專利名稱：造紙?jiān)O(shè)備和從纖維網(wǎng)去除水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及造紙，尤其是涉及一種造紙?jiān)O(shè)備和從纖維網(wǎng)去除水的方法。
在初始形成將成為纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)后，造紙機(jī)傳送所述的網(wǎng)到機(jī)器的干燥端。在傳統(tǒng)機(jī)器的干燥端，在干燥前，采用壓氈使網(wǎng)密實(shí)成一個(gè)區(qū)，即，具有均勻密度和基本重量的纖維素纖維結(jié)構(gòu)。然后再利用熱鼓，例如Yankee干燥鼓完成最后的干燥。
制造方法的重要改進(jìn)之一是利用通過空氣干燥替代傳統(tǒng)的壓氈脫水。通過空氣干燥對最終的消費(fèi)產(chǎn)品的性能產(chǎn)生明顯的改進(jìn)。在通過空氣干燥中，類似于壓氈干燥那樣，紙網(wǎng)開始在從頂箱接受濃度小于1％(在漿液中纖維的重量百分比)的漿液的成形絲上形成。初始脫水發(fā)生在成形絲上。將由成形絲形成的網(wǎng)通過空氣干燥傳送帶傳送進(jìn)行空氣干燥。這種典型的“濕傳送”出現(xiàn)在制鞋(PUS)過程中，其中一開始就使網(wǎng)通過空氣干燥帶模壓成所需的構(gòu)型。
通過空氣干燥產(chǎn)生具有不同密度區(qū)域的結(jié)構(gòu)紙。這種類型的紙已用在商業(yè)產(chǎn)品中，例如Bunty紙巾和Charmin和Charmin超級品牌的衛(wèi)生紙。傳統(tǒng)的氈紙干燥不能生產(chǎn)結(jié)構(gòu)紙和它的輔助用品。然而，希望在速度接近于通過空氣干燥系統(tǒng)的速度時(shí)利用常用的氈干燥來生產(chǎn)結(jié)構(gòu)紙。
已有各種打算利用其上具有圖案結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)氈紙壓印初始的網(wǎng)。例如，在現(xiàn)有技術(shù)中包括由下述專利提供的設(shè)想，如1996.9.17公布的由Trokhan等人提交的美國專利U.S.5,556,509；1996.12.3公布的由Ampulski等人提交的美國專利5,580,423；1997.3.11公布的由Phan提交的美國專利5,609,725；1997.5.13公布的由Trokhan等人提交的美國專利5,629,052；1997.6.10公布的由Ampulski等人提交的美國專利5,637,194；1997.10.7公布的由McFarland等人提交的美國專利5,674,663；以及1998.1.20公布的由Trokhan等人提交的美國專利5,709,775；在這些專利中的公開內(nèi)容做為本文的參考。
其它的想法是在分別的壓印織物上傳輸紙網(wǎng)并把他們壓入由兩輥之間形成的壓區(qū)內(nèi)。于1983.12.20由Hosteler的美國專利U.S.4,421,600公開的一種裝置具有兩次壓氈，三次加壓操作，以及分別的波紋壓印織物。在Hostetler的專利中，在提供Yankee干燥器之前通過壓印操作將織物網(wǎng)傳送到壓印織物上。
其它類似的想法在1982年1月5日已由Hulit等人的美國專利U.S.4,309,246表明。他們描述了三種形成兩輥之間間隙的構(gòu)型。在每種構(gòu)型中，紙網(wǎng)載在具有由經(jīng)線和緯線叉點(diǎn)形成的叉節(jié)所限定的小單元的壓印織物上。所述的壓印織物、網(wǎng)和氈在輥間受壓。
已有的上述各種企圖中的每一種均需要一個(gè)復(fù)雜的輥隙系統(tǒng)，以便將壓印織物/紙網(wǎng)組合壓成與脫水氈接觸。這些系統(tǒng)由于需增加不同的粘紙回路，這就需要化錢進(jìn)行對于傳統(tǒng)機(jī)器，如增加空間和動力等方面的改造。還有，為了充分地對紙網(wǎng)脫水，需要所述的系統(tǒng)在低于通過干燥系統(tǒng)的速度下進(jìn)行操作。
參考于1997年6月10日授給Ampulski等人的美國專利U.S.5,637,194中所披露的內(nèi)容，它披露了另一種造紙機(jī)實(shí)施例，其中第一脫水氈鄰近于壓印件的一面，從兩個(gè)壓輥和第二個(gè)脫水氈之間形成的第一壓區(qū)到一個(gè)壓輥與一個(gè)Yankee干燥鼓之間形成的第二壓區(qū)，在壓印件上形成模制網(wǎng)。壓印件壓印模制網(wǎng)并將其傳送到Y(jié)ankee干燥鼓。在傳送到Y(jié)ankee干燥鼓之前，于兩個(gè)壓區(qū)處有鄰接于壓印件的第一紙氈去除紙網(wǎng)上多余的水。
本發(fā)明提供了一個(gè)網(wǎng)圖案設(shè)備，適合在常規(guī)的造紙機(jī)器上制造結(jié)構(gòu)紙，而不需要額外的脫水氈和壓區(qū)。本發(fā)明提供的一種網(wǎng)圖案設(shè)備能夠使用常規(guī)的氈脫水技術(shù)對紙網(wǎng)進(jìn)行脫水，利用壓區(qū)系統(tǒng)以接近通過空氣干燥系統(tǒng)的速度進(jìn)行操作。
在并列同軸的第一和第二壓輥之間形成壓區(qū)。壓印件上側(cè)支撐纖維網(wǎng)。纖維網(wǎng)和壓印件插入壓區(qū)中，使得纖維網(wǎng)的上表面與第一壓輥的外周相接觸。在壓區(qū)中，當(dāng)毛細(xì)脫水件的后面與第二壓輥的外周相接觸時(shí)，壓印件的背面與毛細(xì)脫水件的上表面相接觸。壓區(qū)擠壓紙網(wǎng)、壓印件和毛細(xì)脫水件。從紙網(wǎng)中擠出的水通過壓印件到毛細(xì)脫水件，并在那里形成一個(gè)水通路。
圖2

圖1所示的壓印件的部分頂平面圖。
圖3是沿圖1的3-3線的垂直截面圖。
空隙容積(VV)是提供給流體一個(gè)通路的空間。
相對空隙容積(VVRelative)是VV與給定樣品所占據(jù)空間容積之間的比率。
絕對空隙容積(VVAbsolute)是單位面積中VV的容積，單位cm3/cm2。
機(jī)器方向，也稱作MD，是通過產(chǎn)品制造設(shè)備的纖維網(wǎng)的流動方向相平行的方向。
橫向，也稱作CD，是在纖維網(wǎng)的同一平面上，與機(jī)器方向相垂直的方向。
毛細(xì)脫水件是通過毛細(xì)管虹吸現(xiàn)象來去除水的設(shè)備。
紙厚度是如下面所描述測量的樣品的宏觀厚度。
基本重量(BW)是纖維網(wǎng)樣品的每單位面積的纖維素纖維(克，g)的重量，單位g/cm2。
還有，這里所使用的紙網(wǎng)與纖維網(wǎng)是相同的。
本發(fā)明包括用來對纖維網(wǎng)20進(jìn)行脫水的設(shè)備。參考圖1，從頂箱10將包含纖維素纖維的水溶性漿排出到成形絲15上，接著將所述的水溶性漿傳送到包含一個(gè)壓印件30的干燥設(shè)備上，上述的壓印件是一連續(xù)的帶。壓印件30將含有大量水的纖維網(wǎng)20傳送到由兩個(gè)同軸輥之間所形成的壓區(qū)38中。如圖1所示的類似于Yankee干燥鼓那樣，第一個(gè)輥70是一個(gè)可進(jìn)行加熱的輥。第二個(gè)輥35可以是一個(gè)壓輥，所述的壓輥的外周上安裝有毛細(xì)脫水件60。所述的毛細(xì)脫水件60可以是一個(gè)壓氈，壓輥可以是一個(gè)真空壓輥。
毛細(xì)脫水件60包括一個(gè)頂表面62和一個(gè)底表面64。在壓區(qū)38中，當(dāng)頂表面62與壓印件30的后側(cè)32相接時(shí)，毛細(xì)脫水件60的底表面64與第二壓輥35相接，以致使纖維網(wǎng)20載在與第一壓輥70相接壓印件30的上表面31上。壓區(qū)38擠壓毛細(xì)脫水件60、壓印件30和纖維網(wǎng)20的結(jié)合體，從網(wǎng)中所擠出的大量水通過壓印件30到毛細(xì)脫水件60。與此同時(shí)，當(dāng)將纖維網(wǎng)傳送至Yankee干燥鼓時(shí)，壓印件30壓印織物網(wǎng)。
若需要，在第二輥35到毛細(xì)脫水件60處可應(yīng)用真空裝置。這些真空裝置可協(xié)助從毛細(xì)脫水件60中去除水，因此可從纖維網(wǎng)20中去除水。第二輥35可以是一真空裝置壓輥。一個(gè)蒸箱可安裝在真空裝置壓輥35的對面。通過毛細(xì)網(wǎng)20，蒸箱排放出氣體。當(dāng)蒸汽經(jīng)由纖維網(wǎng)20和/或在纖維網(wǎng)20中冷卻時(shí)，它可升高溫度和減少包含在那里水的密度，可提高脫水性能。蒸汽和/或冷凝物由真空壓輥35收集。
當(dāng)然，除了需要Yankee干燥鼓70外，在實(shí)施例中所出現(xiàn)的普通技術(shù)之一是同時(shí)壓印、脫水和傳送操作。例如，并列放置在一起的兩個(gè)平面可形成一個(gè)延長隙38。另一種方案是，可利用兩個(gè)輥，并對其中一個(gè)輥加熱。例如這些輥可以將部分日期圖案或?qū)⒐δ芴砑觿河〉骄W(wǎng)的表面上。功能添加劑包括洗滌軟化劑、二甲基硅油、軟化劑、香料、薄荷醇等，這些技術(shù)都是人們所熟知的。
我們發(fā)現(xiàn)，對于給定的壓印件30，經(jīng)由壓印件30，在壓區(qū)38中從纖維網(wǎng)20中去除的水量直接與纖維網(wǎng)20和毛細(xì)脫水件60之間所形成的水通路相關(guān)。壓印件30有一絕對空隙容積，它被設(shè)計(jì)為優(yōu)化水通路和使相應(yīng)的水去除最大化。
根據(jù)濃度來評估纖維網(wǎng)20中的水量，所述的濃度是制造纖維網(wǎng)的纖維素纖維的重量與水的重量的百分比。濃度可由下式來確定濃度＝纖維的重量(g)/(纖維的重量(g)+水的重量(g))和水的重量(g)/纖維的重量(g)＝1/濃度-1進(jìn)入壓區(qū)38時(shí)，纖維網(wǎng)20有約為0.22的滲透濃度，每克纖維包含大約4.54克水。從壓區(qū)38中出來的纖維網(wǎng)20的期望濃度約為0.40，每克纖維包含大約2.50克水。這樣在壓區(qū)處，每克纖維中約有2.04克水被除去了。給定從壓區(qū)中出來的纖維網(wǎng)的基本重量，壓區(qū)中所除去的水量可由下式確定V單位面積水＝(水的重量(g)/纖維的重量(g))*BW(纖維的重量(g)/cm2)*1/ρ水這里BW＝從壓區(qū)中出來的纖維網(wǎng)的基本重量。
ρ水＝水的密度＝(1g/cm3)為了最大去除壓區(qū)中的水，從纖維網(wǎng)20去除水量與壓印件的絕對空隙容積之間的比率至少為0.7左右。在某些實(shí)施例中，這種比率可大于1.0。
壓印件可包括機(jī)織織物。典型的機(jī)織織物包括經(jīng)緯細(xì)絲，其中經(jīng)線細(xì)絲與機(jī)器方向平行，而緯線細(xì)絲與機(jī)器橫向平行。經(jīng)線和緯線細(xì)絲形成非連續(xù)的叉節(jié)，其中細(xì)絲連續(xù)相互越過。在造紙過程中，這些非連續(xù)的叉節(jié)在纖維網(wǎng)20上提供離散的壓印區(qū)。這里的術(shù)語“長叉節(jié)”是用來定義非連續(xù)的由經(jīng)緯細(xì)絲分別交錯兩條或多條細(xì)絲而形成的叉節(jié)。
在經(jīng)緯交錯點(diǎn)處，機(jī)織織物的叉節(jié)壓印區(qū)可通過砂磨細(xì)絲表面來改善。這種砂磨機(jī)織織物可根據(jù)于1971年3月30日授權(quán)給Friedberg等的美國專利U.S.3,573,164和于1975年9月16日授權(quán)給Ayers等的美國專利U.S.3,905,863制得，在這里一并參考這兩項(xiàng)技術(shù)。
機(jī)織織物的絕對空隙容積可通過測量已知面積的機(jī)織織物的厚度和重量來確定。通過把機(jī)織織物樣品放在水平平面上并將它限制在水平平面和具有水平加載面的加載物之間，可以測量出紙的厚度，其中加載面具有約3.14平方英寸的圓形表面積，并對樣品施加約15g/cm2(o.21psi)的壓力。紙的厚度是水平平面和加載物加載面之間所形成的縫隙。這樣的測量可由Thwing-Albert，Philadelphia，Pa.的VIR電子厚度測試模型II來得到。
細(xì)絲的密度可在假設(shè)空隙空間密度為0gm/cc時(shí)來確定。例如，聚酯(PEP)細(xì)絲的密度為1.38g/cm3。對已知面積的樣品進(jìn)行稱重，可產(chǎn)生測試樣品的質(zhì)量。機(jī)織織物單位面積的絕對空隙容積(VVAbsolute)可由下式計(jì)算出來(利用適當(dāng)?shù)膯挝晦D(zhuǎn)換)VVAbsolute＝Vtotal-Vfilaments＝(txA)-(m/r)這里，Vtotal＝測試樣品(txA)的總?cè)莘e。
Vfilaments＝機(jī)織織物固體體積，等于各組成細(xì)絲的體積和。
t＝測試樣品的厚度。
A＝測試樣品的面積。
m＝測試樣品的質(zhì)量。
r＝細(xì)絲的密度。
相對空隙容積由下式來定義VVRelative＝VVAbsolute/Vtotal在本發(fā)明中，對機(jī)織織物可實(shí)現(xiàn)在壓區(qū)中最大去水，其中VVRelative的低限約為0.05，優(yōu)選為0.10，高限約為0.45，優(yōu)選為0.40。對砂磨的機(jī)織織物VVRelative高限約為0.30。
圖2示出了一個(gè)壓印件30，其中機(jī)織織物對樹脂叉節(jié)圖案42有增強(qiáng)件的作用。圖3示出了在Yankee干燥鼓70和壓輥35之間形成的壓區(qū)38中壓印件30的單元橫斷面圖。壓印件30有一個(gè)與纖維網(wǎng)20相接觸的上表面31和一個(gè)與毛細(xì)脫水件60相接觸的背面32。在本發(fā)明中，叉節(jié)圖案42定義了向斜管46。毛細(xì)脫水件60包括一個(gè)脫水氈。在壓區(qū)38中，叉節(jié)圖案42壓縮纖維網(wǎng)20，使其成為密實(shí)纖維，同時(shí)將水?dāng)D到向斜管46中。在向斜管46中，水流經(jīng)增強(qiáng)件的絕對空隙容積，與毛細(xì)脫水件形成水通路。纖維素纖維被增強(qiáng)件44的固體體積所捕獲，在纖維網(wǎng)20中形成低密度枕墊區(qū)。
在聚氧乙烯1000(PEG)溶解槽中，將壓印件30的樣品浸入到深度略超過樣品的厚度，就可確定如圖2所示的帶有樹脂叉節(jié)圖案42的壓印件30的VVAbsolute。保證所有的空氣從浸入樣品中排除掉后，允許PEG再凝固。在樣品中去掉上表面31之上、背面31之下和沿邊緣的PEG，然后對樣品再進(jìn)行稱重。有PEG樣品和無PEG樣品的重量之差就是充滿絕對空隙容積的PEG重量。絕對空隙容積和樣品的固體體積可下式來確定VVAbsolute＝PEG的重量(克)/ρPEG這里ρPEG＝PEG的密度SVAbsolute＝Vfilaments+VResinous Knuckes＝mfilaments/rfilaments+MResinous Knuckes/ρResinous Knuckes這里SVAbsolute＝絕對固體體積mfilaments＝細(xì)絲的質(zhì)量rfilaments＝細(xì)絲的密度
ρResinous Knuckes＝樹脂叉節(jié)的密度在本發(fā)明中，安置在其上的帶有樹脂叉節(jié)圖案44的增強(qiáng)件42可實(shí)現(xiàn)最大去除壓區(qū)中的水，其中，VVRelative的低限約為0.05，優(yōu)選為0.10，高限約為0.45，優(yōu)選為0.28。更優(yōu)選的帶有樹脂叉節(jié)圖案的增強(qiáng)件的VVRelative值約為0.19。壓印件壓印件30可以是一個(gè)壓印織物。壓印織物是一大的單平面。壓印織物的平面定義了它的X-Y方向。與X-Y方向和壓印織物相垂直的方向是壓印織物的Z-方向。同樣，可以認(rèn)為本發(fā)明的纖維網(wǎng)20是一個(gè)大的單平面并位于X-Y平面中。與X-Y方向和網(wǎng)的平面相垂直的方向是纖維網(wǎng)20的Z-方向。
壓印織物包括上表面31，與其上的纖維網(wǎng)20相接觸，和與脫水氈相接觸的背面32。壓印織物包括機(jī)織織物，所述的機(jī)織織物可與通常在造紙工業(yè)中用于壓印織物的機(jī)織織物相比。已知適合這種目的的壓印織物在1967年1月31日授予Sanford等人的美國專利3,301,746、于1975年9月16日授予Ayers的美國專利3,905,863以及1982年12月16日授予Trokhan的美國專利4,239,065中均有所描述，其公開內(nèi)容在這里一并作為參考。
機(jī)織織物的細(xì)絲至少可以在薄層的Z-方向上編織并纏繞成形，結(jié)果產(chǎn)生經(jīng)緯細(xì)絲的共面的上表面交叉的第一分組或排列以及預(yù)定的次頂層交叉的第二分組或排列。排列被分散從而部分上表面交叉線在織物的上表面上構(gòu)成了類似柳條筐的孔洞。孔洞在機(jī)器方向和及其橫向交錯排列，每個(gè)孔洞至少跨越一個(gè)次頂層截面。具有這種排列的機(jī)織織物可按1980年12月16日授予Trokhan的美國專利4,239,065以及1980年3月4日授予Trokhan的美國專利4,191,069制得，其公開內(nèi)容在此一并作為參考。
對于機(jī)織織物，術(shù)語“梭口”用來定義最小重復(fù)單元中涉及的彎曲細(xì)絲的數(shù)量。術(shù)語“方形織物”定義為n-梭口的織物，其中，一組細(xì)絲(如緯線或經(jīng)線)中的每一細(xì)絲交替經(jīng)過另一組細(xì)絲(經(jīng)線或緯線)的一道細(xì)絲的上方和n-1道細(xì)絲的下方，并且另一組細(xì)絲的每一細(xì)絲交替經(jīng)過第一組細(xì)絲的一道細(xì)絲的下方和n-1道細(xì)絲的上方。
本發(fā)明的機(jī)織織物要求構(gòu)成和支持纖維網(wǎng)20并且允許水經(jīng)過。用于壓印織物的機(jī)織織物可包含具有梭口3的半斜紋，其中每一經(jīng)線細(xì)絲經(jīng)過兩道緯線細(xì)絲上方，并繼續(xù)經(jīng)過兩道緯線細(xì)絲的下方。用于壓印織物的機(jī)織織物還可包含具有梭口2的“方形織物”，其中每一經(jīng)線細(xì)絲連續(xù)經(jīng)過一道緯線細(xì)絲上方和一道緯線細(xì)絲下方，并且每一緯線細(xì)絲連續(xù)經(jīng)過一道經(jīng)線細(xì)絲上方和一道經(jīng)線細(xì)絲下方。
然而，機(jī)織織物的厚度可能不同。為便于纖維網(wǎng)20和毛細(xì)脫水件60之間的水連通，壓印織物的厚度應(yīng)取大約0.011英寸(0.279mm)到大約0.026英寸(0.660mm)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，壓印織物可以包含具有至少兩層交織紗線的多層織物，纖維網(wǎng)20面對第一層，脫水氈面對第一層相反面的第二層。交織紗線的每一層還包括交織的經(jīng)線和緯線。對本實(shí)施例，第一薄層還包括與纖維網(wǎng)20面對層和脫水氈面對層的紗線交織的連結(jié)紗線。具有多層交織紗線的示意圖樣在1996年3月5日授予Stelljec等人的美國專利5,496,624、1996年3月19日授予Trokhan等人的美國專利5,500,277以及1996年10月22日授予Trokhan等人的美國專利5,566,724中可以找到。其公開內(nèi)容在此一并作為參考資料。
如圖2所示，壓印織物的機(jī)織織物可以作為帶的增強(qiáng)件44和為叉節(jié)圖案42提供支撐。這種叉節(jié)圖案優(yōu)選包含固化的位于纖維網(wǎng)20與增強(qiáng)件44的接觸面上聚合感光樹脂。
優(yōu)選叉節(jié)圖案42確定了預(yù)定的圖案，所述的預(yù)定的圖案在所運(yùn)送的紙上壓印出相似的圖案。尤其優(yōu)選叉節(jié)圖案42是一基本連續(xù)的網(wǎng)狀。如果叉節(jié)圖案42優(yōu)選基本連續(xù)的網(wǎng)狀，離散的向斜管將在壓印織物的第一表面和第二表面之間延伸。基本連續(xù)的網(wǎng)狀物包圍并確定了向斜管。
連續(xù)網(wǎng)狀物上表面的投影面可提供壓印織物的纖維網(wǎng)20接觸面22的大約5％至80％的投影面，并且優(yōu)選網(wǎng)接觸面22的約25％到75％，網(wǎng)接觸面22的約50％到60％更好。
增強(qiáng)件44為叉節(jié)圖案42提供支撐，如前所述可有多種配置。部分增強(qiáng)件44阻擋造紙纖維完全通過向斜管，因此減少了針孔的出現(xiàn)。如果不希望用機(jī)織織物作增強(qiáng)件，則其上帶有眾多網(wǎng)眼的非織物、篩網(wǎng)、網(wǎng)狀物或者圖版也可以為本發(fā)明的叉節(jié)圖案42提供足夠的強(qiáng)度和支撐。
根據(jù)本發(fā)明的其上具有叉節(jié)圖案42的壓印織物可以按以下美國專利制得1985年4月30日授予Johnson等人的美國專利4,514,345；1985年7月9日授予Trokhan等人的美國專利4,528,239；1992年3月24日授予Smurkoski等人的美國專利5,098,522；1993年11月9日授予Smurkoski等人的美國專利5,260,171；1994年1月4日授予Trokhan等人的美國專利5,275,700；1994年7月12日授予Rasch等人的美國專利5,328,565；1994年8月2日授予Trokhan等人的美國專利5,334,289；1995年7月11日授予Rasch等人的美國專利5,431,786；1996年3月5日授予Stelljes，Jr等人的美國專利5,496,624；1996年3月19日授予Trokhan等人的美國專利5,500,277；1996年5月7日授予Trokhan等人的美國專利5,514,523；1996年9月10日授予Trokhan等人的美國專利5,554,467；1996年10月22日授予Trokhan等人的美國專利5,566,724；1997年4月29日授予Trokhan等人的美國專利5,624,790；及1997年5月13日授予Ayers等人的美國專利5,628,876；這些專利的公開內(nèi)容在這里一并作為參考資料。
優(yōu)選叉節(jié)圖案42從增強(qiáng)件伸向外的距離小于0.15毫米(0.006英寸)，進(jìn)一步優(yōu)選為小于0.10毫米(0.004英寸)，更進(jìn)一步優(yōu)選為小于0.05毫米(0.002英寸)。叉節(jié)圖案42可與增強(qiáng)件44的叉節(jié)升高基本一致。通過使叉節(jié)圖案42從增強(qiáng)件伸向外一短距離，就可以生產(chǎn)出較柔軟的產(chǎn)品。如在先技術(shù)所出現(xiàn)的那樣，如先前技術(shù)所出現(xiàn)的，如此短的距離就特別提供了無向斜和在壓印織物的壓印表面內(nèi)模塑的紙。這樣，所產(chǎn)生的紙將有光滑的表面和無粗糙感。
而且，通過使叉節(jié)圖案42從增強(qiáng)件伸向外一短距離，在安裝在向斜管之內(nèi)的頂表面叉節(jié)上，增強(qiáng)件將與紙接觸。在相應(yīng)叉節(jié)點(diǎn)與Yankee干燥鼓對應(yīng)處，減少密實(shí)區(qū)之間的X-Y空隙，這種排列會進(jìn)一步將紙密實(shí)。
這樣，在纖維網(wǎng)20和Yankee之間就可以出現(xiàn)更頻繁和近空距離的接觸。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)之一是可同時(shí)進(jìn)行壓印網(wǎng)和傳送到Y(jié)ankee，消除了在先技術(shù)中包含分離壓區(qū)的多步操作。還有，通過直接傳送紙的完全接觸到Y(jié)ankee-而不是如在先技術(shù)中的壓印區(qū)-可以進(jìn)行完全接觸干燥。
若需要，不用上述帶有叉節(jié)圖案42的壓印織物，而使用提花或多臂提花組織的帶。這樣的帶可用作壓印件30或增強(qiáng)件。帶有提花或多臂提花組織的圖示帶可在于1995年7月4日授予Chiu等人的美國專利5,429,686和于1997年9月30日授予Wendt等人的美國專利5,672,248中找到。毛細(xì)脫水件毛細(xì)脫水件60可以是一種脫水氈。脫水氈是一個(gè)大的單一平面。脫水氈的平面定義了X-Y方向。與X-Y方向和脫水氈平面相垂直的方向是第二薄層的Z-方向。
適當(dāng)?shù)拿撍畾职ㄒ粋€(gè)天然非波紋毛層或通過針合成纖維連接到由波紋細(xì)絲所形成的第二基底。第二基底對纖維毛層起到有支撐結(jié)構(gòu)作用。適合形成天然毛層的材料可包括但并不限于天然纖維如羊毛和合成纖維如聚酯和尼龍。適合形成天然毛層的材料可有每9000米的細(xì)絲長度在3和20克之間的但尼爾。
脫水氈可有層狀結(jié)構(gòu)，包括混合的纖維類型和大小。所形成的氈層可改善水從第一氈層表面?zhèn)鬏數(shù)降诙謱颖砻?，所述的水來自與壓印件30表面相接觸的紙網(wǎng)。在與相壓印件30背面32相接觸的鄰接氈表面處，氈層有相對高的密度和相對小的孔徑，與壓輥35相接觸的鄰接氈表面處的氈層的密度和孔徑相似。
脫水氈的空氣通透度約在5到300立方英尺/分鐘(cfm)(0.002m3/sec-0.142m3/sec)之間，而本發(fā)明優(yōu)選使用的空氣通透度小于50cfm(0.24m3/sec)。在水通過厚度為0.5英寸(12.7mm)脫水氈的壓差下，空氣通透度cfm是空氣每分鐘通過氈層上一平方英尺的立方英尺數(shù)?？諝馔ㄍ付仁怯肰almet通透度測量設(shè)備(型號Wigo Taifun型100)來測得的，該設(shè)備可在芬蘭赫爾辛基的Valmet公司買到。
若需要，可使用其它毛細(xì)脫水件來替代上述的脫水氈60。例如，可選用泡沫材料毛細(xì)脫水件。這種泡沫材料的平均孔徑要小于50微米。適當(dāng)?shù)呐菽牧峡筛鶕?jù)于1993年9月9日授予DesMarais等人的美國專利5,260,345和于1997年7月22日授予DesMarais等人的美國專利5,625,222制得，其中所披露的內(nèi)容在這里一并作為參考。
另外也可把極限孔干燥介質(zhì)用作毛細(xì)脫水件。這種介質(zhì)可由不同的層、面對面關(guān)系進(jìn)行疊加而成。層有一個(gè)間隙滲流區(qū)，小于紙中纖維之間的間隙區(qū)。適當(dāng)?shù)臉O限孔干燥件可根據(jù)于1997年5月6日授予Ensign等人的美國專利5,625,961和于1994年1月4日授予Ensign等人的美國專利5,274,930制得，其中所披露的內(nèi)容在這里一并作為參考。
如在先技術(shù)中已知的，對纖維網(wǎng)20也可以進(jìn)行透視縮短。通過從硬表面優(yōu)選從柱面對纖維網(wǎng)20進(jìn)行起縐，可實(shí)現(xiàn)透視縮短。Yankee干燥鼓70一般可用于此目的。如在先技術(shù)已知的可用刮墨刀來實(shí)現(xiàn)起皺。實(shí)現(xiàn)起皺可根據(jù)于1992年4月24日授予Sawdai的美國專利4,919,756，其中所披露的內(nèi)容在這里一并作為參考。另外一種方案，可通過濕微縮實(shí)現(xiàn)透視縮短，如于1984年4月3日授予Well等人的美國專利4,440,597所披露的那樣，其中所披露的內(nèi)容在這里一并作為參考。紙根據(jù)本發(fā)明所生產(chǎn)的薄紙是一個(gè)大的單平面，其中紙的平面定義了X-Y方向和與X-Y方向正交的Z方向。本發(fā)明的薄紙有兩個(gè)區(qū)域。第一個(gè)區(qū)域包括一個(gè)壓印區(qū)，所述的壓印區(qū)是由壓印件30的叉節(jié)圖案42壓印而成的。紙的第二區(qū)域包括遍布在壓印區(qū)的多個(gè)穹面。在造紙期間，穹面一般與壓印件30上向斜管的相應(yīng)位置的幾何形狀相對應(yīng)。
第一個(gè)區(qū)可包括多個(gè)壓印區(qū)。多個(gè)第一區(qū)位于X-Y平面；多個(gè)第二區(qū)從X-Y平面延伸向外。第一區(qū)和第二區(qū)的密度可用于1994年1月11日授予Phan等人的美國專利5,277,761和于1995年4月22日授予Phan等人的美國專利5,443,691測得，其中所披露的內(nèi)容在這里一并作為參考。
如上所描述的透視縮短，在多個(gè)第二區(qū)域產(chǎn)生至少一個(gè)透視縮短邊。這樣，在Z方向至少有一個(gè)透視縮短邊被平面分開。
當(dāng)上面描述和圖示本發(fā)明的具體實(shí)施例時(shí)，很明顯，不離開本發(fā)明的宗旨的范圍，專業(yè)人員就可以對本發(fā)明有其它不同的變化和改造。將試圖在后面的權(quán)利要求中來含蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的變化和改造。
權(quán)利要求
1.一種對纖維網(wǎng)進(jìn)行脫水的設(shè)備，包括一個(gè)壓印件，其特征在于壓印件包括一個(gè)增強(qiáng)件，增強(qiáng)件上具有樹脂叉節(jié)圖案，壓印件有從約0.05到約0.28的相對空隙容積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于叉節(jié)圖案從增強(qiáng)件向外延伸的距離小于約0.15毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于壓印件有一個(gè)背面和一個(gè)上表面支撐纖維網(wǎng)，纖維網(wǎng)包含大量水需要排出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于從纖維網(wǎng)中排出的水量與壓印件的絕對空隙容積的比率至少約0.5。
5.用來對包括機(jī)織織物的纖維網(wǎng)進(jìn)行脫水的壓印件，其特征在于壓印件具有小于約0.4的相對空隙容積.
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓印件，其特征在于機(jī)織織物是經(jīng)沙磨的。
7.用來對包含未經(jīng)砂磨的機(jī)織織物的纖維網(wǎng)進(jìn)行脫水的壓印件，其特征在于壓印件具有小于約0.4的相對空隙容積.
8.根據(jù)權(quán)利要求7或9所述的壓印件，其特征在于壓印件包括支撐纖維網(wǎng)的背面和上表面，所述纖維網(wǎng)含有大量的水需要被排出，其中從纖維網(wǎng)中排出的水量與壓印件的絕對空隙容積的比率至少約0.5。
9.從纖維網(wǎng)中去除水的方法，該方法包括以下步驟提供并列在一起的第一和第二壓輥以在其間形成壓區(qū)；提供包含大量水的纖維網(wǎng)；提供具有頂層的壓印件，頂層用于壓印織物網(wǎng)，和與頂層相對的背面，所述壓印件具有絕對空隙容積；在壓印件的紙側(cè)放置纖維網(wǎng)；提供具有上表面和下表面的毛細(xì)脫水件；將毛細(xì)脫水件上表面和壓印件背面并置；在壓區(qū)中插入纖維網(wǎng)，壓印件，以及毛細(xì)脫水器，纖維網(wǎng)接觸第一壓輥，毛細(xì)脫水器的下表面接觸第二壓輥，由此水量從纖維網(wǎng)排出，通過壓印件，在纖維網(wǎng)和毛細(xì)脫水器間形成水連通，結(jié)果從纖維網(wǎng)中排出的水量與壓印件的絕對空隙容積的比率至少約0.5。
10.薄紙定義了X-Y面并有一與其正交的Z方向。薄紙包括多個(gè)第一區(qū)，多個(gè)第一區(qū)位于平面內(nèi)；多個(gè)第二區(qū)從平面延伸向外，多個(gè)第二區(qū)的密度低比多個(gè)第一區(qū)的密度低，多個(gè)第二區(qū)域有至少一個(gè)透視縮短邊，這樣，在Z方向至少有一個(gè)透視縮短邊被平面分開。
全文摘要
一種設(shè)備和從纖維網(wǎng)去除水的方法。造紙?jiān)O(shè)備包括帶有絕對空隙容積的壓印件,所述的絕對空隙容積在壓區(qū)中受到壓縮時(shí)使得纖維網(wǎng)和毛細(xì)脫水件之間形成水通路。絕對空隙容積可根據(jù)由纖維網(wǎng)排出的水量來預(yù)先確定。
文檔編號D21F11/00GK1382239SQ00812596
公開日2002年11月27日 申請日期2000年9月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月7日
發(fā)明者迪安·萬潘, 保爾·丹尼斯·特羅克漢, 彼得·格雷夫斯·艾爾斯 申請人:寶潔公司