ПРЕССУЮЩАЯ ЧАСТЬ И ПРОНИЦАЕМАЯ ЛЕНТА В БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЕ Российский патент 2008 года по МПК F16B11/00 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область техники

Настоящее изобретение относится к бумагоделательной машине и, в частности, к проницаемой ленте, используемой в ленточном прессе в бумагоделательной машине.

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 установлено, что обычные 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 удлинена 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.

В документе WO 03/062528 (описание которого полностью включено посредством ссылки в данную заявку), 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. Лента и структурированный материал являются проницаемыми. Лента может представлять собой материал со спиральными связями и может представлять собой проницаемую прижимную ленту с удлиненной зоной прессования для того, чтобы способствовать обезвоживанию одновременно под действием вакуума и прессования. Зона прессования может быть удлинена значительно за башмачный пресс. Однако подобная система с прижимной лентой с удлиненной зоной прессования имеет недостатки, такие как ограниченная открытая зона.

Также известно, что в соответствии с предшествующим уровнем техники используется способ сушки проходящим насквозь воздухом (способ сквозной сушки) для сушки полотен, в частности полотен тонкой бумаги. 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 сушильному цилиндру (Yankee cylinder), который обеспечивает высушивание полотна до его конечной сухости, составляющей приблизительно 97%. 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 производства санитарно-бытовых бумаг. 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.

Лучшее качество полотна при обычном процессе изготовления санитарно-бытовых бумаг следующее: пухлость полученного полотна санитарно-бытовой бумаги составляет менее 9 см³/г. Способность удерживать воду, измеренная с помощью способа, предусматривающего использование корзины для полученного полотна санитарно-бытовой бумаги, составляет менее 9 (граммов H₂O на грамм волокна).

Однако преимущество системы сушки проходящим насквозь воздухом проявляется в очень высоком качестве полотна, особенно в том, что касается высокой пухлости и способности удерживать воду.

В данной области техники существует потребность в ленте, которая обеспечивает улучшенное обезвоживание непрерывного полотна.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

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 для образования ленточного пресса. Это обеспечивает возможность получения значительно более длинной зоны прессования, например, имеющей длину, в десять раз превышающую длину башмачного пресса и в двадцать раз превышающую длину обычного пресса, в результате чего обеспечиваются значительно более низкие пиковые давления, то есть 1 бар вместо 30 бар для обычного пресса и 15 бар для башмачного пресса, при этом все значения приведены для тонкой бумаги. Лента также имеет желательное преимущество, заключающееся в том, что она обеспечивает возможность прохода воздуха сквозь полотно и в саму зону прессования, что невозможно в обычных башмачных прессах или обычном прессе, подобном отсасывающему прессующему валу у сплошного американского сушильного цилиндра. Предпочтительная проницаемая лента представляет собой материал со спиральными связями.

Существует предел при вакуумном обезвоживании (уровень содержания сухого вещества, составляющий приблизительно 25% на материале для сушки проходящим насквозь воздухом и 30% на обезвоживающем материале), и ключ к достижению уровня содержания сухого вещества, составляющего 35% или более, при использовании данного принципа при сохранении качества, аналогичного обеспечиваемому при применении сушки проходящим насквозь воздухом, заключается в использовании очень длинной зоны прессования, образуемой проницаемой лентой. Эта зона может быть в 10 раз длиннее зоны прессования башмачного пресса и в 20 раз длиннее зоны прессования обычного пресса. Пиковое давление также должно быть очень низким, то есть в 20 раз ниже, чем в башмачном прессе, и в 40 раз ниже, чем в обычном прессе. Кроме того, очень важно обеспечить поток воздуха через зону прессования. Эффективность конструкции согласно изобретению очень высока, поскольку в ней используется очень длинная зона прессования в сочетании с потоком воздуха, проходящим через зону прессования. Это представляет собой лучшее решение по сравнению с конструкцией с башмачным прессом или с конструкцией, в которой используется отсасывающий прессующий вал вблизи американского сушильного цилиндра при отсутствии потока воздуха, проходящего через зону прессования. Проницаемая лента может быть прижата к твердому структурированному материалу (например, материалу для сушки проходящим насквозь воздухом) и к мягкому, толстому и упругому обезвоживающему материалу в то время, когда бумажный лист расположен между ними. Данная многослойная конструкция из материалов имеет важное значение. 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 для устранения пластического деформирования волокон листа и 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.

В соответствии с настоящим изобретением также разработана 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 с отсутствием прессования или с малым прессованием.

В соответствии с настоящим изобретением также разработана высокопрочная проницаемая прижимная лента с открытыми зонами и зонами контакта на стороне ленты.

Изобретение включает в себя в одном варианте его осуществления ленточный пресс, содержащий вал, имеющий наружную поверхность, и проницаемую ленту, имеющую сторону, находящуюся в прижимном контакте над частью 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%, зону контакта, составляющую предпочтительно, по меньшей мере, 25%, и наиболее предпочтительно открытую зону, составляющую приблизительно 50%, и зону контакта, составляющую приблизительно 50%, при этом открытая зона включает в себя общую площадь, которая охватывается отверстиями и канавками (то есть ту часть поверхности, которая не предназначена для сжатия полотна в той же степени, что и зоны контакта), и при этом зона контакта ограничена контактными площадками поверхности ленты, то есть общей площадью поверхности ленты между отверстиями и/или канавками. При использовании прижимной ленты с удлиненной зоной прессования невозможно использовать открытую зону, составляющую 50%, и зону контакта, составляющую 50%. С другой стороны, это возможно, например, при использовании проволочной сетки или материала со связями.

Преимущество настоящего изобретения заключается в том, что оно обеспечивает возможность того, что значительный проходящий насквозь поток воздуха дойдет до волокнистого полотна для удаления воды посредством вакуума, в частности, при прессовании.

Другое преимущество заключается в том, что проницаемая лента обеспечивает возможность приложения 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 прессования, в результате чего обеспечивается продолжительное время выдержки, в течение которого давление будет приложено к полотну, по сравнению со стандартным башмачным прессом.

В соответствии с изобретением также разработан ленточный пресс для бумагоделательной машины, содержащий 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%, зону контакта, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 10%, предпочтительно зону контакта, составляющую, по меньшей мере, 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 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 300 кПа (от приблизительно 0,3 бар до приблизительно 1,5 бар и предпочтительно от приблизительно 0,07 до приблизительно 1 бар). 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, а каждое из сквозных отверстий может иметь диаметр, при этом диаметр превышает ширину.

Натяжение ленты превышает приблизительно 30 кН/м и предпочтительно 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 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 диапазоне от приблизительно 800 мм до приблизительно 1800 мм. Периферийная длина может находиться в диапазоне от приблизительно 1200 мм до приблизительно 1600 мм. Проницаемая лента может содержать, по меньшей мере, одну из полиуретановых лент с удлиненной зоной прессования или 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 полотна 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 представлять собой материал со спиральными связями (который позволяет получить хорошие результаты, что важно) или два или более материалов 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. Также можно иметь вторую проницаемую ленту над первым материалом.

Первый материал может содержать проницаемую обезвоживающую ленту. Второй материал может содержать структурированный материал. Волокнистое полотно может представлять собой тонкое бумажное полотно или гигиеническое полотно. В соответствии с изобретением также разработано 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 воздействию натяжения, составляющего, по меньшей мере, приблизительно 30 кН/м. Прижимная лента с удлиненной зоной прессования имеет сторону с открытой зоной, составляющей, по меньшей мере, приблизительно 25%, и зоной контакта, составляющей, по меньшей мере, приблизительно 10%, предпочтительно с зоной контакта, составляющей, по меньшей мере, 25%.

В соответствии с изобретением также разработана проницаемая прижимная лента с удлиненной зоной прессования, которая способна подвергаться воздействию натяжения, составляющего, по меньшей мере, приблизительно 30 кН/м, при этом прижимная лента с удлиненной зоной прессования имеет, по меньшей мере, одну сторону с открытой зоной, составляющей, по меньшей мере, приблизительно 25%, и зоной контакта, составляющей, по меньшей мере, приблизительно 10%, предпочтительно, по меньшей мере, 25%.

Открытая зона может быть образована сквозными отверстиями, а зона контакта образована плоской поверхностью. Открытая зона может быть образована сквозными отверстиями, а зона контакта образована плоской поверхностью без отверстий, выемок или канавок. Открытая зона может быть образована сквозными отверстиями и канавками, а зона контакта образована плоской поверхностью без отверстий, выемок или канавок. Открытая зона может составлять от приблизительно 30% до приблизительно 85%, а зона контакта может составлять от приблизительно 15% до приблизительно 70%. Открытая зона может составлять от приблизительно 45% до приблизительно 85%, а зона контакта может составлять от приблизительно 15% до приблизительно 55%. Открытая зона может составлять от приблизительно 50% до приблизительно 65%, а зона контакта может составлять от приблизительно 35% до приблизительно 50%. 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 полотна 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, а 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 30 кН/м и предпочтительно превышает приблизительно 50 кН/м, или превышает приблизительно 60 кН/м, или превышает приблизительно 80 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, при котором прикладывают давление к зоне контакта волокнистого полотна с частью проницаемой ленты, причем площадь зоны контакта составляет, по меньшей мере, приблизительно 10%, предпочтительно, по меньшей мере, 25% от площади указанной части, и пропускают текучую среду сквозь открытую зону 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 пропускания 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 разработан способ прессования волокнистого полотна в бумагоделательной машине, при котором прикладывают первое давление к первым участкам волокнистого полотна посредством проницаемой ленты и второе большее давление ко вторым участкам волокнистого полотна посредством прессующей части проницаемой ленты, причем площадь вторых участков составляет, по меньшей мере, приблизительно 25% от площади первых участков, и пропускают воздух 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 давления и пропускания проницаемая лента имеет натяжение, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 30 кН/м.

Натяжение может превышать приблизительно 50 кН/м, или может превышать приблизительно 60 кН/м, или может превышать приблизительно 80 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%. Время пребывания может быть равно или превышать приблизительно 40 мс и предпочтительно равно или превышает приблизительно 50 мс. Расход воздуха может составлять приблизительно 150 м³/мин на метр ширины машины.

В соответствии с изобретением также разработан 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 согласно способу направляют, по меньшей мере, прессующую часть проницаемой ленты по валу, перемещают волокнистое полотно между валом и прессующей частью проницаемой ленты, подвергают, по меньшей мере, приблизительно 25%, волокнистого полотна воздействию давления, создаваемого участками проницаемой ленты, которые расположены вблизи сквозных отверстий, и пропускают текучую среду через сквозные отверстия проницаемой ленты и волокнистое полотно.

В соответствии с изобретением также разработан 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 согласно способу направляют, по меньшей мере, прессующую часть проницаемой ленты по валу, перемещают волокнистое полотно между валом и прессующей частью проницаемой ленты, подвергают, 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 пропускают текучую среду через сквозные отверстия и канавки проницаемой ленты и волокнистое полотно.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения разработан более эффективный способ обезвоживания, предпочтительно предназначенный для способа производства санитарно-бытовых бумаг, при 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 санитарно-бытовой бумаги согласно изобретению превышает приблизительно 10 г/см³ и доходит до диапазона от приблизительно 14 г/см³ до приблизительно 16 г/см³. Способность удерживать воду (измеренная способом с использованием корзины) полученного полотна санитарно-бытовой бумаги согласно изобретению превышает приблизительно 10 (г H₂O на г волокна) и доходит до диапазона от приблизительно 14 (г H₂O на г волокна) до приблизительно 16 (г H₂O на г волокна).

Таким образом, в соответствии с изобретением создан новый способ обезвоживания для тонких бумажных полотен с поверхностной плотностью, составляющей менее приблизительно 42 г/м², предпочтительно для сортов санитарно-бытовых бумаг. В соответствии с изобретением также разработано устройство, в котором используется данный способ, а также разработаны элементы, выполняющие основную функцию 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 большую шероховатость и/или сжимаемость по сравнению с нижним материалом. Обеспечивается пропускание 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 или материал, который включает 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 ориентирована 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. По меньшей мере, для санитарно-бытовой бумаги важно предусмотреть мягкий слой, находящийся в контакте с листом.

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, или 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 иметь площадь, равную или превышающую приблизительно 35 м² на 1 м² площади сукна, и может предпочтительно иметь площадь, равную или превышающую приблизительно 65 м² на 1 м² площади сукна, и наиболее предпочтительно может иметь площадь, равную или превышающую приблизительно 100 м² на 1 м² площади сукна. Удельная поверхность нижнего материала должна быть равна или превышать приблизительно 0,04 м² на 1 г веса сукна, предпочтительно может быть равна или превышать приблизительно 0,065 м² на 1 г веса сукна и наиболее предпочтительно может быть равна или превышать приблизительно 0,075 м² на 1 г веса 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. Необходимо принимать во внимание сжимаемость (изменение толщины под действием усилия в мм/Н) нижнего материала. Это 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.

Следует принимать во внимание упругость нижнего материала. Динамический модуль упругости при сжатии G* [Н/мм²] как показатель упругости нижнего материала является приемлемым, если он превышает или равен 0,5 Н/мм², предпочтительно показатель упругости превышает или равен 2 Н/мм², и наиболее предпочтительно показатель упругости превышает или равен 4 Н/мм². Плотность нижнего материала должна быть равна или превышать приблизительно 0,4 г/см³ и предпочтительно равна или превышает приблизительно 0,5 г/см³, а в идеальном случае равна или превышает приблизительно 0,53 г/см³. Это может быть предпочтительным при скоростях полотна, превышающих приблизительно 1200 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 над отсасывающим валом или цилиндром, диаметр которого составляет, например, приблизительно 1 м или более или приблизительно 1,2 м или более. Например, для технологической машины с шириной 200 дюймов диаметр может находиться в диапазоне от приблизительно 1,5 м или выше. Отсасывающее устройство или цилиндр может содержать, по меньшей мере, одну зону отсасывания. Он может также содержать две зоны 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 50 кН/м, или более высокое, например, составляющее приблизительно 80 кН/м. При использовании данного натяжения создается давление, превышающее приблизительно 0,3 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. Как можно видеть из уравнения, чем больше будет диаметр вала, тем больше будет натяжение, необходимое для достижения заданного давления. Верхняя лента может также представлять собой ленту из нержавеющей стали, 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 материал со спиральными связями. 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, одного или в комбинации следующим образом: посредством разрежения в отсасывающем коробе отсасывающего вала, или посредством плоского отсасывающего короба, или за счет 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 короба 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.

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. Заданная скорость подачи воздушного потока составляет приблизительно 140 м³/мин на метр ширины машины. Скорость воздушного потока, подаваемого к колпаку при атмосферном давлении, может быть равна приблизительно 500 м³/мин на метр ширины машины. Скорость отсасывания потока из отсасывающего вала посредством вакуумного насоса может иметь уровень вакуума, составляющий приблизительно 0,6 бар, при приблизительно 25°С.

Отсасывающий вал может быть обернут частично комплектом из материалов и элемента для создания давления, например ленты, при этом второй материал будет иметь наибольшую дугу "а₁" обертывания и будет выходить из дугообразной зоны последним. Полотно вместе с первым материалом выходит из дугообразной зоны 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 "а₂" 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 "а₂" должна превышать приблизительно 76 градусов и предпочтительно превышать приблизительно 95 градусов. Формула такова: а₂=[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 парораспределительного короба. Материал для сушки проходящим насквозь воздухом может быть нагрет, особенно в том случае, если отливное устройство бумагоделательной машины для производства санитарно-бытовых бумаг представляет собой двухсеточное отливное устройство. Это обусловлено тем, что если это листоформовочная секция машины для выработки санитарно-бытовых бумаг, то материал 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 данного способа, описанного здесь. В способе сушки проходящим насквозь воздухом согласно предшествующему уровню техники требуются десять вакуумных насосов для сушки полотна до степени сухости, составляющей приблизительно 25%. С другой стороны, при использовании усовершенствованной системы обезвоживания согласно изобретению требуются только шесть вакуумных насосов для высушивания полотна до степени сухости, составляющей приблизительно 35%. Кроме того, при использовании способа сушки проходящим насквозь воздухом согласно 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. При таком способе имеет место большой непроизводительный расход энергии и возможности американского сушильного цилиндра и колпака используются только в малой степени. Система согласно настоящему изобретению обеспечивает высушивание 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 и колпаком (для принудительной сушки) в сочетании с системой согласно изобретению. Один способ достижения данной степени сухости может включать в себя более эффективную форсированную сушку посредством колпака над американским сушильным цилиндром.

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 согласно 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%.

В соответствии с изобретением также разработан ленточный пресс для бумагоделательной машины, содержащий вакуумный вал, имеющий наружную поверхность и, по меньшей мере, одну зону отсасывания. Проницаемая лента имеет первую сторону и направляется над частью наружной поверхности 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%, зону контакта, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 10%, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 25%.

По меньшей мере, одна зона отсасывания может иметь периферийную длину, составляющую от приблизительно 200 мм до приблизительно 2500 мм. Периферийная длина может определять границы дуги, составляющей от приблизительно 80 градусов до приблизительно 180 градусов. Периферийная длина может определять границы дуги, составляющей 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 полотна в машине может быть равно или превышать приблизительно 50 мс. Проницаемая лента может воздействовать с силой прижима на вакуумный вал в течение первого времени пребывания полотна в машине, 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 полотна в машине может быть равно или превышать приблизительно 50 мс. Первое время пребывания полотна в машине 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, пластик, армированный пластик и/или полимерный 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 70 кН/м.

В соответствии с изобретением также разработан способ прессования и сушки бумажного полотна, при котором прессуют посредством элемента для создания давления бумажное полотно между, по меньшей мере, одним первым материалом и, по меньшей мере, одним вторым материалом и одновременно пропускают текучую среду 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 полотна в машине 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 полотна в машине 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.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеупомянутые и другие признаки и преимущества данного изобретения и способ их достижения станут более очевидными, и изобретение будет лучше понято после прочтения нижеприведенного описания варианта осуществления изобретения, рассматриваемого совместно с прилагаемыми чертежами, на которых

фиг.1 - схематический вид в поперечном сечении усовершенствованной системы обезвоживания с вариантом осуществления ленточного пресса согласно настоящему изобретению;

фиг.2 - вид поверхности одной стороны проницаемой ленты ленточного пресса с фиг.1;

фиг.3 - вид противоположной стороны проницаемой ленты с фиг.2;

фиг.4 - сечение проницаемой ленты с фиг.2 и 3;

фиг.5 - увеличенное поперечное сечение проницаемой ленты с фиг.2-4;

фиг.5а - увеличенное поперечное сечение проницаемой ленты с фиг.2-4, иллюстрирующее возможные треугольные канавки;

фиг.5b - увеличенное поперечное сечение проницаемой ленты с фиг.2-4, иллюстрирующее возможные полукруглые канавки;

фиг.5с - увеличенное поперечное сечение проницаемой ленты с фиг.2-4, иллюстрирующее возможные трапециевидные канавки;

фиг.6 - поперечное сечение проницаемой ленты с фиг.3 по линии В-В;

фиг.7 - поперечное сечение проницаемой ленты с фиг.3 по линии А-А;

фиг.8 - поперечное сечение другого варианта осуществления проницаемой ленты с фиг.3 по линии В-В;

фиг.9 - поперечное сечение другого варианта осуществления проницаемой ленты с фиг.3 по линии А-А;

фиг.10 - вид поверхности еще одного варианта осуществления проницаемой ленты по настоящему изобретению;

фиг.11 - вид сбоку части проницаемой ленты по фиг.10;

фиг.12 - схематическое поперечное сечение еще одной усовершенствованной системы обезвоживания с вариантом осуществления ленточного пресса согласно настоящему изобретению;

фиг.13 - увеличенный местный вид одного обезвоживающего материала, который может быть использован в усовершенствованных системах обезвоживания согласно настоящему изобретению;

фиг.14 - увеличенный местный вид другого обезвоживающего материала, который может быть использован в усовершенствованных системах обезвоживания согласно настоящему изобретению;

фиг.15 - сильно увеличенное схематическое сечение одного варианта осуществления прессующей части усовершенствованной системы обезвоживания в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.16 - сильно увеличенное схематическое сечение другого варианта осуществления прессующей части усовершенствованной системы обезвоживания в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.17 - схематическое поперечное сечение еще одной усовершенствованной системы обезвоживания с еще одним вариантом осуществления ленточного пресса согласно настоящему изобретению;

фиг.18 - частичный вид сбоку возможной проницаемой ленты, которая может быть использована в усовершенствованных системах обезвоживания по настоящему изобретению;

фиг.19 - частичный вид сбоку другой возможной проницаемой ленты, которая может быть использована в усовершенствованных системах обезвоживания по настоящему изобретению;

фиг.20 - схематическое поперечное сечение еще одной усовершенствованной системы обезвоживания с вариантом осуществления ленточного пресса, в котором используется прижимной башмак в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.21 - схематическое поперечное сечение еще одной усовершенствованной системы обезвоживания с вариантом осуществления ленточного пресса, в котором используется прессующий вал в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.22а-b - иллюстрация одного из способов, с помощью которого может быть измерена площадь контакта;

фиг.23а - иллюстрация участка 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.23b - иллюстрация участка 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.23с - иллюстрация участка материала со связями Voith Fabrics, который может быть использован 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 каким-либо образом объем изобретения.

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 легко понимаемым 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.

Далее рассматриваются чертежи и, в частности, фиг.1, на которой показана усовершенствованная система 10 обезвоживания, предназначенная для обработки волокнистого полотна 12. Система 10 включает в себя материал 14, отсасывающий короб 16, вакуумный вал 18, обезвоживающий материал 20, ленточный пресс 22 в сборе, колпак 24 (который может представлять собой колпак для подачи горячего воздуха), пересасывающий короб 26, сукномойку 28 типа Уле, один или несколько спрысков 30 и одну или несколько ловушек 32. Полотно 12 волокнистого материала поступает в систему 10 по существу справа, как показано на фиг.1. Волокнистое полотно 12 представляет собой предварительно отформованное волокно (то есть предварительно отформованное посредством механизма, который не показан), которое размещено на материале 14. Как очевидно из фиг.1, отсасывающее устройство 16 обеспечивает отсасывание для одной стороны полотна 12, в то время как отсасывающий вал 18 обеспечивает отсасывание для противоположной стороны полотна 12.

Волокнистое полотно 12 перемещается с помощью материала 14 в направлении М движения полотна в машине мимо одного или нескольких направляющих валиков и мимо отсасывающего короба 16. У отсасывающего короба 16 из полотна 12 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/м²). Разрежение в ящике 16 составляет от приблизительно -0,2 бар до приблизительно -0,8 бар, при этом предпочтительный рабочий уровень составляет от приблизительно -0,4 бар до приблизительно -0,6 бар.

По мере того как волокнистое полотно 12 продолжает перемещаться в направлении М движения полотна в машине, оно входит в контакт с обезвоживающим материалом 20. Обезвоживающий материал 20 может представлять собой бесконечную циркулирующую ленту, которая направляется множеством направляющих валиков, а также направляется вокруг отсасывающего вала 18. Обезвоживающая лента 20 может представлять собой обезвоживающий материал такого типа, как описанный здесь и показанный на фиг.13 или 14. Обезвоживающий материал 20 может также предпочтительно представлять собой сукно. Затем полотно 12 перемещается дальше к вакуумному валу 18 между материалом 14 и обезвоживающим материалом 20. Вакуумный вал 18 вращается в направлении М движения полотна в машине и функционирует при уровне вакуума от приблизительно -0,2 бар до приблизительно -0,8 бар, при этом предпочтительный рабочий уровень составляет, по меньшей мере, приблизительно -0,4 бар и наиболее предпочтительно приблизительно -0,6 бар. В качестве неограничивающего примера толщина корпуса вакуумного вала 18 может находиться в диапазоне от приблизительно 25 мм до приблизительно 75 мм. Среднее значение воздушного потока, проходящего сквозь полотно 12 на площади зоны Z отсасывания, может составлять приблизительно 150 м³/мин на метр ширины машины. Материал 14, полотно 12 и обезвоживающий материал 20 направляются через ленточный пресс 22, образованный вакуумным валом 18 и проницаемой лентой 34. Как показано на фиг.1, проницаемая лента 34 представляет собой одиночную бесконечную циркулирующую ленту, которая направляется множеством направляющих валиков и которая прижимается к вакуумному валу 18 с тем, чтобы образовать ленточный пресс 22.

Верхний материал 14 обеспечивает перемещение полотна 12 к системе 22 прессования и от нее. Полотно 12 расположено в трехмерной структуре верхнего материала 14, и, следовательно, оно не является плоским, а также имеет трехмерную структуру, которая приводит к образованию высокообъемного полотна. Нижний материал 20 также является проницаемым. Структура нижнего материала 20 выполнена такой, что она способна удерживать воду. Нижний материал 20 также имеет гладкую поверхность. Нижний материал 20 предпочтительно представляет собой сукно со слоем прочеса. Диаметр волокон прочеса нижнего материала 20 равен или составляет менее приблизительно 11 дтекс, или 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 20 может также содержать векторный слой с волокнами от приблизительно 67 дтекс и может также содержать даже более грубые волокна, например такие как волокна с 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 20 и/или самого нижнего материала может иметь площадь, равную или превышающую приблизительно 35 м² на 1 м² площади сукна, и может предпочтительно иметь площадь, равную или превышающую приблизительно 65 м² на 1 м² площади сукна, и наиболее предпочтительно может иметь площадь, равную или превышающую приблизительно 100 м² на 1 м² площади сукна. Удельная поверхность нижнего материала 20 должна быть равна или превышать приблизительно 0,04 м² на 1 г веса сукна, предпочтительно может быть равна или превышать приблизительно 0,065 м² на 1 г веса сукна и наиболее предпочтительно может быть равна или превышать приблизительно 0,075 м² на 1 г веса 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. Необходимо принимать во внимание сжимаемость (изменение толщины под действием усилия в мм/Н) нижнего материала 20. Это имеет важное значение для обезвоживания полотна эффективным образом до высокой степени сухости. Твердая поверхность не обеспечит спрессовывания полотна 12 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.

Периферийная длина зоны Z вакуума может составлять от приблизительно 200 мм до приблизительно 2500 мм, 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, сходящем с вакуумного вала 18, 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 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.2-5 показаны детали одного варианта осуществления проницаемой ленты 34 ленточного пресса 22. Лента 34 включает в себя множество сквозных проточек или сквозных отверстий 36. Отверстия 36 расположены в виде рисунка 38 отверстий, при этом фиг.2 иллюстрирует один неограничивающий пример подобного рисунка. Как показано на фиг.3-5, лента 34 имеет канавки 40, расположенные на одной стороне ленты 34, то есть на наружной стороне ленты 34 или на стороне, которая контактирует с материалом 14. Проницаемая лента 34 направляется таким образом, чтобы она входила в контакт с верхней поверхностью материала 14 и тем самым обеспечивала поджим материала 14 к полотну 12 в ленточном прессе 22. Это, в свою очередь, заставляет полотно 12 прижиматься к материалу 20, который опирается на расположенный под ним вакуумный вал 18. По мере того как данная временно соединенная или прессующая контактирующая структура продолжает перемещаться вокруг вакуумного вала 18 в направлении М движения полотна в машине, она попадает в зону Z вакуума. В зону Z вакуума поступает воздушный поток из колпака 24, что означает, что воздух проходит от колпака 24, сквозь проницаемую ленту 34, сквозь материал 14 и сквозь подвергаемое сушке полотно 12 и в конце сквозь ленту 20 и в зону Z. Таким образом, влага захватывается из полотна 12 и перемещается через материал 20 и через пористую поверхность вакуумного вала 18. В результате полотно 12 испытывает или подвергается как прессованию, так и воздействию воздушного потока одновременно. Влага, отведенная или направленная в вакуумный вал 18, главным образом выходит посредством вакуумной системы (не показана). Однако некоторая часть влаги с поверхности вала 18 улавливается одной или несколькими ловушками 32, которые расположены под вакуумным валом 18. Когда полотно 12 выходит из ленточного пресса 22, материал 20 отделяется от полотна 12 и полотно 12 продолжает перемещаться вместе с материалом 14 мимо пересасывающего вакуумного устройства 26. Устройство 26 обеспечивает дополнительное всасывание влаги из материала 14 и полотна 12 для придания устойчивости полотну 12.

Материал 20 продолжает перемещаться мимо одного или нескольких спрысков 30. Эти устройства 30 наносят влагу на материал 20 для очистки материала 20. Затем материал 20 перемещается мимо сукномойки 28 типа Уле, которая удаляет влагу из материала 20.

Материал 14 может представлять собой структурированный материал 14, то есть он может иметь трехмерную структуру, которая "отражается" в полотне 12, в результате чего образуются подушкообразные зоны полотна 12, имеющие большую толщину. Структурированный материал 14 может иметь, например, приблизительно 44 нити на 1 см, от приблизительно 30 нитей на 1 см до приблизительно 50 нитей на 1 см для изготовления бумажных полотенец и от приблизительно 50 нитей на 1 см до приблизительно 70 нитей на 1 см для туалетной бумаги. Данные подушкообразные зоны защищены во время прессования в ленточном прессе 22, поскольку они находятся внутри "тела" структурированного материала 14. По существу давление, действующее со стороны ленточного пресса 22 на полотно 12, не оказывает отрицательного влияния на качество полотна или листа. В то же время оно повышает скорость обезвоживания, обеспечиваемую вакуумным валом 18. Если лента 34 используется в устройстве с отсутствием прессования или с малым прессованием, давление может быть передано через обезвоживающий материал, также известный как прессующий материал. В данном случае полотно 12 не защищено структурированным материалом 14. Однако использование ленты 34 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 12.

Проницаемая лента 34, показанная на фиг.2-5, может быть изготовлена из металла, нержавеющей стали и/или полимерного материала (или из комбинации данных материалов) и может обеспечить низкую степень прессования в диапазоне от приблизительно 30 кПа до приблизительно 150 кПа и предпочтительно превышающую приблизительно 70 кПа. Таким образом, если отсасывающий вал 18 имеет диаметр, составляющий приблизительно 1,2 метра, натяжение материала для ленты 34 может превышать приблизительно 30 кН/м и предпочтительно превышать приблизительно 50 кН/м. Длина зоны прессования проницаемой ленты 34 вблизи материала 14, который опирается непрямым образом на вакуумный вал 18, может быть, по меньшей мере, такой же, как периферийная длина зоны Z отсасывания, или превышать периферийную длину зоны Z отсасывания вала 18. Само собой разумеется, в соответствии с изобретением также предусмотрено, что контактирующая часть проницаемой ленты 34 (то есть часть ленты, которая направляется валом 18 или по валу 18) может быть короче зоны Z отсасывания.

Как показано на фиг.2-5, проницаемая лента 34 имеет сетку или рисунок 38 сквозных отверстий 36, которые могут быть образованы в ней, например, посредством сверления, лазерной резки, травления или при тканье. Проницаемая лента 34 также может быть по существу монопланарной, то есть может быть образована без канавок 40, показанных на фиг.3-5. Поверхность ленты 34, которая имеет канавки 40, может быть размещена в контакте с материалом 14 вдоль части хода перемещения проницаемой ленты 34 в ленточном прессе 22. Каждая канавка 40 связана с группой или рядом отверстий 36 с тем, чтобы обеспечить проход и распределение воздуха в ленте 34. Таким образом, воздух распределяется вдоль канавок 40. Следовательно, канавки 40 и отверстия 36 образуют открытые зоны ленты 34 и расположены вблизи зон контакта, то есть зон, в которых поверхность ленты 34 обеспечивает приложение давления к материалу 14 или полотну 12. Воздух поступает в проницаемую ленту 34 через отверстия 36 со стороны, противоположной той стороне, которая имеет канавки 40, и затем проходит в канавки 40 и вдоль них, а также проходит сквозь материал 14, полотно 12 и материал 20. Как показано на фиг.3, диаметр отверстий 36 больше ширины канавок 40. Несмотря на то, что предпочтительными являются 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.5 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.5а, трапециевидное поперечное сечение, как показано на фиг.5с, и полукруглое или полуэллиптическое поперечное сечение, как показано на фиг.5b. Комбинация проницаемой ленты 34 и вакуумного вала 18 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.3, 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 34 может превышать ширину бумаги приблизительно на 160 мм, и общая длина бесконечной циркулирующей ленты 34 может составлять приблизительно 20 м. Пределы натяжения ленты 34 могут составлять, например, от приблизительно 30 кН/м до приблизительно 50 кН/м.

На фиг.6-11 показаны другие неограничивающие варианты осуществления проницаемой ленты 34, которые могут быть использованы в ленточном прессе 22 такого типа, как показанный на фиг.1. Лента 34, показанная на фиг.6-9, может представлять собой прижимную ленту с удлиненной зоной прессования, изготовленную из гибкого армированного полиуретана 42. Она также может представлять собой материал 48 со спиральными связями такого типа, как показанная на фиг.10 и 11. Проницаемая лента 34 также может представлять собой материал со спиральными связями такого типа, как описанный в документе GB 2141749 А, описание которого полностью включено в данную заявку посредством ссылки. Проницаемая лента 34, показанная на фиг.6-9, также обеспечивает низкую степень прессования в диапазоне от приблизительно 30 кПа до приблизительно 150 кПа и предпочтительно превышающую приблизительно 70 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, оно также может превышать приблизительно 60 кН/м, а также превышать приблизительно 80 кН/м. Длина прессования проницаемой ленты 34 вблизи материала 14, который опирается непрямым образом на вакуумный вал 18, может быть, по меньшей мере, такой же, как длина зоны Z отсасывания, или превышать ее в вале 18. Само собой разумеется, в соответствии с изобретением также предусмотрено, что контактирующая часть проницаемой ленты 34 может быть короче зоны Z отсасывания.

Как показано на фиг.6 и 7, лента 34 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 34 также имеет сквозные отверстия 36 и по существу параллельные продольные канавки 40, которые соединяют ряды отверстий, как в варианте осуществления, показанном на фиг.3-5.

На фиг.8 и 9 проиллюстрирован еще один вариант осуществления ленты 34. Лента 34 включает в себя полиуретановую матрицу 42, которая имеет проницаемую структуру в виде материала 48 со спиральными связями. Материал 48, по меньшей мере, частично заделан в полиуретановую матрицу 42. Отверстия 36 проходят сквозь ленту 34 и могут, по меньшей мере, частично разрывать участки материала 48 со спиральными связями. По существу параллельные продольные канавки 40 также соединяют ряды отверстий, как и в вышеуказанных вариантах осуществления. Материал со спиральными связями, описанный в данном описании, также может быть изготовлен 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 значения натяжения и сбалансирована с достаточным обезвоживанием бумажного полотна.

В качестве неограничивающего примера и применительно к вариантам осуществления, показанным на фиг.6-9, ширина по существу параллельных канавок 40, показанных на фиг.7, 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 34 может превышать ширину бумаги приблизительно на 160 мм, и общая длина бесконечной циркулирующей ленты 34 может составлять приблизительно 20 м.

На фиг.10 и 11 показан еще один вариант осуществления проницаемой ленты 34. 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. К неограничивающим примерам данной ленты можно отнести металлическую ленту Ashworth, металлическую ленту Cambridge и материал Voith Fabrics, которые показаны на фиг.23а-с. Материал со спиральными связями, описанный в данном описании, также может быть изготовлен 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 значения натяжения, и сбалансировано с достаточным обезвоживанием бумажного полотна. На фиг.23а проиллюстрирован участок металлической ленты Ashworth, которая может быть использована 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 ленту с металлическими со связями, 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.23b 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 ленту с металлическими связями, 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.23с проиллюстрирован участок материала со связями 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 со связями, 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%.

Как и в случае предыдущих вариантов осуществления, проницаемая лента 34, показанная на фиг.10 и 11, может 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 более, а также открытую зону, составляющую приблизительно 15% или более. Открытая зона может составлять приблизительно 25% или более. Структура проницаемой ленты 34, показанной на фиг.10 и 11, может включать в себя структуру в виде тонкой сетки со спиральными связями, имеющую опорный слой внутри проницаемой ленты 34. Материал со спиральными связями может быть изготовлен из металла и/или нержавеющей стали. Кроме того, проницаемая лента 34 может представлять собой материал 34 со спиральными связями, имеющий зону контакта, составляющую от приблизительно 15% до приблизительно 55%, и открытую зону, составляющую от приблизительно 45% до приблизительно 85%. Более предпочтительно, материал 34 со спиральными связями может иметь открытую зону, составляющую от приблизительно 50% до приблизительно 65%, и зону контакта, составляющую от приблизительно 35% до приблизительно 50%.

Далее будет описан способ использования усовершенствованной системы 10 обезвоживания, показанной на фиг.1. В усовершенствованной системе 10 обезвоживания используется ленточный пресс 22 для удаления воды из полотна 12 после исходного формования полотна прежде, чем оно достигнет ленточного пресса 22. Проницаемая лента 34 направляется в ленточном прессе 22 так, чтобы она входила в контакт с поверхностью материала 14 и тем самым дополнительно прижимала материал 14 к полотну 12, вызывая поджим полотна 12 к материалу 20, который опирается на расположенный под ним вакуумный вал 18. Физическое давление, приложенное лентой 34, вызывает воздействие некоторого гидравлического давления на воду в полотне 12, что заставляет ее перемещаться к материалам 14 и 20. По мере того как данное соединение из полотна 12 с материалами 14 и 20 и лентой 34 продолжает перемещаться вокруг вакуумного вала 18 в направлении М движения полотна в машине, оно попадает в зону Z вакуума, через которую пропускается воздух из колпака 24, при этом он проходит сквозь проницаемую ленту 34, сквозь материал 14 с тем, чтобы подвергнуть полотно 12 сушке. Влага, захваченная потоком воздуха из полотна 12, перемещается дальше через материал 20 и через пористую поверхность вакуумного вала 18. В проницаемой ленте 34 воздух для сушки, поступающий из колпака 24, проходит через отверстия 36 и распределяется вдоль канавок 40 перед его проходом через материал 14. Когда полотно 12 выходит из ленточного пресса 22, лента 34 отделяется от материала 14. Вскоре после этого материал 20 отделяется от полотна 12, и полотно 12 вместе с материалом 14 продолжает перемещаться мимо пересасывающего устройства 26, которое обеспечивает дополнительное отсасывание влаги из материала 14 и полотна 12.

Проницаемая лента 34 согласно настоящему изобретению может обеспечить приложение линейной силы в чрезвычайно длинной зоне прессования, то есть в 10 раз превышающей соответствующую длину для башмачного пресса, в результате чего обеспечивается продолжительное время выдержки, в течение которого давление будет приложено к полотну 12, по сравнению со стандартным башмачным прессом. Это приводит к значительно более низкому удельному давлению, то есть к давлению, которое в 20 раз ниже, чем в случае башмачного пресса, в результате чего уменьшается сжатие листа и повышается качество листа. Кроме того, настоящее изобретение обеспечивает обезвоживание за счет одновременного действия вакуума и прессования посредством воздушного потока, проходящего сквозь полотно в самой зоне прессования.

На фиг.12 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 128 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 предварительно отформованное волокно (то есть предварительно отформованное посредством механизма, который не показан), которое размещено на материале 114. Как было в варианте осуществления с фиг.1, отсасывающее устройство (непоказанное, но аналогичное устройству 16 с фиг.1) может обеспечить отсасывание для одной стороны полотна 112, в то время как отсасывающий вал 118 обеспечивает отсасывание для противоположной стороны полотна 112.

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 него 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/м²). Это может быть выполнено посредством приложения давления вакуума в коробе (не показан), составляющего от приблизительно -0,2 бар до приблизительно -0,8 бар, при этом предпочтительный рабочий уровень составляет от приблизительно -0,4 бар 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 бар 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 диапазоне от 25 мм до 75 мм. Среднее значение интенсивности воздушного потока, проходящего сквозь полотно 112 на площади зоны Z отсасывания, может составлять приблизительно 150 м³/мин на метр ширины машины. 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, 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, сходящем с вакуумного вала 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.12, 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 большую шероховатость и/или сжимаемость по сравнению с нижним материалом 120. Обеспечивается пропускание 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 парораспределительным коробом, который имеет секционную структуру или конструкцию для воздействия на поперечный профиль влажности или сухости полотна.

Как показано на фиг.13, 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 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.13, решетчатая сетка LG также может быть расположена под углом относительно нитей MDY, проходящих в направлении движения полотна в машине, и нитей CDY, проходящих в поперечном направлении. Несмотря на то, что расположение такое, что никакая часть решетчатой сетки LG не выровнена относительно нитей MDY, проходящих в направлении движения полотна в машине, также могут быть использованы другие виды расположения, такие как показанное на фиг.14. 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.13. Решетчатая сетка LG также может быть изготовлена из синтетического материала, такого как полимер или, в частности, 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.14 показано, 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 (которые также могут представлять собой мононити, или крученые мононити, или комбинации многоволоконных и одноволоконных крученых и некрученых нитей из одного и того же или из разных полимерных материалов), и многоволоконные нити CDY, проходящие в поперечном направлении (которые также могут представлять собой мононити, или крученые мононити, или комбинации многоволоконных и одноволоконных крученых и некрученых нитей из одного и того же или из разных полимерных материалов), 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.13. Как показано на фиг.14, 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.14. 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, для прикрепления сетки LG к проницаемому основному материалу BF может быть использован адгезив. Слой LG композиционного материала должен обладать способностью плотно прилегать к вакуумному валу 118, предотвращая утечку в плоскости x, y и обеспечивая проход 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.13 и 14, также может быть использована вместо ленты 20, показанной в конструкции с фиг.1.

На фиг.15 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. Отверстия SO предпочтительно могут быть выполнены с фаской на внутренней стороне для обеспечения большего потока отсасывающего воздуха. Поверхность SS может быть по существу плоской в случае отсасывающего устройства, в котором используется отсасывающий короб такого типа, как показанный, например, на фиг.16. 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 рассмотренные 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.16, 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.

На фиг.17 проиллюстрирован 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.18 и 19. 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 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 с линейной плотностью, составляющей, 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 иметь площадь, равную или превышающую приблизительно 35 м² на 1 м² площади сукна, и может предпочтительно иметь площадь, равную или превышающую приблизительно 65 м² на 1 м² площади сукна, и наиболее предпочтительно может иметь площадь, равную или превышающую приблизительно 100 м² на 1 м² площади сукна. Удельная поверхность нижнего материала 120 должна быть равна или превышать приблизительно 0,04 м² на 1 г веса сукна, предпочтительно может быть равна или превышать приблизительно 0,065 м² на 1 г веса сукна и наиболее предпочтительно может быть равна или превышать приблизительно 0,075 м² на 1 г веса 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.

Следует принимать во внимание упругость нижнего материала 120. Плотность нижнего материала 120 должна быть равна или превышать приблизительно 0,4 г/см³, предпочтительно равна или превышать приблизительно 0,5 г/см³ и в идеальном случае равна или превышать приблизительно 0,53 г/см³. 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, меньшей степени 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.20. 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.20 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 или парораспределительную коробку), одна или несколько сукномоек типа Уле, один или несколько спрысков, одна или несколько ловушек и одно или несколько нагревательных устройств, как показано на фиг.1 и 12. Полотно 212 волокнистого материала поступает в систему 210 по существу справа, как показано на фиг.20. Волокнистое полотно 212 представляет собой предварительно отформованное волокно (то есть предварительно отформованное посредством механизма, который не показан), которое размещено на материале 214. Как было в варианте осуществления с фиг.1, отсасывающее устройство (непоказанное, но аналогичное устройству 16 с фиг.1) может обеспечить отсасывание для одной стороны полотна 212, в то время как отсасывающий вал 218 обеспечивает отсасывание для противоположной стороны полотна 212.

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/м²). Это может быть выполнено посредством приложения давления вакуума в коробе (не показан), составляющего от приблизительно -0,2 бар до приблизительно -0,8 бар, при этом предпочтительный рабочий уровень составляет от приблизительно -0,4 бар до приблизительно -0,6 бар.

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 полотна в машине и функционирует при уровне вакуума от приблизительно -0,2 бар до приблизительно -0,8 бар, при этом предпочтительный рабочий уровень составляет, по меньшей мере, приблизительно -0,5 бар. В качестве неограничивающего примера толщина корпуса вакуумного вала 218 может находиться в диапазоне 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 м³/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.20, 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 122. 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, 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, сходящем с вакуумного вала 218, будет изменяться от приблизительно 25% до приблизительно 55% в зависимости от значений давления вакуума 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.21 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 или парораспределительную коробку), одна или несколько сукномоек типа Уле, один или несколько спрысков, одна или несколько ловушек и одно или несколько нагревательных устройств, как показано на фиг.1 и 12. Полотно 312 волокнистого материала поступает в систему 310 по существу справа, как показано на фиг.21. Волокнистое полотно 312 представляет собой предварительно отформованное волокно (то есть предварительно отформованное посредством механизма, который не показан), которое размещено на материале 314. Как было в варианте осуществления с фиг.1, отсасывающее устройство (непоказанное, но аналогичное устройству 16 с фиг.1) может обеспечить отсасывание для одной стороны полотна 312, в то время как отсасывающий вал 318 обеспечивает отсасывание для противоположной стороны полотна 312.

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/м²). Это может быть выполнено посредством создания давления вакуума в коробе (не показан), составляющего от приблизительно -0,2 бар до приблизительно -0,8 бар, при этом предпочтительный рабочий уровень составляет от приблизительно -0,4 бар до приблизительно -0,6 бар.

По мере того как волокнистое полотно 312 продолжает перемещаться вдоль направления М движения полотна 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 полотна в машине и функционирует при уровне вакуума от приблизительно -0,2 бар до приблизительно -0,8 бар, при этом предпочтительный рабочий уровень составляет, по меньшей мере, приблизительно -0,5 бар. В качестве не ограничивающего примера толщина корпуса вакуумного вала 318 может находиться в диапазоне от 25 мм до 75 мм. Среднее значение интенсивности воздушного потока, проходящего сквозь полотно 312 на площади зон Z1 и Z2 отсасывания, может составлять приблизительно 150 м³/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.21, 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 зоны перемещения ленты 334. Прессующее устройство RP может представлять собой прессующий вал и может быть расположено либо перед зоной Z1, либо 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, 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, сходящем с вакуумного вала 318, будет изменяться от приблизительно 25% до приблизительно 55% в зависимости от значений вакуума 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.20 и 21, 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 60 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 ленту из нержавеющей стали и/или металлическую 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.17). 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.17, 20 и 21), 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 короба 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, то есть конструкции/устройства, создающие как пониженное давление, так и повышенное давление, могут быть использованы вместе.

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.20). 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 в сочетании с обезвоживанием посредством воздушного потока является более эффективным, чем обезвоживание только 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 полотна в машине * скорость * 360/длина окружности 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 это листоформовочная секция машины для производства 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 согласно предшествующему уровню техники требуются десять вакуумных насосов для сушки полотна до степени сухости, составляющей приблизительно 25%. С другой стороны, при использовании усовершенствованных систем обезвоживания согласно изобретению требуются только шесть вакуумных насосов для высушивания полотна до степени сухости, составляющей приблизительно 35%. Кроме того, при использовании способа сушки проходящим насквозь воздухом согласно 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. При таком способе имеет место большой непроизводительный расход энергии, и возможности американского сушильного цилиндра и колпака используются только в малой степени. Системы согласно настоящему изобретению обеспечивают высушивание 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 и колпаком (для принудительной сушки) в сочетании с системой согласно изобретению. Один способ достижения данной степени сухости может включать в себя более эффективную принудительную сушку посредством колпака над американским сушильным цилиндром.

Как показано на фиг.22а и 22b, площадь контакта ленты ВЕ может быть измерена посредством размещения ленты на плоской и твердой поверхности. Небольшое и/или малое количество краски размещают на поверхности ленты, используя кисть или ветошь. Кусок бумаги РА размещают над окрашенной зоной. Резиновый штамп PS, имеющий твердость, составляющую 70 единиц по шкале А Шора, устанавливают на бумаге. На штамп устанавливают груз L массой 90 кг. Груз создает удельное давление SP, составляющее приблизительно 90 кПа.

Все описание заявки на патент США 10/768485, поданной 30 января 2004 года, включено полностью в данную заявку посредством ссылки.

Настоящая заявка включает в себя посредством ссылки все описание заявки на патент США 10/972408, озаглавленной ADVANCED DEWATERING SYSTEM (УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ СИСТЕМА ОБЕЗВОЖИВАНИЯ), поданной на имя Jeffrey HERMAN и др.

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 структуры, способы и применения, такие как существуют в пределах объема приложенной формулы изобретения.

Изобретение относится к ленточным прессам. Предложены проницаемая лента, ленточный пресс, включающий в себя вал, имеющий наружную поверхность, и проницаемую ленту, и способ сушки или прессования полотна с помощью проницаемой ленты. Проницаемая лента может находиться под натяжением, составляющим, по меньшей мере, 30 кН/м. Сторона проницаемой ленты имеет открытую зону, составляющую, по меньшей мере, 25%, и зону контакта, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 10% или, по меньшей мере, 25%. Техническое решение позволяет уменьшить влажность бумажного полотна, выходящего из пресса. 10 н. и 141 з.п. ф-лы, 23 ил.

1. Ленточный пресс для бумагоделательной машины, содержащий

вал, имеющий наружную поверхность;

проницаемую ленту, имеющую первую сторону и направляемую по части наружной поверхности вала;

при этом проницаемая лента имеет натяжение, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 30 кН/м; и

первая сторона имеет открытую зону, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 25%, и зону контакта, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 10%, предпочтительно, по меньшей мере, 25%.

при этом 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; и

вторая сторона второго материала находится в, по меньшей мере, частичном контакте со второй стороной волокнистого полотна.

бесконечную циркулирующую проницаемую прижимную ленту с удлиненной зоной прессования, направляемую по валу;

при этом 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%.

прикладывают давление к зоне контакта волокнистого полотна с частью проницаемой ленты, причем зона контакта составляет, по меньшей мере, приблизительно 10%, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 25% от площади указанной части; и

пропускают текучую среду сквозь открытую зону проницаемой ленты и сквозь волокнистое полотно, причем открытая зона составляет, по меньшей мере, приблизительно 25% от указанной части,

при этом во время приложения давления и пропускания проницаемая лента имеет натяжение, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 30 кН/м.

прикладывают первое давление к первым участкам волокнистого полотна посредством проницаемой ленты и второе большее давление 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

пропускают воздух сквозь открытые участки проницаемой ленты, причем площадь открытых участков составляет, по меньшей мере, приблизительно 25% прессующей части проницаемой ленты, которая обеспечивает приложение первого и второго давлений,

при этом во время приложения давлений и пропускания проницаемая лента имеет натяжение, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 30 кН/м.

направляют, по меньшей мере, прессующую часть проницаемой ленты по валу;

перемещают волокнистое полотно между валом и прессующей частью проницаемой ленты;

подвергают, по меньшей мере, 10% волокнистого полотна воздействию давления, создаваемого участками проницаемой ленты, которые примыкают к сквозным отверстиям; и

пропускают текучую среду через сквозные отверстия проницаемой ленты и волокнистое полотно.

по меньшей мере, один первый материал;

по меньшей мере, один второй материал;

при этом, по меньшей мере, один первый материал и, по меньшей мере, один второй материал являются проницаемыми;

бумажное полотно, расположенное между первым и вторым материалами;

элемент для создания давления, находящийся в контакте с, по меньшей мере, одним первым материалом;

опорную поверхность опорной конструкции, находящуюся в контакте с, по меньшей мере, одним вторым материалом;

при этом перепад давлений создается между первым материалом и опорной поверхностью и воздействует на, по меньшей мере, один первый материал, бумажное полотно и, по меньшей мере, один второй материал, в результате чего бумажное полотно подвергается воздействию механического давления и испытывает воздействие заданного гидравлического давления с тем, чтобы обеспечить отвод воды из бумажного полотна;

при этом прессующее устройство имеет такую конструкцию и компоновку, чтобы обеспечить проход воздуха в направлении от, по меньшей мере, одного первого материала, сквозь бумажное полотно, через, по меньшей мере, один второй материал;

причем, по меньшей мере, один первый материал имеет трехмерную структуру, в результате чего прессующее устройство обрабатывает высокообъемное полотно.

перемещают бумажное полотно, расположенное между, по меньшей мере, одним первым и вторым материалами, 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.

вакуумный вал, имеющий наружную поверхность и, по меньшей мере, одну зону отсасывания;

проницаемую ленту, имеющую первую сторону и направляемую по части наружной поверхности вакуумного вала;

при этом проницаемая лента имеет натяжение, составляющее, по меньшей мере, приблизительно 30 кН/м; и

первая сторона имеет открытую зону, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 25%, и зону контакта, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 10%, предпочтительно, по меньшей мере, 25%.

прессуют посредством элемента для создания давления бумажное полотно между, по меньшей мере, одним первым материалом и, по меньшей мере, одним вторым материалом; и

одновременно пропускают текучую среду сквозь бумажное полотно и, по меньшей мере, один первый и второй материалы,

при этом прессование осуществляют в течение времени пребывания полотна в машине, которое равно или превышает приблизительно 40 мс.

Приоритеты по пунктам: