CN101903593B - 与幅材成形机的压榨部相关的装置及在该装置中生产的纸板或纸 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种与幅材成形机的压榨部相关的装置。该装置包括至少一个用于使在幅材成形机上制造的幅材(11)脱水的压榨压区(10)。该装置还包括平滑压榨机(12)，该平滑压榨机包括设置在压榨压区(10)之后的平滑辊(13)。平滑压榨机(12)包括设置为围绕至少两个引导辊(15)的环带的平滑载热工具(14′)。平滑辊(13)设置为在两个引导辊(15)之间与载热工具(14′)接触。平滑辊(13)和/或至少一个引导辊(15)为蒸汽加热的干燥缸或干燥缸改良的蒸汽加热辊。本发明还涉及一种在这种装置中生产的纸板或纸。

Description

与幅材成形机的压榨部相关的装置及在该装置中生产的纸板或纸
技术领域
本发明涉及一种与幅材成形机的压榨部相关的装置，该装置包括：
-至少一个压榨压区，其用于使在幅材成形机上制造的幅材脱水，以及
-平滑压榨机，其包括设置在压榨压区之后的平滑辊。
本发明还涉及一种在这种装置中生产的纸板或纸。
背景技术
在幅材成形机的压榨部中，大量的水分被迅速地从幅材移除。压榨部通常具有一个或两个压榨压区，并也使用压榨毛毯。压榨压区通常由设置为抵靠彼此加载的两个辊形成。
迅速移除水分致使幅材的移除了水分的同一侧的表面致密化。同时，导致吸油量减小且打印质量下降。为避免这些问题，在压榨部之后设置平滑压榨机。传统上，平滑压榨机包括形成压区的两个辊。因此，幅材在压区中被压榨而不需要任何的压榨毛毯。由于这个原因，在平滑压榨机中不从幅材中移除水分。然而，湿幅材的两个表面变得更平滑，由此改善了幅材在干燥部中的干燥。
幅材成形的一个目的是使幅材的两侧尽可能保持对称。然而，这有时要求压榨部和平滑压榨机的结构非常复杂。而且，当加热纸或纸板时，可能发生一些问题。在传统的短时间加热的平滑压区中，突然的热或压榨冲力可使水转变为蒸汽。由此导致幅材分层。此外，幅材的亮度和不透明度可能减小，并且幅材可能会粘到表面，例如，粘到辊的表面。
发明内容
本发明旨在形成一种与幅材成形机的压榨部相关的新型的装置，通过该装置，可改善幅材的表面质量，并获得更好的干燥性能。在所附权利要求中阐述了本发明的特有特征。根据本发明的装置为压榨压区和平滑压榨机的新型组合。在根据本发明的平滑压榨机中，幅材被有效地加热，而没有任何分层的风险。同时，幅材的两个表面变得平滑，由此增强幅材的干燥。稍后讨论装置的其它性能和优点。在根据本发明的装置中生产的纸或纸板具有惊人的改良的性能，尤其是改善了纸或纸板制品的初始平滑度，致使纸或纸板的硬度得以改善并可更有效地干燥。60％或更大的含固量允许通过较低的压区载荷进行平整，而不需要增加水分。然而，平滑压榨机甚至可刚好在卷取机之前应用于纸或纸板产品，而与适当的水分含量无关。
附图说明
在下文，参照示出本发明的两个实施例的附图详细描述本发明，其中
图1示出了根据本发明的装置的侧视图的示意图，
图2示出了根据本发明的装置的实施例的侧视图的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的与幅材成形机的压榨部相关的装置。该装置包括至少一个用于使在幅材成形机上制造的幅材11脱水的压榨压区10。在图1中，实际上有三个压榨压区。该装置还包括平滑压榨机12，该平滑压榨机12包括平滑辊13。平滑压榨机12设置在压榨压区10之后。当幅材到达平滑压榨机时，幅材的含固量为60％或更多。根据本发明，平滑压榨机12还包括平滑载热工具14′，例如，为带14。带优选地由金属制成。金属带是平滑的并且不具有脱水的空隙体积。带14被设置为围绕至少两个引导辊15的环带。平滑辊13则设置为在两个引导辊15之间与带14接触。因此，金属带形成非脱水的长压区。在幅材的处理期间，在带与平滑辊之间引导幅材。然后，幅材的两表面将在这个很长的缠绕金属带平滑压区中被平整。另外，平滑辊13和/或至少一个引导辊15设置为由蒸汽加热。因此，幅材还被有效地加热。在实际中使用诸如蒸汽内部地加热辊。
根据本发明，压榨压区10为辊压区或长压区压榨(long nip press)。长压区及压榨压区中的低比压对纸或纸板的最终松厚度(bulk)和弯曲强度非常有益。优选地，长压区压榨为靴式压榨。通过靴式压榨，可从幅材中移除大量水分。由此增大纸或纸板的松厚度和含固量(dry content)，但可能使幅材的表面为多孔的。然而，幅材随后在根据本发明的平滑压榨机中被平整。由此形成的纸或纸板的松厚度可得以改善或者使得纸或纸板具有改善的表面特性，同时具有标准的松厚度。同时，由于改善了幅材与干燥辊之间的接触，所以可改善干燥效率。由此使得诸如纸或纸板的横向上的干缩减小。带和平滑辊具有非常平滑的表面，这对于平整非常重要。由于在平滑压榨机的长压区区域中，热有时间渗透幅材，所以还提高了幅材的中间层的温度。
幅材的加热影响幅材的平滑度。与现有技术相比，根据本发明的平滑压榨机具有更有效的加热设备。首先，平滑辊13可为蒸汽缸或蒸汽缸改型的蒸汽加热辊。其次，至少一个引导辊15可以是蒸汽缸或蒸汽缸改型的蒸汽加热辊。也可使第一种的两个实施例相结合。所有的引导辊15也可为蒸汽缸或蒸汽缸改型的蒸汽加热辊。蒸汽是非常有效的热源，并且蒸汽缸的结构很简单。可通过1至10巴的蒸汽***获得所需的温度。平滑压榨机的温度大约20至300℃，优选地50至170℃。如果需要，还可具有用于辊13、15的一些辅助加热工具21。辅助加热工具可包括诸如红外线加热器、阻抗加热器、感应加热器或气体燃烧加热器。也可为上述加热器的组合，并且带也可被加热。一些特殊的装置也可配备有上述的辅助加热工具，而不需要任何蒸汽加热的方案。实际中，平滑辊13和/或引导辊15的直径为1000mm-2500mm，优选地1300mm-2000mm。因此，压区区域变长并且辊为坚硬的。尽管辊很大，但平滑压榨机的实际尺寸保持非常小。优选地，平滑压榨机12还具有自己的罩16。以这种方式，可独立地控制平滑压榨机并可避免热流失。也可通过移除湿气来处理过量或额外的湿气。罩也可与干燥部的罩共用。
在图1中，具有从压榨压区10到平滑压榨机12的开式领纸。通过诸如设置在压榨部侧部的绳处理尾端引纸。然而，可使用真空带传送机和鼓风机。
带可由金属(例如，钢)制成。金属带的厚度约为1mm。为实现带的稳定运行，需要相当大的张力。根据本发明，带14的张力为0.3至15kN/m，优选地5-10kN/m。可调整一个或多个引导辊的位置和布置。因此，对于各种情况均可控制平滑压榨机。
在平整过程中幅材可能积有灰尘。而且纤维、细料、化学沉积物或粘性物质也可能粘到辊或带的表面。根据本发明的一个优选实施例，具有包括高压水清洁器的清洁设备17，清洁设备优选地与平滑辊13与带14两者相关联。连续地使用清洁器，并通过刮刀18移除较大的颗粒。为了获得更好的清洁效果，清洁介质的温度可升高接近至100℃，由此也减小了清洁器的冷却作用。
通过长的缠绕金属带压区区域以及带14和平滑辊13的平滑表面并通过加热实现平滑压榨机的平滑效果。压区长度为500mm至2500mm，优选地1000mm至2000mm。不需要压榨幅材，压榨幅材将减小松厚度。因此，平滑压榨机12的线性载荷为1-150kN/m，优选为5-100kN/m。可通过诸如使一个引导辊移动来调节该压区压力。如果需要附加的压榨，则平滑辊13可配备有背压辊20，背压辊20设置在设为环带的带14的内侧。通过将背压辊加载抵靠平滑辊，压区压力局部增大。背压辊优选为中高辊或管轧辊(tuberoll)。
平滑辊13设置为在两个引导辊15之间与带14接触。辊定位为使平滑辊13和带14形成向下敞开的两个间隙19。间隙在环带下方，由此当引纸尾端撕开时可保持平滑压榨机清洁。而且，如果除幅材以外的其它物质进入闭合间隙中，这些物质因重力从空隙中出来并落到平滑压榨机的下方。
图2中示出的本发明的第二实施例包括设置在压榨部与平滑压榨机12之间的干燥机22。干燥机22用于增大幅材的温度和减小幅材中含有的水分。因此，平整过程变得更有效。在此，干燥机22包括四个蒸汽缸和一个干燥网。根据图2的该幅材预热装置还能够在实际的平滑压榨机中少量加热或不加热。
在图1和图2中，幅材被从平滑压榨机引导至干燥部。由于根据本发明的平滑压榨机与以前相比，第一干燥缸可变得更热。上述的装置在形成纸板时，尤其是在形成具有一层或多层的纸板时是有利的。在公知的幅材成形机中，纸板的不同板层的干燥在不同的时间进行，即，中间层的干燥时间不同于顶层的干燥时间。而且，在幅材的顶部和中部，不同的板层的收缩力也不同。换言之，当顶层收缩时，中间层仍然是湿的并且不能抗收缩。由此导致纸板的表面性能的缺陷，尤其是在纸板的可随意变干的边缘区域产生缺陷。通过平滑压榨机可提高幅材的温度。因此，可使z向收缩差异的效果最小化。同时，可在干燥部中使用更高的初始缸温度。由此总体上改善了干燥部的干燥能力。幅材的改善的平滑度还增大了干燥缸与干燥织物之间的摩擦。由此改善了纸板的表面性能(尤其是在边缘区域)。
根据本发明的装置紧凑并具有许多有利特征。通过长的缠绕金属平滑压区，幅材的含固量比普通的平滑压榨机中的更高。幅材的两侧的表面也非常相似。由于该装置的部件很简单，所以构建成本很低。而且，在幅材离开平滑压榨机之后幅材上只有微小的压榨毛毯痕迹。幅材在经过压榨部之后具有良好的平滑度和松厚度，成品也具有良好的平滑度和松厚度。如前所述，这致使干燥缸与干燥织物之间的接触得以改善。而且，干缩减少，从干燥缸到幅材的温度传递有所改善。当干燥效率变得更高时，可提高生产能力，或者可在经过压榨部之后获得更大的松厚度。当在金属带平滑压榨机中改善平滑度时，在幅材经过干燥部之后几乎不需要砑光。由此使弯曲强度因幅材的厚度(caliper)被改善而有所改善。而且，z向温度梯度的减小使干燥粗糙度减小，由此改善了幅材的横向均匀性。
压榨部有若干压榨压区。因此，压榨部的结构很简单，由此改善了压榨部的运动能力并减小了投资成本。由此使根据本发明的平滑压榨机装置具有较短的投资回收期。而且，压榨部所需的空间减小。金属带平滑压榨机还对成品的强度性能有影响。在实际中，压榨部上的最小幅材伸展量使md/cd(纵向/横向)强度性能比率下降。这种比率是包装纸板的最终应用所期望的。而且，纸板两侧的相似度有所改善。平滑压榨机还改变了幅材的表面性能。而且，可调节在平滑压榨机中纸或纸板的两侧的温度。因此，很容易改变纸或纸板的侧边(sidedness)。当纸幅已在平滑压榨机中被预热时，可在干燥部中使用较高的初始缸温度，而没有纤维起毛和积尘或掉毛的问题。
压榨部用于脱水和/或处理纸板幅材的纸。纸板可具有一层或多层。液体包装纸板和杯料纸板是优选的成品。尽管是最终应用，但纸板没有翘曲或卷曲，并具有良好的硬度。根据本发明，加热工具或载热工具或清洁设备分别包括一个或多个适于加热、载热或清洁的构件。
依据纸板预期的最终应用，纸板分为许多不同的类型。每种应用对纸板的性能具有不同的要求，因此每种纸板类型均隐含着特定特性，如强度性能、内部结合性能(Scott Bond(J/m2)、抗弯指数(Nm6/kg3)、污染/气味(己醛值(ppb))；亮度(ISO)(％)以及边缘渗透。因此，本发明的不同的纸板应用通过与它们预期的最终应用相应的参数来表征。下面的方法和标准用于限定所附的权利要求。
边缘渗透是疏水性和施胶性能的量度，并根据如下方法、由边缘渗漏试验EWT(边缘灯芯测试(edge wick test))来测量：在23℃、50％RH的条件下对纸板试样调理10分钟。然后，试样被切割成特定的尺寸，并测量试样的厚度。然后用防水带覆盖试样的两侧，由此暴露试样的边缘，并测量试样的重量。试样的大小例如为25×75mm。之后，将试样放入测试液(浴)中一定的时间：乳酸(浓度1％，1小时)、过氧化氢(浓度35％、70℃、10分钟)、奶油咖啡(1升自来水、9.5g速溶咖啡、17.5g干奶油、80℃、10分钟)。在试样已置于溶液(浴)之后测量试样的重量。然后通过下式计算灯芯指数：
E = W 2 - W 1 t · l
其中
E＝灯芯指数[kg/m2]
W1＝浴前重量[mg]
W2＝浴后重量[mg]
t＝厚度(μm)
l＝试样的边缘的总长度[m]
己醛是根据气相色谱法，在距纸板的生产一周之内进行测量，其中，试样在预留空间(Perkin Elmer HS 40XL)中加热到90℃的温度保持40分钟，并将形成的气体导入气相色谱仪(带有FID的AutoSystem XL)，其中将试样的各组分分离。己醛量以ppb(μg/kg)测量。
抗弯强度是根据SCAN-P 29∶95(L&W 15度)测量的。抗弯强度指数(F)以下述公式计算：F＝106*Fb/w3(Nm6/kg3)，其中w为克重(g/m2)且Fb为抗弯强度(mN)。抗弯强度指数指几何抗弯强度指数，其计算为Fgeom＝(Fmd*Fcd)0.5，式中Fmd是沿机器方向(纵向)的抗弯强度指数，而Fcd是横跨机器方向(横向)的抗弯强度指数。
根据示出的标准，测量下面的性能：
Scott Bond(内部结合能量)：TAPPI UM-403，
粗糙度Bendtsen：SCAN-P 84，
亮度(ISO)：ISO 2470，
CD断裂伸展率：SCAN-P 67。
在纸板被预砑光或砑光之前测量粗糙度值。粗糙度可在幅材上通过打开砑光机并随后测量粗糙度进行测量，或者可从幅材中剪下试样然后可在试样上测量粗糙度。在完成的纸板上测量其它参数，例如，Scott Bond、抗弯强度、己醛以及EWT。
在本发明的一个优选实施例中，纸板具有低于1000ml/min的初始粗糙度Bendtsen值，120-350J/m2的Scott Bond，8-25Nm6/kg3的抗弯强度指数，当从纸板制造起一周内进行测量时，己醛值低于600ppb，并且EWT(乳酸)值低于2kg/m2和/或EWT(过氧化氢)值低于2kg/m2。这个实施例的纸板具有高清洁度、高强度和良好的过氧化氢和/或乳酸渗透值，所有这些对于包含液体的包装而言非常重要。其满足了用作液体包装纸板的要求，因此，适于制造保存液体的包装，如牛奶或果汁的纸盒。
在本发明的另一实施例中，纸板具有低于1000ml/min的初始粗糙度Bendtsen值，至少5Nm6/kg3的抗弯强度指数，至少160J/m2的Scott Bond值，至少2.5％、优选3.5％的CD(横向)断裂伸展率，当从纸板制造起一周内进行测量时，己醛值低于600ppb，优选低于400ppb，并且EWT(奶油咖啡)值低于1.8kg/m2。这种纸板等级具有高匀度、高清洁度以及良好的CD伸展值，这满足了杯料纸板的要求，因此适合用于制造保存如咖啡或其它饮料的液体的杯子。
在本发明的又一实施例中，纸板具有低于1000ml/min的初始粗糙度Bendtsen值，至少130J/m2的Scott Bond值，当从纸板制造起一周内测量时，己醛值低于1000ppb，并且未涂布纸板的亮度(ISO-UV；用420nm过滤器测量)至少为82％。该实施例的纸板具有良好的强度和光学性能，并能满足图形纸板的要求，因此适合用作图形纸板和保存如药物或化妆品的包装。
在本发明的又一实施例中，纸板具有低于1000ml/min的初始粗糙度Bendtsen值，至少5Nm6/kg3的抗弯强度指数，至少130J/m2的Scott Bond值，至少2.5％、优选3.5％的CD断裂伸展率，并当从纸板制造起一周内测量时，己醛值低于600ppb，优选低于400ppb。该实施例的纸板具有高清洁度以及良好的强度和CD伸展率，并可满足饮食服务纸板的要求，由此使这种纸张适合用作饮食服务纸板并适合制造食品包装，尤其是食品与纸板直接接触的包装。

Claims (26)

1.一种与幅材成形机的压榨部相关的装置，所述装置包括：
—至少一个压榨压区（10），其用于使在幅材成形机上制造的幅材（11）脱水，以及
—平滑压榨机（12），其包括设置在所述压榨压区（10）之后的平滑辊（13），
其特征在于，所述平滑压榨机（12）包括设置为围绕至少两个引导辊（15）的环带的平滑载热工具（14'），并且所述平滑辊（13）设置为在两个引导辊（15）之间与所述工具（14'）接触，以及所述平滑辊（13）和/或至少一个所述引导辊（15）为蒸汽加热的干燥缸或干燥缸改良的蒸汽加热辊。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述幅材（11）的含固量为60%或更大时，所述平滑压榨机（12）沿所述幅材（11）的运动方向设置。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述平滑载热工具（14'）由金属制成的带组成。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述平滑辊（13）和/或至少一个所述引导辊（15）设置为通过蒸汽加热装置、红外线加热装置、阻抗加热装置、感应加热装置或气体燃烧加热装置进行加热。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所有的引导辊（15）为蒸汽缸或蒸汽缸改良的蒸汽加热辊。
6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述平滑辊（13）和/或所述引导辊（15）的直径为1000mm至2500mm。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述平滑辊（13）和/或所述引导辊（15）的直径为1300mm至2000mm。
8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述平滑压榨机（12）具有自己的罩（16）。
9.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述带（14）的张力为0.3至15kN/m。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述带（14）的张力为5至10kN/m。
11.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，具有与平滑辊（13）和带（14）两者相关的、包括高压水清洁器的清洁设备（17）。
12.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述平滑压榨机（12）具有1至150kN/m的线性载荷。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述平滑压榨机（12）具有5至100kN/m的线性载荷。
14.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述平滑辊（13）具有设置在设为环带的所述带（14）内侧的背压辊（20）。
15.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述平滑辊（13）和所述带（14）形成向下敞开的两个间隙（19）。
16.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，具有与所述平滑压榨机（12）相关的、用于加热幅材（11）和/或所述平滑载热工具（14’）的辅助加热工具（21）。
17.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置用于脱水和/或处理纸板幅材。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述装置用于脱水和/或处理液体包装纸板或纸杯纸板。
19.一种在根据权利要求1或2所述的装置中生产的纸板或纸，为了用作液体包装纸张，在预砑光或砑光之前具有低于1000ml/min的初始粗糙度Bendtsen值，120至350J/m2的内部结合性能Scott Bond值，8至25Nm6/kg3的抗弯强度指数，当从纸板制造起一周之内进行测量时，己醛值低于600ppb，并且边缘灯芯测试值低于2kg/m2，且边缘灯芯测试液为乳酸，和/或边缘灯芯测试值低于2kg/m2，且边缘灯芯测试液为过氧化氢。
20.一种在权利要求1或2所述的装置中生产的纸板或纸，为了用于制造保存液体的纸杯，所述纸板在预砑光或砑光之前具有低于1000ml/min的初始粗糙度Bendtsen值，至少5Nm6/kg3的抗弯强度指数，至少160J/m2的内部结合性能Scott Bond值，至少2.5%的CD断裂伸展率，当从纸板制造起一周之内进行测量时，己醛值低于600ppb，并且边缘灯芯测试值低于1.8kg/m2，且边缘灯芯测试液为奶油咖啡。
21.根据权利要求20所述的纸板或纸，其特征在于，所述CD断裂伸展率为至少3.5%。
22.根据权利要求20所述的纸板或纸，其特征在于，当从纸板制造起一周之内进行测量时，己醛值低于400ppb。
23.一种在权利要求1或2所述的装置中生产的纸板或纸，为了用作图形纸板，其中，所述纸板在预砑光或砑光之前具有低于1000ml/min的初始粗糙度Bendtsen值，至少130J/m2的内部结合性能Scott Bond值，当从纸板制造起一周之内测量时，己醛值低于1000ppb，并且未涂布的纸板的亮度至少为82%，亮度采用ISO-UV；用420nm过滤器测量。
24.一种在权利要求1或2所述的装置中生产的纸板或纸，为了用作饮食服务纸板，所述纸板在预砑光或砑光之前具有低于1000ml/min的初始粗糙度Bendtsen值，至少5Nm6/kg3的抗弯强度指数，至少130J/m2的内部结合性能Scott Bond值，至少2.5%的CD断裂伸展率，并当从纸板制造起一周之内测量时，己醛值低于600ppb。
25.根据权利要求24所述的纸板或纸，其特征在于，所述CD断裂伸展率为3.5%。
26.根据权利要求22所述的纸板或纸，其特征在于，当从纸板制造起一周之内测量时，己醛值低于400ppb。
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