TWI400381B - 用於自動地控制擠壓部脫水量的控制系統、方法以及使用該控制系統之造紙機 - Google Patents

用於自動地控制擠壓部脫水量的控制系統、方法以及使用該控制系統之造紙機 Download PDF

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TWI400381B
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Description

用於自動地控制擠壓部脫水量的控制系統、方法以及使用該控制系統 之造紙機 發明領域
本發明係有關藉由定量施加化學脫水劑來控制壓擠部脫水而使該壓擠部固化過程對各種紙張特性具有正面影響的紙張製造系統和紙漿乾燥製造系統。
 發明背景
在一典型的造紙機之造紙製程中，纖維和水的供應原料會被饋至一移動的成形織物上。大部份的水將會穿出該織物排除，而在該織物上形成一纖維胚疋，其內包含來自漿粘原料的紙纖維。在大部份的造紙機上，存在於漿床上的胚疋會含有75至80%的水分。
該濕胚疋會由漿床移行至一壓擠部，而在該處其水分含量會被機械地減至45~60%。一造紙機的壓擠部會使用液壓透過一系列的軋輪組來對該胚疋施以壓縮力，俾在其繼續前進至乾燥部之前盡可能地由該胚疋除去更多的水分。該壓擠部亦會固化該胚疋，以改善紙張強度，減降鬆密度，增加平滑度，並確保均一的橫向(CD)水分分佈。
嗣該胚疋會前進至一乾燥部並在其中橫貼穿過多數的乾燥滾筒，俾藉蒸發使其水分減少至一最後所需程度，而製成一紙產品其可被切割或處理和包裝。通常，該乾燥部會造成含有5~10%水分的紙張。
在達到乾燥部之前，於壓擠部中由該胚疋除去水分的程度，對達成有效率且經濟化的造紙機操作係極為重要，因為該乾燥部會耗費大量能源。該乾燥部係使用蒸氣熱來由紙張蒸發掉自由和結合的水，故在資本和操作費用方面皆為一造紙機之最昂貴的部份。雖該原料中只有約1%的水分會在乾燥部中被除去，但其每單位水分的去除成本要比壓擠部更高20倍。
在乾燥部中的蒸氣消耗量會隨著輸入的紙張水分含量提高而大量地增加。例如，若輸入乾燥部的紙張水分增加7%，則須使用更多34%的蒸氣才能在乾燥後的紙張中獲得相同的脫水程度。又，蒸氣的潛熱會隨其壓力增加而減少，此將令其在高蒸氣壓力下操作乾燥機時較費成本，雖然其蒸氣溫度會較高。因此，最好能在胚疋進入此部段之前先除去最大量的水分。
當該濕胚疋通過壓擠部時，其會與一或數壓著織物或帶接觸，而後者亦可被設為本揭露之壓著織物的一種類型。該胚疋的壓擠會在軋輪的二滾輪之間進行。當該胚疋進入軋輪時，被壓縮的胚疋和壓著織物內所含帶的空氣會開始流出。而該液壓增加時，水分將會由胚疋移入織物中。當該織物飽滿後，過剩的水分即會流出該織物。在此時，該胚疋係位於最靠近該二滾輪間之分離點處，且為液壓最高點處。當該胚疋移出此點時，則壓力會回到零且該紙張會在最大乾度。最後，該紙張和織物會離開軋輪並互相分開，而在紙張內產生輕微的真空，此可能會在該紙張內造成些微的回滲潤濕。
此水分的再吸收是不佳的，壓擠部供應商與造紙機用布製造者曾經努力企圖使該作用最小化。在該機器方面，即令紙張和織物能迅速地分離以減少再濕化時間。此外，各種盛水容器會被設來協助由該織物除去水分。造紙機用作製造者亦會在特定的壓擠部中使用不可滲透帶或低滲透率的織物來減低該重濕化作用。
能決定一壓擠部中之胚疋的除水量之操作因素可被分成三種，包括機器設計，原料和紙張性質，及操作因素等。機器設計因素已被設備製造者所設定，故不能由操作者來控制。這些因素包括滾輪硬度和直徑，壓機構造及軋輪設計等。
進入壓擠部之胚疋性質的變化會影響離開該壓擠部之紙張的水含量。這些性質包括漿料種類，游離度，纖維細度，填料量，固有含水力，可壓縮性，基本重量，胚疋溫度，及水分程度。當在造紙過程中，這些特性都會變動而不明顯地改變其程度，並使離開該壓擠部的紙張中之最後水含量產生變化。曾有許多措施被用來企圖儘量減少這些變化，但其成效有限。
在壓擠部中，操作因素例如機器速度、壓著負載、及壓著織物設計和保養等，可能***縱來最大化該壓擠部的效率。但實務上，這些因素會難以控制，因為該各因素在任何時點影響紙張水分的程度通常是未知的。壓著織物的清理和使用壽命對整體的壓擠部操作會有相當的影響，故操作者須對該壓機投入相當的關注和成本。
上述之各種因素將會構成影響最終產品的製程變數。目前，若有也只有少數的該等因素會在造紙操作中被測出。
於紙張生產中最好能在其成形時保持整體紙張的均勻水分分佈，才能製成具有均一基本重量分佈的高品質紙張。不良的水分分佈會導致局部的不足或過度乾燥，較差的紙張品質，較高的機器操作成本，及較低的效率。故，當進行操作時，在壓擠部之前的胚疋水分(尤其是沿橫向者)，將可能是測量及控制之最重要的參數。但在以往，此乃因成本和實施困難的理由而並未被執行。
假使該水分有被測量，則一用來控制各種處理參數的饋進控制方法將會被研發來更精確地控制各種品級和基本重量之紙張的生產。為達此目的，一水分感測器可被用來判斷該胚疋在剛進入壓擠部之前的水分含量。一控制器能利用該水分量值來預定離開該壓擠部之產品的預期水分，且若有需要則會決定一控制動作來調整一控制因素。例如：在該壓擠部中的壓著負載，壓著真空，或冲水溫度乃可被調整，以使離開該壓機之紙張的預定水分達到一更適當之值。
該饋進方法會難以研發，因其須要有關該壓擠部操作參數如何影響具有變動輸入水分之胚紙脫水程度的各方面定量分析資訊，並須要任何其它未測量之參數例如胚疋性質及所製造之紙張種類因被該等調整所影響而如何改變的定量分析資訊等等。又，因該饋進控制只能被應用於所控制的實際壓擠設備，故該等資訊針對每一壓機都是獨一無二各不相同的。
另一種可能的製程控制方法係使用一反饋迴路，其會監測一受測之輸出變數，譬如離開壓擠部的紙張水分含量。若有必要，一反饋控制器嗣可操縱一製程變數，例如蒸氣供應量，以使該製品具有更適當的特性。該反饋控制作法(雖不知作用於該製程的特定變異為何)將能令輸出保持在其所需值一只要操縱該值的功能是有效的，且不會使該製程運作跑出該控制方法所限定的區域外。
此反饋法及其若干變化例(比例式，或比例式＋積分式，或比例式＋積分式＋微分式)曾被實施於其它工業用途中，例如液面水平控制及溫度控制等。
反饋控制曾被某些壓機所採用，其中最終的紙張水分會使用水分監測器例如γ量計或紅外線監視器來測量。這些測量裝置係可為固定的，即該水分含量係在該紙張橫向上之一定點處來測量，或為移動的，即一水分含量曲線係橫越紙張的寬度來測取。該水分值會被瞬時饋入一控制器，並與所需的最後紙張水分含量來作比較。依據其差異，一修正控制動作會在該造紙製程之一先前階段加諸於一適當的控制因素，例如頭槽料流的稠化或稀釋，而來得到更佳的最終紙張性質。
但是，在進行一控制壓擠部脫水的程序之前，必須仔細研究來界定控制動作及其對壓擠部脫水的影響之間的關係。例如，針對溫度在103~112℉(39~45℃)範圍內的輕板原料，當該胚疋的初始水分含量為77.1~79.2%，基本重量為61~82g/m2 ，紙張速度為805~1023ft/min(240~310m/min)時，可能需要決定提高第一軋輪的壓力46psi/水分%，以使脫水率由59.2增至62.8%。應可瞭解，一適當的控制程序可能會很複雜而須耗費甚多時間來研發。
於該饋進和反饋的策略中，一控制動作將會針對一小組的操作狀況和輸出值來設定。但是，任何不明顯的擾變亦可能會影響該控制程式的精準度。故其將會時常須要修正該程式俾將變異規制在紙張品級或最後的紙張規格內。對新的紙張品級之壓擠部操作亦必須在研發出適當的程式之前來被設定。此外，比較該饋進控制和反饋控制，反饋控制會比較慢，因為其會有製程延後時間。但是，反饋控制在該製程未被完全設定的情況下可能會較容易被接受。
故有需要新的控制系統和方法，其僅須對造紙製程有一基本的瞭解，而不必詳知輸入與輸出之間的定量分析關係。最好該等方法能夠最佳化任何壓擠部的脫水，及增加紙張或紙板的產量，並造成較佳的紙張特性，而不受限於未知的紙疋擾變或機器類型。又且，離開壓機之較佳的紙張水分控制結果將能影響其它的壓擠操作選擇，譬如壓著織物設計，壓著負載，和滾輪特性等，而使該等選擇能夠達成改善的最終紙張特性。這些方法亦可被用來減低蒸氣壓力，而得以在該乾燥部中使用冷却滾輪溫度。使用冷却滾輪溫度的其它優點包括可減少輻射損失，及減低蒸氣洩漏風險，且在許多情況下，較高品質的紙張將可由較低的接觸表面溫度來獲得。
 發明概要
本發明係提供一種使用於造紙機的自動控制系統和方法，其能在一造紙製程中將測定量的化學脫水劑施加於一紙疋或造紙機的濕端，而來自動地控制壓擠部的脫水量。該控制系統包含一反饋控制器可控制所施加的化學脫水劑量，及一監視裝置能取得該紙疋在適當位置之直接或間接的水含量測量值。
該控制系統能以許多方式來操作。例如，該系統可藉採取該紙疋的第一水分測量值來操作。嗣可調整施於該紙疋或造紙機濕端的化學脫水劑量，再獲取一第二水分測量值。該等水分測量值會被比較來決定回應措施。假使該回應適當，則該化學脫水劑量的調整將會以相同方式來重複進行。若該回應並不適當則該調整會反向進行。
該控制系統乃可***作而使該比較結果在第二水分測量值比第一測量值更接近於一所需預設值時為較佳。或者，該控制系統亦可***作而使該比較在該紙疋水分減少時係為較佳的。
本發明亦提供一種造紙機或紙漿乾燥機，其具有一壓擠部包含此一控制系統。
在本發明之一實施例中，該紙張水分係間接地決定。
在本發明之一實施例中，該紙張水分係藉測量該乾燥部中的蒸氣消耗量來決定。
在本發明之一實施例中，該紙張水分係使用導水箱來決定。
在本發明之一實施例中，該水分係以該紙張進入壓擠部之前和離開壓擠部之後的水分差異來決定。
在本發明之一實施例中，該紙張水分係藉測量由軋輪之間流出的水量而來決定。
在本發明之一實施例中，該紙張水分係使用線上流量計來決定。
在本發明之一實施例中，該紙張水分係使用聲波流量測量裝置來決定。
在本發明之一實施例中，該紙張水分係使用γ量計來決定。
在本發明之一實施例中，該紙張水分係使用紅外線量計來決定。
在本發明之一實施例中，該化學脫水劑係在典型的濕端添加劑饋入位置添加於造紙原料。
在本發明之一實施例中，該化學脫水劑係直接噴灑於該紙疋上。
在本發明之一實施例中，該化學脫水劑會橫越該紙疋(沿CD方向)以不同程度直接噴灑於該紙疋上。
本發明亦包括用來控制在壓擠部內之紙疋脫水的方法。某些方法包含：採取該紙疋水分的第一測量值；調整施加於該紙疋的化學脫水劑量；嗣採取該紙疋水分的第二測量值，並比較第一和第二測量值。若該比較係可採的，則該對施於紙疋之化學脫水劑量的調整會被重複進行。若該比較係不佳的，則會進行不同的調整。
本發明之其它的特徵和優點將被揭述於以下之詳細說明和圖式中，而可由之清楚得知。
圖式簡單說明
第1圖示出一噴架沿CD方向固持多數的噴灑器橫越一造紙機中的織物。該等噴灑器可用來將一化學脫水劑噴灑於一紙疋上。
第2圖因為一造紙機實施例及用來控制一化學劑噴佈於一紙疋上的控制系統之示意圖。
 較佳實施例之詳細說明
於本發明中，“壓擠部脫水”係被定義為在該等壓機及其附屬構件的機械負載下來由紙疋除去水分，且可被設定為所有的除水皆發生在該壓擠部或其任何個別的壓擠操作中。
“推斷控制”係被定義為使用監測變數的第二測量值而非實際的輸出值，其可能會因缺乏適當的測量技術、成本限制，或太長的製程延後時間等而不大可採。第二測量值可被使用於本發明中來推斷製程擾變對輸出品質的影響。
在推斷控制中，第二測量輸出以及有關該造紙製程之材料和能量的平衡會被用來計算未被測出的控制變數值。這些計算值可被一控制器用來調整操作變數之值。在有許多製程變數被引用的情況下，該等運算過程對許多工業製程可能會相當地複雜。
為簡化壓擠部脫水之推斷控制模式的研發，擾動式反饋控制乃可被使用。在該方法中，一設定點或操作變數，例如一組被添加於紙疋之化學脫水劑的投劑速率，係可藉一控制器來週期性地改變或刻意地擾動一定範圍，且對一受測變數的影響(譬如所造成的紙張水分)將會被監測。一微處理器可被用來判斷該操作變數的改變對該製程輸出是良好或不佳的。事實上，該控制器會不斷地藉嚐試錯誤法來找出最佳的操作變數值。安全性預防措施，例如設定該操作變數的範圍限制，亦可被設定來防止不良的情況。
如在本發明之一例，於紙張壓擠部脫水過程中，受控的輸出變數係可為離開該壓擠部的紙張水分。該紙張水分會被直接或間接地測出。直接測量值可被使用水分監測器例如γ計或紅外線監測計來達成。這些測量裝置可為固定式或移動的，前者係在該紙張橫向上之一位置處來採取水含量，而後者係沿該紙張寬度或不斷地沿橫向來取得水分分佈廓線，或亦可藉多個測量裝置來測取多數的測量值。
在一實施例和方法中，其水分可藉監測其它參數來推斷，例如由該壓擠部流出的水量，或乾燥部的蒸氣使用率等。水流量可藉任何適當的方法來測出，其能精確地判定被搾出的水量。用來測量水流量的方法可為一種利用流過已知凹槽之水深的標度法，或藉各種的流量管，譬如磁性、測重式、超音波干涉式，或機械排移式。蒸氣耗用監測裝置亦為習知且已普遍使用於造紙廠中。
本發明之操作變數亦可為施於該紙疋或造紙機濕端的化學脫水劑之饋送率。該化學脫水劑可添加於該機器濕端的任何區域。例如，該脫水劑得被添加於標準的濕端添加物施放點處，例如料槽的滴腳，扇泵和機膛的入口。當該劑被添加於原料中時，其可呈一連續或間歇的劑流來注入。
較好是，該化學劑係剛好在該紙疋輸入壓擠部之前被直接地添加。該化學劑可藉任何適當的方法來添加於該紙疋。例如，該劑可使用傳統的噴灑架桿技術或以一簾幕塗覆裝置例如HydrosizerT M 來添加於該紙疋，但顯然任何能將該化學劑注入該紙疋的裝置皆可使用。在利用噴灑且水分會被監測作為該紙疋寬度之一函數的情況下，其噴灑體積能在紙疋的整個寬度上來作改變，以使該紙疋的橫向保持更均勻的水分。此乃可將多數噴頭附設於一架桿上而來達成，該架桿會延伸橫越紙疋支架，並能控制由各噴頭噴至該紙疋上的化學劑量。此一系統被概示於第1圖中。第1圖示出一噴灑架桿27其上設有多數的噴嘴N1~N10等。該等噴嘴可被用來橫貫一紙疋30而噴佈化學脫水劑。在此結構下，其噴灑係可重疊或實質分開的，如圖所示。該各噴嘴(N1~N10)皆可被獨立分開地控制，而使該劑能被噴灑來橫貫該紙疋30保持更均一的水分含量。任何數目的噴嘴皆可被使用，且任何適用於輸送化學脫水劑的噴嘴皆可使用。
壓擠部化學脫水劑在該領域中係已習知而可被使用。任何適當量的化學脫水劑皆可被使用。例如，該適當量包括能在操作中獲得至少相等於成本減省的量，但任何能直接協助該壓擠部中除去水分的化學劑皆可使用。通常依據本發明來施加一化學脫水劑，當其劑量增至約5.0 lb(活化劑)/ton脫水紙時，將會增加在一壓擠部中的除水速率和量值。在該控制法中，用該化學脫水劑，該控制器將可在一預定範圍內呈週期性逐步地來改變該化學劑的饋送速率。在某些方法中該範圍可由0.5~5 lb(活化劑)/ton所製之紙，在某些方法中該範圍可由1至2或3或4 lb(活化劑)/ton紙。對所添加的脫水劑之增量調整可由約0.1至0.5 lb(活化劑)/ton。遞增的劑量可以儘量地低至該投劑系統所能控制者。當投劑來控制沿機器方向(MD)的水分變化時，此乃可低至0.1 lb(活化劑)/ton所製之紙。當投劑來控制橫向的水分變化時，此亦可以甚至更低。例如，流至一2吋寬CD紙疋區域的50ml/min脫水劑變化乃可低至如在一200吋寬之機製42磅紙板上的0.05 lb(活化劑)/ton，但在一300吋寬之機製70磅印刷紙上的同等劑流變化則應為0.015 lb(活化劑)/ton。該紙疋的脫水率將會被監測。
第2圖示出本發明之一造紙裝置的構造。第2圖所示的造紙裝置包含一成形部以及部份的壓擠部30。一紙漿原料會被製備並鋪置於該造紙機的成形織物40上。該紙疋會因水分滲出該胚疋及其所平鋪的織物而藉重力和真空來脫水。該成形織物會沿著滾輪移行並將該紙疋帶至該壓擠部。當該紙疋接近在槽床滾輪50處之成形部的末端時，一化學脫水劑會由一適當的裝置例如一噴嘴60來施加。壓力會被一化學劑泵70施於該裝置，該泵係被一反饋控制器80所控制，該控制器可選擇地以人力來饋入資料，或更好係以一控制系統來為之，譬如一配佈控制系統(DCS)90，其在該領域係已習知。
當該紙疋通過槽床滾輪50之後，其會被一吸引滾輪100由該成形織物提起而進入壓擠部30。在該壓擠部30中，該紙疋會被導經一或多數組的軋輪110，故會承受壓力而除去更多的水分。該紙疋嗣會離開該等軋輪110而移入一未示出的乾燥部。通過該壓擠部並撐持該紙疋的壓著織物120則會被導經一連串的滾輪、真空元件及清理機構(未示出)，其能持續地將該壓著織物保持在適用狀態以供撐持及乾燥該紙疋。
第2圖示出當該紙疋離開軋輪110時，由紙疋流出的水能被一水流量測量裝置130所測出。水流量亦可在當水於真空箱140內離開壓著織物時，以一水流量測量裝置150來測量。於不同實施例中，該等流量裝置可互相配合來測量水量或亦能被分開地使用。在各情況下該測量值皆會被傳輸至反饋控制裝置80，其能算出該化學脫水劑的影響，並透過該化學劑泵70來控制饋供速率。
該壓擠部輸出變數可為離開壓擠部的紙張含水量，或在一特定位置例如尺寸寸壓槽處的紙疋含水量。此變數能被間接地測出，例如持續追踪該系統內的整體水分平衡狀態，此為該領域之專業人士所習知。本控制方法之一目的係為控制該等測量值。由該壓機流出水量W係為離開該壓擠部之紙張水分含量的間接測量值，其可作為一當需要控制離開該壓擠部之紙張水分時的受測輸出變數。而操作變數係為化學劑饋供速率F。其它未知的擾變亦可能影響該製程，如前所述。
本發明的控制方法能被用來沿一紙疋的長度控制水含量。其中，在該紙疋之某一點處的所需水含量WC將會被設定，而該控制程序會被用來將該紙疋的水含量保持在此水準。任何可測量紙疋水分的適當方法皆能使用。例如，聲波測量法可使用於軋輪和真空槽內的水流，或紙張水分亦可藉一隨機取樣法由通過的紙疋取得樣本來決定，或使用γ計以核子質量測量值而由已知的乾質量來計算出推論的水分。
在一開始時，該控制器會將化學劑饋供速率設定在一標定值F1 。其水分含量會被測出並饋入該控制器來作為一新反應W1 。在該製程之一適當的延後時間之後，該饋供速率會被調整至一例如＋10%的較高值F2 。該水分含量會被再度測出為W2 。針對一預定的所須水分含量WC，其差異WC－W1 和WC－W2 將會被算出。若|WC－W2 |<|WC－W1 |，則先前之操作乃是較佳的，即其水分含量現在更為適當。該控制器嗣又會以一呈比率於(W2 －W1 )/(F2 －F1 )的量來進一步提高化學劑饋供速率，俾期能將水分含量再變成更接近於所需值。但若是|WC－W2 |<|WC－W1 |則先前的操作乃是不佳的，即其水含量現在更不適當，故其劑量將會被減少。
此蒐尋的程序會以一預定頻率重複進行，而該劑量會上下移變來回應正常的製程變異，俾恆保企圖將水分含量控制在所需的設定值。
在某些方法中，該方法可被實施來提供該紙疋橫向的均一水分含量。例如，於該CD方向中，可使用一適當定位的噴灑器陣列來沿該紙疋的橫向輸送不同量的脫水劑，而控制沿CD方向的噴佈於該紙疋上的脫水劑量以控制其水分。如前所述，此乃可藉測量該紙張的橫向水含量，並依需要而沿紙張橫向施加較多或較少的化學脫水劑，以獲得一更均勻的水含量而來達成。
或者，該等控制法亦可用來最大化一紙張的脫水量。一開始時，該控制器會將該化學劑饋供率設在一標定值F1 。其水流量會被測出並饋入該控制器作為新反應Wn e w 。在該製程之一適當延後時間後，該饋供率會被例如調整至一＋10%的較高值F2 。該水流量又會再被測出並變成Wn e w ，而先前的值則會變成Wo l d 。該二者之差Wn e w －Wo l d 會被算出並測試是為正或負數。一正值代表一可取的反應，即該水流量增加，故該紙張離開壓擠部時會更乾。嗣該控制器會以一呈比率於(Wn e w －Wo l d )/(F2 －F1 )的量來進一步增加化學劑饋供率，俾再度增進脫水率。若該差值Wn e w －Wo l d 係為負數，則該反應是不佳的，故其劑量會被減少。
此蒐尋的程序會以一預定頻率重複進行，而該劑量會上下移變來回應正常的製程變異，以恆保追求最大的脫水量。若該化學劑作用皆導向增加脫水劑，則該劑量將會逐漸接近該控制方法所賦予的最大容許極限。假使只有單一的最佳化學劑量，則該控制器將會以一振盪方式回應於正常製程和紙疋變異來操縱該饋送泵。此控制方法的優點係其能應付未知或非預期的製程變異，且能廣泛應用於任何紙張品級、機器類型、壓機結構或壓擠部效率。
在本發明之一實施例中，一傳統的單軋輪，單或雙墊布的壓擠部亦可被使用。於此情況下的壓擠部脫水控制將能使用較低的壓著負載來為精準要求的紙張品級提供改善的紙張鬆密度和較低的基本重量。此對典型壓著負載係在或接近某些設備結構之最大極限的情況會特別有用。藉著控制壓擠部的水分排出量，該壓擠部壓著負載的操作範圍將可被增加，而使壓著負載不必恆須接近其極限。目前，在無脫水控制下，當輸入壓擠部的固體不適當時，減少重量級的壓著負載將會導致降低的生產速度。因此，大部份的壓擠部操作參數目前大都形成非操作者控制的“設定即志”模式，因為不能精確地測量和控制壓擠部固體。使用本發明的方法將能容許一更寬的壓著負載操作範圍，並可有相同的最大直線速度，及一較低的基本重量或較高的精品產能。本發明的方法亦會有更多軋光的機會來增進光滑度。
在一實施例中，一具有頂部脫水單元的多層間隙成形物或fourdrinier將會被使用。此結構可容在每一層中使用本發明一若有如此需要時。藉使用本發明，操作者將能逐層來改變化學脫水劑之量，而使壓擠部的固體保持在一預定的基本重量範圍內。此方法會具有減少壓擠部可變性的優點，該可變性係由層重變異和在一典型的間隙成形物中之過早排洩的“密封”可能性所造成者。其亦具有能使該壓擠部內形成的層間黏結力、張力、和柔軟度的變異最少化的優點。目前，這些變數係藉由層重變化、真空變化、頭槽稠度變化，及稠化變化等來控制。所有這些控制變數皆可被用來對所有紙張特性作粗略的調整，但脫水控制則特別係用來控制壓擠部固體。
針對任何壓機結構或品級規範，將本發明應用於一橫向(CD)控制將可提供更佳的壓擠部CD脫水控制。此可具有類似冠式控制壓機的效益，但能在較小區域上提供更大甚多的控制。當在CD方向操作時，該系統亦可用來噴佈不同的化學劑於該紙疋的整個CD區域上，而得造成不同的紙張特性，此將可使基本重量和水分皆獲得更大的CD分佈廓線控制，並在正常狀態下得到更嚴緊的控制限制。使用該等方法將能提供較低的基本重量或較佳的鬆密度，而同時仍可符合終端使用者的規格。
(例1)
本例係用來驗證該壓擠部在添加不同量的化學脫水劑之後所得到的脫水效果。
受控的試驗會在一紙板機上，藉該紙疋進入壓擠部之前由一噴頭噴灑該化學劑於該紙疋上而來進行。製造劑量會在四小時的週期內由0至1.5 lb(活化劑)/ton地變化。紙疋稠度會在該紙疋進入壓擠部之前和離開壓擠部之後來週期性地測量，其時間週期係匹配於化學劑的變化週期。紙疋稠度測量能以通過紙疋的隨機取樣法來完成，或以核子質量測量法(γ計)來由已知的乾質量中計算出推斷的水分。化學添加劑係以兩種不同類型的乙醛酸DADMAC(二烷基二甲基銨氯化物)/AcAm(乙酸銨)來變化使用，而該工廠係用100%回收纖維(正常包含80%的舊皺紋袋OCC和20%的混合廢棄物MW)來製造中級起皺紙。
針對該兩種測試產品的結果顯示，在該壓擠部中紙張脫水量將會增加，因為紙張固體增加。其紙張脫水量在未添加化學劑時約20.9%，而在添加0.5 lbs(活化劑)/ton紙時係為約21.7%和22.4%，當添加1 lb(活化劑)/ton紙時則為約22.1%和22.5%，當添加1.5 lbs(活化劑)/ton紙時則為約22.4%和23.1%。
應請瞭解上述較佳實施例的各種變化修正將可為專業人士所輕易得知。該等變化修正能被實施而不超出本發明的精神與範圍，亦不會縮減其意圖的優點。因此該等修正變化應被含括於所附申請專利範圍中。
27．．．噴灑架桿
30．．．紙疋
40．．．成形織物
50．．．槽床滾輪
60，N1~N10．．．噴嘴
70．．．化學劑泵
80．．．反饋控制器
90．．．控制系統
100．．．吸引滾輪
110．．．軋輪組
120．．．壓著織物
130，150．．．水流量測量裝置
140．．．真空箱
第1圖示出一噴架沿CD方向固持多數的噴灑器橫越一造紙機中的織物。該等噴灑器可用來將一化學脫水劑噴灑於一紙疋上。
第2圖因為一造紙機實施例及用來控制一化學劑噴佈於一紙疋上的控制系統之示意圖。
27．．．噴灑架桿
N1~N10．．．噴嘴
30．．．紙疋

Claims (16)

  1. 一種用於在造紙機之壓擠部中自動地控制脫水量的控制系統，該控制系統包含：(a)一反饋控制器可控制施加於一紙疋或造紙機濕端的化學脫水劑之量；及(b)一監測裝置能藉由測量判定該紙疋的水分並將該測量值供至一微處理器，該微處理器會發送一訊號至該反饋控制器，該反饋控制器則會回應該訊號來調整施加於該紙疋或造紙機濕端的化學脫水劑量。
  2. 如申請專利範圍第1項之控制系統，其中該控制系統的操作係：採取該紙疋水分的第一測量值；調整施於該紙疋的化學脫水劑量；採取該紙疋水分的第二測量值；比較該第一和第二測量值；及若該比較結果較佳時則重複調整施於紙疋的化學脫水劑量，而若比較結果不佳則進行一不同的調整，其中當該第二測量值較第一測量值更接近一預設值或是當該紙疋的水分減少時，意指比較結果較佳。。
  3. 如申請專利範圍第1項之控制系統，其中該紙疋水分係被間接地判定。
  4. 如申請專利範圍第1項之控制系統，其中該紙疋水分係藉測量乾燥部中的蒸氣消耗量來判定。
  5. 如申請專利範圍第1項之控制系統，其中該紙疋水分係使用導水箱來判定。
  6. 如申請專利範圍第1項之控制系統，其中該水分判定值 係為該紙疋進入壓擠部之前與離開壓擠部之後的水分之差。
  7. 如申請專利範圍第1項之控制系統，其中該紙疋水分係藉測量軋輪組之間流出的水量來判定。
  8. 如申請專利範圍第1項之控制系統，其中該紙疋水分係使用一線上流量計來判定。
  9. 如申請專利範圍第1項之控制系統，其中該紙疋水分係使用一聲波流量測量裝置來判定。
  10. 如申請專利範圍第1項之控制系統，其中該紙疋水分係使用一γ量計來判定。
  11. 如申請專利範圍第1項之控制系統，其中該紙疋水分係使用一紅外線量計來判定。
  12. 如申請專利範圍第1項之控制系統，其中該化學脫水劑係被添加於該濕端的造紙原料中。
  13. 如申請專利範圍第1項之控制系統，其中該化學脫水劑係被直接噴灑於該紙疋上。
  14. 如申請專利範圍第1項之控制系統，其中該化學脫水劑係沿橫向(CD)方向以不同的程度來直接噴灑於該紙疋上。
  15. 一種用於在造紙機之壓擠部中自動地控制紙疋脫水量的方法，其使用施加於一紙疋的化學脫水劑量之反饋控制，包含：(a)採取該紙疋水分的第一測量值；(b)調整施於該紙疋的化學脫水劑之量； (c)採取該紙疋水分的第二測量值；(d)比較第一和第二測量值；及(e)若比較結果是較佳的則重複調整施於紙疋的化學脫水劑量，若該比較結果不佳則進行一不同的調整，其中當該第二測量值較第一測量值更接近一預設值或是當該紙疋的水分減少時，意指比較結果較佳。
  16. 一種造紙機，包含一成形部，一壓擠部及一乾燥部，其中該壓擠部更包含一如申請專利範圍第1或2項所述之控制系統。
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