專利名稱：用于生產(chǎn)紙或紙板的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)包括非纖維高稠密度層的多層紙或紙板產(chǎn)品的工藝。本發(fā)明還涉及根據(jù)上述工藝生成的紙或紙板、以及在上述工藝中使用的壓頭箱。
背景技術(shù)：
多層紙的生產(chǎn)可在單個步驟中通過使用一個壓頭箱來進行，也可通過使用數(shù)個壓頭箱和絲網(wǎng)或成形單元來進行。具有挑戰(zhàn)性的事是生成沒有條紋或纖維絮狀體的光滑纖維層，即具有良好構(gòu)造的層。壓頭箱中的配料(furnish)的稠密度對獲得具有良好構(gòu)造的纖維織網(wǎng)十分重要。 較高的稠密度則非常難以生成光滑的纖維織網(wǎng)，因為纖維易于絮結(jié)，其可看作纖維織網(wǎng)片中的云團狀外觀，即構(gòu)造并不好。壓頭箱中的配料的正常稠密度約為0.5-2%，但是在現(xiàn)有技術(shù)中也有較高稠密度的一些示例的描述。一個示例可在US4，376，012中看到，其公開了使用約為2-5%的稠密度。在造紙工藝中，對于找出以低成本生產(chǎn)紙或紙板的方法有持續(xù)不斷的關(guān)注。一種方法是降低用于生產(chǎn)紙或紙板所需的能量。生產(chǎn)線中許多步驟需要大量的能量，降低能量需求也降低生產(chǎn)成本。通過增加稠密度，即通過降低水份含量，脫水和干燥需求降低，因此所需能量也降低。降低生產(chǎn)成本的另一種方法是降低昂貴原料即產(chǎn)品中的纖維的含量。造紙中，經(jīng)常添加填充物，以改善紙的性質(zhì)，并且降低原料含量，從而也降低總成本。在制造紙板時，存在這種持續(xù)的研發(fā)，以生產(chǎn)具有高膨度的紙板，從而降低原料含量，但不降低紙板的強度和厚度，以保持所生成的紙板的硬度。然而，還需要制造紙或紙板產(chǎn)品的改善的工藝，其能夠通過既降低能量需求又降低原料含量來降低生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種以高效節(jié)能的方法來生產(chǎn)紙或紙板產(chǎn)品的工藝。本發(fā)明的另一目的是以降低的成本生產(chǎn)紙或紙板。這些目的和其它優(yōu)點通過如權(quán)利要求1所述的工藝得到實現(xiàn)。通過在紙或紙板產(chǎn)品的生產(chǎn)期間向壓頭箱中添加非纖維高稠密度組合物，能夠降低所生成的產(chǎn)品的干燥需求以及影響原料含量，從而也影響生產(chǎn)成本。這通過獨立權(quán)利要求得到實現(xiàn)。該工藝的優(yōu)選實施例在從屬權(quán)利要求中限定。本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)多層紙或紙板產(chǎn)品的工藝，該工藝包括以下步驟為第一壓頭箱提供包含纖維的配料，該配料形成紙或紙板產(chǎn)品的至少一個層；為壓頭箱提供非纖維高稠密度組合物，該組合物形成紙或紙板產(chǎn)品的至少一個附加層；以及將上述各層引導到絲網(wǎng)上，形成多層織網(wǎng)(web)，該多層織網(wǎng)進一步被脫水和干燥而形成紙或紙板產(chǎn)品。所述非纖維高稠密度組合物按重量計可具有5-70%的干燥含量，優(yōu)選為按重量計10-40%。該層的高干燥含量增加多層織網(wǎng)的總干燥含量，這降低了在成形部和按壓部中的脫水需求，從而賦予更簡單和更快的干燥。非纖維高稠密度組合物的含量可增加，并且該含量按重量計可占紙或紙板產(chǎn)品的總含量的10-80%。這樣，干燥效率提高，而成本降低。非纖維高稠密度組合物可以是涂覆顏料(coating colour) 0這樣，能夠添加已經(jīng)處于壓頭箱中的涂覆組合物，這既能增加所形成的纖維織網(wǎng)的干燥含量，又能改善所形成的紙或紙板產(chǎn)品的不透明性和可打印性。多層織網(wǎng)在脫水前被引導到絲網(wǎng)上時，即在成形部上時，優(yōu)選具有按重量計高于 1. 5%的干燥含量。這比現(xiàn)有技術(shù)中描述的纖維織網(wǎng)高，意味著本發(fā)明的纖維織網(wǎng)的干燥需求得以降低。紙或紙板產(chǎn)品優(yōu)選由至少三個層構(gòu)成，最優(yōu)選的是非纖維高稠密度層形成紙或紙板產(chǎn)品的中間層。更加優(yōu)選的是，外層是纖維層，而中間層是非纖維高稠密度層，優(yōu)選是涂覆層。這樣，所形成的紙或紙板產(chǎn)品在原料含量和/或成本降低的情況下，將具有改善的或保持原樣的質(zhì)量。上述工藝還可包括為第二壓頭箱提供形成紙或紙板產(chǎn)品的至少一個附加層的包含纖維的配料；以及為第二壓頭箱提供形成紙或紙板產(chǎn)品的至少一個附加層的非纖維高稠密度組合物；以及將上述各層引導到至少一個絲網(wǎng)上，形成多層織網(wǎng)，該多層織網(wǎng)進一步被脫水和干燥而形成紙或紙板產(chǎn)品。在制造例如多層紙板產(chǎn)品時，通常使用不止一個壓頭箱。本發(fā)明還涉及根據(jù)上述工藝生成的紙或紙板產(chǎn)品。本發(fā)明還涉及一種用在上述工藝中的壓頭箱，其中所述壓頭箱至少包括第一入口通道和第二入口通道、至少一個湍流生成器，以及切出錐體，其中所述第一入口通道和所述至少一個湍流生成器適于接收包含纖維的配料，并且其中所述第一入口通道和湍流生成器配置成使所述配料穿過所述第一入口通道、進一步到達所述湍流生成器、然后到達所述切出錐體，并且其中所述第二入口通道適于接收非纖維高稠密度組合物，并且所述第二入口通道配置成使所述非纖維高稠密度組合物穿過所述第二入口通道并直接到達所述切出錐體。所述壓頭箱優(yōu)選包括三個入口通道，其中兩個適于接收配料，而另一個適于接收非纖維高稠密度組合物。這樣，就生成了三個層的紙或紙板產(chǎn)品，其中產(chǎn)品的一層是非纖維高稠密度層，而另兩層是纖維層。優(yōu)選的是，適于接收配料的入口通道將配料引導至至少一個湍流生成器，而適于接收非纖維高稠密度組合物的入口通道將非纖維高稠密度組合物直接引導至切出錐體。為了在纖維層上取得良好構(gòu)造，有必要具有防止纖維發(fā)生絮結(jié)的湍流生成器。高稠密度層不包含纖維，因此可以不必為了取得均質(zhì)層而具有湍流生成器。由于沒有用于高稠密度層的湍流生成器，所以壓頭箱能夠制得較小。因此，非纖維高稠密度組合物可在不經(jīng)過湍流生成器的情況下，從入口通道被直接引導至切出錐體。


下面將參考示出本發(fā)明一實施例的附圖來示例性地詳細描述本發(fā)明。圖1示出了本發(fā)明的壓頭箱。
具體實施例方式本發(fā)明描述一種生成新型紙或紙板產(chǎn)品的全新工藝。該工藝既降低能量需求又降低原料含量，即生成的產(chǎn)品所需求的纖維。本發(fā)明還給予現(xiàn)有的造紙機或紙板機以增加生產(chǎn)量的潛力，即為了生產(chǎn)該高品質(zhì)產(chǎn)品而不必對造紙機或紙板機進行太大變化。非纖維高稠密度組合物按重量計優(yōu)選具有約5-70 %、按重量計優(yōu)選為10-40 %或按重量計更優(yōu)選為25-40%的干燥含量。較高的干燥含量降低了必需從形成的紙或紙板產(chǎn)品中去除的水量。最佳干燥含量取決于成形部的構(gòu)造，取決于組合物的性質(zhì)，以及取決于將組合物引導至壓頭箱并進一步引導至一個或多個絲網(wǎng)上的泵的能力。由于非纖維高稠密度組合物的高稠密度，所得多層產(chǎn)品與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的多層纖維產(chǎn)品相比，在生產(chǎn)期間將具有較高的稠密度。非纖維高稠密度組合物優(yōu)選不包含任何纖維。然而，可存在少量纖維或纖維粉末。 組合物包含可部分或全部回收的來自成形工藝的排泄水，也可存在纖維或纖維粉末的片段。然而，組合物的大部分，即按重量計大于90%和按重量計優(yōu)選大于97%的部分，是非纖維材料。此外，通過添加已經(jīng)處于壓頭箱中的非纖維高稠密度組合物，能夠增加紙或紙板中的非纖維組合物的總含量，因此也降低纖維含量。非纖維高稠密度組合物含量按重量計可以是所生成的紙或紙板的總含量的10-80%，優(yōu)選為30-60%。這樣，干燥需求降低，因為與作為非纖維高稠密度組合物的兩個示例的填充物或涂覆顏料相比，干燥纖維需要更多的能量。此外，成本降低，原因是干燥需求降低以及大多數(shù)非纖維高稠密度組合物都比纖維便宜得多。根據(jù)本發(fā)明，壓頭箱中的水份含量得以最小化。至少一個具有纖維的層具有按重量計0. 1-5%的、按重量計優(yōu)選為0. 2-2%或按重量計更優(yōu)選為1-1. 4%的稠密度。纖維的稠密度以實現(xiàn)纖維層的最佳成形的方式選擇。通常使用的稀釋技術(shù)可用于更好地控制任一或所有待成形層中的橫切方向輪廓。非纖維高稠密度組合物優(yōu)選為涂覆顏料。本發(fā)明因此通過將涂覆層放入造紙機或紙板機的壓頭箱中，來組合成形區(qū)域與涂覆區(qū)域。涂覆層增加紙或紙板產(chǎn)品的質(zhì)量，例如可打印性和不透明性。還能以高速從高稠密度涂覆顏料生成光滑的涂覆層。涂覆顏料可以是一種具有包括無機或有機色素、粘結(jié)劑和必要時的額外添加劑的某一預(yù)定處方的組合物?？墒褂玫某Ｒ娚赜姓惩?高嶺土)、碳酸鈣、二氧化鈦、滑石粉、 硫酸鈣(石膏)和淀粉或其它有機色素的細粒。粘結(jié)劑的添加是為了將色素粘結(jié)在一起，可以是例如淀粉、羧甲基纖維素(CMC)或合成粘結(jié)劑，例如丁苯膠乳或丙烯酸共聚物膠乳等膠乳。其它添加劑可以是例如濕強度劑、表面活性劑或分散劑?；谒傻募埢蚣埌瀹a(chǎn)品的期望性質(zhì)來選擇色素、粘結(jié)劑和其它添加劑。涂覆顏料還可包含少量纖維或纖維粉末， 其主要來自于成形或按壓期間的排泄再循環(huán)水，例如來自于造紙機或紙板機中的短或長循環(huán)。本發(fā)明的紙或紙板產(chǎn)品可使涂覆層作為表面層，因此能夠以常規(guī)方法打印涂覆層。涂覆層也可被至少兩個纖維層包圍，即涂覆層每側(cè)至少一個纖維層。紙或紙板產(chǎn)品的可打印性仍然由于涂覆層在纖維層間的存在而得到改善，例如打印滲色(print bleeding) 或穿過紙或紙板產(chǎn)品的顯示的問題得以減少。此外，紙或紙板產(chǎn)品的不透明性得到改善，即增加，因為涂覆顏料包括能比纖維使光更有效地衍射從而防止看透紙或紙板產(chǎn)品的色素。非纖維高稠密度組合物還可以是均質(zhì)聚合物溶液，其能夠形成屏障，以在形成的紙或紙板產(chǎn)品之中或之上生成抵抗液體、氣體等的不可滲透層。所生成的紙或紙板產(chǎn)品還具有降低的原料需求。通常，填充物添加至配料，這使得能夠降低原料的量。然而，填充物與纖維混合在一起，不能增加壓頭箱中的纖維/填充物混合物的干燥含量，因為這樣的話就不能生成光滑的紙或紙板產(chǎn)品。這是由于纖維的高固體含量趨于絮凝從而給予不均勻的片狀結(jié)構(gòu)的事實。根據(jù)本發(fā)明生成的紙或紙板既具有降低的脫水需求，又具有降低的原料含量，從而紙或紙板的非纖維含量得以增加。所生成的紙或紙板產(chǎn)品的非纖維含量能夠如前所述得以增加，并且優(yōu)選值按重量計約為產(chǎn)品總含量的 35%或更多，優(yōu)選為50%或更多。根據(jù)本發(fā)明生成的紙或紙板將屬于全新的類型，在產(chǎn)品內(nèi)具有高含量的非纖維高稠密度組合物，例如涂覆顏料，因此即使在較低克重(grammages)時，產(chǎn)品也將具有保持著的或更好的性質(zhì)。所生成的紙或紙板產(chǎn)品還將具有其它改善的性質(zhì)，因為能夠在紙張內(nèi)添加各種層以增強不同的性質(zhì)。這樣，能夠生成具有全新性質(zhì)的紙或紙板產(chǎn)品。非纖維高稠密度組合物的示例除涂覆顏料之外還可以是可被看作嗅覺-味覺驅(qū)動的聚合物或材料，即增加或降低覆蓋或包裝在該紙或紙板內(nèi)的產(chǎn)品中的嗅覺或味覺性質(zhì)，或者是向所生成的產(chǎn)品添加特定真實性以便能夠追蹤產(chǎn)品并確認其真實性的材料。分別使包括有纖維和非纖維高稠密度組合物的配料流過壓頭箱而流到絲網(wǎng)上以形成多層織網(wǎng)?？椌W(wǎng)的成形即纖維分布被控制并調(diào)整，并且織網(wǎng)被脫水至按重量計高于 1. 5 %的稠密度，按重量計優(yōu)選高于1.6%，但是按重量計高達10 %的稠密度也是可能的。 然而，通常在織網(wǎng)包含稠密度的纖維(60%)和20%稠密度的填充物時，正常稠密度按重量計是1. 6%?？椌W(wǎng)然后在按壓部中被進一步脫水，并且織網(wǎng)在進入干燥部前得到按重量計約50-60%的干燥含量。通常使用的稀釋技術(shù)可用于更好地控制任一或所有待形成層中的橫切方向輪廓。在初期階段的增加的干燥含量意味著干燥部能夠縮短和/或干燥輥的溫度能夠降低和/或生產(chǎn)量即機器速度能夠增加。成品紙或紙板產(chǎn)品的干燥含量約為85-99%?？墒褂贸Ｒ?guī)干燥技術(shù)來干燥纖維織網(wǎng)。通常是通過與纖維織網(wǎng)發(fā)生接觸的加熱缸來干燥該織網(wǎng)的。通常，使用蒸汽加熱的干燥缸來干燥濕的織網(wǎng)，但是也可使用氣體或電氣點火、紅外線或感應(yīng)式的加熱。此外，也可使用新干燥技術(shù)來干燥織網(wǎng)，例如沖擊干燥、脈沖干燥或以非常熱的表面進行的其它干燥技術(shù)。在線碾光也將減少離線碾光需求，因為可能已經(jīng)在干燥后獲得了光滑表面。所生成的紙或紙板產(chǎn)品包括至少兩個層，一層包括纖維，一層包括非纖維高稠密度組合物。該產(chǎn)品還可包括三個、四個、五個、六個或更多層。產(chǎn)品可由具有相同或不同組合物的不止一個纖維層和一個非纖維高稠密度層組成。產(chǎn)品也可由具有相同或不同組合物的不止一個非纖維高稠密度層和一個纖維層組成。產(chǎn)品也可由具有相同或不同組合物的不止一個纖維層和不止一個非纖維高稠密度組成。非纖維高稠密度層可彼此層疊，也可位于纖維層之間。同樣，纖維層可彼此層疊，也可位于非纖維高稠密度層之間。如有必要，可在干燥部前或后，向所生成的紙或紙板產(chǎn)品的表面添加至少一個額外的涂覆層。可通過任意常規(guī)的已知技術(shù)來添加該涂覆層，以進一步改善所生成的紙或紙板產(chǎn)品的表面性質(zhì)特別是打印性質(zhì)。本發(fā)明的一個非常大的優(yōu)點是設(shè)備不需要大的變化?？稍谥粚侯^箱做一些修改的情況下使用造紙機或紙板機。由于干燥需求降低和所生成的紙或紙板產(chǎn)品的性質(zhì)變化， 當然必須以不同的方法來運行造紙機或紙板機。在圖1中能夠看到本發(fā)明的壓頭箱1的一個示例。經(jīng)由兩個管道2、4向壓頭箱1 引導配料，所述兩個管道進一步將配料引導至兩個入口通道5、7。這些入口通道5、7是壓頭箱1的外部入口通道。配料然后被引導至兩個湍流生成器8、9，再然后被引導至切出錐體10。涂覆顏料經(jīng)由管道3被引導向壓頭箱1，并進一步被引導至位于壓頭箱1的中間的入口通道6。涂覆顏料然后被直接引導至切出錐體10。壓頭箱可以是用于生產(chǎn)多層產(chǎn)品的任意類型的壓頭箱。除上述情況外的其它實施例和變型也可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如獨立權(quán)利要求中限定的。例如，可使用不止一個壓頭箱。當為第二壓頭箱提供包含形成至少一個附加層的纖維的配料、以及為第二壓頭箱提供形成至少一個附加層的非纖維高稠密度組合物時，能夠形成具有至少兩個纖維層和至少兩個非纖維高稠密度組合物層的紙或紙板產(chǎn)品。雖然本發(fā)明描述的是紙或紙板的生產(chǎn)，但是應(yīng)該指出的是，也可生產(chǎn)其它產(chǎn)品，例如石膏板或MDF(中密度纖維板)或具有新構(gòu)造和性質(zhì)(例如耐水、不透氣或耐火板)的相似建筑材料，或者用于聚合物工業(yè)壓模的組合物的各種基材，例如代替起源于石化工業(yè)的常見聚合物，例如用作目前模具形成產(chǎn)品中的原料的氯聚乙烯(PVC)和LDPE/HDPE(低/高密度聚乙烯)。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)多層紙或紙板產(chǎn)品的工藝，該工藝包括-為第一壓頭箱提供包含纖維的配料，該配料形成紙或紙板產(chǎn)品的至少一個層；-為第一壓頭箱提供干燥含量按重量計為5-70%的非纖維高稠密度組合物，該組合物形成紙或紙板產(chǎn)品的至少一個附加層；-將上述各層引導到至少一個絲網(wǎng)上，形成多層織網(wǎng)，該多層織網(wǎng)進一步被脫水和干燥而形成紙或紙板產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述非纖維高稠密度組合物的含量按重量計占紙或紙板產(chǎn)品的總含量的10-80%。
3.如上述權(quán)利要求中任一項所述的工藝，其特征在于，所述非纖維高稠密度組合物是涂覆顏料。
4.如上述權(quán)利要求中任一項所述的工藝，其特征在于，所述多層織網(wǎng)在脫水前具有按重量計高于1. 5%的干燥含量。
5.如上述權(quán)利要求中任一項所述的工藝，其特征在于，所述紙或紙板產(chǎn)品由至少三個層構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求5所述的工藝，其特征在于，所述非纖維高稠密度層形成所述紙或紙板產(chǎn)品的中間層，優(yōu)選位于至少兩個纖維層之間。
7.如上述權(quán)利要求中任一項所述的工藝，其特征在于，所述工藝還包括-為第二壓頭箱提供包含纖維的配料，該配料形成紙或紙板產(chǎn)品的至少一個附加層；-為第二壓頭箱提供非纖維高稠密度組合物，該組合物形成紙或紙板產(chǎn)品的至少一個附加層；以及-將上述各層引導到至少一個絲網(wǎng)上，形成多層織網(wǎng)，該多層織網(wǎng)進一步被脫水和干燥而形成紙或紙板產(chǎn)品。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項生成的紙或紙板產(chǎn)品。
9.一種壓頭箱，用在權(quán)利要求1-7中任一項所述的工藝中，其中所述壓頭箱是多層壓頭箱，該多層壓頭箱至少包括第一入口通道和第二入口通道、至少一個湍流生成器，以及切出錐體，其中所述第一入口通道和所述至少一個湍流生成器適于接收包含纖維的配料，并且其中所述第一入口通道和湍流生成器配置成使所述配料穿過所述第一入口通道、進一步到達所述湍流生成器、然后到達所述切出錐體，并且其中所述第二入口通道適于接收非纖維高稠密度組合物，并且所述第二入口通道配置成使所述非纖維高稠密度組合物穿過所述第二入口通道并在不受任何湍流的情況下直接到達所述切出錐體。
10.如權(quán)利要求9所述的壓頭箱，其特征在于，所述壓頭箱包括三個入口通道，其中兩個適于接收配料，而另一個適于接收非纖維高稠密度組合物。
11.如權(quán)利要求10所述的壓頭箱，其特征在于，適于接收配料的入口通道將配料供給至至少一個湍流生成器，而適于接收非纖維高稠密度組合物的入口通道在不使非纖維高稠密度組合物受到任何湍流的情況下，將非纖維高稠密度組合物直接供給至所述切出錐體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)紙或紙板產(chǎn)品的工藝，該工藝包括以下步驟為第一壓頭箱提供包含纖維的配料，該配料形成紙或紙板產(chǎn)品的至少一個層；為壓頭箱提供非纖維高稠密度組合物，該組合物形成紙或紙板產(chǎn)品的至少一個附加層；以及將上述各層引導到絲網(wǎng)上，形成多層織網(wǎng)，該多層織網(wǎng)進一步被脫水和干燥而形成紙或紙板產(chǎn)品。本發(fā)明還涉及根據(jù)上述工藝生成的紙或紙板、以及在上述工藝中使用的壓頭箱。
文檔編號B32B29/04GK102317539SQ201080007158
公開日2012年1月11日 申請日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月16日
發(fā)明者J-E.諾德斯特羅姆 申請人:斯托拉恩索公司