[发明专利]在纸张制造过程中控制纸页形成

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在纸张制造过程中控制纸页形成的方法、一种实施该方法的设备以及一种具有这种设备的造纸机。

背景技术

纸页形成是在纸张制造期间的重要的过程。为此尽可能平均地在纸幅面宽度上分布的、由纸纤维、辅助材料和水构成的悬浮液输送给纸页形成设备、例如工业造纸机的滤网部分。例如在纵向滤网造纸机中纤维悬浮液在不断循环的滤网上流动。

此外纸的质量由所谓的成形来确定，也就是说纤维在纸中的分布。通常由于滤网布置和高的滤网速度，在工业化的造纸机中纸纤维在纸中主要沿着滤网运行方向指向，以使得纸的特性、例如抗断强度或纵向延展在两个主方向上沿着和横向于纸幅面明显地不同。为了在这两个主方向上沿着和横向于纸幅面实现纸幅面的类似的特性，例如在横向于纸幅面的方向上得到纸的更高的抗断强度，必要的是，迄今横向于滤网运行方向的更大部分的纤维或者是全部纤维通常地更加各向同性地指向。

迄今为止尝试的是，通过不同的方法参数、例如在将悬浮液施加在滤网上时体积速度、悬浮液在滤网上的出现角(Auftrittswinkel)和滤网速度的匹配，不仅影响纤维在纸中的定向而且影响在滤网上的或在所谓的湿部分中的脱水。当然成形由不同的参数确定，其仅仅在一定条件下能影响传统的纸张制造方法。

发明内容

因此本发明的目的是改进纸幅面的构造。

该目的由用于控制在纸张制造过程中的纸页形成的方法实现，其中产生电场，在水的悬浮液中存在的纸纤维暴露在电场中，以及纸纤维在纤维层中的沉积和/或纸纤维在纤维层中的定向借助于电场控制。此外该目的由用于控制在纸张制造过程中的纸页形成的设备来实现，该设备包括用于产生电场的至少一个电单元，电场设计为使得在纸张制造期间在水的悬浮液中存在的纸纤维暴露在电场中以及纸纤维在纤维层中的沉积和/或纸纤维在纤维层中的定向能借助于电场控制。此外该目的由具有根据权利要求7至13的设备的造纸机来实现。

在工业化的造纸中在造纸机上发生纸页形成。绝大部分由水构成的纤维悬浮液在材料缠卷装置(Stoffauflauf)中形成稀薄的、尽可能相同形状的射流(Strahl)。这个射流在纵向滤网造纸机中冲击无止境地环绕的滤网。随着来自材料缠卷装置中的射流冲击滤网，开始纸的纸页形成并且构建纸张的特性，并且特性可以被影响。

纸页形成的理论描述了以下的进程：只要纤维悬浮液与滤网接触，那么纸纤维通过其流动阻力在滤网上运动。由此在滤网上开始形成纤维层，其向上增长。根据纤维在悬浮液中的运动自由度出现了纸页形成的两个不同的形式：过滤和浓缩。由大多数纸的构造表明，过滤占支配地位：在脱水时调整在滤网上的已经形成的纤维层，即所谓的纤维网和位于其上的悬浮液之间的清晰的过渡。在液相中材料浓度近似地是恒定的并且纤维可以彼此成比例地自由运动。

在短的时间内，即通常在几秒之内，在滤网部分中排出大部分水并且产生纸结构。为此安装在滤网下的吸气机(Sauger)以及产生脉冲的箔(Foils)有助于纤维材料的脱水。在滤网的端部处纸幅面转入毛毡上并且到达挤压部分中。

电场可以不仅设计为静电场也可以设计为电动力学的或电磁的场，其包括电场和磁场。这里概念“电”能涉及电场和磁场。

本发明基于以下的认知，即纸纤维能由电场影响。纸纤维基本上由纤维素，绝缘材料组成。因为在绝缘物中电荷载流子不是自由运动的，所以绝缘物由更外侧的电场极化。在此由位移极化(Verschiebungspolarisation)感应出电的偶极子。这样的在纤维中感应的偶极子与较外侧的电场的相互作用可以用于改进在纸张制造期间的纸页形成或缩短其时间上的进程。

因为能通过在纤维和场之间的电的相互作用而产生在纤维上的力是相对小的，只要纤维位于悬浮液中并且能相对稍微地再定位或移动，也就是说在纸页形成期间，在纤维固定在纤维层中之前，优选地充分利用电的相互作用。在纤维已经固定在纤维层中之后，借助于这个电的相互作用在经济的条件下不能实现再定位或移动。

通过应用电场可以减少纤维凝聚或成团形成的趋势。由此可以完全普通地改进纸的成形。通过使用电场而对纤维特性的有目的性的影响的其他的优点从下文中看出，即纤维悬浮液的水分量可以减少，这不会导致不期望的凝聚或成团形成。纸幅面也可以利用在悬浮液中比传统方式少的水分量来制造。由此以下在造纸中脱去悬浮液的少的水，并且进而用于湿的纸幅面的干燥的能量耗费更少。