生产纤维幅材的方法和生产纤维幅材的生产线与流程

本发明大体上涉及以纤维幅材生产线来生产纤维幅材，特别是生产纸板幅材。更特别地，本发明涉及一种生产纤维幅材的方法以及一种生产纤维幅材的生产线。

背景技术：

如从现有技术中所知，在纤维幅材的生产工艺中通常包括由许多沿生产线连续设置的装置形成的组件。典型的生产处理线包括流浆箱、网部、压榨部以及随后的干燥部和卷纸机(reel-up)。生产处理线还可包括用于整饰纤维幅材的其它设备和/或部段，例如预压光机、施胶机、最终压光机、涂布部。生产处理线通常还包括至少一个用于形成用户辊的分切复卷机以及卷封包装置或平板切纸机。在本说明书及随附的权利要求书中，纤维幅材例如是指纸幅和纸板幅。

在纤维幅材的传统干燥方法中，将热能提供给纤维幅材的方式为：通过接触，例如通过烘缸；通过对流，例如通过冲击干燥器；通过在纤维幅材的表面上的蒸汽的冷凝，例如通过蒸汽箱；通过辐射，例如通过红外线干燥器。在干燥期间，纤维幅材的温度升高，且因此纤维幅材中的蒸汽分压力升高。纤维幅材与环境空气中的蒸汽分压力差趋于变得均匀，由此使纤维幅材蒸发水分并干燥。特别是在干燥过程即将结束之际，当纤维幅材相对干燥且较热时，由于小的温度差和小的热流的原因，传统干燥的效率(特别是在使用烘缸时)降低。

根据生产线的类型，压光可以是预压光、中间压光或最终压光。预压光通常用于产生为进一步处理(例如为涂布)所需的表面性能；而最终压光通常被执行以便改善幅材类材料(例如纸幅材或纸板幅材)的如平滑度和光泽度之类的属性。在压光中，幅材被送入形成在相互挤压的多个辊之间的压区(即压光压区)内，在该压区中，幅材由于温度、湿度和压区压力的作用而变形。在压光机中，压区是在光滑表面的压辊(例如金属辊)与涂覆有弹性材料的辊(例如聚合物辊)之间形成的，或是在两个光滑表面辊之间形成的。弹性表面辊调整其自身以适应幅材表面的形式，并将幅材的相对侧均匀地压抵于光滑表面的压辊。还可利用现有技术中已知的带或靴替换其中一个辊来形成压区。已知各种不同类型的压光机被用作预压光机和/或中间压光机和/或最终压光机，例如硬压区式压光机、软压区式压光机、超级压光机、金属带式压光机、靴式压光机、长压区式压光机、多压区式压光机等等。

纸和纸板具有许多种类型，并且能够根据基重分成两个品级(等级)：纸，其为单层且基重为25–300g/m²；以及纸板，其以多层技术制造且基重为150–600g/m²。应注意的是，纸与纸板之间的界线是灵活可变的，因为基重最轻品级的纸板比最重品级的纸要轻。一般而言，纸用于印刷，而纸板用于包装。

以下描述的是当前应用于纤维幅材的一些数值的示例，并且这些公开的数值可能有显著的波动。这些描述主要基于源出版物《papermakingscienceandtechnology(造纸科学与技术)》，章节papermakingpart3(造纸部分)，由rautiainen,p.编辑、paperengineers’association(纸业工程师协会)出版，赫尔辛基2009；404页。

基于机械浆的(即含木质的)印刷纸包括新闻用纸、未涂布杂志纸和涂布杂志纸。

如今的新闻用纸配料中大多含有80％到100％之间的脱墨浆(dip)。配料中其余为机械浆(通常为tmp)。然而，也有新闻用纸由100％的机械纤维配料构成。以dip为基础的新闻用纸可含有多达20％的填料。以原纤维为基础新闻用纸的配料中的填料含量约为8％。

cswo新闻用纸的通用数值可被认为如下：基重40–48.8g/m²、ppss10粗糙度(scan-p76-95)4.0–4.5μm、bendtsen粗糙度(scan-p21:67)150ml/min、密度600–750kg/m³、亮度(iso2470:1999)58–59％、以及不透明度(iso2470:1998)92–95％。

未涂布杂志纸(sc-超级压光的)品级通常包含50–75％的机械浆、5–25％的化学浆、以及10–35％的填料。这种纸也可包含dip。压光的sc纸的典型数值(包含例如sc-c、sc-b和sc-a/a+)包括基重40–60g/m²、灰分含量(scan-p5:63)0–35％、hunter光泽度(iso/dis8254/1)<20–50％、ppss10粗糙度(scan-p76:95)1.0–2.5μm、密度700–1250kg/m³、亮度(iso2470:1999)62–75％以及不透明度(iso2470:1998)90–95％。

涂布机械纸包括例如mfc(机内整饰涂布)、lwc(低定量涂布)、mwc(中定量涂布)、hwc(高定量涂布)等多个品级。涂布机械纸通常含有45％-75％机械纤维或再生纤维以及25％-55％化学浆。在远东地区通常采用半化学浆制造lwc品级纸。填料含量约为5％-10％。典型的克重在40-80g/m²范围内。

lwc纸的通用数值可被认为如下：基重40–70g/m²、hunter光泽度50–65％、ppss10粗糙度1.0–1.5μm(胶版印刷纸)、0.6–1.0μm(凹版)、密度1100–1250kg/m³、亮度70–75％以及不透明度89–94％。

mfc纸(机内整饰涂布)的通用数值可被认为如下：基重48–70g/m²、hunter光泽度25–40％、ppss10粗糙度2.2–2.8μm、密度900–950kg/m³、亮度70–75％以及不透明度91–95％。

mwc(中定量涂布)的通用数值可被认为如下：基重70–90g/m²、hunter光泽度65–70％、ppss10粗糙度0.6–1.0μm、密度1150–1250kg/m³、亮度70–75％以及不透明度89–94％。

不含磨木浆的纸张可分为两个部分：未涂布的和涂布的。通常，不含磨木浆的纸张的配料中包含漂白的化学浆以及少于10％的机械浆。

未涂布的wfu复印纸的典型数值：克重70–80g/m²、bendtsen粗糙度150–250ml/min、松厚度＞1.3cm³/g；对未涂布胶版印刷纸：克重60–240g/m²、bendtsen粗糙度100–200ml/min、松厚度1.2-1.3cm³/g；以及对彩色复印纸：克重100g/m²、bendtsen粗糙度＜50ml/min、松厚度1.1cm³/g。

在涂布的基于纸浆的印刷纸(wfc)中，涂布量根据要求和预期应用而变化很大。以下是一次涂布和两次涂布的基于纸浆的印刷纸的典型数值：一次涂布的基重为90g/m²、hunter光泽度为65–80％、ppss10粗糙度0.75–1.1μm、亮度80–88％、以及不透明度为91–94％，而两次涂布的基重为130g/m²、hunter光泽度为70–80％、ppss10粗糙度为0.65–0.95μm、亮度为83–90％、以及不透明度为95–97％。

容器纸板包括挂面纸板和瓦楞芯纸。挂面纸(liner)根据其配料基底(fur-nishbase)而分为牛皮挂面纸、再生挂面纸和白顶挂面纸。挂面纸为典型的1至3层纸板，其克重在100-300g/m²范围内变化。

挂面纸板一般为未涂布的，但涂布的白顶挂面层的生产正在增多，以满足较高的对适印性能的要求。

主要的盒用纸板品级有折叠盒纸板(fbb)、漂白浆挂面粗纸板(wlc)、实心漂白纸板(sbs)、以及液体包装纸板(lpb)。一般而言，这些品级的纸板通常用于不同种类消费品的包装。盒用纸板的品级从一层到五层纸板变化(150–400g/m²)。正面通常涂布一到三层(20–40g/m²)，背面涂层较少或完全没有涂层。相同的纸板品级具有较大范围的不同的质量数据。fbb由于基板的中间层使用机械浆或化学机械浆而具有最高的松厚度。wlc的中间层主要包括再生纤维，而sbs完全由化学浆制成。

fbb的松厚度通常在1.1-1.9cm³/g之间，而wlc的范围是1.1-1.6cm³/g，sbs的范围是0.95-1.3cm³/g。ppss10光滑度分别为，对于fbb在0.8-2.1μm之间，对于wlc在1.3-4.5μm之间，而对于sbs在0.7-2.1μm之间。

防粘纸在多种最终使用用途中用于标签原纸，例如食品包装和办公标签。欧洲最常见的防粘纸是涂有硅树脂以提供良好纸页剥离性能的超级压光的半透明纸。

超级压光防粘纸的典型数值为，基重60–95g/m²、厚度55–79μm、igt12-15cm、密集侧的cobbunger为0.9-1.6g/m²，开放侧的cobbunger为1.2-2.5g/m²。

涂布标签纸被用作面纸以便剥离，但也用于涂布的裱糊纸和软包装。涂布标签纸的克重为60–120g/m²，且其通常用施胶机来施胶或被预涂布且在一侧单刃涂布。涂布和压光标签纸的一些典型的纸张性质为：基重50–100g/m²、hunter光泽度70–85％、ppss10粗糙度0.6–1.0μm、bekk光滑度为1500-2000s，厚度为45-90μm。

与纤维幅材的压光相关的一个问题是获得所需的表面性能，并且同时获得所需的松厚度，即幅材的厚度与其克重(基重)的关系。当纤维幅材具有高的松厚度时，基重能够减小，这样会大量节省原材料。因此，近年来在压光机的研发中，这已成为主要的焦点之一，其中环境因素和成本节省是主因。

当纤维幅材的温度为约80-90℃时，通常纤维幅材被从干燥部引导到预压光机。在幅材的厚度方向上，幅材的中间层是热的且接近塑性状态，由此在对纤维幅材进行压光的期间，中间层同样会变得紧密，这导致了松厚度损失。

从现有技术中已知的是，可通过在压光前冷却纤维幅材而保持松厚度。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种生产能力高的生产幅材的生产线和方法，该生产线简单、成本效益好并且节省原材料。

本发明进一步的目的是从一个新的角度来处理上述问题，并提出与常规思维方式相反的新颖方案。

本发明的另一目的是为纤维幅材的生产线及生产纤维幅材的方法提供高效节能的干燥。

为实现上述及随后所述的目的，本发明提出了一种生产纤维幅材的方法，在该方法中，配料从至少一个流浆箱被供给到用于使所述配料形成纤维幅材的至少一个成形部，所述纤维幅材在压榨部中被压榨，所述纤维幅材在至少一个干燥部中被干燥，所述纤维幅材在至少一个压光机中被压光，并且在卷纸机中被卷绕。本发明的方法的特征在于，在纤维幅材的干燥中，所述纤维幅材的热能被利用，使得通过在所述纤维幅材的至少一个表面上提供干燥气体吹送而产生所述纤维幅材与环境空气的蒸汽分压力差，由此利用所述纤维幅材的热能从所述纤维幅材蒸发水分。

本发明还提出了一种用于生产纤维幅材的生产线，该生产线包括：至少一个流浆箱，所述流浆箱能够是两层或三层流浆箱；成形装置，用于所述纤维幅材的每个层或层组合；压榨部，具有至少一个压榨压区；至少一个干燥部；至少一个压光机；卷纸机。本发明的生产线的特征在于，在所述至少一个压光机与处于所述至少一个压光机之前的烘缸或冷却缸之间的纤维幅材运行路径的长度是7-20m，有利地10-15m。

根据本发明，有利地在纤维幅材的干燥中，利用纤维幅材的热能，使得通过在纤维幅材的至少一个表面上提供干燥气体(例如空气或空气混合物或气体混合物)吹送而产生纤维幅材与环境空气的蒸汽分压力差。因此，当干燥气体被吹送到至少纤维幅材的表面上时，将利用纤维幅材的热能进行蒸发，从而使得纤维幅材的水分蒸发，由此根据以下等式，潜热能与蒸发相结合并且因此纤维幅材冷却：

dt＝m水×h/(m纸×cp)

其中，水的蒸发热h＝2350kj/kg，纤维幅材的比热容cp＝165kj/(kg℃)。

根据本发明的有利特征，在借助干燥气体吹送干燥之后，通过传统的干燥方法，例如通过烘缸来使纤维幅材进一步干燥。这是有利的，因为纤维幅材再次冷却，且因此温度差和热流增大。

根据本发明的有利特征，干燥气体吹送的相对湿度为最高70％。

根据本发明的有利特征，本发明的利用干燥气体吹送进行干燥以及利用传统干燥方法进行干燥的循环被重复至少一次。

根据本发明的有利特征，在干燥部之后且在压光机之前，纤维幅材被冷却的干燥气体干燥。由此，纤维幅材的废热将被利用，因此实现能量节约，此外又改善了压光，具体而言，由于进入压光机的纤维幅材被冷却，以及较冷的纤维幅材承受更大压力，松厚度/粗糙度关系提高2％-6％。

根据本发明的有利特征，冷却的干燥气体吹送的温度低于纤维幅材的温度。

根据本发明的有利特征，至少在压光之前和/或至少在卷绕之前，利用冷的干燥气体干燥纤维幅材。

根据本发明的有利特征，在压光和/或卷绕之前，纤维幅材运行7-20m，有利地为10-15m，同时不加工或处理纤维幅材或者提供利用冷的干燥空气的干燥。该距离是从纤维幅材离开生产或处理纤维幅材的最后的装置(即在压光机之前的前面的烘缸或冷却缸)的点开始至纤维幅材接触压光机的第一辊或接触卷纸缸的点来计算的。干燥的冷气体吹送的温度有利地为10℃-60℃。因此，实现了不使用额外的能量源的干燥。在该运行期间，纤维幅材的自由表面被冷却，由此表面上的蒸汽分压降低，且在纤维幅材的中间蒸汽的分压保持为较高。由此，这种蒸汽分压力差通过(使水分)从纤维幅材的中间扩散到纤维幅材的表面来运送水分，并且干燥被增强。

根据本发明的有利特征，纤维幅材通过长的运行路径或者通过设有位于预压光机之前的冷的干燥气体吹送的长的运行路径而被冷却。由此改善了压光，且由于辊压光压区的热效应低，所以纤维幅材在进入涂布站时仍是冷的，且由于涂布冷却迅速，因此也改善了涂层，由此涂层的水的粘度快速增大且涂层保留在纤维幅材的表面上。

根据本发明的有利特征，包括淀粉的纤维幅材在压光之前通过长的运行路径或者通过设有冷的干燥气体吹送的长的运行路径而被冷却，且纤维幅材在包括热辊的压光压区中被压光，该热辊的温度为最高150℃，有利地为最高100℃。由此，防止了淀粉粘附到热辊的表面上。

根据本发明的生产线有利地包括：至少一个流浆箱，其可以是两层或三层流浆箱；成形装置，用于每个层或层组合；压榨部，具有至少一个压榨压区；干燥部；至少一个压光机。

根据本发明的有利的实施例，生产线还包括：扬克式烘缸(yankeecylinder)和/或带装置；施胶压榨机；以及后干燥部，位于扬克式烘缸和/或带装置和/或施胶压榨机和/或压光机之后。

根据本发明的有利的实施例，生产线还包括：涂布部，为纤维幅材涂布1-6层的涂层；以及干燥装置，用于使此涂层干燥。

生产线的生产速度有利地为100m/min-2000m/min。

由生产线生产的纤维幅材的基重为50g/m²-1000g/m²。

生产线的最终产品是具有1-10个纤维层的纤维幅材。

生产线的最终产品是具有1-10个涂层的纤维幅材。

根据本发明的有利特征，流浆箱是两层或三层流浆箱。

根据本发明的有利特征，压榨部包括至少一个辊式压榨压区和/或至少一个靴式压榨压区。

根据本发明的有利特征，干燥部包括至少一个单网牵引的烘缸组和/或至少一个双网牵引的烘缸组。

根据本发明的有利特征，压光机是预压光机、中间压光机或最终压光机。

根据本发明的有利特征，施胶机是粘合施胶机、喷射施胶机或薄膜施胶机。

根据本发明的有利特征，在涂布部之后包括以下装置中的至少一种：粘合涂布机、气刷涂布机、施胶机、刮刀涂布机、棒式涂布机、帘式涂布机、喷射涂布机、热辊层压涂布机(castcoater，流延涂布机)。

附图说明

下文将参照附图进一步详细说明本发明，在附图中：

在图1-4中，示意性地示出了根据本发明的生产线的有利示例。

具体实施方式

在下面的公开和附图中，若非另有说明，对应的零件、部件、部分等由相同的附图标记表示。

在图1-图4中所示的用于生产涂布的纤维幅材、特别是涂布的纸板幅材的生产线的示意性示例中，用于生产纤维幅材的生产线包括三个流浆箱7、8、9，每个流浆箱用于为纤维幅材w的一个纤维层提供配料，且每个流浆箱之后分别跟随着该生产线的成形部10中的成形单元101、102、103，在该成形部10中形成纤维幅材w并且从纤维幅材中去除水分。在压榨部11中，纤维幅材w在压榨压区111、112中被压榨。该生产线的干燥部12包括一个或多个单网牵引的烘缸组121中和/或一个或多个双网牵引的烘缸组122、12n中的传统干燥。干燥部12之后跟随着施胶部13的施胶压榨机(sizepress)131，该施胶压榨机包括用于施胶的干燥部14，该干燥部包括转向装置141、非接触式干燥装置142和双网牵引的烘缸组143。在用于施胶的干燥部14之后设有冷却器144。在冷却器144之后，纤维幅材在压光机15中的两个压光辊之间形成的压光压区中被压光，随后由非接触式干燥装置152进行干燥。之后，纤维幅材w在涂布部16、17中被涂布，这些涂布部通过涂布机161、171为两个涂层提供涂布。每个涂布机161、171之后分别跟随着包括非接触式干燥装置162、172和/或烘缸组163、173的干燥部。在涂布部之后设置有端部压光机18，其中纤维幅材w在形成于压光辊之间的两个压光压区181、182中被压光。在生产线的末端，纤维幅材w在卷纸机19中被卷纸缸191卷绕成具有全宽纤维幅材的母卷192上。母卷192被传送到分切复卷机的退绕机201。退绕后的全宽纤维幅材w沿纤维幅材w的纵向方向被切割，即在分切机202中被分切刀切割成部分纤维幅材wn，且部分纤维幅材wn在复卷机203中被卷绕成部分纤维幅材卷，即用户卷(消费卷)。

这些装置和部段能够以本领域技术人员已知的各种不同的设计和结构来构造。有利地，流浆箱是两层或三层流浆箱7、8、9，压榨部包括至少一个辊式压榨压区111和/或至少一个靴式压榨压区112，干燥部包括至少一个单网牵引的烘缸组121和/或至少一个双网牵引的烘缸组122、12n，且施胶压榨机131是粘合施胶机、喷射施胶机或薄膜施胶机。

该生产线包括：至少一个冷却器144，其在压榨部之后提供气体吹送；至少一个增湿装置，其位于至少一个冷却器144、至少一个压光机15、卷纸机19、分切复卷机20和/或平板切纸机之前。冷却器144包括朝向纤维幅材w的至少一个表面吹送干燥的冷气体的装置。许多不同类型的压光机能够被用作预压光机和/或用作中间和/或最终压光机，例如硬压区压光机、软压区压光机、超级压光机、金属带压光机、靴式压光机、长压区压光机、多压区压光机。

该生产线还可包括：扬克式烘缸和/或带装置；施胶压榨机131；以及后干燥部14、152，位于扬克式烘缸和/或带装置和/或施胶压榨机和/或压光机15之后；涂布部16、17，用于为纤维幅材涂布1至4层的涂层；以及干燥装置，用于使涂层干燥。涂布部16、17包括至少一个涂布机161、171，其中涂布机可以为如下类型：粘合涂布机、气刷涂布机、施胶机、刮刀涂布机、棒式涂布机、帘式涂布机、喷射涂布机、热辊层压涂布机。

在生产线的压光机15与位于其之前的最后一个烘缸或冷却缸之间，设有用于冷却纤维幅材的非接触式装置，即提供冷气体的冷却器144，并且纤维幅材在压光机15之前的最后一个烘缸或冷却缸上的最后接触点与纤维幅材在形成压光机15的压光压区的第一压光辊上的第一接触点之间的纤维幅材运行路径(run)的长度是7-20m，有利地为10-15m。

上文仅仅描述了本发明的一些有利示例，而本发明并不狭义地局限于这些示例，且在本发明范围内的许多修改和替换方案是可能的。