CN1625628B - 处理涂布的或未涂布的纤维纸幅的处理装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种用于处理涂布的或未涂布的纤维纸幅的装置及其操作方法。该装置包括：一条绕着导向元件延伸的带；至少一个相对元件，其布置在带的外部以与带形成一个接触区域，从而在带和相对元件之间形成供待处理的纸幅从其中通过的纸幅处理区域。该处理区域的长度可通过带的导向元件的布置/调节和/或通过对相对元件的设计来确定。在处理区域中施加到纸幅上的接触压力在0.01MPa到70MPa的范围内是可调节的；相对元件包括辊，该辊包括热辊，热辊和/或金属带的操作温度在-70℃到400℃的范围内；金属带具有0.1-3mm的厚度。带(2)设有冷却装置(102)，用于冷却已加热的带的边缘。本发明还涉及用于在处理装置中通过压榨来干燥纸幅/板幅的方法，该处理装置设在纸幅的两侧上。

Description

处理涂布的或未涂布的纤维纸幅的处理装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及用于处理涂布过的或未涂布过的纤维纸幅(例如，纸、纸板或薄纸)的处理装置以及该装置的操作方法，该装置包括：一条适于绕着至少一个导向元件延伸的带；至少一个相对元件(counter-element)，布置在所述带的外侧以与所述带形成一个接触区域，从而在所述带和所述相对元件之间形成供待处理的纸幅从其中通过的纸幅处理区域。在本申请的概念中，术语“纸幅处理”是指多种与在造纸机/纸板机(paper/board machine)中生成的纤维纸幅的处理相关的措施，例如压榨、干燥、压光、涂布、施胶。该处理装置也可以是纤维纸幅的整饰装置，例如单独的涂布装置或印刷装置。

背景技术

例如已在芬兰专利95061以及芬兰专利申请FI971343和FI20001025中公开了多种带式压光机的方案。然而，这些带式压光机仅适于压光特定种类的纸或纸板。

现有多种类型的纸和纸板，且根据定量可分为两类：单层并具有25-300g/m²定量的纸，以及以多层技术制造并具有150-600m/m²定量的纸板。应注意，由于具有最轻定量的纸板比具有最重定量的纸要轻，因此纸和纸板之间的界线是灵活的。一般地说，纸用于印刷，而纸板用于包装。

下面描述目前应用于纤维纸幅的值的示例，可能与已公开的值有很大的变动。这些描述主要根据原始出版物Papermaking Science andTechnology，section Papermaking Part 3(造纸科学与技术，造纸部分的第三部分)，Jokio M.编著，Fapet Oy出版，1999，361页。

基于机械纸浆的，例如含磨木浆的印刷纸包括新闻纸、未涂布的和涂布的杂志纸。

新闻纸或者完全由机械纸浆组成或者可含有一些漂白的针叶木浆(0-15％)和/或用来代替部分机械纸浆的回收纤维。新闻纸的通常值可按如下设置：定量40-48.8g/m²，灰分含量(SCAN-P 5：63)0-20％，PPS s10粗糙度(SCAN-P 76-95)3.0-4.5μm，Bendtsen粗糙度(SCAN-P21：67)100-200ml/min，密度600-750kg/m³，白度(ISO 2470：1999)57-63％，以及不透明度(ISO 2470：1998)90-96％。

未涂布过的杂志纸(SC，即超级压光)通常包含：50-70％的机械纸浆，10-25％的漂白针叶木浆，以及15-30％的填料。压光过的SC纸(例如包括SC-C，SC-B和SC-A/A+)的代表值包括：定量40-60g/m²，灰含量(SCAN-P 5：63)0-35％，Hunter光泽度(ISO/DIS 8254/1)＜20-50％，PPS s10粗糙度(SCAN-P 76：95)1.0-2.5μm，密度700-1250kg/m³，白度(ISO 2470：1999)62-70％，以及不透明度(ISO 2470：1998)90-95％。

轻涂纸(LWC纸，即低定量涂布纸)包含：40-60％的机械纸浆，25-40％的漂白针叶木浆，以及20-35％的填料和涂料。LWC纸的通常值如下所示：定量40-70g/m²，Hunter光泽度50-65％，PPS s10粗糙度0.8-1.5μm(胶版)和0.6-1.0μm(凹版)，密度1100-1250kg/m³，白度70-75％，以及不透明度89-94％。

MFC纸(机器整饰涂布纸)的通常值如下所示：定量50-70g/m²，Hunter光泽度25-70％，PPS s10粗糙度2.2-2.8μm，密度900-950kg/m³，白度70-75％，以及不透明度91-95％。

FCO纸(薄膜涂布胶印纸)的通常值如下所示：定量40-70g/m²，Hunter光泽度45-55％，PPS s10粗糙度1.5-2.0μm，密度1000-1050kg/m³，白度70-75％，以及不透明度91-95％。

MWC纸(中量涂布纸)的通常值如下所示：定量70-90g/m²，Hunter光泽度65-75％，PPS s10粗糙度0.6-1.0μm，密度1150-1250kg/m³，白度70-75％，以及不透明度89-94％。

HWC纸(重量涂布纸)的定量为100-135g/m²，且涂布次数甚至可超过两次。

化学纸浆制造的、不含磨木浆的印刷纸或高级纸包括未涂布的和涂布的、基于化学纸浆的印刷纸，其中机械纸浆的比例小于10％。

未涂布的、基于化学纸浆的印刷纸(WFU)包含：55-80％的漂白桦木浆，0-30％的漂白针叶木浆，以及10-30％的填料。WFU纸的值非常不稳定：定量50-90g/m²(可高达240g/m²)，Bendtsen粗糙度250-400ml/min，白度86-92％，以及不透明度83-98％。

在涂布的、基于化学纸浆的印刷纸(WFC)中，涂布量可根据需要和预期用途而变化很大。下面是一次和两次涂布的、基于化学纸浆的印刷纸的代表值，一次涂布：定量90g/m²，Hunter光泽度65-80％，PPS s10粗糙度0.75-2.2μm，白度80-88％，以及不透明度91-94％；两次涂布：定量130g/m²，Hunter光泽度70-80％，PPS s10粗糙度0.65-0.95μm，白度83-90％，以及不透明度95-97％。

剥离纸的定量在25-150g/m²的范围内。

其他纸包括，例如纸袋纸、薄纸和壁纸基纸(wallpaper-base)。

生产纸板使用化学纸浆、机械纸浆和/或回收纸浆。例如，可根据其应用而将纸板主要分为下面几组：

瓦楞纸板，包括衬里挂面层和瓦楞芯层。

箱板纸，用于制造盒子和箱子。箱板纸包括，例如液体包装纸板(FBB，即折叠箱板纸；LPB，即液体包装纸板；WLC，即白衬浆里的粗纸板；SBS，即固态漂白的亚硫酸盐浆；SUS，即固态未漂白的亚硫酸盐浆)。

图形板，用于制造例如卡片、纸夹、文件夹、箱子、封面、等等。

一种纸板包括壁纸基纸。

发明内容

从上面可了解到，纸和纸板的种类很多，且使用了多种机器来生产这些纸和纸板。因此，本发明的目的是提供一种处理装置以及该装置的操作方法，以允许在处理区域中使用非常宽的压力范围和应用或作用时间(传热时间和/或处理时间)，该装置可用于处理多种涂布的和未涂布的印刷纸、纸板以及其他的纸，并且可用作，例如涂布上游的预压光机、造纸机或涂布下游的整饰压光机、半干压光机、堆垛式湿润压光机(wetstack calendar)、或干燥机、涂布机、施胶机、印刷机和/或压榨装置(press)。本发明的装置可作为，例如软压光机、多压区压光机、机内压光机、靴形压光机或杨克烘缸(Yankee cylinder)的替代物。

为了实现本发明的目的，本发明提供一种用于处理涂布过的或未涂布过的纤维纸幅的处理装置，所述处理使用于对纸幅的压榨、干燥、压光、涂布、施胶、冷却或印刷中，所述处理装置包括：金属带，绕着至少一个导向元件延伸；至少一个相对元件，布置在所述带的外部以与所述带形成一个接触区域，从而在带和相对元件之间形成用于压榨、干燥、压光、涂布、施胶、冷却或印刷待处理的纸幅的纸幅处理区域，该处理装置的特征在于：处理区域的长度通过带的导向元件的布置和/或通过对所述至少一个相对元件的设计来确定，以及在处理区域中施加到纸幅上的接触压力可在约0.01MPa到约200MPa的范围内调节；所述相对元件包括辊，所述辊包括热辊，且热辊和/或金属带的操作温度在-70℃到400℃的范围内；所述金属带具有0.1-3mm的厚度，并具有在10MPa到500MPa的范围内的张应力；所述带设置有加热装置和冷却装置，所述冷却装置沿着纸幅移动方向位于所述处理区域之后，用于冷却所述处理装置中已加热的所述带的边缘。

另一方面，本发明还提供一种使用处理装置来处理涂布的或未涂布的纤维纸幅的方法，其中所述处理使用于对纸幅的压榨、干燥、压光、涂布、施胶、冷却或印刷中，该处理装置包括：金属带，绕着导向元件延伸；至少一个相对元件，布置在所述带的外部以与所述带形成一个接触区域，从而在带和相对元件之间形成用于压榨、干燥、压光、涂布、施胶、冷却或印刷待处理的纸幅的纸幅处理区域，所述方法的特征在于：该方法包括通过带的导向元件的布置和/或通过相对元件的设计来确定处理区域的长度，并且该方法还包括将处理区域内的接触压力调节到约0.01MPa到约200MPa的范围内；其中，所述相对元件包括辊，所述辊包括热辊，且热辊和/或金属带的操作温度在-70℃到400℃的范围内；所述金属带具有0.1-3mm的厚度；所述带设置有加热装置和冷却装置，所述冷却装置沿着纸幅移动方向位于所述处理区域之后，用于冷却所述处理装置中已加热的所述带的边缘。

接触压力是指在带和相对元件之间的处理区域中施加到纸幅上的压力效应之和，它们由带的张力和/或由可能的带内压力元件施加的压缩力而产生。通过选择合适的带的材料和如果需要的话，选择合适的压力元件来实现将接触压力调节到一定压力值或压力范围内的压力调节，该合适的带的材料允许使用预期的张紧度或张力，所述压力元件能够以局部的方式增加单独由所述带获得的压力。应注意，根据由带和相对元件以及可能的压力元件组成的组件，可以用合适的组件覆盖整个接触压力调节范围，或覆盖接触压力调节范围的一部分，通过替换(如果需要的话)包括在组件中的一些元件来实现到另一压力值或压力范围的转变，其中所述接触压力调节范围可以是，例如从约0.01MPa到约70MPa，或者是甚至从约0.01MPa到约200MPa。例如，当与由压力元件实现的压缩相比较，仅由带的张力获得的压缩明显很低，由此在没有使用压力元件的方案中，调节范围比较靠近下限，例如在从约0.01MPa到约5MPa的范围内。当使用压力元件时，调节范围可为，例如从约5MPa到约70MPa，优选地从约7MPa到约50MPa，或者例如从约70MPa到约200MPa。

本发明的装置优选地包括：压光机、涂布机、施胶机、印刷机、干燥机、压榨装置和/或纸幅冷却机(web cooler)。根据本发明，可在一个共用的纤维纸幅生产线上连续地设置多个上述装置，例如设置顺序为压榨装置、干燥装置、压光机、纸幅冷却机。

此外，本发明的装置优选地包括设在处理区域下游的刮片或其他元件，以清洁金属带压光机中带的面向纸幅的一侧。以这种方式，可清除从压区中的纸幅沉积到所述带表面上的松脂块和灰尘。而且，本发明的装置优选地包括用于沿着金属带压光机的已加热的带的边缘冷却所述带的元件。可以已知的方式，例如通过水或空气喷射来实现冷却。在运行比带窄的纸幅或板幅的情况下进行冷却是尤其优选的。通过冷却边缘，可消除沿着纸幅的边缘存在的较高温差，并可减轻金属带的应力状态，该应力状态由于温差而产生并最终导致疲劳破坏。

本发明的一个目的是提供一种用于快速地使得将在造纸机/纸板机中生成的涂布的或未涂布的纸、纸板或薄纸从一种转换到另一种的方法。该方法是通过处理装置来实现的，该处理装置包括：一条绕着导向元件延伸的带；至少一个相对元件，布置在所述带的外部以与所述带形成一个接触区域，从而在所述带和相对元件之间形成供待处理的纸幅从其中通过的处理区域。该方法的特征在于：该方法包括提供一条具有加热装置和/或冷却装置的带，加热装置和/或冷却装置用于快速地改变带的温度；且仅通过调节带的温度就可基本地实现对施加到纸幅上的温度进行调节。

本发明的一个目的是在一个用作设有金属带的处理装置的实施例中形成一个全幅压区(profiling nip)，以及根据种类不同来调节压区长度的装置。

根据本发明的这个附加方面的装置，所述处理使用于对纸幅的压榨、干燥、压光、涂布、施胶、冷却或印刷中，所述处理装置包括：金属带，绕着导向元件延伸；至少一个辊，布置在所述带的外部以与所述带形成一个接触区域，从而在带和辊之间形成用于压榨、干燥、压光、涂布、施胶、冷却或印刷待处理的纸幅的纸幅处理区域，其特征在于：在处理区域外部设有偏差补偿轧辊，该轧辊与一个辊形成全幅压区，纸幅通过所述全幅压区；处理区域的长度通过带的导向元件的设置和/或通过辊尺寸的调节来确定；以及在处理区域中施加到纸幅上的接触压力在约0.01MPa到约200MPa的范围内可调节；所述辊包括热辊，且热辊和/或金属带的操作温度在-70℃到400℃的范围内；所述金属带具有0.1-3mm的厚度；所述带设置有加热装置和冷却装置，所述冷却装置沿着纸幅移动方向位于所述处理区域之后，用于冷却所述处理装置中已加热的所述带的边缘。

除了处理区域(即，长压区)外，本发明的这个方面的基本思想是提供至少一个全幅压区。

所述组件大体上与软压光机一致。本发明的方案可容易地提供，例如预期的表面质量。此外，该方案的结构简单。如果需要的话，根据所述装置的适当操作，部件可基本上全部布置在带环的外部。

本发明涉及一种用于干燥纤维纸幅的装置，所述装置包括：一条密实的、不透气的金属带，该金属带形成表面P1并适于绕着至少一个导向元件延伸；至少一个相对元件，该相对元件形成表面P2，其设在所述带的外部以与所述带形成一个接触区域，在表面P1和P2之间形成供待干燥的纤维纸幅从其中通过的纤维纸幅干燥区域，其中表面P1和P2中的一个被加热而另一个被冷却，至少一个多孔造纸网(wire)进一步运行在表面P1和表面P2之间，从而使纤维纸幅与已加热的表面接触而造纸网与已冷却的表面接触，从纤维纸幅逃逸出的蒸汽通过造纸网移动到已冷却的表面并在其上冷凝；其特征在于：带绕着相对元件并顺着其表面P2延伸；所述干燥区域的长度可通过带的一个或多个导向元件的布置/调节和/或通过对一个/多个相对元件的设计来调节；以及施加到纤维纸幅上的接触压力在0.01MPa到70MPa的范围内可调节，从而在干燥区域中施加到纤维纸幅上的接触压力等于或高于在纤维纸幅中包含的水的汽化过程中产生的汽压；所述相对元件包括辊，所述辊包括热辊，且热辊和/或金属带的操作温度在-70℃到400℃的范围内；所述金属带具有0.1-3mm的厚度。

例如，从公开FI 97485 B1和FI 99272 B1中已知这种基于冷凝干燥的冷凝带(CondeBelt)方法，用于干燥纸和纸板。在这些公开的方案中，将通过冷凝干燥进行干燥的纤维纸幅与多孔造纸网一起被传送到或导入两个密实的、高热传导的表面，例如金属带之间。与纤维纸幅接触的带被加热，因此有热传给纸幅以使其中的水汽化。同时，与造纸网相对设置的另一条带被冷却，因此已经通过造纸网移动的汽化水冷凝在金属带的表面上。

关于这一点，尤其应注意的是，冷凝带处理过程需要足够长的停留时间以起到适当的作用。例如，常规压区的15ms停留时间太短。因此，实践如冷凝带方法的方案需要使用足够长的接触区域以有效地干燥纤维纸幅。

现有技术中冷凝带处理过程的实施例利用增压蒸汽的冷凝来加热热侧造纸网，而另一方面，利用增压的冷却水来冷却冷侧造纸网，如在引用的公开FI 97485 B1中所述。另一方面，在引用的公开FI 99272 B1的方案中，利用增压的热水来实现对热侧的加热。增压的一个重要作用是维持存在于相对两侧上的力平衡。然而，不利的是这种方法需要笨拙的、昂贵的和高维护的绝缘材料以及增压腔室。考虑到其整体结构，实施冷凝带方法还具有这样的缺点，即，不能再对干燥区域的长度进行控制，而且安装后也不能进行重新调节。

另一方面，本申请的前序部分公开了一种处理装置和一种用于实施该装置的技术原理，该处理装置用于处理纸幅和板幅并设有一条金属带。该原理包括：使用带和设在所述带的外侧的相对元件，以形成基本比现有压光机长得多的压缩接触区域，该接触区域的长度和压缩压力可以以多种方式来改变和调节。

本发明的目的是提供一种方案，该方案综合了本发明设有金属带的处理装置的优点和那些冷凝带过程的优点。一方面，这可以利用冷凝带过程的有利方面来有效、高速地干燥纤维纸幅，另一方面，可利用设有金属带的处理装置的优点，即可大范围地调节纤维纸幅处理区域的长度和纤维纸幅处理时间以及其他过程参数。

为了实现本发明的该附加方面，本发明的装置的特征在于：所述带绕着相对元件并顺着其表面延伸；所述干燥区域的长度可通过一个/多个带的导向元件的布置和/或通过一个/多个相对元件的设计来调节；并且施加到纤维纸幅上的接触压力适于在约0.01MPa到约70MPa的范围内调节，从而在干燥区域中施加到纤维纸幅上的接触压力比在纤维纸幅中包含的水在汽化过程中产生的汽压要高；所述相对元件包括辊，所述辊包括热辊，且热辊和/或金属带的操作温度在-70℃到400℃的范围内；所述金属带具有0.1-3mm的厚度。

本发明的方案提供了一种用于干燥纤维纸幅的装置，该装置可在干燥区域中使用非常广泛的应用或作用时间(传热时间和处理时间)和温度范围，以及压力范围。

本发明的一个目的是处理装置，该处理装置用于压缩涂布的或未涂布的纤维纸幅，例如纸幅和板幅、木纤维板，以用于压紧(packing)和/或脱水纸幅。该处理装置包括：一条绕着至少一个导向元件延伸的带；至少一个设置在所述带的外部的相对元件，以与所述带形成接触区域，从而在所述带和相对元件之间形成供待处理的纸幅从其中通过的纸幅处理区域。

造纸机压榨部的作用是从湿的纤维纸幅(固体含量15-20％)中尽可能有效地除去水，从而当纤维纸幅通过干燥区域时，固体含量将尽可能的高(在实际中为约50-55％)。在现有湿压机中，纸幅被传送到压区接触区中，其中纸幅以这种方式被压靠在吸水毛毯(absorbent felt)上，即，水在压力载荷的力的作用下被驱动从纸幅流向毛毯。通常应用的是基于常规的辊压区或所谓的靴形压区的压榨方案。压榨压区可设有单毛毯衬里，从而毛毯(felt)仅存在于纸幅的一侧，或者设有双毛毯衬里，从而水逃逸到于每一侧的毛毯中。

除了不加热待干燥的纸幅的常规湿压榨方法外，还有多种已知的热压榨方法。热压榨包括加热纸幅，但纸幅的温度不超过100℃。如果超过了该温度，那么该过程就称为超热压榨或高强度压榨。另一应用的术语是脉冲压榨。热压榨方法的原理是通过由于加热而使水的粘性降低和通过在压缩过程中使水在在一定点汽化，而增强压榨干燥过程。

主要的脱水机理可大体上分为三大类。首先，通过压紧或压缩组成成分进行脱水。加热还通过降低水的粘性而增强了水的流动。在常规的湿压榨和热压榨方法中这种机理是主要的。其次，通过蒸汽的展开或膨胀可进行脱水，即，水在蒸汽的作用下移动，所使用的术语被称为脉冲压榨。为了产生脉冲效应，温度必须足够高以使水在目前施加的压力下汽化。第三机理包括闪蒸(flashing)或急骤干燥。它包括将大量的热传递给纸从而使其温度超过100℃，而水在当前施加的压力下不会立即汽化，相反，汽化仅在压区打开时由于压力的下降而突然发生。因此，水仅通过汽化而从纤维纸幅中逃逸。所有这些现象都包括在热压榨中，但是其对脱水的影响取决于具体的情况。

考虑到压榨的作用，压榨过程是“限制压缩”还是“限制流动”为其基本特征。在前面的情况中，组成成分的压缩限制脱水，且压榨过程只能基本上通过增加压缩压力而得到改善。另一方面，在后面的情况中，通过滞流阻力来设置极限，并且可通过延长停留时间来增强脱水效果。在本发明的装置中，在前序部分中已介绍，处理涂布的或未涂布的纤维纸幅的主要部件是带环或带圈，其使纤维纸幅基本比以前更长地与相对元件进行压接触。该带式方案也比以前更容易控制接触区域的长度和压力。此外，可通过所述带对纤维纸幅进行有效地加热。因此，本发明的该方面的基本思想是将在前序部分中提出的处理装置的技术优点应用于压榨过程，尤其是干燥过程。

本发明的装置的特征在于：在带和相对元件之间设置至少一个多孔毛毯和/或造纸网以接收从纤维纸幅除去的水；处理区域的长度通过带的导向元件的布置和/或通过对所述至少一个相对元件的设计来确定；以及在处理区域中施加到纸幅上的接触压力在约0.01MPa到约70MPa的范围内可调节。

基本上，该想法是增加压榨区域的长度并因此延长压榨的应用或作用时间。这可通过使带环的通道由导向元件或导向辊改变来实现，由此可容易地调节压榨区域的长度(“重合角”)。所述带环由单独的导向辊来支承或导向，且一个或多个导向辊的地点和/或位置优选是可调节的。

由于较长的停留时间，因此本发明的方案能够获得较高的脱水率，尤其在限制流动的情况下。此外，可比以前更好地控制开放阶段(openingstage)，即，纸幅从压榨区域出现，因此避免了脱层，如果开始阶段进行地太块那么就可能出现脱层。

本方法尤其适于所谓的压榨部分，其中脱水主要基于通过使用传统的常规压榨机、靴形压榨机、热压榨机或脉冲干燥机进行机械压缩和辅助热效应(粘性的变化，汽化)。

在压榨部分中，本方法提供的显著的基本优点，首先包括长的、比以前更好的、可调节的压榨区域。该压榨区域的长度、传热效率以及压缩载荷的分布(压力分布)都更容易控制。在热压榨和脉冲压榨中实现该方面的特殊优点，其中上述的脱层构成了问题。此外，该新的方法以及适当材料的选取为该过程提供了比以前更广阔的调节窗口，且使该过程更有效。另外，可以更多的方式产生热剂量。例如，可在所述区域的上游或所述区域中来实现金属带的感应加热。

本方法也适于干燥机部分，其中这样做的最显著优点包括：与现有的干燥造纸网/烘缸相比较可与纸更有效地接触(接触压力基本上高于由造纸网实现的接触压力)；可双面供热(获得更对称的干燥效果和机械性能)；以及可通过平滑的带来整饰纸的表面和对纸的表面进行压光。

常规的压榨过程主要基于纸幅的压缩，以减少孔隙空间并从组成成分中挤压出相应量的水。因此，在压缩过程中，纸幅基本上保持充满水，几乎没有气相存在或放出。另一方面，脉冲压榨或干燥(其中通过热辊对纸幅的上表面进行大功率的加热以使水汽化，并且膨胀的水汽迫使水流出纸幅)至少在理论上是基于汽化的水(气体)的移动作用。液相(水)被水蒸汽吹出待干燥的组成成分。

另一方面，对控制压榨的操作来说，非常基本的特征是选择正确的压力大小和压力分布，以及压区停留时间。在靴形压榨机中，压力大小处于几MPa的量级上，在高速机器中的停留时间处于小于10ms的量级上，而其他的方式一般处于小于40ms的量级上。在辊压机中，压力较高但是停留时间小于2ms。一般地说，可得出这样的结论，尤其在限制流动的压榨情况下(高厚度等级)，更为优选地是增加压榨脉冲的应用时间至大于最大压力。因此，倾向于更长的压榨压区。

因此，本发明的一个目的是提供一种方法，其中增强了通过压榨而进行的对纤维纸幅的干燥，使得存在于毛毯和纤维纸幅中的压缩气体的压力促使纤维纸幅中包含的水移动，且该方法适于在造纸机、纸板机和化学纸浆机器中湿压榨纤维纸幅。为了实现该目的，本发明的方法包括在处理装置中通过压榨来干燥纸幅/板幅，该处理装置包括：一条绕着至少一个导向元件延伸的带；至少一个相对元件，布置在所述带的外部以与所述带形成一个接触区域，从而在带和该相对元件之间形成供待处理的纸幅从其中通过的纸幅处理区域。该方法的特征在于：该方法中使用的处理装置在纸幅(W)的任一侧上设有孔隙空间，在纸幅至少一侧上孔隙空间形成在可压缩的毛毯/造纸网中，在该方法中待干燥的纤维纸幅(W)以与所述孔隙空间接触的方式被传送通过处理区域，其中所述孔隙空间受到压榨的作用，由此毛毯/造纸网压缩，同时存在其孔隙中的气体压力增加，使得气体相对纸幅流动，并因此迫使纸幅中包含的水流向纸幅另一侧上存在的孔隙空间。

本方法包括在两个支承面之间根据上述发明在长压区中连同一个或多个多孔的、可压缩的毛毯/造纸网一起压榨纤维纸幅。尤其优选的是使用由金属带和辊形成的压榨区域。环绕辊的带提供了长的接触区域，带的张力能够提供0-5MPa量级的接触压力。此外，通过使用常规的靴形辊(shoe roll)可提供额外的载荷以形成更加局部化的高压区域。对于100-500ms、甚至1000ms的真正长的停留时间，该区域可长达5m。根据本发明的方案提供了类似于已提及的优点，例如，长的、比以前更好的、可调节的压区，可更容易地控制长度、传热效率以及压缩载荷分布(压力分布)，其中可使该过程的调节窗口更大且该过程更有效。此外，可以以更多的方式来实现热剂量。

此外，对于控制脱层，优选是处理区域的压力分布在纸幅的运行方向上是可控的。本发明的装置可以用多种方式在纸幅的运行方向上进行压力控制。例如，这一点可通过安装在带环内的额外载荷元件的设计和布置来实现。另一方面，可分别通过多个位于彼此内部或顶部的带环(即，实际上通过分别调节带的张力)来控制压力效应。也可以想象，位于彼此内部的带环的开始点应以适当的间隔连续设置。

本发明涉及一种使用施胶剂来处理涂布的或未涂布的纤维纸幅的方法。

本发明将增压的热处理的优点以及高速、大范围的过程条件的可调节性结合在一起，其中增压的热处理增强了纤维纸幅的施胶过程，另一方面，高速、大范围的过程条件的可调节性由上述处理装置来提供，该处理装置优选地用作金属带压光机。因此，通过使用热的、长压区来实现本发明。本发明用来提供一种方法，该方法增强了纤维纸幅的施胶过程，并适于内部和表面施胶，且甚至还允许在处理区域使用非常广泛的压力范围和应用时间(传热时间和/或处理时间)，由此可使用一个相同的装置来对多个不同涂布的和未涂布的纸和纸板进行施胶或其他化学处理。

为了达到本发明的这些目的，本发明的方法的特征在于，将被施胶剂处理的纤维纸幅的至少一个施胶过程，该施胶过程包括使用带式装置，该装置包括：一条绕着一个或多个导向元件延伸的金属带；至少一个相对元件，布置在所述带的外部以与所述带形成一个接触区域，从而在所述带和所述相对元件之间形成供待处理的纸幅从其中通过的处理区域，其中该处理区域的长度可由带的导向元件的布置和/或通过对相对元件的设计来确定，并且可通过带的张力和/或通过对压力元件的设计和/或通过由压力元件施加到带上的压缩力，来将施加到纸幅上的接触压力调节到约0.01MPa到约70MPa的范围内。

本发明的方案的基本特征是：这样布置该处理方案，即，通过所述容易可调的加热和压榨区域，可使纸幅处于使纸与添加的化学药品在非常高的合成温度和压力下发生反应的状态下。当然，可向纸添加一种或多种施胶化学药品。有用的化学药品可以包括，例如树脂(可用于内部和表面施胶)，合成施胶剂(AKD、ASA等)，以及其他具有有益效果的化学药品。

因此，本发明最主要的思想是通过包括在金属带压光机中的环带来完成纤维纸幅的施胶过程，其中一条带绕着相对元件并沿着其表面延伸一定距离，该距离等于足够长的、可任意调节长度的纸幅处理区域。通过金属带和相对元件形成的压榨表面构成了一种闭合的压力腔室，其中例如在经施胶剂处理的纸幅中较快地发生施胶剂软化、运送、固定反应以及施胶剂的粘结。此外，由于对纸的表面进行加热，因此在加热的初期阶段纸产生主要的温度和浓度变化。有利的结果是施胶剂(施胶剂的蒸汽(size vapour))能沿着纸的垂直方向移动，从而均衡了在垂直或厚度方向的施胶效果。因此，即使对单侧表面施胶也会在纸的整个厚度上实现。

处理区域的接触压力由金属带的张力控制。在这方面，基本上在处理区域中的压力优选以这种方式施加到纤维纸幅上，即：一方面，由于加热纤维纸幅而产生的汽压，另一方面，压榨接触区域或表面的机械压力，二者应保持平衡或后者较高。同样，在处理区域的后沿，优选地这样设置温度和压力，即，没有发生脱层或过度地排放气体。

本发明装置的另一显著优点是，由于其高速和容易可调节性，上述金属带压光机通过将过程条件调节为最佳地与纸幅厚度和特性、以及与组成成分和施胶剂的量一致，可快速地转换纸种。

上述装置尤其适于纸和纸板的疏水和重施胶，但是也可想象将该装置用于纸的浸涂和涂布。在干法涂布的情况下，涂布材料的熔化和粘结也可能相关。

大致结论是：所述装置(其中用平滑的、加热的接触面来压榨纸)也能够提供压光和干燥效果。尤其可想象的是，通过金属带压光机实现的纤维纸幅施胶过程的增强处理以及纤维纸幅的压光可同时使用同一装置来完成。具有长压区的金属带压光机尤其适于该目的。

附图说明

现在将参考附图更详细地描述本发明和它的多个应用，其中：

图1是示出了本发明的装置的一示例实施例的示意性侧视图；

图1b是示出了图1中的装置的一个变形的示意性侧视图；

图2是示出了本发明的装置的第二实施例的示意性侧视图；

图3-7示出了本发明的一些可替换的实施方式；

图8是示意性侧视图，示出了本发明的装置的一示例实施例，该装置设有全幅压区；

图9是示意性侧视图，示出了本发明的装置的第二示例实施例，该装置设有全幅压区；

图10是示意性侧视图，示出了本发明的装置的一示例实施例，该装置适于干燥纤维纸幅；

图11是图10中所示的区域A的放大示意图，示出了在干燥区域中纤维纸幅的干燥过程；

图12是示意性侧视图，示出了本发明的装置的第二示例实施例，该装置适于干燥纤维纸幅；

图13示出了本发明的装置的另一实施例，该装置适于干燥纤维纸幅；

图14是放大示意图，示出了本发明的装置的一实施例的一部分，该装置适于压榨纤维纸幅；

图15是放大示意图，示出了本发明的装置的第二实施例的一部分，该装置适于压榨纤维纸幅；

图16是放大示意图，示出了与图1中的装置一致的一实施例的一部分，该装置适于干燥纤维纸幅；

图17是放大示意图，示出了与图1中的装置一致的第二实施例的一部分，该装置适于干燥纤维纸幅；

图18是示出了图17中的装置的一部分的放大示意图，其示出了在压榨区域/干燥区域中纤维纸幅的干燥过程；

图19示出了根据本发明实现的试验样机的侧视图；

图20是示出了图18中的试验样机的俯视图；

图21示意性示出了LWC纸生产线的一实现方式。

具体实施方式

图1示出了用作带式压光机的本发明的一个装置，该装置包括金属制成的压光带2，它绕着导向辊3延伸，所述导向辊中至少一些是可移动的，以将带2调节到预期的张力。压光带2绕着位于其外侧的辊5运动，在带2和辊5之间形成一个压光区域。待压光的材料幅W通过压光区域，从而受到预期的压力脉冲和热效应，该压力脉冲和热效应是时间的函数。图1中的点划线9表示这种情况下的压力曲线图，即，当在压光带2的内侧设有用作压力元件的轧辊4时，轧辊4将带压靠在辊5上以在压光区域中形成更高压力的压区。另一方面，虚线8表示这种情况下的压力曲线图，即，当存在于压光区域中的接触压力仅由带的张力产生时，轧辊4不与带2压接触(或根本没有轧辊4安装在带2的内侧)。与轧辊4一样，辊5可以是也可以不是偏差补偿辊，且它可从一组辊中选择，该组辊包括：弹性表面的辊(例如聚合物包覆辊、包胶辊或弹性体表面的辊)，靴形辊，热辊，纸粕辊，以及复合轧辊。除了辊4外，压力元件也可以包括一些其他的形状可变或固定形状的压力元件，此外，它可由在机器横向上逐次排列的几个部件或元件构成。设计成辊形式的压力元件4也可由在出料方向上逐次排列的几个部件构成。压力元件4的表面设计为连续的或不连续的。此外，为了改变处理区域的长度和/或带的张力，压力元件4设计为可移动。

在图1中示出的实施例中，轧辊包括靴形辊。附图标记6表示加热元件，例如感应加热器，红外辐射器，气体燃烧器。也可基于电阻加热来加热。尤其在金属带的情况中，可通过施加高温，例如从高于约100℃到高于约200℃、甚至高达约400℃(这取决于应用范围)来实现本发明的方案。高温以及长的应用时间和大的压力控制范围，在高速和低速(例如，从100m/min到4000m/min的速度)下都产生很好的压光效果。

图1中的附图标记6b表示直接作用在纸幅/板幅上的加热设备，例如红外辐射器或微波/RF加热器。也可通过电阻或使用一些其他的现有技术来加热。

图1b示出了图1中的装置的一个变体，其中环带2绕着导向辊3和压榨辊4运动。导向辊3是可移动的以调节带的张力，且压榨辊4适于沿朝着辊5的方向移动，由此导向辊3的运动使得带2压缩或迫使辊4压靠在辊5上。

图1c示出了图1中装置的另一个变体，其中压榨辊4是可移动的。

图2示出了一示例实施例，其中压光区域形成在两个压光带2和2a之间，由此可以与上述辊5相同的方式来选择位于带2a内侧的辊5a。带2也可设有一内部辊，以与辊5a形成压区。

在本发明的带式压光机中使用的压光带2可不包括上述的金属带，而是，可包括例如钢加强的橡胶带，聚合物带或涂布的金属、橡胶或聚合物带。辊6也可设有硬的或软的表面。带2和/或辊5的表面可以是平滑的或压花的，并且由带和/或辊与纸幅W构成的接触区域或表面可以以与纸幅W不同的速度移动。带的涂层可包括永久的或可去除的涂层。该涂层可以是粒状的、液体的、固体的形式或由淘洗的微粒构成，且该涂层可以以控制的方式与带表面分离。

图3-7示意性地示出了纤维纸幅处理装置的一些可替换的实施方式，其中可通过使用各种相对元件和压力元件来构成处理区域的形状，其中相对元件提供与带的接触区域或表面，而压力元件形成了压力脉冲的预期图形。相对元件和压力元件可包括旋转的或不旋转的辊或各种支承杆。所述元件也可设有凸起的或可调的型面以控制带的横向张力和压力效应。

图3示出了由带2和辊5形成的处理区域，其中通过带的张力来产生压力脉冲。除了带2和辊5之外，图4还包括用于向正在处理的纸幅施加额外压缩力的轧辊4。图5示出了在两条带2和2a之间形成的基本平坦的处理区域，该方案可选择地设有带内辊4和/或4a(图5中用虚线表示)，以通过在覆盖该平坦区域的部分支撑的带2或2a。辊4和4a相互之间可形成压区。图6示出了一种方案，其中两条带2在导向辊3的引导下绕着两个杆件8和9运动，杆件8和9形成了一个基本平坦的表面。处理区域设在带2之间。带内元件8和/或9可压靠或偏压在相应带2的内表面上，以在处理区域中产生预期的压力脉冲。图7示出了一种方案，其中带2绕着盘形表面的杆10延伸，且其中压力元件包括凸面杆11，另一带2绕着凸面杆11延伸。处理区域设在带2之间。

不难想象，本发明的处理装置也可用于造纸机/纸板机的干燥部中，在包括金属带的所述带和包括干燥筒的相对元件之间形成了接触区域。

本发明的处理装置使得被支承的带通道通过处理区域，并能够将纸幅宽度的波动控制在由带宽限定的范围内。可在整个纸幅宽度上并以高的纸幅速度进行领纸。

使用常规的方式，例如在将纸幅送入处理区域之前对纸幅的一个/多个表面进行汽蒸来控制正在处理的纸幅中的湿度/温度。对湿度/温度的控制可用于获得对纸幅的横断面的预期影响，并且该方法可使纸幅的湿度在大的范围内波动。

本发明的方法也可将金属带或热辊冷却到约-70℃到+50℃。

例如，使用现有技术来生产光亮的印刷纸需要昂贵的多压区压光机。通过低速，低压以及低温仿形(copy against)杨克烘缸的表面也可获得光亮表面。然而，杨克烘缸的速度和宽度是有限制的。

本发明的带式压光机允许使用相当高的速度，且通过额外使用高温(例如，约250℃)并通过在处理区域中使用较长的停留时间，所获得的压光效果将与在较慢的杨克烘缸方案中获得的相同。

本发明的方案获得的另一优点是相当低的功率需求，这是因为能量、热和动力向纸幅的传递以强化的方式发生在单一操作中。输送到纸幅或涂层中的热量无法从纸幅逃逸到周围空气中，而是继续使其温度升高效应，因此大大地方便了纸幅表面的压光。

本发明的装置优选地在处理区域的下游设有设备101，以清洁金属带压光机1中带2面对纤维纸幅W的表面。即，清除从压区中的纤维纸幅沉积到带表面上的松脂块和灰尘。

本发明的装置也优选地设有设备102，以冷却金属带压光机1中已加热的带2的边缘。例如，通过水或空气喷射来实现冷却。尤其有利地在运行比带窄的纸幅或板幅时进行冷却。通过冷却边缘，可消除金属带沿着纸幅的边缘存在的大部分温差，并可减轻应力状态，该应力状态由所述温差产生并可能导致疲劳破坏。

图8示出了本发明的一个方案，其中纤维纸幅W首先被引导通过全幅压区N1，该全幅压区N1由位于金属带压光机1的带环外部的偏差补偿轧辊26和辊5形成，而后通过导向元件27到达辊5和带2之间的压区N2。

图8的结构尤其适于纸板，用同一装置生成涂布的和未涂布的纸种类。该实施例的处理装置的另一想法是，除了带2的张力外，也可调节压区中带的重合角，即压区的长度。这可在速度较低时利用较短的压区来运行较厚的纸种，和用较长的压区来运行较薄的纸种。因此，不同厚度(diverse-thickness)的纸板仅使其顶层(topliner)被加热和增塑，并且热辊的热能消耗将同时被最佳化。

辊5优选包括热辊。代替图8中示出的单个辊5，热辊的数量甚至可多达三个。另一方面，偏差补偿轧辊26可包括淬火表面或优选例如复合外壳的偏差补偿辊、包胶偏差补偿辊。这导致良好的压型能力，且该压区可压光那些在压光后没有涂布的纸种，并且不会使光泽不稳定。

根据本发明的一优选实施例，也可使用位于带环内侧的压力元件，尤其是辊4。在图9中示出了该优选方案，其中辊4构成为靴形辊并同时与辊5形成额外的压区，该压区可位于压区N2所限定的内部或上游或下游，压区N2由辊5和带2形成。优选地使辊4以与导向元件3相同的方式可移动，从而，如果必要它可用于张紧带2。

应注意，纸幅W可沿任一方向在所述装置中运动。全幅压区可同时设在压区的上游和下游。不难想象，例如，图9可设有偏差补偿轧辊26(用虚线表示)，以与辊5形成全幅压区，与图8中示出的装置的示例实施例一样。

还应指出，辊4、5、和26，以及导向元件3，可安装在共用的框架或单独的框架上。特别地，应注意本发明的不同实施例，例如在图8和9中的实施例，上述元件可设在不同的成角度的位置处。例如，通过适当的布置部件的相对位置/角度的位置可获得零压区载荷。

图10示出了本发明的一个通过冷凝干燥来干燥纤维纸幅的装置，所述装置包括金属构成的带2，该带2形成表面P1并绕着导向元件3延伸。带2还绕着相对元件延伸，相对元件位于带2的外部并形成表面P2。在带2和相对元件之间形成供待干燥的纤维纸幅W从其中通过的干燥区域。此外，在带2和相对元件之间运行至少一个多孔的、透气的造纸网31，从而在本发明的该实施例中，纤维纸幅W与已在干燥区域中加热的表面P2接触，而造纸网31与已冷却的表面P1接触。在图11中更详细地示出了这种布置。

待干燥的纤维纸幅W运行通过干燥区域，并受到预期的压力脉冲和热效应，该压力脉冲和热效应是时间的函数。响应已加热的表面P2，纤维纸幅W中包含的水的温度升高并汽化。汽化的水通过多孔造纸网31移动到由带2形成的已冷却的表面P1上，以进一步在其上冷凝。

在图10中示出的本发明的比较优选的实施例中，表面P2被加热而表面P1被冷却。形成表面P2的相对元件尤为有利地包括热辊，如同图10中的实施例。可容易地加热并控制辊5的温度以实现本发明。可使用所有现有技术中已知的、用于常规热辊的加热方法。也可想象在造纸机或纸板机的干燥部中使用本发明的装置，由此用作相对元件的辊5包括常规的干燥筒。在这种情况下，可以以已知的方式通过蒸汽并调节其压力来加热并控制辊5的温度。

在图10的结构中，表面P2由用虚线表示的第二金属带32形成，第二金属带32绕着辊5延伸。因此，对表面P2的加热，一方面，可通过单独加热第二金属带32来实现，或者另一方面，可通过同时加热第二金属带32和辊5来实现。由于第二金属带32与辊5接触，因此对辊5进行加热也可比以前更好地控制第二金属带32的温度及其在整个干燥区域中的一致性，以进一步增强纤维纸幅的干燥过程。现有多种方法可供选择来加热第二金属带32，且稍后将结合图3的示例实施例(它涉及的是加热带2的可替换方式)来更详细地描述那些方法。

用作已冷却的表面P1的带2可分别以多种方式来实现其冷却效果，例如将热传递给冷却液、蒸发表面、冷却辊或带。在图10中，用于冷却带2的冷却装置用标记34表示。可想象，例如，可通过喷射冷水、喷射冷气或其他的已知方法来冷却带2。同样可想象，带2以已知的方式设有减湿器35。

因此，根据本发明，为了将带2调节到预期的张力，至少一些导向元件3是可移动的。除了张紧带2外，可进一步增加在干燥区域中施加到纤维纸幅上的接触压力，同时通过额外地将至少一个压力元件4安装到带2内侧以将带2压靠在相对元件上，可影响纤维纸幅自身的组成成分。在本发明的一个优选实施例中，压力元件包括至少一个辊4。辊4也可是偏差补偿的，且它可从一组辊中选择，该组辊包括：弹性表面的辊(例如聚合物包覆辊、包胶辊或弹性体表面的辊)，靴形辊，热辊，金属辊、纸粕辊，以及复合轧辊。辊4可以也是可移动的从而改变处理区域的长度和/或带的张力。

图10中的点划线9表示这种情况下的压力脉冲图，即，当在带2的内侧安装用作压力元件的辊4时，轧辊将带2压靠在辊5上以在干燥区域中形成较高的接触压力。而虚线8表示这种情况下的压力脉冲图，即，当存在于干燥区域中的接触压力仅由带2的张力产生时，轧辊4不与带2压接触或根本没有轧辊4安装在带2的内侧。

该过程的另一主要操作，关于使纸幅和造纸网/毛毯通风，可基本如引用的公开FI 97485 B1和FI 99272 B1的前序部分所述实现将冷凝物从造纸网上移除，以及支承纸幅和造纸网的通道，因此在这里不会进一步解释。

在图12中示出的本发明的另一优选实施例中，分别对形成表面P1的带2加热，而对形成表面P2的相对元件冷却。

在该实施例中，纤维纸幅W与形成表面P1的带2接触，同时多孔造纸网31与用作冷表面P2的辊5接触。也可将辊5的表面制造为多孔，由此它实际上代替了多孔造纸网31且并不需要单独的造纸网。辊5也可设有硬的或软表面。此外，带2和/或辊5的表面可为平滑的或印花的，且由带和/或辊与纸幅W形成的接触表面可以以与纸幅W不同的速度移动。

加热带2是可行的，例如，通过感应或其他已知的方法。在特别优选的情况下，可通过导向元件3来使带2加热。导向元件3可通过任何已知的加热方法(优选地从内部使用水、蒸汽或特别优选地使用油或内燃)来加热。带2也可通过单独的加热单元(用附图标记6表示)来加热，例如，感应加热器、红外辐射器或气体燃烧器。

表面P2或相对元件可通过应用热辊的传热原理、通过循环辊内歧管(intra-roll manifold)16中的冷却热载体来对其冷却进行例如内部控制。也可想象，适当制冷剂的汽化发生在辊5内部，即，辊5用作热泵过程中的部件，由此回收的热可在别处使用。辊5优选地设置减湿器35。

在该实施例中，也可在带2内侧布置至少一个辊4，辊4用作压力元件并与相对元件形成一个压区。因此纤维纸幅在压区中受到额外的接触压力，并因此对纤维纸幅的组成成分和特性也产生增强的效果。高温、以及长的应用时间和大范围的压力控制能力，使得无论在高速还是在低速(例如，从100m/min到4000m/min的速度)下都可以对纤维纸幅产生有益的效果。

在本发明的该实施例中，该过程的另一主要操作是使纸幅和造纸网/毛毯通风，基本如引用的公开文献FI 97485 B1和FI 99272 B1所述来实现将冷凝物从造纸网上移除，以及支承纸幅和造纸网的通道，因此这里不会进一步解释。

为了形成接触区域(由相对元件和带2形成)和纤维纸幅干燥区域，可使用不同构造的相对元件。如在图1和图3中示出的示例实施例中，相对元件和压力元件可为旋转的或不旋转的辊。它们可额外地设有凸起以控制纸幅的侧向或横向的张力。不难想象，除了辊之外，相对元件还包括其他的元件，例如各种支承杆。此外，通过使用多种压力元件，可在干燥区域中对纤维纸幅施加预期的图形或大小的压力脉冲。

在本发明的一实施例中，通过图13中示出的固定的杆件，可对表面P2实现加热并对表面P1实现冷却，反之亦然。在图13的实施例中，对用作表面P2的带32加热，而对用作表面P1的带2冷却。为了便于控制带32的温度，也可额外地对杆件5a加热，或也可忽略该步骤。同样，表面P1可单独地冷却带2，或额外地冷却杆件5b。加热和冷却方法可包括所有上述的方法。

图14示出了本发明的装置的一部分，该装置包括如上所述的金属带2，该金属带2用于压榨，且尤其用于干燥纤维纸幅W，该装置分别在带2和纸幅W之间设有多孔的毛毯51，以及在纸幅和相对元件之间设有毛毯52。

纤维纸幅W在传递到压榨区域过程中受到压缩力，且当纸幅压缩时，其中包含的水被压力载荷驱动而从纸幅移动到周围的毛毯/造纸网中，并且在经过压榨区域后保留于其中。

本发明方案的主要思想是开发上述处理装置以延长压榨区域，并因此延长压榨的作用时间。因此，带环用于使纤维纸幅与相对元件持续相当长时间地压接触。同时，可比以前更容易地控制接触区域的长度和压力。同样，可更好地控制开始阶段，并因此避免了脱层。

毛毯的作用是接收从纤维纸幅移来的成分，在这种情况下是水。它的另一作用是在压榨区域中用作弹性元件并支承压榨区域外部的纸幅。压榨区域可设有单毛毯衬里，毛毯仅用在纸幅W的一侧上，或者设有双毛毯衬里，毛毯用在纸幅W的两侧上。不难想象，在纸幅的一侧上可设有一个以上毛毯。还可想象，除了毛毯，还可在纸幅的一侧或两侧上设置适当类型的造纸网。

带环由单独的导向辊3支承并导向(例如，如图1中所示)。可调节一个或多个导向辊3的地点或位置。这方面的本质是，带环的通道可由导向辊3以这种方式来调节，即，可容易地控制压榨区域的长度(“重合角”)。同样，可这样控制开始阶段，即，不会发生纸幅W的脱层。带环状的带2可包括金属带或合成金属带。

在这种情况下，带环也用于使纤维纸幅W与相对元件持续相当长时间的压接触。也可比以前更容易地控制接触区域的长度和压力。同样，可更好地控制开始阶段并因此避免脱层。通过单独地调节带2的压力效应以及可能在位于彼此内部或顶部的附加带环，即，实际上通过单独地调节彼此的张力来进一步改善压榨区域中的压力控制。此外，各个带环的开始点可以适当的间隔连续出现，例如在图14中所示。带2形成压区91，而毛毯或造纸网51(在这种情况中优选后者)形成了压区92。

在带环的内侧，对于每一个相对元件都可设有一个或多个支承元件4，其目的是增加由于带2的张力而产生的压缩载荷。因此，在压榨区域中相对元件和带环之间的压力由带2和毛毯/造纸网51、52的张力，以及由支承元件4产生的可能的额外载荷而产生。

还可使用相对元件来吸收来自纸幅W或毛毯51、52的水。特别在这种情况下，相对辊5可包括吸水辊或其他多孔的或穿孔的或带槽表面的辊。因此，纸幅W可直接与相对元件接触，且可完全省去毛毯或造纸网(用标记52表示)。在特殊应用中，还可以使用印花和/或刻花的辊或带，如果纸幅W有特定类型的图案。

相对元件的主要作用之一是用作支承表面以及也可用作脱水装置。还可想象，将相对元件用作热源，例如在所谓的热压榨或脉冲干燥的过程中，这在许多公开文献中是已知的。相对元件可包括热辊或压榨辊(硬的、覆盖有陶瓷的或多孔的表面)、带式辊(靴形辊)、偏差补偿辊、弹性表面的辊(包胶辊、聚合物包覆辊等)、复合轧辊等。相对辊也可包括另一带环(例如金属带或聚合物带)或造纸网等，可分别通过支承元件在带环的内侧支承该相对辊。

也可加热相对元件。这样，加热减少了水的粘性，可能使水汽化，由此产生了汽压效应而将水推向毛毯。此外，加热纸幅为其提供了热能，当压力在压区开始阶段降低时，使水有效地汽化(称为闪蒸)。

也可加热或冷却带2、纤维纸幅W、造纸网和/或毛毯51、52以及支承元件4。可使用常规的方式来实现加热。例如，可通过感应来加热带2。

在特别优选的情况下，如果毛毯相对纸幅的弯曲位于“外部”，那么就产生有助于水的移动的推动水的向心力。在高速以及小的辊径的情况下，向心力非常显著以至于可减少或甚至省略实际的压榨作用。至少，向心力相对所谓的重新湿润而作用，即，阻止水从毛毯回流到纸幅。图15描述了本发明的一个实施例，其中接收水的毛毯51设在纸幅W和带2之间，且通过向心力增强了水从纸幅W到毛毯51的流动。通过使辊5的直径小于图14的实施例中的辊5的直径，而进一步强化了该效果。在减少辊5的尺寸的过程中，有必要考虑必须满足带2和毛毯/造纸网的抗弯强度要求。

如从当前方案已知，毛毯环和造纸网环有必要设置清洗和干燥功能。

图16示出了根据本发明的该进一方面的、用于干燥纤维纸幅W的装置，除了纸幅外，该装置还包括：至少一条带或造纸网2，其能够获得张力并形成密实的支承表面；以及至少一个具体为多孔且可压缩的毛毯/造纸网51。接收水的造纸网/毛毯52位于纸幅W的相对侧，它是多孔的，但是它的可压缩性基本上比第一毛毯51差。

在将纤维纸幅W以及毛毯51和52引入处理区域的过程中，该处理区域位于相对元件(在这种情况下是辊)和带2之间，毛毯51首先压缩，从而其孔隙中包含的气体压缩且毛毯中的压力升高。当压力趋于均衡或相等，该气体流向纸幅W并推动纸幅孔隙中位于其前面的水，迫使水流入毛毯52。在这方面，该现象类似于通过脉冲压榨所发生的现象，但是实际上压力是由机械压缩提供的而不是汽化。

基本上相对于彼此来调节毛毯的孔隙空间的尺寸和压缩率是必要的，适当地相对于纸幅W和施加的力/压力来提供预期的压力差和脱水作用。

通过单独调节带2的压力效应以及位于彼此内部或顶部的可能附加的带环，即，实际上通过调节彼此独立的张力可进一步改善对压榨区域的压力控制。同样，通过使带环的开始点连续地、优选地以适当的间隔出现可阻止脱层的发生。这一点如图16中由带环2和51形成的压力区域91和92所示。

在图16和17的实施例中，通过额外载荷辊4可提高压缩效果，该辊4可移动以改变处理区域的长度和/或带2的张力。辊4也可以包括有槽轧辊。此外，带环和毛毯环/造纸网环有必要设置清洗和干燥致动器。另外，在图16的装置中，辊5优选地包括吸水辊，从而随着压力差增加该吸水效果可用于进一步增强脱水作用。因此，可完全省略图16中标出的毛毯。

在本发明的该实施例中，辊/带环系统也可优选地设计成这样，即，存在一有助于水沿着辊5的径向移动的向心力，如图17所示。因此，毛毯51布置在“内曲线”上的辊5和纸幅W之间，毛毯51更容易压缩且空气从毛毯51流向纸幅W。随着空气从毛毯51朝着纸幅W移动并迫使纸幅中包含的水流进毛毯52，向心力进一步增强了该效果。图18是放大示意图，示出了图17的示例实施例中的压区区域的详细结构，该压区由额外载荷辊4形成。该图示出了用于在压榨区域中干燥纤维纸幅W的毛毯的孔隙空间中包含气体的增强效果。

下面参考图1-7中示出的机械结构描述纤维纸幅施胶过程。

当考虑到浆料或内部施胶过程时，施胶剂优选地在造纸机的流浆箱上游的湿端处以常规的方式混合在浆料中，因此关于这一点不作进一步描述。另一方面，当考虑到表面或顶部施胶时，施胶剂可在制造过程中以已知的方式(关于这一点不作进一步描述，该方式可以是联机的或脱机的，例如使用膜转移技术，通过喷射或刷涂)施加到纤维纸幅W的表面。优选地在纤维纸幅W即将通过金属带压光机中的处理区域之前施加涂布。

优选地利用施胶剂进行施胶，例如从针叶松脂获得的树脂、以及合成AKD(alkyl ketene dimer，烷基烯酮二聚体)和ASA(alkenyl succinicanhydride，烯基丁二酸酐)来进行施胶。湿强胶料用于提高湿抗拉强度，而干强胶料用于加强干燥纸的质地(texture)。干强度施胶剂包括，例如淀粉浆和上述的合成施胶剂。

待处理的纤维纸幅W通过处理区域，受到预期的压力脉冲和热效应，该压力脉冲和热效应是时间的函数。在加热和压缩接触区域中的纤维纸幅W的过程中，施胶剂最终粘结到纤维表面上。此外，纸幅形成了新的纤维粘结。特别地，木质素除了形成保护纤维的防水层外同时还形成了新的粘结。本发明的过程实质在于，用于处理在处理区域中的纤维纸幅的应用时间应充足，约10-300ms。通过将纤维纸幅W的温度增加到足够高的水平可增强施胶剂与纤维表面的粘结效果。附图标记6(图1)表示用于加热金属带2的加热设备，例如感应加热器、红外辐射器或气体燃烧器。也可基于电阻加热来进行加热。本发明的一个方案可通过使用高温，例如从约200℃至高达约400℃(这取决于厚度、湿度和待处理的纸或纸板的其他特性、所施加的施胶剂以及处理时间)来实现。

图1-7中示出的处理装置的可选择的实施方式优选地可用于利用施胶剂来处理纤维纸幅W。根据本发明，也可想象在造纸机或纸板机的干燥部中进行纤维纸幅的增压热处理，以增强施胶过程，在这种情况下带包括金属带，且与其形成接触区域的相对元件包括干燥筒。还可想象，用于增强施胶剂的效果的对纤维纸幅进行的处理例如是通过靴形压榨装置或冷凝带型装置来实现的，其中两个金属带适于以彼此接触的方式运行一定距离。

此外，尤其在表面施胶的情况下，可通过常规的方式，例如通过在将纸幅引入处理区域中之前对纸幅的一个或多个表面进行汽蒸来控制纤维纸幅的最终湿度。润湿和/或温度控制可用于影响施胶过程，因此该方法可使纸幅的湿度在大范围内波动。

根据本发明，可同时进行施胶和压光。本发明的金属带压光机可在相当高的速度和高温下操作。高温以及长的应用时间和大范围的压力控制，可用于同时在高速和低速时(例如，100m/min到4000m/min的速度)提供良好的压光结果。此外，本发明的金属带压光机提供了通过处理区域的被支承的纸幅通道，并允许纸幅宽度的变化控制在由带宽限定的范围内。可在整个纸幅宽度上并以高的纸幅速度进行领纸。

图19和20是分别示意性示出了本发明的一试验样机的侧视图和端视图，相应部件使用与前面图中相同的附图标记来表示。附图标记20表示该试验装置的第一立式框架，通过已知的支承组件其上安装有多个用于带2的第一导向辊3。在立式框架20上通过已知的支承组件还安装有用于纸幅W的导向辊22。附图标记21表示试验装置1的第二立式框架，其上安装有多个用于带2的第二导向辊3，以及相对辊5和压榨辊4。处理区域形成在带2和相对辊5之间，且纸幅5通过所述处理区域。压榨辊4保留在带环的内侧并通过载荷元件23可与带2的内表面接触，从而与相对元件一起在处理区域中形成更高压力的压区。

图21描述了用于LWC纸生产线的一实施例，其示出了位于压榨部I下游的生产线部分。干燥部II紧跟着压榨部，该干燥部II的末端部分用附图标记III表示。干燥部之后是预压光过程IV，然后是涂布过程V，涂布过程分为涂布站Va和干燥部Vb。涂布站之后是终端压光过程VI，最后是整饰过程VII，例如包括卷绕操作。可想象本发明的处理装置可位于LWC纸的联机生产线上，例如附图标记a、b、c和/或d所示的位置。除了或代替这些位置，可想象本发明的处理装置可用于代替，例如干燥部的末端部分III和/或预压光机IV和/或终端压光机VI、湿压机I、施胶装置Va或例如涂布装置Vb。

一般地说，可总结为本发明的处理装置在单处理区域中提供了非常高效的压光和/或其他处理。本发明的装置允许非常大范围的压力、温度和停留时间，它们可以多种方式(取决于具体应用)结合在一起。例如，压力范围可在约0.01MPa到约70MPa或甚至高达约200MPa的读数范围内，温度可在约-70℃到约400℃的范围内，且在处理区域中的停留时间例如可在约0.01ms到约2s的范围内，或甚至在约10s量级。此外，通过使用各种机器速度可制造出各种纸种。本发明的装置可包括联机的或脱机的装置。

Claims (66)

1.一种用于处理涂布过的或未涂布过的纤维纸幅的处理装置，所述处理使用于对纸幅的压榨、干燥、压光、涂布、施胶、冷却或印刷中，所述处理装置包括：

金属带(2)，绕着至少一个导向元件(3)延伸；

至少一个相对元件，布置在所述带的外部以与所述带形成一个接触区域，从而在带(2)和相对元件之间形成用于压榨、干燥、压光、涂布、施胶、冷却或印刷待处理的纸幅的纸幅处理区域，

其特征在于，该处理区域的长度可通过带(2)的导向元件(3)的布置/调节和/或通过对所述至少一个相对元件(5)的设计来确定，且在处理区域中施加到纸幅上的接触压力在0.01MPa到200MPa的范围内是可调节的；

所述相对元件包括辊(5)，所述辊(5)包括热辊，且热辊(5)和/或金属带(2)的操作温度在-70℃到400℃的范围内；

所述金属带具有0.1-3mm的厚度，并具有在10MPa到500MPa的范围内的张应力；

所述带(2)设置有加热装置(6)和冷却装置(102)，所述冷却装置(102)沿着纸幅移动方向位于所述处理区域之后，用于冷却所述处理装置中已加热的所述带(2)的边缘。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述处理装置包括压光机、涂布机、膜转移装置、印刷机、干燥机和/或压榨装置。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述辊(5)可以是偏差补偿辊。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述热辊和/或金属带的操作温度在50℃到400℃的范围内。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

热辊(5)和/或金属带的操作温度在-70℃到+50℃的范围内。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，

所述操作温度比200℃高。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，

所述操作温度在250℃-300℃的范围内。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述带的厚度在0.3到1.5mm的范围内。

9.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，

在所述带(2)的内侧设有至少一个压力元件(4)，该压力元件(4)用于将带(2)压靠在相对元件上。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，

所述压力元件包括至少一个辊(4)，它从一组辊中选择，该组辊包括：弹性表面的辊，靴形辊，热辊，金属辊、纸粕辊，以及复合轧辊。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，用作所述压力元件的所述辊(4)可以是偏差补偿辊。

12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，

所述辊(4)是可移动的，以改变处理区域的长度和/或带的张力，和/或调节在处理区域中压力效应的大小和位置。

13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，

所述相对元件包括绕着导向元件被驱动的第二条带，所述处理区域形成在两条带之间。

14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述压力元件包括位于带环(2)内侧的第二带环。

15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述带包括钢加强的橡胶带或被包覆的带。

16.根据权利要求1-8中任一项所述的装置，其特征在于，

所述带具有压花的表面，以在当前处理的纸幅上形成预期的图案。

17.根据权利要求1-8中任一项所述的装置，其特征在于，

所述装置包括设在处理区域下游的设备(101)，该设备(101)用于清洁金属带压光机(1)中带(2)的面对纸幅的表面。 

18.根据权利要求1-8中任一项所述的装置，其特征在于，

该冷却装置(102)利用水或空气喷射沿金属带压光机(1)的已加热的带(2)的边缘对该带进行冷却，从而消除沿着带(2)的边缘区域存在于带(2)中的温差。

19.权利要求1-16中任一项所述的装置用作涂布上游的预压光机。

20.权利要求1-16中任一项所述的装置用作造纸机下游或涂布下游的终端压光机。

21.权利要求1-16中任一项所述的装置用作半干压光机。

22.权利要求1-16中任一项所述的装置用作干燥装置。

23.权利要求1-16中任一项所述的装置用作涂布装置。

24.权利要求1-16中任一项所述的装置用作施胶装置。

25.权利要求1-16中任一项所述的装置用作印刷装置。

26.权利要求1-16中任一项所述的装置用作冷却装置。

27.一种用处理装置来处理涂布过的或未涂布过的纤维纸幅的方法，所述处理使用于对纸幅的压榨、干燥、压光、涂布、施胶、冷却或印刷中，该处理装置包括：

金属带(2)，绕着导向元件(3)延伸；

至少一个相对元件，布置在所述带的外部以与所述带形成一个接触区域，从而在带(2)和相对元件之间形成用于压榨、干燥、压光、涂布、施胶、冷却或印刷待处理的纸幅的纸幅处理区域，

其特征在于，该方法包括：通过带(2)的导向元件的布置/调节和/或通过对相对元件的设计来确定处理区域的长度；以及该方法包括将施加到处理区域中的纸幅上的接触压力调节到0.01MPa到200MPa的范围内；

其中，所述相对元件包括辊(5)，所述辊(5)包括热辊，且热辊(5)和/或金属带(2)的操作温度在-70℃到400℃的范围内；

所述金属带具有0.1-3mm的厚度；

所述带(2)设置有加热装置(6)和冷却装置(102)，所述冷却装置(102)沿着纸幅移动方向位于所述处理区域之后，用于冷却所述处理 装置中已加热的所述带(2)的边缘。

28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，

所述方法使用至少一个压力元件(4)，该压力元件(4)设在带(2)的内侧以将带(2)压靠在相对元件上，从而增强施加到通过处理区域的纸幅上的压力脉冲。

29.根据权利要求27或28所述的方法，其特征在于，

在所述方法中使用的所述相对元件包括热辊，可将其温度升高到在70℃到400℃的范围内的高温，以进行纸幅处理操作。

30.根据权利要求27或28所述的方法，其特征在于，

可将所述金属带的温度升高到在150℃到400℃的范围内的高温，以进行纸幅处理操作。

31.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，

所述热辊(5)和/或所述带的温度可升高到高于250℃的高温，以进行纸幅处理操作。

32.根据权利要求27或28所述的方法，其特征在于，

所述金属带或热辊被冷却到-70℃到+50℃的温度。

33.根据权利要求27或28所述的方法，其特征在于，

可通过带(2)的张力和/或压力元件的设计和/或通过由压力元件(4)施加到纸幅上的压缩力以及通过移动压力元件(4)来调节施加到通过所述处理区域的纸幅上的压力脉冲的图形。

34.一种用于处理涂布过的或未涂布过的纤维纸幅的处理装置，所述处理使用于对纸幅的压榨、干燥、压光、涂布、施胶、冷却或印刷中，所述处理装置包括：

金属带(2)，绕着导向元件(3)延伸；

至少一个辊(5)，布置在所述带的外部以与所述带形成一个接触区域，从而在带(2)和辊(5)之间形成用于压榨、干燥、压光、涂布、施胶、冷却或印刷待处理的纸幅的纸幅处理区域，

其特征在于：在带(2)的外部设有偏差补偿的轧辊(26)，以与辊(5)形成全幅压区，纸幅(W)通过所述全幅压区；该处理区域的长度 可由带(2)的导向元件(3)的布置/调节和/或由辊(5)尺寸调节来确定；且在处理区域中施加到纸幅上的接触压力在0.01MPa到200MPa的范围内是可调节的；

所述辊(5)包括热辊，且热辊(5)和/或金属带(2)的操作温度在-70℃到400℃的范围内；

所述金属带具有0.1-3mm的厚度；

所述带(2)设置有加热装置(6)和冷却装置(102)，所述冷却装置(102)沿着纸幅移动方向位于所述处理区域之后，用于冷却所述处理装置中已加热的所述带(2)的边缘。

35.根据权利要求34所述的装置，其特征在于，

所述处理装置包括压光机、涂布装置、施胶装置、印刷装置、干燥机和/或压榨装置。

36.根据权利要求34所述的装置，其特征在于，

所述全幅压区形成在处理区域的上游和下游，纸幅(W)适于通过形成在处理区域上游和下游的全幅压区。

37.根据权利要求34所述的装置，其特征在于，

所述辊(5)包括偏差补偿辊。

38.根据权利要求34所述的装置，其特征在于，

所述热辊和/或金属带的操作温度在50℃到400℃的范围内。

39.根据权利要求38所述的装置，其特征在于，

所述操作温度高于200℃。

40.根据权利要求38所述的装置，其特征在于，

所述操作温度在250℃-300℃的范围内。

41.根据权利要求34所述的装置，其特征在于，

所述带的厚度在0.3到1.5mm的范围内。

42.根据上述权利要求34-41中任一项所述的装置，其特征在于，

在所述带(2)的内侧设有至少一个压力元件(4)，该压力元件(4)将带(2)压靠在辊(5)上。

43.根据权利要求42所述的装置，其特征在于， 

所述压力元件包括至少一个辊(4)，它可从一组辊中选择，该组辊包括：弹性表面的辊，靴形辊，热辊，金属辊、纸粕辊，以及复合轧辊。

44.根据权利要求43所述的装置，其特征在于，用作压力元件的所述辊(4)可以是偏差补偿辊。

45.根据权利要求34所述的装置，其特征在于，

所述辊(5)包括绕着导向元件被驱动的一第二条带，所述处理区域形成在两条带之间。

46.根据权利要求34所述的装置，其特征在于，

所述带包括钢加强的橡胶带或被涂布的带。

47.根据权利要求34-41中任一项所述的装置，其特征在于，

所述带具有压花的表面，以在当前处理的纸幅上形成预期的图案。

48.一种利用施胶剂来处理涂布过的或未涂布过的纤维纸幅的方法，其特征在于，用于通过施胶来处理的纤维纸幅的至少一个施胶过程包括使用如权利要求1-18中任一项所述的处理装置(1)，其中施加到纸幅(W)上的接触压力可通过带(2)的张力和/或通过压力元件(4)施加到带上的压缩力而调节到0.01MPa到70MPa的范围内，其中压力元件(4)设在带环的内侧。

49.根据权利要求48所述的方法，其特征在于，

所述辊(5)可以是偏差补偿辊。

50.根据权利要求48所述的方法，其特征在于，

所述方法包括使用至少一个压力元件(4)，该压力元件(4)设在带(2)的内侧以将带(2)压靠在相对元件上，从而增强施加到通过处理区域的纤维纸幅(W)上的压力脉冲。

51.根据权利要求48所述的方法，其特征在于，

所述方法涉及用于纤维纸幅(W)的内部或浆内施胶过程，在所述方法中施胶剂在造纸机的流浆箱的上游混合在浆料中，然后将由造纸机/纸板机生成的纤维纸幅(W)在处理装置(1)的处理区域中处理，以增强该施胶过程。

52.根据权利要求51所述的方法，其特征在于， 

在所述方法中，纤维纸幅(W)在处理装置(1)的处理区域中的处理时间在10-1000ms的范围内是可调节的。

53.根据权利要求51所述的方法，其特征在于，

在所述方法中，纤维纸幅(W)在处理装置(1)的处理区域中的处理时间在50-200ms的范围内是可调节的。

54.根据权利要求51所述的方法，其特征在于，

在所述方法中，可以这样的方式来调节施加到通过处理区域的纤维纸幅(W)上的接触压力，即，在处理区域中施加到纤维纸幅(W)上的接触压力至少等于在处理纤维纸幅时产生的汽压。

55.根据权利要求54所述的方法，其特征在于，

所述接触压力在0.01MPa到70MPa的范围内。

56.根据权利要求51所述的方法，其特征在于，

在所述方法中，可将在处理装置(1)的处理区域中的纤维纸幅(W)的处理温度调节在100℃到400℃的范围内。

57.根据权利要求51-56中任一项所述的方法，其特征在于，

在所述方法中，所述相对元件和/或金属带(2)的温度可升高到100℃到400℃的温度范围内，以处理纤维纸幅(W)。

58.根据权利要求57所述的方法，其特征在于，

在所述方法中，所述温度可在200℃到300℃的范围内。

59.根据权利要求49所述的方法，其特征在于，

所述方法包括使用处理装置(1)以对纤维纸幅(W)进行表面施胶，在该方法中施胶剂混合在纤维纸幅生产线上的纤维纸幅中。

60.根据权利要求59所述的方法，其特征在于，

在所述方法中，在处理装置(1)的处理区域中的纤维纸幅(W)的处理时间在10-300ms的范围内是可调节的。

61.根据权利要求60所述的方法，其特征在于，

在所述方法中，在处理装置(1)的处理区域中的纤维纸幅(W)的处理时间在50-200ms的范围内是可调节的。

62.根据权利要求59所述的方法，其特征在于， 

在所述方法中，在处理装置(1)的处理区域中的纤维纸幅(W)的处理温度可调节到在100℃到400℃的范围内。

63.根据权利要求62所述的方法，其特征在于，

在所述方法中，所述温度可调节到在200℃到300℃的范围内。

64.根据权利要求59所述的方法，其特征在于，

在所述方法中，可以这样的方式来调节施加到通过处理区域的纤维纸幅(W)上的接触压力，即，在处理区域中施加到纤维纸幅上的接触压力至少等于在处理纤维纸幅时产生的汽压。

65.根据权利要求64所述的方法，其特征在于，

所述接触压力处于在0.01MPa到70MPa的范围内。

66.根据权利要求59-65中任一项所述的方法，其特征在于，

在所述方法中，所述相对元件和/或金属带(2)的温度可升高到100℃到400℃的温度范围内，以处理纤维纸幅(W)。 

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