УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ СИСТЕМА ОБЕЗВОЖИВАНИЯ
PERFECTED SYSTEM FOR DRYING

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область техники
Настоящее изобретение относится к бумагоделательной машине и, более точно, к усовершенствованной системе обезвоживания в бумагоделательной машине. В соответствии с изобретением также создан способ и устройство для изготовления полотна тонкой или гигиенической (санитарно-бытовой) бумаги, которые являются менее дорогостоящими с точки зрения затрат инвестированного капитала и текущих эксплуатационных расходов, чем способ сушки проходящим насквозь воздухом (способ TAD). Способ согласно изобретению может быть легко использован для модернизации существующих бумагоделательных машин, а также может быть использован для новых машин. Это может осуществляться со значительно меньшими затратами по сравнению с покупкой новой машины для сушки проходящим насквозь воздухом. Качество полотна с точки зрения впитывающей способности и толщины получают аналогичным тому, которое обеспечивается посредством сушки проходящим насквозь воздухом (способом сквозной просушки).
2. Уровень техники
При выполнении операции прессования во влажном состоянии лист волокнистого полотна сжимают в зоне прессования до такого состояния, при котором гидравлическое давление вызывает выдавливание воды из волокнистого полотна. Было признано, что традиционные способы прессования во влажном состоянии являются неэффективными из-за того, что только малая часть периферийной поверхности вала используется для обработки бумажного полотна. Для преодоления данного ограничения был предпринят ряд попыток приспособить сплошную непроницаемую ленту для удлиненной зоны прессования, предназначенной для прессования бумажного полотна и обезвоживания бумажного полотна. Проблема, связанная с таким подходом, заключается в том, что непроницаемая лента препятствует проходу текучей среды для сушки, такой как воздух, сквозь бумажное полотно. Прижимные ленты с удлиненной зоной прессования используются повсеместно в бумажной промышленности в качестве средства для повышения фактического времени выдержки при прессовании в зоне прессования. Башмачный пресс представляет собой устройство, которое обеспечивает возможность приложения давления посредством прижимной ленты с удлиненной зоной прессования за счет того, что оно имеет стационарный башмак, который выполнен с конфигурацией, соответствующей кривизне твердой поверхности, на которую воздействует давление, например, поверхности сплошного вала пресса. Таким образом, зона прессования может быть увеличена до 120 мм для санитарно-бытовой бумаги и до 250 мм для бумаги с плоской поверхностью за пределы зоны контакта между самими валами пресса. Прижимная лента с удлиненной зоной прессования служит в качестве покрытия для вала на башмачном прессе. Данная гибкая лента смазывается с помощью спрыска для масла с внутренней стороны для предотвращения повреждений, связанных с трением. Лента и башмачный пресс представляют собой непроницаемые элементы, и обезвоживание волокнистого полотна выполняется почти исключительно посредством его механического прессования.
Известно, что в соответствии с предшествующим уровнем техники используется способ сушки проходящим насквозь воздухом сушки полотен, в особенности тонких полотен, для уменьшения механического сдавливания. Однако необходимы огромные цилиндры для сушки проходящим насквозь воздухом, а также сложная система подачи и нагрева воздуха. Данная система также требует больших эксплуатационных затрат для достижения требуемой сухости полотна перед его перемещением к американскому (большому) сушильному цилиндру (Yankee Cylinder), который обеспечивает высушивание полотна до его конечной степени сухости, составляющей приблизительно 96%. На поверхности американского сушильного цилиндра также осуществляется крепирование посредством крепировального шабера.
Оборудование системы сушки проходящим насквозь воздухом является очень дорогим и стоит приблизительно вдвое больше обычной машины для выработки полотна. Кроме того, эксплуатационные расходы являются высокими, поскольку при использовании процесса сушки проходящим насквозь воздухом необходимо сушить полотно до более высокой степени сухости, чем это было бы уместно при использовании системы с проходящим насквозь воздухом с точки зрения эффективности сушки. Причина заключается в плохом профиле влажности в поперечном направлении, обеспечиваемом системой сушки проходящим насквозь воздухом при низкой степени сухости. Профиль влажности в поперечном направлении является приемлемым только при высоких степенях сухости до 60%. При значениях свыше 30% принудительная сушка с помощью колпака/американского сушильного цилиндра является значительно более эффективной.
3
2
Лучшее качество полотна при обычном процессе изготовления санитарно-бытовых полотен следующее: пухлость полученного полотна санитарно-бытовой бумаги составляет менее 9 см/г. Способность удерживать воду (измеренная с помощью способа, предусматривающего использование корзины для полученного полотна санитарно-бытовой бумаги составляет менее 9 (граммов HO на грамм волокна).
Однако преимущество системы сушки проходящим насквозь воздухом проявляется в очень высоком качестве полотна, особенно в том, что касается высокой пухлости, составляющей 10-16, способности удерживать воду, составляющей 10-16. При данной высокой пухлости масса рулона бумаги машинной намотки составляет почти 60% от массы обычного рулона бумаги машинной намотки. Принимая во внимание то, что 70% от стоимости производства бумаги составляет стоимость волокон, и то, что капитальные вложения для данной машины приблизительно на 40% ниже, чем для машины для сушки проходящим насквозь воздухом, потенциал для данной идеи очевиден.
В документе WO 03/062528 (и в соответствующей опубликованной заявке на патент США US 2003/0136018, описания которых включены полностью в данную заявку посредством ссылки), например, раскрыт способ изготовления структурированного полотна с трехмерной поверхностью, при этом полотно имеет улучшенную толщину и впитывающую способность. В данном документе рассматривается необходимость улучшения обезвоживания с помощью специально спроектированной усовершенствованной системы обезвоживания. В системе используется ленточный пресс, который обеспечивает приложение нагрузки к задней стороне структурированного материала во время обезвоживания. Структурированный материал является проницаемым и может представлять собой проницаемую прижимную ленту с удлиненной зоной прессования для того, чтобы способствовать обезвоживанию одновременно под действием вакуума и прессования. Однако подобная система имеет недостатки, такие как ограниченная открытая зона.
Способ формования во влажном состоянии, раскрытый в документе WO 03/062528, связан с эксплуатацией структурированного материала в стандартном месте для прижимного материала в листоформовочной секции машины для выработки санитарно-бытовых бумаг (Crescent Former) в качестве технологического процесса, предназначенного для изготовления структурированного полотна с трехмерной поверхностью.
Назначение барабана для сушки проходящим насквозь воздухом и системы с проходящим насквозь воздухом состоит в сушке полотна, и по этой причине вышеупомянутое альтернативное сушильное устройство (третье поле давления) предпочтительно, поскольку третье поле давления может быть добавлено при модернизации или включено в обычную машину с меньшими затратами по сравнению с сушкой проходящим насквозь воздухом.
Для достижения заданной сухости в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления способа, раскрытого в данном документе, по меньшей мере, одно сукно со слоем вспененного материала, обертывающим отсасывающий вал, используется для обезвоживания полотна. В этой связи покрытие из вспененного материала может быть, в частности, выбрано таким, чтобы получить в результате средний размер пор в диапазоне от приблизительно 3 до приблизительно 6 мкм. Следовательно, соответствующее капиллярное воздействие используется для обезвоживания. Сукно имеет специальный слой вспененного материала, который придает поверхности очень маленькие поры, диаметры которых могут находиться в приведенном диапазоне от приблизительно 3 до приблизительно 6 мкм. Воздухопроницаемость данного сукна является очень низкой. Естественное капиллярное воздействие используется для обезвоживания полотна, пока оно находится в контакте с сукном.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления способа, раскрытого в данном документе, так называемая мембрана SPECTRA используется для обезвоживания полотна, при этом указанная мембрана SPECTRA предпочтительно путем ламинирования или иным образом прикреплена к слою, предназначенному для распределения воздуха, и при этом данная мембрана SPECTRA предпочтительно используется вместе с обычным, в частности тканым, материалом. В данном документе также раскрыто применение мембраны, препятствующей повторному смачиванию.
Авторы изобретения показали, что данные предложенные решения, в особенности применение специально созданных обезвоживающих материалов, улучшают процесс обезвоживания, но выгоды были недостаточны для обеспечения работы с большой скоростью. Существует потребность в более эффективной системе обезвоживания, которая является предметом данного описания.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель настоящего изобретения состоит в повышении общей эффективности процесса сушки с тем, чтобы можно было использовать более высокие скорости работы машины и можно было приблизиться к скоростям существующих машин для сушки проходящим насквозь воздухом. В соответствии с изобретением также предложено поле 3 увеличенного давления, то есть основная зона сушки в прессующем устройстве, с тем, чтобы лист или полотно, выходящее из этой зоны, выходило с некоторым уровнем содержания сухого вещества в листе, полученным таким способом, который не оказывает отрицательного влияния на качество листа.
Таким образом, изобретение относится к усовершенствованной системе обезвоживания (ADS). Оно также относится к способу и устройству для сушки полотна, в особенности полотна тонкой или гигиенической бумаги, в котором используется любое количество соответствующих материалов. В нем также используется проницаемый материал и/или проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования, которая перемещается над сушильным устройством (например, таким как отсасывающий вал). В системе используется давление, а также обезвоживающий материал, который может быть использован для обезвоживания материала вокруг отсасывающего вала. Подобные элементы используются новыми способами для изготовления высококачественного тонкого или санитарно-бытового полотна.
Проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования может содержать, по меньшей мере, одну ленту в виде материала со спиральными связями. Открытая зона, по меньшей мере, одного материала со спиральными связями может составлять от приблизительно 30% до приблизительно 85%, и зона контакта, по меньшей мере, одного материала со спиральными связями может составлять от приблизительно 15% до приблизительно 70%. Открытая зона может составлять от приблизительно 45% до приблизительно 85%, и зона контакта может составлять от приблизительно 15% до приблизительно 55%. Открытая зона может составлять от приблизительно 50% до приблизительно 65%, и зона контакта может составлять от приблизительно 35% до приблизительно 50%.
По меньшей мере, одним основным аспектом изобретения является способ обезвоживания листа. Лист переносят в основное поле давления на структурированном материале, где он входит в контакт со специальным созданным обезвоживающим материалом, который перемещается вокруг отсасывающего устройства и/или по отсасывающему устройству (например, по отсасывающему валу). Отрицательное давление прикладывают к задней стороне обезвоживающего материала, так что воздух сначала проходит через структурированный материал, затем сквозь полотно и затем через специальный созданный обезвоживающий материал в отсасывающее устройство.
Неограничивающие примеры или аспекты обезвоживающего материала следующие. Одна предпочтительная структура представляет собой традиционный прессующий материал с отверстиями, пробитыми иглами, с несколькими слоями волокон прочеса, при этом линейная плотность волокон прочеса находится в диапазоне от приблизительно 0,5 дтекс до приблизительно 22 дтекс. Обезвоживающий материал может включать в себя комбинацию волокон с разными значениями в дтекс. Он может также предпочтительно содержать связующее для дополнения сцепления волокон или сцепления волокна с подструктурой (основной тканью) или частиц с волокнами, или частиц с подструктурой (основной тканью), например, волокна или частицы с низкой температурой плавления, и/или может быть обработан смолой или каучуком. Приемлемое сцепление с плавящимися волокнами может быть достигнуто путем использования адгезива в количестве, которое составляет или превышает приблизительно 1% от общего веса ткани, предпочтительно составляет или превышает приблизительно 3% и наиболее предпочтительно составляет или превышает приблизительно 5%. Данные плавящиеся волокна, например, могут быть образованы из одного компонента или могут содержать два или более компонентов. Все данные волокна могут иметь различные формы, и, по меньшей мере, один из данных компонентов может иметь существенно более низкую температуру плавления по сравнению со стандартным материалом для ткани. Обезвоживающий материал может представлять собой тонкую структуру, которая предпочтительно имеет толщину, составляющую менее приблизительно 1,50 мм, более предпочтительно - менее приблизительно 1,25 мм, и наиболее предпочтительно - менее приблизительно 1,0 мм. Обезвоживающий материал может включать в себя уточные нити, которые могут представлять собой многоволоконные нити, обычно крученые/имеющие несколько сложений. Уточные нити также могут представлять собой сплошные одиночные нити с диаметром, обычно составляющим менее приблизительно 0,30 мм, предпочтительно с диаметром приблизительно 0,20 мм или с диаметром всего приблизительно 0,10 мм. Уточные нити могут представлять собой одиночную нить, могут быть кручеными или многокруточными, или соединенными бок о бок нитями, или иметь плоскую форму. В обезвоживающем материале также используются нити основы, которые являются одноволоконными и которые имеют диаметр от приблизительно 0,30 мм до приблизительно 0,10 мм. Они могут быть кручеными или одиночными элементарными нитями, которые могут иметь диаметр, предпочтительно составляющий приблизительно 0,20 мм. Обезвоживающий материал может быть пробит иглами с образованием прямоточных отводных каналов, и при этом предпочтительно может использоваться по существу однородная пробивка иглами. Обезвоживающий материал может также включать в себя возможный тонкий гидрофобный слой, нанесенный на одну из его поверхностей и имеющий воздухопроницаемость, составляющую, например, от приблизительно 5 до приблизительно 100 кубических футов в минуту и предпочтительно приблизительно 19 кубических футов в минуту или более, наиболее предпочтительно - приблизительно 35 кубических футов в минуту или более. Средний диаметр пор может находиться в интервале от приблизительно 5 до приблизительно 75 микрон, предпочтительно составляет приблизительно 25 микрон или более, и наиболее предпочтительно составляет приблизительно 35 микрон или более. Обезвоживающий материал может быть изготовлен из различных синтетических полимерных материалов или даже шерсти и т.д. и предпочтительно может быть изготовлен из полиамидов, таких как, например, Найлон 6.
Альтернативная структура для обезвоживающего материала может представлять собой тканое основное полотно, присоединенное путем ламинирования к слою, препятствующему повторному смачиванию. Основное полотно представляет собой тканую бесконечную структуру, в которой используются одноволоконные нити основы (нити, проходящие в поперечном направлении машины в бумагоделательной машине) с диаметром от приблизительно 0,10 мм до приблизительно 0,30 мм и предпочтительно с диаметром 0,20 мм и комбинированные многоволоконные нити, обычно крученые/имеющие несколько сложений. Нити также могут представлять собой сплошные одиночные нити с диаметром, обычно составляющим менее приблизительно 0,30 мм, предпочтительно с диаметром приблизительно 0,20 мм или с диаметром, составляющим всего приблизительно 0,10 мм. Уточные нити могут представлять собой одиночную нить, могут быть кручеными или многокруточными, или соединенными бок о бок нитями, или иметь плоскую форму (нити, проходящие в направлении движения в бумагоделательной машине). Основной материал может быть присоединен путем ламинирования к слою, препятствующему повторному смачиванию, который предпочтительно представляет собой тонкую эластомерную литую проницаемую мембрану. Проницаемая мембрана может иметь толщину, составляющую приблизительно 1,05 мм и предпочтительно составляющую менее приблизительно 1,05 мм. Назначение тонкой эластомерной литой мембраны состоит в предотвращении повторного смачивания листа посредством создания буферного слоя воздуха, чтобы замедлить перемещение воды обратно в лист, поскольку воздух должен быть перемещен до того, как вода сможет достичь листа. Процесс ламинирования может быть выполнен или посредством вплавления эластомерной мембраны в тканое основное полотно, или посредством сшивания двух или менее тонких слоев волокон прочеса на лицевой стороне с двумя или менее тонкими слоями волокон прочеса на задней стороне для скрепления двух слоев вместе. Возможный тонкий гидрофобный слой может быть нанесен на поверхность. Данный возможный слой может иметь воздухопроницаемость, составляющую приблизительно 130 кубических футов в минуту или менее, предпочтительно приблизительно 100 кубических футов в минуту или менее и наиболее предпочтительно -приблизительно 80 кубических футов в минуту или менее. Лента может иметь средний диаметр пор, составляющий приблизительно 140 микрон или менее, более предпочтительно - приблизительно 100 микрон или менее и наиболее предпочтительно - приблизительно 60 микрон или менее.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
В еще одной альтернативной структуре для обезвоживающего материала используется препятствующая повторному смачиванию мембрана, которая включает в себя тонкое тканое многоволоконное текстильное полотно, присоединенное путем ламинирования к тонкой перфорированной гидрофобной пленке, с воздухопроницаемостью, составляющей 35 кубических футов в минуту или менее, предпочтительно 25 кубических футов в минуту или менее, со средним размером пор 15 микрон. В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления изобретения обезвоживающий материал представляет собой сукно со слоем прочеса. Диаметр волокон прочеса нижнего материала равен или составляет менее приблизительно 11 дтекс и предпочтительно может быть равным или составлять менее приблизительно 4,2 дтекс, или более предпочтительно может быть равным или составлять менее приблизительно 3,3 дтекс. Волокна прочеса также могут представлять собой смесь волокон. Обезвоживающий материал может также содержать векторный слой, который содержит волокна от приблизительно 67 дтекс и может также содержать даже более грубые волокна, например, такие как волокна приблизительно 100 дтекс, приблизительно 140 дтекс или даже с более высокими значениями в дтекс. Это имеет важное значение для хорошего поглощения воды. Смоченная поверхность слоя прочеса обезвоживающего материала и/или самого обезвоживающего материала может быть равна или превышать приблизительно 35 м на 1 м площадь сукна, и может предпочтительно быть равна или превышать приблизительно 65 м на 1 м площадь сукна, и наиболее предпочтительно может быть равна или превышать приблизительно 100 м на 1 м площадь сукна. Удельная поверхность обезвоживающего материала должна быть равна или превышать приблизительно 0,04 м на 1 г вес. сукна и предпочтительно может быть равна или превышать приблизительно 0,065 м на 1 г вес. сукна, и наиболее предпочтительно может быть равна или превышать приблизительно 0,075 м на 1 г вес. сукна. Это имеет важное значение для хорошего поглощения воды. Динамическая жесткость К* [Н/мм] как показатель сжимаемости является приемлемой, если она меньше или равна 100000 Н/мм, предпочтительно сжимаемость меньше или равна 90000 Н/мм, и наиболее предпочтительно сжимаемость меньше или равна 70000 Н/мм. Сжимаемость (изменение толщины под действием усилия в мм/Н) обезвоживающего материала больше сжимаемости верхнего материала. Это также имеет важное значение для обезвоживания полотна эффективным образом до высокой степени сухости.
В обезвоживающем материале также предпочтительно могут использоваться вертикальные проточные каналы. Они могут быть созданы посредством нанесения полимерных материалов путем напресовывания на материал. Они также могут быть образованы за счет особой структуры переплетения, в которой используются нити с низкой температурой плавления, которые впоследствии подвергаются термоформованию для образования каналов и воздушных пробок для предотвращения утечки. Подобные структуры могут быть пробиты иглами для обеспечения улучшения фактуры и повышения износостойкости.
Материалы, используемые для обезвоживающего материала, также могут быть сшиты/соединены на машине, будучи натянутыми, когда материалы уже соединены. Способ сшивания/соединения на машине не влияет на процесс обезвоживания.
Поверхность обезвоживающих материалов, описанных в данной заявке, может быть модифицирована для изменения поверхностной энергии. Они также могут иметь "заблокированные" свойства в отношении потока в плоскости с тем, чтобы обеспечить поток исключительно в направлении z.
В соответствии с изобретением также разработана система для сушки тонкого или гигиенического полотна, причем система содержит проницаемый структурированный материал, несущий полотно по сушильному устройству, проницаемый обезвоживающий материал, контактирующий с полотном и направляемый по сушильному устройству, и механизм для приложения давления к проницаемому структурированному материалу, полотну и проницаемому обезвоживающему материалу в сушильном устройстве.
В изобретении также используется то, что много волокон остаются защищенными в "теле" (впадинах) структурированного материала, и имеется только небольшое сдавливание, которое имеет место между выступающими местами структурированного материала (впадинами). Эти впадины выполнены не слишком глубокими с тем, чтобы избежать пластического деформирования волокон листа и избежать отрицательного воздействия на качество бумажного листа, но и не такими мелкими, чтобы это могло вызвать впитывание избыточной воды из массы волокон. Само собой разумеется, это зависит от мягкости, сжимаемости и упругости обезвоживающего материала.
Проницаемый структурированный материал может содержать проницаемую прижимную ленту с удлиненной зоной прессования, и сушильное устройство может содержать отсасывающий или вакуумный вал. Сушильное устройство может содержать отсасывающий вал. Сушильное устройство может содержать отсасывающий короб. Сушильное устройство может обеспечить приложение вакуума или отрицательного давления к поверхности проницаемого обезвоживающего материала, которая противоположна той поверхности проницаемого обезвоживающего материала, которая контактирует с полотном. Система может быть выполнена с такой конструкцией и компоновкой, чтобы обеспечить проход воздуха сначала через проницаемый структурированный материал, затем сквозь полотно, затем сквозь проницаемый обезвоживающий материал и в сушильное устройство.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Проницаемый обезвоживающий материал может содержать пробитый иглами прессующий материал с несколькими слоями волокон прочеса. Проницаемый обезвоживающий материал может содержать пробитый иглами прессующий материал с несколькими слоями волокон прочеса, и при этом волокна прочеса находятся в диапазоне от приблизительно 0,5 дтекс до приблизительно 22 дтекс. Проницаемый обезвоживающий материал может содержать комбинацию волокон с разными значениями в дтекс. В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления изобретения проницаемый обезвоживающий материал представляет собой сукно со слоем прочеса. Диаметр волокон прочеса нижнего материала равен или составляет менее приблизительно 11 дтекс и предпочтительно может быть равным или составлять менее приблизительно 4,2 дтекс, или более предпочтительно может быть равным или составлять менее приблизительно 3,3 дтекс. Волокна прочеса также могут представлять собой смесь волокон. Проницаемый обезвоживающий материал может также содержать векторный слой, который содержит волокна от приблизительно 67 дтекс и может также содержать даже более грубые волокна, например, такие как волокна приблизительно 100 дтекс, приблизительно 140 дтекс или даже с более высокими значениями в дтекс. Это имеет важное значение для хорошего поглощения воды. Смоченная поверхность слоя прочеса проницаемого обезвоживающего материала и/или самого проницаемого обезвоживающего материала может быть равна или превышать приблизительно 35 м на 1 м площадь сукна, и может предпочтительно быть равна или превышать приблизительно 65 м на 1 м площадь сукна, и наиболее предпочтительно может быть равна или превышать приблизительно 100 м на 1 м площадь сукна. Удельная поверхность проницаемого обезвоживающего материала должна быть равна или превышать приблизительно 0,04 м на 1 г вес. сукна и предпочтительно может быть равна или превышать приблизительно 0,065 м на 1 г вес. сукна, и наиболее предпочтительно может быть равна или превышать приблизительно 0,075 м на 1 г вес. сукна. Это имеет важное значение для хорошего поглощения воды. Динамическая жесткость К* [Н/мм] как показатель сжимаемости является приемлемой, если она меньше или равна 100000 Н/мм, предпочтительная сжимаемость меньше или равна 90000 Н/мм, и наиболее предпочтительно сжимаемость меньше или равна 70000 Н/мм. Сжимаемость (изменение толщины под действием усилия в мм/Н) проницаемого обезвоживающего материала больше сжимаемости верхнего материала. Это также имеет важное значение для обезвоживания полотна эффективным образом до высокой степени сухости.
Проницаемый обезвоживающий материал может содержать волокна прочеса и клей для дополнения сцепления волокон. Проницаемый обезвоживающий материал может содержать волокна прочеса, которые включают в себя, по меньшей мере, волокна или частицы с низкой температурой плавления, или предусматривают обработку смолой или каучуком. Проницаемый обезвоживающий материал может иметь толщину, составляющую менее приблизительно 1,50 мм. Проницаемый обезвоживающий материал может иметь толщину, составляющую менее приблизительно 1,25 мм. Проницаемый обезвоживающий материал может иметь толщину, составляющую менее приблизительно 1,00 мм.
Проницаемый обезвоживающий материал может содержать уточные нити. Уточные нити могут представлять собой многоволоконные нити, которые являются кручеными или имеют несколько сложений. Уточные нити могут представлять собой сплошные одиночные нити, которые имеют диаметр менее приблизительно 0,30 мм. Уточные нити могут представлять собой сплошные одиночные нити, которые имеют диаметр менее приблизительно 0,20 мм. Уточные нити могут представлять собой сплошные одиночные нити, которые имеют диаметр менее приблизительно 0,10 мм. Уточные нити могут содержать одно из нитей из одиночных волокон, крученых нитей, многокруточных нитей, нитей, которые соединены бок о бок, и нитей, которые имеют по существу плоскую форму.
Проницаемый обезвоживающий материал может содержать нити основы. Нити основы могут представлять собой одноволоконные нити, имеющие диаметр от приблизительно 0,30 мм до приблизительно 0,10 мм. Нити основы могут содержать крученые или одиночные элементарные нити, которые имеют диаметр приблизительно 0,20 мм. Проницаемый обезвоживающий материал может быть пробит иглами и может включать в себя прямоточные отводные каналы. Проницаемый обезвоживающий материал может быть пробит иглами, и в нем используется по существу однородная проработка иглами. Проницаемый обезвоживающий материал может содержать основной материал и тонкий гидрофобный слой, нанесенный на поверхность основного материала. Проницаемый обезвоживающий материал может иметь воздухопроницаемость от приблизительно 5 до приблизительно 100 кубических футов в минуту. Проницаемый обезвоживающий материал может иметь воздухопроницаемость, которая составляет приблизительно 19 кубических футов в минуту или более. Проницаемый обезвоживающий материал может иметь воздухопроницаемость, которая составляет приблизительно 35 кубических футов в минуту или более. Проницаемый обезвоживающий материал может иметь средний диаметр пор в интервале от приблизительно 5 до приблизительно 75 микрон. Проницаемый обезвоживающий материал может иметь средний диаметр пор, который составляет приблизительно 25 микрон или более. Проницаемый обезвоживающий материал может иметь средний диаметр пор, который составляет приблизительно 35 микрон или более.
Проницаемый обезвоживающий материал может содержать, по меньшей мере, один синтетический полимерный материал. Проницаемый обезвоживающий материал может содержать шерсть. Проницаемый обезвоживающий материал может содержать полиамидный материал. Полиамидный материал может представлять собой Найлон 6. Проницаемый обезвоживающий материал может содержать тканое основное полотно, которое посредством ламинирования присоединено к слою, препятствующему повторному смачиванию. Тканое основное полотно может содержать тканую бесконечную структуру, которая включает в себя одноволоконные нити основы, имеющие диаметр от приблизительно 0,10 мм до приблизительно 0,30 мм. Диаметр может составлять приблизительно 0,20 мм. Тканое основное полотно может содержать тканую бесконечную структуру, которая включает в себя многоволоконные нити, которые являются кручеными или имеют несколько сложений. Тканое основное полотно может содержать тканую бесконечную структуру, которая включает в себя многоволоконные нити, которые представляют собой сплошные одиночные нити с диаметром менее приблизительно 0,30 мм. Сплошные одиночные нити могут иметь диаметр, составляющий приблизительно 0,20 мм. Сплошные одиночные нити могут иметь диаметр, составляющий приблизительно 0,10 мм.
Тканое основное полотно может содержать тканую бесконечную структуру, которая включает в себя уточные нити. Уточные нити могут содержать одно из нитей из одиночных нитей, крученых или многокруточных нитей, нитей, которые соединены бок о бок, и уточных нитей плоской формы. Проницаемый обезвоживающий материал может содержать слой основного материала и слой, препятствующий повторному смачиванию. Слой, препятствующий повторному смачиванию, может содержать тонкую эластомерную литую проницаемую мембрану. Эластомерная литая проницаемая мембрана может иметь толщину, которая равна или меньше приблизительно 1,05 мм. Эластомерная литая проницаемая мембрана может быть использована для образования буферного слоя воздуха с тем, чтобы замедлять проход воды назад в полотно. Слой, препятствующий повторному смачиванию, и слой основного материала могут быть присоединены друг к другу посредством ламинирования.
В соответствии с изобретением также создан способ соединения слоя, препятствующего повторному смачиванию, и слоя основного материала, описанных выше, при этом способ включает в себя вплавление тонкой эластомерной литой проницаемой мембраны в слой основного материала. В соответствии с изобретением также создан способ соединения слоя, препятствующего повторному смачиванию, и слоя основного материала описанных выше типов, причем способ включает в себя прорабатывание иглами двух или менее тонких слоев волокон прочеса на лицевой стороне слоя основного материала с двумя или менее тонкими слоями волокон прочеса на задней стороне слоя основного материала. Способ может дополнительно включать в себя присоединение тонкого гидрофобного слоя, к, по меньшей мере, одной поверхности.
В соответствии с изобретением также создана система для сушки полотна, причем система содержит проницаемый структурированный материал, несущий полотно по вакуумному валу, проницаемый обезвоживающий материал, контактирующий с полотном и направляемый по вакуумному валу, и механизм для приложения давления к проницаемому структурированному материалу, полотну и проницаемому обезвоживающему материалу на вакуумном валу.
Механизм может содержать колпак, который создает избыточное давление. Механизм может содержать ленточный пресс. Ленточный пресс может содержать проницаемую ленту. В соответствии с изобретением также создан способ сушки полотна, в котором используется система, описанная выше, причем способ включает в себя перемещение полотна на проницаемом структурированном материале по вакуумному валу, направление проницаемого обезвоживающего материала в контакте с полотном по вакуумному валу, приложение механического давления к проницаемому структурированному материалу, полотну и проницаемому обезвоживающему материалу на вакуумном валу и отсасывание посредством вакуумного вала проницаемого структурированного материала, полотна и проницаемого обезвоживающего материала во время приложения.
Вместо того, чтобы полагаться на механический башмак для прессования, изобретение обеспечивает возможность использования проницаемой ленты в качестве прессующего элемента. Лента находится под натяжением у отсасывающего вала с тем, чтобы образовать ленточный пресс. Это обеспечивает возможность получения значительно более длинной зоны прессования, то есть с длиной, которая больше приблизительно в десять раз, в результате чего обеспечиваются значительно более низкие пиковые давления, то есть давления, которые приблизительно в 20 раз ниже. Это также имеет большое преимущество, заключающееся в том, что обеспечивается проход воздуха сквозь полотно и в саму зону прессования, что невозможно в обычных башмачных прессах. При низком пиковом давлении в сочетании с воздушным потоком и мягкой поверхностью обезвоживающего материала небольшое сдавливание и обезвоживание осуществляется также в защищенной зоне между выступающими местами структурированного материала, но не так глубоко, с тем чтобы избежать пластического деформирования волокнистого листа и избежать снижения качества листа.
В соответствии с настоящим изобретением также создана специально сконструированная проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования, которая может быть использована в ленточном прессе в усовершенствованной системе обезвоживания или в конструкции, в которой полотно формуется над структурированным материалом. Проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования также может быть использована в процессе, таком как No Press/Low Press Tissue Flex (в процессе с отсутствием прессования или с малым прессованием) и вместе с материалом со связями.
В соответствии с настоящим изобретением также создана высокопрочная проницаемая прижимная лента с открытыми зонами и зонами контакта на стороне ленты.
Изобретение включает в себя в одном варианте его осуществления ленточный пресс, включающий в себя вал, имеющий наружную поверхность, и проницаемую ленту, имеющую сторону, находящуюся в прижимном контакте по части наружной поверхности вала. Прижимная лента имеет приложенное к ней натяжение, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 30 кН/м. Сторона проницаемой ленты имеет открытую зону, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 25%, и зону контакта, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 10%, предпочтительно, по меньшей мере, 25%.
Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно обеспечивает значительный проходящий насквозь поток воздуха к волокнистому полотну для удаления воды посредством вакуума, в частности, во время операции прессования.
Другое преимущество заключается в том, что проницаемая лента обеспечивает приложение к ней существенного натяжения.
Еще одно преимущество заключается в том, что проницаемая лента имеет значительные открытые зоны вблизи зон контакта вдоль одной стороны ленты.
Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в том, что проницаемая лента способна обеспечить приложение линейной силы в чрезвычайно длинной зоне контакта, в результате чего обеспечивается значительно более продолжительное время выдержки, в течение которого давление будет приложено к полотну, по сравнению со стандартным башмачным прессом.
В соответствии с изобретением также создан ленточный пресс для бумагоделательной машины, причем указанный ленточный пресс содержит вал, имеющий наружную поверхность. Проницаемая лента имеет первую сторону и направляется над частью наружной поверхности вала. Проницаемая лента имеет натяжение, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 30 кН/м. Первая сторона имеет открытую зону, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 25%, зону контакта, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 10%, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 25%.
Первая сторона может быть обращена к наружной поверхности, и проницаемая лента может воздействовать с силой прижима на вал. Проницаемая лента может содержать сквозные отверстия. Проницаемая лента может содержать сквозные отверстия, расположенные в виде по существу правильной симметричной сетки. Проницаемая лента может содержать по существу параллельные ряды сквозных отверстий, при этом ряды ориентированы вдоль направления движения в машине. Проницаемая лента может воздействовать на вал с силой прижима, находящейся в диапазоне от приблизительно 30 кПа до приблизительно 150 кПа. Проницаемая лента может содержать сквозные отверстия и множество канавок, при этом каждая канавка пересекает отличную от других группу сквозных отверстий. Первая сторона может быть обращена к наружной поверхности, и проницаемая лента может воздействовать с силой прижима на вал. Множество канавок может быть расположено на первой стороне. Каждая из множества канавок может иметь ширину, и каждое из сквозных отверстий может иметь диаметр, при этом диаметр превышает ширину.
Натяжение ленты превышает приблизительно 50 кН/м. Вал может представлять собой вакуумный вал. Вал может представлять собой вакуумный вал, имеющий внутреннюю периферийную часть. Вакуумный вал может содержать, по меньшей мере, одну зону вакуума, расположенную в пределах указанной внутренней периферийной части. Вал может представлять собой вакуумный вал, имеющий зону отсасывания. Зона отсасывания может иметь периферийную длину от приблизительно 200 мм до приблизительно 2500 мм. Периферийная длина может находиться в интервале от приблизительно 800 мм до приблизительно 1800 мм. Периферийная длина может находиться в интервале от приблизительно 1200 мм до приблизительно 1600 мм. Проницаемая лента может содержать, по меньшей мере, одно из полиуретановой ленты с удлиненной зоной прессования и материала со спиральными связями. Проницаемая лента может содержать полиуретановую ленту с удлиненной зоной прессования, которая включает в себя множество армирующих нитей, заделанных в нее. Множество армирующих нитей может включать в себя множество нитей, проходящих в направлении движения в машине, и множество нитей, проходящих в поперечном направлении. Проницаемая лента может представлять собой полиуретановую ленту с удлиненной зоной прессования, имеющую множество армирующих нитей, заделанных в нее, причем указанное множество армирующих нитей переплетено подобно спиральным кольцам. Проницаемая лента может содержать материал со спиральными связями.
Ленточный пресс может дополнительно содержать первый материал и второй материал, перемещающиеся между проницаемой лентой и валом. Первый материал имеет первую сторону и вторую сторону. Первая сторона первого материала находится в, по меньшей мере, частичном контакте с наружной поверхностью вала. Вторая сторона первого материала находится в, по меньшей мере, частичном контакте с первой стороной волокнистого полотна. Второй материал имеет первую сторону и вторую сторону. Первая сторона второго материала находится в, по меньшей мере, частичном контакте с первой стороной проницаемой ленты. Вторая сторона второго материала находится в, по меньшей мере, частичном контакте со второй стороной волокнистого полотна.
Первый материал может содержать проницаемую обезвоживающую ленту. Второй материал может содержать структурированный материал. Волокнистое полотно может содержать тонкое полотно или гигиеническое полотно. В соответствии с изобретением также создано устройство для сушки волокнистого материала, содержащее бесконечную циркулирующую проницаемую прижимную ленту с удлиненной зоной прессования, направляемую по валу. Прижимная лента с удлиненной зоной прессования подвергается натяжению, составляющему, по меньшей мере, приблизительно 30 кН/м. Прижимная лента с удлиненной зоной прессования содержит сторону, имеющую открытую зону, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 25%, и зону контакта, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 10%, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 25%. Первый материал также может представлять собой материал со связями.
В соответствии с изобретением также создана проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования, которая подвергается натяжению, составляющему, по меньшей мере, приблизительно 30 кН/м, при этом прижимная лента с удлиненной зоной прессования содержит, по меньшей мере, одну сторону, содержащую открытую зону, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 25%, и зону контакта, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 10%, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 25%.
Открытая зона может быть образована сквозными отверстиями, и зона контакта образована плоской поверхностью. Открытая зона может быть образована сквозными отверстиями, и зона контакта может быть образована плоской поверхностью без отверстий, выемок или канавок. Открытая зона может быть образована сквозными отверстиями и канавками, и зона контакта может быть образована плоской поверхностью без отверстий, выемок или канавок. Проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования может содержать материал со спиральными связями. В этом случае открытая зона может составлять от приблизительно 30% до приблизительно 85%, и зона контакта может составлять от приблизительно 15% до приблизительно 70%. Предпочтительно открытая зона может составлять от приблизительно 45% до приблизительно 85%, и зона контакта может составлять от приблизительно 15% до приблизительно 55%. Наиболее предпочтительно открытая зона может составлять от приблизительно 50% до приблизительно 65%, и зона контакта может составлять от приблизительно 35% до приблизительно 50%. Проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования может содержать сквозные отверстия, расположенные в виде по существу симметричного рисунка. Проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования может содержать сквозные отверстия, расположенные в виде по существу параллельных рядов относительно направления движения в машине. Проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования может представлять собой бесконечную циркулирующую ленту.
Проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования может содержать сквозные отверстия, и, по меньшей мере, одна сторона проницаемой прижимной ленты с удлиненной зоной прессования может содержать множество канавок, при этом каждая из множества канавок пересекает отличную от других группу сквозных отверстий. Каждая из множества канавок может иметь ширину, и каждое из сквозных отверстий может иметь диаметр, при этом диаметр превышает ширину. Каждая из множества канавок проходит в проницаемую прижимную ленту с удлиненной зоной прессования на расстояние, которое меньше толщины проницаемой ленты.
Натяжение может превышать приблизительно 50 кН/м. Проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования может содержать гибкий армированный полиуретановый элемент. Проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования может содержать гибкий материал со спиральными связями. Проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования может содержать гибкий полиуретановый элемент, имеющий множество армирующих нитей, заделанных в него. Множество армирующих нитей может включать в себя множество нитей, проходящих в направлении движения полотна в машине, и множество нитей, проходящих в поперечном направлении. Проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования может содержать гибкий полиуретановый материал и множество армирующих нитей, заделанных в него, причем указанное множество армирующих нитей переплетено подобно спиральным кольцам.
В соответствии с изобретением также создан способ прессования волокнистого полотна в бумагоделательной машине, причем способ включает в себя приложение давления к зоне контакта волокнистого полотна с частью проницаемой ленты, причем площадь зоны контакта составляет, по меньшей мере, приблизительно 10%, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 25% от площади указанной части, и перемещение текучей среды сквозь открытую зону указанной проницаемой ленты и сквозь волокнистое полотно, причем указанная открытая зона составляет, по меньшей мере, приблизительно 25% от указанной части, при этом во время приложения давления и перемещения указанная проницаемая лента имеет натяжение, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 30 кН/м.
Зона контакта волокнистого полотна может содержать зоны, которые спрессовываются указанной частью в большей степени, чем неконтактирующие зоны волокнистого полотна. Указанная часть проницаемой ленты может иметь по существу плоскую поверхность, которая не имеет никаких отверстий, выемок или канавок и которая направляется по валу. Текучая среда может содержать воздух. Открытая зона проницаемой ленты может содержать сквозные отверстия и канавки. Натяжение может превышать приблизительно 50 кН/м.
Способ может дополнительно включать в себя вращение вала в направлении движения полотна в машине, при этом указанная проницаемая лента перемещается согласованно с указанным валом и направляется по указанному валу или вблизи него. Проницаемая лента может содержать множество канавок и сквозных отверстий, при этом каждая из указанного множества канавок расположена на стороне проницаемой ленты и пересекается с отличной от других группой сквозных отверстий. Приложение давления и перемещение могут осуществляться в течение времени пребывания полотна в машине, которое достаточно для получения уровня содержания сухого вещества в волокнистом полотне, находящегося в диапазоне от приблизительно 25% до приблизительно 55%. Предпочтительно, уровень содержания сухого вещества может превышать приблизительно 30%, и наиболее предпочтительно, если он превышает приблизительно 40%. Эти уровни содержания сухого вещества могут быть получены независимо от того, используется ли проницаемая лента в ленточном прессе, или в конструкции No Press/Low Press (без прессования/с низкой степенью прессования). Проницаемая лента может содержать материал со спиральными связями.
В соответствии с изобретением также создан способ прессования волокнистого полотна в бумагоделательной машине, при этом способ включает в себя приложение первого давления к первым участкам волокнистого полотна посредством проницаемой ленты и второго большего давления ко вторым участкам волокнистого полотна посредством прессующей части проницаемой ленты, причем площадь вторых участков составляет, по меньшей мере, приблизительно 10%, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 25% от площади первых участков, и пропускание воздуха сквозь открытые участки указанной проницаемой ленты, причем площадь открытых участков составляет, по меньшей мере, приблизительно 25% от прессующей части проницаемой ленты, которая обеспечивает приложение первого и второго давления, при этом во время приложения и перемещения проницаемая лента имеет натяжение, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 30 кН/м.
Натяжение может превышать приблизительно 50 кН/м. Способ может дополнительно включать в себя вращение вала в направлении движения полотна в машине, при этом указанная проницаемая лента перемещается согласованно с указанным валом. Площадь открытых участков может составлять, по меньшей мере, приблизительно 50%. Площадь открытых участков может составлять, по меньшей мере, приблизительно 70%. Второе большее давление может находиться в диапазоне от приблизительно 30 кПа до приблизительно 150 кПа. Перемещение и приложение давления могут осуществляться по существу одновременно.
Способ может дополнительно включать в себя пропускание воздуха сквозь волокнистое полотно в течение времени пребывания полотна в машине, которое достаточно для получения уровня содержания сухого вещества в волокнистом полотне, находящегося в диапазоне от приблизительно 25% до приблизительно 55%.
В соответствии с изобретением также создан способ сушки волокнистого полотна в ленточном прессе, который включает в себя вал и проницаемую ленту, содержащую сквозные отверстия, при этом площадь поперечного сечения сквозных отверстий составляет, по меньшей мере, приблизительно 25% от площади прессующей части проницаемой ленты, и при этом проницаемая лента натянута до натяжения, составляющего, по меньшей мере, приблизительно 30 кН/м, причем способ включает в себя направление, по меньшей мере, прессующей части проницаемой ленты по валу, перемещение волокнистого полотна между валом и прессующей частью проницаемой ленты, подвергание, по меньшей мере, приблизительно 10%, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 25% волокнистого полотна воздействию давления, создаваемого участками проницаемой ленты, которые расположены вблизи сквозных отверстий, и перемещение текучей среды через сквозные отверстия проницаемой ленты и волокнистое полотно.
В соответствии с изобретением также создан способ сушки волокнистого полотна в ленточном прессе, который включает в себя вал и проницаемую ленту, содержащую сквозные отверстия и канавки, при этом площадь поперечного сечения сквозных отверстий составляет, по меньшей мере, приблизительно 25% от площади прессующей части проницаемой ленты, и при этом проницаемая лента натянута до натяжения, составляющего, по меньшей мере, приблизительно 30 кН/м, причем способ включает в себя направление, по меньшей мере, прессующей части проницаемой ленты по валу, перемещение волокнистого полотна между валом и прессующей частью проницаемой ленты, подвергание, по меньшей мере, приблизительно 10%, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 25% волокнистого полотна воздействию давления, создаваемого участками проницаемой ленты, которые расположены вблизи сквозных отверстий и канавок, и пропускание текучей среды через сквозные отверстия и канавки проницаемой ленты и волокнистое полотно.
3
3
3
2
2
2
В соответствии с еще одним аспектом изобретения создан более эффективный способ обезвоживания, предпочтительно предназначенный для производства полотна, в котором полотно достигает степени сухости в диапазоне до степени сухости, составляющей приблизительно 40%. Способ согласно изобретению является менее затратным с точки зрения оборудования и эксплуатационных расходов и обеспечивает такое же качество полотна, как процесс сушки проходящим насквозь воздухом. Объемная плотность полученного полотна согласно изобретению превышает приблизительно 10 г/см и доходит до диапазона от приблизительно 14 г/см до приблизительно 16 г/см. Способность удерживать воду (измеренная способом с использованием корзины) полученного полотна согласно изобретению превышает приблизительно 10 (г HO на г волокна) и доходит до диапазона от приблизительно 14 (г HO на г волокна) до приблизительно 16 (г HO на г волокна). Это также делает весь процесс сушки более эффективным.
В соответствии с изобретением также создано эффективное обезвоживающее устройство, которое может быть использовано в сочетании со способом сушки проходящим насквозь воздухом.
2
Таким образом, в соответствии с изобретением создан новый способ обезвоживания для тонких бумажных полотен с поверхностной плотностью, составляющее менее приблизительно 42 г/м, предпочтительно для сортов санитарно-бытовых бумаг. В соответствии с изобретением также создано устройство, в котором используется данный способ, а также разработаны элементы, выполняющие ключевые функции данного способа.
Главным аспектом изобретения является система прессования, которая включает в себя комплект из, по меньшей мере, одного верхнего (или первого), по меньшей мере, одного нижнего (или второго) материала и бумажного полотна, расположенного между ними. Первая поверхность элемента для создания давления находится в контакте с, по меньшей мере, одним верхним материалом. Вторая поверхность опорной конструкции находится в контакте с, по меньшей мере, одним нижним материалом и является проницаемой. Поле перепада давления создается между первой и второй поверхностью, и оно воздействует на комплект из, по меньшей мере, одного верхнего и, по меньшей мере, одного нижнего материала и бумажного полотна, находящегося между ними, для создания механического давления, действующего на комплект и, следовательно, на бумажное полотно. Данное механическое давление приводит к созданию заданного гидравлического давления в полотне, в результате чего содержащаяся в нем вода отводится. Верхний материал имеет бульшую шероховатость и/или сжимаемость по сравнению с нижним материалом. Обеспечивается проход потока воздуха в направлении от, по меньшей мере, одного верхнего к, по меньшей мере, одному нижнему материалу через комплект из, по меньшей мере, одного верхнего и, по меньшей мере, одного нижнего материала и бумажного полотна, находящегося между ними.
Кроме того, предусмотрены различные возможные способы реализации и дополнительные признаки. Например, верхний материал может быть проницаемым и/или представлять собой так называемый "структурированный материал". В качестве неограничивающих примеров верхний материал может представлять собой, например, материал для сушки проходящим насквозь воздухом, мембрану, ткань, напресованную мембрану или набивную ткань. Нижний материал может включать в себя проницаемый основной материал и решетчатую сетку, которая прикреплена к нему и которая выполнена из полимера, такого как полиуретан. Сторона материала, представляющая собой решетчатую сетку, может находиться в контакте с отсасывающим валом, в то время как противоположная сторона контактирует с бумажным полотном. Решетчатая сетка также может быть расположена под углом относительно нитей, проходящих в направлении движения полотна в машине, и нитей, проходящих в поперечном направлении. Основной материал является проницаемым, и решетчатая сетка может представлять собой препятствующий повторному смачиванию слой. Решетка может также быть выполнена из композиционного материала, такого как эластомерный материал. Решетчатая сетка сама может включать в себя нити, проходящие в направлении движения полотна в машине, при этом композиционный материал отформован вокруг данных нитей. При использовании материала вышеупомянутого типа существует возможность образования или создания поверхностной структуры, которая не зависит от форм переплетения.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Верхний материал может обеспечить перемещение бумажного полотна к системе прессования и от системы прессования. Полотно может располагаться в трехмерной структуре верхнего материала, и, следовательно, оно не будет плоским, но также будет иметь трехмерную структуру, которая приводит к созданию высокообъемного полотна. Нижний материал также является проницаемым. Структура нижнего материала образована такой, что она способна удерживать воду. Нижний материал также имеет гладкую поверхность. Нижний материал предпочтительно представляет собой сукно со слоем прочеса. Диаметр волокон прочеса нижнего материала равен или составляет менее приблизительно 11 дтекс и предпочтительно может быть равным или составлять менее приблизительно 4,2 дтекс, или более предпочтительно может быть равным или составлять менее приблизительно 3,3 дтекс. Волокна прочеса также могут представлять собой смесь волокон. Нижний материал может также содержать векторный слой, который содержит волокна от приблизительно 67 дтекс и может также содержать даже более грубые волокна, например, такие как волокна приблизительно 100 дтекс, приблизительно 140 дтекс или даже с более высокими значениями в дтекс. Это имеет важное значение для хорошего поглощения воды. Смоченная поверхность слоя прочеса нижнего материала и/или самого нижнего материала может быть равна или превышать приблизительно 35 м на 1 м площадь сукна, и может предпочтительно быть равна или превышать приблизительно 65 м на 1 м площадь сукна, и наиболее предпочтительно может быть равна или превышать приблизительно 100 м на 1 м площадь сукна. Удельная поверхность нижнего материала должна быть равна или превышать приблизительно 0,04 м на 1 г вес. сукна и предпочтительно может быть равна или превышать приблизительно 0,065 м на 1 г вес. сукна, и наиболее предпочтительно может быть равна или превышать приблизительно 0,075 м на 1 г вес. сукна. Это имеет важное значение для хорошего поглощения воды. Динамическая жесткость К* [Н/мм] как показатель сжимаемости является приемлемой, если она меньше или равна 100000 Н/мм, предпочтительная сжимаемость меньше или равна 90000 Н/мм, и наиболее предпочтительно сжимаемость меньше или равна 70000 Н/мм. Сжимаемость (изменение толщины под действием усилия в мм/Н) нижнего материала является более высокой. Это также имеет важное значение для обезвоживания полотна эффективным образом до высокой степени сухости. Твердая поверхность не обеспечит спрессовывания полотна между выступающими местами структурированной поверхности верхнего материала. С другой стороны, сукно не следует вдавливать слишком глубоко в трехмерную структуру для избежания потери объемности и, следовательно, качества, например, способности удерживать воду.
Сжимаемость (изменение толщины под действием силы в мм/Н) верхнего материала меньше, чем сжимаемость нижнего материала. Динамическая жесткость К* [Н/мм] как показатель сжимаемости верхнего материала может превышать или быть равной 3000 Н/мм, и она ниже динамической жесткости нижнего материала. Это имеет важное значение для сохранения трехмерной структуры полотна, то есть для обеспечения того, что верхняя лента будет представлять собой жесткую структуру.
2
2
2
2
3
3
3
Следует принимать во внимание упругость нижнего материала. Динамический модуль упругости при сжатии G* [Н/мм] как показатель упругости нижнего материала является приемлемым, если он превышает или равен 0,5 Н/мм, предпочтительно показатель упругости превышает или равен 2 Н/мм, и наиболее предпочтительно показатель упругости превышает или равен 4 Н/мм. Плотность нижнего материала должна быть равной или превышать приблизительно 0,4 г/см и предпочтительно равна или превышает приблизительно 0,5 г/см, в идеальном случае равна или превышает приблизительно 0,53 г/см. Это может быть предпочтительным при скоростях полотна, превышающих приблизительно 1000 м/мин. Уменьшенный объем сукна облегчает отвод воды из сукна посредством воздушного потока, то есть проход воды через сукно. Следовательно, эффект обезвоживания будет меньше. Проницаемость нижнего материала может составлять менее приблизительно 80 кубических футов в минуту, предпочтительно менее приблизительно 40 кубических футов в минуту и в идеальном случае равна или составляет менее приблизительно 25 кубических футов в минуту. Уменьшенная проницаемость облегчает отвод воды из сукна посредством потока воздуха, то есть проход воды через сукно. В результате эффект повторного смачивания будет проявляться в меньшей степени. Однако слишком высокая проницаемость привела бы к слишком большому потоку воздуха, меньшей степени вакуума для заданного вакуумного насоса и меньшему обезвоживанию сукна из-за слишком открытой структуры.
Вторая поверхность опорной конструкции может быть плоской и/или планарной. В этой связи вторая поверхность опорной конструкции может быть образована плоским отсасывающим коробом. Вторая поверхность опорной конструкции предпочтительно может быть криволинейной. Например, вторая поверхность опорной конструкции может быть образована отсасывающим валом или цилиндром или проходить по отсасывающему валу или цилиндру, диаметр которого составляет, например, приблизительно 1 м или более для машины шириной 200" или шириной 1,75 м. Отсасывающее устройство или цилиндр может содержать, по меньшей мере, одну зону отсасывания. Он может также содержать две или более зон отсасывания. Отсасывающий цилиндр также может включать в себя, по меньшей мере, один отсасывающий короб с, по меньшей мере, одной дугообразной зоной отсасывания. По меньшей мере, одна зона механического давления может быть создана посредством, по меньшей мере, одного поля давления (то есть за счет натяжения ленты) или посредством первой поверхности, например, с помощью прессующего элемента. Первая поверхность может представлять собой непроницаемую ленту, но при этом выполненную с открытой поверхностью по направлению к первому материалу, например, с открытой поверхностью с канавками или с глухими отверстиями и канавками, с тем, чтобы воздух мог проходить снаружи в дугообразную зону отсасывания. Первая поверхность может представлять собой проницаемую ленту. Лента может иметь открытую зону, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 25%, предпочтительно превышающую приблизительно 35%, наиболее предпочтительно превышающую приблизительно 50%. Лента может иметь зону контакта, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 10%, по меньшей мере, приблизительно 25%, и предпочтительно - до приблизительно 50%, чтобы иметь хороший прижимной контакт.
Кроме того, поле давления может быть создано прессующим элементом, таким как башмачный пресс или пресс с валами. Это имеет следующее преимущество: если не требуется очень высокообъемное полотно, данная опция может быть использована для повышения степени сухости и, следовательно, производительности до желательного значения посредством тщательного регулирования механической сжимающей нагрузки. Благодаря более мягкому второму материалу полотно также сжимается, по меньшей мере, частично, между выступающими местами (впадинами) трехмерной структуры. Дополнительное поле давления может быть расположено предпочтительно перед (отсутствует повторное смачивание) зоной отсасывания, после зоны отсасывания или между зонами отсасывания. Верхняя проницаемая лента выполнена такой, что она может выдерживать высокое натяжение, составляющее более приблизительно 30 кН/м, и предпочтительно приблизительно 60 кН/м, или более высокое, например составляющее приблизительно 80 кН/м. При использовании данного натяжения создается давление, превышающее приблизительно 0,5 бар и предпочтительно приблизительно 1 бар, или более высокое, при этом давление может составлять, например, приблизительно 1,5 бар. Давление "р" зависит от натяжения "S" и радиуса "R" отсасывающего вала в соответствии с хорошо известным уравнением p=S/R. Больший вал требует более высокого натяжения для достижения заданного давления. Верхняя лента может также представлять собой нержавеющую сталь, и/или металлическую ленту, и/или полимерную ленту. Проницаемая верхняя лента может быть изготовлена из армированного пластика или синтетического материала. Она также может представлять собой проволочную сетку со спиральными нитями. Предпочтительно лента может приводиться в движение для избежания усилий сдвига между первым и вторым материалами и полотном. Отсасывающий вал также может быть приведен в движение. Оба этих элемента могут быть приведены в движение независимо друг от друга.
Первая поверхность может представлять собой проницаемую ленту, опирающуюся на перфорированный башмак для создания сжимающего усилия.
Поток воздуха может быть обеспечен за счет поля немеханического давления следующим образом: посредством разрежения в отсасывающем коробе отсасывающего вала или посредством плоского отсасывающего короба, или посредством избыточного давления над первой поверхностью элемента для создания давления, например, с помощью колпака, в который подается воздух, например, горячий воздух с температурой от приблизительно 50°С до приблизительно 180°С и предпочтительно от приблизительно 120°С до приблизительно 150°С, или также предпочтительно пар. Такая более высокая температура имеет особенно важное значение и предпочтительна, если температура волокнистого полуфабриката вне напорного ящика составляет менее приблизительно 35°С. Это имеет место в случае технологических процессов без рафинирования или с незначительным рафинированием волокнистой массы. Само собой разумеется, все или некоторые из вышеуказанных признаков могут быть скомбинированы.
3
3
Давление в колпаке может составлять менее приблизительно 0,2 бар, предпочтительно менее приблизительно 0,1, наиболее предпочтительно - менее приблизительно 0,05 бар. Интенсивность подачи воздушного потока к колпаку может быть меньше или предпочтительно равна скорости отсасывания потока из отсасывающего вала вакуумными насосами. В качестве неограничивающего примера скорость воздушного потока, подаваемого в колпак, при атмосферном давлении может составлять приблизительно 140 м/мин на метр ширины машины. Температура воздушного потока может составлять приблизительно 115°С. Скорость отсасывания потока из отсасывающего вала посредством вакуумного насоса может составлять приблизительно 500 м/мин при уровне вакуума, составляющем приблизительно 0,63 бар при 25°С.
1
2
2
2
Отсасывающий вал может быть обернут частично комплектом из материалов и элемента для создания давления, например, ленты, при этом второй материал будет иметь наибольшую дугу "а" обертывания и будет выходить из дугообразной зоны последним. Полотно вместе с первым материалом выходит вторым, а элемент для создания давления - первым. "Дуга" элемента для создания давления больше дуги отсасывающего короба. Это имеет важное значение, поскольку при низкой степени сухости механическое обезвоживание является более эффективным, чем обезвоживание посредством воздушного потока. Меньшая дугообразная зона "а" отсасывания должна быть достаточно большой для обеспечения достаточного времени пребывания полотна в машине, чтобы воздушный поток мог обеспечить достижение максимальной степени сухости. Время пребывания "Т" должно быть больше приблизительно 40 мс и предпочтительно составляет более приблизительно 50 мс. При диаметре вала, составляющем приблизительно 1,2 м, и скорости машины, составляющей приблизительно 1200 м/мин, дуга "а" должна превышать приблизительно 76 градусов и предпочтительно превышать приблизительно 95 градусов. Формула такова: а=[время пребывания * скорость * 360/длина периферии вала].
Второй материал может быть нагрет, например, паром или технической водой, добавленной в спрыск для погруженной зоны прессования для улучшения режима обезвоживания. При более высокой температуре легче пропустить воду через сукно. Лента также может быть нагрета с помощью нагревательного устройства или с помощью колпака или парораспределительной коробки. Материал для сушки проходящим насквозь воздухом может быть нагрет, особенно в том случае, если отливное устройство бумагоделательной машины для производства полотна представляет собой двухсеточное отливное устройство. Это обусловлено тем, что если эта листоформовочная секция машины для производства полотна, то материал для сушки проходящим насквозь воздухом будет обертывать формующий вал и, следовательно, будет нагреваться от волокнистой массы, которая вводится под давлением посредством напорного ящика.
Существует ряд преимуществ данного способа, описанного здесь. В способе сушки проходящим насквозь воздухом по предшествующему уровню техники требуются десять вакуумных насосов для сушки полотна до степени сухости, составляющей приблизительно 25%. С другой стороны, при использовании усовершенствованной системы обезвоживания по изобретению только шесть вакуумных насосов обеспечивают высушивание полотна до степени сухости, составляющей приблизительно 35%. Кроме того, при использовании способа сушки проходящим насквозь воздухом по предшествующему уровню техники полотно должно быть высушено с помощью барабана для сушки проходящим насквозь воздухом и пневматической системы до высокой степени сухости от приблизительно 60% до приблизительно 75%, в противном случае будет получен плохой профиль влажности в поперечном направлении. При таком способе имеет место большой непроизводительный расход энергии, и возможности американского сушильного цилиндра и колпака используются только в малой степени. Система по настоящему изобретению обеспечивает возможность высушивания полотна на первой стадии до определенной степени сухости от приблизительно 30% до приблизительно 40% при хорошем профиле влажности в поперечном направлении. На второй стадии степень сухости может быть повышена до конечной степени сухости, составляющей более приблизительно 90%, посредством использования обычного американского сушильного цилиндра в сочетании с системой по изобретению. Один способ достижения данной степени сухости может включать в себя более эффективную принудительную сушку посредством колпака над американским сушильным цилиндром.
В соответствии с изобретением также создан ленточный пресс для бумагоделательной машины, причем ленточный пресс содержит вал, имеющий наружную поверхность. Проницаемая лента имеет первую сторону и направляется по части наружной поверхности вала. Проницаемая лента имеет натяжение, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 30 кН/м. Первая сторона имеет открытую зону, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 25%, и зону контакта, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 10%, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 25%. Полотно перемещается между проницаемой лентой и наружной поверхностью вала.
Первая сторона может быть обращена к наружной поверхности, и проницаемая лента может воздействовать с силой прижима на вал. Проницаемая лента может содержать сквозные отверстия. Проницаемая лента может содержать сквозные отверстия, расположенные в виде по существу правильного симметричного рисунка. Проницаемая лента может содержать по существу параллельные ряды сквозных отверстий, при этом ряды ориентированы вдоль направления движения полотна в машине. Проницаемая лента может воздействовать на вал с силой прижима, находящейся в диапазоне от приблизительно 30 кПа до приблизительно 150 кПа. Проницаемая лента может содержать сквозные отверстия и множество канавок, при этом каждая канавка пересекает отличную от других группу сквозных отверстий. Первая сторона может быть обращена к наружной поверхности, при этом указанная проницаемая лента воздействует с силой прижима на указанный вал. Множество канавок может быть расположено на первой стороне. Каждая из указанного множества канавок может иметь ширину, и при этом каждое из сквозных отверстий может иметь диаметр, при этом указанный диаметр превышает указанную ширину. Натяжение ленты может превышать приблизительно 50 кН/м. Натяжение ленты может превышать приблизительно 60 кН/м. Натяжение ленты может превышать приблизительно 80 кН/м. Вал может представлять собой вакуумный вал. Вал может представлять собой вакуумный вал, имеющий внутреннюю периферийную часть. Вакуумный вал может содержать, по меньшей мере, одну зону вакуума, расположенную в пределах указанной внутренней периферийной части. Вал может представлять собой вакуумный вал, имеющий зону отсасывания. Зона отсасывания может иметь периферийную длину от приблизительно 200 мм до приблизительно 2500 мм. Периферийная длина может находиться в интервале от приблизительно 800 мм до приблизительно 1800 мм. Периферийная длина может находиться в интервале от приблизительно 1200 мм до приблизительно 1600 мм.
В соответствии с изобретением также создано устройство для сушки волокнистого материала, которое содержит бесконечную циркулирующую проницаемую прижимную ленту с удлиненной зоной прессования, направляемую над валом. Прижимная лента с удлиненной зоной прессования подвергается натяжению, составляющему, по меньшей мере, приблизительно 30 кН/м. Прижимная лента с удлиненной зоной прессования содержит сторону, имеющую открытую зону, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 25%, и зону контакта, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 10%, предпочтительно, по меньшей мере, 25%. Полотно перемещается между прижимной лентой с удлиненной зоной прессования и валом.
В соответствии с изобретением также создана проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования, которая подвергается натяжению, составляющему, по меньшей мере, приблизительно 30 кН/м, при этом прижимная лента с удлиненной зоной прессования содержит, по меньшей мере, одну сторону, содержащую открытую зону, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 25%, и зону контакта, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 10%, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 25%.
Открытая зона может быть образована сквозными отверстиями, и зона контакта может быть образована плоской поверхностью. Открытая зона может быть образована сквозными отверстиями, и зона контакта может быть образована плоской поверхностью без отверстий, выемок или канавок. Открытая зона может быть образована сквозными отверстиями и канавками, и зона контакта может быть образована плоской поверхностью без отверстий, выемок или канавок. Проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования может содержать материал со спиральными связями. Проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования может содержать сквозные отверстия, расположенные в виде по существу симметричного рисунка. Проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования может содержать сквозные отверстия, расположенные в виде по существу параллельных рядов относительно направления движения в машине. Проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования может представлять собой бесконечную циркулирующую ленту. Проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования может содержать сквозные отверстия, и, по меньшей мере, одна сторона проницаемой прижимной ленты с удлиненной зоной прессования может содержать множество канавок, при этом каждая из указанного множества канавок пересекает отличную от других группу сквозных отверстий. Каждая из указанного множества канавок может иметь ширину, и каждое из сквозных отверстий может иметь диаметр, причем указанный диаметр может превышать указанную ширину. Каждая из множества канавок может проходить в проницаемую прижимную ленту с удлиненной зоной прессования на расстояние, которое меньше толщины проницаемой ленты. Натяжение может превышать приблизительно 50 кН/м. Проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования может содержать гибкий материал со спиральными связями. Проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования может содержать, по меньшей мере, один материал со спиральными связями. По меньшей мере, один материал со спиральными связями может содержать синтетический материал. По меньшей мере, один материал со спиральными связями может содержать нержавеющую сталь. Проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования может содержать проницаемый материал, который армирован, по меньшей мере, одной лентой в виде материала со спиральными связями.
В соответствии с изобретением также создан способ сушки бумажного полотна в прессующем устройстве, причем способ включает в себя перемещение бумажного полотна, расположенного между, по меньшей мере, одним первым материалом и, по меньшей мере, одним вторым материалом, между опорной поверхностью и элементом для создания давления и пропускают текучую среду сквозь бумажное полотно, по меньшей мере, один первый и второй материалы и опорную поверхность.
В соответствии с изобретением также создан ленточный пресс для бумагоделательной машины, причем ленточный пресс содержит вакуумный вал, имеющий наружную поверхность и, по меньшей мере, одну зону отсасывания. Проницаемая лента имеет первую сторону и направляется над частью указанной наружной поверхности указанного вакуумного вала. Проницаемая лента имеет натяжение, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 30 кН/м. Первая сторона имеет открытую зону, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 25%, и зону контакта, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 10%, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 25%. Полотно перемещается между проницаемой лентой и наружной поверхностью вала.
По меньшей мере, одна зона отсасывания может иметь периферийную длину, составляющую от приблизительно 200 мм до приблизительно 2500 мм. Периферийная длина образует дугу, составляющую от приблизительно 80 градусов до приблизительно 180 градусов. Периферийная длина образует дугу, составляющую от приблизительно 80 градусов до приблизительно 130 градусов. По меньшей мере, одна зона отсасывания может быть приспособлена для подвода вакуума в течение времени пребывания полотна в машине, которое равно или превышает приблизительно 40 мс. Время пребывания может быть равно или превышать приблизительно 50 мс. Проницаемая лента может воздействовать с силой прижима на указанный вакуумный вал в течение первого времени пребывания, которое равно или превышает приблизительно 40 мс. По меньшей мере, одна зона отсасывания может быть приспособлена для подвода вакуума в течение второго времени пребывания полотна в машине, которое равно или превышает приблизительно 40 мс. Второе время пребывания может быть равно или превышать приблизительно 50 мс. Первое время пребывания может быть равно или превышать приблизительно 50 мс. Проницаемая лента может содержать, по меньшей мере, один материал со спиральными связями. По меньшей мере, один материал со спиральными связями может содержать синтетический материал. По меньшей мере, один материал со спиральными связями может содержать нержавеющую сталь. По меньшей мере, один материал со спиральными связями может иметь натяжение, которое составляет от приблизительно 30 кН/м до приблизительно 80 кН/м. Натяжение может составлять от приблизительно 35 кН/м до приблизительно 50 кН/м.
В соответствии с изобретением также создан способ прессования и сушки бумажного полотна, причем способ включает в себя прессование, посредством элемента для создания давления, бумажного полотна между, по меньшей мере, одним первым материалом и, по меньшей мере, одним вторым материалом и одновременное пропускание текучей среды сквозь бумажное полотно и, по меньшей мере, один первый и второй материалы.
Прессование может осуществляться в течение времени пребывания полотна в машине, которое равно или превышает приблизительно 40 мс. Время пребывания может быть равно или превышать приблизительно 50 мс. Одновременное перемещение может осуществляться в течение времени пребывания полотна в машине, которое равно или превышает приблизительно 40 мс. Время пребывания может быть равно или превышать приблизительно 50 мс. Элемент для создания давления может содержать устройство, которое обеспечивает подвод вакуума. Давление вакуума может превышать приблизительно 0,5 бар. Давление вакуума может превышать приблизительно 1 бар. Давление вакуума может превышать приблизительно 1,5 бар.
При использовании системы согласно изобретению отсутствует необходимость в сушке проходящим насквозь воздухом. Бумага, имеющая такое же качество, как и полученная в машине для сушки проходящим насквозь воздухом, будет получена при применении системы по изобретению, использующей все потенциальные возможности принудительной сушки, которая более эффективна при сушке листа от уровня содержания сухого вещества, составляющего 35%, до уровня содержания сухого вещества, составляющего более 90%.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеупомянутые и другие признаки и преимущества данного изобретения и способ достижения их станут более очевидными, и изобретение будет лучше понято при изучении нижеприведенного описания варианта осуществления изобретения, рассматриваемого совместно с прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг.1, 2, 2а и 3-8 показывают схематические сечения различных вариантов осуществления усовершенствованных систем обезвоживания согласно настоящему изобретению;
фиг.9 представляет собой схематическое сечение усовершенствованной системы обезвоживания вместе с вариантом осуществления ленточного пресса согласно настоящему изобретению;
фиг.10 представляет собой вид поверхности одной стороны проницаемой ленты ленточного пресса с фиг.9;
фиг.11 представляет собой вид противоположной стороны проницаемой ленты с фиг.10;
фиг.12 представляет собой сечение проницаемой ленты с фиг.10 и 11;
фиг.13 представляет собой увеличенное сечение проницаемой ленты с фиг.10-12;
фиг.13а представляет собой увеличенное сечение проницаемой ленты с фиг.10-12 и иллюстрирует возможные треугольные канавки;
фиг.13b представляет собой увеличенное сечение проницаемой ленты с фиг.10-12 и иллюстрирует возможные полукруглые канавки;
фиг.13с представляет собой увеличенное сечение проницаемой ленты с фиг.10-12 и иллюстрирует возможные трапециевидные канавки;
фиг.14 представляет собой сечение проницаемой ленты с фиг.11 по линии В-В сечения;
фиг.15 представляет собой сечение проницаемой ленты с фиг.11 по линии А-А сечения;
фиг.16 представляет собой сечение другого варианта осуществления проницаемой ленты с фиг.11 по линии В-В сечения;
фиг.17 представляет собой сечение другого варианта осуществления проницаемой ленты с фиг.11 по линии А-А сечения;
фиг.18 представляет собой вид поверхности еще одного варианта осуществления проницаемой ленты по настоящему изобретению;
фиг.19 представляет собой вид сбоку части проницаемой ленты с фиг.18;
фиг.20 представляет собой схематическое сечение еще одной усовершенствованной системы обезвоживания с вариантом осуществления ленточного пресса согласно настоящему изобретению;
фиг.21 представляет собой местный вид в увеличенном масштабе одного обезвоживающего материала, который может быть использован в усовершенствованных системах обезвоживания по настоящему изобретению;
фиг.22 представляет собой местный вид в увеличенном масштабе другого обезвоживающего материала, который может быть использован в усовершенствованных системах обезвоживания по настоящему изобретению;
фиг.23 представляет собой сильно увеличенное схематическое сечение одного варианта осуществления прессующей части усовершенствованной системы обезвоживания в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.24 представляет собой сильно увеличенное схематическое сечение другого варианта осуществления прессующей части усовершенствованной системы обезвоживания в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.25 представляет собой схематическое сечение еще одной усовершенствованной системы обезвоживания с еще одним вариантом осуществления ленточного пресса согласно настоящему изобретению;
фиг.26 представляет собой частичное изображение сбоку возможной проницаемой ленты, которая может быть использована в усовершенствованных системах обезвоживания по настоящему изобретению;
фиг.27 представляет собой частичное изображение сбоку другой возможной проницаемой ленты, которая может быть использована в усовершенствованных системах обезвоживания по настоящему изобретению;
фиг.28 представляет собой схематическое сечение еще одной усовершенствованной системы обезвоживания с вариантом осуществления ленточного пресса, в котором используется прижимной башмак в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.29 представляет собой схематическое сечение еще одной усовершенствованной системы обезвоживания с вариантом осуществления ленточного пресса, в котором используется прессующий вал в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.30а иллюстрирует участок металлической ленты Ashworth, которая может быть использована в изобретении. Части ленты, которые показаны черным цветом, представляют собой зоны контакта, в то время как части ленты, показанные белым цветом, представляют собой неконтактирующие зоны;
фиг.30b иллюстрирует участок металлической ленты Cambridge, которая может быть использована в изобретении. Части ленты, которые показаны черным цветом, представляют собой зоны контакта, в то время как части ленты, показанные белым цветом, представляют собой неконтактирующие зоны; и
фиг.30с иллюстрирует участок проволочной сетки Voith Fabrics, которая может быть использована в изобретении. Части ленты, которые показаны черным цветом, представляют собой зоны контакта, в то время как части ленты, показанные белым цветом, представляют собой неконтактирующие зоны.
Соответствующие ссылочные позиции обозначают соответствующие детали и части на нескольких видах. Приведенные в качестве примера варианты осуществления, представленные здесь, иллюстрируют один или несколько приемлемых или предпочтительных вариантов осуществления изобретения, и подобные иллюстративные примеры не следует рассматривать как ограничивающие объем изобретения каким-либо образом.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Детали, показанные здесь, представлены только в качестве примера и в целях иллюстративного рассмотрения вариантов осуществления настоящего изобретения и приведены в интересах представления того, что, как полагают, является наиболее полезным и легкопонимаемым описанием принципов и концептуальных аспектов настоящего изобретения. В этой связи, не сделано никакой попытки показать конструктивные детали настоящего изобретения более подробно, чем это необходимо для основополагающего понимания настоящего изобретения, при этом описание рассматривается вместе с чертежами, что делает очевидным для специалистов в данной области техники то, каким образом варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы на практике.
2
3
Далее рассматриваются чертежи. На фиг.1 показана схема усовершенствованной системы обезвоживания, в которой используется основное поле давления в виде ленточного пресса 18. Структурированный материал 4 несет отформованное полотно W к вакуумному коробу 5, который требуется для достижения уровня содержания сухого вещества от приблизительно 15% до приблизительно 25% на перемещающемся полотне с номинальной поверхностной плотностью 20 г/м при вакууме от приблизительно -0,2 до приблизительно -0,8 бар и предпочтительно может работать при уровне от приблизительно -0,4 до приблизительно -0,6 бар. Вакуумный вал 9 приводится в действие при уровне вакуума от приблизительно -0,2 до приблизительно -0,8 бар, предпочтительно он приводится в действие при уровне -0,4 бар или выше. Ленточный пресс 18 включает в себя одно сшитое концами полотно 32 материала, способное обеспечить приложение давления к не контактирующей с листом стороне структурированного материала 4, который несет полотно W по отсасывающему валу 9. Материал 32 представляет собой непрерывную или бесконечную циркулирующую ленту, которая направляется вокруг множества направляющих валиков и характеризуется тем, что она является проницаемой. Возможный колпак 11 для подачи горячего воздуха расположен в пределах ленты 32 и расположен над вакуумным валом 9 для улучшения обезвоживания. Вакуумный вал 9 включает в себя, по меньшей мере, одну зону Z вакуума, которая имеет периферийную длину от приблизительно 200 мм до приблизительно 2500 мм, предпочтительно от приблизительно 800 мм до приблизительно 1800 мм и более предпочтительно - от приблизительно 1200 мм до приблизительно 1600 мм. Толщина корпуса вакуумного вала может предпочтительно находиться в интервале от приблизительно 25 мм до приблизительно 75 мм. Среднее значение интенсивности воздушного потока, проходящего сквозь полотно 112 на площади зоны Z отсасывания, может составлять приблизительно 150 м/мин на метр ширины машины. Уровень содержания сухого вещества, покидающего отсасывающий вал 9, составляет от приблизительно 25% до приблизительно 55% в зависимости от установленных опций и предпочтительно превышает приблизительно 30%, более предпочтительно превышает приблизительно 35% и даже более предпочтительно превышает приблизительно 40%. Возможный пересасывающий отсасывающий короб 12 может быть использован для обеспечения того, что лист или полотно W будет перемещаться вместе со структурированным материалом 4 и отделится от обезвоживающего материала 7. Следует отметить, что направления воздушного потока в первом поле давления (то есть у короба 5) и в основном поле давления (то есть образованном вакуумным валом 9) противоположны друг другу. В системе также используется один или несколько спрысков 8 и одна или несколько сукномоек 6 типа Уле.
Имеет место значительное повышение степени сухости при использовании ленточного пресса 18. Лента 32 должна обладать способностью выдерживать увеличение натяжения ленты до приблизительно 80 кН/м без ее разрушения и без снижения качества полотна. Каждое увеличение натяжения ленты на 20 кН/м обеспечивает повышение степени сухости полотна W ориентировочно на приблизительно 2%. Синтетическая лента может не достичь заданного усилия, составляющего менее приблизительно 45 кН/м, и лента может растянуться слишком сильно во время перемещения на машине. По этой причине лента 32 может представлять собой, например, ленту, поддающуюся сшиванию иглами, проволочную сетку со спиральными нитями и, возможно, даже металлическую ленту из нержавеющей стали.
Проницаемая лента 32 может иметь нити, соединенные друг с другом посредством сплетения по существу спиральных тканых нитей с поперечными нитями для образования материала со связями. К неограничивающим примерам данной ленты можно отнести металлическую ленту Ashworth, металлическую ленту Cambridge и материал со связями Voith Fabrics, которые показаны на фиг.30а-с. Проволочная сетка со спиральными нитями, описанная в данном описании, также может быть изготовлена из полимерного материала и/или предпочтительно имеет натяжение в диапазоне от приблизительно 30 кН/м до 80 кН/м и предпочтительно от приблизительно 35 кН/м до приблизительно 50 кН/м. Это обеспечивает улучшенную работоспособность ленты, которая не способна выдерживать высокие натяжения, и сбалансировано с достаточным обезвоживанием бумажного полотна. На фиг.30а проиллюстрирован участок металлической ленты Ashworth, которая приемлема для использования в изобретении. Части ленты, которые показаны черным цветом, представляют зоны контакта, в то время как части ленты, показанные белым цветом, представляют собой неконтактирующие зоны. Лента Ashworth представляет собой металлическую ленту в виде материала, которая имеет натяжение, составляющее приблизительно 60 кН/м. Открытая зона может составлять от приблизительно 75% до приблизительно 85%. Зона контакта может составлять от приблизительно 15% до приблизительно 25%. На фиг.30b проиллюстрирован участок металлической ленты Cambridge, которая предпочтительна для использования в изобретении. В данном случае части ленты, которые показаны черным цветом, также представляют зоны контакта, в то время как части ленты, показанные белым цветом, представляют собой неконтактирующие зоны. Лента Cambridge представляет собой металлическую ленту в виде материала, которая имеет натяжение, составляющее приблизительно 50 кН/м. Открытая зона может составлять от приблизительно 68% до приблизительно 76%. Зона контакта может составлять от приблизительно 24% до приблизительно 32%. В завершение, на фиг.30с проиллюстрирован участок проволочной сетки Voith Fabrics, которая наиболее предпочтительна для использования в изобретении. Части ленты, которые показаны черным цветом, представляют зоны контакта, в то время как части ленты, показанные белым цветом, представляют собой неконтактирующие зоны. Лента Voith Fabrics может представлять собой полимерный материал, который имеет натяжение, составляющее приблизительно 40 кН/м. Открытая зона может составлять от приблизительно 51% до приблизительно 62%. Зона контакта может составлять от приблизительно 38% до приблизительно 49%.
Обезвоживающий материал 7 может иметь очень тонкую структуру, которая приводит к уменьшению переносимого количества воды на порядок величины для повышения эффективности обезвоживания и уменьшения/устранения явления повторного смачивания, которое можно видеть в структурах по предшествующему уровню техники. Однако, как представляется, это не дает каких-либо преимуществ с точки зрения сухости в ленточном прессе, который действует с силой прижима на тонкую препятствующую повторному смачиванию мембрану. Имеющие бульшую толщину и бульшую мягкость структуры ленты "выигрывают" больше от ленточного пресса. Сукно с прошитой иглами ваточной структурой может представлять собой лучшую опцию для ленты 7. Посредством нагрева обезвоживающего материала 7 всего до приблизительно 50°С можно достичь повышения степени сухости всего на приблизительно 1,5%. Очевидно, что при всех значениях времени пребывания полотна в машине, превышающих приблизительно 50 мс, время пребывания не влияет на сухость, и чем выше уровень вакуума в вале 9, тем выше степень сухости полотна W.
Что касается суспензии волокон, используемой для полотна W, то можно достичь существенно большей сухости при использовании измельченной массы с высокой вязкостью в сравнении с использованием измельченной массы с низкой вязкостью. Меньшее значение градуса размола по прибору Шоппера-Риглера, меньшее количество "мелочи", более высокая пористость приводят к лучшей способности к обезвоживанию. Также может быть предпочтительным использование надлежащей композиции бумаги. Посредством проведения сравнительных испытаний с рафинированием до высокой вязкости (до вязкости приблизительно 30%) и рафинированием до низкой вязкости (до вязкости приблизительно 4,5%) была достигнута та прочность на растяжение, которая требуется для бумаги для бумажных полотенец, но при меньшем значении градуса размола. Та же прочность на растяжение была достигнута посредством размола 100%-ной хвойной древесины до 17 градусов размола по прибору Шоппера-Риглера вместо 21 градуса размола по прибору Шоппера-Риглера, то есть в результате имело место снижение градуса размола по прибору Шоппера-Риглера приблизительно на 4 градуса. Посредством сравнения рафинирования до высокой вязкости с рафинированием до низкой вязкости при одной и той же степени размола, то есть при 17 градусах размола по прибору Шоппера-Риглера, было достигнуто повышение прочности на растяжение на 30% при использовании рафинирования до высокой вязкости. Рафинирование до высокой вязкости было выполнено с помощью сгустителя, который может представлять собой пресс с проволочной сеткой или винтовой пресс, за которым следует дисковое распределительное устройство с набивкой для рафинирования. Это возможно для санитарно-бытовых бумаг, поскольку требуемая прочность на растяжение является низкой. Для достижения заданной прочности на растяжение для бумаги для полотенец были использованы два прохода через дисковое распределительное устройство. Большое преимущество описанного выше способа заключается в уменьшении градуса размола, что приводит к меньшему количеству "мелочи", меньшему количеству удерживаемой воды, более высокой пористости и лучшей обезвоживающей способности для принципа построения усовершенствованной системы обезвоживания. При лучшей обезвоживающей способности существует возможность увеличения скорости машины, и, кроме того, меньшая степень размола приводит к повышению качества бумаги.
Варианты реализации основного поля давления включают в себя отсасывающий вал или отсасывающий короб. Неограничивающие примеры подобных устройств описаны здесь. Средняя скорость воздушного потока, проходящего через лист или полотно в основном поле давления, составляет предпочтительно приблизительно 6 м/с.
Далее будут описаны неограничивающие примеры или аспекты обезвоживающего материала 7. Одна предпочтительная структура представляет собой традиционный прессующий материал с отверстиями, пробитыми иглами, с несколькими слоями волокон прочеса, при этом волокна прочеса находятся в диапазоне от приблизительно 0,5 дтекс до приблизительно 22 дтекс. Лента 7 может включать в себя комбинацию волокон с разными значениями в дтекс. Она может также предпочтительно содержать адгезив для дополнения сцепления волокон, например волокна или частицы с низкой температурой плавления, и/или может быть обработана смолой или каучуком. Лента 7 может представлять собой тонкую структуру, которая предпочтительно имеет толщину, составляющую менее приблизительно 1,50 мм, или более предпочтительно - менее приблизительно 1,25 мм, и наиболее предпочтительно - менее приблизительно 1,0 мм. Лента 7 может включать в себя уточные нити, которые могут представлять собой многоволоконные нити, обычно крученые/имеющие несколько сложений. Уточные нити также могут представлять собой сплошные одиночные нити с диаметром, обычно составляющим менее приблизительно 0,30 мм, предпочтительно с диаметром приблизительно 0,20 мм или с диаметром всего приблизительно 0,10 мм. Уточные нити могут представлять собой одиночную нить, могут быть кручеными или многокруточными, или соединенными бок о бок нитями, или иметь плоскую форму. В ленте 7 также могут использоваться нити основы, которые являются одноволоконными и которые имеют диаметр от приблизительно 0,30 мм до приблизительно 0,10 мм. Они могут быть кручеными или одиночными элементарными нитями, которые могут иметь диаметр, предпочтительно составляющий приблизительно 0,20 мм. Лента 7 может быть пробита иглами с образованием прямоточных отводных каналов, и при этом предпочтительно может использоваться по существу однородная пробивка иглами. Лента 7 может также включать в себя возможный тонкий гидрофобный слой, нанесенный на одну из ее поверхностей и имеющий воздухопроницаемость, составляющую, например, от приблизительно 5 до приблизительно 100 кубических футов в минуту и предпочтительно приблизительно 19 кубических футов в минуту или более, наиболее предпочтительно - приблизительно 35 кубических футов в минуту или более. Средний диаметр пор может находиться в интервале от приблизительно 5 до приблизительно 75 микрон, предпочтительно составляет приблизительно 25 микрон или больше, более предпочтительно составляет приблизительно 35 микрон или больше. Лента 7 может быть изготовлена из различных синтетических полимерных материалов или даже шерсти и т.д. и предпочтительно может быть изготовлена из полиамидов, например, таких как Найлон 6.
Альтернативная структура для ленты 7 может представлять собой тканое основное полотно, присоединенное путем ламинирования к слою, препятствующему повторному смачиванию. Основное полотно представляет собой тканую бесконечную структуру, в которой используются одноволоконные нити основы (нити, проходящие в поперечном направлении машины в бумагоделательной машине) с диаметром от приблизительно 0,10 мм до приблизительно 0,30 мм и предпочтительно с диаметром 0,20 мм и комбинированные многоволоконные нити, обычно крученые/имеющие несколько сложений. Нити также могут представлять собой сплошные одиночные нити с диаметром, обычно составляющим менее приблизительно 0,30 мм, предпочтительно с диаметром приблизительно 0,20 мм или с диаметром, составляющим всего приблизительно 0,10 мм. Уточные нити могут представлять собой одиночную нить, могут быть кручеными или многокруточными, или соединенными бок о бок нитями, или иметь плоскую форму (нити, проходящие в направлении движения в бумагоделательной машине). Основной материал может быть присоединен путем ламинирования к слою, препятствующему повторному смачиванию, который предпочтительно представляет собой тонкую эластомерную литую проницаемую мембрану. Проницаемая мембрана может иметь толщину, составляющую приблизительно 1,05 мм и предпочтительно составляющую менее приблизительно 1,05 мм. Назначение тонкой эластомерной литой мембраны состоит в предотвращении повторного смачивания листа посредством создания буферного слоя воздуха, чтобы замедлить перемещение воды обратно в лист, поскольку воздух должен быть перемещен до того, как вода сможет достичь листа. Процесс ламинирования может быть выполнен либо посредством вплавления эластомерной мембраны в тканое основное полотно, либо посредством сшивания двух или менее тонких слоев волокон прочеса на лицевой стороне с двумя или менее тонкими слоями волокон прочеса на задней стороне для скрепления двух слоев вместе. Возможный тонкий гидрофобный слой может быть нанесен на поверхность. Данный возможный слой может иметь воздухопроницаемость, составляющую приблизительно 130 кубических футов в минуту или менее, предпочтительно приблизительно 100 кубических футов в минуту или менее и наиболее предпочтительно - приблизительно 80 кубических футов в минуту или менее. Лента 7 может иметь средний диаметр пор, составляющий приблизительно 140 микрон или менее, более предпочтительно - приблизительно 100 микрон или менее и наиболее предпочтительно - приблизительно 60 микрон или менее.
В еще одной альтернативной структуре для ленты 7 используется препятствующая повторному смачиванию мембрана, которая включает в себя тонкое тканое многоволоконное текстильное полотно, присоединенное путем ламинирования к тонкой перфорированной гидрофобной пленке, с воздухопроницаемостью, составляющей 35 кубических футов в минуту или менее, предпочтительно 25 кубических футов в минуту или менее, со средним размером пор 15 микрон.
В ленте также предпочтительно могут использоваться вертикальные проточные каналы. Они могут быть созданы посредством нанесения полимерных материалов путем напрессовки на материал. Они также могут быть образованы за счет особой структуры переплетения, в которой используются нити с низкой температурой плавления, которые впоследствии подвергаются термоформованию для образования каналов и воздушных пробок для предотвращения утечки. Подобные структуры могут быть пробиты иглами для обеспечения улучшения фактуры и повышения износостойкости.
Материалы, используемые для ленты 7, также могут быть сшиты/соединены на машине, будучи натянутыми, когда материалы уже соединены. Способ сшивания/соединения на машине не влияет на процесс обезвоживания.
Поверхность материалов 7, описанных в данной заявке, может быть модифицирована для изменения поверхностной энергии. Они также могут иметь "заблокированные" свойства в отношении потока в плоскости с тем, чтобы обеспечить поток исключительно в направлении z.
Устройство с Фиг.1 также может иметь следующую конфигурацию. Ленточный пресс 18 установлен над вакуумным валом 9. Сшитое концами полотно проницаемого материала 32 способно обеспечить приложение давления к не контактирующей с листом стороне структурированного материала 4, который несет полотно W вокруг отсасывающего вала 9. Одиночный материал 32 характеризуется тем, что он является проницаемым. Возможный колпак 11 для подачи горячего воздуха установлен над вакуумным валом 9 внутри ленточного пресса 18 для улучшения обезвоживания. Проницаемый материал 32, используемый в ленточном прессе 18, представляет собой специально спроектированную прижимную ленту с удлиненной зоной прессования, например, гибкую армированную полиуретановую ленту, которая обеспечивает низкую степень прессования в диапазоне от приблизительно 30 кПа до приблизительно 150 кПа и предпочтительно превышающую приблизительно 100 кПа. Это означает, что если, например, отсасывающий вал 9 имеет диаметр, составляющий приблизительно 1,2 метра, натяжение материала ленты 32 может превышать приблизительно 30 кН/м и предпочтительно превышать приблизительно 50 кН/м. Длина зоны прессования может быть меньше периферийной длины зоны Z отсасывания, может быть равна или превышать периферийную длину зоны Z отсасывания вала 9. Прижимная лента 32 с удлиненной зоной прессования может иметь канавки или она может иметь монопланарную поверхность. Материал 32 может иметь сетку просверленных отверстий, так что на лист W одновременно будет воздействовать как прессование, так и разрежение с воздушным потоком. Было доказано, что данное сочетание позволяет повысить уровень содержания сухого вещества в листе всего на приблизительно 15%. Специально спроектированная прижимная лента с удлиненной зоной прессования представляет собой только пример конкретного материала, который может быть использован для данного способа, и представляет собой отнюдь не единственный тип структуры, который может быть использован. Одним существенным признаком проницаемого материала 32 для ленточного пресса 18 является материал, который может работать при чрезвычайно высоком рабочем натяжении (то есть приблизительно 50 кН/м или выше) при сравнительно большой площади поверхностного контакта (то есть приблизительно 10% или 25% или более) и большой открытой зоне (то есть приблизительно 25% или более).
Примером другой опции для ленты 32 является тонкая проволочная сетка со спиральными нитями. Проволочная сетка со спиральными нитями может быть использована сама в качестве материала 32, или, например, она может быть расположена внутри прижимной ленты с удлиненной зоной прессования. Как описано выше, материал 32 перемещается над структурированным материалом 4, обеспечивая приложение к нему давления. Давление затем передается через структурированный материал 4, который несет полотно W. Подушкообразные зоны полотна W, имеющие высокую поверхностную плотность, защищены от данного давления, поскольку они находятся внутри "тела" структурированного материала 4. Следовательно, данный процесс прессования не оказывает отрицательного воздействия на качество полотна, но позволяет повысить интенсивность обезвоживания, обеспечиваемую отсасывающим валом. Лента 32, используемая в ленточном прессе, показанном на фиг.1, также может представлять собой ленту, которая используется в ленточных прессах, описанных здесь со ссылкой на фиг.9-28.
В соответствии с изобретением также предусмотрено то, что отсасывающий вал 9 может быть расположен между отливным устройством и американским сушильным цилиндром. Лист или полотно W перемещается вокруг отсасывающего вала 9. Вал имеет отдельный материал 32, который перемещается вместе со специально предназначенным для этого обезвоживающим материалом 7. Он может также иметь второй материал, проходящий под обезвоживающим материалом 7 для дополнительного распределения воздуха. Полотно W входит в контакт с обезвоживающим материалом 7 и обезвоживается в достаточной степени для того, чтобы ускорить его перемещение к нагретому американскому сушильному цилиндру/колпаку для дополнительной сушки и последующего крепирования. На фиг.2 показано несколько из возможных дополнительных опций для улучшения процесса. Однако это отнюдь не полный перечень, и они показаны только для демонстрационных целей. В соответствии с одним аспектом изобретения обеспечивается образование полотна легковесной тонкой бумаги на структурированном материале 4 (который также может представлять собой материал для тиснения или для сушки проходящим насквозь воздухом) и получение такого полотна W с уровнем содержания сухого вещества, достаточным для осуществления перемещения к американскому сушильному цилиндру для последующей сушки, крепирования и намотки на бобину.
2
3
Как показано на фиг.2, вакуумный короб 5 используется для достижения уровня содержания сухого вещества от приблизительно 15% до приблизительно 25% для полотна W с номинальной поверхностной плотностью 20 г/м, при этом он работает при уровне вакуума от приблизительно -0,2 бар до приблизительно -0,8 бар и может предпочтительно работать при уровне от приблизительно -0,4 бар до приблизительно -0,6 бар. Вакуумный вал 9 приводится в действие при уровне вакуума от приблизительно -0,2 бар до приблизительно -0,8 бар и предпочтительно приводится в действие при уровне от приблизительно -0,4 бар или выше. Возможный колпак 11 для подачи горячего воздуха установлен над вакуумным валом 9 для улучшения обезвоживания. Периферийная длина зоны Z вакуума внутри вакуумного вала 9 может составлять от приблизительно 200 мм до приблизительно 2500 мм, предпочтительно составляет от приблизительно 800 мм до приблизительно 1800 мм и более предпочтительно составляет от приблизительно 1200 мм до приблизительно 1600 мм. В качестве неограничивающего примера толщина корпуса вакуумного вала может предпочтительно находиться в интервале от приблизительно 25 мм до приблизительно 75 мм. Среднее значение интенсивности воздушного потока, проходящего сквозь полотно 112 на площади зоны Z отсасывания, может составлять приблизительно 150 м/мин на метр ширины машины. Уровень содержания сухого вещества, покидающего отсасывающий вал 9, может составлять от приблизительно 25% до приблизительно 55% в зависимости от установленных опций и предпочтительно превышает приблизительно 30%, даже более предпочтительно превышает приблизительно 35% и наиболее предпочтительно превышает приблизительно 40%.
Возможный вакуумный короб 12 может быть использован для обеспечения того, что лист или полотно W будет перемещаться вместе со структурированным материалом 4 за вакуумным валом 9. Возможный вакуумный короб вместе с колпаком 13 для подачи горячего воздуха также может быть использован для повышения уровня содержания сухого вещества в листе за вакуумным валом 9 и перед американским сушильным цилиндром 16. Кроме того, может быть использован сеткоповоротный валик 14. Как показано на фиг.2а, валик 14 может представлять собой отсасывающий поворотный валик с колпаком 11' для подачи горячего воздуха. В качестве неограничивающего примера стандартный прижимной валик 15 также может представлять собой башмачный пресс с шириной башмака, составляющей 80 мм или более, предпочтительно 120 мм или более, и он может использоваться с максимальным пиковым давлением, которое предпочтительно составляет менее приблизительно 2,5 МПа. Для создания даже более длинной зоны прессования для облегчения перемещения полотна к американскому сушильному цилиндру 16 от ленты 4 полотно W вместе со структурированным материалом 4 вводится в контакт с поверхностью американского сушильного цилиндра 16 перед зоной прессования, образованной валиком 15 и американским сушильным цилиндром 16. Альтернативно, структурированный материал 4 может находиться в контакте с поверхностью американского сушильного цилиндра 16 на некотором расстоянии после зоны прессования, образованной валиком 15 и американским сушильным цилиндром 16. В соответствии с еще одной альтернативной возможностью могут быть использованы оба признака или комбинация из данных признаков.
Как показано на фиг.2, в конструкции используется напорный ящик 1, формующий вал 2, который может представлять собой сплошной или отсасывающий формующий вал, формующий материал 3, который может представлять собой DSP-ленту, множество сукномоек 6, 6' типа Уле, множество спрысков 8, 8' и 8", множество ловушек 10, 10' и 10" и колпак 17.
На фиг.3 показан еще один вариант осуществления усовершенствованной системы обезвоживания. Данный вариант осуществления по существу такой же, как вариант осуществления, показанный на фиг.2, и выполнен с добавлением ленточного пресса 18, расположенного над отсасывающим валом 9, вместо нагретого колпака. Ленточный пресс 18 включает в себя одно сшитое концами полотно 32 материала. Материал 32 представляет собой проницаемую ленту, которая обеспечивает приложение давления к не контактирующей с листом стороне структурированного материала 4, который несет полотно W вокруг отсасывающего вала 9. Проницаемый материал 32 может представлять собой материал любого типа, описанный в настоящей заявке как образующий ленточный пресс вместе с отсасывающим валом или отсасывающим коробом, такой как лента 32, описанная со ссылкой, например, на фиг.1 и 4-8.
На фиг.4 показан еще один вариант осуществления усовершенствованной системы обезвоживания. Система аналогична системам, показанным на фиг.2 и 3, и в ней используется как ленточный пресс 18, описанный со ссылкой на фиг.3, так и колпак 11 такого типа, как описанный со ссылкой на фиг.2. Колпак 11 представляет собой колпак для подачи горячего воздуха и расположен над проницаемым материалом 4. Материал 4 может представлять собой, например, прижимную ленту с удлиненной зоной прессования или проволочную сетку со спиральными нитями описанного в данной заявке типа. Как и во многих из предыдущих вариантов осуществления, лента 4 перемещается над верхней поверхностью структурированного материала 4, который несет полотно W. Как и в случае предыдущих вариантов осуществления, полотно W расположено между структурированной лентой 4 и обезвоживающей лентой 7 таким образом, что полотно W находится в контакте с обезвоживающим материалом 7, когда он охватывает отсасывающий вал 9. Таким образом, облегчается обезвоживание полотна W.
На фиг.5 показан еще один вариант осуществления усовершенствованной системы обезвоживания. Данный вариант осуществления аналогичен варианту осуществления по фиг.3, за исключением того, что между отсасывающим валом 9 и американским сушильным цилиндром 16 (и вместо отсасывающего короба и колпака 13) расположено устройство BD для ускоренной сушки, предназначенное для дополнительной сушки полотна перед перемещением полотна W к американскому сушильному цилиндру 16 и месту прессования между валиком 15 и цилиндром 16. Ценность устройства BD для ускоренной сушки состоит в том, что оно обеспечивает дополнительную сушку для системы/способа, так что машина будет иметь увеличенную производственную мощность. Полотно W перемещается в устройство BD для ускоренной сушки, когда полотно находится на структурированном материале 4. Затем лист или полотно W вводится в контакт с горячей поверхностью цилиндра 19 устройства для ускоренной сушки и перемещается вокруг горячего цилиндра, при этом оно выходит значительно более сухим по сравнению с тем, каким оно входило в устройство BD для ускоренной сушки. Тканый материал 22 перемещается над структурированным материалом 4 вокруг цилиндра 19 устройства для ускоренной сушки. Сверху над этим тканым материалом 22 имеется специально выполненный металлический материал 21, который находится в контакте как с тканым материалом 22, так и с охлаждающей рубашкой 20, которая обеспечивает приложение давления ко всем материалам 4, 21, 22 и полотну W. И в данном случае подушкообразные зоны полотна W, имеющие высокую поверхностную плотность, защищены от данного давления, поскольку они находятся внутри "тела" структурированного материала 4. В результате данная конструкция/способ прессования не оказывают отрицательного влияния на качество полотна, но вместо этого обеспечивают повышение скорости сушки в устройстве BD для ускоренной сушки. Устройство BD для ускоренной сушки обеспечивает приложение достаточного давления для удерживания полотна W у горячей поверхности цилиндра 19 сушильного устройства, в результате чего предотвращается образование вздутий. Пар, который образуется в точках перегиба в структурированном материале 4 и который проходит сквозь тканый материал 22, конденсируется на металлическом материале 21. Металлический материал 21 изготовлен из материала с высокой теплопроводностью и находится в контакте с охлаждающей рубашкой 20. Это позволяет уменьшить его температуру до температур, которые значительно ниже температуры пара. Водяной конденсат улавливается в тканом материале 22, который впоследствии обезвоживается с помощью обезвоживающего устройства 23 после выхода его из контакта с цилиндром 19 устройства для ускоренной сушки и перед повторным входом в контакт с ним.
В соответствии с изобретением также предусмотрено то, что в зависимости от размера устройства BD для ускоренной сушки потребность в отсасывающем вале 9 может быть устранена. Кроме того, в качестве дополнительной опции также в зависимости от размера устройства BD для ускоренной сушки возможно фактическое крепирование на поверхности сушильного цилиндра 19 устройства для ускоренной сушки, в результате чего устраняется необходимость в американском сушильном цилиндре 16.
2
Фиг.6 представляет собой еще один вариант осуществления усовершенствованной системы обезвоживания. Данная система аналогична системе по фиг.3, за исключением того, что между отсасывающим валом 9 и американским сушильным цилиндром 16 расположен пресс 24 с продувкой воздуха. В качестве неограничивающего примера пресс 24 с продувкой воздуха представляет собой четырехвальный групповой пресс, в котором используется воздух, имеющий высокую температуру, то есть данный пресс может представлять собой пресс для сушки проходящим насквозь воздухом, имеющим высокую температуру и давление (HPTAD). Пресс 24 с продувкой воздуха используется для дополнительной сушки полотна перед перемещением полотна W к американскому сушильному цилиндру 16 и месту прессования, образованному между цилиндром 16 и валиком 15. Альтернативно, можно использовать U-образную коробчатую конструкцию, подобную показанной в патенте США 6454904 и/или патенте США 6096169, описания которых полностью включены в данную заявку посредством ссылки. Подобные устройства используются для механического обезвоживания вместо сушки проходящим насквозь воздухом. Как показано на фиг.6, система 24 или четырехвальный групповой пресс включает в себя основной вал 25, вентилируемый вал 26 и два закрывающих вала 27, 28. Назначение данного группового пресса состоит в образовании герметичной камеры, в которой может быть повышено давление. При надлежащей герметизации может существовать небольшое прессующее воздействие в каждой из точек контакта с валами. Данное прессующее воздействие оказывается только на выступающие места перегиба материала 4. Таким образом, подушкообразные зоны материала 4 остаются защищенными, и поддерживается качество листа. Камера давления содержит воздух, имеющий высокую температуру, например, приблизительно 150°С или выше, и находится под существенно более высоким давлением, чем обычные устройства для сушки проходящим насквозь воздухом. Давление может, например, превышать 1,5 фунта на кв. дюйм, что приводит к значительно более высокой интенсивности сушки по сравнению с обычным устройством для сушки проходящим насквозь воздухом. В результате требуется меньшее время пребывания полотна в машине, и устройство 24 для сушки проходящим насквозь воздухом, имеющим высокую температуру и давление, может быть выполнено с существенно меньшими размерами по сравнению с обычным барабаном для сушки проходящим насквозь воздухом, что позволяет легко встроить его в систему. При работе горячий воздух, находящийся под высоким давлением, проходит через возможный материал 28 для рассеивания воздуха, через лист W, переносимый на структурированном материале 4, и затем в вентилируемый вал 26. Возможный материал 28 для рассеивания воздуха может потребоваться для предотвращения перемещения листа W вслед за одним из закрывающих валов 28 в четырехвальном групповом устройстве. Материал 28 для рассеивания воздуха должен иметь очень открытую структуру (то есть он может иметь высокую воздухопроницаемость, которая равна воздухопроницаемости или превышает воздухопроницаемость структурированного материала 4). Интенсивность сушки, обеспечиваемая прессом 24 для сушки проходящим насквозь воздухом, имеющим высокую температуру и давление, зависит от уровня содержания сухого вещества в листе, когда он поступает в данный пресс 24, но предпочтительно превышает или равна приблизительно 500 кг/ч/м, при этом данная интенсивность сушки, по меньшей мере, вдвое превышает интенсивность сушки в обычных машинах для сушки проходящим насквозь воздухом.
Преимущества системы/способа сушки проходящим насквозь воздухом, имеющим высокую температуру и давление, заключаются главным образом в улучшенном обезвоживании листа без существенной потери качества листа, компактности размеров и повышенном энергетическом кпд. Система также позволяет получить более высокий уровень содержания сухого вещества в полотне W перед американским сушильным цилиндром, что повышает потенциал изобретенной системы/способа с точки зрения скорости. В результате изобретение обеспечивает повышение производственной мощности бумагоделательной машины. Его компактный размер, например, означает то, что пресс для сушки проходящим насквозь воздухом, имеющим высокую температуру и давление, может быть легко встроен в существующую машину при ее модернизации, что делает его экономичной опцией, позволяющей повысить скоростные возможности машины. Это будет осуществлено без отрицательного влияния на качество листа. Компактный размер пресса для сушки проходящим насквозь воздухом, имеющим высокую температуру и давление, и то обстоятельство, что он представляет собой замкнутую систему, также означают, что его можно легко изолировать и оптимизировать как единый узел для повышения энергетического кпд.
На фиг.7 показан еще один вариант осуществления усовершенствованной системы обезвоживания. Система аналогична системе по фиг.6 и обеспечивает двухпроходную опцию для пресса 24 для сушки проходящим насквозь воздухом, имеющим высокую температуру и давление. Лист W перемещается через четырехвальный групповой пресс 24 посредством структурированного материала 4. В данном случае используются два вентилируемых вала 26 для удвоения времени пребывания полотна в прессе. Может быть использован возможный материал 28 для рассеивания воздуха. При работе горячий воздух под давлением проходит через лист W, переносимый на структурированном материале 4, и затем к двум вентилируемым валам 26. Возможный материал 28 для рассеивания воздуха может потребоваться для предотвращения перемещения листа W вслед за одним из закрывающих валов 27 в четырехвальном групповом прессе. В этой связи данный материал 28 должен иметь очень открытую структуру (то есть он имеет высокую воздухопроницаемость, которая больше или равна воздухопроницаемости материала 4 для прессования).
В зависимости от конфигурации и размера пресса 24 для сушки проходящим насквозь воздухом, имеющим высокую температуру и давление, например, более одного пресса 24 для сушки проходящим насквозь воздухом, имеющим высокую температуру и давление, может быть установлено последовательно, что может устранить необходимость в отсасывающем вале 9. Преимущества двухпроходного пресса 24 для сушки проходящим насквозь воздухом, имеющим высокую температуру и давление, показанного на фиг.7, такие же, как у однопроходной системы 24, описанной в связи с фиг.6, за исключением того, что время пребывания по существу удваивается.
На фиг.8 показан еще один вариант осуществления усовершенствованной системы обезвоживания. В данном варианте осуществления двухсеточная бумагоделательная машина заменяет листоформовочную секцию машины для выработки санитарно-бытовых бумаг (Crescent Former), показанную на фиг.2-7. Формующий вал 2 может представлять собой либо сплошной вал, либо вал с перфорированной рубашкой. Если используется вал с перфорированной рубашкой, необходимо позаботиться о том, чтобы предотвратить значительное обезвоживание через структурированный материал 4 для избежания потери плотности волокон (поверхностной плотности) в подушкообразных зонах. Наружная сетка или формующий материал 3 может представлять собой или стандартную формующую синтетическую сетку, или DSP-ленту (например, такого типа, как раскрытая в патенте США № 6237644, описание которого настоящим полностью включено в данную заявку посредством ссылки). Внутренняя формующая синтетическая сетка 29 должна представлять собой структурированную синтетическую сетку, которая имеет значительно большую крупность сетки, чем наружная формующая синтетическая сетка 3. После двухсеточного отливного устройства полотно W впоследствии перемещается на другой структурированный материал 4 посредством использования вакуумного устройства 30. Передаточное устройство 30 может представлять собой стационарный вакуумный башмак или вращающийся пересасывающий вал, функционирующий с использованием вакуума. Структурированный материал 4 имеет, по меньшей мере, такую же крупность и предпочтительно имеет бульшую крупность, чем структурированный синтетический материал 29. С этой точки зрения в системе могут использоваться многие из имеющих аналогичное назначение элементов вариантов осуществления, описанных выше, включая все различные возможные опции, описанные в настоящей заявке. В этой связи ссылочная позиция 31 обозначает возможные элементы, например, такие как устройства 13, BD и 24, описанные выше со ссылкой на фиг.2-7. Качество, создаваемое данной конфигурацией системы/способа, сравнимо с обычными системами для производства бумаги, в которых используется сушка проходящим насквозь воздухом, но не такое высокое, как получаемое с помощью систем/способов, описанных ранее. Причина этого заключается в том, что подушкообразные зоны, имеющие высокую плотность волокон (поверхностную плотность) и образованные в процессе формования, необязательно будут совмещены с новыми подушкообразными зонами, образованными во время процесса формования во влажном состоянии (посредством вакуумного передаточного устройства 30 и последующего вакуумного короба 5 для формования во влажном состоянии). Некоторые из данных подушкообразных зон будут сдавлены, в результате чего теряются некоторые из преимуществ данного варианта осуществления. Однако данный возможный вариант системы/способа обеспечивает возможность использования передаточного устройства с разностью скоростей, которое, как было показано, позволяет улучшить некоторые характеристики листа (см., например, патент США № 4440597).
.
Как упоминалось выше, на фиг8 показано дополнительное возможное устройство 31 для обезвоживания/сушки, расположенное между отсасывающим валом 9 и американским сушильным цилиндром 17. В качестве неограничивающего примера устройство 31 может иметь вид отсасывающего короба с колпаком для подачи горячего воздуха, устройства для ускоренной сушки, устройства для сушки проходящим насквозь воздухом, имеющим высокую температуру и давление, и обычного устройства для сушки проходящим насквозь воздухом.
Следует отметить, что обычное устройство для сушки проходящим насквозь воздухом представляет собой жизнеспособную опцию для предпочтительного варианта осуществления изобретения. Подобное устройство обеспечивает возможность формования полотна W на структурированном материале 4 и того, что полотно W будет оставаться вместе с данным материалом 4 до места передачи к американскому сушильному цилиндру 16, зависящего от его размера. Однако его применение ограничено размером обычного барабана для сушки проходящим насквозь воздухом и требуемой пневматической системой. Таким образом, существует возможность модернизации существующей обычной машины для сушки проходящим насквозь воздухом с помощью листоформовочной секции машины для выработки санитарно-бытовых бумаг, согласующейся с системой по изобретению, описанной здесь.
На фиг.9 показана еще одна усовершенствованная система ADS обезвоживания для обработки волокнистого полотна W. Система ADS включает в себя материал 4, отсасывающий короб 5, вакуумный вал 9, обезвоживающий материал 7, ленточный пресс 18 в сборе, колпак 11 (который может представлять собой колпак для подачи горячего воздуха), пересасывающий короб 12, сукномойку 6 типа Уле, один или несколько спрысков 8 и одну или несколько ловушек 10. Полотно W волокнистого материала поступает в систему ADS по существу справа, как показано на фиг.9. Волокнистое полотно W представляет собой ранее отформованное волокно (то есть ранее отформованное посредством механизма описанного выше типа), которое размещено на материале 4. Как очевидно из фиг.9, отсасывающее устройство 5 обеспечивает отсасывание для одной стороны полотна W, в то время как отсасывающий вал 9 обеспечивает отсасывание для противоположной стороны полотна W.
2
Волокнистое полотно W перемещается с помощью материала 4 в направлении М движения в машине мимо одного или нескольких направляющих валиков и мимо отсасывающего короба 5. У вакуумного короба 5 из полотна W удаляется достаточное количество влаги для того, чтобы достичь уровня содержания сухого вещества от приблизительно 15% до приблизительно 25% на перемещающемся полотне с типовой или номинальной поверхностной плотностью 20 граммов на квадратный метр (г/м). Давление вакуума в коробе 5 составляет от приблизительно -0,2 до приблизительно -0,8 бар, при этом предпочтительный рабочий уровень составляет от приблизительно -0,4 до приблизительно -0,6 бар.
3
По мере того, как волокнистое полотно W продолжает перемещаться в направлении М движения полотна в машине, оно входит в контакт с обезвоживающим материалом 7. Обезвоживающий материал 7 может представлять собой бесконечную циркулирующую ленту, которая направляется множеством направляющих валиков, а также направляется вокруг отсасывающего вала 9. Обезвоживающая лента 7 может представлять собой обезвоживающий материал такого типа, как описанный здесь и показанный на фиг.21 или 22 или как описанный выше в связи с вариантами осуществления, показанными на фиг.1-8. Затем полотно W перемещается дальше к вакуумному валу 9 между материалом 4 и обезвоживающим материалом 7. Вакуумный вал 9 вращается в направлении М движения полотна в машине и функционирует при уровне вакуума от приблизительно -0,2 до приблизительно -0,8 бар, при этом предпочтительный рабочий уровень составляет, по меньшей мере, приблизительно -0,4 бар. В качестве неограничивающего примера толщина корпуса вакуумного вала 9 может находиться в интервале от приблизительно 25 мм до приблизительно 75 мм. Обеспечивается некоторая скорость воздушного потока, проходящего сквозь полотно W на площади зоны Z отсасывания. Среднее значение интенсивности воздушного потока, проходящего сквозь полотно W на площади зоны Z отсасывания, может составлять приблизительно 150 м/мин на метр ширины машины. Материал 4, полотно W и обезвоживающий материал 7 направляются через ленточный пресс 18, образованный вакуумным валом 9 и проницаемой лентой 32. Как показано на фиг.9, проницаемая лента 32 представляет собой одиночную бесконечную циркулирующую ленту, которая направляется множеством направляющих валиков и которая прижимается к вакуумному валу 9 с тем, чтобы образовать ленточный пресс 18.
Периферийная длина зоны Z вакуума может составлять от приблизительно 200 мм до приблизительно 2500 мм и предпочтительно составляет от приблизительно 800 мм до приблизительно 1800 мм, и даже более предпочтительно составляет от приблизительно 1200 мм до приблизительно 1600 мм. Уровень содержания сухого вещества в полотне 12, "оставляющем" вакуумный вал 18, будет изменяться от приблизительно 25% до приблизительно 55% в зависимости от значений вакуумметрического давления и натяжения проницаемой ленты, а также от длины зоны Z вакуума и времени пребывания полотна 12 в зоне Z вакуума. Время пребывания полотна 12 в зоне Z вакуума достаточно для того, чтобы получить в результате данные пределы содержания сухого вещества от приблизительно 25% до приблизительно 55%.
На фиг.10-13 показаны детали одного варианта осуществления проницаемой ленты 32 ленточного пресса 18. Лента 32 включает в себя множество сквозных отверстий или сквозных проточек 36. Отверстия 36 расположены в виде рисунка 38 отверстий, при этом на фиг.10 показан один неограничивающий пример подобной сетки. Как показано на фиг.11-13, лента 32 имеет канавки 40, расположенные на одной стороне ленты 32, то есть на наружной стороне ленты 32 или на стороне, которая контактирует с материалом 4. Проницаемая лента 32 направляется таким образом, чтобы она входила в контакт с верхней поверхностью материала 4 и тем самым обеспечивала поджим материала 4 к полотну W в ленточном прессе 18. Это в свою очередь заставляет полотно W прижиматься к материалу 7, который опирается на расположенный под ним вакуумный вал 9. По мере того как данная временно соединенная или прессующая контактирующая структура продолжает перемещаться вокруг вакуумного вала 9 в направлении М движения полотна в машине, она попадает в зону Z вакуума. В зону Z вакуума поступает воздушный поток из колпака 11, что означает, что воздух проходит от колпака 11, сквозь проницаемую ленту 32, сквозь материал 4 и сквозь подвергаемое сушке полотно W и в конце сквозь ленту 7 и в зону Z. Таким образом, влага захватывается из полотна W и пропускается через материал 7 и через пористую поверхность вакуумного вала 9. В результате полотно W испытывает или подвергается как прессованию, так и воздействию воздушного потока одновременно. Влага, отведенная или направленная в вакуумный вал 9, главным образом выходит посредством вакуумной системы (не показана). Однако некоторая часть влаги с поверхности вала 9 улавливается одной или несколькими ловушками 10, которые расположены под вакуумным валом 9. Когда полотно W выходит из ленточного пресса 18, материал 7 отделяется от полотна W, и полотно W продолжает перемещаться вместе с материалом 4 мимо пересасывающего вакуумного устройства 12. Устройство 12 обеспечивает дополнительное всасывание влаги из материала 4 и полотна W с тем, чтобы придать устойчивость полотну W.
Материал 7 продолжает перемещаться мимо одного или нескольких спрысков 8. Эти устройства 8 наносят влагу на материал 7 для очистки материала 7. Затем материал 7 перемещается мимо сукномойки 6 типа Уле, которая удаляет влагу из материала 7.
Материал 4 может представлять собой структурированный материал 14, то есть он может иметь трехмерную структуру, которая "отражается" в полотне W, в результате чего образуются подушкообразные зоны полотна W, имеющие большую толщину. Данные подушкообразные зоны защищены во время прессования в ленточном прессе 18, поскольку они находятся внутри "тела" структурированного материала 4. По существу давление, действующее со стороны ленточного пресса 18 на полотно W, не оказывает отрицательного влияния на качество полотна или листа. В то же время оно повышает скорость обезвоживания, обеспечиваемую вакуумным валом 9. Если лента 32 используется в устройстве No Press/Low Press (с отсутствием прессования или с малым прессованием), давление может быть передано через обезвоживающий материал, также известный как прессующий материал. В таком случае полотно W не защищено структурированным материалом 4. Однако использование ленты 32 по-прежнему предпочтительно, поскольку зона прессования является значительно более длинной по сравнению с обычным прессом, что приводит к более низкому удельному давлению и меньшему или уменьшенному сжатию полотна W.
Проницаемая лента 32, показанная на фиг.10-13, может представлять собой ленту такого же типа, как описанная выше в связи с лентой 32 по фиг.1 и 3-8, и может обеспечить низкую степень прессования в диапазоне от приблизительно 30 кПа до приблизительно 150 кПа и предпочтительно превышающую приблизительно 100 кПа. Таким образом, если отсасывающий вал 9 имеет диаметр, составляющий приблизительно 1,2 метра, натяжение материала для ленты 32 может превышать приблизительно 30 кН/м и предпочтительно превышать приблизительно 50 кН/м. Длина зоны прессования проницаемой ленты 32 рядом с материалом 4, который опирается непрямым образом на вакуумный вал 9, может быть, по меньшей мере, такой же, как окружная длина зоны Z отсасывания, или превышать окружную длину зоны Z отсасывания вала 9. Само собой разумеется, в соответствии с изобретением также предусмотрено, что контактирующая часть проницаемой ленты 32 (то есть часть ленты, которая направляется валом 9 или над валом 9) может быть короче зоны Z отсасывания.
Как показано на фиг.10-13, проницаемая лента 32 имеет сетку 38 сквозных отверстий 36, которые могут быть образованы в ней, например, посредством сверления, лазерной резки, травления или при тканье. Проницаемая лента 32 также может быть по существу монопланарной, то есть может быть образована без канавок 40, показанных на фиг.11-13. Поверхность ленты 32, которая имеет канавки 40, может быть размещена в контакте с материалом 4 вдоль части хода перемещения проницаемой ленты 32 в ленточном прессе 18. Каждая канавка 40 связана с группой или рядом отверстий 36 с тем, чтобы обеспечить возможность прохода и распределения воздуха в ленте 34. Таким образом, воздух распределяется вдоль канавок 40. Следовательно, канавки 40 и отверстия 36 образуют открытые зоны ленты 32 и располагаются рядом с зонами контакта, то есть зонами, в которых поверхность ленты 32 обеспечивает приложение давления к материалу 4 или полотну W. Воздух поступает в проницаемую ленту 32 через отверстия 36 со стороны, противоположной той стороне, которая имеет канавки 40, и затем проходит в канавки 40 и вдоль канавок 40, а также проходит сквозь материал 4, полотно W и материал 7. Как можно видеть на фиг.11, диаметр отверстий 36 больше ширины канавок 40. Несмотря на то, что предпочтительны круглые отверстия 36, они необязательно должны быть круглыми и могут иметь любую форму или конфигурацию, которая позволяет выполнить заданную функцию. Кроме того, несмотря на то, что канавки 40 показаны на фиг.13 как имеющие по существу прямоугольное поперечное сечение, канавки 40 могут иметь другой профиль в поперечном сечении, например, такой как треугольное поперечное сечение, как показано на фиг.13а, трапециевидное поперечное сечение, как показано на фиг.13с, и полукруглое или полуэллиптическое поперечное сечение, как показано на фиг.13b. Комбинация проницаемой ленты 32 и вакуумного вала 9 представляет собой комбинацию, которая, как было показано, обеспечивает повышение уровня содержания сухого вещества в листе на, по меньшей мере, приблизительно 15%.
В качестве неограничивающего примера ширина по существу параллельных канавок 40, показанных на фиг.11, может составлять приблизительно 2,5 мм, и глубина канавок 40, измеренная от наружной поверхности (то есть от поверхности, контактирующей с лентой 14, может составлять приблизительно 2,5 мм. Диаметр сквозных отверстий 36 может составлять приблизительно 4 мм. Расстояние между канавками 40, измеренное (само собой разумеется) в направлении ширины, может составлять приблизительно 5 мм. Расстояние в продольном направлении (измеренное от осевых линий) между отверстиями 36 может составлять приблизительно 6,5 мм. Расстояние (измеренное от осевых линий в направлении ширины) между отверстиями 36, рядами отверстий или канавками 40 может составлять приблизительно 7,5 мм. Отверстия 36 в каждом втором ряду отверстий могут быть смещены приблизительно на половину, так что расстояние в продольном направлении между соседними отверстиями может составлять половину расстояния между отверстиями 36 одного и того же ряда, то есть половину от 6,5 мм. Общая ширина ленты 32 может составлять приблизительно 1050 мм, и общая длина бесконечной циркулирующей ленты 32 может составлять приблизительно 8000 мм.
На фиг.14-19 показаны другие неограничивающие варианты осуществления проницаемой ленты 32, которые могут быть использованы в ленточном прессе 18 такого типа, как показанный на фиг.9. Лента 32, показанная на фиг.14-17, может представлять собой прижимную ленту с удлиненной зоной прессования, изготовленную из гибкого армированного полиуретана 42. Она также может представлять собой проволочную сетку 48 со спиральными нитями такого типа, как показанная на фиг.18 и 19. Проницаемая лента 32, показанная на фиг.14-17, также обеспечивает низкую степень прессования в диапазоне от приблизительно 30 кПа до приблизительно 150 кПа и предпочтительно превышающую приблизительно 100 кПа. Это позволяет, например, отсасывающему валу с диаметром 1,2 метра обеспечить натяжение материала, превышающее приблизительно 30 кН/м и предпочтительно превышающее приблизительно 50 кН/м. Длина зоны прессования проницаемой ленты 32 рядом с материалом 4, который опирается непрямым образом на вакуумный вал 9, может быть, по меньшей мере, такой же, как длина зоны Z отсасывания, или превышать длину зоны Z отсасывания в вале 9. Само собой разумеется, в соответствии с изобретением также предусмотрено, что контактирующая часть проницаемой ленты 32 может быть короче зоны Z отсасывания.
Как показано на фиг.14 и 15, лента 32 может иметь вид полиуретановой матрицы 42, которая имеет проницаемую структуру. Проницаемая структура может иметь вид тканой структуры с армирующими нитями 44, проходящими в направлении движения полотна в машине, и нитями 46, проходящими в поперечном направлении, при этом указанные нити 44 и 46, по меньшей мере, частично заделаны в полиуретановую матрицу 42. Лента 32 также имеет сквозные отверстия 36 и по существу параллельные продольные канавки 40, которые соединяют ряды отверстий, как в варианте осуществления, показанном на фиг.11-13.
На фиг.16 и 17 проиллюстрирован еще один вариант осуществления ленты 32. Лента 32 включает в себя полиуретановую матрицу 42, которая имеет проницаемую структуру в виде проволочной сетки 48 со спиральными нитями. Проволочная сетка 48, по меньшей мере, частично заделана в полиуретановую матрицу 42. Отверстия 36 проходят сквозь ленту 32 и могут, по меньшей мере, частично разрывать участки проволочной сетки 48 со спиральными нитями. По существу параллельные продольные канавки 40 также соединяют ряды отверстий, как и в вышеуказанных вариантах осуществления.
В качестве неограничивающего примера и применительно к вариантам осуществления, показанным на фиг.14-17, ширина по существу параллельных канавок 40, показанных на фиг.15, может составлять приблизительно 2,5 мм, и глубина канавок 40, измеренная от наружной поверхности (то есть от поверхности, контактирующей с лентой 14, может составлять приблизительно 2,5 мм. Диаметр сквозных отверстий 36 может составлять приблизительно 4 мм. Расстояние между канавками 40, измеренное (само собой разумеется) в направлении ширины, может составлять приблизительно 5 мм. Расстояние в продольном направлении (измеренное от осевых линий) между отверстиями 36 может составлять приблизительно 6,5 мм. Расстояние (измеренное от осевых линий в направлении ширины) между отверстиями 36, рядами отверстий или канавками 40 может составлять приблизительно 7,5 мм. Отверстия 36 в каждом втором ряду отверстий могут быть смещены приблизительно на половину, так что расстояние в продольном направлении между соседними отверстиями может составлять половину расстояния между отверстиями 36 одного и того же ряда, то есть половину от 6,5 мм. Общая ширина ленты 32 может составлять приблизительно 1050 мм, и общая длина бесконечной циркулирующей ленты 32 может составлять приблизительно 8000 мм.
На фиг.18 и 19 показан еще один вариант осуществления проницаемой ленты 32. В данном варианте осуществления нити 50 соединены друг с другом посредством сплетения по существу спиральных тканых нитей 50 с поперечными нитями 52 для образования материала 48 со связями.
Как и в случае предыдущих вариантов осуществления, проницаемая лента 32, показанная на фиг.18 и 19, способна работать при высоких значениях рабочего натяжения, составляющих от, по меньшей мере, приблизительно 30 кН/м до, по меньшей мере, приблизительно 50 кН/м или выше, и может иметь площадь поверхности контакта, составляющую приблизительно 10% или больше, а также открытую зону, составляющую приблизительно 15% или больше. Зона контакта может составлять приблизительно 25% или больше, и открытая зона может составлять приблизительно 25% или больше. Предпочтительно проницаемая лента 32 будет иметь открытую зону, составляющую от приблизительно 50% до 85%. Структура проницаемой ленты 32, показанной на фиг.18 и 19, может включать в себя структуру в виде тонкого материала со спиральными связями, имеющий опорный слой внутри проницаемой ленты 32. Кроме того, проницаемая лента 32 может представлять собой проволочный материал со спиральными связями, имеющий зону контакта, составляющую от приблизительно 10% до приблизительно 40%, и открытую зону, составляющую от приблизительно 60% до приблизительно 90%.
Далее будет описан способ использования усовершенствованной системы ADS обезвоживания, показанной на фиг.9. В усовершенствованной системе ADS обезвоживания используется ленточный пресс 182 для удаления воды из полотна W после исходного формования полотна прежде, чем оно достигнет ленточного пресса 18. Проницаемая лента 32 направляется в ленточном прессе 18 так, чтобы она входила в контакт с поверхностью материала 4 и тем самым дополнительно прижимала материал 4 к полотну W, вызывая поджим полотна W к материалу 7, который опирается на расположенный под ним вакуумный вал 7. Физическое давление, приложенное лентой 32, вызывает воздействие некоторого гидравлического давления на воду в полотне W, что заставляет ее перемещаться к материалам 4 и 7. По мере того, как данное соединение из полотна W с материалами 4 и 7 и лентой 32 продолжает перемещаться вокруг вакуумного вала 9 в направлении М движения полотна в машине, оно попадает в зону Z вакуума, через которую пропускается воздух из колпака 11, при этом он проходит сквозь проницаемую ленту 32, сквозь материал 4 с тем, чтобы подвергнуть полотно W сушке. Влага, захваченная потоком воздуха из полотна W, перемещается дальше через материал 7 и через пористую поверхность вакуумного вала 9. В проницаемой ленте 32 воздух для сушки, поступающий из колпака 11, проходит через отверстия 36, распределяется вдоль канавок 40 перед проходом его через материал 4. Когда полотно W выходит из ленточного пресса 18, лента 32 отделяется от материала 4. Вскоре после этого материал 7 отделяется от полотна W, и полотно W вместе с материалом 4 продолжает перемещаться мимо пересасывающего устройства 12, которое обеспечивает дополнительное отсасывание влаги из материала 4 и полотна W.
Проницаемая лента 32 по настоящему изобретению способна обеспечить приложение линейной силы в чрезвычайно длинной зоне прессования, в результате чего обеспечивается продолжительное время выдержки, в течение которого давление будет приложено к полотну W, по сравнению со стандартным башмачным прессом. Это приводит к значительно более низкому удельному давлению, в результате чего уменьшается сжатие листа и повышается качество листа. Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает возможность обезвоживания за счет одновременного действия вакуума и прессования посредством воздушного потока, проходящего сквозь полотно в самой зоне прессования.
На фиг.20 показана другая усовершенствованная система 110 обезвоживания, предназначенная для обработки волокнистого полотна 112. Система 110 включает в себя верхний материал 114, вакуумный вал 118, обезвоживающий материал 120, ленточный пресс 122 в сборе, колпак 124 (который может представлять собой колпак для подачи горячего воздуха), сукномойку 28 типа Уле, один или несколько спрысков 130, одну или несколько ловушек 132, одно или несколько нагревательных устройств 129. Полотно 112 волокнистого материала поступает в систему 110 по существу справа, как показано на фиг.12. Волокнистое полотно 112 представляет собой ранее отформованное волокно (то есть ранее отформованное посредством механизма, который не показан), которое размещено на материале 114. Как было в варианте осуществления по фиг.9, отсасывающее устройство (непоказанное, но аналогичное устройству 16 на фиг.9) может обеспечить отсасывание для одной стороны полотна 112, в то время как отсасывающий вал 118 обеспечивает отсасывание для противоположной стороны полотна 112.
2
Волокнистое полотно 112 перемещается с помощью материала 114 в направлении М движения полотна в машине мимо одного или нескольких направляющих валиков. Хотя это может быть и необязательным, перед тем, как полотно 112 дойдет до отсасывающего вала, из полотна 112 может быть удалено достаточное количество влаги для того, чтобы достичь уровня содержания сухого вещества от приблизительно 15% до приблизительно 25% на перемещающемся полотне с типовой или номинальной поверхностной плотностью 20 граммов на квадратный метр (г/м). Это может быть выполнено посредством обеспечения вакуума в отсасывающем коробе (не показан), составляющего от приблизительно -0,2 до приблизительно -0,8 бар, при этом предпочтительный рабочий уровень составляет от приблизительно -0,4 до приблизительно -0,6 бар.
По мере того как волокнистое полотно 112 продолжает перемещаться вдоль направления М движения полотна в машине, оно входит в контакт с обезвоживающим материалом 120. Обезвоживающий материал 120 может представлять собой бесконечную циркулирующую ленту, которая направляется множеством направляющих валиков, а также направляется вокруг отсасывающего вала 118. Затем полотно 112 перемещается дальше к вакуумному валу 118 между материалом 114 и обезвоживающим материалом 120. Вакуумный вал 118 может представлять собой приводной вал, который вращается в направлении М движения полотна в машине и функционирует при уровне вакуума от приблизительно -0,2 до приблизительно -0,8 бар, при этом предпочтительный рабочий уровень составляет, по меньшей мере, приблизительно -0,4 бар. В качестве неограничивающего примера толщина корпуса вакуумного вала 118 может находиться в интервале от 25 мм до 50 мм. Обеспечивается некоторая скорость воздушного потока, проходящего через полотно 112 на площади зоны Z отсасывания. Материал 114, полотно 112 и обезвоживающий материал 120 направляются через ленточный пресс 122, образованный вакуумным валом 118 и проницаемой лентой 134. Как показано на фиг.12, проницаемая лента 134 представляет собой одиночную бесконечную циркулирующую ленту, которая направляется множеством направляющих валиков и которая прижимается к вакуумному валу 118 с тем, чтобы образовать ленточный пресс 122. Для управления и/или регулирования натяжения ленты 134 валик TAR для регулирования натяжения используется в качестве одного из направляющих валиков.
Периферийная длина зоны Z вакуума может составлять от приблизительно 200 мм до приблизительно 2500 мм и предпочтительно составляет от приблизительно 800 мм до приблизительно 1800 мм, и даже более предпочтительно составляет от приблизительно 1200 мм до приблизительно 1600 мм. Уровень содержания сухого вещества в полотне 112, «покидающем» вакуумный вал 118, будет изменяться от приблизительно 25% до приблизительно 55% в зависимости от значений вакуума и натяжения проницаемой ленты, а также от длины зоны Z вакуума и времени пребывания полотна 112 в зоне Z вакуума. Время пребывания полотна 112 в зоне Z вакуума достаточно для того, чтобы получить в результате данные пределы содержания сухого вещества от приблизительно 25% до приблизительно 55%.
Таким образом, в системе прессования, показанной на фиг.20, используется, по меньшей мере, одна верхняя или первая проницаемая лента или материал 114, по меньшей мере, одна нижняя или вторая лента или материал 120 и бумажное полотно 112, расположенное между ними, в результате чего образуется комплект, который может быть направлен через ленточный пресс 122, образованный валом 118 и проницаемой лентой 134. Первая поверхность элемента 134 для создания давления находится в контакте с, по меньшей мере, одним верхним материалом 114. Вторая поверхность опорной конструкции 118 находится в контакте с, по меньшей мере, одним нижним материалом 120 и является проницаемой. Между первой и второй поверхностями образуется поле перепада давления, воздействующее на комплект, состоящий из, по меньшей мере, одного верхнего и, по меньшей мере, одного нижнего материала и бумажного полотна между ними. В данной системе создается механическое давление, действующее на комплект и, следовательно, на бумажное полотно 112. Данное механическое давление приводит к созданию заданного гидравлического давления в полотне 112, в результате чего содержащаяся в нем вода отводится. Верхний материал 114 имеет бульшую шероховатость и/или сжимаемость по сравнению с нижним материалом 120. Обеспечивается проход потока воздуха в направлении от, по меньшей мере, одного верхнего 114 к, по меньшей мере, одному нижнему материалу 120 через комплект из, по меньшей мере, одного верхнего материала 114, по меньшей мере, одного нижнего материала 120 и бумажного полотна 112, находящегося между ними.
Верхний материал 114 может быть проницаемым и/или представлять собой так называемый "структурированный материал". В качестве неограничивающего примера верхний материал 114 может представлять собой, например, материал для сушки проходящим насквозь воздухом. Колпак 124 также может быть заменен парораспределительной коробкой, которая имеет секционированную структуру или конструкцию для воздействия на поперечный профиль влажности или сухости полотна.
Как показано на фиг.21, нижний материал 120 может представлять собой мембрану или материал, который включает в себя проницаемый основной материал BF и решетчатую сетку LG, которая прикреплена к нему и которая выполнена из полимера, такого как полиуретан. Сторона материала 120, представляющая собой решетчатую сетку LG, может находиться в контакте с отсасывающим валом 118, в то время как противоположная сторона контактирует с бумажным полотном 112. Решетчатая сетка LG может быть прикреплена к основному материалу BF или размещена на основном материале BF посредством использования различных известных процессов, например, таких как экструзия или трафаретная печать. Как показано на фиг.21, решетчатая сетка LG также может быть ориентирована под углом относительно нитей MDY, проходящих в направлении движения полотна в машине, и нитей CDY, проходящих в попепоперечном направлении. Несмотря на то, что данная ориентация такова, что никакая часть решетчатой сетки LG не выровнена относительно нитей MDY, проходящих в направлении движения полотна в машине, также могут быть использованы другие ориентации, такие как показанная на фиг.22. Несмотря на то, что решетчатая сетка LG показана как сетка с довольно однородной структурой, данная структура также может быть прерывистой и/или несимметричной, по меньшей мере, частично. Кроме того, материал между местами соединения решетчатой структуры может располагаться по "окольной" траектории вместо по существу прямолинейного расположения, как показано на фиг.21. Решетчатая сетка LG также может быть изготовлена из синтетического материала, такого как полимер или, более точно, полиуретан, который прикрепляется к основному материалу BF за счет его естественных адгезионных свойств. Изготовление решетчатой сетки LG из полиуретана обеспечивает придание ей хороших фрикционных свойств, так что она хорошо опирается на вакуумный вал 118. В этом случае обеспечивается усиление воздушного потока в вертикальном направлении и устраняется любая утечка в плоскости x, y. Скорость воздуха является достаточной для того, чтобы предотвратить любое повторное смачивание после того, как вода пройдет через решетчатую сетку LG. Кроме того, решетчатая сетка LG может представлять собой тонкую перфорированную гидрофобную пленку, имеющую воздухопроницаемость от приблизительно 35 кубических футов в минуту или менее, предпочтительно приблизительно 25 кубических футов в минуту. Поры или отверстия решетчатой сетки LG могут иметь размер, составляющий приблизительно 15 микрон. Таким образом, решетчатая сетка LG может обеспечить хороший воздушный поток в вертикальном направлении с высокой скоростью с тем, чтобы предотвратить повторное смачивание. При таком материале 120 можно образовать или создать поверхностную структуру, которая не зависит от форм переплетения.
На фиг.22 можно видеть, что нижний обезвоживающий материал 120 может иметь сторону, которая контактирует с вакуумным валом 118 и которая также включает в себя проницаемый основной материал BF и решетчатую сетку LG. Основной материал BF включает в себя многоволоконные нити MDY, проходящие в направлении движения полотна в машине, и многоволоконные нити CDY, проходящие в поперечном направлении, и приклеен к решетчатой сетке LG с тем, чтобы образовать так называемый "препятствующий повторному смачиванию слой". Решетчатая сетка может быть выполнена из композиционного материала, такого как эластомерный материал, который может быть таким же, как материал решетчатой сетки, описанной со ссылкой на фиг.21. Как можно видеть на фиг.22, решетчатая сетка LG может сама включать в себя нити GMDY, проходящие в направлении движения полотна в машине, с эластомерным материалом ЕМ, отформованным вокруг данных нитей. Таким образом, решетчатая сетка LG может представлять собой композиционный сетчатый мат, образованный из эластомерного материала ЕМ и нитей GMDY, проходящих в направлении движения полотна в машине. В этой связи нити GMDY сетки, проходящие в направлении движения полотна в машине, могут быть предварительно покрыты эластомерным материалом ЕМ перед размещением их в виде рядов, которые по существу параллельны, в пресс-форме, которая используется для повторного нагрева эластомерного материала ЕМ, вызывающего его оплавление с образованием определенного рисунка, показанного в виде сетки LG на фиг.22. Дополнительный эластомерный материал ЕМ также может быть помещен в пресс-форму. Сетчатую структуру LG, как образующую слой композиционного материала, затем присоединяют к основному материалу BF одним из множества способов, включая присоединение сетки LG к проницаемому основному материалу BF посредством ламинирования, расплавление покрытой эластомерным материалом нити, когда она удерживается в заданном положении у проницаемого основного материала BF, или посредством повторного расплавления сетки LG на проницаемом основном материале BF. Кроме того, адгезив может быть использован для прикрепления сетки LG к проницаемому основному материалу BF. Слой LG композиционного материала должен обладать способностью плотно прилегать к вакуумному валу 118, предотвращая утечку в плоскости x,y и обеспечивая возможность прохода воздушного потока в вертикальном направлении для предотвращения повторного смачивания. При таком материале можно образовать или создать поверхностную структуру, которая не зависит от форм переплетения.
Лента 120, показанная на фиг.21 и 22, также может быть использована вместо ленты 20, показанной в конструкции по фиг.9.
На Фиг.23 показано увеличенное изображение одной возможной конструкции в прессе. Отсасывающая опорная поверхность SS служит для обеспечения опоры для материалов 120, 114, 134 и полотна 112. Отсасывающая опорная поверхность SS имеет отсасывающие отверстия SO. Поверхность SS может быть по существу плоской в случае отсасывающего устройства, в котором используется отсасывающий короб такого типа, как показанный, например, на фиг.24. Предпочтительно, отсасывающая поверхность SS представляет собой движущуюся ленту криволинейного вала или обшивку отсасывающего вала 118. В этом случае лента 134 может представлять собой натянутую ленту в виде проволочной сетки со спиральными нитями такого типа, как уже описанная здесь. Лента 114 может представлять собой структурированный материал, и лента 120 может представлять собой обезвоживающее сукно описанных выше типов. В данной конструкции влажный воздух отсасывается из пространства над лентой 134 и через ленту 114, полотно 112 и ленту 120 и в конце концов через отверстия SO и в отсасывающий вал 118. Другая возможность, проиллюстрированная на фиг.24, предусматривает выполнение отсасывающей поверхности SS в виде движущейся ленты криволинейного вала или обшивки отсасывающего вала 118 и выполнение ленты 114 в виде мембраны SPECTRA. В этом случае лента 134 может представлять собой натянутую ленту в виде проволочной сетки со спиральными нитями такого типа, как уже описанные здесь. Лента 120 может представлять собой обезвоживающее сукно описанных выше типов. В данной конструкции влажный воздух также отсасывается из пространства над лентой 134 и через ленту 114, полотно 112 и ленту 120 и в конце концов через отверстия SO и в отсасывающий вал 118.
Фиг.25 иллюстрирует другой способ, каким полотно 112 может быть подвергнуто сушке. В этом случае проницаемый опорный материал SF (который может быть аналогичен материалам 20 или 120) перемещается над отсасывающим коробом SB. Короб SB герметично присоединен с помощью уплотнений S к поверхности нижней стороны ленты SF. Опорная лента 114 имеет вид материала для сушки проходящим насквозь воздухом и несет полотно 112 в пресс, образованный лентой PF и прессующим устройством PD, расположенным в нем, и опорной лентой SF и стационарным отсасывающим коробом SB. Циркулирующая прижимная лента PF может представлять собой натянутую ленту в виде проволочной сетки со спиральными нитями такого типа, как уже описанные здесь, или такого типа, как показанная на фиг.26 и 27. В альтернативном варианте лента PF также может представлять собой ленту с канавками, и/или она также может быть проницаемой. В данной конструкции прессующее устройство PD прижимает ленту PF с силой PF прижима к ленте SF, в то время как отсасывающий короб SB обеспечивает подвод вакуума к ленте SF, полотну 112 и ленте 114. Во время прессования влажный воздух может быть отсосан из, по меньшей мере, ленты 114, полотна 112 и ленты SF, и в конце он поступает в отсасывающий короб SB.
Таким образом, верхний материал 114 может обеспечить перемещение полотна 112 к прессу и/или системе прессования и от пресса и/или системы прессования. Полотно 112 может располагаться в трехмерной структуре верхнего материала 114, и, следовательно, оно не будет плоским, но вместо этого будет также иметь трехмерную структуру, которая приводит к созданию высокообъемного полотна. Нижний материал 120 также является проницаемым. Структура нижнего материала 120 образована такой, что она способна удерживать воду. Нижний материал 120 также имеет гладкую поверхность. Нижний материал 120 предпочтительно представляет собой сукно со слоем прочеса. Диаметр волокон прочеса нижнего материала 120 может быть равен или составлять менее приблизительно 11 дтекс, или предпочтительно может быть равен или составлять менее приблизительно 4,2 дтекс, или более предпочтительно может быть равен или составлять менее приблизительно 3,3 дтекс. Волокна прочеса также могут представлять собой смесь волокон. Нижний материал 120 может также содержать векторный слой, который содержит волокна от, по меньшей мере, приблизительно 67 дтекс и может также содержать даже более грубые волокна, например, такие как волокна, по меньшей мере, приблизительно 100 дтекс, по меньшей мере, приблизительно 140 дтекс или даже с более высокими значениями в дтекс. Это имеет важное значение для хорошего поглощения воды. Смоченная поверхность слоя прочеса нижнего материала 120 и/или самого нижнего материала 120 может быть равна или превышать приблизительно 35
2
2
2
2
2
2
2
2
2
м на 1 м площадь сукна, и может предпочтительно быть равна или превышать приблизительно 65 м на 1 м площадь сукна, и наиболее предпочтительно может быть равна или превышать приблизительно 100 м на 1 м площадь сукна. Удельная поверхность нижнего материала 120 должна быть равна или превышать приблизительно 0,04 м на 1 г вес. сукна и предпочтительно может быть равна или превышать приблизительно 0,065 м на 1 г вес. сукна, и наиболее предпочтительно может быть равна или превышать приблизительно 0,075 м на 1 г вес. сукна. Это имеет важное значение для хорошего поглощения воды.
Сжимаемость (изменение толщины под действием силы в мм/Н) верхнего материала 114 меньше, чем сжимаемость нижнего материала 120. Это имеет важное значение для сохранения трехмерной структуры полотна 112, то есть для обеспечения того, что верхняя лента 114 будет представлять собой жесткую структуру.
3
3
3
Следует принимать во внимание упругость нижнего материала 120. Плотность нижнего материала 120 должна быть равной или превышать приблизительно 0,4 г/см и предпочтительно равна или превышает приблизительно 0,5 г/см, и в идеальном случае равна или превышает приблизительно 0,53 г/см. Это может быть предпочтительным при скоростях полотна, превышающих 1200 м/мин. Уменьшенный объем сукна облегчает отвод воды из сукна 120 посредством воздушного потока, то есть проход воды через сукно 120. Следовательно, эффект обезвоживания будет меньше. Проницаемость нижнего материала 120 может составлять менее приблизительно 80 кубических футов в минуту, предпочтительно менее приблизительно 40 кубических футов в минуту и в идеальном случае равна или составляет менее приблизительно 25 кубических футов в минуту. Уменьшенная проницаемость облегчает отвод воды из сукна 120 посредством потока воздуха, то есть проход воды через сукно 120. В результате эффект повторного смачивания будет проявляться в меньшей степени. Однако слишком высокая проницаемость привела бы к слишком большому потоку воздуха, меньшему уровню вакуума для заданного вакуумного насоса и меньшему обезвоживанию сукна из-за слишком открытой структуры.
Вторая поверхность опорной конструкции, то есть поверхность, служащая опорой ленте 120, может быть плоской и/или планарной. В этой связи вторая поверхность опорной конструкции SF может быть образована плоским отсасывающим коробом SB. Вторая поверхность опорной конструкции SF предпочтительно может быть криволинейной. Например, вторая поверхность опорной конструкции SS может быть образована отсасывающим валом 118 или цилиндром или проходить над отсасывающим валом 118 или цилиндром, диаметр которого составляет, например, приблизительно 1 м. Отсасывающее устройство или цилиндр 118 может содержать, по меньшей мере, одну зону Z отсасывания. Он может также содержать две зоны Z1 и Z2 отсасывания, как показано на фиг.28. Отсасывающий цилиндр 218 также может включать в себя, по меньшей мере, один отсасывающий короб с, по меньшей мере, одной дугообразной зоной отсасывания. По меньшей мере, одна зона механического давления может быть создана посредством, по меньшей мере, одного поля давления (то есть за счет натяжения ленты) или посредством первой поверхности, например, с помощью прессующего элемента. Первая поверхность может представлять собой непроницаемую ленту 134, но при этом выполненную с открытой поверхностью по направлению к первому материалу 114, например, с открытой поверхностью с канавками или с глухими отверстиями и канавками, с тем, чтобы воздух мог проходить снаружи в дугообразную зону отсасывания. Первая поверхность может представлять собой проницаемую ленту 134. Лента может иметь открытую зону, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 25%, предпочтительно превышающую приблизительно 35%, наиболее предпочтительно превышающую приблизительно 50%. Лента 134 может иметь зону контакта, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 10%, по меньшей мере, приблизительно 25%, и предпочтительно - до приблизительно 50%, чтобы иметь хороший прижимной контакт.
На фиг.28 показана еще одна усовершенствованная система 210 обезвоживания, предназначенная для обработки волокнистого полотна 212. Система 210 включает в себя верхний материал 214, вакуумный вал 218, обезвоживающий материал 220 и ленточный пресс 222 в сборе. К другим возможным элементам, которые не показаны, относятся колпак (который может представлять собой колпак для подачи горячего воздуха), одна или несколько сукномоек типа Уле, один или несколько спрысков, одна или несколько ловушек и одно или несколько нагревательных устройств, как показано на фиг.9 и 20. Полотно 212 волокнистого материала поступает в систему 210 по существу справа, как показано на фиг.28. Волокнистое полотно 212 представляет собой ранее отформованное волокно (то есть ранее отформованное посредством механизма, который не показан), которое размещено на материале 214. Как было в варианте осуществления по фиг.9, отсасывающее устройство (непоказанное, но аналогичное устройству 16 с фиг.9) может обеспечить отсасывание для одной стороны полотна 212, в то время как отсасывающий вал 218 обеспечивает отсасывание для противоположной стороны полотна 212.
2
Волокнистое полотно 212 перемещается с помощью материала 214, который может представлять собой материал для сушки проходящим насквозь воздухом, в направлении М движения полотна в машине мимо одного или нескольких направляющих валиков. Хотя это может быть и необязательным, перед тем, как полотно 212 дойдет до отсасывающего вала 218, из полотна 212 может быть удалено достаточное количество влаги для того, чтобы достичь уровня содержания сухого вещества от приблизительно 15% до приблизительно 25% на перемещающемся полотне с типовой или номинальной поверхностной плотностью 20 граммов на квадратный метр (г/м). Это может быть выполнено посредством вакуума в коробе (не показан), составляющего от приблизительно -0,2 до приблизительно -0,8 бар, при этом предпочтительный рабочий уровень составляет от приблизительно -0,4 до приблизительно -0,6 бар.
3
По мере того, как волокнистое полотно 212 продолжает перемещаться вдоль направления М движения полотна в машине, оно входит в контакт с обезвоживающим материалом 220. Обезвоживающий материал 220 (который может представлять собой материал любого типа, описанного здесь) может представлять собой бесконечную циркулирующую ленту, которая направляется множеством направляющих валиков, а также направляется вокруг отсасывающего вала 218. Затем полотно 212 перемещается дальше к вакуумному валу 218 между материалом 214 и обезвоживающим материалом 220. Вакуумный вал 218 может представлять собой приводной вал, который вращается в направлении М движения в машине и функционирует при степени вакуума от приблизительно -0,2 до приблизительно -0,8 бар, при этом предпочтительный рабочий уровень составляет, по меньшей мере, приблизительно -0,4 бар. В качестве неограничивающего примера толщина корпуса вакуумного вала 218 может находиться в интервале от 25 мм до 75 мм. Среднее значение интенсивности воздушного потока, проходящего сквозь полотно 212 на площади зон Z1 и Z2 отсасывания, может составлять приблизительно 150 м/мин на метр ширины машины. Материал 214, полотно 212 и обезвоживающий материал 220 направляются через ленточный пресс 222, образованный вакуумным валом 218 и проницаемой лентой 234. Как показано на фиг.28, проницаемая лента 234 представляет собой одиночную бесконечную циркулирующую ленту, которая направляется множеством направляющих валиков и которая прижимается к вакуумному валу 218 с тем, чтобы образовать ленточный пресс 222. Для управления и/или регулирования натяжения ленты 234 один из направляющих валиков может представлять собой валик для регулирования натяжения. Данная конструкция также включает в себя прессующее устройство, расположенное внутри ленты 234. Прессующее устройство включает в себя опорный подшипник JB, один или несколько исполнительных механизмов А и один или несколько прижимных башмаков PS, которые предпочтительно являются перфорированными.
Периферийная длина, по меньшей мере, зоны Z2 вакуума может составлять от приблизительно 200 мм до приблизительно 2500 мм и предпочтительно составляет от приблизительно 800 мм до приблизительно 1800 мм, и даже более предпочтительно составляет от приблизительно 1200 мм до приблизительно 1600 мм. Уровень содержания сухого вещества в полотне 212, «покидающем» вакуумный вал 218, будет изменяться от приблизительно 25% до приблизительно 55% в зависимости от значений вакуумметрического давления и натяжения проницаемой ленты 234 и давления, действующего со стороны прессующего устройства PS/A/JB, а также от длины зоны Z2 вакуума и времени пребывания полотна 212 в зоне Z2 вакуума. Время пребывания полотна 212 в зоне Z2 вакуума достаточно для того, чтобы получить в результате данные пределы содержания сухого вещества от приблизительно 25% до приблизительно 55%.
На фиг.29 показана еще одна усовершенствованная система 310 обезвоживания, предназначенная для обработки волокнистого полотна 312. Система 310 включает в себя верхний материал 314, вакуумный вал 318, обезвоживающий материал 320 и ленточный пресс 322 в сборе. К другим возможным элементам, которые не показаны, относятся колпак (который может представлять собой колпак для подачи горячего воздуха), одна или несколько сукномоек типа Уле, один или несколько спрысков, одна или несколько ловушек и одно или несколько нагревательных устройств, как показано на фиг.9 и 20. Полотно 312 волокнистого материала поступает в систему 310 по существу справа, как показано на фиг.29. Волокнистое полотно 312 представляет собой ранее отформованное волокно (то есть ранее отформованное посредством механизма, который не показан), которое размещено на материале 314. Как было в варианте осуществления по фиг.9, отсасывающее устройство (непоказанное, но аналогичное устройству 16 на фиг.9) может обеспечить отсасывание для одной стороны полотна 312, в то время как отсасывающий вал 318 обеспечивает отсасывание для противоположной стороны полотна 312.
2
Волокнистое полотно 312 перемещается с помощью материала 314, который может представлять собой материал для сушки проходящим насквозь воздухом, в направлении М движения полотна в машине мимо одного или нескольких направляющих валиков. Хотя это может быть и необязательным, перед тем, как полотно 212 дойдет до отсасывающего вала 318, из полотна 212 может быть удалено достаточное количество влаги для того, чтобы достичь уровня содержания сухого вещества от приблизительно 15% до приблизительно 25% на перемещающемся полотне с типовой или номинальной поверхностной плотностью 20 граммов на квадратный метр (г/м). Это может быть выполнено посредством вакуума в коробе (не показан), составляющего от приблизительно -0,2 до приблизительно -0,8 бар, при этом предпочтительный рабочий уровень составляет от приблизительно -0,4 до приблизительно -0,6 бар.
3
По мере того, как волокнистое полотно 312 продолжает перемещаться вдоль направления М движения в машине, оно входит в контакт с обезвоживающим материалом 320. Обезвоживающий материал 320 (который может представлять собой материал любого типа, описанного здесь) может представлять собой бесконечную циркулирующую ленту, которая направляется множеством направляющих валиков, а также направляется вокруг отсасывающего вала 318. Затем полотно 312 перемещается дальше к вакуумному валу 318 между материалом 314 и обезвоживающим материалом 320. Вакуумный вал 318 может представлять собой приводной вал, который вращается в направлении М движения в машине и функционирует при степени вакуума от приблизительно -0,2 до приблизительно -0,8 бар, при этом предпочтительный рабочий уровень составляет, по меньшей мере, приблизительно -0,4 бар. В качестве неограничивающего примера толщина корпуса вакуумного вала 318 может находиться в интервале от 25 мм до 50 мм. Среднее значение интенсивности воздушного потока, проходящего сквозь полотно 312 на площади зон Z1 и Z2 отсасывания, может составлять приблизительно 150 м/мин на метр ширины машины. Материал 314, полотно 312 и обезвоживающий материал 320 направляются через ленточный пресс 322, образованный вакуумным валом 318 и проницаемой лентой 334. Как показано на фиг.29, проницаемая лента 334 представляет собой одиночную бесконечную циркулирующую ленту, которая направляется множеством направляющих валиков и которая прижимается к вакуумному валу 318 с тем, чтобы образовать ленточный пресс 322. Для управления и/или регулирования натяжения ленты 334 один из направляющих валиков может представлять собой валик для регулирования натяжения. Данная конструкция также включает в себя прессующий вал RP, расположенный внутри ленты 334. Прессующее устройство RP может представлять собой прессующий вал и может быть расположено или перед зоной Z1, или между двумя разделенными зонами Z1 и Z2 в произвольном месте OL.
Периферийная длина, по меньшей мере, зоны Z1 вакуума может составлять от приблизительно 200 мм до приблизительно 2500 мм и предпочтительно составляет от приблизительно 800 мм до приблизительно 1800 мм, и даже более предпочтительно составляет от приблизительно 1200 мм до приблизительно 1600 мм. Уровень содержания сухого вещества в полотне 312, «покидающем» вакуумный вал 318, будет изменяться от приблизительно 25% до приблизительно 55% в зависимости от значений вакуумметрического давления и натяжения проницаемой ленты 334 и давления, действующего со стороны прессующего устройства RP, а также от длины зоны Z1 вакуума и длины зоны Z2 вакуума и времени пребывания полотна 312 в зонах Z1 и Z2 вакуума. Время пребывания полотна 312 в зонах Z1 и Z2 вакуума достаточно для того, чтобы получить в результате данные пределы содержания сухого вещества от приблизительно 25% до приблизительно 55%.
Конструкции, показанные на фиг.28 и 29, имеют следующие преимущества: если не требуется очень высокообъемное полотно, данная опция может быть использована для повышения степени сухости и, следовательно, производительности до желательного значения посредством тщательного регулирования механической сжимающей нагрузки. Благодаря более мягкому второму материалу 220 или 320 полотно 212 и 312 также сжимается, по меньшей мере, частично, между выступающими местами (впадинами) трехмерной структуры 214 или 314. Дополнительное поле давления может быть расположено предпочтительно перед (отсутствует повторное смачивание) зоной отсасывания, после зоны отсасывания или между зонами отсасывания. Верхняя проницаемая лента 234 или 334 выполнена такой, что она может выдерживать сильное натяжение, составляющее более приблизительно 30 кН/м, и предпочтительно приблизительно 50 кН/м, или более сильное, например, составляющее приблизительно 80 кН/м. При использовании данного натяжения создается давление, превышающее приблизительно 0,5 бар и предпочтительно приблизительно 1 бар, или более высокое, при этом давление может составлять, например, приблизительно 1,5 бар. Давление "р" зависит от натяжения "S" и радиуса "R" отсасывающего вала 218 или 318 в соответствии с хорошо известным уравнением p=S/R. Верхняя лента 234 или 334 может также представлять собой нержавеющую сталь и/или металлическую ленту и/или полимерную ленту. Проницаемая верхняя лента 234 или 334 может быть изготовлена из армированного пластика или синтетического материала. Она также может представлять собой материал со спиральными связями. Предпочтительно, лента 234 или 334 может приводиться в движение для избежания усилий сдвига между первым материалом 214 или 314, вторым материалом 220 или 320 и полотном 212 или 312. Отсасывающий вал 218 или 318 также может быть приведен в движение. Оба этих элемента могут быть также приведены в движение независимо друг от друга.
Проницаемая лента 234 или 334 может опираться на перфорированный башмак PS для создания сжимающего усилия.
Поток воздуха может быть обеспечен за счет поля немеханического давления следующим образом: посредством разрежения в отсасывающем коробе отсасывающего вала (118, 218 или 318) или посредством плоского отсасывающего короба SB (см. фиг.25). Также может использоваться избыточное давление над первой поверхностью элемента 134, PS, RP, 234 и 334, предназначенного для создания давления, например, с помощью колпака 124 (хотя это не показано, колпак также может быть предусмотрен в конструкциях, показанных на фиг.25, 28 и 29), в который подается воздух, например, горячий воздух с температурой от приблизительно 50°С до приблизительно 180°С и предпочтительно от приблизительно 120°С до приблизительно 150°С, или также предпочтительно пар. Такая более высокая температура имеет особенно важное значение и предпочтительна, если температура волокнистого полуфабриката вне напорного ящика составляет менее приблизительно 35°С. Это имеет место в случае технологических процессов без рафинирования или с незначительным рафинированием волокнистой массы. Само собой разумеется, все или некоторые из вышеуказанных признаков могут быть скомбинированы для образования предпочтительных конструкций для прессования (прессующих устройств).
Давление в колпаке может составлять менее приблизительно 0,2 бар, предпочтительно менее приблизительно 0,1, наиболее предпочтительно - менее приблизительно 0,05 бар. Интенсивность подачи воздушного потока к колпаку может быть меньше или предпочтительно равна скорости отсасывания потока из отсасывающего вала 118, 218 или 318 вакуумными насосами.
Отсасывающий вал 118, 218 и 318 может быть обернут частично комплектом из материалов 114, 214 или 314 и 120, 220 или 320 и элемента для создания давления, например, ленты 134, 234 или 334, при этом второй материал, например, 220, будет иметь наибольшую дугу "а2" обертывания и будет выходить из большей дугообразной зоны Z1 последним (см. фиг.28). Полотно 212 вместе с первым материалом 214 выходит вторым (перед концом первой дугообразной зоны Z2), а элемент PS/234, предназначенный для создания давления, выходит первым. "Дуга" элемента PS/234, предназначенного для создания давления, больше дуги "а2" дугообразной зоны отсасывания. Это имеет важное значение, поскольку при низкой степени сухости механическое обезвоживание является более эффективным, чем обезвоживание посредством воздушного потока. Меньшая дугообразная зона "а1" отсасывания должна быть достаточно большой для обеспечения достаточного времени пребывания полотна в машине, чтобы воздушный поток мог обеспечить достижение максимальной степени сухости. Время пребывания "Т" должно быть больше приблизительно 40 мс и предпочтительно составляет более приблизительно 50 мс. При диаметре вала, составляющем приблизительно 1,2 м, и скорости машины, составляющей приблизительно 1200 м/мин, дуга "а1" должна превышать приблизительно 76 градусов и предпочтительно превышать приблизительно 95 градусов. Формула такова: а1=[время пребывания * скорость * 360/длина периферии вала].
Второй материал 120, 220, 320 может быть нагрет, например, паром или технической водой, добавленной в спрыск для погруженной зоны прессования для улучшения режима обезвоживания. При более высокой температуре легче пропустить воду через сукно 120, 220, 320. Лента 120, 220, 320 также может быть нагрета с помощью нагревательного устройства или с помощью колпака, например, 124. Материал 114, 214, 314, предназначенный для сушки проходящим насквозь воздухом, может быть нагрет, особенно в том случае, если отливное устройство бумагоделательной машины для выработки санитарно-бытовых бумаг представляет собой двухсеточное отливное устройство. Это обусловлено тем, что если эта листоформовочная секция машины для выработки санитарно-бытовых бумаг, то материал 114, 214, 314, предназначенный для сушки проходящим насквозь воздухом, будет обертывать формующий вал и, следовательно, будет нагреваться от волокнистой массы, которая вводится под давлением посредством напорного короба.
Существует ряд преимуществ способа, в котором используется любое из описанных здесь устройств. В способе сушки проходящим насквозь воздухом по предшествующему уровню техники требуются десять вакуумных насосов для сушки полотна до степени сухости, составляющей приблизительно 25%. С другой стороны, при использовании усовершенствованных систем обезвоживания по изобретению требуются только шесть вакуумных насосов для высушивания полотна до степени сухости, составляющей приблизительно 35%. Кроме того, при использовании способа сушки проходящим насквозь воздухом по предшествующему уровню техники полотно должно быть высушено до высокой степени сухости от приблизительно 60 до приблизительно 75%, в противном случае будет получен плохой профиль влажности в поперечном направлении. Системы по настоящему изобретению обеспечивают возможность высушивания полотна на первой стадии до определенной степени сухости от приблизительно 30% до приблизительно 40% при хорошем профиле влажности в поперечном направлении. На второй стадии степень сухости может быть повышена до конечной степени сухости, составляющей более приблизительно 90%, посредством использования обычной сушилки с американским сушильным цилиндром в сочетании с системой по изобретению. Один способ достижения данной степени сухости может включать в себя более эффективную принудительную сушку посредством колпака над американским сушильным цилиндром.
Настоящая заявка специально включает в себя посредством ссылки полное описание заявки на патент США № 10/972,431, озаглавленной PRESS SECTIOM AND PERMEABLE BELT IN A PAPER MACHINE (ПРЕССУЮЩАЯ ЧАСТЬ И ПРОНИЦАЕМАЯ ЛЕНТА В БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЕ), поданной на имя Jeffrey HERMAN и др.
Полное описание заявки на патент США № 10/768,485, поданной 30 июня 2004, настоящим полностью включено в данную заявку посредством ссылки.
Следует отметить, что вышеприведенные примеры представлены просто в целях разъяснения, и их никоим образом не следует рассматривать как ограничивающие настоящее изобретение. Несмотря на то, что данное изобретение было описано со ссылкой на приведенный в качестве примера вариант осуществления, следует понимать, что слова, которые были использованы, - это слова для описания и иллюстрации, а не слова для ограничения. Могут быть выполнены изменения в пределах объема приложенной формулы изобретения, подобные приведенным в настоящем описании и исправленным, не отходя от объема и сущности настоящего изобретения в его аспектах. Несмотря на то, что изобретение было описано здесь со ссылкой на определенные средства, материалы и варианты осуществления, не предусмотрено то, что изобретение ограничено деталями, раскрытыми здесь. Вместо этого изобретение охватывает все функционально эквивалентные конструкции, способы и применения, такие, которые входят в пределы объема приложенной формулы изобретения.