用于造纸机湿端部的成形筛的制作方法

专利名称：用于造纸机湿端部的成形筛的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1的前序特征部分所述的用于造纸机湿端部的单或多层成形筛(forming sieve)。
背景技术：
在传统长网造纸机的造纸方法中，水性纸浆或悬浮状纤维素纤维(公知为“纸浆”)被送到由铜网和/或合成材料制成的所称无端网的上网面上。这个网幅的作用相当于过滤器，其使得纤维素纤维从水性介质中分离出来并形成所称的湿纸幅。在这个湿纸幅成形期间，当让水性介质穿过该筛的孔，这个成形筛的作用相当于过滤器，其从纤维素纤维中分离出水性介质。
为了加速去除水分，该过滤过程在施加在该筛的下侧也就是机器侧的真空件的附加真空作用下被相当频繁地进行。一旦该纸幅离开该成形端部，就被送到纸机的压榨部，而在这个点位处，纸幅被导引穿过一对或几对压力辊之间的间隙，在压力辊上被另一纤维幅即所称的“压榨毛毯”压迫伸展。作用到纸幅上的辊的压力除掉多余的水分，压榨毛毯内的“垫子”层的存在而被频繁地进一步去除水分。通过压榨区后，纸幅被送至纸机的干燥部被进一步去除水分。干燥后，纸幅准备用于任何可能承担的二次处理和最后包装。
用于纸机的筛被制成无端网状，并且是由一种或两种方法制成的。按照第一种方法，单独的平纹网(flat woven webs)的自由端是通过所称的“接头”法被连接到一起的，从而形成该种无端网。在这种平纹网纸机中其筛是这样形成的，其经线是机器方向，而纬纱或纬线是横跨的方向。按照第二种制作技术，纸机的筛是用所称的无端网的方法以连续的带的形式直接成形的。在这种成形方法中，经线是横跨机器方向，而纬线是机器方向。在相关的文献中，这些术语通常被简写使用，以MD表示“机器方向”，而以“CMD”表示横跨机器方向。
在造纸机的湿端部，在筛的纸幅侧保持住悬浮液中的纤维素纤维，并且在成形的纸内避免斑痕特别重要。当单个的纤维素纤维在纸页中被定向时就会产生这些斑痕，这样，它们的端部就与筛的单个的线之间的间隙相重叠。通常，试图通过提供具有共表面的可渗透的筛结构来解决斑痕问题，并且该筛结构还能允许纸纤维在纤维中在相邻的线的上方形成桥而不会穿过它们之间的间隙。在这里使用的“共面”意指线的最上面的部分，它们界定筛的纸页成形表面并且被各自称为浮纱(floats)或结子(knuckles)，设置在基本上相同的高度上，从而所显示的表面基本上是“同一平面的”。高级纸，如用于高质量印刷纸、碳化纸、香烟纸、电容纸和其他类似质量的纸，都是以前有的相当高级的筛上制成的，如这里显示的最平坦光泽的表面。
为了使得织物的表面尽可能地接近于平面，尤其是对于成形筛的情形，其表面经常需要用有细金刚砂纸磨削。这样磨削是为了改进纸的外形，并获得更好的最后的表面。然而不幸的是，用这个方法研磨表面，筛线的浮纱和结子会被损害；这在与

图1和2相比较的附图3和4中可见。附图1显示的是还未经过处理的成形筛的截面图，其浮纱或结子是没有经过金刚砂纸研磨的。图2显示的是经过放大的图1所示的筛的截面图。
图3和图4是相对应于图1和2的示意图，除了按照图3和4显示的筛以外，纸的外形已经通过研磨浮纱或结子而被变得更平整了。同时，这种特别的整平程序也不降低筛的内部容积，只是其厚度会稍微降低。这会带来另外一点负面影响，就是筛的稳定性就是作为结果的负面影响首先，筛材料的损耗会使得下筛硬度受到影响。而且，还发现，因为这种机械的干涉导致的结果是，由于筛需要承受所增加的磨损，使得筛的使用寿命降低。在线具有较小的直径的情况下，如直径在0.11mm到0.13mm时，该研磨过程会将线的横截面减少30-40％。这种严重的对线的机械变更，因此会影响到筛，可以看到其为筛的硬度降低的根本原因。这还有另外一个问题，由于当前造纸工业的趋势是日益地转移到用更加变薄的筛而同时相应地是用变得更薄的线的直径。随着这样的进步，为了生产可能的共平面的筛表面就对这种可能的机械改造做出限制。
为了更好地阐述如参照图1-4中该领域的技术的状态，同样也要参考图5和图6以及图7和图8。附图5所示的是按照图1和2所示的筛的接触表面，是未经过处理的筛，其中大约占整个表面的30％是该筛的接触表面。图6所示是按照图1和图2所示未经过处理的筛表现的浮纱和结子的“标准”形状。图7和图8详细显示了经过研磨的筛的结构，其中去除了0.02mm的凸起的浮纱和结子，增加了约34％的筛接触表面。经研磨后的浮纱或结子的形状如图8所示。
本发明的目的，是提供一具有高共平面性表面的筛，至少是在纸幅侧提供高共平面表面，而且优选是在纸幅和机器侧都能提供高共平面表面的筛。为了获得这样的目的，由于该筛的平坦性与现有技术中公开的那些相比显著更薄，并且也相应地降低了线的直径。考虑到上面提到的各种问题，本发明的目的还要获得一种特别所称的“成形筛”，即是用来用在造纸机的湿端部的筛。

发明内容
上面所述的目的通过权利要求1所给出的技术特征来达到，而其优点及进一步的改进和实施例在其后的从属权利要求中描述。
公开了一种用于造纸机湿端部的单-或多层成形筛，具有面向纸幅侧的上部的纸机纵向MD线和纸机横向CMD的线，和下部的面向机器的MD和CMD的线。该成形筛具有通过温度、压力和/或湿度中的一种或者它们结合再成形的至少纸幅侧线弯曲区域。获得这样再成形的方法在权利要求15中描述，其中，辊子用来施加压力和/或温度。
具体实施例方式
本发明中对用于造纸机的筛的制造，是基于压实或“热轧光”织物补偿筛的系统。在压榨部配置中，这个动作是在规定的时间内在以提高的压力、提高的温度和/或提高的湿度水平中的至少一个或它们结合的情况下进行的，这个规定的时间是作为所选择的线和所需要的成品特性的结果。
当使用具有无端结构的织物时，也就是不存在组成接缝的端部，它们通常以两个经纱系统构造成。这样织物的压光或是压紧，就是在如图9所看出的实施例中在至少两个辊之间实现的。同时，在该图中显示了三种可能的结构详述了用来压紧该织物的设备，并不是说这样就能以任何情况来限制本发明，这些仅仅是作为示例来显示的。
图9b显示的是最简单的结构，其中仅仅提供了两个辊，在这两个辊子之间织物被压紧。为了增加该加热辊的可用面积，也就是意味着该织物会以更长的时间接触热量，第三辊c可被如图9a和图9c那样设置。而且，如果在处理过程中被要求有更多的热量施加给织物时这些附加的辊子就能是可被加热的。纤维的具体数量和相对位置，能够依据织物的精确需求和在其表面处的最后的所需要的结构来选择。
为了压紧或是压光该筛的织物，要求提供能够结合在一起的两个辊并且提供在其间施加所需要的压力。这些在图9中以参考数字A和B来显示。这里，筛织物通过两个辊子之间设置的间隙，然后施加所需要的压力；这个压力，通常是在10和40kPa之间，所称的压辊的辊A是由沿着该筛织物的宽度上的多个片段构成的，并且能够在横跨筛上提供不同的压力。这样的多个压力辊，允许最后的筛以特定的和可选择横截面的形状形成。
如图9所示，至少辊中的一个辊能被加热，加热温度多少介于100-190℃之间，尽管已经发现多数过程进行范围是在140-170℃之间。具体的温度可以依据纤维内的线和最后所需要的筛表面的结构来选择。可以在织物被压紧时给织物的一面或者两面都加热，也可以在这样的处理过程中沿织物的宽度和长度面调节温度分布。这样会在织物中获得这样的结构，在织物的长度和宽度的每个点上，特定的温度和压力可以以目标方式各自满足该筛的所需的最后要求。
对于具有两个端部的织物，两个端部通过缝连接起来以形成无端结构，这样的压紧处理就有点困难。首先，需要专门地控制施加到纤维的起始和末端点的压力。这需要设置一对所施加的压力的斜坡控制(ramp control)来获得，其中该机器掌握该织物的起始和末端点，这样就能获得没有临界点(transition)的处理。织物的所有其他的处理按照用于被预制的无端织物的上面所详细描述的方法来进行。
在压光处理期间施加到织物上的特定的张力，不论是预先制的还是带缝的，都依赖于单个的织物的设计。在纤维的压紧过程中，纤维的长度会变化达±1.5％，这个事实需要在纤维的形成阶段和在压光过程之前进行考虑。而且，织物的宽度的变化通常被控制，其范围通常在0-3％之间，并且同时补偿纤维的热处理。
如图9c所示，在压紧过程后可提供附加的干燥装置来施加热到织物。图中示出了具有伸幅机的加热箱来干燥经过的织物。显然，在这个干燥阶段也可提供其他的选择，而不限制于图中所公开的。
形成该筛织物的线可以包括或包含下面的聚合物中的一种或是多种的组合聚酯、聚酰胺和/或聚烯烃。而且，可容易地将所公开的压光的过程在筛上执行，在纸幅侧上的经纱的直径为0.09与0.20mm之间，而在机器侧的经纱的直径在0.15到0.30mm之间。特别地，纸幅侧经纱的直径选择在为0.13mm，而在机器侧的经纱的直径选择在约0.18mm。另外，压紧过程能用在具有单层或多层的织物上。
如图10和图11所示，按照本发明处理的纤维，具有基本上与传统的研磨技术处理不同的结构。这样交织的线的浮纱和结子能被看出来在面对纸幅的侧面和/或造纸机的侧上具有压紧的或是平坦的形状。然而，这里关键的不同在于，这里的浮纱或结子没被象当其被研磨时的那样受机械损害；可比较图11和图4。另外，还有个优点是压光的纤维没有材料的损耗，和当与图8的比较如图12所示，这就除去了筛被降低硬度而带来的问题。
如图10和11所示的突起的结子或浮纱(10)由于压紧而多少平坦。这就产生一个相对宽阔的“线椭圆”(11)，其在织物移动时在造纸机内安静地运行。由于“线椭圆”，永久性的平坦的浮纱和结子的宽度大于剩余的线的直径，在图11中可最佳观察到。实际上，优选的是平坦的浮纱和结子的宽度是比剩余的线的直径大约5-15％。而且，平坦的浮纱和结子的高度是降低了约10-30％，而优选的是应当比剩余的线的直径小约20％。这样，压紧就已经减小大约30-50％的直径。
通过在浮纱或结子点压紧筛的纤维内的线，筛与纸幅接触的面积当与未经过处理的筛相比增加了大约25-30％。这个增加，就使得筛拥有占筛整体面积约40-45％的接触面积。这个测量可在图4中看到，其中，所显示的处理过的织物具有其整体表面面积的41％的接触面积。将图13和图5及图7进行比较，显然，当前的发明显示的是织物相对于现有技术具有很大改进的表面特征，另外，对于压光后的织物其接触面积增大，相比较于未经过处理的或是经过研磨的织物而言，这些筛具有更平滑的表面，从而能获得最后的更加改进的具有良好外形的纸张。而且，对于除了在纸张侧，在纸机侧也具有很紧密的浮纱的筛，当织物加载负时显示出不同的经纱浮纱的高度，这是由不同的材料造成的由于结子的高度在纸机侧降低而再次改进的最后的纸张表面，而其他的与在筛运行在纸机上的新筛有关的问题时显著地减少了。这类问题中，最显著的是与需要由纸机支持的负载有关，以及在使用新筛时启动机器而没有恰当的磨合运转。特别是，对于已经形成的比较宽的“线椭圆”的情况，更为迅速地得到与机器的适配的筛。在造纸机中，按照本发明构造的筛，能够更为迅速启动，其需要更少的后续的调节并且能够很快就开始安静地运转，这都是与当前所使用的筛比较而言的。
按照本发明的浮纱和结子的形状的筛，表现出在接缝区域与紧密的织物之间的临界点上的没有差异或至少最大程度降低了的差异。这就使得这样的筛生产出来的外形上敏感类的纸是无痕的。结果是轻轻的、宽阔和平坦的浮纱形状，筛显示出很高的稳定性和硬度，因为交织的线彼此间很少位移。
显然，由于施加的压力的结果，压光织物的过程会导致织物厚度永久性的降低。依据该特定的处理，织物的厚度降低原始的1-20％。为了获得这个效果，单个的穿过织物的线的弯曲高度和形状被永久性地改变。由于在这个技术中材料没有损耗，仅仅是压缩，织物的每单位面积的重量保持恒定。
除了在压光之后，筛内的线的几何形状改变，在织物本体内的中间容积就被永久性地降低了。显然，当织物被压缩以及线几何形状的调整，需要将线移动到某处，并且在这种情况下，线间的空隙尺寸降低并且彼此间靠得更近。这个在织物间的空腔尺寸的降低对于它们在造纸机上运行时的筛有有利的影响。当筛被用来支持纸浆而水性介质被去除时，就可能使织物内的空腔在运动时引发湍流。当筛移动运行通过机器时，这种湍流经常产生与空腔一起拖拽水的不希望有的负面影响。显然，如果水分保持在筛内，纸浆的干燥就会受到不利的影响。通过当前的工艺，与织物相关的空隙的尺寸就降低，这样与湍流相关的问题和积水就被减少。再说一遍，依据特定的织物和如上的处理，空腔的尺寸降低1-15％。
另外还有在织物中的线间的弯曲点的变化以及它们的几何形状改变所带来的优点。随着织物接触表面面积的增大，在造纸成形机和筛之间的摩擦水平相关地增加。这会导致当机器初始启动时，织物的移动延迟，而且在机器的运行同时还会降低横向的运动。这种改进增加纸张干燥处理的效率，同时在延长的使用中还需较少的调节皮带。而且，在存在接缝的区域，由于在经纱和纬纱间的弯曲的这个变化，线与线之间的摩擦增大，结果也是增大了接缝的稳定性和强度。
标准的，未经过压光的具有接缝而形成的筛，去趋向于承受在接缝区域和织物的主体之间的织物厚度上的不一致。这种表面性质的差异能对纸生产具有不利的影响，使得在纸页上有痕迹，也会导致在这个区域的破损水平增大。而当前发明的压紧技术，会由于沿织物的整个长度上给予均匀厚度的织物而减轻这些问题。而且，未经过处理的筛中的这些不一致而带来的在织物线上的内部的压力和张紧力基本上会被按照本发明在压光的织物中平衡掉。
经过压缩处理而改变的最后织物的性质是一种渗透性。估计是织物的紧密性，伴随着空隙尺寸和密度的相应变化而带来织物厚度的降低，从而导致这种不同。依据初始的织物，以及对其进行的处理，这种渗透性可以降低0-30％，并且当具体的处理和织物被选择时，这通常是被考虑的。
本发明的各种特征和实施例在上面描述了，他们可以容易地彼此间结合而得到本发明其它的实施方式。
权利要求
1.一种用于造纸机的湿端部的单层或多层成形筛，其具有面向纸幅侧的上部的纸机纵向MD线和纸机横向CMD线，和面向机器的下部MD线和CMD线，其特征在于至少在纸幅侧的线的浮纱和结子(10)借助温度、压力和/或湿度中的一种或它们的结合来再成形。
2.如权利要求1所述的筛，其特征在于该线(12、13)是由或是包含一种或是超过一种的聚合物制成的，例如聚酯、聚酰胺或聚烯烃。
3.如权利要求1或2所述的筛，其特征在于该温度在100℃-190℃之间。
4.如权利要求3所述的筛，其特征在于该温度在150℃-170℃之间。
5.如权利要求1-4中任一所述的筛，其特征在于该压力在10kPa与40kPa之间。
6.如权利要求1-5中任一所述的筛，其特征在于该纸幅侧的线的直径为0.09mm-0.20mm之间，而机器侧的线的直径为0.15mm-0.30mm之间。
7.如权利要求6所述的筛，其特征在于该纸幅侧的线的直径为0.13mm，而机器侧的线的直径为0.18mm。
8.如权利要求1-7中任一所述的筛，其特征在于该线的浮纱和结子(10)的宽度比该线(13)的剩余部分的直径大5％-15％。
9.如权利要求1-7中任一所述的筛，其特征在于该线的浮纱和结子(10)的高度比线(13)的剩余部分的直径小10％-30％。
10.如权利要求9所述的筛，其特征在于该线的浮纱和结子(10)的高度比该线(13)的剩余部分的直径小20％。
11.如权利要求1-10中任一所述的筛，其特征在于该线的浮纱和结子包括平的“线椭圆”(11)，该线椭圆近似平行于该筛的平面延伸。
12.如权利要求1-11中任一所述的筛，其特征在于该筛的总接触面积为该筛的总表面面积的约40-45％。
13.如权利要求1-12中任一所述的筛，其特征在于由于该线的弯曲区域被再成形，线(13)之间的空隙尺寸比弯曲区域再成形之前的原始空隙尺寸降低1％-15％。
14.如权利要求1-13中任一所述的筛，其特征在于用以下的一种或者多种的结合线的弯曲形状、线的浮纱和结子(10)的宽度、线的浮纱和结子(10)的高度、线(13)的椭圆性的程度、筛的总接触面积以及线(13)之间的空隙尺寸横跨该筛的宽度的每一个点变化。
15.一种用于造纸机的湿端部的形成筛的方法，包括在温度、压力和/或湿度的组合中的一种或多于一种情况下用多个辊压光筛织物，从而至少在筛的纸幅侧永久再成形线弯曲区域。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于至少多个辊中的一个是由多个片段形成的，该片段能够被单独地调节以改变施加到织物上的压力，从而得到的筛在横跨其宽度上具有特定的横截面。
17.如权利要求15和16中任一所述的方法，其特征在于至少辊子中的一个可以被加热从而在处理过程中施加特定的热量到该筛上，而该温度沿着该辊的长度可以被改变从而对筛施加特定的轮廓。
18.如权利要求15-17中任一所述的方法，其特征在于该压力在10kPa和40kPa之间。
19.如权利要求15-18中任一所述的方法，其特征在于该温度在100℃-190℃之间。
20.如权利要求15-19中任一所述的方法，其特征在于该温度在150℃-170℃之间。
全文摘要
本发明描述了一种用于造纸机湿端部的筛，其中，该筛被增加的温度、压力和/或湿度中的至少一种所压缩。这样的处理会使得筛的至少一侧上的其线的浮纱和结子被再成形，而且该筛的至少一个基本上比较平坦的表面用来生产纸张。这样的处理不会造成该筛的表面上的任何物理性的损害，象当前的对表面进行研磨抛光的技术那样的处理，因此能够给幅料带来改进的性质和寿命。
文档编号D21F1/10GK1957139SQ200580016006
公开日2007年5月2日 申请日期2005年5月3日 优先权日2004年5月19日
发明者J·皮茨勒, O·保曼 申请人:瓦格纳尔有限公司