在高环境压力下干燥纤维纸幅的方法和装置制造方法及图纸

一种热压干燥纤维纸幅的方法和装置，包括对纸幅进行加压、最好是脉冲干燥以及将所述纸幅引入一气体压力区域，并随后降低该区域的压力，这种降压最好是通过冷却纤维纸幅而实现。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的涉及一种利用压机来干燥湿纤维纸幅的方法和装置，在该压机干燥中，压机的一个表面被加热至高温。该装置能使纸幅受到超过大气压力的环境压力的作用并在压机释放时提高冷却率。该压机可以是一直线运动压机、辊式压机或靴式压机。该纤维幅可以是一单张的纸页，或一连续的纸幅。更具体地说，本专利技术涉及潮湿纸幅的脉冲干燥。脉冲干燥是在支承在吸水毛毡上的一潮湿纸幅穿过一对辊子的压辊间隙、或一辊子或靴状物时发生的，其中一个辊子被加热至高温。脉冲干燥还可以利用一具有平压板的线性压机来进行，在这种情况下，一压板被加热而另一压板的温度可以是环境温度。脉冲干燥的广泛推广可以大量节约工业能源。除了节约能量外，脉冲干燥还可以对纸的结构和性能产生较大的影响。表面纤维的一致性和内层纤维的粘结性通过与热压表面的瞬时接触可以得到增强。脉冲干燥能提高纸的密度结构而使它具有致密的外层。这能使多种等级纸的物理性能得到改善。长期以来使用脉冲干燥的问题在于当压机释放时，减小了施加在纸幅内部的经加热的流体上的压力，并且在纸幅内部会发生闪蒸。其结果是纸幅出现分层现象。这种问题在重量级纸上更为明显。这大大抑制了脉冲干燥的推广应用。1989年，在佐治亚州的亚特兰大市举行的TAPPI工程师会议上，Crouse等人在论文中曾提出，“分层现象是实施衬垫纸板脉冲干燥技术的绊脚石”，在压辊表面温度超过150℃时，干燥的衬垫纸板会出现不同程度的分层现象。当以低于150℃(300°F)的温度进行作业来避免分层现象时，除水效率与那些用传统压机时得到的除水效率没有什么明显的不同。Crouse等人的论文的结论是要利用脉冲干燥技术干燥衬垫纸板，必须解决分层现象。在实验室规模模拟中，1988年2月，在DOE/CE/40738-T3中由Laverly、H.P.等人撰写的“高强度干燥方法一脉冲干燥报告之三”中，人们发现提高纸浆的精制度将使分层现象增加并且认为较厚或经高度匀浆的纸页比较薄或未高度匀浆的纸页对蒸汽流动具有较大的阻力。较厚且经高匀浆度的纸幅具有一高表面系数，因此具有高流阻。当压机释放时，由于蒸汽所不能较方便地逸出纸幅，在纸幅内部产生高蒸汽压力。如果该压力足够高，则纸的结构受到损坏并且纸幅发生分层现象。降低压机的表面温度可以消除分层，但是，同时降低了除水率使脉冲干燥方法不再比普通的双毡压机的效率有什么可取之处。在Orloff、D.I.等人撰写的“脉冲干燥分层控制”中以及美国专利5,101,574中指出降低经加热的压机表面的热扩散可以降低发生分层的可能性v热扩散系数是K/ρCv，其中K是导热率，ρ是密度，Cv是比热。该数值的大小决定了具有一非均匀温度的物体趋于平衡的速率。在消去了同类项之后，热扩散系数的单位是米2/秒(m2/s)。Orloff明确指出，压机表面必须不能渗透蒸汽。如果使用一种多孔材料来降低压机表面的热扩散系数，就不会产生脉冲干燥的致密特征。Orloff指出，与一种高热扩散系数压机表面相比，一种非渗透性、低热扩散系数压机表面能使一些装备使用更高的压机表面温度。一种典型的高热扩散系数表面是钢。使用陶瓷、聚合物、无机塑料。复合材料和陶瓷合金能产生一种低热扩散系数表面。使用低热扩散系数表面可以提高压机的表面温度，脉冲干燥的除水效率超过双毡式压机的除水效率。如果经加热的压机表面的温度太高，低热扩散系数的压机表面会使纸幅出现分层现象。本专利技术的主要目的在于提供一种用加热表面加压进行脉冲干燥的方法和装置，它能防止纸幅在加热的压机表面温度下出现分层现象，所述压机表面温度范围从纸幅内部液体的环境沸点温度到超过纸幅内部液体的临界点温度。该方法和装置能有效地防止纸幅的分层现象，而与压机表面热扩散系数、纸幅的内部结构、纸幅的基重或纸幅的内部液体无关。附图说明图1是一可以用来在高压下用加热压机表面进行加压的电动液压机、压力缸和压力活塞的侧视示意图；图2是对一具体的装置为防止分层现象所要求的临界环境压力的曲线；图3是对一具体的装置为防止分层现象所要求的临界环境压力的表格；图4是在脉冲干燥条件下一具体装置的湿度比的变化的曲线；图5是多种纸质为防止分层所要求的临界环境压力的表格；图6是本专利技术的工业实施例的侧视示意图；图7是图6所示装置沿图6中线7-7截取的端视示意图；图8是本专利技术的另一工业实施例的侧视示意图；图9是图8所示装置沿图8中线9-9截取的端视示意图；图10是本专利技术的又一工业实施例的侧视示意图；图11是图10所示装置沿图10中线11-11截取的端视示意图。本专利技术总体上涉及一种使用一加热表面压机和脉冲干燥来干燥一湿纸幅或纸页的方法和装置。该方法既可以应用于一线性运动压机，也可以应用于一种轧辊间隙压机、或一种靴式压机，或一种宽压辊间隙压机。当卸去纸幅或纸板上的压机时，该方法能提供与纸或纸幅占用的区域相一致的一高气压区和/或一提高的冷却速率。当液体的温度等于加热压机表面的温度时，所需的高气体压力仅仅是与纸幅内部的热动力饱和压力相应的几分之一的压力。压力气体可以是空气或其它不会以不希望的方式与纸幅、蒸汽或装置起反应的较合适的气体。这种气体可以被冷却或用来冷却到低于环境温度。该装置的具体结构可加以变化以适应所使用的压机。但是，该装置包括一用来容纳压力气体的腔室或等同物、用来引导压力气体的装置、用来监测压力气体的压力的装置、用来控制压力气体的压力的装置、用来排出压力气体的装置、用来引导纸幅或纸页进入压机的装置，以及用来将纸页或纸幅移离压力室的装置。在使用线性压机的情况下，腔室可以封闭整个压机。在使用一辊式压制机的情况下，腔室既可以封闭整个压机，也可以仅仅封闭在压机压辊间隙区域内的出口区。不论压机表面的热扩散系数、纸幅的内部结构、纸幅的基重、或纸幅内的液体如何，该方法都可以防止纸幅的分层现象。本专利技术旨在通过在卸去纸幅上的压机压力时围绕纸幅提供一高气体压力区以及冷却来消除纸幅分层现象，并与压机表面的热扩散系数、纸幅的表面系数、纸幅的基重、或纸幅内的液体无关。冷却可以通过使用经冷却的气体或通过气体流动或膨胀来实现。唯一的要求是当卸去纸幅上的压机压力时，高气压区应围绕由纸幅占的区域。防止分层所要求的气压的大小取决于纸幅内的液体、纸幅内液体的数量、纸幅内部结构、纸幅的基重和加热压机表面的热扩散系数。但是，在所有的情况下，都能够施加一种能防止纸幅分层的气压。当液体的温度与加热压机表面的温度相等时，所需的高气压仅仅是与纸幅内液体的热动力饱和压力相应的压力的几分之一。本专利技术的目的不是防止闪蒸，而是在卸去压机压力时控制由驻留在纸幅内的、或是在纸幅内产生的蒸汽所施加在纸幅结构上的作用力。用来控制蒸汽所产生的作用力的机制包括，但不限定于，一定程度上减少闪蒸成蒸汽的液体量、增加了纸幅或纸页的冷却速率、降低蒸汽的排放速度、降低蒸汽产生的拖曳力、防止蒸汽声速穿过纸幅气孔内部的阻塞物以及降低静态作用力的不平衡。这些机制能通过使用以低于环境温度的温度被引入压力室的压力气体而得到增强。也可以用被加热至高于环境温度的气体，但是防止分层所要求的气体压力可能需要增高。压力气体可以是空气或其它不会以不希望的方式与纸幅、蒸汽或装置反应的合适的气体。该装置包括一用来容纳压力气体或等效物的腔室、用来引导压力气体的装置，用来监测压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来干燥纸幅的方法，它包括以下步骤：在一经加热的表面和另一表面之间传送纸幅；在所述两表面之间施加压力并释放所述压力；在两表面之间的所述压力释放之后，立即将纸幅传送入一高气体压力区域。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴维I奥洛夫，蒂莫西F帕特森，安德鲁M克劳斯，
申请(专利权)人：造纸科技学会股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]