毛细管式脱水方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种在造纸过程中用于降低卷（筒）纸中的水分含量的方法，使从１０％到３２％范围的干燥度变到从３３％到５０％范围的干燥度，其中原始的卷纸（１４）支承在弯曲的通行式干燥器织品上并在弯曲的通行式干燥器织品和毛细管式脱水滚筒的毛细管膜（１２）之间受到轻微压迫。毛细管膜（１２）具有贯通的毛细管微孔，该微孔具有基本上笔直通过的非弯曲的通道，微孔的长度对直径比约从２到２０。将毛细管式脱水滚筒内部抽真空，使真空压力不大于毛细管微孔的负的毛细管空吸压力。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及在造纸的过程中对卷(筒)纸进行脱水，更具体地说，涉及在造纸的过程中，利用毛细管表面张力在不对卷纸进行显著整体的压迫的情况下，从未经压迫的潮湿卷纸中除去水分。先有技术的简述授予Hervey的3262840号美国专利提出一种用带微孔的聚酰胺物体由纤维制品例如纸和纺织品除去液体的方法和系统。该带微孔的聚酰胺物体，例如为一种弹性的多微孔的热压结的尼龙滚筒。按照这种方法，潮湿的纸纤维制的卷纸通过一系列的加压辊隙，每一辊隙包括至少一个多微孔的尼龙滚筒。很显然，液体由潮湿的纸纤维制的卷纸传输到多微孔的尼龙滚筒上是由于由挤压滚筒施加的压力、在多微孔的滚筒上的某种程度的毛细管作用、以及真空辅助设备的综合作用实现的。然而，在这个过程中液体传输受到显著的限制，这是因为它必须在卷纸在辊隙和对置的滚筒之间通过的相当短暂时间内才会发生。Hervey还公开一种方法，除了利用多微孔的尼龙吸收水分之外，或者对在滚筒内部的室加压由各微孔向外吹风，或者通过使滚筒外部形成真空，由各微孔抽风，以除去水分。将水分从微孔吹出还使微孔清洁。授予Chuang等人的4556450号美国专利公开了一种利用毛细表面张力在不压迫卷纸的情况下从卷纸中除去液体的方法和装置。卷纸从具有一含毛细管大小的微孔的覆盖层的旋转圆筒的周边部分通过。旋转圆筒的内部容积被分成至少2个，最多达6个室，各个室利用固定的部件和密封件彼此隔离。至少其中一个室内部抽真空，以便增加来自纸的水分的毛细管流量。另一个室形成正压，以便在纸已经移走之后，由覆盖层的向外开通的微孔排出水分。通过这样排除水分，可能使微孔保持清洁。由纸中吸取的所有水分保持在微孔内部或就在微孔之下，并在圆筒的每周旋转过程中由具有毛细管结构的覆盖层排出。正如在授予pall的3327866号美国专利中所提出的，一些覆盖材料包括热压粘接的DoubleDutch Twill Weave。授予Lampinen的4357758号美国专利提出一种用于干燥物体例如卷纸类的方法和装置，它利用液体浸透的有细微多孔吸收表面，并与参照需要干燥的卷纸已经处于经降低的压力下的液体形成液体接触。该细微多孔的液体吸收表面位于在一转鼓的外侧，通过利用与该鼓一起旋转的泵，使水明显地由鼓中吸出。Laminen没有明确提出清洁微孔的措施。现有技术没有提出将卷纸轻微弯曲压迫靠紧具有毛细管结构的膜，以保证包含在卷纸中的水分和在具有毛细管结构的膜的微孔中的水分之间的液体接触(在没有整体压迫卷纸的情况下)。通过利用具有毛细管结构的膜，这会使脱水更多更快。此外，没有提出将利用一弯曲的表面将卷纸轻微压迫靠紧具有毛细管结构的膜的技术与非扇形毛细管式脱水滚筒相结合的建议，该滚筒始终维持在单一的压力下，该压力接近但没有超过具有毛细管结构的膜的平均流道微孔直径的有效毛细管的贯穿压力。此外，现有技术没有公开从毛细管式脱水滚筒外侧向内侧冲洗和清洁具有毛细管结构的膜，借此，将截留在微孔中的颗粒冲到鼓的内侧。这是可能的，因为鼓是非扇形的并且维持在单一的真空压力下，另外还因为该毛细管微孔基本上是笔直贯通的，不是具有弯曲通道的孔。专利技术综述因此，本专利技术的一个目的是提供一种在造纸过程中用于除去包含在连续的潮湿的多微孔的卷纸中的部分液体的方法和装置，它利用毛细管表面张力而没有显著地整体压迫该卷纸。本专利技术的另一个目的是提供一种在毛细管式旋转脱水鼓上的毛细管式脱水表面，通过利用外部高压水喷射可以清洗该鼓，该高压水清洗了鼓的表面并将截留在毛细管微孔中颗粒沾染物冲入鼓内。本专利技术的再一个目的是提供一种在造纸过程中用于除去包含在连续的潮湿的多微孔的卷纸中的部分液体的方法和装置，其中通过利用一个多孔的弯曲的织品将连续的潮湿的多微孔的卷纸轻微压靠毛细管式脱水膜，未增强在连续的潮湿的多微孔的卷纸中包含的水分和在毛细管式脱水膜的毛细管微孔内的水分之间的液体的接合面。本专利技术的再一个目的是提供一种在制纸过程中用于从连续的潮湿的多微孔的卷纸吸出从而除去水分的方法和装置，为此，利用了维持在单一真空压力的非扇形毛细管式脱水滚筒，由具有毛细管结构的膜的毛细管微孔中吸出水分，该压力接近但没有超过该膜的毛细管微孔的平均流动微孔直径的有效的毛细管贯通压力。简而言之，通过阅读本文陈述的详细说明，权利要求和附图，使本专利技术的上述和很多其它目的、特征和优点将变得更加易于了解。通过利用一个包括具有复合结构的毛细管式脱水膜的毛细管式脱水滚筒来实现这些目的、特征和优点。毛细管式脱水膜由至少两层构成，可多达4层。顶层是毛细管表面层本身，潮湿的卷纸紧靠其上。具有毛细管结构的膜的微孔的平均流量微孔直径应约为10微米或更小。支承这一毛细管层的是一个或多个支承层。除了支承和稳定该具有毛细管结构的膜以外，这些相对多孔的层能够使水从其间易于流过并进入该穿孔的滚筒。这使得在顶部具有毛细管结构的膜下方的细管真空均匀分布。接连的各层具有越来越大的孔的这一实际情况使通过或进入顶部毛细管层的污染物能够被冲入脱水滚筒的中心。毛细管式脱水滚筒是一个非扇形的滚筒，维持在接近负的毛细管抽吸压力Cp的恒定真空之下，其中Cp=2σcosθr]]>其中σ是水—空气—固体的接合面的(表面)张力，θ是水—空气—固体的接触角，r是毛细管微孔的半径。例如在该毛细管微孔中和需脱水的纸的毛细管这两者中的接触角是零(最好是可浸润的)，则在空气—水接合面处的水的弯月面的曲率半径约等于r。这在具有毛细管结构的膜(下文简称毛细管膜)内部和需脱水的纸内部都是同样成立的。一旦达到这种平衡状态，被脱水的纸要由毛细管媒体移开。连通到毛细管式脱水滚筒内侧的真空表面模拟毛细管抽吸为Cp，因此，促使水分流过毛细管微孔，在毛细管膜下侧的水分被连续地除去。进行清洁喷射，以便冲洗在这样两点间的毛细管式脱水滚筒的表面，一点在卷纸离开毛细管膜的表面处，另一点在卷纸轻微压靠毛细管膜的表面处。该清洁喷射适用于将聚集在毛细管微孔中的颗粒驱动进入滚筒的中心，在该处颗粒被水带走。基本上笔直通过的非弯曲通道孔便利于这种由外侧至内侧的进行的清洁作业。本专利技术的毛细管式脱水滚筒可以用在造纸过程的各种不同场合，以提高过程的能量效率。一种这样的过程是从料箱(head box)到成形织品传输配料以便形成初期的卷(筒)纸。在支承在成形织品上同时，对初期的卷纸要进行真空脱水，使卷纸的干燥度，由约6％到约32％。需要多个同样的真空箱，以便达到32％的干燥度。然后该卷纸由成形织品真空传输到多孔的弯曲的转印织品，同时支承在这种转印织品上，将卷纸轻微压靠本专利技术的毛细管脱水滚筒的毛细管膜表面。另一方面，当将卷纸置于转印织品上，可以部分地或全部地实现真空脱水。利用毛细管式脱水滚筒对卷纸脱水使干燥度可由约33％达到约43％。通过串级装设多个毛细管式脱水滚筒可以实现另外的干燥作业。通过利用各种装置，包括采用通行式干燥器、Yankee干燥器、高温气体烘烤表面干燥器，蒸汽加热桶式干燥器等可以完成卷纸的干燥。附图说明图1是表示根据本专利技术的一个优选实施例构成的一个毛细管式脱水系统的一部分的示意图；图2是薄纸商标为Cottonlle的手抄纸的Coulter Parometer微孔尺寸分布曲线，是由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在造纸过程中降低纤维制卷纸中的水分含量的方法，包含的步骤有：（ａ）将卷纸支承在透气的织品上；（ｂ）轻微压迫在透气织品和毛细管式脱水滚筒的毛细管膜之间的卷纸，在该滚筒中形成有很多微孔，微孔的构成在于产生负的毛细管空吸压力；以及 （ｃ）将毛细管式脱水滚筒内部抽真空，使该真空不大于毛细管微孔的负的毛细管空吸压力。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SC庄，K考夫曼，RH希泽，
申请(专利权)人：金伯利克拉克环球有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]