上升压力的单独的蒸汽加热和加压冷凝区域，和可调节的密封的多余水分去除区域以形成脉冲终端。
38.以上所述的平滑和加热脉冲能够实现更高的生产和质量，同时降低生产和投资成本。如果所描述的脉冲的实施例与以下所述的泡沫形成技术相结合，则可能产生巨大的改进步骤。与目前所用的加热和干燥方法相比，可得到的优点是纤维网的高干燥度、松厚度和平滑度。
39.图2示出了其中可以使用成形装置的实施例。在生产步骤1(图1)中，成形装置19首先被设置在生产工艺的上游方向。在此步骤，配料被供给到纤维织物2、3之间的夹口以使形成所制造的产品。一些适用的形式是纱线的窄条、或用于纸张、纸板、纤维织物或无纺布产品的较宽的条或纤维网。在成形步骤之后，产品被转移至压制和加热阶段6。在该阶段，进行如上述所述的压制和加热。唯一的不同是只使用一个加热辊14，而不是一组加热辊14。该加热辊14设置成与带子9的驱动辊20形成夹口以提供平滑夹口。
40.用于供给配料的方法和装置中的实施例的上文描述的特征可以使用发泡配料进一步加强。发泡有助于控制粘度和纤维定向。
41.在下文中，总结并进一步阐明了本发明实施例的特征。必须注意的是，本发明提供了实现其各种实施例的若干可能性，并且下面描述的所有特性可能无法在所有实施例中实现。
42.大多数实施例中与除水和干燥有关的的一个特征是在压制部分上达到预先描述的温度和压力达足够长的时间。通过本发明的实施方案获得的一些有益效果是制造期间更高的松厚度、厚度、更高的dmc(干物质含量)和改善的平滑度。某些有益效果如图3所呈现。进一步的测试示出了，与测试中使用的已知方法相比，对于预定的平滑度水平，松厚度的增加可能更高。其原因在于，本发明的一些实施例允许使用单个压制步骤生产具有高松厚度和平滑度的纤维网。已知的方法需要2-4个压制夹口和在1-3个压延夹口压延，以达到与本发明的一些实施例达到的相同水平的平滑度。如本领域所熟知的，多个压制阶段和压延会导致松厚度损失。上述压制方法和装置都旨在获得高于现有技术中当前使用的干物质含量。与已知技术的30-55％的特征水平相比，新的压制技术在压制后提供40-65％的dmc水平。
43.为了获得高松厚度，在压制夹口中使用非常低的压力是有益的。在压制夹口中可以使用最大压力0.1-1mpa与长时间加热的压力脉冲相结合。使用低压使得更加容易实现压制阶段的机械装置，因为可以使用较轻的结构并且较低的压力更容易密封。本发明的实施
例可以代替大型、昂贵的多级线材部分、多区毛毡压制部分和包括多个干燥筒的长干燥部分以及多压区压延机。本发明的实施例提供了更简单，更短和更有效率的机械装置，其包括更少的毛毡和需要维护的部件。
44.对于薄的产品，纤维网的温度可能升高到80℃以上，并且在薄网与金属带和毛毡之间接触的最初10-30ms期间已经升高。另一方面，对于非常厚的产品，例如重型纸板，可能会发生压制夹口中纤维网的毛毡一面未达到80℃的温度。通常地，压制脉冲为10-200ms 0.01
±
0.01mpa+10-200ms 0.1
±
0.1mpa+10-200ms0.1-1mpa+10-100ms 0.1-10mpa。在压制夹口处，纤维网与金属带相对的一侧达到约80-110℃的温度，毛毡一侧约为50-90℃。实际上，首先将一些较冷的水分从纤维网移到毛毡上，然后加热水分，特别是对于薄纤维网(纸巾，纸，纸板)，显著地加热毛毡。毛毡的温度可以升高到50-80℃的水平。由于纤维网从线材部分到达夹口的温度通常约为30-60℃，当纤维网到达毛毡和金属带之间的第一次接触时，实际上纤维网的两侧立即加热。
45.总之，本发明的各种实施例的组合提供了一种生产方法，包括以下步骤：1)供给纤维和添加剂，2)通过抽吸使用5-70kpa的下降压力从金属丝织物移动纤维网到压制毛毡，4)加热纤维网并将水转移到毛毡上，将纤维网转移到压制部分，5)初始压制1：通过毛毡对金属带和辊的张紧实现，6)初始压制2：金属带对毛毡和辊的张紧，7)提高金属带的温度和实际压制1：金属带对毛毡和辊的的张紧和对毛毡和辊的蒸汽压力，8)实际压制2：金属带对毛毡和辊的张紧和对毛毡和辊的增压水，9)金属带上纤维网的干燥，优选冲击干燥器，用于增加与带子相对的纤维网一侧的蒸发，10)通过蒸汽缸进一步加热金属带，11)通过蒸汽缸加热和平滑纤维网，12)重复阶段9-11，以达到所需的松厚度，dmc，平滑度等，13)从褶皱的金属带上移除纤维网用于纸巾，14)进一步加工，例如上浆，涂敷，进一步的压延图案，压花，切割等。
46.实验结果
47.图3示出了根据本发明的实施例制备的纤维网相对于已知方法制备的纤维网的的纤维网性质的变化。图3示出了发泡成形，金属带压制和干燥及其组合，每个阶段在压制后的干燥度，压制后的松厚度和压制后的平滑度方面均有着显著的改善。这些特性有利于提高产量，降低投资和生产成本，节省原材料并改善性能。
48.以下是本发明的一些具体方面的示例。
49.根据本发明的一个方面，提供一种生产细长纤维产品的方法，其中纤维和水的配料形成细长的产品，随后转移到包括至少两个脉冲的干燥步骤。至少两个脉冲包括至少一个加热脉冲以及至少一个加热和平滑脉冲，在加热脉冲中，产品在第一压力被压制至少10ms；在加热和平滑脉冲中，其中产品在高于第一压力的压力下被加热至少10-200ms。产品的至少一个表面上的加热温度为至少80℃，并且所述压制所述产品的至少一个表面为光滑的带。
50.根据本发明的另一个方面，进入压制和加热步骤的产品的温度从30-80℃的进入温度逐渐增加到80-100℃的干燥温度。
51.根据本发明的又一个方面，提供一种方法和装置，包括成形部分，用于在移动表面上供给纤维的含水配料以形成产品的形状；以及压制和加热部分，用于对从移动表面上接收的成形的产品中除水。其中，压制和加热部分包括设置成彼此相对行进以从移动表面接
收配料的毛毡和金属带；以及用于以至少两个脉冲在毛毡和带之间加热纤维网的加热元件，所述至少两个脉冲包括至少一个加热脉冲以及至少一个加热和平滑脉冲，在加热脉冲中，产品在第一压力下被压制至少10ms；在加热和平滑脉冲中，产品在高于第一压力的压力下被加热至少10-200ms。在产品的至少一个表面上的加热温度为至少80℃，并且压制产品的至少一个表面是光滑的金属带。
52.根据本发明的再又一个方面，提供一种装置，其中用于加热纤维网的加热元件包括至少一个辊和至少一个用于加热带的加热器，毛毡和带设置成与辊相对行进。
53.技术条款
54.下列条款描述了适用于本发明装置的技术特征，可以是单一特征，也可以是组合特征。
55.一种装置，其中金属带和产品设置成运行，以使产品在干燥步骤期间被压在一个或多个加热辊(14)上。
56.一种装置，其中压制和加热部分(6)包括设置成彼此相对行进的毛毡(7)和金属带(9)。
57.一种装置，其中加热元件用于加热细长的产品，带包括以下中的至少一个：抵靠细长的产品和/或带(9)的加热辊(14)，在带(9)的后侧的加热器(11)，在带抵靠细长的产品侧上的加热器(13)。
58.一种装置，其中所述毛毡(7)和带被设置成彼此压靠以提供第一脉冲。
59.一种装置，其中细长的产品设置成围绕通过带(9)支撑的至少一个加热辊(14)行进，以在干燥步骤中提供加热和平滑脉冲。
60.一种装置，其中细长的产品设置成围绕通过带(9)支撑的多个加热辊(14)行进，以在干燥步骤中提供加热和平滑脉冲或脉冲。
61.一种装置，其中至少一个加热元件是腔室(11)，腔室具有可调节密封件和上升压力的单独的蒸汽加热和加压冷凝区域，以及可调节的密封的多余水分去除区域。
62.一种装置，其中形成对所述细长的产品进行压制的表面之一的压制元件中的至少一个是光滑的金属带(9)。
63.一种方法，其中在压制和加热部分(6)，在设置成彼此相对行进的毛毡(7)和金属带(9)之间转移细长的产品。
64.一种方法，其中细长的产品设置成围绕通过带(9)支撑的至少一个加热辊(14)行进，以在干燥步骤中提供加热和平滑脉冲。
65.一种方法，其中细长的产品设置成围绕通过带(9)支撑的多个加热辊(14)行进，以在干燥步骤中提供加热和平滑脉冲或脉冲。
66.一种方法，其中在至少一个阶段通过腔室(11)加热细长的产品，腔室具有可调节密封件和上升压力的单独的蒸汽加热和加压冷凝区域，以及可调节的密封的多余水分去除区域。
67.应当理解，本发明所公开的的实施例不限于本文公开的特定结构，工艺步骤或材料，而是扩展到相关领域的普通技术人员将认识到的同等事物。还应该理解，本文采用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，而不是限制性的。
68.贯穿本说明书对一个实施例或实施例的引用意味着结合该实施例描述的特定特
征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定都指代相同的实施例。引用数值时使用的术语诸如，例如，大约或基本上，也公开了精确的数值。
69.在这里，为方便起见，可以在共同列表中呈现多个项目、结构元素、组成元素和/或材料。但是，这些列表应该被解释为好像列表中的每个元件都被单独地标识为一个独立且独特的元件。因此，不应仅基于它们在共同组中的描述而将此类列表中的任何独立元件解释为事实上等同于同一列表中的任何其他元件，而没有相反的显示。另外，本发明中的实施例和示例及其各种组分的替代方案可在此引用。应当理解，这些实施例，示例和替代方案不应被解释为彼此的事实上的等同物，而是应被视为本发明的单独和自主的表示。
70.此外，所描述的特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。在本描述中，提供了许多具体细节，例如长度、宽度、形状等的示例，以提供对本发明实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有一个或多个具体细节的情况下或者利用其他方法、组件、材料等来实现本发明。在其他情况下，未详细示出或描述公知的结构、材料或操作以避免模糊本发明的各方面。
71.虽然前述示例在一个或多个特定应用中说明了本发明的原理，但是对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，可以在不执行发明的教导，并且不脱离本发明的原理和概念的情况下对形式、用法和实现细节进行多种修改。因此，除了下面提出的权利要求之外，并不意图限制本发明。
72.动词“组成”和“包括”在本文中用作开放限制，既不排除也不要求存在未记载的特征。除非另有明确说明，从属权利要求中所述的特征可相互自由组合。此外，应该理解，在整个该文献中使用“一个”，即单数形式，并不排除多数。
73.工业实用性
74.至少本发明的一些实施例在纸板、纸张、纸巾和无纺布工业中有工业应用。
75.缩略词列表
76.dmc为干物质含量。