專(zhuān)利名稱(chēng)：纖維結(jié)構(gòu)的干燥方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及纖維結(jié)構(gòu)的干燥，尤其是利用限孔干燥介質(zhì)對(duì)纖維結(jié)構(gòu)進(jìn)行干燥。
背景技術(shù)：
纖維結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為日常生活的一種常用品。盡管本發(fā)明所述的方法對(duì)于本發(fā)明中公開(kāi)的濕法纖維結(jié)構(gòu)的干燥尤其適用，但是本方法并不僅限于這一應(yīng)用。該方法也可用于合成纖維、天然纖維及其混合纖維的無(wú)紡結(jié)構(gòu)的干燥。該方法同樣也可用于紡織纖維結(jié)構(gòu)的干燥。
纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)存在于面巾紙、衛(wèi)生紙和紙巾中。纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)在本領(lǐng)域的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)中提供多個(gè)區(qū)域。當(dāng)纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的一個(gè)區(qū)域與其鄰近區(qū)域的纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)至少在一種特性上有明顯不同時(shí)，則該纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)即可被看作是具有多個(gè)區(qū)域的纖維結(jié)構(gòu)，所述特性包括但不限于基重、密度、不透明度、滲透性和預(yù)測(cè)的平均孔徑。
在纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的制造中，將分散在一種液體載體中的纖維素纖維沉積在生成濕纖維網(wǎng)的成形絲上?？梢岳靡阎娜魏我环N，或幾種方法的組合對(duì)濕纖維網(wǎng)進(jìn)行干燥。每種干燥方法都將影響到最終得到的纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的特性。例如，這些干燥方法和程序?qū)⒂绊懽罱K得到的纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的柔軟度、厚度、拉伸強(qiáng)度和吸收性。而且，用來(lái)干燥纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的這些方法和程序還將影響纖維網(wǎng)的制造速率，該速率為不受這些干燥方法和過(guò)程限制的制造速率。
干燥設(shè)備的一種實(shí)施例是氈帶。利用干燥氈帶實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)進(jìn)行脫水的方法早已使用，該方法通過(guò)液體載體的毛細(xì)流動(dòng)使水滲入到與纖維網(wǎng)保持接觸的可滲透氈介質(zhì)中。利用氈帶對(duì)纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)進(jìn)行脫水可在待干燥的纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)網(wǎng)上獲得均勻的壓力和壓實(shí)。
可以利用真空或利用相對(duì)應(yīng)的壓力輥來(lái)輔助干燥氈帶。壓力輥可使氈帶與纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)之間的機(jī)械壓力最大化。干燥氈帶的實(shí)施例如在以下專(zhuān)利中所說(shuō)明的1982年5月11日授予Bolton的美國(guó)專(zhuān)利4,329,201，和1989年12月19日授予Cowan等人的美國(guó)專(zhuān)利4,888,096。使用氈帶進(jìn)行干燥的所產(chǎn)生的問(wèn)題是，當(dāng)氈帶和纖維結(jié)構(gòu)離開(kāi)壓力輥的輥隙點(diǎn)時(shí)，纖維質(zhì)結(jié)構(gòu)將會(huì)再潤(rùn)濕。當(dāng)輥的壓力消失的時(shí)候，存在于氈中的水將會(huì)回流至纖維質(zhì)結(jié)構(gòu)中。
通常，對(duì)于具有多個(gè)區(qū)域的纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的制造和干燥，氈帶并不是優(yōu)選的。氈帶施加在這種纖維結(jié)構(gòu)上的均勻壓力將會(huì)減小區(qū)域之間的密度差。其它的能夠避免在這種纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)上施加總壓力的干燥方法是更優(yōu)選的。在沒(méi)有氈帶輔助的情況下，通過(guò)真空脫水來(lái)實(shí)現(xiàn)纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的干燥方法是本領(lǐng)域已知的。對(duì)纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的真空脫水，是在水分為液態(tài)時(shí)，利用機(jī)械方法將水分從纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)中除去。而且，真空方法將使纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的不連續(xù)區(qū)域的偏移到干燥帶的結(jié)構(gòu)中。這種偏移十分有助于使纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的各個(gè)區(qū)域具有不同的含水量。同樣，通過(guò)真空輔助毛細(xì)流的方法，利用一種具有優(yōu)選孔徑的多孔圓筒來(lái)對(duì)纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)進(jìn)行干燥的方法也是本領(lǐng)域熟知的。這種真空驅(qū)動(dòng)干燥技術(shù)的實(shí)施例見(jiàn)以下專(zhuān)利1985年12月3日授予Chuang等的普通轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利4,556,450，和1990年11月27日授予Jean等人的美國(guó)專(zhuān)利4,973,385。
在另一種干燥方法中，利用通氣干燥法對(duì)纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的纖維網(wǎng)的干燥取得了極大的成功。在一種典型的通氣干燥法方法中，用一條具有小孔的空氣可滲透帶支撐待干燥纖維網(wǎng)。熱空氣先流過(guò)纖維網(wǎng)，然后流經(jīng)空氣可滲透帶，反之亦然?？諝饬髦饕ㄟ^(guò)蒸發(fā)使纖維網(wǎng)干燥。與小孔重疊或偏移到空氣可滲透帶的小孔中的區(qū)域?qū)?yōu)先被干燥，且該區(qū)域的纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的厚度將增加。而與空氣可滲透帶的連接叉相重疊的區(qū)域的干燥程度就稍小一些。
已經(jīng)在本領(lǐng)域?qū)ν飧稍锓ㄖ兴褂玫目諝饪蓾B透帶進(jìn)行了一些改進(jìn)。例如，可以增加空氣可滲透帶上空隙區(qū)域的面積(至少占25％)?；颍梢越档涂諝饪蓾B透帶的空氣滲透性?？梢岳脴?shù)脂混合物阻塞空氣可滲透帶的紡紗之間的空隙以降低空氣滲透性?？梢栽诟稍飵霞尤虢饘兕w粒以提高導(dǎo)熱性，減少散熱，或可供選擇地，可以利用包括連續(xù)網(wǎng)絡(luò)的光敏樹(shù)脂來(lái)構(gòu)成干燥帶。該干燥帶可能特別地適用于高達(dá)約300攝氏度(575華氏度)的高溫空氣流。這種通氣干燥技術(shù)的實(shí)施例參見(jiàn)1975年7月1日重新授予Cole等人的美國(guó)專(zhuān)利28459，1979年10月30日授予Rotar的美國(guó)專(zhuān)利4,172,910，1981年2月24日授予Rotar等人的美國(guó)專(zhuān)利4,251,928，1985年7月9日授予Trokhan的普通轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利4,528,239，和1990年5月1日授予Todd的美國(guó)專(zhuān)利4,921,750。
另外，在本領(lǐng)域也進(jìn)行了一些嘗試，以便在纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)仍然處于待干燥纖維網(wǎng)狀態(tài)時(shí)調(diào)整纖維結(jié)構(gòu)的干燥特征圖。這種嘗試可使用干燥帶，或使用與Yankee罩組合在一起的紅外干燥機(jī)。成形干燥的實(shí)施例在以下專(zhuān)利中作了說(shuō)明1986年4月22日授予Smith的美國(guó)專(zhuān)利4,583,302，和1990年7月24日授予Sundovist的美國(guó)專(zhuān)利4,942,675。
上述技術(shù)工藝沒(méi)有解決在對(duì)多區(qū)域纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)進(jìn)行干燥時(shí)所遇到的問(wèn)題。例如，與纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的第二區(qū)域相比，纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的第一區(qū)域具有較小的絕對(duì)濕度、密度或基重，則第一區(qū)域的空氣流通過(guò)量將明顯地要大于第二區(qū)域的空氣流通過(guò)量。這種相對(duì)較大的空氣流通過(guò)量出現(xiàn)的原因是，第一區(qū)域的絕對(duì)濕度、密度或基重相對(duì)較小，則該區(qū)域?qū)νㄟ^(guò)它的氣流的流通阻礙將成比例地降低。這種較大的空氣流將使得這些區(qū)域優(yōu)先被干燥。因此，真空干燥和通氣干燥都會(huì)造成纖維網(wǎng)濕度分布不均勻的問(wèn)題。
多個(gè)區(qū)域纖維網(wǎng)的理想濕度分布是，在干燥過(guò)程結(jié)束時(shí)，纖維網(wǎng)上的不同區(qū)域都同時(shí)達(dá)到一個(gè)均勻的濕度水平。
未同時(shí)達(dá)到均勻濕度所產(chǎn)生的問(wèn)題的一個(gè)實(shí)施例，就是當(dāng)將一種典型的多區(qū)域纖維網(wǎng)傳輸?shù)結(jié)ankee干燥機(jī)上時(shí)，該纖維網(wǎng)上的濕度分布不均勻。含水量較高的區(qū)域可以是那些與Yankee干燥機(jī)相接觸的區(qū)域。Yankee干燥機(jī)和罩組合將優(yōu)先地干燥那些與干燥機(jī)相接觸的區(qū)域。那些未與Yankee干燥機(jī)相接觸的區(qū)域，其含水量較低，將被Yankee罩更徹底地干燥。理想的濕度分布應(yīng)該是，未與Yankee干燥機(jī)相接觸的區(qū)域的濕度水平應(yīng)該多少小于那些與干燥機(jī)相接觸的區(qū)域，這樣才能在完成干燥過(guò)程之后得到均勻的濕度。希望得到一種不會(huì)降低Yankee干燥設(shè)備和整個(gè)過(guò)程的加工速度的濕度分布。
如果在輸送至Yankee干燥機(jī)或其它干燥設(shè)備之前，能夠調(diào)整那些與Yankee干燥機(jī)相接觸的區(qū)域的含水量差，以使干燥體統(tǒng)的性能得到優(yōu)化，并實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)速度，那當(dāng)然是很有益的。
現(xiàn)有技術(shù)方法(使用機(jī)械壓力，如氈帶的方法除外)的另一個(gè)缺點(diǎn)是，它們都要依賴(lài)于支撐待干燥纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)。氣流沖著纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)，并且被輸送流經(jīng)支撐帶，或可供選擇地，氣流流經(jīng)干燥帶再到達(dá)纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)。支撐帶或纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)對(duì)氣流阻礙的差異增大了纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)中濕度分布的差異，和/或在纖維結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生了以前并不存在的濕度分布的差異。
本領(lǐng)域中為解決此問(wèn)題所提出的一個(gè)改進(jìn)的說(shuō)明參見(jiàn)1994年1月4日授予Ensign等的普通轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利5,274,930，且其公開(kāi)了結(jié)合通氣干燥法的纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的限孔干燥，該專(zhuān)利引入本發(fā)明以供參考。該專(zhuān)利介紹了一種使用微孔干燥介質(zhì)的裝置，與部分纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的纖維之間的縫隙相比，這種微孔干燥介質(zhì)具有較大的流通阻礙。這種微孔介質(zhì)就是通氣干燥法中的限孔，因此在該干燥方法中至少能夠?qū)崿F(xiàn)更均勻的濕度分布。
在以下的一些專(zhuān)利中還說(shuō)明了本領(lǐng)域中解決干燥問(wèn)題的其它的一些改進(jìn)，其中有1995年8月1日授予Ensign等人的普通轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利5,543,107，1996年12月19日授予Ensign等人的普通轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利5,584,126，和1996年12月17日授予Ensign等人的普通轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利5,584,128，這里引入這些專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容以供參考。Ensign等人的專(zhuān)利’126和Ensign等人的專(zhuān)利’128說(shuō)明了用于纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)通氣干燥的多區(qū)的限孔裝置。但是Ensign等人的專(zhuān)利’126、Ensign等人的專(zhuān)利’128和Ensign等人的專(zhuān)利’930中沒(méi)有講授如何提高與限孔介質(zhì)的孔形成水壓接觸的纖維網(wǎng)中縫隙水的量。
本專(zhuān)利申請(qǐng)人出人意料地發(fā)現(xiàn)，將濕纖維網(wǎng)壓在限孔介質(zhì)上，抽真空使其壓力大于限孔介質(zhì)的孔的透過(guò)壓力時(shí)，能夠促進(jìn)纖維網(wǎng)被更大量、更快速而且更徹底地脫水。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種纖維網(wǎng)的脫水方法，從而使脫水量更大，濕度分布更均勻。本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種脫水方法，該方法能夠縮短纖維網(wǎng)脫水所需的駐留時(shí)間，并且降低纖維網(wǎng)在離開(kāi)加壓輥隙時(shí)的再潤(rùn)濕。
發(fā)明內(nèi)容
一種方法，該方法包括將纖維網(wǎng)支撐在流體可透過(guò)的載體上；向位于壓力設(shè)備和限孔介質(zhì)之間的載體和纖維網(wǎng)加壓，透過(guò)介質(zhì)、纖維網(wǎng)和載體抽真空，使其壓力大于限孔介質(zhì)的孔的透過(guò)壓力。這種介質(zhì)可以包括多個(gè)具有纖維網(wǎng)接觸面和非纖維網(wǎng)接觸面的孔。
在一個(gè)實(shí)施方案中，壓力設(shè)備也可以是一種流體可透過(guò)的輥?？梢酝ㄟ^(guò)輥向載體和纖維網(wǎng)施加一個(gè)正壓力?？晒┻x擇地，可以通過(guò)壓力輥對(duì)載體和纖維網(wǎng)進(jìn)行抽吸，而且抽吸也要通過(guò)限孔介質(zhì)。也可以采用一種流體可透過(guò)的壓力輥，壓力輥上不使用壓力差。而且這種流體可透過(guò)的壓力設(shè)備也還可以是一種限孔介質(zhì)。
壓力輥的外表面可以足夠軟，這樣該表面在輥隙中將產(chǎn)生變形，該變形將增加纖維網(wǎng)和載體在輥隙點(diǎn)的駐留時(shí)間。也可以通過(guò)使用多個(gè)輥隙點(diǎn)來(lái)增加總的駐留時(shí)間。
可以對(duì)加壓設(shè)備、載體和限孔介質(zhì)單獨(dú)或組合加熱，以提高該方法的干燥性能。
圖1是按照本發(fā)明制造的具有多個(gè)區(qū)域的纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)的一塊碎片的頂部平面視圖。
圖2是按照本發(fā)明的一種造紙機(jī)的示意性側(cè)面正視圖。
圖3是按照本發(fā)明的一種設(shè)置在透水圓筒上的限孔介質(zhì)的示意性側(cè)面正視圖，該圓筒具有一個(gè)低于大氣壓的區(qū)域和一個(gè)正壓力區(qū)域。
圖4是按照本發(fā)明的被設(shè)置成環(huán)形的限孔介質(zhì)的示意性側(cè)面正視圖。
圖4A是按照本發(fā)明的被設(shè)置成環(huán)形的、壓在造紙機(jī)的一個(gè)固定部件上的限孔介質(zhì)的示意性側(cè)面正視圖。
圖5是按照本發(fā)明的、顯示有各種薄層的一片限孔介質(zhì)的頂部平面視圖。
圖6是一個(gè)用于縮小纖維網(wǎng)的一個(gè)間隙傳遞的局部示意圖。
圖7是一種用于從一條帶上無(wú)皺地除去纖維網(wǎng)的一個(gè)裝置的局部示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖3所示為本發(fā)明的一種方法的實(shí)施方案。纖維網(wǎng)21被支撐在帶28上。該纖維網(wǎng)21和帶28被壓在限孔介質(zhì)30和一個(gè)壓力設(shè)備34和/或36之間。畫(huà)在支撐圓筒32的扇區(qū)33中的是一個(gè)大于限孔介質(zhì)透過(guò)壓力的真空區(qū)域。
在本發(fā)明中使用的“纖維網(wǎng)”是指造紙過(guò)程中重新排列的一種纖維物質(zhì)的沉積。該纖維網(wǎng)可以按照本領(lǐng)域已知的任何造紙方法來(lái)制造，其中包括但不限于傳統(tǒng)的長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)、混合式長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)和雙絲制造法。纖維網(wǎng)21成型之后，將通過(guò)使用一種本領(lǐng)域熟知的開(kāi)口式抽氣或抽真空斜槽，將其從形成線輸送至干燥帶28。
在將纖維網(wǎng)21輸送至干燥帶28和微孔介質(zhì)30之前，可以利用濕微縮方法先將纖維網(wǎng)21縮小。這種縮小在1984年4月3日授予Wells等人的美國(guó)專(zhuān)利4,440,597中有說(shuō)明，該專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容引入本發(fā)明以供參考。也可以在將纖維網(wǎng)21輸送至干燥帶28和限孔介質(zhì)30之前對(duì)纖維網(wǎng)21進(jìn)行縮小。圖6即說(shuō)明了這種縮小，將纖維網(wǎng)21從形成絲19輸送至移動(dòng)較慢的、高纖維支撐輸送絲17?？梢岳霉潭ㄩg隙或彼此靠近的方式輸送該纖維網(wǎng)21，應(yīng)該在形成絲和輸送絲之間具有足夠的輸送空隙，這樣纖維網(wǎng)21就不會(huì)被壓入輸送絲。可以利用輸送槽18來(lái)輸送該纖維網(wǎng)21，在該輸送槽的前沿進(jìn)行形成和輸送纖維的匯聚和分散?？梢詫⒃摾w維網(wǎng)21依次輸送至干燥帶28，然后利用本發(fā)明的方法將其依次干燥。1997年8月12日授予Farrington Jr.等人的美國(guó)專(zhuān)利5,656,132中公開(kāi)了這種縮小，該專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容在這里引入以供參考，為的是說(shuō)明縮小纖維網(wǎng)與本發(fā)明的干燥方法的兼容性。
該纖維網(wǎng)21包含由纖維及纖維之間的空白區(qū)、或間隙、或孔形成的網(wǎng)絡(luò)。間隙水是填充在纖維網(wǎng)21的這些間隙、或孔的水。當(dāng)限孔介質(zhì)的相對(duì)較小的孔與濕纖維網(wǎng)的相對(duì)較大的孔接觸時(shí)，水將從纖維網(wǎng)21的間隙移出并進(jìn)入到限孔介質(zhì)的孔中。這種提供表面能量和/或壓力差的運(yùn)動(dòng)的發(fā)生是有益的。由于有利的表面能量和小孔徑而產(chǎn)生的壓力是毛細(xì)壓力。由限孔介質(zhì)30的孔施加的毛細(xì)壓力只影響與限孔介質(zhì)30的孔發(fā)生液壓接觸的間隙水。
如果間隙水是與纖維網(wǎng)接觸面和限孔介質(zhì)30的孔直接接觸的水的一個(gè)連續(xù)部分，則認(rèn)為該間隙水與限孔介質(zhì)30的孔為“液壓接觸”。由于纖維網(wǎng)和限孔介質(zhì)30之間的孔徑差所產(chǎn)生的毛細(xì)壓力將作用于該水的連續(xù)部分上。與之相反，離散的間隙水量不與限孔介質(zhì)30的孔連續(xù)相連，不受由于孔徑差而產(chǎn)生的毛細(xì)壓力的作用，則不認(rèn)為這些離散的間隙水為液壓接觸。
當(dāng)負(fù)壓力的作用超過(guò)限孔介質(zhì)的孔的透過(guò)壓力時(shí)，將使空氣產(chǎn)生穿過(guò)纖維網(wǎng)進(jìn)入限孔介質(zhì)的孔的運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)將攜帶纖維網(wǎng)中的水，然后將這些水送入與孔成液壓接觸的水中，或攜帶這些水經(jīng)過(guò)孔。對(duì)位于限孔介質(zhì)30和壓力設(shè)備34或36之間的濕纖維網(wǎng)21和帶28施加的壓力將使纖維網(wǎng)21額外脫水。
帶28可以是任何流體可透過(guò)的帶。在干燥帶28的一個(gè)實(shí)施方案中，使用了一種連續(xù)的光敏樹(shù)脂網(wǎng)絡(luò)。這種干燥帶28的一種實(shí)施方案是依照1985年7月9日授予Trokhan的普通轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利4,528,239來(lái)制造的，該專(zhuān)利引入本發(fā)明以供參考，旨在顯示一種適用于本發(fā)明的干燥帶28。如果需要，可以在干燥帶28的背面設(shè)置織紋。
在將紙50從干燥帶28上除去之后，可以用水噴淋頭(未顯示)來(lái)清洗干燥帶28，以除去仍然附著在干燥帶28上的纖維、黏合劑和類(lèi)似的物質(zhì)。還可以在干燥帶上涂上一層用作釋放劑的乳液，以降低氧化降解，從而延長(zhǎng)帶的使用壽命。優(yōu)選的乳液和涂用方法公開(kāi)于1991年12月17日授予Trokhan的普通轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利5,073,235中。
干燥帶28將纖維網(wǎng)21輸送至裝置15，裝置15包含限孔介質(zhì)30、支撐該介質(zhì)的設(shè)備32、經(jīng)過(guò)限孔介質(zhì)抽真空的設(shè)備30、纖維網(wǎng)21、和干燥帶28，以及向位于干燥帶28和限孔介質(zhì)30之間的纖維網(wǎng)21施加壓力的設(shè)備34和/或36。
本發(fā)明中使用的“限孔介質(zhì)”指的是任何允許流體從其中流過(guò)的成分，且該成分可用于引導(dǎo)、調(diào)整或減少流至另一種成分的氣流。限孔介質(zhì)有許多具有功能孔徑的孔，其孔徑比其它成分的部分孔的孔徑要小。這里的其它成分可以位于限孔介質(zhì)的上游或下游。限孔介質(zhì)30通?？梢猿善矫鏍睿鐖D5所示，或包含在任何所需構(gòu)型中。在一種實(shí)施方案中，限孔介質(zhì)30的孔小于纖維網(wǎng)21間隙液壓半徑，而且孔的合理分布為在氣流范圍內(nèi)的所有纖維網(wǎng)21提供了一種基本上均勻的氣流?？晒┻x擇地或另外，提供的限孔仍然為均勻分布時(shí)，可以通過(guò)所設(shè)置的經(jīng)過(guò)限孔介質(zhì)30的高阻氣流路徑(具有幾個(gè)拐彎、流動(dòng)限制、小通道等)來(lái)影響通過(guò)限孔介質(zhì)30的氣流?？椎囊簤喊霃绞强椎谋砻娣e與孔的周長(zhǎng)之比?？讓?duì)流體流動(dòng)的阻礙隨液壓半徑的變化成反變化，即當(dāng)液壓半徑增大時(shí)，對(duì)流動(dòng)的阻礙減小。
在一個(gè)實(shí)施方案中，支撐限孔介質(zhì)的設(shè)備包含一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的多孔圓筒32?？梢詫⒃搱A筒32從內(nèi)部分成至少兩個(gè)非轉(zhuǎn)動(dòng)扇區(qū)，以提高該系統(tǒng)的工作能效。一個(gè)扇區(qū)與位于限孔介質(zhì)的纖維網(wǎng)21的輸入和輸出點(diǎn)之間的圓筒周邊部分重合。在該扇區(qū)內(nèi)的介質(zhì)和纖維網(wǎng)上施加一個(gè)大于限孔介質(zhì)的孔的透過(guò)壓力的真空。可以將清洗噴淋頭設(shè)置在正壓力扇區(qū)31，這樣可以從圓筒內(nèi)部噴水，水透過(guò)限孔介質(zhì)就可以除去任何積聚在孔中的污染物。
小于大氣壓的壓力是指該壓力小于一個(gè)大氣壓。這種壓力還可以指負(fù)壓、真空壓力，或抽吸壓力。大于一個(gè)大氣壓的壓力被認(rèn)為是正壓力。透過(guò)壓力，是根據(jù)美國(guó)汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)出版于1968年3月1日的推薦慣例901得出的，標(biāo)題為“氣泡點(diǎn)測(cè)試方法”，對(duì)其修正采用的是50毫米的浸沒(méi)深度。該慣例被引入本發(fā)明以供參考。
根據(jù)該測(cè)試方法，將待測(cè)介質(zhì)浸沒(méi)在深度為50mm的美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)試劑級(jí)異丙基乙醇中。在介質(zhì)下面施加氣體壓力，這樣在介質(zhì)孔中的液體相將被氣體置換。繪出氣體流速隨氣體壓力的變化曲線。在第一個(gè)氣泡出現(xiàn)之前的壓力下，該曲線基本上為線性、相對(duì)水平的。壓力大于透過(guò)壓力之后，當(dāng)氣泡自由地流過(guò)介質(zhì)時(shí)，該曲線基本上是線性、相對(duì)垂直的。將該曲線的水平部分和垂直部分延伸，則兩條延伸線將相交。對(duì)應(yīng)于兩條延伸線交叉點(diǎn)的壓力就是介質(zhì)的透過(guò)壓力。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)理解，大于孔的透過(guò)壓力的真空指的是真空的一個(gè)較大水平，所以一個(gè)更負(fù)的壓力和一個(gè)絕對(duì)壓力就小于孔的透過(guò)壓力。
該結(jié)構(gòu)要必須能夠支撐施加在介質(zhì)30、纖維網(wǎng)21和帶28和輥隙負(fù)載上的超過(guò)介質(zhì)的孔的透過(guò)壓力的真空，而不至于被壓塌。這種真空壓力可以通過(guò)使用與多孔圓筒32耦合在一起的真空泵、風(fēng)扇或風(fēng)機(jī)來(lái)提供，以便在圓筒32的真空扇區(qū)33生成真空。
當(dāng)纖維網(wǎng)21和干燥帶28通過(guò)輥隙點(diǎn)時(shí)，纖維網(wǎng)21和干燥帶28被壓實(shí)，這樣將有更多的間隙水移動(dòng)從而與孔介質(zhì)30形成液壓接觸?！拜佅饵c(diǎn)”或“輥隙”是一個(gè)固定的點(diǎn)，或造紙機(jī)中的某個(gè)距離，在該距離上，可用于帶28和纖維網(wǎng)21的空隙使得纖維網(wǎng)和帶組合被壓縮。輥隙點(diǎn)可以利用一個(gè)平行于軸向轉(zhuǎn)動(dòng)圓筒32的軸的部件如輥或固定桿來(lái)形成，該部件要與圓筒32非常鄰近，這樣當(dāng)纖維網(wǎng)21和帶28通過(guò)多孔圓筒32和與之相對(duì)的部件時(shí)，將被壓縮。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以在纖維網(wǎng)21和限孔介質(zhì)30剛剛接觸之后，立即用一個(gè)輥34來(lái)壓帶28和纖維網(wǎng)21?？晒┻x擇地，可以在纖維網(wǎng)21和限孔介質(zhì)30終止接觸之前，立即用一個(gè)輥36來(lái)壓帶28和纖維網(wǎng)21。
通常輥可以是相對(duì)平衡的，這樣在輥隙點(diǎn)處施加在帶28和纖維網(wǎng)21上的壓力只有1磅/線性英寸(pli)(180克/線性厘米)，這樣在帶和纖維網(wǎng)組合上只施加很小的壓力。可以利用輥來(lái)施加一個(gè)相當(dāng)大的力(達(dá)到600磅/線性英寸，108千克/線性厘米)，這樣將在帶28和纖維網(wǎng)21組合上產(chǎn)生很大的壓力，從而使更多的間隙水與限孔介質(zhì)30的孔構(gòu)成液壓接觸。在另一個(gè)實(shí)施方案中，輥隙點(diǎn)施加在纖維網(wǎng)21和帶28組合上的壓力介于50和500磅/線性英寸(9和90千克/線性厘米)之間。然而在另一個(gè)實(shí)施方案中，輥隙點(diǎn)施加在纖維網(wǎng)21和帶28組合上的壓力介于250和400負(fù)載強(qiáng)度(45和72千克/線性厘米)之間。脫水程度與輥隙中的壓力直接相關(guān)。
纖維網(wǎng)21的特性和壓縮程度可以受干燥帶28的結(jié)構(gòu)影響。當(dāng)所用干燥帶28的表面帶有圖案時(shí)，將對(duì)輥隙點(diǎn)的壓力進(jìn)行配置，這樣輥隙將主要壓在與帶28的圖案的最頂部平面相對(duì)應(yīng)的部分纖維網(wǎng)21上。纖維網(wǎng)21這部分相對(duì)限孔介質(zhì)30的壓力，將使纖維網(wǎng)21的這部分優(yōu)先脫水。在一種典型的通氣干燥方法中，在通氣干燥后，纖維網(wǎng)21的這部分的含水量將大于與帶28的圖案的凹坑相對(duì)應(yīng)的部分纖維網(wǎng)21的含水量。因此公開(kāi)的該方法將使纖維網(wǎng)中具有較高含水量的部分優(yōu)先干燥，因而與采用典型的通氣干燥法相比，采用該方法能夠獲得更均勻的濕度分布。
干燥帶28上的圖案將決定受這種輥隙擠壓的纖維網(wǎng)21的比例。該圖案在設(shè)計(jì)上應(yīng)該使得與干燥帶28的最頂層相對(duì)應(yīng)的部分占纖維網(wǎng)21的10％至75％。更具體地講，該圖案在設(shè)計(jì)上應(yīng)該使得與干燥帶28的最頂層平面相對(duì)應(yīng)的部分占纖維網(wǎng)21的20％至65％。
壓力輥34可以是流體可透過(guò)的，也可以是流體不可透過(guò)的。流體可透過(guò)的輥34可以具有通過(guò)它施加正流體壓力的能力，這樣就可以在輥隙點(diǎn)將這個(gè)正壓力施加到纖維網(wǎng)21上。這種應(yīng)用將提供一種額外的力以將間隙水移出纖維網(wǎng)21，并進(jìn)入限孔介質(zhì)30。可供選擇地，可以在有負(fù)壓力通過(guò)其孔的情況下使用該流體可透過(guò)的輥34。當(dāng)纖維網(wǎng)21和載體28通過(guò)輥隙點(diǎn)時(shí)，這種壓力可用以降低作用于那些與輥34的孔形成液壓接觸的水上的任何毛細(xì)壓力。在另一種備選方案中，可以在其孔上無(wú)壓力差的情況下使用該流體可透過(guò)的輥34。當(dāng)纖維網(wǎng)21在輥隙點(diǎn)處受到機(jī)械壓力的時(shí)候，這種應(yīng)用可以提高流體通過(guò)纖維網(wǎng)21的流動(dòng)。當(dāng)水向限孔介質(zhì)30移動(dòng)時(shí)，輥34的作用是作為真空阻隔，以使間隙壓力能夠連續(xù)穩(wěn)定。如果這種穩(wěn)定被打破，當(dāng)水移出纖維網(wǎng)21的間隙并向限孔介質(zhì)30移動(dòng)時(shí)，就需要額外的力來(lái)移動(dòng)由于真空而產(chǎn)生的間隙水，可以依一定的大小來(lái)設(shè)置流體可透過(guò)的輥的孔，這樣當(dāng)在其上施加壓力的時(shí)候，該輥還可用作限孔介質(zhì)。在這樣一種實(shí)施方案中，干燥帶或纖維網(wǎng)之間的任何滲透性的差異將不會(huì)增大或新產(chǎn)生纖維網(wǎng)濕度分布的差異。
生產(chǎn)速度是確定造紙工序經(jīng)濟(jì)狀況的一個(gè)主要因素。當(dāng)該速度增大時(shí)，隨著施加在位于裝置15的給定部分中的纖維網(wǎng)21上的力的作用時(shí)間縮短，纖維網(wǎng)21在造紙裝置的給定部分中的駐留時(shí)間也就縮短。如果有足夠的力施加于間隙水期間，間隙水將在纖維網(wǎng)中移動(dòng)。如果足夠的力的作用時(shí)間增加，從纖維網(wǎng)21中除去的水量也將增加。
一種增加作用于間隙水以將間隙水從纖維網(wǎng)21中除去的壓力的作用時(shí)間的方法是，使本發(fā)明的干燥裝置在一種高于限孔介質(zhì)的孔的透過(guò)壓力的真空狀態(tài)下運(yùn)行。這種運(yùn)行狀態(tài)將產(chǎn)生利于水從纖維網(wǎng)移動(dòng)至介質(zhì)的壓力差。只要纖維網(wǎng)和介質(zhì)相互接觸，該壓力就會(huì)作用于水，且該壓力大于透過(guò)壓力。
一種延長(zhǎng)駐留時(shí)間的方法是在兩個(gè)或多個(gè)輥隙點(diǎn)上使用多個(gè)壓力輥?？晒┻x擇地或另外，輥34可以具有柔軟的外層，這樣輥隙點(diǎn)的壓力將使得輥的外層發(fā)生變形，從而增大輥和限孔介質(zhì)之間的表面接觸。在輥隙處的更大的接觸面積將在輥隙點(diǎn)處得到更長(zhǎng)的駐留時(shí)間。壓力輥34和載體28在輥隙點(diǎn)的變形程度將決定輥隙的接觸面積、輥隙所加的壓力和基于生產(chǎn)速度的在輥隙中的駐留時(shí)間。
所加的壓力將是用在輥隙點(diǎn)長(zhǎng)度上測(cè)量得到的以磅/線性英寸為單位的輥隙壓力除以在輥隙的每線性英寸上的表面接觸面積。在一個(gè)實(shí)施方案中，所加壓力的變化范圍可以為約1到10,000磅/平方英寸(psi)(7kPa至70kPa)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所加壓力的變化范圍可以為約10至3500磅/平方英寸(70kPa至24Mpa)。然而在另一個(gè)實(shí)施方案中，所加壓力的變化范圍可以為約20至2000磅/平方英寸(14kPa至14Mpa)。根據(jù)輥隙外層的變形程度和運(yùn)行速度以及加壓設(shè)備，在輥隙內(nèi)的停留時(shí)間的變化范圍可以為約0.0005至0.3秒。
見(jiàn)圖2，用于制造纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)10的裝置15上還可以設(shè)置一個(gè)罩54，用于提供空氣來(lái)干燥纖維網(wǎng)21。具體地講，該罩54提供流過(guò)纖維網(wǎng)21的干空氣。這一點(diǎn)很重要，氣流不向纖維網(wǎng)21中添加水分，而且還能夠通過(guò)蒸發(fā)和機(jī)械作用除去水分。應(yīng)該注意到，雖然如此，但是如果僅僅希望使用機(jī)械脫水，則飽和空氣也是適用的。該罩54能夠提供的流經(jīng)纖維網(wǎng)21的氣流的溫度為室溫至約290攝氏度(500華氏度)，和更優(yōu)選地，為約93至150攝氏度(200至300華氏度)。
利用溫度相對(duì)較低(處于或接近室溫)的優(yōu)點(diǎn)是，在制造過(guò)程中使用溫度較低的空氣流能夠降低干燥帶28和纖維網(wǎng)21出現(xiàn)過(guò)早損壞，或燒焦、燒糊，或產(chǎn)生臭氣的傾向，而且還能夠節(jié)省能源。這種罩54可以根據(jù)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所知的設(shè)備和技術(shù)來(lái)制造和提供，在本發(fā)明中將不再作說(shuō)明。
也可以對(duì)該限孔介質(zhì)30加熱以輔助該脫水過(guò)程。對(duì)該介質(zhì)30加熱可以采用感應(yīng)加熱、通過(guò)熱傳遞物質(zhì)的內(nèi)部循環(huán)、紅外加熱，或使用蒸汽罩。可以將該介質(zhì)的溫度加熱至約38至290攝氏度(100至500華氏度)。
當(dāng)將該該纖維網(wǎng)21輸入限孔介質(zhì)30和多孔圓筒32中時(shí)，該纖維網(wǎng)21可以具有約5％至50％的稠度?？梢詫⑦@種纖維網(wǎng)的稠度干燥至約20％至100％。最終的稠度將取決于輸入時(shí)的濕度、纖維組成、造紙配料的加拿大標(biāo)準(zhǔn)排水度、纖維網(wǎng)21的基重、纖維網(wǎng)21在限孔介質(zhì)30上的駐留時(shí)間、限孔介質(zhì)30的功能孔的大小和在輥隙中施加的壓力。干燥程度還取決于濕度飽和度、流速和流過(guò)纖維網(wǎng)21的空氣流的溫度。稠度指的是不是水的纖維網(wǎng)所占的百分?jǐn)?shù)。因此如果纖維網(wǎng)的稠度為5％，則有95％是水。
再次參見(jiàn)圖2，當(dāng)纖維網(wǎng)21離開(kāi)具有限孔介質(zhì)30的多孔圓筒32時(shí)，則認(rèn)為該纖維網(wǎng)21是一種經(jīng)過(guò)限孔干燥的紙50。如果還需要進(jìn)行額外的干燥，可以將這種經(jīng)過(guò)限孔干燥的紙50通過(guò)干燥帶28從移送輥36輸送至其它的干燥機(jī)，例如對(duì)流空氣干燥機(jī)、紅外干燥機(jī)、非加熱式干燥機(jī)、傳導(dǎo)干燥機(jī)例如Yankee干燥滾筒56、或沖擊式干燥機(jī)例如罩58，這些干燥機(jī)可以單獨(dú)使用，也可以與其它的干燥設(shè)備組合使用。傳導(dǎo)干燥機(jī)是一個(gè)被加熱的圓筒，該圓筒通過(guò)與纖維網(wǎng)21的直接接觸，從而將熱量從圓筒傳遞到纖維網(wǎng)21。
更優(yōu)選地，可以將稠度為約6％至32％的纖維網(wǎng)21輸入到限孔介質(zhì)。可以通過(guò)額外的通氣干燥法的步驟對(duì)該纖維網(wǎng)進(jìn)行干燥使其稠度干燥達(dá)到約50％至90％。也可以在纖維網(wǎng)仍然被干燥帶28支撐著的時(shí)候，利用對(duì)流空氣對(duì)纖維網(wǎng)進(jìn)行干燥使其稠度達(dá)到約94％。然后就可以在不使干燥的纖維網(wǎng)21起皺的情況下將其從干燥帶28上除下。
可以使用本領(lǐng)域已知的任何幾種方法，在不使該纖維網(wǎng)21起皺的情況下將其除下。參加圖7，可以通過(guò)以下方法將該纖維網(wǎng)21無(wú)皺地除下，使一個(gè)卷芯25與該纖維網(wǎng)21接觸，在纖維網(wǎng)21和卷芯25之間的接觸面上涂抹一層黏合劑，并且通過(guò)帶28在纖維網(wǎng)21上施加一個(gè)正壓力，以將纖維網(wǎng)21從帶28移動(dòng)到卷芯25上。這樣當(dāng)卷芯25轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，該纖維網(wǎng)21將連續(xù)地離開(kāi)帶28并卷到卷芯25上。
在本發(fā)明所說(shuō)明的制造方法特別適用于Yankee干燥滾筒56。當(dāng)在本制造方法中使用Yankee干燥滾筒56時(shí)，熱量將從Yankee干燥滾筒56的圓周傳導(dǎo)到與Yankee干燥滾筒56的圓周接觸的經(jīng)限孔/對(duì)流空氣干燥的纖維網(wǎng)50上?？梢岳脡毫佇驮O(shè)備52或本領(lǐng)域熟知的任何其它設(shè)備，將經(jīng)過(guò)限孔干燥的該紙50從干燥帶28輸送到Y(jié)ankee干燥滾筒56中。在將經(jīng)過(guò)限孔干燥的紙50輸送到Y(jié)ankee干燥滾筒56中之后，經(jīng)過(guò)限孔干燥的紙50在Yankee干燥滾筒56上干燥，使其稠度達(dá)到至少約90％。
可以通過(guò)使用起皺黏合劑將經(jīng)過(guò)限孔干燥的紙50暫時(shí)地粘在Yankee干燥滾筒56上。典型的起皺黏合劑包括聚乙烯醇為基礎(chǔ)物的膠，例如在1975年12月16日授予Bates的美國(guó)專(zhuān)利3,926,716中所公開(kāi)的，該專(zhuān)利引入本發(fā)明以供參考，為的是說(shuō)明通過(guò)將這種黏合劑涂在經(jīng)過(guò)限孔干燥的紙50或Yankee干燥滾筒56上，從而將經(jīng)過(guò)限孔干燥的紙50粘貼在Yankee干燥滾筒56上。
可選擇地，可以將干燥紙縮小，這樣它在加工方向上的長(zhǎng)度將縮短，而且利用纖維破裂從而將纖維質(zhì)纖維重新排列成纖維鏈?？梢岳脦追N方法來(lái)實(shí)現(xiàn)縮小，最常用的、本領(lǐng)域熟知的且又是優(yōu)選的方法是利用起皺法。在起皺過(guò)程中，將經(jīng)過(guò)限孔和對(duì)流空氣干燥的紙50粘貼在剛性表面，例如Yankee干燥滾筒56的剛性表面上，然后用刮刀60將紙從該表面除去。在起皺并從Yankee干燥滾筒56表面除去之后，可以對(duì)干的紙50進(jìn)行壓光或按要求進(jìn)行其它的轉(zhuǎn)變。
在一個(gè)實(shí)施方案中，限孔介質(zhì)30和纖維網(wǎng)21應(yīng)該相互接觸，以防止其中單個(gè)區(qū)域?qū)饬鞯淖璧K限制流到或流過(guò)纖維網(wǎng)21的氣流。氣體充滿(mǎn)就使得氣體橫向地流到纖維網(wǎng)21，以產(chǎn)生并且防止所需的均勻氣體流到或流過(guò)纖維網(wǎng)21。在本發(fā)明中使用的“橫向”是指，當(dāng)氣流接近纖維網(wǎng)21，當(dāng)氣流的主要通過(guò)方向平行于限孔介質(zhì)30的平面時(shí)，則認(rèn)為該氣流是“橫向”的?？晒┻x擇地，可以使該纖維網(wǎng)21離限孔介質(zhì)30有一段很小的間隙，這將為位于兩者之間的氣流提供一種中間網(wǎng)格密封。這種排列能夠使纖維網(wǎng)21所造成的污染物和對(duì)限孔介質(zhì)30的磨損最少。
當(dāng)抽的真空大于穿過(guò)孔的透過(guò)壓力時(shí)，在纖維網(wǎng)21和帶28上相對(duì)于限孔介質(zhì)30所施加的壓力的有效性要能夠在實(shí)現(xiàn)有效干燥的同時(shí)，使所需的駐留時(shí)間縮短。也就是，制造稠度相同的纖維網(wǎng)，利用該方法比利用典型的通氣干燥法或限孔和通氣干燥法所用的時(shí)間要短。下面，可以用直徑較小的輥32來(lái)對(duì)該處公開(kāi)的方法進(jìn)行試驗(yàn)，這些輥比典型的通氣干燥法或限孔通氣干燥法中所用的輥要小。使用較小的輥32將使對(duì)現(xiàn)有造紙機(jī)的更新更容易且成本更低。該輥32的較小的圓周和分扇區(qū)輥的使用，還能夠?qū)崿F(xiàn)均衡干燥，而且可使用較小的功率來(lái)驅(qū)動(dòng)泵、風(fēng)扇或風(fēng)機(jī)以提供本方法中所需的真空和氣流。作為輥大小的一種可能的差別的實(shí)施例，典型的限孔干燥輥的直徑為183cm(72英寸)。而在試驗(yàn)該公開(kāi)的方法中可以使用直徑為107cm(42英寸)的輥。
如圖3所說(shuō)明的，干燥纖維網(wǎng)21的同樣的氣流最終通過(guò)限孔介質(zhì)30到達(dá)多孔圓筒32及其內(nèi)部。因此，必須要對(duì)氣流通過(guò)限孔介質(zhì)30的路徑進(jìn)行配置，對(duì)其大小進(jìn)行設(shè)置，以便在這種氣流的路徑上提供限孔。在本發(fā)明中使用的“氣流路徑”指的是氣體流過(guò)的一個(gè)區(qū)域或一些區(qū)域的組合，該區(qū)域?qū)饬鬟M(jìn)行導(dǎo)向以作為干燥過(guò)程的一部分。
如圖5所說(shuō)明的，可以將該限孔介質(zhì)30制成一種分層結(jié)構(gòu)。但是應(yīng)該理解，單片的限孔介質(zhì)30也是可行的，這取決于它的強(qiáng)度、在造紙過(guò)程中所選用的壓力差的特別組合以及以上所說(shuō)明的對(duì)氣流的阻礙。
可以認(rèn)為限孔介質(zhì)30和用于制造纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)10的整個(gè)設(shè)備具有一個(gè)“加工方向”和一個(gè)“交叉方向”。在本發(fā)明中使用的“加工方向”(MD)指的是貫穿造紙?jiān)O(shè)備15、平行于纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)10的輸送方向的方向。在本發(fā)明中使用的“交叉方向”(CD)指的是平行于纖維質(zhì)纖維結(jié)構(gòu)10的輸送平面并且與加工方向垂直的方向。
例如，首先通過(guò)限孔介質(zhì)30的五層38、40、42、44和46，該限孔介質(zhì)30可以用能夠耐受造紙過(guò)程固有的和該過(guò)程中偶爾出現(xiàn)的熱、濕、壓力，而不會(huì)對(duì)纖維網(wǎng)21產(chǎn)生有害效果的材料來(lái)制造。有一點(diǎn)是很重要的，即限孔介質(zhì)30應(yīng)該基本上是不可壓縮的，這樣在制造過(guò)程中，層壓(材料)就不會(huì)相對(duì)纖維網(wǎng)21的平面產(chǎn)生很大的偏移或變形，否則就不能保證所需均勻氣流通過(guò)該介質(zhì)。層38、40、42、44和46的組合，或其它成分都適用于制造限孔介質(zhì)30，只要該成分能夠在氣流路徑上提供阻礙氣流的限孔，而且在使用中不使纖維網(wǎng)21發(fā)生偏移或能夠?qū)w維網(wǎng)提供足夠的支撐。唯一的要求是，被鄰近層40、42、44或46支撐的層38、40、42或44不應(yīng)出現(xiàn)過(guò)分的偏移。
在本發(fā)明中所說(shuō)明的一個(gè)實(shí)施方案，具有第一層38的層壓(材料)與纖維網(wǎng)21最接近，甚至可能與纖維網(wǎng)21相接觸，該層具有可以被使用的功能孔，該功能孔的孔徑為約6至7微米。這樣的第一層38可以用金屬M(fèi)D和CD纖維的荷蘭斜紋紡織方法來(lái)制成。MD纖維的直徑可以為約0.038毫米(0.0015英寸)。CD纖維的直徑可以為約0.025毫米(0.001英寸)。可以將MD和CD纖維織成第一層38，該層的厚度為約0.071毫米(0.0028英寸)，而且在加工方向上的支數(shù)為約128根纖維/厘米(325根纖維/英寸)，在交叉方向上的支數(shù)為約906根纖維/厘米(2,300根纖維/英寸)。可以按要求對(duì)第一層38進(jìn)行壓光，以縮小其功能孔徑。
在本發(fā)明中所說(shuō)明的一個(gè)實(shí)施方案，具有第二層40的層壓(材料)，它與第一層38鄰近或與之相接觸，該層可供使用的功能孔徑為約93微米。這樣的第二層40可以用一種金屬M(fèi)D和CD纖維的平面方格紡織方法來(lái)制成。MD纖維的直徑可以為約0.076毫米(0.003英寸)。CD纖維的直徑可以為約0.076毫米(0.003英寸)?？梢詫D和CD纖維織成這種第二層40，該層的厚度為約0.152毫米(0.006英寸)，而且在加工方向上的支數(shù)為約59根纖維/厘米(150根纖維/英寸)，在交叉方向上的支數(shù)為約59根纖維/厘米(150根纖維/英寸)。
在本發(fā)明中所說(shuō)明的一個(gè)實(shí)施方案，具有第三層42的層壓(材料)，它與第二層40鄰近或與之相接觸，該層可供使用的功能孔徑為約234微米(0.092英寸)，而且在加工方向上的支數(shù)為約24根纖維/厘米(60根纖維/英寸)，在交叉方向上的支數(shù)為約24根纖維/厘米(60根纖維/英寸)，是適合的。這樣的第三層42可以用一種金屬M(fèi)D和CD纖維的平面方格紡織方法來(lái)制成。MD纖維的直徑可以為約0.191毫米(0.075英寸)。CD纖維的直徑可以為約0.191毫米(0.075英寸)?？梢詫D和CD纖維織成這種第三層42，該層的厚度為約0.254毫米(0.010英寸)，而且在加工方向上的支數(shù)為約24根纖維/厘米(60根纖維/英寸)，在交叉方向上的支數(shù)為約24根纖維/厘米(60根纖維/英寸)。
在本發(fā)明中所說(shuō)明的一個(gè)實(shí)施方案，具有第四層44的層壓(材料)，它與第三層42鄰近或與之相接觸，該層可供使用的功能孔徑為約265至285微米。這樣的第四層44可以用一種金屬M(fèi)D和CD纖維的平面方格紡織方法來(lái)制成。MD纖維的直徑可以為約0.584毫米(0.023英寸)。CD纖維的直徑可以為約0.419毫米(0.0165英寸)?？梢詫D和CD纖維織成這種第四層44，該層的厚度為約0.813毫米(0.032英寸)，而且在加工方向上的支數(shù)為約5根纖維/厘米(12根纖維/英寸)，在交叉方向上的支數(shù)為約25根纖維/厘米(64根纖維/英寸)。
在本發(fā)明中所說(shuō)明的一個(gè)實(shí)施方案中，具有第五層46的層壓(材料)，它與第四層44鄰近并且與多孔圓筒32的周邊相接觸。第五層46是用帶孔的金屬片制成的。帶孔的金屬片的厚度為約1.52毫米(0.060英寸)，上面具有直徑為2.38毫米(0.0938英寸)的孔，這些孔成60度交錯(cuò)，并且與鄰近孔的間距相等，均為約4.76毫米(0.188英寸)。
適合的限孔介質(zhì)30的上面四層38、40、42和44可以用304L號(hào)不銹鋼制造。第五層46可以用304號(hào)不銹鋼制造。由北卡羅來(lái)那的Purolator Products Company of Greensboro公司提供的多孔金屬片號(hào)1742180-07可以作為一種適合的限孔介質(zhì)30。如果需要，可以從德國(guó)的Haver & Boecker of Oelde Westfalen公司直接訂購(gòu)325x2300(DTW 8)的纖維作為第一層38，如果需要可以對(duì)其進(jìn)行壓光，可使厚度減少約10％。
可以將限孔介質(zhì)30從第五層46到第一層38全透過(guò)地焊接起來(lái)，以形成所需限孔介質(zhì)30的形狀和大小。一種特別需要的形狀是用于多孔圓筒32上的圓柱體外殼。可以通過(guò)一種收縮裝配法，將具有類(lèi)似圓柱體外殼的限孔介質(zhì)30與多孔圓筒32相接合。為了實(shí)現(xiàn)收縮裝配，可以在不受加熱設(shè)備污染的情況下對(duì)限孔介質(zhì)30進(jìn)行加熱，然后將其套在多孔圓筒32的外邊，限孔介質(zhì)30會(huì)因冷卻收縮而緊套在多孔圓筒上。該收縮裝配法應(yīng)該足以防止限孔介質(zhì)30和多孔圓筒32之間的角度偏離，而且要能夠使限孔介質(zhì)30的各層38、40、42、44和46的粗糙度最小，以便不產(chǎn)生不適當(dāng)?shù)膽?yīng)力。
可以將多孔圓筒32制成與圓柱形限孔介質(zhì)30相適應(yīng)的外表面。該外表面也可以是上面設(shè)置有多個(gè)孔的圓柱形?？椎闹睆娇梢允羌s4.3毫米(0.17英寸)，與下一行孔的軸向和徑向偏移為約5.5至8毫米(0.21至0.30英寸)。這種排列方式使得該圓柱形表面的孔面積占約28.5％。
當(dāng)然，為了獲得本發(fā)明的益處，沒(méi)有必要給出上述所用的各層38、40、42、44和46的確切排列、數(shù)量、或大小。這樣，第一層38與具有孔或洞的鄰近層40、42、44和46的任意組合都是適合的，只要這些孔或洞能夠提供足夠且適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)阻礙，并且這些孔和洞要足夠小，以防止壓在上面的層出現(xiàn)偏移而將孔阻塞。
通常，在氣流下游流動(dòng)方向上孔徑增大的復(fù)合層限孔介質(zhì)30，將促進(jìn)空氣通過(guò)限孔介質(zhì)30、在平行于纖維網(wǎng)21平面上的橫向流動(dòng)。當(dāng)然，重要的一點(diǎn)是主要?dú)饬饕霈F(xiàn)的纖維網(wǎng)21所在平面的法線上，這樣，除了蒸發(fā)失水外，還可以在水仍成液態(tài)的時(shí)候?qū)⒅畯睦w維網(wǎng)21中除去。
因而需要限孔介質(zhì)30的一個(gè)表面上具有第一層38，即該層產(chǎn)生最大的氣流阻礙，典型地，該層上具有最微小孔，具體地講，是位于限孔介質(zhì)30的與纖維網(wǎng)21成接觸關(guān)系的表面上。這種排列方式減少了橫向氣流通過(guò)限孔介質(zhì)30，還使與這種橫向氣流相關(guān)地任何不均勻空氣分布最小。
特別希望將液態(tài)水從纖維網(wǎng)21中除去，這樣就無(wú)需消耗能量以提供蒸發(fā)過(guò)程中對(duì)液態(tài)水的蒸發(fā)潛熱。因此，通過(guò)使用裝置15和本發(fā)明所述的方法，通過(guò)對(duì)液態(tài)水的機(jī)械攜帶和水蒸汽的蒸發(fā)即可實(shí)現(xiàn)纖維網(wǎng)21脫水過(guò)程中能量的有效使用。通過(guò)在輥隙點(diǎn)對(duì)帶28和纖維網(wǎng)21施加壓力可以使這種脫水增強(qiáng)，這樣額外的水將受壓而成為與限孔介質(zhì)30成液壓接觸的水，從而從纖維網(wǎng)21中除去。
通過(guò)使用以上公開(kāi)的限孔介質(zhì)30，即該限孔介質(zhì)具有128MD支數(shù)/厘米乘以906CD支數(shù)/厘米，以及約6微米的功能孔徑，可以確保這種限孔介質(zhì)30成為通過(guò)纖維網(wǎng)21氣流的限孔，這里的纖維網(wǎng)21，其厚度為約0.15至1.0毫米(0.006至0.040英寸)，基重為約0.013公斤/平方米至0.065公斤/平方米(8至40磅/3,000平方英尺)。但是可以認(rèn)識(shí)到，由于纖維網(wǎng)21和限孔介質(zhì)30之間壓力差的增大或減小、纖維網(wǎng)21基重或密度的增大或減小，可能必須要隨之對(duì)層38、40、42、44和46的孔徑，特別是與纖維網(wǎng)21接觸的第一層38的孔徑進(jìn)行調(diào)整。具體地講，限孔介質(zhì)的孔的直徑為最小約0.8微米至最大約120微米。更優(yōu)選地，限孔介質(zhì)的孔的直徑為約2至40微米。仍是更優(yōu)選地，限孔介質(zhì)的孔的直徑從約5至20微米。
在圖4所說(shuō)明的另一種改變中，限孔介質(zhì)30被包在一條環(huán)形帶62中。該環(huán)形帶62在一段足夠長(zhǎng)的距離上與干燥帶28平行，以獲得所需的駐留時(shí)間，如上面所討論的。纖維網(wǎng)21位于包括限孔介質(zhì)30和干燥帶28的帶62的中間。如上面對(duì)應(yīng)圖3所作的討論，該帶62可以用具有足夠的網(wǎng)眼大小和支數(shù)的單層金屬、聚酯纖維或尼龍纖維來(lái)制造，如上面所說(shuō)明的，從而使其成為氣流通過(guò)纖維網(wǎng)21時(shí)的限孔。在這種改變中，帶62、干燥帶28以及位于兩者之間的纖維網(wǎng)21將通過(guò)兩個(gè)軸向轉(zhuǎn)動(dòng)輥(圖4)形成的輥隙。還可以使帶62、纖維網(wǎng)21和干燥帶28通過(guò)與固定部件64(圖4A)相對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)輥。在輥隙中支撐帶62的部件64必須是流體可透過(guò)的，而且要能夠承受大于帶62的孔的透過(guò)壓力的真空。
在限孔介質(zhì)30的一個(gè)實(shí)施方案中，限孔介質(zhì)卷繞在一個(gè)多孔圓筒32上，如上面的圖2至圖3所示，預(yù)計(jì)多孔介質(zhì)的這種實(shí)施方案要比將限孔介質(zhì)30包在帶62中具有優(yōu)勢(shì)。例如，預(yù)計(jì)一個(gè)多孔圓筒32型限孔介質(zhì)30將具有更好的完整性和更長(zhǎng)的使用壽命。
相反，在限孔介質(zhì)30的環(huán)形帶62實(shí)施方案中，限孔介質(zhì)30具有影響纖維網(wǎng)21的結(jié)構(gòu)的更小的接縫。而且優(yōu)選地，該帶62更容易清洗，因?yàn)槔猛ǔ５膰娏芗夹g(shù)就可以完成清洗。而且，單層聚酯帶具有優(yōu)勢(shì)，這就是，更多的清洗噴頭可以一種均勻的方式從限孔介質(zhì)30的孔中噴出。在如圖5中所說(shuō)明的一種多層限孔介質(zhì)30中， (部分地)由于多孔圓筒32的圓柱形表面中孔的圖案，使得很多清潔水分流到38、40、42、44和46之間或通過(guò)其鄰近層的側(cè)流中，而沒(méi)有均勻地從最需要的第一層38的最微小的孔中噴出。
另外，帶62的接縫對(duì)成品紙結(jié)構(gòu)的影響要小于卷繞多孔圓筒32的接縫的影響。除了上面討論的限孔介質(zhì)30的實(shí)施方案中的紡織層38、40、42、44和46外，還可以對(duì)限孔介質(zhì)30進(jìn)行化學(xué)刻蝕，還可以用熱的均衡壓制的燒結(jié)金屬制成，或可以根據(jù)上述1985年12月3日授予Chuang等的普通轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利4,556,450的說(shuō)明來(lái)制造。
顯然，本發(fā)明還有許多其它的實(shí)施方案和改變，所有這些都包括在附加權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于降低纖維網(wǎng)水分含量的方法，所述方法包括以下步驟a)將所述纖維網(wǎng)支撐在流體可透過(guò)的載體上；b)提供至少一種限孔介質(zhì)，所述限孔介質(zhì)包括多個(gè)具有透過(guò)壓力的孔；c)向位于所述流體可透過(guò)的載體和所述限孔介質(zhì)之間的纖維網(wǎng)施加壓力；和d)向所述孔施加真空，其特征在于，所述真空大于所述孔的透過(guò)壓力。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于提供限孔介質(zhì)的步驟還包括提供基本上不可壓縮的限孔介質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于提供限孔介質(zhì)的步驟還包括提供限孔介質(zhì)，其中所述毛細(xì)管孔的有效直徑在0.8至120微米的范圍內(nèi)，優(yōu)選在2至40微米的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在5至20微米的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于向位于所述流體可透過(guò)的載體和所述限孔介質(zhì)之間的纖維網(wǎng)施加壓力的步驟包括，以至少兩個(gè)獨(dú)立的輥隙向位于所述流體可透過(guò)的載體和所述限孔介質(zhì)之間的纖維網(wǎng)施加壓力。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于向位于所述流體可透過(guò)的載體和所述限孔介質(zhì)之間的纖維網(wǎng)施加壓力的步驟包括，施加在約1至約600磅/線性英寸范圍內(nèi)的壓力，優(yōu)選施加在約50至約500磅/線性英寸范圍內(nèi)的壓力，優(yōu)選施加在約250至約400磅/線性英寸范圍內(nèi)的壓力。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于向位于所述流體可透過(guò)的載體和所述限孔介質(zhì)之間的纖維網(wǎng)施加壓力的步驟包括，施加在約1至約10,000磅/平方英寸范圍內(nèi)的壓力，優(yōu)選施加在約10至約3500磅/平方英寸范圍內(nèi)的壓力，優(yōu)選施加在約20至約2000磅/平方英寸范圍內(nèi)的壓力。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于在提供流體可透過(guò)的載體的步驟中，所述流體可透過(guò)的載體帶有圖案，而且其中在向位于所述流體可透過(guò)的載體和所述限孔介質(zhì)之間的纖維網(wǎng)施加壓力的步驟中，所述帶圖案的流體可透過(guò)的載體與所述纖維網(wǎng)的最頂層平面緊密接觸。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于向位于所述流體可透過(guò)的載體和所述限孔介質(zhì)之間的纖維網(wǎng)施加壓力的步驟包括，向位于流體可透過(guò)的壓力設(shè)備和所述限孔介質(zhì)之間的纖維網(wǎng)和流體可透過(guò)的載體施加壓力。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于向位于流體可透過(guò)的壓力設(shè)備和所述限孔介質(zhì)之間的纖維網(wǎng)和流體可透過(guò)的載體施加壓力的步驟還包括，通過(guò)所述流體可透過(guò)的壓力設(shè)備來(lái)施加正壓力。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于向位于流體可透過(guò)的壓力設(shè)備和所述限孔介質(zhì)之間的纖維網(wǎng)和流體可透過(guò)的載體施加壓力的步驟還包括，通過(guò)所述流體可透過(guò)的壓力設(shè)備來(lái)施加負(fù)壓力。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于向位于流體可透過(guò)的壓力設(shè)備和所述限孔介質(zhì)之間的纖維網(wǎng)和流體可透過(guò)的載體施加壓力的步驟還包括，向位于兩種限孔介質(zhì)之間的纖維網(wǎng)和流體可透過(guò)的載體施加壓力。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于提供限孔介質(zhì)的步驟包括，提供表面溫度介于約100華氏度至500華氏度之間的所述限孔介質(zhì)。
13.一種除去包含在濕纖維網(wǎng)中的部分液體的方法，所述方法包括以下步驟a)將所述纖維網(wǎng)支撐在成形織物上；b)對(duì)所述纖維網(wǎng)脫水使其稠度為約6％至32％；c)將所述纖維網(wǎng)從所述成形織物傳送至流體可透過(guò)的帶有圖案的載體上；d)提供限孔介質(zhì)，所述限孔介質(zhì)包括多個(gè)具有透過(guò)壓力的孔；e)向位于所述流體可透過(guò)的帶有圖案的載體和所述限孔介質(zhì)之間的纖維網(wǎng)施加壓力；f)向所述孔施加真空，其特征在于所述真空大于所述孔的透過(guò)壓力。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，所述方法還包括步驟使所述纖維網(wǎng)與所述限孔介質(zhì)保持接觸，并且同時(shí)施加壓力在約0.0005至約0.3秒的時(shí)間范圍內(nèi)。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于將所述纖維網(wǎng)從成形織物傳送至流體可透過(guò)的帶有圖案的載體上的步驟包括，將所述纖維網(wǎng)傳送至流體可透過(guò)的帶有圖案的載體，其中所述流體可透過(guò)的帶有圖案的載體的最頂層平面的面積占所述載體總表面積的約10％至約75％。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于將所述纖維網(wǎng)從所述成形織物傳送至流體可透過(guò)的帶有圖案的載體上的步驟包括，將所述纖維網(wǎng)傳送至流體可透過(guò)的帶有圖案的載體，其中所述流體可透過(guò)的帶有圖案的載體的最頂層平面的面積占所述載體總表面積的約20％至約65％。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，所述方法還包括在對(duì)位于所述流體可透過(guò)的帶有圖案的載體和所述限孔介質(zhì)之間的所述纖維網(wǎng)施加壓力的步驟之前，將所述纖維網(wǎng)縮小的步驟。
18.如權(quán)利要求13所述的方法，所述方法還包括對(duì)所述纖維網(wǎng)進(jìn)行通氣干燥，從而使纖維網(wǎng)的稠度介于約50％和90％之間的步驟。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，所述方法還包括對(duì)所述纖維網(wǎng)進(jìn)行通氣干燥，從而使所述流體可透過(guò)的帶有圖案的載體上的所述纖維網(wǎng)的稠度達(dá)到約94％的步驟。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，所述方法還包括在不產(chǎn)生褶皺的情況下，將所述干纖維網(wǎng)從所述帶有圖案的載體上除去的步驟。
21.權(quán)利要求18所述的方法，所述方法還包括將所述纖維網(wǎng)傳送至傳導(dǎo)干燥器上的步驟。
22.一種在纖維網(wǎng)制造過(guò)程中降低纖維網(wǎng)水分含量的方法，所述方法包括以下步驟a)將所述纖維網(wǎng)支撐在流體可透過(guò)的載體上；b)提供限孔介質(zhì)，其中所述限孔介質(zhì)包括紡織材料，所述紡織材料還包括多個(gè)具有透過(guò)壓力的孔；c)向位于所述流體可透過(guò)的載體和所述限孔介質(zhì)之間的纖維網(wǎng)施加壓力；d)向所述孔施加真空，其特征在于所述真空大于所述孔的透過(guò)壓力。
23.一種在纖維網(wǎng)制造過(guò)程中降低纖維網(wǎng)水分含量的方法，所述方法包括以下步驟a)將所述纖維網(wǎng)支撐在流體可透過(guò)的載體上；b)提供限孔介質(zhì)，其中所述限孔介質(zhì)包括環(huán)形帶，所述環(huán)形帶上還包括多個(gè)具有透過(guò)壓力的孔；c)向位于所述流體可透過(guò)的載體和所述限孔介質(zhì)之間的所述纖維網(wǎng)施加壓力；d)向所述孔施加真空，其特征在于所述真空大于所述孔的透過(guò)壓力。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用具有多個(gè)孔的限孔介質(zhì)(30)來(lái)干燥纖維網(wǎng)(21)的方法。將該纖維網(wǎng)設(shè)置于支撐流體可透過(guò)的載體(28)上。向位于支撐載體和限孔介質(zhì)之間的纖維網(wǎng)施加壓力。通過(guò)孔和纖維網(wǎng)抽真空，使該真空大于該介質(zhì)的孔的透過(guò)壓力。
文檔編號(hào)D21F5/14GK1543523SQ02816066
公開(kāi)日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2002年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月14日
發(fā)明者邁克爾·戈默·小施特爾耶斯, 奧斯曼·波拉特, 唐納德·尤金·恩塞因, 保羅·丹尼斯·特羅坎, 尤金 恩塞因, 波拉特, 丹尼斯 特羅坎, 邁克爾 戈默 小施特爾耶斯 申請(qǐng)人:寶潔公司