Патент на изобретение №2276214

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОКЛЕЕННЫХ БУМАГИ ИЛИ КАРТОНА

(57) Реферат:

Способ касается изготовления поверхностно проклеенного полотна бумаги или картона и может быть использован в целлюлозно-бумажной промышленности. Способ включает нанесение на, по меньшей мере, одну сторону полотна водного состава клеящего вещества в количестве, не превышающим 5 г/м². При этом содержание твердого вещества в наносимом клеящем составе составляет, по меньшей мере, 15%. Водный состав наносят на одну сторону полотна после его сушки в сушильной секции машины для изготовления бумаги или картона, после чего клеящий состав впрессовывают в поверхность полотна. Техническим результатом является снижение мощности сушильной секции машины для изготовления бумаги или картона и обеспечение уменьшения капиталовложений и уменьшение длины бумагоделательной линии. 8 з.п. ф-лы.

Настоящее изобретение относится к способу изготовления поверхностно проклеенных бумаги или картона.

В продукции такого вида целью является повышение прочности полотна путем поверхностного проклеивания полотна. Обычно большую часть клеящего вещества составляет крахмал, и проклеиванием можно существенно улучшить такие свойства как поверхностная прочность проклеенного полотна, уменьшить его тенденцию к запылению и повысить жесткость при изгибе.

Проклеивание при обработке тонких сортов бумаги, плоского полотна гофрированного картона и гофрированного полотна составляет важный этап изготовления этой продукции, позволяющий существенно регулировать прочностные свойства готовой продукции. Обычно клеящее вещество наносили на поверхности полотна, а также, при производстве многослойной продукции, на промежуточные слои изделий в средней их части. При обработке тонких сортов бумаги для печати функция клея заключалась в улучшении качества печати на поверхности бумажного полотна путем придания продукции большей прочности поверхности для обеспечения большей стойкости к воздействию нагрузок, возникающих в процессе печатания, и для снижения тенденции к запылению при использовании, например, в копировальной машине. В качестве клеящего вещества обычно используют различные виды крахмала в сочетании с рядом разнообразных добавок. Однако так как настоящее изобретение не ограничено каким-либо определенным составом клеящего вещества, под клеящим веществом в данном контексте следует понимать все композиции, которые, по меньшей мере, частично могут поглощаться основой полотна, подлежащего обработке, и которые служат повышению прочности базового полотна.

Поверхностное проклеивание в широком смысле означает обработку, служащую повышению прочности полотна бумаги и картона. В качестве вещества для обработки полотна обычно используют крахмал, суспендированный в воде, который приобретает свои клеящие свойства во время процесса заваривания. В определенной степени в технологии приготовления клеящего вещества используют специальные сорта крахмала, не требующие процесса заваривания, а также различные латексные клеящие вещества. Функция клеящего вещества заключается в проникновении в поверхность, подвергаемую обработке, так, чтобы склеить волокна на поверхности полотна, превращая в более прочную матрицу. Однако поверхность полотна при обработке не должна становиться клейкой, и поверхностное проклеивание не предназначено для склеивания слоев многослойных полотен между собой. Наиболее важное назначение поверхностного проклеивания бумаги заключается в улучшение качества печати, так как клеящее вещество предотвращает распространение типографской краски по капиллярам листа бумаги и снижает тенденцию к запылению бумаги пухом. Кроме того, повышаются прочностные свойства бумажного полотна. В картонах наиболее важным назначением поверхностного проклеивания является повышение прочности полотна. Таким образом, целесообразно использовать максимально большое количество клеящего вещества в высокопрочных сортах картона для повышения до максимума их прочностных свойств.

Однако поверхностное проклеивание не предназначено для образования особого слоя на поверхности, подлежащей обработке, а скорее клеящее вещество должно проникнуть в базовый слой и склеить волокна поверхностного слоя, превращая в гомогенный слой. Таким образом, количество твердого вещества в клеящих составах обычно поддерживают на низком уровне. Другой фактор, которым ограничено использование клеящих составов с более высоким содержанием твердого вещества, заключается в сложности обращения с крахмальными клеящими веществами и их малой текучести при повышении содержания твердого вещества. Совершенно очевидно, что поверхностное проклеивание является процессом, отличным от покрытия и других процессов обработки, предназначенных для создания особого слоя на поверхности полотна. Так как поверхностное проклеивание не связано с использованием кроящих пигментов, нанесение составов, содержащих пигменты, следует отнести к технологии нанесения покрытий или комбинированным процессам обработки.

Обычно клеящее вещество наносят на полотно в форме водного состава с очень низким содержанием твердого вещества. Основная сложность в эффективном совершенствовании машин, используемых в производстве тонких сортов бумаги и картона, заключается в ограниченной способности полотна к дренированию воды вместе с клеящим составом. В действительности в процессе сушки волокнистой бумажной массы, используемом при изготовлении бумаги или картона на производственной линии, потребляют существенную часть общего расхода энергии бумагоделательного предприятия. Так как одной сушильной секцией может быть удалено только ограниченное количество воды из перемещаемого полотна, количество последовательно установленных сушильных секций должно быть увеличено пропорционально повышению скорости полотна. Чем больше количество сушильного оборудования, например сушильных барабанов, тем больше увеличивается длина бумагоделательной машины и, в частности, выше ее стоимость, причем стоимость новой высокоскоростной линии для изготовления картона или тонких сортов бумаги может расти так сильно, что капиталовложения становятся неэффективными. С другой стороны, скорость полотна на существующем оборудовании ограничена мощностью сушильной части линии, которая ограничивает максимальную рабочую скорость и, следовательно, потенциальную производительность.

Известный способ производства поверхностно проклеенного полотна бумаги или картона в машине для изготовления бумаги или картона включает нанесение, по меньшей мере, на одну сторону полотна водного клеящего состава, содержание твердого вещества в котором составляет, по меньшей мере, 15%. Клеящий состав наносят на одну сторону полотна в сушильной секции машины для изготовления бумаги или картона в количестве, не превышающем 5 г/м² (см., например. Европейский патент 1050622).

Целью настоящего изобретения является создание способа, обеспечивающего снижение мощности сушильной секции машины для изготовления бумаги или картона, требуемой для изготовления проклеенных бумаги или картона, таким образом обеспечивая уменьшение капиталовложений и уменьшение длины бумагоделательной линии.

Эта цель достигается тем, что способ производства поверхностно проклеенного полотна бумаги или картона в машине для изготовления бумаги или картона включает нанесение, по меньшей мере, на одну сторону полотна водного клеящего состава в количестве, не превышающем 5 г/м², содержание твердого вещества в котором составляет, по меньшей мере, 15%. Согласно изобретению клеящий состав наносят на одну сторону полотна после сушки полотна в сушильной секции машины для изготовления бумаги или картона и клеящий состав впрессовывают в поверхность полотна.

Содержание твердого вещества в клеящем составе может составлять 15-40%.

Клеящий состав можно наносить на, по меньшей мере, одну сторону полотна посредством пресса для переноса пленки.

Клеящий состав можно наносить одновременно с двух сторон полотна посредством пресса для переноса пленки, причем суммарное количество клеящего состава, наносимого на полотно, составляет 10 г/м².

Клеящий состав можно наносить на полотно посредством устройства для напыления или струйного устройства.

Полотно можно подвергать прессованию в жале ниже по ходу от места нанесения клеящего вещества для обеспечения проникновения клеящего вещества.

Проникновение клеящего состава в полотно можно регулировать путем изменения расстояния в продольном направлении машины для изготовления бумаги или картона между устройством для нанесения и жалом пресса.

Распределение привеса клеящего состава, осажденного на полотне, можно измерять в, по меньшей мере, поперечном направлении полотна, а устройство для нанесения регулируют по результатам этих измерений.

Наносимый клеящий состав может содержать заваренный крахмал.

Применение вышеописанного способа позволяет получать существенные преимущества.

Применение способа обеспечивает возможность значительно уменьшить длину нового оборудования, используемого для выпуска бумаги и картона. Такое уменьшение длины оборудования и количества компонентов оборудования приводит к заметному сокращению объемов инвестиций. Путем выполнения проклеивания с использованием клеящих составов, содержащих большее количество твердого вещества, чем обычные клеящие составы, количество воды, добавляемое в полотно после секции прессования, уменьшают и, следовательно, потребность в последующей сушке существенно снижают в сравнении со способами, в которых проклеивание производят только после секции прессования. Благодаря тому, что потребность в последующей сушке на единицу выпускаемой продукции снижается, повышается конкурентоспособность готовой продукции на рынке.

Как указано выше клеящее вещество можно наносить, используя пресс для переноса пленки или, в альтернативном варианте исполнения, применяя прямое нанесение состава на поверхность полотна, и дополнительно, если это необходимо, обеспечивая существенное проникновение клеящего вещества в полотно с помощью прессующего вала с увеличенной шириной жала или с помощью ленточного пресса. Этот вид оборудования значительно проще полногабаритного пресса для нанесения пленки. С другой стороны, прессы для нанесения пленки давно используют в данной отрасли промышленности и, следовательно, подтверждена их функциональность в данной области и хорошая управляемость при различных рабочих условиях. Кроме того, при применении пресса для переноса пленки можно обрабатывать обе стороны полотна одновременно, что означает, что при двухстороннем проклеивании стоимость пресса для нанесения пленки приблизительно равна суммарной стоимости двух устройств для нанесения клеящего вещества в жале пресса. Так как требуемое оборудование для осуществления настоящего изобретения является простым и оно занимает небольшую производственную площадь, когда его применяют в существующем оборудовании, новое решение позволяет повысить производительность рабочего оборудования при минимальных дополнительных капиталовложениях. Так как степень увлажнения полотна уменьшают, то скорость транспортирования бумаги или картона на машине может быть повышена благодаря тому, что при этом повышается прочность полотна.

Настоящее изобретение можно использовать при одностороннем или двухстороннем проклеивании полотна на участке, расположенном ниже по ходу продукта от сушильной секции. Наиболее успешно, однако, настоящий способ можно использовать в сочетании с такой технологией проклеивания, где часть всего количества клеящего вещества наносят на полотно путем добавления клеящего состава в волокнистую массу, например в напорный ящик, и/или в виде поверхностного проклеивающего вещества, наносимого на влажное полотно в секции прессования.

Далее изобретение описано более подробно со ссылками на конкретные варианты выполнения изобретения.

Обычно поверхностное проклеивание бумаги и картона производят, используя клеящие составы с очень низким содержанием твердого вещества, и на полотно наносят очень большие количества состава. Содержание твердых веществ в клеящих составах обычно достигает значительно меньше 10%, а нанесенное количество клеящего вещества при нанесении в виде пленки составляет 10-20 г/м², тогда как при внесении путем пропитки его количество может составлять до 80 г/м². Так как большую часть этого объема составляет вода, поверхностное проклеивание может вызывать потребность в большей мощности сушилок. Согласно настоящему изобретению клеящий состав, нанесенный на полотно, содержит твердое вещество, составляющее по меньшей мере 15%, а предпочтительно 15-40%. Может быть предусмотрено даже большее содержание твердого вещества при ограничении, заключающемся в том, что оборудование для приготовления клеящего состава, применяемое в настоящее время в данной отрасли промышленности, не обязательно приспособлено для приготовления таких составов с таким большим содержанием твердого вещества, и, кроме того, не все аппараты для нанесения могут быть приспособлены для обращения с такими растворами.

Если содержание твердого вещества в клеящем составе, наносимом на поверхность полотна, желательно сохранить близким к заданному значению, то количество наносимого клеящего состава, т.е. толщина пленки, переносимой устройством для нанесения пленки, должна быть уменьшена. Предпочтительно, чтобы количество клеящего вещества, нанесенного на полотно, не превышало 5 г/м², причем количество избыточной воды, внесенной в полотно с клеящим веществом, должно составлять всего несколько грамм на квадратный метр. Такое маленькое количество воды может быть легко удалено с полотна. Как известно, устройство для нанесения клеящего вещества в виде пленки может быть использовано для нанесения очень тонких слоев. Следовательно, это устройство является наиболее подходящим для выполнения настоящего изобретения. Может случиться, что при большем содержании твердого вещества в клеящем составе понизится проникновение клеящего вещества в полотно, но в этом случае давление в жале устройства для нанесения пленки может быть использовано для обеспечения достаточно глубокого проникновения клеящего вещества в полотно. Давление в жале валов можно регулировать по необходимости.

Вместо пресса для нанесения пленки могут быть использованы некоторые другие способы и технологии нанесения клеящего вещества, в которых после проклеивания производят прессование в прессе с жалом валов, прессе с жалом валов увеличенной ширины или в ленточном прессе. Устройствами для нанесения, которые особенно подходят для использования в изобретении, являются устройства для напыления и микроструйные устройства, причем при применении обоих устройств можно наносить ровные слои малой поверхностной плотности. Конструкция микроструйного устройства описана в публикации WO №01/02098 и содержит плиту с множеством маленьких отверстий, через которые подают вещество, подлежащее нанесению. Этим устройством выполняют равномерное нанесение в поперечном направлении машины, и его можно также использовать для управляемого нанесения очень малых количеств клеящего вещества или другого вещества для обработки полотна. В качестве опорного элемента устройства, устанавливаемого непосредственно вблизи полотна, используют балку с небольшим поперечным сечением, причем микроструйное устройство легко установлено в желаемом месте на бумагоделательной машине. Еще одна дополнительная технология управления проникновением клеящего вещества в полотно заключается в регулировании расстояния в продольном направлении машины устройства от жала валов пресса.

Так как согласно настоящему изобретению наносят клеящее вещество, используя очень небольшие количества наносимого состава, то чрезвычайно важно не допускать колебаний количества наносимого вещества. В устройстве для нанесения пленки профиль слоя клеящего вещества и количество наносимого клеящего вещества регулируют с помощью ракельного ножа, которым выравнивают и задают толщину пленки, образуемой на поверхности переносного вала. Дозируемое количество клеящего вещества регулируют путем настройки нагрузки на ракельный нож, а профиль в поперечном направлении машины устанавливают с помощью регулировочных винтов, воздействующих на ракельный нож. Для выполнения такой регулировочной настройки требуется информация о действительном количестве клеящего вещества, остающегося на полотне. Так как клеящий состав вместе с содержащейся в нем водой поглощается полотном, привес клеящего вещества не может быть определен напрямую с использованием, например, обычного прибора для определения привеса покрытия. Однако профиль распределения клеящего вещества может быть определен путем измерения содержания влаги в полотне. С этой целью содержание влаги в полоне должно быть определено до и после нанесения на него клеящего вещества, причем количество добавленной воды может быть определено по разнице этих результатов измерения, в то время как количество твердого клеящего вещества, осевшего на полотне, может быть вычислено по содержанию твердого вещества в клеящем составе. Альтернативная методика определения количества нанесенного клеящего вещества заключается в воздействии на переносной вал устройства для нанесения инфракрасным излучением с одновременным определением ослабления излучения в пленке клеящего вещества, измеряемого на поверхности вала. По результатам этих измерений можно регулировать нагрузку на ракельный нож. Очевидно, что, если используют несколько иной тип устройства вместо пресса для переноса пленки, то методика определения профиля распределения должна быть приспособлена к используемому устройству. Однако используемые устройства для измерения и регулирования аналогичны описанным выше устройствам. Одни и те же результаты измерений как в продольном, так и в поперечном направлении полотна могут быть использованы для обеспечения контроля привеса клеящего вещества.

Максимальную выгоду от использования клеящего состава с большим содержанием твердого вещества и, следовательно, при уменьшенном количестве наносимого клеящего состава, получают тогда, когда клеящее вещество наносят на сухое полотно, а это означает, что в бумагоделательной или картоноделательной машине поверхностное проклеивание следует производить ниже сушильной части по ходу продукта. Таким образом, последующая сушка, выполняемая после проклеивания, требует только минимальной мощности для сушки, и последующая сушильная секция может быть выполнена короткой и недорогой.

Формула изобретения

1. Способ производства поверхностно проклеенного полотна бумаги или картона в машине для изготовления бумаги или картона, включающий нанесение, по меньшей мере, на одну сторону полотна водного клеящего состава в количестве, не превышающем 5 г/м², содержание твердого вещества в котором составляет, по меньшей мере, 15%, отличающийся тем, что водный клеящий состав наносят на одну сторону полотна после сушки полотна в сушильной секции машины для изготовления бумаги или картона и клеящий состав впрессовывают в поверхность полотна.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что содержание твердого вещества в клеящем составе составляет 15-40%.

3. Способ по пп.1 или 2, отличающийся тем, что клеящий состав наносят на, по меньшей мере, одну сторону полотна посредством пресса для переноса пленки.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что клеящий состав наносят одновременно с двух сторон полотна посредством пресса для переноса пленки, причем суммарное количество клеящего состава, наносимого на полотно, составляет 10 г/м².

5. Способ по пп.1 или 2, отличающийся тем, что клеящий состав наносят на полотно посредством устройства для распыления или струйного устройства.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что полотно подвергают прессованию в жале ниже по ходу от места нанесения клеящего состава для обеспечения проникновения клеящего вещества.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что проникновение клеящего состава в полотно регулируют путем изменения расстояния в продольном направлении машины для изготовления бумаги или картона между устройством нанесения клеящего состава и жалом пресса.

8. Способ по любому из пп.1, 2 или 4, отличающийся тем, что распределение привеса клеящего состава, осажденного на полотне, измеряют в, по меньшей мере, поперечном направлении полотна и устройство нанесения клеящего состава регулируют по результатам этих измерений.

9. Способ по любому из пп.1, 2 или 4, отличающийся тем, что наносимый клеящий состав содержит заваренный крахмал.

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 02.07.2007

Извещение опубликовано: 10.08.2010 БИ: 22/2010