CN1497099A - 造纸压榨毛毯及用于造纸机的压榨装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于造纸机的压榨毛毯，包括基体、植绒材料和亲水无纺布，通过针刺法将其缠结成一体。该植绒材料包括人造纤维，并由一湿纸幅侧层和一压榨侧层构成。该亲水无纺布设于湿纸幅侧层上。无纺布的亲水特性促进了水分向无纺布移动并将水分保持在无纺布中。从而与现有的压榨毛毯相比能更有效地防止再湿润。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于造纸机压榨部的毛毯，尤其涉及一种提高了脱水能力的压榨毛毯、以及使用该压榨毛毯的一种造纸机的压榨部。
背景技术
在造纸过程中，用于从湿纸幅中挤水的传统压榨装置具有四个压榨区，如图1所示。
一个密度为15-18％、形成在造纸装置的网部的湿纸幅W，被吸在真空吸移辊2上，并附着在领纸毛毯3上。水分在第一次压榨1P中通过毛毯3和下毛毯4被从湿纸幅中挤出，第一次压榨因为包括两条毛毯3和4，以及真空辊5和沟纹辊6a，所以称作“双毛毯压榨”。
湿纸幅仍然附着在领纸毛毯3的表面，并被真空辊5的真空吸移。在单毛毯压榨2P过程中，水分进一步从湿纸幅中挤出。单毛毯压榨包括一个具有紧密、光滑表面的中心辊6，和一个沟纹辊6b。
湿纸幅W的再湿润，也即水分从压榨毛毯回到湿纸幅，发生在湿纸幅从由辊5和辊6a形成的第一压区传递到由辊6和辊6b形成的第二压区的过程中。
在领纸毛毯3将湿纸幅W传递到中心辊6后，水分在包括辊6和第三沟纹辊6c的第三次压榨3P、以及包括辊7和沟纹辊6d的第四次压榨4P中，从湿纸幅中被挤出。此后，湿纸幅被传递到包括烘干辊8的造纸装置的烘干部。
在图2中详细示出了一种双毛毯压榨压区。该压榨区包括一对压榨辊P以及一对用来夹紧湿纸幅W的压榨毛毯11。压榨毛毯11和湿纸幅W被压榨辊P压榨，从而将湿纸幅W中的水分压出。
虽然图2显示的是一种辊式压榨，其压区包括两个压榨辊，但也可以选择使用瓦式压榨，其中压区包括一个压榨辊和一个瓦形压榨模块。如同在辊式压榨中一样，在瓦式压榨中，湿纸幅中压榨出来的水分被压榨毛毯所吸收。
通常用于造纸的压榨毛毯11的结构如图3所示，其为沿机器方向延伸的平面上截取的一横截面视图。图3所示的毛毯11是一无端压榨毛毯，包括基体20和植绒材料(batt material)层30。植绒材料层包括一湿纸幅侧层31和一压榨侧层32。植绒材料层通过向基体20针刺植绒纤维而形成。因此植绒纤维是在基体20内。
图2所示的压榨部中水分从湿纸幅中的运动示于图4中。为简明起见，图4只显示了一个压榨毛毯11。当两个压榨辊P以图4箭头所示的方向旋转时，压榨毛毯11和一湿纸幅W在通过压榨部时被压榨辊P夹紧。如上所述，压榨毛毯11和湿纸幅W在压榨部被挤压，水分从湿纸幅W中被挤出，并被压榨毛毯11吸收。
然而，当湿纸幅和压榨毛毯从压区中心传递到压榨部输出边时，施加于湿纸幅W和压榨毛毯11上的压力迅速解除，压榨毛毯11和湿纸幅W体积迅速膨胀。结果在压榨毛毯11中产生了一个负压。另外，由于湿纸幅包含有细纤维而发生了毛细现象。负压和毛细现象导致被压榨毛毯11所吸收的水分返回到湿纸幅W。这就是“再湿润”现象，也是本领域技术人员所熟知的存在于传统压榨装置中的一个问题。
虽然图4所示的是一个辊式压榨压区的情况，同样的现象也发生在瓦式压榨压区中。在这两类压榨区中，再湿润是导致脱水能力降低的主要原因。
图5所示的是用于减少再湿润的一种传统压榨毛毯的设计，在未经审查的日本专利公开8888/1991的第3页有所描述。在这种压榨毛毯中，在植绒材料的压榨侧部32中形成有一包括精制纤维和亲水材料的阻挡层41。
如图6所示，是在美国专利No.5,372,876中描述的另一种传统压榨毛毯，其中用一种疏水纺织粘合(spun bond)层42做为植绒材料的湿纸幅侧部31的组成部分。
试验结果显示图5和图6所示的结构并不能充分地防止再湿润。图5所示的压榨毛毯12不能防止再湿润看来是由于这样一个事实，在压榨毛毯从造纸机的压榨部释送后，虽然水分能保持在由精制纤维或亲水材料构成的阻挡层41中，但在没有阻挡层材料的湿纸幅侧层31中的水分会返回到湿纸幅中。
在图6所示的压榨毛毯13的例子中，疏水纺织粘结材料42防止位于相对于纺织粘结材料压榨辊侧的水分运动到湿纸幅。然而，图6中的压榨毛毯并不能有效地起到防止再湿润的作用，很明显是因为由于纺织粘结层42是疏水性的，存在于纺织粘结层中的水分和位于纺织粘结层湿纸幅侧的植绒层中的水分可以非常容易的运动到湿纸幅。
鉴于以上问题，本发明的目的在于提供一种能够有效地防止再湿润的一种造纸压榨毛毯和一种压榨装置。
发明内容
根据本发明所述的造纸压榨毛毯具有一些传统特征，即它包括基体和植绒材料，植绒材料由湿纸幅侧层和压榨侧层构成。然而，本发明的压榨毛毯与传统压榨毛毯不同之处在于它在植绒材料的湿纸幅侧层有一亲水无纺布。
植绒材料包括人造纤维(staple fibers)，位于湿纸幅侧的亲水无纺布中的人造短纤维细度优选为9dtex或更低。
位于亲水无纺布湿纸幅侧的植绒材料的部分的基重与亲水无纺布的基重的比率优选在8∶1到3∶1之间。
当无纺布含水量在30-50％时，亲水无纺布的水接触角优选为30度或更小。
根据本发明的一种造纸机的压榨装置结合了前述的毛毯。该毛毯可以是双毛毯压榨中的两条毛毯之一，或者也可以是一条将湿纸幅传递出压榨装置的单毛毯。该毛毯也可与一台造纸机的一个或者多个连续压榨装置结合，并且当与一连串压榨装置的最后一个结合时效果最佳。
根据本发明的压榨毛毯具有相对简单的结构，而且当结合到造纸机的压榨装置中时，表现出出色的脱水能力和出色的防止再湿润性。
附图说明
图1是一造纸机的压榨装置的简明示意图。
图2是一压榨区的简明示意图。
图3是一传统压榨毛毯的横截面视图。
图4是一横截面示意图，示出水分从处于造纸机压榨部的湿纸幅中的出入运动。
图5是另一种传统压榨毛毯的横截面视图。
图6仍然是另外一种传统压榨毛毯的横截面视图。
图7是根据本发明压榨毛毯的一实施例的横截面视图。
图8是根据本发明压榨毛毯的另一实施例的横截面视图。
图9是一用来测定本发明压榨毛毯的效果的装置的示意图。
图10是另一用来测定本发明压榨毛毯的效果的装置的示意图。
图11是一表格，示出使用图9和图10的测试装置所得到的测试结果。
图12是一用来测量再湿润量的测试装置的简明示意图。
图13是一图表，示出使用图12中的测试装置所得到的测试结果。
图14是一安装了本发明毛毯的造纸机的压榨装置的示意图。
具体实施方式
根据本发明的压榨毛毯的实施例将参考图7和图8进行说明，图7和图8是沿机器方向伸展的剖面上截取的横截面视图。
在图7和图8中，压榨毛毯10包括一基体20、一植绒材料30、和一亲水无纺布40，所有这些都通过针刺法缠结成一整体。
基体20提供压榨毛毯以强度。一种织物、一种纱线不是纺织而是被堆叠的结构、或者一种胶膜或类似的其它物对本领域的技术人员来说是熟知的，可以用来作为基体，以及可用于作为本发明压榨毛毯中的基体。
植绒材料30包括人造纤维50，并由一湿纸幅侧层31和一压榨侧层32构成。在基体20中也有人造纤维50。
细度为6dtex或者更大的纤维被用作构成植绒材料30的人造纤维50。优选用细度为17dtex的纤维。
优先选用羊毛等天然纤维，以及在耐磨性、抗疲劳、延展性等方面更优良的合成纤维如尼龙6或尼龙66等，作为基体20和植绒材料30的材料。
亲水无纺布40设在植绒材料30的湿纸幅侧层31中。因此，湿纸幅侧层31由相对亲水无纺布40处于湿纸幅侧的第一亚层31a和相对亲水无纺布40处于压榨辊侧的第二亚层31b构成。
亲水无纺布40包括的纤维与植绒材料30的纤维相比更细、具有更高的密度。亲水无纺布由通过熔化制成的复合纤维和纺织树脂构成。例如可以使用一种通过层压连续单纤维构成的织物粘合无纺布。作为另一个例子，可以使用一种用热送风拉伸熔融聚合物从而得到细纤维及薄层构成的无纺布。无纺布40的纤维的合适细度为4dtex或更低。尼龙可以用来作为无纺布的细纤维材料。
当无纺布40的亲水水平在无纺布含水量调节到30-50％，水接触角为30度或更小时可以获得极好的效果。无纺布的含水量百分比是含水量除以包括其含水量的织物总重的重量的100倍。
当购买尼龙人造棉织粘合材料作为无纺布使用时，它可能在购买时是疏水的。这是因为，疏水的纺纱油通常被用于人造棉织粘合材料的生产中以提高其开口性质和纤维粘合力。然而，在将人造棉织粘合材料结合到造纸毛毯的早期阶段，疏水油便从人造棉织粘合材料中脱离了。因此，尽管无纺布在其购买时可能具有疏水性，但如果在使用时无纺布变得具有亲水性，本发明的目的就可以实现。当造纸用压榨毛毯用于一般用途时，无纺布具有足够的亲水特性。
图7所示的压榨毛毯10的功能如下。
首先，由于压榨辊施加压力的结果，水分从湿纸幅转移到压榨毛毯10。然后，如上所述，当压榨毛毯移动到压榨辊前进的前方时，压力解除，再湿润就发生了。但是，在根据本发明的压榨毛毯10的情形中，亲水无纺布40比植绒纤维具有更高的密度和更低的渗水性。因此，相对于亲水无纺布40在压榨辊侧的植绒材料部分中的水分，也就是在亚层31b中的水分，不能轻易地经过亲水无纺布40返回到湿纸幅。
此外，由于亲水无纺布40的纤维比植绒材料30的纤维更细，位于亲水无纺布40湿纸幅侧的亚层31a内含有的水分因为毛细现象很快转移到布40。
另外，亲水无纺布运用了一种“水合作用力”。就是说，无论在水分向无纺布40转移，还是在保持植绒纤维层中的水分时，无纺布40的亲水特性都有显著的提高。因此，在最靠近湿纸幅的亚层31a中的水分既可以通过水合作用力保持在亚层31a中，也可以通过无纺布40自身的亲水性来防止其转移到湿纸幅。
因而，根据本发明的压榨毛毯比传统的压榨毛毯能更有效地防止了再湿润。
水分保持在相对于亲水无纺布40处于湿纸幅侧的亚层31a中，与传统的压榨毛毯的情形相比更不容易引起再湿润，这是由于亲水无纺布40所发挥的水合作用力。但是，即使在使用亲水无纺布层的情形中，亚层31a中的一部分水分仍然会转移到湿纸幅。
亚层31a中的水合作用力可通过采用比图8所示的人造纤维50那样的传统纤维更细的纤维来提高。因此，从亚层31a转移到湿纸幅的水量进一步减少。由于与湿纸幅直接接触的亚层31a的人造纤维50比传统的纤维更细，亚层31a的人造纤维50的细度与湿纸幅的纤维之间的差别相对变小。因此，由毛细现象引起的从亚层31a转移到湿纸幅的水量也相对变小。
从测试结果可以得出，当位于最外面的湿纸幅侧亚层31a的人造纤维50的细度为9dtex或更低时，能获得极好的效果。
同样可以确定，位于最外面的湿纸幅侧的亚层31a与亲水无纺布之间的重量比率与防止再湿润有着紧密的联系。最外面的湿纸幅侧层31a与亲水无纺布40的基重比率(即每单位面积的重量比率)优选在8∶1到3∶1之间。
最外面的湿纸幅侧层31a的适当基重为100-200g/m2，而亲水无纺布40的基重大约在16-50g/m2范围。
实例
本发明的造纸压榨毛毯的效果将通过测试确定。
所有毛毯的基本结构如下，从而一些条件对于本发明的实例和对比实例都是相同的。特别是，由尼龙单纤维丝细绳的尼龙平纹编织构成的基体，其基重为300g/m2。植绒材料由包含尼龙6的人造纤维构成，其总基重为550g/m2。针刺密度为700次/cm2。
除对比实例1和2外，在植绒材料的湿纸幅侧亚层采用了亲水无纺布，该植绒材料具有一第一湿纸幅侧亚层和一第二湿纸幅侧亚层。在本发明的实例以及不同于对比例1和2的其他对比例中，内湿纸幅侧亚层和压榨侧亚层的纤维细度为17dtex。
如图11所示，各实例与对比例是通过改变材料、细度、以及植绒材料的基重得到的，但在实例1-7和对比例3-4的情况下，是通过改变无纺布层的结构和基重、以及无纺布层的水接触角得到的。
采用上述实例和对比例的造纸压榨毛毯、以及图9和图10所示的装置进行测试。
在图9和图10所示的装置中，P标明一压榨辊，110标明一上毛毯，10标明一下毛毯，SC代表一吸筒，SN标明一喷淋喷嘴。
根据本发明的实例和对比例中的压榨毛毯被用来作为下毛毯10。对比例1中的压榨毛毯用来作为上毛毯。
图9和图10的测试装置中毛毯运行速度均为500m/min，压榨压力为100kg/cm2。
在图9所示的装置中，一从压区压力中释放出的湿纸幅被置放在一下毛毯10上进行传递。通过测量从压区压力解除后通过下毛毯传递到压榨出口处1的湿纸幅的可湿度，得到显示再湿润的程度的与湿纸幅含水量相关的数据。
另一方面，在图10所示装置的情形中，下毛毯10与压榨辊相接触的面积相对较大，湿纸幅与毛毯10和110在从压区压力释放后接触时间非常短。因此，在再湿润还没有完全发生的情况下，与湿纸幅含水量相关的数据，可以通过测量湿纸幅刚刚从压区压力释放后在压榨出口2处湿纸幅的可湿度来得到。
再湿润现象通过计算通过图9中装置与图10中装置所获得的含水量差值来估算。当差值低于0.5％时，认为再湿润没有发生(评价：“○”)。另一方面，当差值等于或大于0.5％而小于1.0％时，可认为有少量的再湿润发生(评价：“△”)，当差值大于1.0％时，可以断定发生了再湿润现象(评价：“×”)。
这些结果的概括如图11所示。
如图11所示，可以发现根据本发明的造纸压榨毛毯能够出色有效地拟制再湿润。
通过比较实例1与对比例3的结果，可以确定亲水无纺布的亲水特性的影响。
另外，从实例1-5可以确定植绒最外面部分与无纺布层的基重比优选在8∶1到3∶1的范围内。
此外，从实例1、6、和7可以确定植绒层最外部分的纤维细度优选为9dtex或更低。
使用图12所示的测试装置进行测试，来确定改变毛毯与在通过压榨区后的湿纸幅的接触时间的影响。这些测试使用了两种毛毯作为下毛毯：一种是与对比例1一致的传统毛毯，一种是根据本发明的相应于实例1的毛毯。
将未通过压榨区压榨的湿纸幅通过测试装置。通过改变湿纸幅穿过压榨区后被上、下毛毯挤紧时的时间段，来测定毛毯接触时间与观测的再湿润量之间的关系。其结果如图13所示。
如图13所示，由于再湿润量随着毛毯接触时间的增加基本保持不变，根据本发明的毛毯显示出出色的防止再湿润能力，而在使用传统毛毯的情形下，再湿润量随着毛毯接触时间的增加而显著增加。
图14所示的是一安装了本发明毛毯的造纸机100。该机器包括一第一压榨装置103和位于其下游的一第二压榨装置203，都是在两张毛毯之间夹紧一湿纸幅W，从而将湿纸幅W中的水分挤压出来。虽然在图14所示的情形中，本发明的毛毯10被用作第二压榨装置203的一个下毛毯，但本发明并不局限于这种结构配置。本发明的压榨毛毯可以用于第一压榨装置103中、第二压榨装置203中，或者在第一压榨装置103和第二压榨装置203中都使用。
湿纸幅W在毛毯间被夹紧，或者保持在下毛毯上并被传递，因而可以将湿纸幅高速传递。因此，通过将湿纸幅保持在本发明的毛毯之间或毛毯上，湿纸幅可以穿过图14所示的所有区段被高速稳定传递(当不存在暂停供纸时)。
尤其令人满意的是采用本发明毛毯作为第二压榨装置203中的下毛毯，因为湿纸幅的最终含水量受第二压榨装置203的影响很大。
在湿纸幅穿过压榨区后保持在毛毯之间或者毛毯上的这种类型的压榨中，由于再湿润的原因水分返回毛毯从而降低了装置的脱水能力。然而，通过使用本发明的毛毯替换传统毛毯，脱水能力得到极大的提高。
虽然图14所示的是一种包括两个串连的瓦式压榨的造纸机的瓦式压榨装置，即使将一个瓦式压榨换成辊式压榨、或者造纸机的压榨部仅仅只包括一个瓦式压榨时，根据本发明的毛毯仍可以有效地防止再湿润。
如上所述，本发明提供了一种表现出极好的防止再湿润能力的造纸压榨毛毯，其具有相对简单的结构，其中将亲水无纺布结合到植绒材料的湿纸幅侧部中。当压榨毛毯被用到造纸机的压榨装置中时，能够获得极好的脱水能力。
Claims (20)
1.一种造纸压榨毛毯，包括一基体和植绒材料，所述植绒材料由一湿纸幅侧层和一压榨侧层构成，其中改进包括在所述植绒材料的湿纸幅侧层设有一亲水无纺布。
2.根据权利要求1所述的造纸压榨毛毯，其中所述植绒材料包括人造纤维，且其中位于所述亲水无纺布的湿纸幅侧上的人造纤维的细度为9dtex或更低。
3.根据权利要求1所述的造纸压榨毛毯，其中位于所述亲水无纺布的湿纸幅侧上所述植绒材料部分的基重与所述亲水无纺布的基重之比在8∶1到3∶1的范围内。
4.根据权利要求2所述的造纸压榨毛毯，其中位于所述亲水无纺布的湿纸幅侧上所述植绒材料部分的基重与所述亲水无纺布的基重之比在8∶1到3∶1的范围内。
5.根据权利要求1所述的造纸压榨毛毯，其中，当所述无纺布的含水量为30-50％时，所述亲水无纺布的水接触角为30度或更小。
6.根据权利要求2所述的造纸压榨毛毯，其中，当所述无纺布的含水量为30-50％时，所述亲水无纺布的水接触角为30度或更小。
7.根据权利要求3所述的造纸压榨毛毯，其中，当所述无纺布的含水量为30-50％时，所述亲水无纺布的水接触角为30度或更小。
8.根据权利要求4所述的造纸压榨毛毯，其中，当所述无纺布的含水量为30-50％时，所述亲水无纺布的水接触角为30度或更小。
9.一种用于造纸机的压榨装置，包括一第一压榨装置和一第二压榨装置，所述第二压榨装置沿一湿纸幅运行方向设于所述第一压榨装置的下游，每一所述压榨装置包括一用采从所述湿纸幅脱水的毛毯，其中，在所述第一和第二压榨装置的至少之一上，使用如权利要求1所述的造纸压榨毛毯作为从所述湿纸幅脱水的毛毯。
10.一种用于造纸机的压榨装置，包括一第一压榨装置和一第二压榨装置，所述第二压榨装置沿一湿纸幅运行方向设于所述第一压榨装置的下游，每一所述压榨装置包括一用来从所述湿纸幅脱水的毛毯，其中，在所述第一和第二压榨装置的至少之一上，使用如权利要求2所述的造纸压榨毛毯作为从所述湿纸幅脱水的毛毯。
11.一种用于造纸机的压榨装置，包括一第一压榨装置和一第二压榨装置，所述第二压榨装置沿一湿纸幅运行方向设于所述第一压榨装置的下游，每一所述压榨装置包括一用来从所述湿纸幅脱水的毛毯，其中，在所述第一和第二压榨装置的至少之一上，使用如权利要求3所述的造纸压榨毛毯作为从所述湿纸幅脱水的毛毯。
12.一种用于造纸机的压榨装置，包括一第一压榨装置和一第二压榨装置，所述第二压榨装置沿一湿纸幅运行方向设于所述第一压榨装置的下游，每一所述压榨装置包括一用来从所述湿纸幅脱水的毛毯，其中，在所述第一和第二压榨装置的至少之一上，使用如权利要求4所述的造纸压榨毛毯作为从所述湿纸幅脱水的毛毯。
13.一种用于造纸机的压榨装置，包括一第一压榨装置和一第二压榨装置，所述第二压榨装置沿一湿纸幅运行方向设于所述第一压榨装置的下游，每一所述压榨装置包括两张毛毯，用来将湿纸幅夹紧于其间从而从所述湿纸幅脱水，其中，在所述第一和第二压榨装置的至少之一上，使用如权利要求1所述的造纸压榨毛毯作为所述两张毛毯之一。
14.一种用于造纸机的压榨装置，包括一第一压榨装置和一第二压榨装置，所述第二压榨装置沿一湿纸幅运行方向设于所述第一压榨装置的下游，每一所述压榨装置包括两张毛毯，用来将湿纸幅夹紧于其间从而从所述湿纸幅脱水，其中，在所述第一和第二压榨装置的至少之一上，使用如权利要求2所述的造纸压榨毛毯作为所述两张毛毯之一。
15.一种用于造纸机的压榨装置，包括一第一压榨装置和一第二压榨装置，所述第二压榨装置沿一湿纸幅运行方向设于所述第一压榨装置的下游，每一所述压榨装置包括两张毛毯，用来将湿纸幅夹紧于其间从而从所述湿纸幅脱水，其中，在所述第一和第二压榨装置的至少之一上，使用如权利要求3所述的造纸压榨毛毯作为所述两张毛毯之一。
16.一种用于造纸机的压榨装置，包括一第一压榨装置和一第二压榨装置，所述第二压榨装置沿一湿纸幅运行方向设于所述第一压榨装置的下游，每一所述压榨装置包括两张毛毯，用来将湿纸幅夹紧于其间从而从所述湿纸幅脱水，其中，在所述第一和第二压榨装置的至少之一上，使用如权利要求4所述的造纸压榨毛毯作为所述两张毛毯之一。
17.一种用于造纸机的压榨装置，包括一具有两张毛毯的压榨装置，所述毛毯用来夹紧一湿纸幅从而从所述湿纸幅脱水，其中，使用如权利要求1所述的造纸压榨毛毯作为所述两张毛毯之一。
18.一种用于造纸机的压榨装置，包括一具有两张毛毯的压榨装置，所述毛毯用来夹紧一湿纸幅从而从所述湿纸幅脱水，其中，使用如权利要求2所述的造纸压榨毛毯作为所述两张毛毯之一。
19.一种用于造纸机的压榨装置，包括一具有两张毛毯的压榨装置，所述毛毯用来夹紧一湿纸幅从而从所述湿纸幅脱水，其中，使用如权利要求3所述的造纸压榨毛毯作为所述两张毛毯之一。
20.一种用于造纸机的压榨装置，包括一具有两张毛毯的压榨装置，所述毛毯用来夹紧一湿纸幅从而从所述湿纸幅脱水，其中，使用如权利要求4所述的造纸压榨毛毯作为所述两张毛毯之一。
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