專利名稱：用一種改進(jìn)的傳統(tǒng)濕壓機(jī)制造紙巾的方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明通常涉及制造紙產(chǎn)品的方法。特別是涉及用一種在改進(jìn)的傳統(tǒng)濕壓機(jī)上制造高松密度和高吸收能力的纖維素織物的方法。
通常有兩種方法用來制造紙產(chǎn)品如紙毛巾、餐巾紙、紙巾、擦拭紙、或類似物的原紙張。這些方法通常稱為濕壓法和穿透干燥法。盡管這兩種方法在工序的前端和后端可能相同，但在初始成形后，水從濕織物中去除的方式存在明顯地差別。
更具體地，在濕壓法中，新成形的濕織物通常傳送到造紙用的毛毯上，然后當(dāng)它仍由毛毯支承時(shí)，靠住蒸汽加熱式楊琪(Yankee)干燥機(jī)的表面壓榨。當(dāng)織物傳送到楊琪干燥機(jī)表面時(shí)，水從網(wǎng)中榨出并由毛毯吸收。然后，典型地具有約40％稠度的脫水過的織物在楊琪式蒸汽烘燥機(jī)的熱表面上干燥。接著，織物起縐以變得柔軟，并展開為最終的紙張。濕壓法的一個(gè)缺點(diǎn)是壓榨步驟使織物的密度增加，因此降低了紙張的松密度和吸收能力。隨后的起縐步驟只能部分恢復(fù)這些期望的紙張性能。
在穿透干燥法中，新成形的織物首先用真空脫水，然后傳送到一個(gè)相對(duì)多孔的織物帶上，并且使熱空氣穿過織物以便非壓榨性地干燥。然后，將由此產(chǎn)生的織物傳送到用來起縐的楊琪干燥機(jī)上。由于織物在傳送到楊琪干燥機(jī)時(shí)已基本干燥，織物的密度不會(huì)由于傳送而顯著增加。而且，穿透干燥紙張的密度本來就比較低，這是因?yàn)楫?dāng)織物支承在穿透干燥織物帶時(shí)已干燥。穿透干燥法的缺點(diǎn)是工作能量損耗較高，且穿透干燥機(jī)的資金成本高。
由于絕大多數(shù)現(xiàn)有的造紙巾機(jī)采用舊的濕壓方法，因此，對(duì)于生產(chǎn)商來說，找到改進(jìn)現(xiàn)有的濕壓機(jī)，以生產(chǎn)消費(fèi)者滿意的低密度產(chǎn)品，與此同時(shí)改造費(fèi)用并不高的途徑極其重要。當(dāng)然，有可能將濕壓機(jī)重新改造成穿透干燥結(jié)構(gòu)，但這通常由于成本過高而不被采用。為提供穿透干燥機(jī)及其相關(guān)設(shè)備，許多復(fù)雜和高成本的變化是必須的。因此，人們懷著極大的興趣設(shè)法在不顯著改變濕壓機(jī)的設(shè)計(jì)的前提下努力改進(jìn)現(xiàn)有的濕壓機(jī)。
在Andersson等人的于1993年7月27日公布的美國(guó)專利5，230，776中，描述了一種通過改進(jìn)濕壓機(jī)以生產(chǎn)更柔軟、松密度更高的紙巾的簡(jiǎn)單方法。該專利公開了用網(wǎng)類型的穿孔帶來代替毛毯，并且將織物夾在成形網(wǎng)和接近壓輥的該穿孔帶之間。本發(fā)明還公開了附加的脫水裝置，例如蒸汽吹管，吹風(fēng)噴嘴和/或獨(dú)立的壓榨毛毯，它們可以歸在夾心結(jié)構(gòu)的范圍內(nèi)，以便在楊琪烘燥缸前進(jìn)一步增加干燥固體內(nèi)容物。據(jù)說這些附加的干燥裝置使改進(jìn)的濕壓機(jī)以至少與穿透干燥機(jī)的速度基本相等的速度運(yùn)行。
降低進(jìn)入楊琪干燥機(jī)的織物的含濕量，以保持機(jī)器的速度，并防止織物起泡或缺乏粘合度，這是很重要的。參見美國(guó)專利5，230，776，其中使用一種獨(dú)立的壓榨毛毯，然而，有可能以與傳統(tǒng)的濕壓機(jī)相同的方式使織物的密度增加。這樣，由于獨(dú)立的壓榨毛毯引起的密度增加，將對(duì)織物松密度和吸收能力產(chǎn)生負(fù)面影響。
而且，用于使織物脫水的空氣射流本身在水去除或能量效率方面是無效的。在紙張上吹空氣以使之干燥在本領(lǐng)域中是公知的，它用于楊琪干燥機(jī)罩中以便對(duì)流烘燥。然而，在楊琪罩中，噴嘴噴出的絕大部分空氣不會(huì)滲透穿過織物。這樣，如果不加熱到很高溫度，大部分空氣將被浪費(fèi)，而且沒有用來有效的去除水。在楊琪干燥機(jī)罩中，空氣被加熱到900華氏溫度，并允許長(zhǎng)時(shí)間滯留以實(shí)施干燥。
這樣，在本領(lǐng)域中缺乏和需要的是利用一種改進(jìn)的傳統(tǒng)濕壓機(jī)來制造與穿透干燥紙張相比具有較高松密度和較高吸收能力的紙巾的實(shí)用方法。
發(fā)明概述業(yè)已發(fā)現(xiàn)，在保持合理的設(shè)備生產(chǎn)率的同時(shí)，可以制造出具有與類似的穿透干燥產(chǎn)品同樣的松密度和吸收能力性能的濕壓紙巾。特別是，濕壓纖維素織物可以這樣制成，即通過將濕織物真空脫水到至多約30％稠度，然后，使用整體密封氣壓裝置來使紙張非擠壓性地脫水到30％至40％稠度。然后，最好將紙張傳送到代替?zhèn)鹘y(tǒng)的濕壓毛毯的“模制”織物帶上，以便使織物帶與濕織物輪廓更相符，或者使?jié)窨椢锔呷S特性。然后，濕織物在由模制織物帶支承并干燥的同時(shí)，最好抵靠住楊琪干燥機(jī)受到壓榨。由此制成的產(chǎn)品的濕松密度和吸收能力比傳統(tǒng)的濕壓毛巾和紙巾的濕松密度和吸收能力高，而與現(xiàn)有的穿透干燥產(chǎn)品的濕松密度和吸收能力相同。
這里所使用的“非擠壓性脫水”和“非擠壓性干燥”分別指從纖維素織物中去除水的脫水或干燥方法，它不涉及輥隙壓榨，或在干燥或脫水期間導(dǎo)致部分織物的密度顯著增加或擠壓一部分織物的其它步驟。
在本工藝中濕織物經(jīng)濕法模制以改善織物的三維特性和吸收性。如這里所使用的“濕法模制”過的紙巾是指在約30％至約40％稠度下，與模制織物帶的表面輪廓一致，然后在可選的附加干燥裝置之前，由與其它干燥裝置如穿透干燥機(jī)不同的熱導(dǎo)干燥裝置，如加熱烘燥缸來干燥，這樣制成的紙巾。
適合本發(fā)明目的的“模制織物帶”非限制性的包括造紙織物帶，該造紙織物帶呈現(xiàn)有效的開口區(qū)域，或三維表面輪廓，這足以使織物在Z方向具有較大的撓曲。這種織物帶包括單層、多層或復(fù)合可滲透結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的織物帶具有下述特征中的至少一些特征(1)在模制織物帶的與濕織物接觸(頂面)的一側(cè)，每英寸縱向(MD)股線數(shù)(目數(shù))從10至200(每厘米3.94至78.74)，并且每英寸橫向(CD)的股線數(shù)(支數(shù))也是從10至200(每厘米3.94至78.74)。股線直徑通常小于0.050英寸(1.27mm)；(2)在頂面，在MD節(jié)的最高點(diǎn)與CD節(jié)的最高點(diǎn)之間的距離從約0.001至約0.02或0.03英寸(0.025mm至約0.508mm或0.762mm)。在這兩個(gè)最高點(diǎn)之間，具有由MD股線或CD股線形成的節(jié)，以便在濕法模制步驟中使紙張形成三維峰/谷外觀的構(gòu)形；(3)在頂面，MD節(jié)的長(zhǎng)度等于或大于CD節(jié)的長(zhǎng)度；(4)如果織物帶是多層結(jié)構(gòu)，那么最好底層比頂層具有較細(xì)的網(wǎng)眼，以便控制織物滲透的深度，并使保留的纖維最多；及(5)可使織物帶呈現(xiàn)令視覺愉悅的某些幾何圖案，這種圖案通常每隔2至50根經(jīng)紗重復(fù)。
因此，一方面，本發(fā)明涉及用來制造纖維素織物的方法，該方法的步驟包括(a)將造紙纖維的水懸浮液淀積在一個(gè)循環(huán)的成形織物帶上，以形成濕織物；(b)采用非擠壓性脫水裝置使?jié)窨椢锩撍郊s30％或更大的稠度，由于該非擠壓性脫水裝置與濕織物整體密封，因此它適合使加壓流體以約5磅/平方英寸或更大的表壓基本上透過織物流動(dòng)；(c)將濕織物傳送到模制織物帶；(d)使已脫水并且模制過的織物壓靠在加熱的烘燥缸表面上，以便至少部分干燥織物；和(e)使織物干燥到最終干燥度。
另一方面，本發(fā)明涉及制造纖維素織物的方法，該方法包括下述步驟(a)將造紙纖維的水懸浮液淀積在一個(gè)循環(huán)的成形織物帶上，以形成濕織物；(b)使?jié)窨椢锩撍郊s10％至約30％的稠度；(c)采用氣壓裝置使?jié)窨椢镅a(bǔ)充脫水到約30％至約40％的稠度，由于在氣體增壓室和收集裝置之間形成整體的密封，因此該氣壓裝置適合使加壓流體以約5磅/平方英寸或更大的表壓基本上透過織物流動(dòng)；(d)將濕織物傳送到模制織物帶，以便使織物具有模制結(jié)構(gòu)和約8立方厘米/克或更大的松密度；(e)用織物帶使已脫水和已模制的織物壓靠在加熱烘燥缸的表面上，以使織物保持模制結(jié)構(gòu)和約8立方厘米/克或更大的松密度；及(f)使織物干燥到最終的干燥度。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種制造纖維素織物的方法中，該方法包括下述步驟(a)將造紙纖維的水懸浮液淀積在一個(gè)循環(huán)的成形織物帶上，以形成濕織物；(b)將濕織物夾在一對(duì)織物帶之間，該對(duì)織物帶的至少其中之一是三維的模制織物帶；(c)使夾在中間的濕織物結(jié)構(gòu)穿過氣體增壓室和收集裝置之間，三維模制織物帶布置在濕織物和收集裝置之間，氣體增壓室和收集裝置可操作地相聯(lián)，并且適合在濕織物的兩面產(chǎn)生約30英寸汞柱或更大的壓差，和產(chǎn)生穿過濕織物的每平方英寸每分鐘約10標(biāo)準(zhǔn)立方英尺或更大的加壓流體流；(d)利用加壓流體流使溫織物脫水到約30％或更大的稠度；(e)用織物帶使已脫水的織物壓靠在加熱烘燥缸表面上；并且(f)使織物干燥到最終的干燥度。
如這里所使用的“整體密封”和“整體密封過的”的術(shù)語指氣體增壓室和濕織物間的關(guān)系，氣體增壓室與織物可操作地聯(lián)系并間接接觸，因此，當(dāng)氣體增壓室在織物兩面存在約30英寸汞柱或更大的壓差下操作時(shí)，供給氣體增壓室的空氣中約85％或更多的空氣透過織物流動(dòng)；以及氣體增壓室和收集裝置間的關(guān)系，氣體增壓室與織物和收集裝置可操作地聯(lián)系并間接接觸，因此，當(dāng)氣體增壓室和收集裝置在織物兩面存在約30英寸汞柱或更大的壓差下操作時(shí)，供給氣體增壓室的空氣中約85％或更多的空氣透過織物流進(jìn)收集裝置內(nèi)。
主要是由于在織物兩面產(chǎn)生了很高的壓差，和由此形成的透過織物的氣流，因此，氣壓裝置能使?jié)窨椢锩撍椒浅８叩某矶?。在具體的實(shí)施例中，例如，氣壓裝置可使織物的稠度增加約3％或更大，特別是約5％或更大，如約5％至約20％，更特別是約7％或更大，例如從約7％至20％。這樣，離開氣壓裝置的濕織物的稠度可以是約25％或更大，約26％或更大，約27％或更大，約28％或更大，約29％或更大，并最好約30％或更大，特別是約31％或更大，更特別是約32％或更大，如從約32％至42％，特別是約33％或更大，甚至更特別是約34％或更大，如從約34％至42％，還有更特別是約35％或更大。
通過使本方法增加整體密封的氣壓裝置的脫水步驟，可獲得超過前述現(xiàn)有的方法的顯著改進(jìn)。首先，并且最重要的是，可獲得足夠高的稠度，這樣，本方法可以工業(yè)使用速度操作。如這里所使用的造紙巾機(jī)的“高速操作”或“工業(yè)使用速度”指至少與下述值或范圍中的任何一個(gè)相同的機(jī)器速度，該速度單位是英尺/分鐘1，000；1，500；2，000；2，500；3，000；3，500；4，000；4，500；5，000；5，500；6，000；6，500；7，000；8，000；9，000；10，000，和以上述任意值為上限和下限的一個(gè)范圍內(nèi)。而且，在高稠度下模制紙張顯著改善了紙張保持其三維性的能力，而且這樣也顯著改善了紙張的最終厚度。如這里所使用的，用于織物帶、毛毯或未砑光的紙織物的表面的術(shù)語“起紋理的”或“三維的”指該表面基本上不光滑或不共面。另外，現(xiàn)有的機(jī)器構(gòu)造適用于急速傳送步驟，相對(duì)于現(xiàn)有的濕壓法該步驟導(dǎo)致松密度和吸收能力顯著增加。
在氣壓裝置之前，可使用可選擇的蒸汽噴射器或類似物，以增加后氣壓裝置稠度和/或改進(jìn)織物的橫向的濕度廓線。而且，在機(jī)器速度較慢并且在氣壓裝置中的滯留時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，可獲得較高稠度。
由氣壓裝置提供的濕織物兩面的壓差可以是25英寸汞柱或更高，例如從約25至約120英寸汞柱，特別是約35英寸汞柱或更高，例如從約35至約60英寸汞柱，并且更特別是從約40至約50英寸汞柱高。通過氣壓裝置的氣體增壓室使?jié)窨椢镆粋?cè)的流體壓力保持大于0至約60磅/平方英寸(psig)，特別是大于0至約30psig，更特別是約5psig或更大，例如約5至約30psig，并且更特別是仍從約5至約20psig，從而可部分獲得上述壓差。氣壓裝置的收集裝置最好用作真空箱，該真空箱在0至約29英寸汞柱真空，特別是0至約25英寸汞柱真空，特別是大于0至約25英寸汞柱真空，且更特別是從約10至約20英寸汞柱真空，例如約15英寸汞柱真空下操作。收集裝置最好但不是必須與氣體增壓室形成整體密封，并且抽真空，以便它用作空氣和液體的收集裝置。在氣體增壓室和收集裝置中的壓力水平最好受監(jiān)視并可控制到預(yù)定水平。
顯然，在氣壓裝置內(nèi)使用的加壓流體與環(huán)境空氣密封隔開，以產(chǎn)生穿過織物的相當(dāng)大的空氣流，該空氣流導(dǎo)致氣壓裝置的巨大的脫水壓力。經(jīng)過氣壓裝置的加壓流體流適當(dāng)?shù)氖菑拈_口區(qū)域的每平方英寸從約5至約500標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/分鐘(SCFM)，特別是開口區(qū)域的每平方英寸約10SCFM或更大，例如從開口區(qū)域的每平方英寸約10至約200SCFM，更特別的是開口區(qū)域的每平方英寸約40SCFM，例如從開口區(qū)域的每平方英寸約40至約120SCFM。理想的是，供給氣體增壓室的加壓流體中，70％或更大的，特別是80％或更大的，更特別的是90％或更大的加壓流體經(jīng)過濕織物抽到真空箱內(nèi)。據(jù)本發(fā)明目的，術(shù)語“標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/分鐘”指在14.7磅/平方英寸絕對(duì)值和60華氏溫度((F)下測(cè)得的每分鐘立方英尺數(shù)。
術(shù)語“空氣”和“加壓流體”這里可互換使用，以指代用于使織物脫水的氣壓裝置內(nèi)使用的任何氣體物質(zhì)。氣體物質(zhì)適當(dāng)?shù)陌諝?，蒸汽或類似物。最好，加壓流體包括具有環(huán)境溫度的空氣，或者加熱氣體，該加熱氣體是僅通過加壓的方法使溫度升高到約300°F或較小，特別是約150°F或較小的氣體。
濕織物最好以如下方式附著到楊琪干燥機(jī)或其它加熱干燥機(jī)的表面，即保持由預(yù)處理形成的紋理的基本部分，特別是通過在三維織物帶上模制而形成的紋理。用來生產(chǎn)濕壓起縐紙的傳統(tǒng)方法不適合該目的，因?yàn)樵谠搨鹘y(tǒng)方法中，壓輥用來使織物脫水，并且將織物均勻壓榨成致密而且平坦的狀態(tài)。對(duì)本發(fā)明而言，傳統(tǒng)的基本光滑的壓榨毛毯由帶紋理材料例如有孔的織物帶，并且最好是穿透干燥織物帶來代替。根據(jù)本發(fā)明的方法制成的紙巾織物在三維織物帶上模制之后，最好具有約8立方厘米/克(cc/g)或更大，特別是約10cc/g或更大，且更特別是約12cc/g或更大的松密度，并且在帶有具紋理有孔織物帶的加熱烘燥缸上壓榨之后，保持該松密度。
最好的結(jié)果是，與傳統(tǒng)的紙巾制造方法相比，可使用顯著減小的壓榨壓力。最好，在平均橫過任何1平方英寸的圍繞最大壓力點(diǎn)的區(qū)域時(shí)，施加到織物上的最大負(fù)荷區(qū)應(yīng)為約400psi或更小，特別是約350psi或更小，更特別是約150psi或更小，例如在約2和約50psi之間，且最特別是約30psi或更小。在最大壓力點(diǎn)測(cè)量的以鎊/線性英寸(pli)為單位的壓榨壓力最好為約400pli或更少，且特別是約350pli或更少。用低的壓力將三維織物結(jié)構(gòu)敷貼到圓筒干燥機(jī)上有助于使已干燥織物保持基本均勻的密度。在與楊琪干燥機(jī)連接之前，通過使用非擠壓性裝置使織物有效地脫水，并且通過選擇有孔織物帶以使織物抵觸干燥機(jī)，這將有助于織物獲得基本均勻的密度，該干燥機(jī)相對(duì)來說無高的剛性突出部分，該突出部分可能會(huì)對(duì)織物施加高的局部壓力?？椢飵ё詈媒?jīng)過有效量的織物帶防粘劑處理，以便在織物一旦抵觸干燥機(jī)表面時(shí)促使織物與織物帶分離。
紙巾的吸收性可由它的吸收能力和它的吸收速率表征。如這里所使用的，“吸收能力”是紙張可吸收的蒸餾水的最大量，表示為水的克數(shù)/克(單位樣本紙張)。更具體地講，樣本紙張的吸收能力可用切割成4英寸乘4英寸(101.6乘101.6mm)重量近似為0.01克的干燥紙張的樣本來測(cè)量。樣本下落到處于室溫的蒸餾水槽表面上，并在槽中保留3分鐘。然后使用夾鉗或鑷鉗移開樣本，并用三叉鉗垂直懸掛它以排干多余的水分。每個(gè)樣本可以排水3分鐘。然后通過將稱重盤放在樣本下，并松開三叉鉗，從而將樣本放在稱重盤上。濕樣本重量近似0.01克。吸收能力是樣本濕重量減去干重量(所吸收的水量)，再除以樣本的干重量得到。可測(cè)量每個(gè)產(chǎn)品的至少5個(gè)代表樣本并求其結(jié)果的平均值。
“吸收速率”是產(chǎn)品在蒸餾水中完全濕透所花費(fèi)的時(shí)間。通過使紙墊下落到具有30℃溫度的蒸餾水槽的表面上以確定該吸收速率，該紙墊由20張紙組成，其中每張紙經(jīng)測(cè)量為2.5英寸乘2.5英寸(63.5乘63.5mm)。從樣本碰到水的時(shí)刻起直到它完全濕透(由視覺確定)所經(jīng)歷的時(shí)間，以秒計(jì)，是吸收速率。
本方法適用于制造各種吸收產(chǎn)品，包括面巾，浴用紙巾，毛巾，餐巾或擦拭巾或類似產(chǎn)品。據(jù)本發(fā)明的目的，術(shù)語“紙巾”或“紙巾產(chǎn)品”通常用來描述這種產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，而術(shù)語“纖維素織物”用來泛指在不考慮成品結(jié)構(gòu)的情況下包含或由纖維素纖維組成的織物。
本發(fā)明可采用許多纖維類型包括硬木或軟木、稻草(麥稈)、亞麻、馬利筋籽絨纖維、馬尼拉麻、大麻纖維、洋麻纖維、甘蔗渣、棉花、蘆葦或類似材料?？墒褂盟幸阎脑旒埨w維包括漂白或未漂白的纖維，天然形成的纖維(包括木纖維和其它纖維素纖維、纖維素衍生物和化學(xué)方法硬化或交聯(lián)纖維)，或合成纖維(合成造紙纖維包括聚丙烯、丙烯酸、芳族聚酰胺、醋酸鹽和類似物制成的某些形式的纖維)，原始和再生或回收纖維、硬木和軟木，和已經(jīng)用機(jī)械方法制成紙漿(如磨木漿)，用化學(xué)方法制成紙漿(包括但不僅限于牛皮紙漿制法和亞硫酸鹽制漿粕法)，用熱機(jī)械方法制成紙漿，用化學(xué)熱機(jī)械方法制成紙漿或類似方法制成紙漿的纖維?？梢允褂蒙鲜龌蛳嚓P(guān)種類的纖維的任何子集的混合。纖維可以多種在本領(lǐng)域中公知的有利方式制備。制備纖維的有用方法包括分散使其彎曲和改善其干燥性能，它在例如1994年9月20日公布的美國(guó)專利5，348，620中和1996年3月26日公布的美國(guó)專利5，501，768中公開，這兩個(gè)專利都是M.A.Hermans等人發(fā)明的。
還可使用化學(xué)添加劑，并可將該化學(xué)添加劑添加到原始纖維、纖維漿懸浮液中，或在生產(chǎn)期間或之后添加到織物上。這種添加劑包括不透明劑，顏料、增濕強(qiáng)劑、增干強(qiáng)劑、軟化劑、潤(rùn)滑劑、保濕劑、殺病毒劑、殺菌劑、緩沖劑、蠟(waxes)、含氟聚合物、氣味控制材料和除臭劑、沸石、染料、熒光染料或漂白劑、香料、分離劑、植物和礦物油、保溫劑、膠粘劑、超吸附劑、表面活化劑、增水劑、紫外線阻滯劑、抗菌劑、洗滌劑、殺菌劑、防腐劑、蘆蕓提取物、維他命E或類似添加劑?；瘜W(xué)添加劑不必均勻添加，但可以在不同位置和從紙巾的一側(cè)到另一側(cè)變化。淀積在織物部分表面上的疏水材料可用來增強(qiáng)織物的性能。
可使用一個(gè)或多個(gè)流漿箱。這個(gè)或這些流漿箱可以分層，從而可以在織物成形過程中由單個(gè)流漿箱噴射產(chǎn)生多層結(jié)構(gòu)。在具體的實(shí)施例中，織物由分層或成層的流漿箱制成，以便在織物的一側(cè)優(yōu)先淀積短纖維來改善柔軟性，然后在織物的另一側(cè)或?qū)τ谌龑踊蚋鄬涌椢飦碚f在內(nèi)層淀積較長(zhǎng)的纖維。織物最好在有孔的成形織物帶的循環(huán)環(huán)路上成形，在該環(huán)路上允許流體排出和織物部分脫水。來自多流漿箱的多個(gè)初級(jí)織物可在潮濕狀態(tài)下層疊或機(jī)械地或化學(xué)地接合，以便形成多層的單個(gè)織物。
從下述描述中可看到本發(fā)明的許多特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。在下面的描述中，參照


本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。這些實(shí)施例不代表本發(fā)明的全部范圍。因此，這里權(quán)利要求書被認(rèn)為表達(dá)了本發(fā)明的全部保護(hù)范圍。
附圖的詳細(xì)描述圖1典型地表示本發(fā)明的用于制造高松密度和高吸收能力的纖維素織物的方法的工藝流程示意圖，。
圖2典型地表示本發(fā)明的另一種方法的工藝流程示意圖。
圖3典型地表示本發(fā)明的又一種方法的工藝流程示意圖。
圖4典型地表示用于圖1-3中的方法中的氣壓裝置的放大端視圖，氣壓裝置的氣體增壓室密封裝置相對(duì)于濕織物和真空箱位于凸起位置。
圖5典型地表示圖4的氣壓裝置的側(cè)視圖。
圖6典型地表示通常沿圖4的線6-6的平面截取的放大截面視圖，圖中密封裝置頂著織物帶加載。
圖7典型地表示通常沿圖4的線7-7的平面截取的與圖6類似的放大截面圖。
圖8典型地表示布置成抵靠織物帶的氣體增壓室密封裝置的若干部件的透視圖，出于說明目的，部分剖開并用截面表示。
圖9典型地表示圖4的氣壓裝置的另一種密封結(jié)構(gòu)的放大截面圖。
圖10典型地表示圖4的氣壓裝置的密封截面的放大示意圖。
發(fā)明的詳細(xì)描述現(xiàn)在參考附圖來詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中在不同附圖中對(duì)相同的元件采用相同的標(biāo)號(hào)表示。為簡(jiǎn)單起見，示意性表示了用來限定幾種織物帶運(yùn)行路線的不同張緊輥，但未予編號(hào)。對(duì)于原料制備，流漿箱、成形織物帶、織物傳送、起縐和干燥可使用不同的傳統(tǒng)造紙?jiān)O(shè)備和操作。盡管如此，為了提供可供本發(fā)明的各實(shí)施例使用的背景介紹，圖中表示了具體的傳統(tǒng)部件。
利用圖1所示的設(shè)備可實(shí)施本發(fā)明的方法。形成造紙纖維漿液的初級(jí)紙織物10從流漿箱12淀積在有孔的成形織物帶14的循環(huán)環(huán)路中。漿液的稠度和流速?zèng)Q定了干織物的單位重量，該單位重量較好的是在約5和約80克/平方米(gsm)之間，并且最好在約8和約40gsm之間。
初級(jí)織物10在成形織物帶14上承載的同時(shí)，通過本領(lǐng)域中公知的箔片、吸箱和其它設(shè)備(未表示)使該初級(jí)織物10部分脫水。本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)高速操作，在烘燥缸之前的傳統(tǒng)紙巾脫水方法可能導(dǎo)致不能充分去除水分，這樣就需要輔助脫水裝置。在圖示實(shí)施例中，氣壓裝置16用來使織物10非壓榨性脫水。所示氣壓裝置16包括布置在織物10上的加壓空氣的氣體增壓室18的裝置，成真空箱20形式的水和流體收集裝置，該收集裝置布置在成形織物帶14下，并與加壓空氣的氣體增壓室可操作地聯(lián)系，和支承織物帶22。當(dāng)穿過氣壓裝置16時(shí)，濕織物10夾在成形織物帶14和支承織物帶22之間，以便密封抵靠織物，此時(shí)不會(huì)損壞織物。
氣壓裝置提供水分脫離的基本比率，使織物在連接到楊琪干燥機(jī)上之前能夠得到高過30％的干燥水平，最好基本上不需要基本擠壓脫水。在后文中會(huì)更詳細(xì)地描述氣壓裝置16的幾個(gè)實(shí)施例。其它合適的實(shí)施例公開在美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?8/647，508上，該專利文件是M.A.Hermans等人的在1996年5月14日申請(qǐng)，標(biāo)題為“制造軟紙巾的方法和設(shè)備”，該專利文獻(xiàn)在此提供作為參考。
在氣壓裝置16之后，濕織物10進(jìn)一步與成形織物帶14一起運(yùn)行，直到它在中轉(zhuǎn)站處的真空傳送滑軌26的幫助下傳送到帶紋理且有孔的織物帶24。該傳送可以是急速傳送，它采用例如在下述專利文獻(xiàn)中公開的適當(dāng)設(shè)計(jì)的滑軌，織物帶定位和真空能級(jí)即Lindsay等人的申請(qǐng)?zhí)枮?8/790，980的美國(guó)專利申請(qǐng)，該專利申請(qǐng)于1997年1月29日申請(qǐng)，標(biāo)題為“改進(jìn)急速傳送以生產(chǎn)高松密度同時(shí)無巨型折疊的方法”；Lindsay等人的序號(hào)為08/709，427的美國(guó)專利中請(qǐng)，該專利申請(qǐng)于1996年9月6日申請(qǐng)，標(biāo)題為“使用無紡基片生產(chǎn)高松密度紙巾織物的工藝”；S.A.Engel等人的專利號(hào)為5，667，636的美國(guó)專利，該專利與1997年9月16日公布；和T.E.Farrington，Jr.等人的專利號(hào)為5，607，551的美國(guó)專利，該專利于1997年3月4日發(fā)布；這些專利文獻(xiàn)在此提供作為參考。在急速傳送的操作中，帶紋理織物帶24以比成形織物帶14基本上更慢地速度運(yùn)行，其速差約為10％或更大，特別是約20％或更大，且更特別是在約15％和約60％之間。急速傳送理想的能夠從微觀上消除隆起，并且增加縱向伸張率，與此同時(shí)不會(huì)降低強(qiáng)度。
帶紋理的織物帶24可包括三維的穿透干燥織物帶，該穿透干燥織物帶例如在1995年7月4日公布的K.F.Chiu等人的美國(guó)專利5429686中公開，該專利在此提供作為參考，或者帶紋理的織物帶24可以包括其它紡織的，帶紋理的織物或無紡織物帶。帶紋理的織物帶24可用織物帶防粘劑例如硅或碳?xì)浠衔锏幕旌衔锾幚?，以便以后使?jié)窨椢锱c織物帶分離?？椢飵Х勒硠┛梢栽诓杉椢锴皣姙⒃趲Ъy理的織物帶24上。一旦布置在帶紋理的織物帶24上，盡管在采集期間在傳送滑軌26處，利用真空力進(jìn)行模制，這樣可適當(dāng)?shù)哪Ｖ萍垙?，但織?0還可以利用真空壓力或光壓力(未表示)照著織物帶模制而成。
然后，在帶紋理的織物帶24上的濕織物10通過壓輥32壓靠在圓筒干燥機(jī)30上。圓筒干燥機(jī)30配備有蒸汽罩或楊琪干燥機(jī)罩34。該罩通常利用處于約300°F或更高，特別是約400°F或更高，更特別是約500°F或更高，且最特別是約700°F或更高的溫度下的加熱空氣的射流，射流方向從噴嘴或其它過流設(shè)備直接指向紙巾織物，這樣，氣體射流在罩中具有下述水平之一的最大速度或部分平均速度約10米/秒(m/s)或更大，約50m/s或更大，約100m/s或更大，約250m/s或更大。
固定到干燥機(jī)30上時(shí)濕織物適合地具有約30％或更大，最好約35％或更大，例如在約35％和約50％之間，且更好是約38％或更大的纖維稠度。在從干燥機(jī)30上移走時(shí)，織物的干燥度增加到約60％或更大，特別是約70％或更大，更特別是約80％或更大，更加特別是90％或更大，最特別是在約90％和約98％之間。在加熱烘燥缸上可部分干燥織物，并且在約40％至約80％稠度下濕起縐，然后干燥(后干燥)到約95％或更大的稠度?？梢允褂梅莻鹘y(tǒng)的罩和碰撞系統(tǒng)作為楊琪干燥機(jī)罩34替代物或附加物，以增強(qiáng)紙巾織物的干度。附加的圓筒干燥機(jī)或其它干燥設(shè)備，特別是非擠壓性干燥機(jī)，可在第一圓筒干燥機(jī)后使用。適合的后干燥設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)圓筒干燥機(jī)，如楊琪干燥機(jī)和空罐干燥機(jī)、穿透干燥機(jī)或任何其它商用干燥設(shè)備?；蛘?，模制織物可在加熱烘燥缸上完全干燥和干燥起縐。在加熱烘燥缸上的干燥度取決于這些因素，如織物速度、干燥機(jī)大小、織物的潮濕量等。
所產(chǎn)生的干燥織物36例如通過起縐刮刀28從干燥機(jī)上拉出或輸出，然后它纏繞到輥38上。面際控制混合物40圖示為在濕織物10與干燥機(jī)表面接觸之前，以噴霧形式從噴灑管42噴射到旋轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)30的表面。作為直接噴灑在干燥機(jī)表面上的替代方式，面際控制混合物可通過照相凹版印刷直接施加到濕織物或者干燥機(jī)表面，或者可以結(jié)合到造紙機(jī)的濕端中的含水纖維漿懸浮液中。當(dāng)位于干燥機(jī)表面時(shí)，織物10還可用化學(xué)方法處理，例如通過在干燥織物上印刷或直接噴灑溶液，包括添加溶劑以促使從干燥機(jī)表面分離。
面際控制混合物40可包括傳統(tǒng)的起縐粘合劑和/或用于濕壓和起縐操作的干燥機(jī)防粘劑。還可使用面際控制混合物從干燥機(jī)表面移去濕織物10，與此同時(shí)不起縐，該類混合物在申請(qǐng)?zhí)栁粗?，并與本申請(qǐng)同一天申請(qǐng)的，F(xiàn).G.druecke等人的標(biāo)題為“生產(chǎn)低密度彈性織物的方法”的美國(guó)專利申請(qǐng)中公開，在此提供作為參考。
圖2表示了另一個(gè)可選擇實(shí)施例，以造紙纖維漿液形式的初級(jí)紙織物10從流漿箱12淀積到有孔的成形織物帶14的循環(huán)環(huán)路上。在成形織物帶14上，通過真空箱46或其它合適的裝置使初級(jí)織物10部分脫水。氣壓裝置16用來非擠壓性地脫水，也用來將織物10傳送到帶紋理的有孔織物帶24上。所述氣壓裝置16包括以與真空箱20可操作地聯(lián)系的形式布置的加壓氣體增壓室18的裝置。當(dāng)穿過氣壓裝置16時(shí)，濕織物10夾在成形織物帶14和帶紋理的織物帶24之間，該帶紋理的織物帶24布置在濕織物和真空箱20之間。
然后，帶紋理的織物帶24上的濕織物10借助壓輥32被壓靠在圓筒干燥機(jī)30上。圓筒干燥機(jī)30裝備有蒸汽罩或楊琪干燥機(jī)罩34。最終的干燥織物36從干燥機(jī)上拉出或輸出，與此同時(shí)不起縐，然后它纏繞到輥38上。織物從干燥機(jī)表面拉出的角度適當(dāng)?shù)貫榧s80至約100度，該角度是在分離點(diǎn)在干燥機(jī)表面切線方向上測(cè)得，盡管在不同的操作速度下該角度可能變化。
面際控制混合物40以噴霧形式從噴灑管42噴到旋轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)30的表面上。例如，面際控制混合物可以包括聚乙烯醇，山梨糖醇和赫格利斯(Hercules) M1336聚二醇的混合物，該混合物加入具有以重量百分比計(jì)少于5％固體，在50和75毫克/平方米之間的劑量的含水溶液中。粘合化合物和防粘劑的用量必須平衡以粘合織物，這樣不會(huì)將織物進(jìn)一步提升到罩中，以使織物可以從干燥機(jī)上拉出而不起縐。
由于氣壓裝置16用來將織物模制到帶紋理的織物帶24上，因此，圖2所示的實(shí)施例可使?jié)穹Ｖ瞥潭仍鰪?qiáng)。氣壓裝置定位在成形織物帶14和帶紋理的織物帶24之間的交界處，這樣沒有必要設(shè)獨(dú)立的支承織物帶滑道22(圖1)。成形織物帶14和帶紋理的織物帶24最好以與圖2的實(shí)施例相同的速度移動(dòng)。在機(jī)器構(gòu)造中，織物以工業(yè)使用速度急速傳送和濕法模制，對(duì)于翻轉(zhuǎn)織物或相反改變織物相對(duì)于帶紋理的織物帶的相對(duì)弱點(diǎn)的定位來說，這是有益的。翻轉(zhuǎn)和移動(dòng)織物的技術(shù)在申請(qǐng)?zhí)柌恢?，并與本申請(qǐng)同一天申請(qǐng)，S.L．Chen等人的標(biāo)題為“低密度彈性織物和制造這種織物的方法”的美國(guó)專利申請(qǐng)中公開，它在此提供作為參考。
在圖3中表示了另一個(gè)可選擇的實(shí)施例。除了在帶紋理的織物帶24上的濕織物10利用兩個(gè)傳送輥48傳送到圓筒干燥機(jī)30上之外，該實(shí)施例與圖2的實(shí)施例相同。結(jié)果，織物10纏繞在干燥機(jī)上，并且?guī)Ъy理的織物帶24在干燥機(jī)罩34之前在預(yù)定跨度保持織物頂住圓筒干燥機(jī)30，以改善干燥和粘合性能。帶紋理的織物帶24最好使織物纏繞楊琪干燥機(jī)30在圓筒干燥機(jī)表面上沿縱向運(yùn)行約6英寸或更大，例如在約12和約40英寸之間，且更好的是至少約18英寸的有限距離?？椢飵Юp繞在干燥機(jī)上的距離最好小于織物與干燥機(jī)接觸的整個(gè)距離，特別是，在織物進(jìn)入干燥機(jī)罩34之前，織物帶與織物分離?？椢飵Юp繞的長(zhǎng)度取決于織物帶的粗糙度。任何一個(gè)或兩個(gè)輥48可抵靠圓筒干燥機(jī)表面加載，以改善干燥，紙張模制，及粘結(jié)結(jié)合的程度?；蛘撸我粋€(gè)或兩個(gè)輥可不裝載，以避免織物受到任何附加的擠壓。
在如圖3的實(shí)施例所提供的烘燥缸的預(yù)定跨度上纏繞織物帶可增強(qiáng)織物的三維結(jié)構(gòu)的保持力，其中當(dāng)織物干燥到較高稠度的同時(shí)，織物保持與帶紋理的織物帶24接觸。當(dāng)帶紋理的織物帶24相對(duì)打開或移動(dòng)時(shí)，圖3的機(jī)器構(gòu)造特別理想。圖3表示了用起縐刮刀28將織物從楊琪干燥機(jī)上取下。
圖4-7表示用來使?jié)窨椢?0脫水的氣壓裝置200。氣壓裝置200通常包括一個(gè)上氣體增壓室202，該上氣體增壓室202與成真空箱204形式的下收集裝置結(jié)合在一起。當(dāng)濕織物10夾在上支承織物帶206和下支承織物帶208之間時(shí)，該濕織物10在氣體增壓室和真空箱之間沿縱向205移動(dòng)。氣體增壓室和真空箱可操作地彼此聯(lián)接，這樣供給氣體增壓室的加壓流體經(jīng)濕織物移動(dòng)，并且經(jīng)真空箱移走或排出。
每個(gè)連續(xù)的織物帶206和208在一系列輥(未表示)上移動(dòng)，以便以本領(lǐng)域中公知的方式引導(dǎo)、驅(qū)動(dòng)和拉伸織物帶?？椢飵У睦煺{(diào)節(jié)到預(yù)定值，適當(dāng)?shù)膹募s10至約60磅/線性英寸(pli)，特別是從約30至約50pli，且最好是從約35至約45pli。可用于經(jīng)氣壓裝置200傳送濕織物10的織物帶包括幾乎任何流體可滲透的織物帶，例如Albany International 94M，Appleton Mills 2164B或類似物。
圖4表示橫跨濕織物10的寬度的氣壓裝置200的端視圖，而圖5表示沿縱向205的氣壓裝置的側(cè)視圖。在這兩幅圖中，氣體增壓室202的幾個(gè)部件表示在相對(duì)于濕織物10和真空箱204的一個(gè)上升或回縮位置。在會(huì)縮位置，加壓流體不可能有效密封。本發(fā)明中，氣壓裝置的“回縮位置”意味著氣體增壓室202的部件不碰撞濕織物和支承織物帶。
圖示的氣體增壓室202和真空箱204安裝在合適的框架結(jié)構(gòu)210中。所示框架結(jié)構(gòu)包括由許多垂直朝向的支承條212分開的上和下支承板211。氣體增壓室202限定了一個(gè)室214(圖7)，該室214適合接納加壓流體，該加壓流體穿過與加壓流體源(未表示)可操作地連接的一個(gè)或多個(gè)合適的空氣管215來供給。相應(yīng)地，真空箱204限定了許多真空室(下面結(jié)合圖7描述)，該真空室最好分別通過合適的流體導(dǎo)管217和218(圖5，6和7)與低和高真空源可操作地連接。然后，從濕織物10中脫離的水分從氣流中分離。用來安裝氣壓裝置的部件的各種緊固件在圖中表示但未標(biāo)號(hào)。
圖6和7表示氣壓裝置200的放大截面視圖。在這些圖中，所示氣壓裝置是在操作位置，其中氣體增壓室202的部件降低到保持與濕織物10和支承織物帶206和208碰撞的關(guān)系。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)碰撞的程度導(dǎo)致加壓流體以最小接觸力適當(dāng)密封，并因此減少后文將更詳細(xì)的描述的織物帶磨損。
氣體增壓室202包括靜止部件202，該靜止部件固定安裝到框架結(jié)構(gòu)210上，和密封裝置260，該密封裝置相對(duì)于框架結(jié)構(gòu)和濕織物可移動(dòng)地安裝。另外，整個(gè)氣體增壓室相對(duì)于框架結(jié)構(gòu)可移動(dòng)地安裝。
特別參考圖7，氣體增壓室的靜止部件220包括一對(duì)上支承裝置，這兩個(gè)上支承裝置彼此分隔開并布置在上支承板211之下。上支承裝置限定了的外表面224，該外表面彼此相向，并且在其間部分限定了增壓室腔214。上支承裝置還限定了朝向真空箱204的下表面226。在所述實(shí)施例中，每個(gè)下表面226限定了一個(gè)細(xì)長(zhǎng)凹陷部分228，上氣動(dòng)加載管固定安裝在其中。上氣動(dòng)加載管230適當(dāng)?shù)奈挥跈M向的中心，并且最好在濕織物的整個(gè)寬度上延伸。
氣體增壓室202的靜止部件220還包括一對(duì)下支承裝置240，這對(duì)下支承裝置240彼此分隔開并且與上支承裝置222垂直隔開。下支承裝置限定了頂表面242和外表面244。頂表面242直接朝向上支承裝置222的底表面，并且如圖所示，限定了細(xì)長(zhǎng)凹陷部分246，下氣動(dòng)加載管248固定安裝在其中。下氣動(dòng)加載管248適當(dāng)?shù)奈挥跈M向的中心，并且適當(dāng)?shù)脑跐窨椢锏募s50％至100％寬度上伸展。在圖示實(shí)施例中，橫向支承板250與下支承裝置的外表面224固定地連接，并且用來使密封裝置260垂直移動(dòng)更穩(wěn)定。
另外參見圖8，密封裝置260包括一對(duì)橫向密封件，該橫向密封件被稱為相互分隔開的CD密封件262(圖6-8)，若干與CD密封件連接的托架263(圖8)，和一對(duì)縱向密封件，該縱向密封件被稱為MD密封件264(圖6和8)。CD密封件262相對(duì)于靜止部件220可垂直移動(dòng)?？蛇x擇的但理想的托架263固定安裝在CD密封件上，以提供結(jié)構(gòu)支承，這樣，與CD密封件一起垂直移動(dòng)。在縱向205，MD密封件264布置在上支承裝置222之間和CD密封件262之間。如下文詳細(xì)所述，MD密封件的一些部分相對(duì)于靜止部件220可垂直移動(dòng)。在橫向，MD密封件布置在濕織物10的邊緣附近。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，為了適應(yīng)濕織物寬度的可能變化范圍，MD密封件在橫向可移動(dòng)。
圖示的CD密封件262包括一個(gè)主直立壁部分266，一個(gè)從壁部分的頂部270向外突出的橫向凸緣268，和一個(gè)安裝在壁部分的相對(duì)底部274上的密封片272(圖7)。這樣，向外突出的凸緣268形成基本上垂直于密封裝置的移動(dòng)方向的相對(duì)的上和下控制表面276和278。壁部分266和凸緣268可包括如圖所示的分離的部件或一個(gè)單獨(dú)部件。
如上所述，密封裝置260的部件可在圖4和5中所示的回縮位置與圖6和7中所示的操作位置之間垂直移動(dòng)。特別是，CD密封件262的壁部分266布置在位置控制板250內(nèi)，并可相對(duì)于其滑動(dòng)。垂直移動(dòng)量由橫向凸緣268在上支承裝置222的底表面226和下支承裝置240的頂表面242之間移動(dòng)的能力來確定。
橫向凸緣268的垂直位置以及CD密封件262通過啟動(dòng)氣動(dòng)加載管230和248來控制。加載管可操作地與氣動(dòng)源和氣壓裝置的控制系統(tǒng)(未表示)連接。啟動(dòng)上加載管230可產(chǎn)生作用于CD密封件262的上控制表面276上的向下的力，從而導(dǎo)致凸緣268向下運(yùn)動(dòng)到與下支承裝置240的頂表面242接觸為止，或者在下加載管248或織物帶張力產(chǎn)生的向上的力作用下停止運(yùn)動(dòng)。通過啟動(dòng)下加載管248和使上加載管失活，這樣可實(shí)現(xiàn)CD密封件262的回縮。在這種情況下，下加載管在下控制表面278上向上施壓，使凸緣268向著上支承裝置222的底表面移動(dòng)。當(dāng)然，上和下加載管可在不同壓力下操作，以使CD密封件移動(dòng)。用來控制CD密封件垂直運(yùn)動(dòng)的另一種裝置可包括其它形式的連接，如氣缸，液壓缸，螺栓，千斤頂，機(jī)械連接件，或其它適當(dāng)?shù)难b置。Kent，Ohio的Seal Master公司可提供適當(dāng)?shù)募虞d管。
如圖7所示，一對(duì)橋跨板279跨過上支承裝置222和CD密封件262之間的間隙，以防止加壓流體選逸。這樣，橋跨板限定了增壓室腔214的一部分。橋跨板可固定安裝在上支承裝置的外表面224上，并可相對(duì)于CD密封件的內(nèi)表面滑動(dòng)，反之亦然。橋跨板可由流體可滲透的半剛性低摩擦材料例如LEXAN，金屬板或類似物制成。
密封片272的功能與氣壓裝置的其它特點(diǎn)結(jié)合，以便盡量減小加壓流體沿縱向在氣體增壓室202和濕織物10之間逃逸。另外，密封片最好以降低織物帶磨損量的方式成形。在具體的實(shí)施例中，密封片由彈性塑料化合物，陶瓷，涂層金屬基片或類似物制成。
特別參見圖6和8，MD密封件264相互隔開，并適合防止加壓流體沿氣壓裝置的側(cè)邊流失。圖6和8分別表示其中一個(gè)MD密封件264，MD密封件264靠近濕織物10的邊緣沿橫向布置。如圖所示，每個(gè)MD密封件包括一個(gè)橫向支承件280，一個(gè)端定紙框帶282，該端定紙框帶可操作地與橫向支承件280連接，一個(gè)驅(qū)動(dòng)器284，該驅(qū)動(dòng)器用來使端定紙框帶相對(duì)于橫向支承件移動(dòng)。橫向支承件280通?？拷鼭窨椢?0的側(cè)邊布置，并且通常位于CD密封件262之間。如圖所示，每個(gè)橫向支承件限定了一個(gè)指向下的通道281(圖8)，其中安裝有端定紙框帶。另外，每個(gè)橫向支承件限定了環(huán)形孔283，環(huán)形孔內(nèi)安裝有驅(qū)動(dòng)器284。
由于氣缸驅(qū)動(dòng)器284，端定紙框帶282可相對(duì)于橫向支承件280移動(dòng)。聯(lián)結(jié)件285(圖12)將端定紙框帶與氣缸驅(qū)動(dòng)器的輸出軸聯(lián)結(jié)。聯(lián)結(jié)件可包括一個(gè)或多個(gè)反T形桿，因此端定紙框帶可在通道281內(nèi)滑動(dòng)，例如用于更換。
如圖8所示，橫向支承件280和端定紙框帶282限定了狹槽，以容納流體不可滲透密封帶286，例如O形環(huán)材料或類似物。密封帶有助于密封氣壓裝置的增壓室腔214以防泄露。設(shè)置密封帶的狹槽在橫向支承件280和端定紙框帶282之間的交界面處最好擴(kuò)寬，以便適應(yīng)這些部件之間的相對(duì)移動(dòng)。
橋跨板287(圖6)布置在MD密封件264和上支承板211之間，并固定安裝在上支承板上。增壓室腔214(圖7)的橫向部分由橋跨板限定。密封裝置例如流體不可滲透的襯墊材料最好布置在橋跨板和MD密封件之間，以允許其相對(duì)移動(dòng)，并可防止加壓流體流失。
與CD密封件262的垂直位置無關(guān)，驅(qū)動(dòng)器284適當(dāng)?shù)氖苟硕埧驇?82抵靠著上支承織物帶206受控制的裝載和卸載。載荷可精確的得到控制以符合必要的密封力。當(dāng)不需要消除全部的端定紙框和織物帶磨損時(shí)，端定紙框帶可縮回。適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)器可由Bimba公司提供?；蛘撸墒褂脧椈?未表示)，因此，盡管可能犧牲控制端定紙框位置的能力，但可使端定紙框保持抵靠織物帶。
參見圖6，每個(gè)端定紙框帶282具有靠近聯(lián)結(jié)件285布置的一個(gè)頂表面或邊290，一個(gè)相對(duì)的底表面或邊292，該底表面或邊292在使用時(shí)布置成與織物帶206接觸，和側(cè)表面或邊294，該側(cè)表面或邊294緊鄰CD密封件262。底表面292的形狀適當(dāng)?shù)倪m合與真空箱204的曲率配合。在CD密封件262碰撞織物帶的位置，底表面292的形狀最好符合織物帶碰撞的曲率。這樣，底表面的中心部分296在縱向上由分隔開的端部298橫向包圍。中心部分296的形狀通常與真空箱的形狀一致，與此同時(shí)，端部298的形狀通常適應(yīng)由CD密封件262引起的織物帶的偏移。為防止突出的端部298磨損，在CD密封件262回縮之前，端定紙框帶最好縮回。端定紙框帶最好由氣體不可滲透的材料制成，該材料可使織物帶的磨損降至最小。適合端定紙框的具體材料包括聚乙烯，尼龍或類似物。
MD密封件264最好可在橫向移動(dòng)，這樣最好可滑動(dòng)的布置成抵靠CD密封件262。在圖示的實(shí)施例中，在橫向上的MD密封件264的移動(dòng)由螺紋軸或螺釘305控制，該螺紋軸或螺釘305由托架306固定就位(圖8)。螺紋軸305穿過橫向支承件280內(nèi)的一個(gè)螺紋孔，軸的轉(zhuǎn)動(dòng)使MD密封件264沿軸移動(dòng)。還可使用在橫向上用來使MD密封件移動(dòng)的另一種裝置，例如氣動(dòng)裝置或類似物。在一個(gè)可選擇的實(shí)施例中，MD密封件固定安裝在CD密封件上，因此，整個(gè)密封裝置一起上升和下降(未表示)。在另一個(gè)可選擇的實(shí)施例中，橫向支承件280固定安裝在CD密封件上，端定紙框帶適合不依靠CD密封件(未表示)來移動(dòng)。
真空箱204包括一個(gè)蓋300，該蓋300具有頂表面302，下支承織物帶208在該頂表面上移動(dòng)。真空箱蓋300和密封裝置260最好略微彎曲，以便于織物控制。圖示的真空箱蓋沿縱向205從前邊緣至后邊緣設(shè)有第一外密封滑軌311，第一密封真空區(qū)312，第一內(nèi)密封滑軌313，包圍三個(gè)內(nèi)部滑軌315，317和319的一系列共四個(gè)高真空區(qū)域314，316，318和320，第二內(nèi)密封滑軌321，第二密封真空區(qū)322，和第二外密封滑軌323(圖7)。這些滑軌和區(qū)域中的每一個(gè)最好在橫向上跨過織物的全寬伸展。每個(gè)滑軌包括最好由陶瓷材料制成的頂表面，以便抵靠下支承織物帶208安置，與此同時(shí)不會(huì)導(dǎo)致顯著的織物帶磨損。適合的真空箱蓋和滑軌可由塑料，尼龍，涂層鋼或類似物制成，并可由JWI公司或IBS公司獲得。
四個(gè)高真空區(qū)域314，316，318和320是蓋300內(nèi)的通道，它們可操作的與一個(gè)或多個(gè)真空源(未表示)連接，從而抽至較高的真空能級(jí)。例如，高的真空區(qū)可在0至25英寸汞柱的真空下操作，特別是約10至約25英寸汞柱真空。作為另一種圖示的通道，蓋300可限定若干孔或其它形狀的開口(未表示)，它們與真空源連接，以產(chǎn)生經(jīng)過織物的加壓流體流。在一個(gè)實(shí)施例中，高的真空區(qū)包括一些噴嘴，經(jīng)測(cè)量，每個(gè)噴嘴在縱向上的尺寸為0.375英寸，并且該噴嘴伸展跨過濕織物的全寬。在織物上的任何給定點(diǎn)暴露在加壓流體流內(nèi)的滯留時(shí)間，在圖示的實(shí)施例中是跨過噴嘴314，316，318和320的時(shí)間，適當(dāng)?shù)募s為10毫秒或更少，特別是約7.5毫秒或更少，更特別的是5毫秒或更少，例如約3毫秒或更少，甚至約為1毫秒或更少。高壓真空吸嘴的數(shù)量和寬度以及機(jī)器的速度決定滯留時(shí)間。選擇的滯留時(shí)間取決于溫織物內(nèi)包含的纖維類型和理想的脫水量。
可采用第一和第二密封真空區(qū)312和322以盡量減少加壓流體從氣壓裝置流出的損失。密封真空區(qū)是蓋300內(nèi)的通道，它可與一個(gè)或多個(gè)真空源(未表示)可操作的連接，與四個(gè)高真空區(qū)相比，該真空源理想的抽至較低的真空度。特別是，密封真空區(qū)的理想真空度是0至約100英寸水柱真空。
氣壓裝置200的結(jié)構(gòu)最好是將CD密封件262布置在密封真空區(qū)312和322內(nèi)。特別是，在氣壓裝置的前側(cè)上的CD密封件262的密封片272沿縱向布置在第一外密封滑軌311和第一內(nèi)密封滑軌313之間，特別是其之間的中部。CD密封件的后密封片272沿縱向類似的布置在第二內(nèi)密封滑軌321和第二外密封滑軌323之間，特別是其之間的中部。結(jié)果，密封裝置260可下降，因此CD密封件向著真空箱偏離濕織物10和織物帶206和208的正常的運(yùn)行軌跡，為了說明目的，在圖7中以略放大的比例表示。
密封真空區(qū)312和322的作用在于盡量減少加壓流體從橫跨濕織物10的寬度的氣壓裝置200流失。在密封真空區(qū)312和322內(nèi)的真空從氣體增壓室202抽吸加壓流體并從氣壓裝置外部抽吸外界氣體。結(jié)果，氣流從氣壓裝置的外部引入密封真空區(qū)，而不是加壓流體在相反方向上泄露。由于高真空區(qū)和密封真空區(qū)之間的真空相對(duì)差，來自氣體增壓室的絕大多數(shù)加壓流體流入高真空區(qū)而不是密封真空區(qū)。
在圖9部分表示的另一個(gè)實(shí)施例中，密封真空區(qū)312和322中的任一個(gè)或兩個(gè)沒有抽成真空。相反，在密封區(qū)312和322(只表示了322)內(nèi)布置可變形的密封定紙框330，以防止加壓流體在縱向泄露。在這種情況下，氣壓裝置在縱向由碰撞織物帶206和208和濕織物10的密封片272，和布置成緊鄰或與可變形密封定紙框330接觸的織物帶和濕織物密封。CD密封件262碰撞織物帶和濕織物，且CD密封件通過可變形密封定紙框330布置在織物帶和濕織物的另一側(cè)上，在該位置，發(fā)現(xiàn)所述外形形成特別有效的氣體增壓室密封。
可變形的密封定紙框330最好伸展跨過濕織物的全寬，以密封氣壓裝置200的前端或后端或二者均封閉。當(dāng)可變形密封定紙框跨過織物全寬伸展時(shí)，密封真空區(qū)可與真空源脫離連接。在氣壓裝置的后端采用一個(gè)全寬可變形密封定紙框的位置，在氣壓裝置的下游可采用真空裝置或吹箱，以便當(dāng)織物帶分離時(shí)，使織物10保持在其中一個(gè)織物帶上。
可變形的密封定紙框330最好包括這樣兩種材料，一種材料是相對(duì)于織物帶208優(yōu)先磨損的材料，這意味著當(dāng)使用織物帶和材料時(shí)，材料磨損的同時(shí)織物帶不會(huì)發(fā)生明顯的磨損，另一種材料是彈性的，當(dāng)碰撞織物帶時(shí)可偏離。在任一種情況下，可變形的密封定紙框最好是氣體不可滲透的，并且最好包括具有高的空隙率的材料，例如閉孔膜或類似物。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，可變形密封定紙框包括測(cè)得的厚度為0.25英寸的閉孔膜。最佳的是，可變形密封定紙框本身磨損以配合織物帶的路徑。可變形密封定紙框最好附帶有墊板332以用于結(jié)構(gòu)支承，例如鋁桿。
在沒有使用全寬密封定紙框的實(shí)施例中，織物橫向需要一些種類的密封裝置。本領(lǐng)域中公知的上述可變形密封定紙框或其它適當(dāng)?shù)难b置可用于阻礙加壓流體流經(jīng)織物帶從濕織物橫向向外流動(dòng)。
對(duì)于形成橫過織物的有效密封來說，發(fā)現(xiàn)在均勻橫過濕織物寬度的上支承織物帶206內(nèi)的CD密封件的碰撞度是一個(gè)重要的因素。還發(fā)現(xiàn)必需的碰撞度是上和下支承織物帶206和208的最大張力、織物兩面且在增壓室214和密封真空區(qū)312和322之間的壓差、和CD密封件262和真空箱蓋300之間的間隙的函數(shù)。
另外參見圖10所示的氣壓裝置的后密封部分的示意圖，在上支承織物帶206內(nèi)的CD密封件262的最小理想碰撞量，h(min)，發(fā)現(xiàn)由下列方程表示h(min)=(T/W)*[cosh(Wd/T)-1]；其中，T是以磅/英寸為單位的測(cè)出的織物帶的張力；W是以psi為單位測(cè)出的織物兩面的壓差；和D是以英寸單位測(cè)出的縱向上的間隙。
圖10表示后CD密封件262使上支承織物帶206偏移箭頭“h”所示的量。上和下支承織物帶206和208的最大張力由箭頭“T”表示。織物帶張力由Huyck公司提供的標(biāo)準(zhǔn)張力計(jì)或其它適當(dāng)?shù)姆椒y(cè)量。沿縱向測(cè)出的CD密封件的密封片272和第二內(nèi)密封滑軌321之間的間隙由箭頭“d”表示。用來確定碰撞程度的間隙“d“是在密封片272的較高壓差一側(cè)上的間隙，即朝向增壓室上的間隙，這是因?yàn)樵谠搨?cè)上的壓差對(duì)于織物帶和織物的位置具有最大的影響。最好，密封片和第二外滑軌323之間的間隙幾乎與間隙“d”相同甚至更小。
調(diào)節(jié)CD密封件262的垂直位置至如上所述的最小碰撞度是CD密封效果的決定因素。在確定密封的效果時(shí)，施加在密封裝置260上的加載力起著較小的作用，并且只需調(diào)節(jié)到需要的量，以保持必需的碰撞度。當(dāng)然，織物帶磨損量將對(duì)氣壓裝置200的商業(yè)應(yīng)用帶來不利影響。為了達(dá)到有效的密封，與此同時(shí)織物帶基本上不會(huì)磨損，碰撞度最好等于或略大于上述最小碰撞度。為了盡量減少織物帶橫過其寬度的磨損程度不一致，施加在織物帶上的力最好在橫向上保持恒定。這可通過或者CD密封件受控制和均勻的加載，或者CD密封件受控制的位置和CD密封件的碰撞的均勻幾何外形加以實(shí)現(xiàn)。
在使用中，控制系統(tǒng)使氣體增壓室202的密封裝置260下降到操作位置。首先，CD密封件262下降，因此密封片272碰撞上支承織物帶206到上述程度。特別是，在上和下加載管230和248內(nèi)的壓力經(jīng)調(diào)節(jié)，以便使CD密封件262向下運(yùn)動(dòng)，直到通過橫向凸緣268與下支承裝置240接觸從而使運(yùn)動(dòng)停止為止，或者直到通過織物帶張力平衡為止。第二，MD密封件264的端定紙框帶282下降到與上支承織物帶接觸或緊鄰。結(jié)果，氣體增壓室202和真空箱204均抵靠濕織物密封，以防止加壓流體流出。
然后，啟動(dòng)氣壓裝置，因此，加壓流體填滿氣體增壓室202，且形成透過織物的氣流。在圖7所示的實(shí)施例中，高真空和低真空分別作用在高真空區(qū)314，316，318和320和密封真空區(qū)312和322上，以便于氣體流動(dòng)，密封和去除水。在圖9的實(shí)施例中，加壓流體從氣體增壓室流到高真空區(qū)314，316，318和320，可變形密封定紙框330在橫向上密封氣壓裝置。濕織物兩面產(chǎn)生的壓差和透過織物產(chǎn)生的氣流使織物有效的脫水。
氣壓裝置的許多結(jié)構(gòu)和操作特點(diǎn)有助于只允許很少的加壓流體選逸，同時(shí)織物帶很小量的磨損。開始，氣壓裝置200使用碰撞織物帶和濕織物的CD密封件。確定碰撞度以便使CD密封的效果最佳。在一個(gè)實(shí)施例中，氣壓裝置利用密封真空區(qū)312和322，以產(chǎn)生流入橫過濕織物寬度的氣壓裝置內(nèi)的外界空氣。在另一個(gè)實(shí)施例中，可變形密封件330布置在與CD密封件相對(duì)的密封真空區(qū)312和322內(nèi)。在任一種情況下，為了盡量減少在氣體增壓室202和真空箱204之間的配合表面精確對(duì)齊的需要，CD密封件262最好布置成至少部分在真空箱蓋300的通道內(nèi)。而且，密封裝置260可抵靠靜止部件例如與框架結(jié)構(gòu)210連接的下支承裝置240加載。結(jié)果，氣壓裝置的加載力獨(dú)立于氣體增壓室內(nèi)的加壓流體壓力。由于使用織物帶低磨損材料和潤(rùn)滑系統(tǒng)，織物帶磨損降至最低。適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑系統(tǒng)可包括化學(xué)潤(rùn)滑劑，例如乳化油，分離劑或其它類似化學(xué)物，或水。典型的潤(rùn)滑劑的應(yīng)用方法包括以均勻方式在橫向上噴射稀釋的潤(rùn)滑劑，水或氣體的霧化溶液，濃度更高的毛毯擦拭溶液，或者其它噴射系統(tǒng)應(yīng)用中公知的方法。
通過觀察可知在較高的充氣壓力下運(yùn)行的能力取決于防止泄露的能力。通過與以前或預(yù)期的操作相比過大的氣流，增加的操作噪音，潮氣的散布，和在極端情況下，包括孔和線的濕織物內(nèi)的規(guī)則或不規(guī)則的偏移等可檢測(cè)泄露的存在。通過校準(zhǔn)或調(diào)節(jié)氣壓裝置的密封部件來維修以避免泄露。
在氣壓裝置中，在橫向上的均勻的氣流可理想的提供均勻的織物脫水。橫向上的流動(dòng)均勻性可隨壓力和真空側(cè)面上的機(jī)構(gòu)例如漸縮的管道而改進(jìn)，可利用計(jì)算的流體動(dòng)力模型來設(shè)計(jì)其形狀。因?yàn)榭椢飭挝恢亓亢统睔夂坎豢赡茉跈M向上均勻，最好采用附加裝置以便在橫向上獲得均勻的氣流，例如在壓力或真空側(cè)面設(shè)有氣流調(diào)節(jié)器的獨(dú)立控制的區(qū)域根據(jù)紙張性質(zhì)使氣流變化，一個(gè)擋板，它用于在濕織物之前使氣流獲得顯著的壓降，或其它引導(dǎo)裝置。另一種控制CD脫水均勻性的方法還可包括外部裝置，例如區(qū)域性的控制蒸汽噴射器，例如Dublin.Ohio 的Honeywell-Measurex Systems公司提供的Devronizer蒸汽噴射器或類似裝置。
例子下面的實(shí)例有助于更詳細(xì)地了解本發(fā)明。特定的含量，比例，組分和參數(shù)都是示范性的，并非用以具體地限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)例1在一個(gè)具有22英寸的織物帶寬度的實(shí)驗(yàn)造紙巾機(jī)上制造12英寸寬的紙巾，該紙巾由纖維漿懸浮液制成，該纖維漿懸浮液包括漂白的牛皮紙北方軟木纖維和漂白的牛皮紙桉樹類纖維的未精制的50∶50的纖維混合物。利用分層的、三層流漿箱，通過從每一層淀積漿懸浮液，以形成具有19gsm標(biāo)稱單位重量的混合紙張，從而形成紙巾。流漿箱將漿懸浮液噴射到具有一個(gè)吸輥成形機(jī)的雙長(zhǎng)網(wǎng)成形部分內(nèi)的的兩個(gè)林賽網(wǎng)(Lindsay Wire)2164B成形織物帶之間。為了控制強(qiáng)度，在成形過程之前，在原料內(nèi)以1000毫升/分鐘的速度添加含6％固體的Parez 631 NC。
當(dāng)在兩個(gè)成形織物帶之間以1000英尺/分鐘(fpm)的速度淀積時(shí)，初級(jí)織物在四個(gè)真空箱上傳送，這四個(gè)真空箱分別在接近11，14，13和19英寸汞柱真空的真空壓力下操作。而且包含在兩個(gè)成形織物帶之間的初級(jí)織物經(jīng)過氣壓裝置，該氣壓裝置包括可操作地聯(lián)系并相互整體密封的一個(gè)氣體增壓室和一個(gè)收集箱。氣體增壓室在約150華氏溫度下將空氣加壓到15磅/平方英寸，而收集箱在約11英寸汞柱真空下操作。紙張承受約41.5英寸汞柱的最終壓差，并且在經(jīng)過四個(gè)噴嘴的滯留時(shí)間為7.5毫秒，每個(gè)噴嘴長(zhǎng)度是3/8英寸的條件下，承受68 SCFM/平方英寸的氣流。恰好在氣壓裝置之前織物的稠度約為30％，而在離開氣壓裝置時(shí)的稠度約為39％。
然后利用真空拾取滑軌傳送脫去水的織物，該真空拾取滑軌在約10英寸汞柱真空下在三維織物帶上操作，該三維織物帶是一種林賽網(wǎng)(Lindsay Wire)T-216-3 TAD織物帶。恰好在從成形織物帶傳送之前，將水中的一種硅乳膠噴灑到該T-216-3織物帶的紙張一側(cè)上，以便最終傳送到楊琪干燥機(jī)上。有機(jī)硅樹脂在含1.0％固體的條件下以400毫升/分鐘的流速施加。然后，該TAD織物帶靠住楊琪干燥機(jī)的表面壓榨，該楊琪干燥機(jī)具有以350pli的最大壓榨壓力操作的傳統(tǒng)的壓輥。織物帶通過傳送輥在楊琪干燥機(jī)的表面上纏繞約39英寸，該傳送輥卸下或稍微離開楊琪干燥機(jī)。使用粘合劑混合物將織物粘合到楊琪干燥機(jī)上，該粘合劑混合物是聚乙烯醇AIRVOL 523和添加到水中的山梨糖醇制成，該聚乙烯醇AIRVOL 523由Air Products andChemical公司制造，該山梨糖醇由Spraying Systems公司在約0.4加侖/分鐘(gpm)的流速和約40psig的操作條件下，通過四個(gè)#6501噴嘴向水中添加。噴霧具有以重量百分比計(jì)約0.5的固體濃度。紙張從楊琪干燥機(jī)取下時(shí)起縐，并具有約92％稠度的最終干燥度，紙張圍繞一個(gè)芯軸纏繞。然后使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)將產(chǎn)品改制成2層浴室紙巾。實(shí)例1的結(jié)果在下面表1中表示。
實(shí)例2在一個(gè)具有22英寸的織物帶寬度的實(shí)驗(yàn)造紙巾機(jī)上制造12英寸寬的紙巾，該紙巾由纖維漿懸浮液制成，該纖維漿懸浮液包括漂白的牛皮紙北方軟木纖維和漂白的牛皮紙桉樹類纖維的未精制的50∶50的纖維混合物。利用分層的、三層流漿箱，通過從每一層淀積漿懸浮液，以形成具有19gsm標(biāo)稱單位重量的混合紙張，從而形成紙巾。流漿箱將漿懸浮液噴射到具有一個(gè)吸輥成形機(jī)的雙長(zhǎng)網(wǎng)成形部分內(nèi)的的兩個(gè)林賽網(wǎng)(Lindsay Wire)2164B成形織物帶之間。為了控制強(qiáng)度，在成形過程之前，在原料內(nèi)以1000毫升/分鐘的速度添加含6％固體的Parez 631 NC。
當(dāng)在兩個(gè)成形織物帶之間以1000英尺/分鐘(fpm)的速度淀積時(shí)，初級(jí)織物在四個(gè)真空箱上傳送，這四個(gè)真空箱分別在接近11，14，13和19英寸汞柱真空的真空壓力下操作。而且包含在兩個(gè)成形織物帶之間的初級(jí)織物經(jīng)過氣壓裝置，該氣壓裝置包括可操作地聯(lián)系并相互整體密封的一個(gè)氣體增壓室和一個(gè)收集箱。氣體增壓室在約150華氏溫度下將空氣加壓到15磅/平方英寸，而收集箱在約11英寸汞柱真空下操作。紙張承受約41.5英寸汞柱的最終壓差，并且在經(jīng)過四個(gè)噴嘴的滯留時(shí)間為7.5毫秒，每個(gè)噴嘴長(zhǎng)度是3/8”的條件下，承受68 SCFM/平方英寸的氣流。恰好在氣壓裝置之前織物的稠度約為30％，而在離開氣壓裝置時(shí)的稠度約為39％。然后利用真空拾取滑軌急速傳送脫去水的織物，該真空拾取滑軌在約10英寸汞柱真空下在三維織物帶上操作，該三維織物帶是一種林賽網(wǎng)(Lindsay Wire)T-216-3 TAD織物帶，其傳送速度比成形織物帶慢20％。恰好在從成形織物帶傳送之前，將水中的一種硅乳膠噴灑到該T-216-3織物帶的紙張一側(cè)上，以便最終傳送到楊琪干燥機(jī)上。然后，該TAD織物帶靠住楊琪干燥機(jī)的表面壓榨，該楊琪干燥機(jī)具有以350pli的最大壓榨壓力操作的傳統(tǒng)的壓輥?？椢飵ㄟ^傳送輥在楊琪干燥機(jī)的表面上纏繞約39英寸，該傳送輥卸下或稍微離開楊琪干燥機(jī)?？椢镆允芸刂频姆绞嚼妹骐H控制混合物粘合到楊琪干燥機(jī)上，該面際控制混合物以活性固體百分比含量為基礎(chǔ)包括約26％的聚乙烯醇，46％的山梨糖醇和28％的赫格利斯(Hercules)M1336聚二醇，這些成分以50和75mg/m2之間的劑量添加?；旌衔镏苽涑梢灾亓坑?jì)小于5％固體的水溶液。紙張以近似90％的稠度在楊琪干燥機(jī)上干燥，然后通過施加足夠的纏繞張力從楊琪干燥機(jī)上“剝落”紙張以便正好在起縐刮刀之前移走紙張。然后紙張纏繞在芯軸上而不用附加壓榨。然后使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)將產(chǎn)品改制成2層浴室紙巾。實(shí)例2的結(jié)果在下面的表1中表示。
實(shí)例3(對(duì)比實(shí)例)紙張由混合比例為50∶40∶10的漂白的牛皮紙北方軟木，漂白的牛皮紙桉樹和軟木BCTMP纖維的混合物形成，它是在約3500fpm的操作條件下利用改良型長(zhǎng)網(wǎng)成形機(jī)成形。單位重量約為20gsm的最終紙張從成形織物帶傳送到標(biāo)準(zhǔn)濕壓毛毯(使用伏輥)。使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)將織物運(yùn)送到15英尺的楊琪干燥機(jī)上，和傳送到該楊琪干燥機(jī)上。使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)使紙張?jiān)跅铉鞲稍餀C(jī)上干燥，并用起縐刮刀將紙張?jiān)诩s95％的稠度下從干燥機(jī)上移走。為了進(jìn)一步增加厚度，紙張經(jīng)過開式牽引輸送到第二楊琪干燥機(jī)(該干燥機(jī)在無通常的罩的條件下操作)，并且使用一種膠乳粘合劑將其粘到干燥機(jī)上。接著，紙張?jiān)倨鹂U并纏繞在一個(gè)芯軸上。然后使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)將產(chǎn)品改制成2層浴室紙巾。本實(shí)例中所用的方法被稱為單獨(dú)再起皺法，該方法可參見英國(guó)專利文獻(xiàn)GB2179949，GB2152961A，和GB2179953BB。實(shí)例3的結(jié)果在下面的表1中表示。
實(shí)例4(對(duì)比實(shí)例)紙張由混合比例為65∶35的漂白的牛皮紙北方軟木和漂白的牛皮紙桉樹類纖維的混合物形成。使用雙網(wǎng)成形機(jī)形成分層結(jié)構(gòu)的紙張，且桉樹類纖維在紙張外側(cè)(空氣側(cè))。利用傳統(tǒng)的真空脫水技術(shù)，將紙張脫水到接近27％的稠度，然后使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)穿透干燥到近似90％的稠度。然后將紙張傳送到楊琪干燥機(jī)，使用PVA作為粘合劑粘合，并且干燥到97％的稠度。然后將紙張卷到一個(gè)芯軸上。然后使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)將產(chǎn)品改制成兩層浴室紙巾。實(shí)例4的結(jié)果在下面的表1中表示。
表1
表1的數(shù)據(jù)清楚地顯示出利用本發(fā)明可以得到紙張/輥性能的改善。在起縐形式中(實(shí)例1)，與盡管為了增加控制的松密度而特別采用附加的再起縐步驟以進(jìn)行控制(實(shí)例3)的厚度相比，本發(fā)明生產(chǎn)的浴室紙巾產(chǎn)品具有較大的紙張厚度，其厚度比為1667微米比1288微米。若沒有該再起縐步驟，其厚度差異將會(huì)更大，因?yàn)樵倨鹂U步驟典型地增加約30％以上的厚度。從輥性能的觀點(diǎn)來說，在保持相同的輥直徑的同時(shí)，該附加的厚度允許去掉27張紙(從280支(count)到253支)。事實(shí)上，盡管紙張數(shù)量減少，本發(fā)明采用的輥在相同的輥直徑下更穩(wěn)固(104比134，較小的數(shù)代表較大的硬度)。從整體考慮，在形成優(yōu)良的輥性能的同時(shí)，本發(fā)明允許輥重量從158克減少到133克(16％)。
在考慮不起縐的實(shí)例(實(shí)例2)時(shí)，輥性能的改善甚至更顯著。這里在保持輥直徑和硬度的同時(shí)，紙張張數(shù)減少到180張(與此對(duì)比，在控制情況下紙張張數(shù)為280)。在這種情況下，輥的重量減少了40％。
另外，本發(fā)明的產(chǎn)品可與實(shí)例4所述的起縐的穿透干燥產(chǎn)品相比。顯然在輥松密度等方面產(chǎn)品具有約略相等的性能。事實(shí)上，穿透干燥的實(shí)例顯示出較低的硬度，它表示本發(fā)明的產(chǎn)品甚至比穿透干燥法的產(chǎn)品更好。
實(shí)例5紙張由混合比例為50∶30∶20的南方漂白牛皮紙松木，漂白牛皮紙北方軟木和漂白牛皮紙桉樹的纖維混合物在以約50fpm運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)造紙巾機(jī)上成形。單位重量為約41克/平方米的最終的紙張?jiān)诔尚慰椢飵线\(yùn)送，然后傳送到T-216-3的模制織物帶上。在傳送點(diǎn)，初級(jí)織物穿過氣壓裝置，該氣壓裝置包括可操作地聯(lián)系并相互(整體)密封的氣體增壓室和收集箱。在該點(diǎn)，紙張從后成形的近似10％的稠度脫水到32-35％的稠度。然后將紙張運(yùn)送到一個(gè)楊琪干燥機(jī)，在此將它傳送到該楊琪干燥機(jī)，該楊琪干燥機(jī)使用經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)噴嘴噴射的聚乙烯醇粘合，并且干燥到55％的稠度。然后，將紙張傳送到后干燥器以便最終干燥并纏繞到一個(gè)芯軸上。然后在最終織物上壓紋成蝶形壓花圖案，以獲得最終的單層紙毛巾產(chǎn)品。實(shí)例5的結(jié)果在下面的表2中表示。
實(shí)例6利用以250fpm機(jī)器速度運(yùn)轉(zhuǎn)的改良型長(zhǎng)網(wǎng)成形機(jī)，使混合比例為65∶35的漂白的牛皮紙南方軟木和軟木BCTMP纖維混合物形成紙張。單位重量接近50克/平方米的最終的紙張傳送到標(biāo)準(zhǔn)濕壓毛毯，并輸送到楊琪干燥機(jī)。經(jīng)過壓輥輥隙，使用標(biāo)準(zhǔn)濕壓技術(shù)將紙張傳送到楊琪干燥機(jī)。使用聚乙烯醇將紙張粘合到干燥機(jī)，并且在近似55％稠度下起縐。然后紙張經(jīng)過開式牽引輸送到一系列罐干燥機(jī)，在此紙張干燥到近似95％的稠度并且纏繞在一個(gè)芯軸上。然后使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)將產(chǎn)品改制成一層紙毛巾。實(shí)例6的結(jié)果在下面的表2中表示。
表2清楚地顯示出本發(fā)明固有的產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)。盡管單位重量減少了19％，但利用本發(fā)明生產(chǎn)的紙毛巾與大規(guī)模濕起縐控制相比在厚度和吸收能力方面具有優(yōu)越性表2
另外，本發(fā)明的產(chǎn)品具有較高的CD伸張率，這樣紙巾在使用中的“韌性”增加。作為最終的產(chǎn)品，利用本發(fā)明生產(chǎn)的輥具有較大直徑(5.3英寸比5.0)和更大的硬度(0.191比0.277)。與此同時(shí)，由于紙張大小和張數(shù)固定，輥重量減少了19％。
實(shí)例7利用如實(shí)例1所述的成形設(shè)備和結(jié)構(gòu)，使混合比例為50∶50的漂白牛皮紙北方軟木和漂白牛皮紙桉樹的纖維混合物形成紙張。在這種情況下，機(jī)器速度是2500fpm。單位重量接近20磅/2880ft2的最終的紙張，穿過四個(gè)分別是19.8，19.8，22.6和23.6英寸汞柱的真空箱。然后最終的紙張經(jīng)過如實(shí)例1所述的附加的整體密封脫水系統(tǒng)傳送。調(diào)節(jié)氣壓裝置以便使氣體增壓室內(nèi)維持15psig壓力，并且利用前和后氣壓裝置樣品來測(cè)量稠度。實(shí)例7的結(jié)果在下面的表3中表示。
實(shí)例8
除了氣壓裝置重新配置以取消在氣壓裝置的氣體增壓室和相關(guān)的收集箱之間的整體密封之外，重復(fù)實(shí)例7的試驗(yàn)。特別是，使密封荷載和因此產(chǎn)生的橫向密封片的碰撞減少，直到氣體增壓室和收集箱之間的泄漏明顯為止。在這一點(diǎn)上，氣壓裝置氣體增壓室/收集箱的布置設(shè)置成標(biāo)稱的0.1英寸間隙，盡管不可能實(shí)際看到氣體增壓室和收集箱之間的空間，因?yàn)樗豢椢飵Ш图垙堈紦?jù)。流入氣體增壓室的氣流增加到壓縮機(jī)可提供的最大氣流，并采得后面的脫水稠度樣本。實(shí)例8的結(jié)果在下面的表3中表示。
表3
如表3所示，整體密封程度的任何減低導(dǎo)致氣壓裝置的脫水能力顯著損失。特別是，當(dāng)失去整體密封時(shí)，即使氣體增壓室和收集箱仍然與織物帶明顯接觸，仍有接近25％以下的水脫去(0.61磅/磅比0.81)。后脫水稠度的2％的損失將轉(zhuǎn)變成機(jī)器的接近10％的速度降低，由于干燥的限制，該機(jī)器速度受到限制。在轉(zhuǎn)換成本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的溫壓機(jī)上希望進(jìn)行這種限制。
前面的試驗(yàn)試圖說明使用例如屬于Valmet Corporation的美國(guó)專利5，230，776所描述的公知的技術(shù)所可能得到的最大可能的結(jié)果。在實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)備不一定如上所述操作，這是由于在試驗(yàn)期間會(huì)產(chǎn)生的過大噪聲和由非整體密封脫水設(shè)備產(chǎn)生的空氣的射流。盡管沒有特別指出，在實(shí)際應(yīng)用中，可考慮美國(guó)專利5，230，776中所述的設(shè)備可在1英寸或更大的間隔條件下操作，在該條件下，脫水顯著減少，并且將導(dǎo)致更大的空氣消耗。實(shí)際上，這種無效率會(huì)導(dǎo)致更多的附加能量耗費(fèi)和速度降低，因此這種技術(shù)不適合商業(yè)設(shè)備。
實(shí)例9如實(shí)例1所述，以2000fpm速度運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，使用混合比例為50∶50的漂白的牛皮紙北方軟木和漂白牛皮紙桉樹的纖維混合物，形成20gsm的紙張。然后，使用分別接近18，18，17和21英寸真空能級(jí)的4個(gè)真空箱使紙張真空脫水。取得真空箱稠度樣本。結(jié)果在表4中表示。
實(shí)例10重復(fù)實(shí)例9的試驗(yàn)，但是添加蒸汽“吹箱”(Devronizer)，以便增加脫水。蒸汽箱與真空箱沒有整體密封，并且希望它與美國(guó)專利5，230，776中公開的裝置類似。流到Devronizer的蒸汽近似每小時(shí)(300磅)。而且采集稠度樣本，以便確定由于附加蒸汽吹箱導(dǎo)致的增加。結(jié)果在表4中表示。
實(shí)例11重復(fù)實(shí)例8的試驗(yàn)，但將實(shí)例1的整體密封氣壓裝置增加到該工藝中。氣壓裝置在15psig送氣壓力和17英寸汞柱的真空能級(jí)下操作。而且，采集稠度樣本，以便確定由于附加整體密封氣壓裝置導(dǎo)致的增加。結(jié)果在表4中表示。
表4
表4的數(shù)據(jù)清楚地顯示使用整體密封氣壓裝置要比使用蒸汽吹箱帶來更大的稠度增加。吹箱使稠度增加0.6％，而整體密封氣壓裝置在蒸汽吹箱導(dǎo)致的稠度增加的基礎(chǔ)上使稠度再增加8.5％。由于紙張經(jīng)過四個(gè)真空箱已經(jīng)脫水到24.2％的稠度(實(shí)例9)，因此，增加足夠的真空和/或蒸汽吹箱以使稠度提高到可達(dá)到商業(yè)可行速度的水平，這是不切合實(shí)際的。但是，添加整體密封氣壓裝置(實(shí)例11)，可使稠度提高到利用改進(jìn)的濕壓設(shè)計(jì)可達(dá)到商業(yè)速度的水平。
前面詳細(xì)地描述是出于解釋的目的。這樣，在不超出本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的前提下，本發(fā)明可作許多修改和變化。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分的可替代或可選擇的特征可用來形成其它實(shí)施例。另外，兩個(gè)命名的部件可代表同樣結(jié)構(gòu)的部分。而且，可使用不同的替代工藝和設(shè)備構(gòu)造，例如，特別是原料制備、流漿箱、成形織物帶、織物傳送器、起縐和干燥。因而，本發(fā)明不應(yīng)受所述具體實(shí)施例的限制，而應(yīng)受權(quán)利要求書及其等效范圍的限制。
權(quán)利要求
1．一種用來制造纖維素織物的方法，該方法的步驟包括(a)將造紙纖維的水懸浮液淀積在一個(gè)循環(huán)的成形織物帶上，以形成濕織物；(b)采用非擠壓性脫水裝置使?jié)窨椢锩撍郊s30％或更大的稠度，由于該非擠壓性脫水裝置與濕織物形成整體密封，因此它適合使加壓流體以約5磅/平方英寸或更大的表壓基本上透過織物流動(dòng)；(c)將濕織物傳送到模制織物帶；(d)使已脫水并且模制過的織物壓靠在加熱的烘燥缸的表面上，以便使織物至少部分干燥；和(e)使織物干燥到最終干燥度。
2．一種制造纖維素織物的方法，該方法包括下述步驟(a)將造紙纖維的水懸浮液淀積在一個(gè)循環(huán)的成形織物帶上，以形成濕織物；(b)使?jié)窨椢锩撍郊s10％至約30％的稠度；(c)采用氣壓裝置使?jié)窨椢镅a(bǔ)充脫水到約30％至約40％的稠度，由于在氣體增壓室和收集裝置之間形成的整體密封，因此該氣壓裝置適合使加壓流體以約5磅/平方英寸或更大的表壓基本上透過織物流動(dòng)；(d)將濕織物傳送到模制織物帶，以便使織物具有模制結(jié)構(gòu)和約8立方厘米/克或更大的松密度；(e)用織物帶使已脫水和已模制的織物壓靠在加熱烘燥缸的表面上，以使織物保持模制結(jié)構(gòu)和約8立方厘米/克或更大的松密度；及(f)使織物干燥到最終的干燥度。
3．一種制造纖維素織物的方法中，該方法包括下述步驟(a)將造紙纖維的水懸浮液淀積在一個(gè)循環(huán)的成形織物帶上，以形成濕織物；(b)將濕織物夾在一對(duì)織物帶之間，該對(duì)織物帶的至少其中之一是三維的模制織物帶；(c)使夾在中間的濕織物結(jié)構(gòu)穿過氣體增壓室和收集裝置之間，三維模制織物帶布置在溫織物和收集裝置之間，氣體增壓室和收集裝置可操作地相聯(lián)，并且適合在濕織物的兩面產(chǎn)生約30英寸汞柱或更大的壓差，和產(chǎn)生穿過溫織物的每平方英寸每分鐘約10標(biāo)準(zhǔn)立方英尺或更大的加壓流體流；(d)利用加壓流體流使?jié)窨椢锩撍郊s30％或更大的稠度；(e)用織物帶使已脫水的織物壓靠在加熱烘燥缸的表面上；和(f)使織物干燥到最終的干燥度。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于非擠壓性脫水裝置將織物的稠度增加約5％至約20％。
5．如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于織物補(bǔ)充脫水到約32％或更大的稠度。
6．如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于織物補(bǔ)充脫水到約34％或更大的稠度。
7．如權(quán)利要求1，2或3所述的方法，其特征在于織物兩面上的壓差是約30英寸汞柱或更大。
8．如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于織物兩面上的壓差是從約35至約60英寸汞柱。
9．如權(quán)利要求1，2或3所述的方法，其特征在于加壓流體加壓到約5至約30磅/平方英寸。
10．如權(quán)利要求1，2或3所述的方法，其特征在于收集裝置包括一個(gè)真空箱，該真空箱抽出一大于0至約25英寸汞柱的真空。
11．如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于在氣壓裝置中的滯留時(shí)間是約10或更少。
12．如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于在氣壓裝置中的滯留時(shí)間是約7.5或更少。
13．如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于織物以約1000英尺/分鐘或更大的速度運(yùn)行，并且從進(jìn)入氣壓裝置到離開氣壓裝置織物稠度增加約5％或更大。
14．如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于織物以約2000英尺/分鐘或更大的速度運(yùn)行，并且從進(jìn)入氣壓裝置到離開氣壓裝置織物稠度增加約5％或更大。
15．如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于濕織物以約2000英尺/分鐘或更大的速度運(yùn)行。
16．如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于供給氣體增壓室的約85％或更多的加壓流體透過濕織物流動(dòng)。
17．如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于供給氣體增壓室的約90％或更多的的加壓流體透過濕織物流動(dòng)。
18．如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于加壓流體的溫度是約300攝氏度或更小。
19．如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于加壓流體的溫度是約150攝氏度或更小。
20．如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于加熱的烘燥缸包括干燥機(jī)罩，并且在織物進(jìn)入干燥機(jī)罩之前，壓靠住烘燥缸的織物帶與干燥機(jī)罩分開。
21．如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于壓靠住烘燥缸的織物帶纏繞在烘燥缸上，其纏繞量小于織物與烘燥缸接觸的全距離。
22．如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于使用一對(duì)傳送輥將織物傳送到加熱的烘燥缸，該傳送輥形成預(yù)定跨度的延伸纏繞。
23．如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于一個(gè)或兩個(gè)傳送輥不被抵靠加熱的烘燥缸加載。
24．如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于一個(gè)或兩個(gè)傳送輥被抵靠加熱的烘燥缸加載。
25．如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于織物以約350磅/線性英寸或更小的壓靠壓力壓靠在烘燥缸上。
26．如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于將防粘劑添加到壓靠在加熱的烘燥缸上的織物帶上，以方便模制織物的傳送。
27．如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于加壓流體流將織物傳送到模制織物帶。
28．如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于將脫水的織物急速傳送到織物帶上。
29．如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于將織物從加熱的烘燥缸上取下而不起縐。
30．如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于織物干燥到約95％或更高稠度，并在其后起縐。
31．如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于織物在加熱的烘燥缸的表面上部分干燥到從約40％到約80％的稠度，濕起縐，然后最終干燥到約95％或更大的稠度。
32．由權(quán)利要求1、2或3的方法制造的吸收紙巾。
全文摘要
利用整體密封的氣壓裝置通過改進(jìn)的濕壓法來制造紙巾。在初始成形和傳統(tǒng)的真空脫水之后,濕織物與較粗糙的織物帶的表面輪廓一致,以便使織物具有帶紋理的表面。通過在織物兩面產(chǎn)生至少30英寸汞柱的壓差和透過織物的至少500SCFM/IN
文檔編號(hào)D21F1/48GK1282394SQ98812354
公開日2001年1月31日 申請(qǐng)日期1998年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月31日
發(fā)明者M·A·赫爾曼斯, 陳善樑, F·G·德呂克, R·I·古斯基, F·S·哈達(dá), R·J·坎普斯, C·R·托姆索維克, 陳芳洲 申請(qǐng)人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司