ЖЕЛОБЧАТЫЙ ПЕРФОРИРОВАННЫЙ СЛОЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ В ТКАНИ ДЛЯ БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ
FLUTED PERFORATED LAYER APPLIED IN FABRIC FOR PAPER-MAKING MACHINE

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к бумажному производству. В частности, настоящее изобретение относится к прессовым тканям для прессовой части бумагоделательной машины.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Производство бумаги начинается с переработки древесины. Древесина состоит из двух основных веществ - целлюлозы и лигнина. Оба вещества являются органическими, то есть основу их молекул составляют цепочки или циклические структуры атомов углерода. Целлюлоза находится в оболочках растительных клеток и является волокнистым материалом, который используется для производства бумаги. Молекула лигнина представляет собой сложную молекулу, выполняющую функцию связующего элемента, который удерживает вместе волокна целлюлозы и укрепляет оболочки клетки, придавая древесине механическую прочность. Для преобразования древесины в массу, пригодную для изготовления бумаги, волокна целлюлозы необходимо освободить от лигнина.
При изготовлении бумаги волокнистое целлюлозное полотно формируется путем осаждения волокнистой массы, то есть водной дисперсии волокон целлюлозы, на движущуюся формующую сетку в формовочной части бумагоделательной машины. Через формующую сетку из волокнистой массы отводится большое количество воды, и на поверхности формующей сетки остается волокнистое целлюлозное полотно.
Сформованное таким образом волокнистое целлюлозное полотно поступает из формовочной части в прессовую часть, содержащую ряд зон прессования. При проходе через зоны прессования волокнистое целлюлозное полотно поддерживается прессовой тканью или, как часто бывает, находится между двумя прессовыми тканями. В зонах прессования волокнистое целлюлозное полотно подвергается сжатию, которое приводит к удалению из него воды и вызывает слипание целлюлозных волокон, ведущее к формированию из волокнистого целлюлозного полотна бумажного листа. Вода, поглощаемая прессовой тканью или тканями, в идеальном случае, не возвращается в бумажный лист.
На последнем этапе бумажный лист поступает в сушильную часть, содержащую не менее одного ряда вращающихся сушильных барабанов или цилиндров, нагреваемых изнутри паром. Сформированный бумажный лист, плотно прижимаемый сушильной тканью к поверхности барабанов, последовательно направляется по волнообразной траектории вокруг каждого барабана в ряду. Нагревание барабана приводит к уменьшению содержания воды в бумажном листе в результате испарения.
Следует иметь в виду, что используемые в бумагоделательной машине формовочные, прессовые и сушильные ткани имеют форму бесконечной петли и функционируют по принципу конвейера. Следует также иметь в виду, что изготовление бумаги является непрерывным процессом, который протекает со значительной скоростью, то есть в то время как в формовочной части волокнистая масса непрерывно осаждается на формующую сетку, только что изготовленный бумажный лист после выхода из сушильной части непрерывно скручивается в рулоны.
Данное изобретение относится, в частности, к прессовым тканям, используемым в прессовой части. Прессовые ткани играют важную роль в процессе производства бумаги. Как указывалось выше, одним из назначений прессовой ткани является поддержка и перенос изготавливаемого бумажного изделия через зоны прессования.
Прессовые ткани используются также при чистовой обработке поверхности бумажного листа. Для этого они имеют гладкую поверхность и однородную эластичную структуру, что придает бумажному листу при прохождении через зону прессования гладкую чистую поверхность.
Вероятно, самым важным обстоятельством является то, что прессовые ткани поглощают большое количество воды, которое извлекается из влажной бумаги при прохождении через зоны прессования. Для осуществления этой функции внутри прессовой ткани должно быть, в буквальном смысле, пространство, обычно называемое «объемом пустот», которое служит для прохода воды, а сама ткань должна обладать соответствующей водопроницаемостью в течение всего периода своей нормальной эксплуатации. В итоге прессовые ткани должны быть способными препятствовать возврату в бумагу поглощенной из мокрой бумаги воды и предотвращать повторное увлажнение бумаги на выходе из зоны прессования.
В настоящее время промышленностью выпускаются прессовые ткани различных модификаций, удовлетворяющие требованиям конкретных бумагоделательных машин, предназначенных для производства различных сортов бумаги. Обычно прессовые ткани состоят из исходной тканой основы, в которую иглопробивным способом помещается волокнистое полотно, состоящее из мелких нетканых волокнистых материалов. Исходные основы могут быть вытканы из моноволоконных нитей, крученых моноволоконных нитей, комплексных нитей, крученых комплексных нитей и могут быть однослойными, многослойными или слоистыми. Нити, как правило, изготавливают методом экструзии каких-либо синтетических полимерных смол, например полиамидных или полиэфирных, используемых специалистами для изготовления оснастки для бумагоделательных машин.
Исходные тканые основы могут иметь различную форму. Например, основы могут быть вытканными в виде бесконечного замкнутого полотна или в виде плоского полотна с последующим соединением в бесконечное полотно текстильным швом. Известен другой способ изготовления тканых основ, называемый «модифицированным бесконечным ткачеством», при котором на поперечных краях основы ткани формируют шовные петли, используя нити ткани, идущие в машинном направлении. При этом способе основные нити непрерывно переплетаются, совершая возвратно-поступательные движения между поперечными краями ткани. На каждом из обоих краев ткани нити разворачиваются в обратную сторону, формируя шовную петлю. Изготовленная таким образом основа ткани помещается в бумагоделательную машину и уже на самой машине сшивается в виде замкнутого контура, и по этой причине такая основа ткани называется «тканью для сшивания на машине». Чтобы придать такой ткани бесконечную замкнутую форму, поперечные края ткани совмещают, шовные петли с обоих краев переплетают встречно-гребенчатым способом и через размещенные таким образом петли обоих краев пропускают сшивной штырь или штифт.
Кроме того, прессовая ткань может быть сформирована из нескольких слоев. В частности, она может состоять из соединенных между собой тканой основы и промежуточного слоя. Примером такого изделия является состоящая из тканой основы и полимерного слоя прессовая ткань Апертек (Apertech) от компании Олбани Интернэшнл (Albany International). На фиг.1 изображен перфорированный полимерный слой ткани Апертек. Фиг.1 представляет собой вид сверху полимерного слоя со стороны, контактирующей с бумагой. Полимерный слой обозначен позицией 1, а отверстия - позицией 4. Как видно из фиг.1, поверхность 1 является гладкой, с равномерно распределенной перфорацией.
Данное изобретение в первую очередь относится к усовершенствованию перфорированного слоя ткани, используемой в бумагоделательных машинах, например ткани Апертек.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Автором данного изобретения было обнаружено, что в некоторых случаях применения в бумагоделательных машинах тканей с перфорированным слоем на полученном листе бумаги образуется узор, повторяющий расположение отверстий на указанном слое. Автором также было обнаружено, что появление такого узора обуславливается скоплением в бумажном полотне мелких частиц, которые имеют относительно высокое содержание лигнина. А именно отображение на бумаге расположения отверстий связано с концентрированием проходящего через отверстия жидкостного потока, который вызывает перенос частиц и связанного с ними лигнина, что обуславливает появление на бумаге светлых и темных контрастных участков.
С учетом того, что перфорированный слой в существующих тканях для бумагоделательных машин является причиной появления указанных недостатков, задачей настоящего изобретения является рассеяние потока по поверхности перфорированного слоя для того, чтобы уменьшить перепад давления в слое. Это приводит к уменьшению концентрации потока при проходе через отверстия, что сокращает перенос частиц в бумажное полотно. Для решения этой задачи предлагается использовать желобчатый перфорированный слой. Желобки обеспечивают рассеивание потока и сокращение переноса частиц, предотвращая появление на бумаге узора из светлых и темных участков и улучшая качество получаемого бумажного листа.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения такой слой состоит из множества контактных участков; множества желобчатых участков; множества перфорационных отверстий, проходящих от верхней поверхности до нижней поверхности указанного слоя, и позволяет уменьшить образование узора на получаемом бумажном листе или избежать образования такого узора.
В таком слое желобчатые участки и/или контактные участки могут лежать в одной плоскости. В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения в таком слое плоскость желобчатых участков параллельна плоскости контактных участков. Как правило, такой слой содержит ряд желобчатых участков, некоторые из которых проходят под углом. Указанные желобчатые участки могут образовывать на поверхности узор в виде сетки. Перфорационные отверстия могут быть распределены по контактным и желобчатым участкам, причем одно или более перфорационных отверстий лежат на границе контактных и желобчатых участков. Кроме того, в указанном слое перфорационные отверстия могут находится только на желобчатых участках или только на контактных участках.
Согласно еще одному аспекту изобретения предложен способ формирования слоя для использования в тканях бумагоделательных машин, включающий: формирование множества желобов в основном материале для формирования модифицированного основного материала, имеющего множество контактных и множество желобчатых участков; перфорирование модифицированного основного материала для формирования множества перфорационных отверстий, проходящих от верхней поверхности до нижней поверхности в указанном модифицированном основном материале, причем указанный слой позволяет уменьшить образование узора на получаемом бумажном листе или избежать образования такого узора.
Согласно еще одному аспекту изобретения предложен слой для использования в тканях бумагоделательных машин, полученный формированием множества желобов в основном материале для формирования модифицированного основного материала, имеющего множество контактных и множество желобчатых участков, а также перфорированием модифицированного основного материала для формирования множества перфорационных отверстий, проходящих от верхней поверхности до нижней поверхности в указанном модифицированном основном материале, причем указанный слой позволяет уменьшить образование узора на получаемом бумажном листе или избежать образования такого узора.
Согласно еще одному аспекту изобретения предложена прессовая ткань для бумагоделательных машин, которая содержит предлагаемый слой.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Следующее подробное описание, проиллюстрированное примерами, не ограничивает настоящее изобретение только приведенными примерами. Для более удобного восприятия описание сопровождается чертежами, в которых номера ссылок обозначают соответствующие элементы и детали, при этом:
фиг.1 - вид сверху перфорированного слоя известной из уровня техники ткани для бумагоделательной машины;
фиг.2 - вид сверху перфорированного слоя в соответствии с одним из вариантов данного изобретения;
фиг.3 - вид сверху перфорированного слоя в соответствии с другим вариантом данного изобретения;
фиг.4 - вид сверху перфорированного слоя в соответствии с еще одним вариантом данного изобретения; и
фиг.5 - поперечное сечение перфорированного слоя в соответствии с данным изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ПРИМЕРА РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предпочтительный пример реализации изобретения будет описан применительно к прессовым тканям, используемым в бумагоделательных машинах. Однако следует заметить, что данное изобретение может найти применение в тканях, используемых в других частях бумагоделательной машины, а также может иметь иное промышленное применение, при котором рассеивание потока по поверхности материала улучшает эксплуатационные характеристики материала.
Другими видами материалов, в которых данное изобретение может найти применение, являются формовочные и сушильные ткани для бумагоделательных машин, сушильные ткани, использующие воздушное осушение, и ткани для формирования пульпы. Данное изобретение может также найти применение в специализированных тканях, используемых, например, для производства нетканых текстильных материалов путем мокрого формования, сухого формования, формования аэродинамическим способом из расплава и/или фильерным способом.
Фиг.2 представляет собой вид сверху на участок перфорированного слоя в соответствии с данным изобретением. Как видно из фиг.2, слой содержит множество контактных участков 10, множество желобчатых участков 8 и множество отверстий 6. Плоскость расположения желобчатых участков находится ниже плоскости контактных участков. Поперечное сечение слоя представлено на фиг.5.
Из фиг.5 видно, что плоскость желобчатых участков лежит на расстоянии t ниже верхней поверхности слоя 24. Глубина желобков определяется глубиной расположения плоскости желобчатых участков. На фиг.5 также видно, что глубина желобков составляет около одной четверти общей толщины Т слоя, которая определяется как расстояние от верхней поверхности 24, определяющей контактную плоскость, до нижней поверхности 26. Для простоты на фиг.5 показаны только три отверстия 28.
Следует заметить, что глубина желобков не ограничивается только одной четвертью от общей толщины слоя, она может изменяться в зависимости от используемого для формирования слоя материала или материалов, а также от требований к свойствам готового слоя. Кроме того, следует заметить, что хотя подразумевалось, что описанные желобки имеют одинаковую глубину, в другом варианте изобретения глубина желобков является изменяемой. В этом случае желобчатые участки не лежат в одной плоскости, параллельной плоскости поверхности. То есть в другом варианте изобретения желобчатые участки не находятся на одной плоскости или лежат на плоскости, не параллельной ни верхней, ни нижней поверхности слоя. Кроме того, возможно варьирование высоты расположения контактных участков таким образом, чтобы верхняя поверхность слоя имела бы неравномерную структуру, и контактные участки не лежали бы в одной плоскости. Также следует заметить, что в варианте, представленном на фиг.2, некоторые отверстия частично проходят через желобок, а частично - через контактный участок. Можно также изготовить такой слой, в котором каждое отверстие лежит полностью либо в желобке, либо на контактном участке при отсутствии отверстий в пограничной области, разделяющей желобчатые и контактные участки. В любом случае отверстия могут быть сформированы до или после формирования желобков.
Возможно также размещение желобков под углом к машинному направлению. Кроме того, два ряда желобков могут располагаться под углом друг к другу в виде пересекающихся штриховых линий.
Фиг.3 представляет собой вид сверху участка перфорированного слоя, соответствующего другому варианту данного изобретения. Как видно из фиг.3, расположение всех отверстий 12 ограничено желобчатыми участками 14, а на контактных участках 16 отверстия отсутствуют. К представленному на фиг.3 примеру реализации изобретения относятся все модификации изобретения, описанные в отношении фиг.2, за исключением вариантов размещения отверстий.
Фиг.4 представляет собой вид сверху участка перфорированного слоя, соответствующего еще одному примеру реализации данного изобретения. Как видно из фиг.4, расположение всех отверстий 18 ограничено контактными участками 22, а на желобчатых участках 20 отверстия отсутствуют. К представленному на фиг.4 примеру реализации изобретения относятся все модификации изобретения, описанные со ссылками на фиг.2, за исключением вариантов размещения отверстий.
Независимо от примера реализации изобретения рекомендуется при изготовлении прессовой ткани для бумагоделательных машин комбинировать описанный желобчатый перфорированный слой с другими слоями. Например, желобчатый перфорированный слой, описанный в изобретении, может быть заменен перфорированным слоем ткани Апертек™, образуя тем самым «желобчатый Апертек™».
В любом примере реализации изобретение обеспечивает рассеивание потока по поверхности перфорированного слоя ткани для бумагоделательной машины. Рассеивание потока приводит к уменьшению перепада давления на сторонах слоя, что ведет к уменьшению переноса частиц. Уменьшение переноса частиц предотвращает или уменьшает проявление на бумаге узора из светлых и темных участков, которое вызывается таким переносом частиц.
Возможность модификаций настоящего изобретения очевидна для специалистов, причем возможные варианты модификаций не выходят за рамки прилагаемой формулы изобретения.