用于生产纤维材料的幅材的装置和方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种用于生产纤维材料的幅材的装置和方法。
【背景技术】
[0002]从US 2624245已知一种用于生产能够沿主要的纵向方向(S卩，沿幅材延伸方向)延伸的纸张的连续幅材的方法。该方法使用一种包括加热辊和一定厚度的橡胶带的设备，所述加热辊具有平滑的、优选镀铬的表面，所述橡胶带通过一系列至少部分地被马达驱动的传递辊沿其表面的一定部分保持粘附至加热辊。致使橡胶带粘附至与加热辊接触部分的开始部分的辊(上游传递辊)的直径小于所述加热辊的直径，使得在它们的接触产生线处橡胶带经受突然的偏离以及之后凹度的突然变化。橡胶带通过上游传递辊(其致使所述带粘附至加热辊)而受到的这种突然的凹度变化的综合影响意味着，当仍具有较高含水量的处于形成状态下的纸张幅材被引入到橡胶带和加热辊之间时，其在紧挨接触产生线下游的部分中受到纵向压实，所述纵向压实与含水量、橡胶带的厚度、和上游传递辊的直径与加热辊的直径的比值有关。
[0003]继而，这种纵向压实在实践中给予所获得的纸张幅材约15%的纵向延伸率。
[0004]然而，通过该方法获得的纸张几乎没有横向延伸性，也就是说这种横向延伸率的值在4% — 5%的量级，S卩，在同等混合和精制的条件下，与任何传统地生产的纸张中的横向延伸率实质上一样。还应注意的是，只有通过使用高能耗的复杂昂贵的设备、以高密度的昂贵精制方法，才能实现较高值的横向延伸率。
[0005]从W02005/100686中已知一种机器，该机器用于生产能够纵向及横向延伸的纸张，同时纸张的平滑度优于通过传统方法能够获得的纸张的平滑度。这种已知的机器包括具有一对反向旋转的$昆的压实装置(compact1n stat1n)，所述一对反向旋转的棍中的一个由钢制成、以更高的速度被驱动并且在其表面包括一系列周向延伸的螺旋式发展的切口，而所述一对反向旋转的辊中的另一个覆盖有橡胶层并且以较低的速度被驱动。
[0006]当使处于形成状态下的纸张幅材在两个辊之间经过时，两个辊的不同转速以及钢辊上存在的切口的综合影响引起形成幅材的材料的纵向压实及其在钢辊的切口内的积聚，并且主要导致获得具有平滑表面、同时具有优良的纵向及横向延伸率的纸张幅材。
[0007]从理论角度看，这种已知的解决方案已经被证实有效，但是，在其实际应用中具有明显的局限性和缺点，尤其是在实现当前规格的造纸机器所设定的高生产率(约1000m/min)方面。考虑到在橡胶辊和钢辊之间的起乳部处橡胶层受到暂时的局部压缩的事实，清楚的是，直径为500mm的常规橡胶辊每分钟经受637个压缩周期，S卩，每秒经受多于10次压缩。然而，在实际操作条件下进行的实验测试已经显示:如果每秒压缩的次数超过2次，即使使用复杂昂贵的冷却系统，辊的寿命也会受到损害。
[0008]因此，为了降低橡胶辊的压缩次数的这个值，必须使用直径至少为2500mm的辊，这存在显著的机器尺寸问题并且需要周期性替换橡胶层，而这种操作不能在造纸厂中进行，而只能由专门的工厂进行，所述专门的工厂通常不会装备成在这种尺寸的辊上进行操作。
[0009]此外，具有这些尺寸的涂覆有橡胶的辊由于其不同性质(比如用于获得特定特征的纸张辐材而所需的性质)的橡胶外层而在被其它辊替换时存在显著的困难。
[0010]从GB 868391中还已知了通过使处于形成状态下的纸张幅材在以相同圆周速度沿相反方向旋转的橡胶辊和钢辊之间经过来生产可延伸的纸张幅材。在两个辊之间的通道上压缩纸张幅材导致横截面的暂时的局部降低，从而增大其通过速度。当从两个辊离开时，处于形成状态下的纸张幅材恢复其原始横截面，随之发生速度的降低、以及纸张辐材粘附至橡胶辊，导致纸张幅材的纵向压实。这种技术原理与从W02005/100686中已知的技术原理完全不同，相反地，W02005/100686使用具有不同圆周速度的两个反向旋转的橡胶辊和钢辊来产生形成纸张幅材的纵向压实并同时将其积聚在设置在钢辊中的切口内；并且这种不同的原理使其不能够结合从前述两个文献得出的教导。
【发明内容】
[0011]本发明的目的在于获得一种纤维材料的幅材，所述纤维材料的幅材克服了现有技术的局限性和缺点，并且在不使用高密度精制的情况下具有高纵向延伸率(特别的，高达20%)以及高横向延伸率(特别的，超过6%)。
[0012]本发明的另一目的在于使用一装置获得纤维材料的幅材，所述装置不需要昂贵的维护，尤其不需要对由经受磨损的材料制成的部件进行经常性的昂贵替换。
[0013]本发明的另一目的在于获得一种纤维材料的幅材，所述纤维材料的幅材由纤维素纤维、大体由植物纤维和/或由合成纤维形成，并且在任何情况下都具有根据需要能够在一定限制范围内进行改变的特征。
[0014]根据本发明，通过如权利要求1所示的用于生产具有高纵向及高横向延伸率的纤维材料幅材的装置来实现这些和其它目的，所述目的将通过接下来的描述而显而易见。
[0015]权利要求14示出了一种用于生产具有高纵向及高横向延伸率的纤维材料幅材的方法。
【附图说明】
[0016]参照附图，在后文中进一步阐明本发明，附图中:
[0017]图1示意性地示出了根据本发明的用于生产纤维材料的幅材的装置，
[0018]图2是所述装置的辊的前视图，该辊包括连续的周向切口，
[0019]图3是所述装置的辊的前视图，该辊包括连续的螺旋切口，
[0020]图4是所述装置的辊的前视图，该辊包括不连续的周向切口，
[0021]图5示出了通过具有切口的辊的一部分的、并且处于与切口相对应的位置中的、通过根据本发明的装置获得的纸张幅材的一部分的纤维样式的放大的部分纵向截面，以及
[0022]图6示意性地示出了用于生产纤维材料的幅材的装置的变型。
【具体实施方式】
[0023]根据本发明的用于生产具有高纵向及高横向延伸率的纤维材料(例如，纸张材料)的幅材的装置能够被插入到用于纸张生产的顺列式设备(in-line plant)中(在这种情况下，向该设备进给纤维素纤维(原始的、恢复的或混合的)的片材以形成幅材)，或者能够由自立式装置组成(在这种情况下，向该装置进给已经形成的纸张幅材，所述纸张幅材事先被润湿到含水量在82%至30%之间)。
[0024]还能够使用类似的装置和设备来生产植物纤维幅材、无纺布纤维幅材或合成纤维幅材;在这种情况下，不可能讨论纤维素纤维混合物片材或再润湿纸张幅材的含水量，而是讨论纤维材料幅材的易弯曲性，以及主要是其软化温度。
[0025]独立地，所述装置包括圆柱形辊2，所述圆柱形辊由金属材料制成、可能覆盖有一层具有不同机械特征的材料(例如陶瓷材料)、并且在任何情况下包括在其圆柱形表面上的一系列切口 4，所述一系列切口沿平行的周向线或沿螺旋线延伸、并且在任何情况下以具有周向分量的样式延伸。
[0026]图2— 4示出了这些切口的不同布置，所述布置可以是周向样式(图2)、螺旋样式(图3)、或连续或不连续样式(图4)。
[0027]切口能够具有在0.01mm至2mm、优选地在0.05mm至0.5mm之间的深度，在0.01mm至2mm、优选地在0.07mm至0.9mm之间的宽度，以及在0.01mm至10mm、优选地在0.125mm至
1.25mm之间的节距。此外，在螺旋切口的情况下，倾斜角度能够从由切口宽度所允许的最小值到45°的最大值、优选地在5°至20°之间，并且螺旋样式沿辊2的整个轴向长度相同或者在辊的两个半体上相对。
[0028]作为圆柱形形状的替代例，辊2能够具有凸形形状(未示出)，如在后文中明显可见的，其已经被证实在补偿辊2的轴的挠曲方面尤为有用，所述轴的挠曲由施加到其端部以在相对的辊上施加压力的力所引起。
[0029]使辊2以基本等于上游装置的操作速度的圆周速度^旋转，S卩，以待处理的纤维材料的片材6的进给速度旋转。
[0030]根据本发明的装置还包括由橡胶或其它弹性材料制成的带8，所述带在机动化的棍10之间张紧、并且具有在lcm至10cm、优选地在2.5cm至5cm之间的厚度，以及在24°邵氏硬度至70°邵氏硬度、优选地在29°邵氏硬度至50°邵氏硬度之间的硬度。
[0031]辊10具有针对橡胶带8的摩擦度，所述摩擦度足以确保辊10以小于辊2的圆周速度VI的速度V2驱动。特别地，Vi/V2的比值在1.05至1.40之间变化。
[0032]带8至少在粘附至辊10的一侧上基本不能纵向延伸(在操作期间，其具有5%的最大伸长率)，例如通过将纵向钢丝包含到带中或者将不能延伸的织物施加到带中能够实现所述不可延伸性。
[0033]此外，考虑到带在一侧与具有圆周速度V1的辊2接触、同时在另一侧以速度￥2〈^前进、并且因此被纵向制动，因此带8必须具有沿其整个长度的尺寸稳定性，以防止可能的变形。
[0034]通过加压辊12使带8保持抵压在辊2上，所述加压辊优选地由钢制成，可能覆盖有具有适当机械特征的表层。加压辊能够是空转的或者是机动化的，但在任何情况下，加压辊必须具有^的圆周速度。由适当的机械的、气动的或液压的已知构件控制辊12将带8抵压在辊2上的压力。该压力在带8的每厘米宽度上介于lkg至200kg之间、并且优选地介于20kg至40kg之间。
[0035]根据本发明的装置以下述方式操作。
[0036]在初始阶段，S卩，在向装置进给纤维材料片材6之前，辊2和辊10、12以相同的圆周速度VI旋转，并且辊12仅搁置在辊2上。
[0037]在这些条件下，纤维材料片材6被引入到橡胶带8和辊2之间，所述纤维材料片材6大体上在纤维素或植物纤维情况下具有在82%至30%之间的含水量、或者在合成纤维的情况下处于不低于初始软化温度的温度、并且以速度V1前进;辊10和12被逐渐提高到速度V2〈V1，并且利用增大的压力将辊12抵压在辊2上，以挤压带8和粘附于带8上的纤维材料的片材
6ο
[0038]纵向制动和在厚度方向上的挤压的综合影响在于使片材6局部地填充辊2的切口4，并且在对应于切口的条带部中纵向积聚并且具有图5所示类型的弯曲的压实线14。
[0039]继而，纤维的这种纵向积聚和特定布置确定了所形成的纤维材料幅材在其达到纸张的最终水分含量(在植物纤维情况下)、或达到其尺寸稳定性(在合成纤维情况下)时的纵向及横向延伸率。
[0040]纵向及横向两种可延伸度均取决于速度VjPV2之间的比值、取决于带8被抵压在辊2上的力、取决于辊2上的切口 4的特征、取决于片材6在处理开始和结束时的柔韧性、以及取决于橡胶带8的物理和几何特征。
[0041]用于测试所述方法的效果而进行的实验测试已经使纸张能够获得约20%的纵向可延伸度和约15%的横向可延伸度。
[0042]如果根据