專利名稱：薄頁紙的濕壓榨方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及造紙方法，更準確地說，本發(fā)明涉及通過在壓區(qū)中對紙幅進行濕壓榨而制備濕壓榨紙幅的方法。
背景技術(shù)：
一次性紙制品如搽面紙、衛(wèi)生紙、毛巾紙等通常由一層或多層紙幅制得。如果將所述制品用于其預(yù)定用途的話，形成制品的紙幅必須具有某些物理特性。在這些特性中，更為重要的特性是強度、柔軟度和吸收性。強度是紙幅在使用期間保持物理完整性的能力。柔軟度是當使用者在其手中揉搓紙張并用紙幅接觸其各身體部分時，使用者感覺到的愉快觸感。當紙幅挺度下降時，柔軟度通常將增加。吸收性是紙幅吸收并保持流體的特性。通常，紙幅的柔軟度和/或吸收性以犧牲紙幅的強度為代價而增加。因此，人們一直試圖開發(fā)出這樣的造紙方法，這些方法能提供具有希望強度特性的、柔軟且吸收性的紙幅。
授權(quán)于Sanford等人的US3,301,746披露了一種利用穿透干燥系統(tǒng)進行加熱預(yù)干燥的紙幅。然后在烘缸上利用織物壓節(jié)圖案對紙幅部分進行壓實。盡管Sanford等人的方法旨在不損害抗張強度下提供改善的柔軟度和吸收性，但Sanford等人的方法中，利用穿透干燥烘缸除去水份耗能巨大，因此該方法是十分昂貴的。
授權(quán)于Justus的US3,537,954披露了一種在上織物和下成形網(wǎng)之間形成的紙幅。當紙幅夾在所述織物和相對柔軟且有彈性的造紙毛毯之間的壓區(qū)中時，將圖案賦予所述紙幅。授權(quán)于Hulit等人的US4,309,246披露了將未壓實的濕紙幅輸送至由紡織元件制得的網(wǎng)眼壓印織物上，以及在第一壓區(qū)中在造紙毛毯和所述壓印織物之間對紙幅進行壓榨。然后，通過壓印織物將紙幅從第一壓區(qū)送至烘缸處的第二壓區(qū)。授權(quán)于Turunen等人的US4,144,124披露了帶有雙網(wǎng)成形器的造紙機，所述成形器有一對環(huán)狀織物，其可以是毛毯。其中一環(huán)狀織物將紙幅送至壓榨部。所述壓榨部可包括將紙幅送至壓榨部的環(huán)狀織物，可以是毛毯的另一環(huán)狀織物，以及用于紙幅構(gòu)圖的網(wǎng)。
Ampulski等人的PCT出版物WO95/17548(US優(yōu)先權(quán)日為1993年12月20日，出版日期為1995年6月29日)和Trokhan等人的PCT出版物WO96/00813(US優(yōu)先權(quán)日為1994年6月29日，出版日期為1996年1月11日)披露了使用脫水毛毯層的造紙方法。
可以使用壓花對紙幅進行構(gòu)圖。然而，在紙幅干燥之后對紙幅進行壓花可使纖維鍵斷裂，并最終將使紙幅的強度下降。
盡管在現(xiàn)有技術(shù)中披露了紙幅合適的制備方法，但造紙界的科學(xué)家們一直在探索更好的使紙張結(jié)構(gòu)構(gòu)圖的方法，所述方法既經(jīng)濟又能使強度增加，同時又不損害紙幅的柔軟度和吸收性。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種使薄頁紙幅脫水并模制成形的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供無壓花、構(gòu)圖的薄頁紙幅。
本發(fā)明的另一目的是提供一種在紙幅壓榨期間增加從紙幅中脫水的方法。
本發(fā)明的另一目的是在毛毯層之間對紙幅和壓印元件進行壓榨，以便使紙幅構(gòu)圖并增加從紙幅中的脫水。
發(fā)明概要本發(fā)明提供了一種使紙幅進行模制和脫水的方法，以便提供無壓花、構(gòu)圖的薄頁紙幅。該方法包括在成形元件上形成造紙纖維的紙胚，所述紙胚有第一面和第二面。然后將紙胚從多孔成形元件輸送至帶有紙幅壓印表面的壓印元件上。使紙幅在壓印元件上進行撓曲，以便形成造紙纖維的非單平面的紙幅。
將紙幅、壓印元件、兩個毛毯層、以及多孔背襯元件(foraminous backingmember)送至壓區(qū)中。將其中之一的毛毯層設(shè)置成與紙幅鄰接，其中之一的毛毯層設(shè)置成與壓印元件鄰接，而多孔背襯元件設(shè)置成與其中之一的毛毯層鄰接。
在一實施方案中，壓印元件將非單平面的紙幅送至壓區(qū)中。紙幅、壓印元件和第一脫水毛毯層設(shè)置在壓區(qū)中第二脫水毛毯層和多孔背襯元件之間。第一脫水毛毯設(shè)置在紙幅和多孔背襯元件的中間，其中第一毛毯層的表面設(shè)置成鄰接紙幅的第一面。紙幅壓印元件設(shè)置在紙幅和第二脫水毛毯層中間，其中，壓印元件的紙幅壓印表面設(shè)置成鄰接紙幅的第二面。
本發(fā)明的方法包括在壓區(qū)中對中間紙幅進行壓榨的步驟，以便進一步使造紙纖維撓曲進入紙幅壓印元件的撓曲導(dǎo)管部分中。從紙幅中壓榨出并被第一脫水毛毯層的第一表面接收的水份可通過多孔背襯元件從第一脫水毛毯層的反面排出。
多孔背襯元件提供了接收通過第一脫水毛毯層的水份的流道，借此，使得第一脫水毛毯層能接收從紙幅壓榨出的另外的水份。優(yōu)選的是，多孔背襯元件的空隙體積至少約100克/米2以接受來自紙幅的通過第一脫水毛毯的水份。多孔背襯元件的空隙體積優(yōu)選至少約200克/米2，更優(yōu)選為約400-約600克/米2。
另外，多孔背襯元件的壓縮率低于約50％，以致使，當多孔背襯元件通過壓區(qū)時，多孔背襯元件的空隙體積保持松散的。優(yōu)選的是，設(shè)置成與第一脫水毛毯層鄰接的多孔背襯元件的表面具有至少約20％的開孔面積，以便當紙幅和第一脫水毛毯在壓區(qū)中進行壓榨時接收從第一脫水毛毯排出的水份。
多孔背襯元件可由紡織長絲組成，并且可以是連續(xù)帶的形式。在另一實施方案中，多孔背襯元件可包含構(gòu)圖的樹脂層。
在一實施方案中，多孔背襯元件包含連接至脫水毛毯層上的、構(gòu)圖的樹脂層。例如，構(gòu)圖的樹脂層可連接至第一脫水毛毯層上。
構(gòu)圖的樹脂層的開孔面積至少約20％，從而提供由第一毛毯層的足夠的流動面積。構(gòu)圖的樹脂層優(yōu)選具有小于或等于約80％的開孔面積，以便防止樹脂層的壓縮，壓縮將使得接收來自第一毛毯層水份的空隙體積下降。
第一毛毯層有與紙幅接觸的第一紙幅面和反面的第二面。第一毛毯層可包含連接至紡織增強元件的纖維的無紡絮墊。構(gòu)圖樹脂層連接至第一毛毯層的第二面上。在第一紙幅面上絮墊的定量可大于在第一毛毯層的第二面上絮墊的定量。在第一紙幅面上絮墊的纖維纖度可以比在第二面上絮墊的纖維纖度細。在一實施方案中，基本將所有的絮墊施加至第一毛毯層的紙幅面(接觸紙幅的面)上。
附圖概述盡管說明書以特別指出的權(quán)利要求結(jié)束并明確限定了本發(fā)明，但根據(jù)結(jié)合附圖的下面說明，將能更好的理解本發(fā)明，其中附

圖1是連續(xù)造紙機的一個實施方案的流程圖，該圖闡明了使紙幅從多孔成形元件輸送至多孔壓印元件上，將多孔壓印元件上的紙幅送至壓區(qū)，并對載在壓區(qū)中多孔壓印元件上的紙幅進行壓榨。
圖2是多孔壓印元件平面圖的簡單說明，所述壓印元件有包含限定在多孔壓印元件內(nèi)的、宏觀單平面的、構(gòu)圖的連續(xù)網(wǎng)狀紙幅壓印表面的第一紙幅接觸面，和許多不連續(xù)的、隔離的、非連接的撓曲導(dǎo)管。
圖3是沿線3-3取的圖2示出的一部分多孔壓印元件的簡略橫截面圖。
圖4是能用作多孔背襯元件的紡織長絲織物的簡略平面圖。
圖5是壓區(qū)放大的簡圖說明，示出了第一脫水毛毯層、紙幅和設(shè)置在壓區(qū)中第二脫水毛毯層和多孔背襯元件之間的紙幅壓印元件；多孔背襯元件呈紡織長絲織物的形式。
圖6是紙幅的平面示意圖。
圖7是沿圖6中的線6-6取的紙幅的簡略橫截面圖。
圖8是圖7的紙幅的放大的簡略視圖。
圖9是連續(xù)造紙機的一個實施方案的簡略說明，示出了將紙幅從多孔成形元件輸送至包含毛毯層的復(fù)合壓印元件上，將復(fù)合壓印元件上的紙幅送至壓區(qū)中，使紙幅的一面貼在連接壓區(qū)中多孔背襯元件的毛毯層的紙幅面上，并在壓區(qū)中對紙幅進行壓榨。
圖10是圖9壓區(qū)放大的簡圖說明，其中，示出了設(shè)置在壓區(qū)中復(fù)合壓印元件和第一毛毯層的中間的紙幅，其中，使包含構(gòu)圖樹脂層的多孔背襯元件連接至第一脫水毛毯層上，其中復(fù)合壓印元件包含連接至第二脫水毛毯層上的構(gòu)圖樹脂層。
圖11是多孔背襯元件的簡略橫截面說明，所述元件包含連接至第一脫水毛毯層上的構(gòu)圖樹脂層。
圖12是復(fù)合壓印元件的簡略橫截面說明，所述壓印元件包含連接至第二脫水毛毯層上的構(gòu)圖樹脂層。
圖13是圖5示出的實施方案的替代實施方案的放大的簡略說明。
圖14是圖10示出的實施方案的替代實施方案的放大的簡略說明。
發(fā)明詳述圖1說明能用于實施本發(fā)明的連續(xù)造紙機的一個實施方案。本發(fā)明的方法包含順序進行的許多步驟或操作。盡管本發(fā)明的方法優(yōu)選以連續(xù)的方式進行，但應(yīng)理解的是，本發(fā)明也包含間歇操作，如手抄紙制備法。通過理解由所附權(quán)利要求確定的本發(fā)明的范圍，將描述各步驟優(yōu)選的順序。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，在多孔成形元件11上，由造紙纖維的水分散體形成造紙纖維的紙胚120。然后，優(yōu)選通過真空遞紙，將紙胚120傳遞至多孔壓印元件219上，所述元件有包含紙幅壓印表面和撓曲導(dǎo)管部分的第一紙幅接觸面220。在不使紙幅致密化的情況下，紙胚120中的部分造紙纖維被撓曲入多孔壓印元件219的撓曲導(dǎo)管部分中，由此形成了非單平面的中間紙幅120A。
將在多孔壓印元件219上的中間紙幅120A從多孔成形元件11送至壓區(qū)300。所述壓區(qū)300的縱向長度至少約為3.0英寸，并且可包含相對的凸面和凹面的壓榨表面；其中凸面的壓榨表面由壓榨輥362提供，而相對的凹面的壓榨表面由瓦形壓榨組件700提供。另外，壓區(qū)300可在兩個壓榨輥之間形成。
使紙幅120A送入支撐在壓印元件219上的壓區(qū)300中。參考圖1和5，將第一脫水毛毯層320，紙幅120A和紙幅壓印元件219設(shè)置在壓區(qū)300中第二脫水毛毯層360和多孔背襯元件350之間。在圖5中，多孔背襯元件350呈紡織長絲織物的形式。
第一脫水毛毯層320有設(shè)置成在壓區(qū)300中與中間紙幅120A的第一面122鄰接的第一表面325。將紙幅壓印元件219的紙幅接觸面220設(shè)置成在壓區(qū)300中與中間紙幅120A的第二面124鄰接。第一脫水毛毯層320設(shè)置在壓區(qū)300中紙幅120A和多孔背襯元件350的中間。如圖5所示，第一脫水毛毯層320的第二表面327設(shè)置成與多孔背襯元件350鄰接。
隨后，從紙幅120A中壓榨出并被第一脫水毛毯層320在第一表面325處接收的水份，可排出第一脫水毛毯層的第二表面327，并進入多孔背襯元件350的開孔中。多孔背襯元件350中的開孔提供了多孔背襯元件350從第一脫水毛毯層320接收的水份的容器。當水份離開第二表面327并進入多孔背襯元件350中的開孔時，可以通過第一脫水毛毯層320從紙幅120A中接收另外的水份。因此，添加多孔背襯元件350將在沒有伴隨壓區(qū)300輔加的真空裝置下改善壓區(qū)300的紙幅脫水能力。
在壓區(qū)300中在壓印元件219和第一毛毯層320之間，對中間紙幅120A進行壓榨，以便進一步使部分造紙纖維撓曲進入壓印元件219的撓曲導(dǎo)管部分中，并使涉及紙幅壓印元件的紙幅壓印表面的部分中間紙幅120A致密化。如上所述，從紙幅120A壓榨出的水份將排出紙幅120A的第一面122。另外，從紙幅120A壓榨出的水份也從紙幅的第二面124中排出，并通過壓印元件219的開孔而被第二脫水毛毯層360接收。因此，通過從紙幅的兩側(cè)除去水份而使紙幅120A進行有效地脫水，由此形成比中間紙幅120A相對更為干燥的模制的紙幅120B。
在壓區(qū)300的出口處，第一毛毯層320能與模制的紙幅120B分離，第二毛毯層360能與壓印元件219分離，如圖5所示。因此，在壓區(qū)300中壓榨之后，保持在第一毛毯層320中的水份與紙幅120B分離，而保持在第二毛毯層360中的水份與壓印元件219分離。這種分離將有助于防止紙幅120B的再次濕潤。
優(yōu)選的是，使來自壓區(qū)300的模制的紙幅120B載在多孔壓印元件219上。模制的紙幅120B可通過使加熱的空氣首先通過模制的紙幅，然后通過多孔壓印元件219而在穿透干燥器400中進行預(yù)干燥，由此進一步對模制的紙幅120B進行干燥。另外，所述的干燥器400可以省略。
然后，如在輥209和烘缸510之間形成的壓區(qū)處，使多孔壓印元件219的紙幅壓印表面壓印入模制的紙幅120B中，由此形成了一壓印的紙幅120C。所述輥209可以是真空壓輥，或可以是實心輥或鉆閉孔的輥(blinddrilled roll)。
將紙幅壓印表面壓印入模制的紙幅中能進一步使結(jié)合紙幅壓印表面的紙幅部分致密化。然后在烘缸510上對壓印的紙幅120C進行干燥，并通過刮刀524由烘缸使紙幅起皺。
當更詳細地探索本發(fā)明的處理步驟時，實施本發(fā)明的第一步驟是提供從木漿得到的造紙纖維的水分散體，以便形成紙胚120。用于本發(fā)明的造紙纖維通常包括由木漿得到的纖維。其它的纖維素纖維的紙漿纖維如棉短絨、甘蔗渣等也能使用，并且也包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。合成纖維如人造絲，聚乙烯纖維和聚丙烯纖維也可以與天然纖維素纖維結(jié)合使用。一種可以使用的舉例性的聚乙烯纖維是PulpexTM(得自Hercules，Inc.，Wilmington，Delaware)。可使用的木漿包括化學(xué)木漿，如牛皮紙漿，亞硫酸鹽漿和硫酸鹽漿，以及機械漿，例如包括磨木漿，熱磨機械漿和化學(xué)改性的熱磨機械漿?？梢允褂糜砷熑~樹(下文也稱之為“闊葉木”)和針葉樹(下文也稱之為“針葉木”)得到的紙漿以及闊葉木和針葉木的組合紙漿。另外，也可以用于本發(fā)明的是由回用紙得到的纖維，所述回用紙可以包含上述纖維的任何一種或所有種類，以及其它的非纖維素材料，如用來幫助最初造紙的填料和粘合劑。
除造紙纖維以外，還可以將其它組份或材料添加至造紙配料中。所希望的添加劑的種類將取決于薄頁紙打算的特殊的最終用途。例如，在衛(wèi)生紙、毛巾紙、搽面紙和其它類似的制品中，高濕強度是希望的特性。因此，經(jīng)常將現(xiàn)有技術(shù)中稱為“濕強度”樹脂的化學(xué)物質(zhì)添加至造紙配料中。
在TAPPI專題論文第29冊中，可找到造紙技術(shù)中使用的有關(guān)濕強度樹脂的綜述，紙張和紙板的濕強度，制漿造紙技術(shù)協(xié)會(紐約，1965)。最為常用的濕強度樹脂通常是呈陽離子性的。聚酰胺-表氯醇樹脂是業(yè)已發(fā)現(xiàn)特別有用的陽離子濕強度樹脂。合適的這類樹脂描述于US3,700,623(1972年10月24日授權(quán))和US3,772,076(1973年11月13日授權(quán))中，所述這兩個專利均是授權(quán)于Keim的并且在此引入作為參考。一種有用的聚酰胺-表氯醇樹脂的市場來源得自Hercules，Inc.(Wilming-ton，Delaware)，該公司以商標KymeneTM557H出售所述的樹脂。
另外還發(fā)現(xiàn)，聚丙烯酰胺樹脂也可用作濕強度樹脂。這些樹脂描述于US3,556,932(1971年1月19日授權(quán)于Coscia等人)和US3,556,933(1971年1月19日授權(quán)于Williams等人)，在此引入這兩篇專利作為參考。一種聚丙烯酰胺樹脂的市場來源得自American Cyanamid公司(Stanford，Connecticut)，該公司以商標ParezTM631NC出售所述的樹脂。
其它可用于本發(fā)明的水溶性陽離子樹脂是脲醛樹脂和蜜胺甲醛樹脂。這些多官能樹脂的更為常用的官能團是含氮基團，如氨基基團和連接至氮原子上的羥甲基基團。另外，聚乙烯亞胺型樹脂也可用于本發(fā)明。此外，暫時濕強度樹脂如Caldas 10(由Japan Carlit制造)和CoBond 1000(由National Starchand Chemical Company制造)也可用于本發(fā)明。應(yīng)理解的是，將如上所述的化合物如濕強度樹脂和暫時濕強度樹脂添加至紙漿配料中，對于實施本發(fā)明而言是非強制性的并且不是必須的。
盡管可以使用在除水以外的液體中的纖維分散體，但優(yōu)選由造紙纖維的水分散體制備紙胚120。將纖維分散于水中，形成濃度約0.1-約03％的水分散體。分散體，漿液，紙幅，或其它體系的百分濃度定義為100乘以所述體系中干燥纖維的重量除以該體系總重量所得到的商。纖維重量總是以絕干纖維為準來表示。
實施本發(fā)明的第二步驟是形成造紙纖維的紙胚120。參考圖1，將造紙纖維的水分散體送至可以是任何常規(guī)設(shè)計的網(wǎng)前箱18。通過該網(wǎng)前箱18，將造紙纖維的水分散體送至多孔成形元件11上，形成紙胚120。成形元件11可包含連續(xù)的長網(wǎng)。另外，多孔成形元件11可包含連接至連續(xù)的增強結(jié)構(gòu)上的許多聚合物突起物，以提供具有兩個或多個不同定量區(qū)的紙胚120，如1993年9月14日授權(quán)于Trokhan等人的US5,245,025；和1996年6月18日授權(quán)于Trokhan等人的US5,527,428所述，在此引入這兩篇專利作為參考。盡管在圖1中示出了單個成形元件11，但可以使用單網(wǎng)或雙網(wǎng)成形裝置，新月形成形裝置，以及其它的成形網(wǎng)構(gòu)形，如S或C吊線構(gòu)形(wrapconfiguration)。
另外，還可以將兩層或多層包含不同特性、如不同纖維種類的纖維配料送至成形元件，以形成層狀紙胚。為披露纖維的層合方法，在此引入US4,300,981(Carstens)和US3,994,771(Morgan等人)作為參考。
通過胸輥12和許多轉(zhuǎn)向輥支承成形元件11，其中，只有兩個轉(zhuǎn)向輥13和14示于圖1中。通過未示出的驅(qū)動裝置，沿箭頭81所指的方向驅(qū)動成形元件11。通過使造紙纖維的水分散體沉積至多孔成形元件11上并除去一部分水分散介質(zhì)而由該分散體形成紙胚120。紙胚120有接觸多孔成形元件11的第一紙幅面122和相反的第二紙幅面124。
可以連續(xù)的造紙方法形成紙胚120，如圖1所示，或另外地通過間歇法來形成紙胚，如可使用手抄紙制備法。在造紙纖維的水分散體沉積至多孔成形元件11上之后，通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的方法，通過除去部分的水分散介質(zhì)而形成紙胚120?？梢允褂谜婵障洹⒊尚伟?、脫水板等從多孔成形元件11上的水分散體中脫除水份。紙胚120與成形元件11一起繞轉(zhuǎn)向輥13運行，并貼近多孔壓印元件219。
多孔壓印元件219有第一紙幅接觸面220和第二面240。在示于圖2和3的實施方案中，紙幅接觸面220有紙幅壓印表面222和撓曲導(dǎo)管部分230。撓曲導(dǎo)管部分230形成至少一部分從第一面220延伸至第二面240的連續(xù)通道，用于使水通過多孔壓印元件219。因此，當沿多孔壓印元件219的方向從造紙纖維的紙幅中除去水份時，可以在不必再與造紙纖維的紙幅接觸的情況下，處理這些水份。多孔壓印元件219可包含環(huán)狀帶，如圖1所示，并且可通過許多輥201-217來支承。
多孔壓印元件219通過驅(qū)動裝置(未示出)沿圖1所示的方向281(相應(yīng)于縱向)驅(qū)動。多孔壓印元件219的第一紙幅接觸面220可以用乳液進行噴涂，所述乳液包含約90％重量水，約8％石油潤滑油，約1％鯨蠟醇以及約1％表面活性劑如Adogen TA-100。所述的乳液有助于紙幅從壓印元件219遞至烘缸510上。當然，應(yīng)理解的是，如果用間歇法制造手抄紙的話，多孔壓印元件219無需包含環(huán)狀帶。
在圖2和3所示的實施方案中，多孔壓印元件219的第一紙幅接觸面220包含構(gòu)圖的樹脂層，該樹脂層具有宏觀單平面的、構(gòu)圖的、連續(xù)的網(wǎng)狀紙幅壓印表面222。在壓印元件219的多孔樹脂層中，連續(xù)的網(wǎng)狀紙幅壓印表面222限定許多不連續(xù)的、分離的、非連接的撓曲導(dǎo)管230。所述撓曲導(dǎo)管230有可以是無規(guī)形狀和分布的開孔239，但優(yōu)選的是，在第一紙幅接觸面220上其為均勻形狀且以重復(fù)、預(yù)選圖案進行分布。具有連續(xù)網(wǎng)狀紙幅壓印表面222和不連續(xù)的撓曲導(dǎo)管230的這樣的構(gòu)圖樹脂層可用于形成一紙張結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)具有一連續(xù)、相對高密度的網(wǎng)狀區(qū)和分布在整個連續(xù)、相對高密度網(wǎng)狀區(qū)中的許多相對低密度的圓頂(domes)，如1985年7月9日授權(quán)于Trokhan的US4,528,239所述，在此引入該專利作為參考。
除圖2所示出的六邊形開孔239的形狀以外，開孔239的合適形狀包括但不局限于圓形，橢圓形和多邊形。開孔239可以縱、橫對準的方式彼此規(guī)則且均勻地排列。另外，開孔239可以縱向(MD)和橫向(CD)雙向交錯的方式排列，如圖2所示，其中縱向指的是平行于紙幅通過設(shè)備的流動方向，而橫向為垂直于縱向的方向。帶有連續(xù)的網(wǎng)狀紙幅壓印表面222和不連續(xù)的、分離的撓曲導(dǎo)管230的多孔壓印元件219可根據(jù)引入本發(fā)明作為參考的下列專利的教導(dǎo)來制備US4,514,345(1985年4月30日授權(quán)于Johnson等人)；US4,529,480(1985年7月16日授權(quán)于Trokhan)；和US5,098,522(1992年3月24日授權(quán)于Smurkoski等人)；以及US5,514,523(1996年5月7日授權(quán)于Trokhan等人)。
參考圖2和3，多孔壓印元件219可包括用于增強多孔壓印元件219的紡織增強元件243。盡管可使用任何常規(guī)的織造圖案，但所述增強元件243可包括縱向增強紗242和橫向增強紗241。通過紗241和242之間的空隙形成的紡織增強元件243的開孔小于撓曲導(dǎo)管230的開孔239的尺寸。紡織增強元件243中的開孔和撓曲導(dǎo)管230的開孔239一起將提供從第一面220延伸至第二面240的連續(xù)通道，以便通過多孔壓印元件219將水份帶走。
紙幅壓印表面222的面積，作為第一紙幅接觸表面220總面積的百分比，應(yīng)從約15％至約65％，更優(yōu)選的是從約20至約50％。撓曲導(dǎo)管230的深度為232(圖3)，該深度在約0.1mm和約1.0mm之間。
在另一實施方案中，多孔壓印元件219可包含由紡織長絲制成的織物帶。紙幅壓印表面222可通過在紡織長絲交叉點處形成的不連續(xù)的壓節(jié)來形成。用作多孔壓印元件219的合適的紡織長絲織物帶披露于US3,301,746(1967年1月31日授權(quán)于Sanford等人)，US3,905,863(1975年9月16日授權(quán)于Ayers)，US4,191,609(1980年3月4日授權(quán)于Trokhan)，和US4,239,065(1980年12月16日授權(quán)于Trokhan)，在此將這些專利引入作為參考。
在另一實施方案中，多孔壓印元件219可有包含連續(xù)構(gòu)圖撓曲導(dǎo)管的第一紙幅接觸面220，所述的紙幅接觸面220包圍許多不連續(xù)的、分離的紙幅壓印表面。所述多孔壓印元件219可用來形成這樣的模制紙幅，該紙幅具有連續(xù)的、相對低密度網(wǎng)狀區(qū)，和分布在整個連續(xù)的、相對低密度網(wǎng)狀區(qū)中的許多不連續(xù)的、相對高密度區(qū)。所述多孔壓印元件披露于US4,514,345(1985年4月30日授權(quán)于Johnson等人)中，在此引入該專利作為參考。另外，多孔壓印元件219可有包含許多半連續(xù)紙幅壓印表面的第一紙幅接觸面220，如US專利申請流水號08/384，199(以Ayers等人的名義于1995年2月6日申請)所述。
實施本發(fā)明的第三步驟包括將紙胚120從多孔成形元件11傳遞至多孔壓印元件219上，以便使第二紙幅面124置于多孔壓印元件219的第一紙幅接觸面220上。
實施本發(fā)明的第四步驟包括使紙胚120中的部分造紙纖維撓曲進入紙幅接觸面220的撓曲導(dǎo)管部分230中，并通過撓曲導(dǎo)管部分230從紙胚120中除去水，以便形成造紙纖維的中間紙幅120A。在遞紙位置處紙胚120的濃度優(yōu)選在約4％和約20％之間，以便促進造紙纖維撓曲進入撓曲導(dǎo)管部分230中。
通過將不同的流體壓力施加至紙胚120上，可至少部分提供將紙胚120傳遞至壓印元件219上和使紙幅120中的部分造紙纖維撓曲進入撓曲導(dǎo)管230中的步驟。例如，紙胚120可從成形元件11真空傳遞至壓印元件219上，如通過示于圖1的真空箱，或通過旋轉(zhuǎn)的真空引紙輥(未示出)。通過真空源(例如真空箱126)提供的紙胚120兩側(cè)的壓差，將使得纖維撓曲進入撓曲導(dǎo)管部分230中，并且優(yōu)選通過撓曲導(dǎo)管部分230從紙幅中除去水份，以便使紙幅的濃度升至約18％至約30％。紙胚120兩側(cè)的壓差可在約13.5kPa和約77.8kPa之間(約4至約23英寸汞柱)。通過真空箱126提供的真空使得紙胚120能傳遞至多孔壓印元件219上，并使得纖維能撓曲進入撓曲導(dǎo)管部分230中，而不會壓實紙胚120。可包括另外的真空箱，以便進一步使中間紙幅120A脫水。
參考圖5，所示出的部分中間紙幅120A被撓曲入壓區(qū)300上游的撓曲導(dǎo)管230中，以致使，中間紙幅120A成為非單平面的。所示出的中間紙幅120A在壓區(qū)300的上游通常具有均勻的厚度(第一紙幅面122和第二紙幅面124之間的距離)，這表明，部分中間紙幅120A已撓曲進入壓印元件219中，而不使壓區(qū)300上游的中間紙幅120A局部致密化或壓實。能基本上同步完成紙胚120的傳遞和紙胚中纖維撓曲進入撓曲導(dǎo)管部分230中。為了說明將紙胚遞至多孔元件上，以及將紙胚中的部分造紙纖維撓曲進入多孔元件中的方法，在此引入上面參考的US4,529,480作為參考。
參考圖1和圖5，傳遞的紙幅被支承在壓區(qū)300上游的壓印元件219上。壓印元件219有相對高的透氣度，相對開孔的結(jié)構(gòu)。該壓印元件219的透氣度至少約250scfm。由于壓印元件219相對高的透氣度，開孔結(jié)構(gòu)，因此，真空箱126能通過壓印元件219從紙幅中有效地除去水份，在紙幅遞至壓印元件219上之后，幾乎沒有水(即使有也很少)包含在壓印元件219中。因此，紙幅被壓印元件219中的水再次濕潤被最小化。
此外，毛毯320和360與壓區(qū)300上游的紙幅和壓印元件219分開。因此，毛毯320和360在壓區(qū)上游不與紙幅或壓印元件219連接，而且當毛毯320和360進入壓區(qū)300時，毛毯320和360是相對干燥的，以便對紙幅提供有效干燥。
實施本發(fā)明的第五步驟包括在壓區(qū)300中對中間濕紙幅120A進行壓榨，以便形成模制的紙幅120B。參考圖1和圖5，中間紙幅120A從多孔成形元件11遞至多孔壓印元件219上，并通過輥362和瓦形壓榨組件700的相對壓榨表面之間形成的壓區(qū)300。為描述壓區(qū)300的操作過程，相對于輥362和壓榨組件700，放大地畫出了壓印元件219，脫水毛毯320，360，多孔背襯元件350以及紙幅。
所示出的第一脫水毛毯320支承在壓區(qū)中，以致使多孔背襯元件350設(shè)置在第一毛毯320和壓榨瓦形組件700之間。第一毛毯320繞許多毛毯支承輥324沿方向321驅(qū)動。所述瓦形壓榨組件700包括不透流體的加壓帶710，加壓瓦720，以及壓力源P。加壓瓦720通常有一弧形的凹面722。加壓帶710通常沿凹面722和導(dǎo)向輥712在連續(xù)的通道內(nèi)運行。壓力源P在壓力下將傳壓流體輸送至加壓瓦720的空腔(未畫出)中?？涨恢械募訅阂后w使加壓帶710貼緊毛毯320，并給壓區(qū)300提供負載。通常，瓦形壓榨組件披露于下列的美國專利中，在此引入這些專利作為參考US4,559,258(Kiuchi)；US3,974,026(Emson等人)；US4,287,021(Justus等人)；US4,201,624(Mohr等人)；US4,229,253(Cronin)；US4,561,939(Justus)；US5,389,205(Pajula等人)；US5,178,732(Steiner等人)；US5,308,450(Braun等人)。
當加壓帶710通過加壓瓦720時，其外表面通常具有弧形的凹面形狀，并提供與壓榨輥362提供的凸形壓榨表面相對的凹形壓榨表面。通過加壓瓦的加壓帶710的這部分外表面在圖5中以711表示。加壓帶710的外表面可以是平滑的或有凹槽的。
由壓榨輥362提供的凸形壓榨表面與由瓦形壓榨組件700提供的相對的凹形壓榨表面結(jié)合，提供了縱向長度至少約為3.0英寸的弧形壓區(qū)。在一個實施方案中，壓區(qū)300的縱向長度在約3.0英寸和約20.0英寸之間，更優(yōu)選的是在約4.0英寸和約10.0英寸之間。
可支承第一脫水毛毯層320，以便繞許多支承輥324運行，并運行通過設(shè)置在紙幅120A和多孔背襯元件350之間的壓區(qū)300?？芍С卸嗫妆骋r元件350，以便沿許多支承輥354(圖1)運行，并運行通過設(shè)置在第一脫水毛毯層320和帶710之間的壓區(qū)300?？芍С械诙撍?60，以便繞許多毛毯支承輥364運行，并運行通過設(shè)置在壓印元件219和壓榨輥362之間的壓區(qū)300。
可以將毛毯脫水裝置370，如Uhle真空吸水箱與各脫水毛毯320和360結(jié)合，以便除去從中間紙幅120A轉(zhuǎn)移至脫水毛毯中的水份。
壓榨輥362通常具有平滑的表面。另外，該輥362也可以是有溝紋的，或有許多開孔，所述的溝紋或開孔與真空源相連通，以促進從中間紙幅120A中除去水份。輥362可有一橡膠涂層363，如特硬的橡膠復(fù)蓋層。所述復(fù)蓋層可以是平滑有溝紋的或開孔的。在圖5中示出的橡膠涂層363提供一凸面的壓榨表面，該表面對著由瓦形壓榨組件700提供的凹面壓榨表面711。
在圖5中示出的多孔背襯元件350呈紡織長絲織物的形式。所述織物簡略地示于圖4的平面圖中。在圖4中示出的多孔背襯元件350包括縱向長絲1352和橫向長絲1354。長絲1352和1354是上膠的，并且相互之間有一定的間隙，以便提供水能通過的開孔1356。
盡管圖4中示出的多孔背襯元件350呈長絲紡織物形式，但所述多孔背襯元件350還可包含多孔樹脂層。例如，多孔背襯元件350可包含連接至紡織增強元件的構(gòu)圖的樹脂層，如圖2和3中示出的用作紙幅壓印元件。構(gòu)圖的樹脂層可以是連續(xù)的、不連續(xù)的或半連續(xù)的。
作為例子，可將示于圖2和3中的結(jié)構(gòu)設(shè)置在第一脫水毛毯層320和帶710之間?？墒贡砻?22緊貼著脫水毛毯320的表面327，以致使水份能通過表面222中的開孔230從脫水毛毯層320進入導(dǎo)管230中。另外，如果第二面240緊貼第一脫水毛毯320設(shè)置的話，水份能通過增強元件243中的開孔從毛毯層320進入導(dǎo)管230中。
如圖5所示，為在多孔背襯元件的單位投影表面上接收有效量的水份，多孔背襯元件350的空隙體積優(yōu)選至少約100克/米2，更優(yōu)選的是至少約200克/米2，更為優(yōu)選的是至少約400-約600克/米2。所述空隙體積用下列步驟進行測量。
如示于圖4中的紡織元件的空隙體積按如下進行測量。首先，將紡織元件的試樣切成約30cm(長)×30cm(寬)。然后，分別測量試樣的長度、寬度和厚度。長度和寬度可利用帶毫米刻度的尺進行測量。利用具有2.0英寸直徑加壓卡座的Thwing Albert Model 89-100厚度測試儀(由Thwing Albert公司(Philadelphia，Pa)制造)，在95克/英寸2的壓力下對試樣的厚度測量至最接近0.010毫米的精度。
將長度乘以寬度得到了元件的幾何面積。通過將長度乘以寬度乘以厚度而計算得到了元件的幾何體積。然后將元件浸入分離用的燒瓶中，該燒瓶的側(cè)管中裝滿了水。當元件浸入燒瓶中時，水將從燒瓶的側(cè)管中置換出。收集置換出的水并進行稱重。用置換出的水的重量來計算置換水的體積，認為所得體積等于紡織元件的長絲所占的體積。利用1克/厘米3的標準值計算置換的水的體積。
通過將試樣的幾何體積減去置換水的體積而得到元件的空隙體積。然后，利用1克/厘米3的標準值，將空隙體積轉(zhuǎn)換成能包含在所述體積中的水的重量。將水的重量除以試樣的幾何面積而測得了單位面積上水的重量。將該值校正至每平方米紡織元件水的克數(shù)。以每平方米試樣水的克數(shù)來表示空隙體積。
參考圖11，通過測量表面1222的平面處樹脂層1221的百分開孔面積和毛毯表面327之上樹脂層1221的厚度，而得到了連接至脫水毛毯之上的、通過鑄塑樹脂層1221提供的空隙體積?？赏ㄟ^任何常規(guī)的方法測量在表面1222處試樣的百分開孔面積。為在表面1222的平面上測量樹脂層1221的百分開孔面積，所述的一種方法是取所述表面的放大照片(約10-40倍)，并利用基于圖像分析程序如得自National Institute(Health)的IMAGE軟件的合適的個人計算機來進行。通過利用合適的刻度盤深度指示儀，如IDC-1012E型指示儀(由Mitutoyo公司制造，測量頭直徑為0.45毫米，測量頭力為60克)可測量鑄塑樹脂的深度。
如果開孔1239具有近似的圓錐形側(cè)壁，那么可對百分開孔面積進行校正，以便計算出圓錐形面積。例如，在表面1222的平面處測量的百分開孔面積可與毛毯表面327的平面處測量的百分開孔面積取平均值，以便提供平均百分開孔面積。
然后，通過將試樣的面積乘以百分開孔面積，再將所得的積乘以鑄塑樹脂層的深度，而計算出鑄塑樹脂層的空隙體積。利用1g/cc的標準值，計算出可包含在空隙體積中的水的重量。將該值校正至每平方米試樣中水的克數(shù)。以每平方米試樣水的克數(shù)表示空隙體積。
在本發(fā)明中使用的術(shù)語“脫水毛毯”指的是一吸收性的、可壓縮的且柔軟的元件，因此，所述脫水毛毯可變形為隨壓印元件219上非單平面中間紙幅120A的輪廓，并且能接收并包含從中間紙幅120A中壓出的水份。脫水毛毯320和360可由天然材料，合成材料或其組合制成。合適的脫水毛毯層包含如通過針刺連接至由紡織長絲制成的支承結(jié)構(gòu)上的天然或合成纖維的無紡絮墊。可構(gòu)成無紡絮墊的合適的材料包括但不局限于天然纖維如羊毛，和合成纖維如聚酯和尼龍。制備無紡絮墊的纖維旦數(shù)為每9000米長的長絲在約3和約40克之間。毛毯可具有層狀結(jié)構(gòu)，并包含各種類型和尺寸纖維的混合物。
脫水毛毯320可有相對高密度、相對小孔徑的第一表面325，和相對低密度、相對大孔徑的第二表面327。同樣地，第二脫水毛毯360可有相對高密度、相對小孔徑的第一表面365，和相對低密度、相對大孔徑的第二表面367。
第一脫水毛毯320的厚度在約2毫米和約5毫米之間，定量從約800-2000克/米2，平均密度(定量除以厚度)在約0.35-0.45克/立方厘米。
毛毯層320和360的透氣度均在約5scfm和約200scfm(標準立方英尺/分)之間，更優(yōu)選的是在約5scfm和約100scfm之間，更為優(yōu)選的是在約20scfm和約75scfm之間。在一個實施方案中，第一脫水毛毯層320的透氣度大于約20scfm并小于約50scfm。以scfm表示的透氣度是在毛毯層兩側(cè)約0.5英寸水柱的壓力降下，通過每平方英尺毛毯層面積的、每分鐘標準立方英尺空氣的量度。透氣度是在脫水毛毯厚度方向上壓差約為0.5英寸水柱時，利用得自Valmet公司(Pansio，芬蘭)的Valmet透氣度測量裝置(型號為Wigo Taifun1000，使用Orifice#1)或相當?shù)难b置測量的。應(yīng)理解的是，透氣度是在紙機上首次使用之前測量的。
另外，第一毛毯320的保水容量(water holding capacity)至少為約150毫克水/平方厘米表面積，并且小孔容量至少為約100毫克/平方厘米。保水容量是在一平方厘米毛毯部分中，保留在具有約5和約500微米之間有效半徑的孔中水量的量度。小孔容量是在一平方厘米脫水毛毯部分中，能包含在相對小毛細孔中水量的量度。相對小孔意指有效半徑在約5至約75微米之間的毛細孔。所述的毛細孔的大小與濕紙幅中的孔相類似。
毛毯的保水容量和小孔容量利用液體孔率計進行測量，如得自TRI/Princeton Inc.(Princeton，N.J.)的TRI自動孔率計。根據(jù)以Trokhan等人的名義于1995年6月5日申請的US專利申請流水號08/461,832(標題為“包含毛毯層和光敏樹脂層的紙幅構(gòu)圖裝置”)中所述的方法，測量保水容量和小孔容量，在此引入該專利申請作為參考。
合適的第一脫水毛毯320為具有1∶1絮墊對基底比率(每一磅紡織基底增強結(jié)構(gòu)1磅絮墊材料)和3/6層狀絮墊結(jié)構(gòu)(3旦纖維/6旦纖維)的AmSeam-2，2732型，其中3旦的纖維鄰接毛毯層的表面325。所述的毛毯可得自Appleton Mills(Appleton，Wisconsin)，并且其透氣度約為25英尺3/分鐘/英尺2。
第二脫水毛毯層360的性能類似于第一脫水毛毯層320。合適的第二脫水毛毯層360為如上所述的AmSeam-2，2732型。
脫水毛毯320和360的壓縮率在20％和80％之間，優(yōu)選在30％和70％之間，更優(yōu)選在40％和60％之間。本發(fā)明所使用的“壓縮率”是在給定負載下脫水毛毯厚度改變百分比的量度，壓縮率的測量方法描述于以Ampulski的名義申請的PCT出版物WO95/17548(1995年6月29日出版)中，在此將其引入作為參考。
中間紙幅120A在壓區(qū)300入口處的濃度應(yīng)在約14％和約80％之間。更準確地說，中間紙幅120A在壓區(qū)300入口處的濃度在約15％和約35％之間。具有所述優(yōu)選濃度的中間紙幅120A中的造紙纖維具有相對少量的纖維-纖維鍵，并且能相對容易地通過第一脫水毛毯320進行重排并撓曲進入撓曲導(dǎo)管部分230中。
優(yōu)選的是，在壓區(qū)300中以至少100磅/英寸2(psi)，更優(yōu)選以至少200psi的壓區(qū)壓力，對中間紙幅120A進行壓榨。在優(yōu)選的實施方案中，在壓區(qū)300中，以大于約400psi的壓區(qū)壓力，對中間紙幅120A進行壓榨。
縱向壓區(qū)長度可在約3.0英寸和約20.0英寸之間。對于4.0英寸至10.0英寸的縱向壓區(qū)長度，優(yōu)選對壓榨組件700進行操作，以便提供在橫向壓區(qū)寬度的每線性英寸上約400-1000磅力。垂直于圖4的平面測量橫向壓區(qū)的寬度。
在縱向長度至少約3.0英寸的壓區(qū)中對紙幅，毛毯層和壓印元件進行壓榨將改善紙幅的脫水。對于給定的紙機速度，相對長的壓區(qū)長度將增加壓區(qū)中紙幅和毛毯的停留時間。因此，甚至在更高的紙機速度下，也能更有效地從紙幅中除去水份。
通過將施加至紙幅上的壓區(qū)力除以壓區(qū)300的面積，而計算壓區(qū)壓力(psi)。壓區(qū)300施加的力通過壓力源P進行控制，并且可利用對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的各種力或壓力轉(zhuǎn)換器進行計算。壓區(qū)300的面積是利用一頁復(fù)寫紙和一頁普通白紙進行測量的。
將復(fù)寫紙置于普通白紙上。將復(fù)寫紙和普通白紙與脫水毛毯320和360，以及壓印元件219一起置于壓區(qū)300中。將復(fù)寫紙設(shè)置成鄰近第一脫水毛毯320，而將普通白紙設(shè)置成鄰近壓印元件219。然后，啟動瓦形壓榨組件700，以提供所希望的壓力，并在所述壓力下根據(jù)復(fù)寫紙賦予普通白紙的壓印來測量壓區(qū)300的面積。同樣地，縱向壓區(qū)長度和橫向壓區(qū)寬度，可根據(jù)復(fù)寫紙賦予普通白紙的壓印來測量。
優(yōu)選的是，在壓區(qū)300出口處，模制紙幅120B被壓榨成具有至少約30％的濃度。如圖6所示，對中間紙幅120A的壓榨將使該紙幅模制成具有伴隨紙幅壓印表面222產(chǎn)生的第一相對高密度區(qū)1083和伴隨撓曲導(dǎo)管部分230產(chǎn)生的紙幅的第二相對低密度區(qū)1084。如圖2-4所示，在具有宏觀單平面的、構(gòu)圖的、連續(xù)網(wǎng)狀的紙幅壓印表面222上對中間紙幅120A進行壓榨，將提供一種模制的紙幅120B，所述紙幅具有相對高密度的、宏觀單平面的、構(gòu)圖的、連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)1083，和分布在整個連續(xù)的、相對高密度網(wǎng)狀區(qū)1083中的許多不連續(xù)的、相對低密度的圓頂1084。所述的模制紙幅120B示于圖6-8中。所述的模制紙幅有這樣的優(yōu)點連續(xù)的、相對高密度的網(wǎng)狀區(qū)1083提供連續(xù)的負載通道，以便承擔抗張負載。
如圖7所示，模制的紙幅120B還具有在第一和第二區(qū)1083和1084中間延伸的第三中間密度區(qū)1074。所述第三區(qū)1074包含鄰近第一相對高密度區(qū)1083設(shè)置的過渡區(qū)1073。當?shù)谝幻撍?20將造紙纖維引入撓曲導(dǎo)管部分230中時，形成該中間密度區(qū)1074，并且該中間密度區(qū)具有圓錐形的、通常為不規(guī)則四邊形的橫截面。
通過在撓曲導(dǎo)管部分230四周對中間紙幅120A進行壓榨而形成過渡區(qū)1073。該區(qū)1073圍繞中間密度區(qū)1074，從而至少部分包圍各個相對低密度的圓頂1084。過渡區(qū)1073的特征在于具有局部最小值的厚度T，該厚度小于相對高密度區(qū)1083的厚度K；以及大于相對高密度區(qū)1083的密度的局部密度。相對低密度圓頂1084具有局部最大值的厚度P，并且該厚度大于相對高密度、連續(xù)網(wǎng)狀區(qū)1083的厚度K。不受理論束服，據(jù)信，過渡區(qū)1073起增強紙幅柔韌性的鉸鏈的作用。通過圖1所示的方法形成的模制的紙幅120B的特征在于對于給定紙幅定量和紙幅厚度H(圖8)而言，具有相對高的抗張強度和柔韌性。
實施本發(fā)明的第六步驟可包括如利用如圖1所示的穿透干燥器400，對模制的紙幅120B進行預(yù)干燥?？赏ㄟ^使干燥氣體如加熱空氣穿過模制紙幅120B而對其進行預(yù)干燥。在一實施方案中，加熱空氣首先通過模制的紙幅120B從第一紙幅面122至第二紙幅面124，然后通過載有模制的紙幅的壓印元件219的撓曲導(dǎo)管部分230。通過模制的紙幅120B的空氣使模制的紙幅部分干燥。在一實施方案中，在進入穿透干燥器400時，模制的紙幅120B的濃度在約30％和約65％之間，而在離開穿透干燥器400時的濃度在約40％和約80％之間。
參考圖1，穿透干燥器400可包含中空的旋轉(zhuǎn)鼓410。模制的紙幅120B可沿中空旋轉(zhuǎn)鼓410載在壓印元件219上，而加熱空氣可由中空鼓410徑向向外先通過紙幅120B，然后通過壓印元件219。另外，加熱空氣還可以徑向向內(nèi)(未畫出)。用于實施本發(fā)明的合適的穿透干燥器披露于1965年5月26日授權(quán)于Sisson的US3,303,576和1994年1月4日授權(quán)于Ensign等人的US5,274,930中，在此將其引入作為參考。另外，為在壓區(qū)300中對紙幅進行壓榨之前使紙幅部分干燥，可在壓區(qū)300的上游安裝一個或多個穿透干燥器400或其它合適的干燥裝置。
實施本發(fā)明的第七步驟可包括將多孔壓印元件219的紙幅壓印表面222壓印入模制的紙幅120B中，形成壓印紙幅120C。將紙幅壓印表面222壓印入模制的紙幅120B中起進一步使模制紙幅的相對高密度區(qū)1083致密化的作用，從而增加區(qū)1083和1084的密度差。參考圖1，使模制紙幅120B載在壓印元件219上并夾在壓印元件219和在壓區(qū)490的壓印表面之間。所述壓印表面可包含加熱烘缸510的表面512，而壓區(qū)490可在輥209和烘缸510之間形成。然后，借助起皺粘合劑，將壓印紙幅120C粘結(jié)至烘缸510的表面512上，最后進行干燥。當干燥的壓印紙幅120C從烘缸510上取下時，如利用刮刀524使壓印紙幅120C從烘缸起皺，該紙幅將縮短。
本發(fā)明提供的方法特別適用于制備定量在約10克/米2和65克/米2之間的紙幅。所述紙幅適用于制備用作搽面紙，衛(wèi)生紙和毛巾紙產(chǎn)品的單層和多層薄頁紙幅。
本發(fā)明另一實施方案描述于圖9-12中，其中紙幅壓印元件1219包含連接至脫水毛毯層上的樹脂層，其中多孔背襯元件1350包含連接至脫水毛毯層上的樹脂層。
參考圖11，背襯元件1350包含連接至脫水毛毯層如通常描述于上述圖5的第一脫水毛毯層320上的構(gòu)圖的樹脂層1221。第一脫水毛毯層320包含如通過針刺連接至由紡織長絲3620制成的增強元件上的無紡纖維絮墊1320。該絮墊1320有相應(yīng)于第一面朝紙幅面325的第一紙幅面，和相應(yīng)于第二面327的相對的第二面。與鄰接第二面327的絮墊1320部分相比，鄰接第一面朝紙幅面325的絮墊1320部分具有相對高的密度，相對小的孔徑。
構(gòu)圖的樹脂層1221連接至絮墊1320上，以復(fù)蓋一些但不是全部的絮墊1320的第二面327。樹脂層1221從如圖11所示的第二表面327延伸，從而具有與絮墊1320有一定間距的表面1222。表面1222中的開孔1239與樹脂層1221中的導(dǎo)管1230連通。在一實施方案中，樹脂層1221有連續(xù)的網(wǎng)狀表面1222，其中有不連續(xù)的、間隔開的導(dǎo)管1230的不連續(xù)的、間隔開的開孔1239。另外，樹脂層1221還可包含許多不連續(xù)的表面1222，所述表面由從毛毯層320的第二表面327延伸的不連續(xù)的樹脂突起物限定。
表面1222可以是連續(xù)的，不連續(xù)的，或半連續(xù)的。在一個實施方案中，表面1222可以是宏觀單平面的，連續(xù)的網(wǎng)狀表面，如圖2示出的表面222。在表面1222中的許多不連續(xù)的間隔開的開孔1239通過導(dǎo)管1230與第二表面327連通，其中導(dǎo)管1230延伸通過樹脂層1221的厚度。
所述導(dǎo)管1230可提供約40-約60克/米2的空隙體積，而表面1222中的開孔1239在表面1222上提供約20％至約80％的開孔面積。樹脂層1221可具有每平方英寸約25至約600個開孔1239。
在增強元件的長絲3620和第一毛毯層320的第一紙幅面上的表面325之間的絮墊1320部分的定量，優(yōu)選至少約等于在增強元件和表面327之間絮墊部分的定量。在一實施方案中，絕大多數(shù)絮墊1320排列在增強元件和表面325中間。絮墊1320的總定量在約500克/米2和約2000克/米2之間。
參考圖12，復(fù)合壓印元件1219有第一紙幅接觸面220和第二面240。所述復(fù)合壓印元件1219包括連接至第二脫水毛毯層360，如通常在上面圖5中描述的脫水毛毯層360上的構(gòu)圖的樹脂層221。第二脫水毛毯層360包含例如通過針刺連接至紡織長絲3620制成的增強元件上的無紡纖維絮墊1360。所述絮墊1360有第一表面365和第二表面367。與鄰接第二表面367的絮墊部分1360相比，鄰接第一面朝紙幅表面365的絮墊部分1360具有相對高的密度，相對小的孔徑。
將構(gòu)圖的樹脂層221連接至絮墊1360上，以復(fù)蓋一些但不是全部的絮墊1360的第一表面365。如圖12所示，樹脂層221由表面365延伸，以便具有與絮墊1360有一定間距的紙幅壓印表面222。樹脂層221包含導(dǎo)管部分。在一實施方案中，樹脂層221有連續(xù)的網(wǎng)狀紙幅壓印表面222和具有如圖2中示出的開孔239的不連續(xù)的撓曲導(dǎo)管230。另外，樹脂層221可包含許多從第一表面365延伸的不連續(xù)的突起物，以便提供不連續(xù)的、間隔開的紙幅壓印表面222。
為了披露包含連接至脫水毛毯層上的構(gòu)圖樹脂層的紙幅構(gòu)圖裝置，將下列出版物和專利申請引入作為參考US5,556,509(1996年9月17日授權(quán)于Trokhan等人)；PCT出版物WO96/00812(1996年1月11日以Trokhan等人的各義出版)；PCT出版物WO96/25547(1996年8月22日以Trokhan的名義出版)；US08/701,600(以O(shè)stendorf等人的名義于1996年8月22日申請)；和US08/640,452(以Ampulski等人的名義于1996年4月30日申請)。
圖12的樹脂層221可有一圖案，所述圖案通常與圖11示出的樹脂層1221的圖案相同，或不同。例如，樹脂層221中的開孔239可與樹脂層1221中的開孔1239在數(shù)量，大小和間距上完全相同。另外，樹脂層221可具有這樣的開孔239，其數(shù)量，大小和/或間距不同于開孔1239。
參考圖9和10，利用真空箱126，將紙胚從成形元件11傳遞至復(fù)合壓印元件1219上，以致使紙胚的表面124支承在壓印元件1219的第一面220上。
復(fù)合壓印元件1219將紙幅送至壓區(qū)300。參考圖10，紙幅120A在壓區(qū)300中在復(fù)合壓印元件1219和第一毛毯層320之間進行壓榨。紙幅120A的表面122緊貼毛毯層320的表面325。紙幅120A的表面124緊貼復(fù)合壓印元件1219的第一面220。在壓區(qū)300中對紙幅120A進行壓榨，以便提供模制的紙幅120B。如圖9所示，排出壓區(qū)300的模制紙幅120B載在復(fù)合壓印元件1219上。
當紙幅120A在壓區(qū)300中壓榨時，從紙幅120A排出的水能被第一毛毯層320和第二毛毯層360接收。被第一毛毯層320接收的水份依次可通過表面327從絮墊1320排出，從而進入樹脂層1221中的導(dǎo)管1230中。導(dǎo)管1230提供容積以接收從絮墊1320中排出的水，借此，使第一毛毯層320能接收紙幅120A中的另外的水份。
在壓區(qū)300中形成模制紙幅120B之后，在輥299和加熱的揚克式烘缸510之間對紙幅120B進行壓榨，以便將復(fù)合壓印元件1219的構(gòu)圖表面222壓印入紙幅中，借此形成壓印的紙幅120C。在烘缸上對壓印紙幅120C進行干燥，并利用刮刀524從烘缸510使紙幅120C起皺。
圖13說明了示于圖5的另一實施方案。在圖13中，在壓區(qū)中設(shè)置兩個多孔背襯元件350A和350B。將多孔背襯元件350A設(shè)置成緊貼第一毛毯層320的表面327。將多孔背襯元件350B設(shè)置成緊貼第二毛毯層360的表面367。通過多孔背襯元件350B提供的空隙體積將提供水流經(jīng)壓印元件219和第二毛毯層360的流道，借此，增加從紙幅兩側(cè)的脫水。在壓區(qū)中對紙幅，壓印元件，毛毯層和兩個多孔背襯元件350A和350B進行壓榨。
圖14說明了示于圖10的另一實施方案。在圖14中，將構(gòu)圖的樹脂層1221A連接至毛毯320上，以便復(fù)蓋一些但不是全部的毛毯320的第二表面327。構(gòu)圖的樹脂層1221A提供鄰接表面327的空隙體積。將相應(yīng)的構(gòu)圖樹脂層1221B連接至毛毯360上，以復(fù)蓋一些但不是全部的第二毛毯360的第二表面367。樹脂層1221B提供鄰接表面367的空隙體積。
示于圖14的排列提供了如下的優(yōu)點將第一毛毯320和構(gòu)圖的樹脂層1221A復(fù)合成一個紙機部件(clothing run)，并將第二毛毯360，紙幅壓印樹脂層1219，和構(gòu)圖樹脂層1221B復(fù)合成單一的紙機部件。因此，只需要兩個紙機部件。
盡管已對本發(fā)明的特定實施方案進行了說明和描述，但對于本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員來說，在不超出本發(fā)明的精神和范圍的情況下，作出各種改變和改進將是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種紙幅的成形方法，包括如下步驟提供造紙纖維的水分散體；提供多孔成形元件；提供能接收并包含從紙幅中壓出的水的第一脫水毛毯層；提供能接收并包含從紙幅中壓出的水的第二脫水毛毯層；提供紙幅壓印元件；提供多孔背襯元件；提供在相對的第一和第二壓榨表面之間的壓區(qū)；在多孔成形元件上形成造紙纖維的紙胚，所述紙胚有第一面和第二面；將紙胚從多孔成形元件傳遞至紙幅壓印元件上；使紙胚中的部分造紙纖維撓曲，以便形成支承在紙幅壓印元件上的非單平面的造紙纖維的中間紙幅；在壓區(qū)中，將第一脫水毛毯層，紙幅和紙幅壓印元件設(shè)置在第二脫水毛毯層和多孔背襯元件的中間，其中第一脫水毛毯層設(shè)置成鄰接中間紙幅的第一面，其中紙幅壓印元件設(shè)置成鄰接中間紙幅的第二面，第一脫水毛毯層設(shè)置在紙幅和多孔背襯元件的中間；以及在壓區(qū)中對中間紙幅進行壓榨，以進一步使造紙纖維撓曲進入紙幅壓印元件的撓曲導(dǎo)管部分中，以便形成模制的紙幅。
2.權(quán)利要求1的方法，其中，紙幅壓印元件有一紙幅接觸面，該接觸面包含宏觀單平面的、連續(xù)的網(wǎng)狀紙幅壓印表面，所述壓印表面限定許多不連續(xù)的、分離的撓曲導(dǎo)管。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中，提供多孔背襯元件的步驟包括提供由紡織長絲制成的多孔背襯元件。
4.權(quán)利要求1，2或3的方法，其中，提供多孔背襯元件的步驟包括提供連接至脫水毛毯層上的多孔背襯元件。
5.權(quán)利要求1，2，3或4的方法，其中，提供多孔背襯元件的步驟包括提供包含連接至脫水毛毯層的構(gòu)圖的樹脂層的多孔背襯元件。
6.權(quán)利要求1，2，3，4或5的方法，其中，多孔背襯元件包含一構(gòu)圖的樹脂層，所述樹脂層具有限定許多不連續(xù)的，分離導(dǎo)管的連續(xù)的網(wǎng)狀表面。
7.權(quán)利要求1，2，3，4，5或6的方法，其中多孔背襯元件具有至少約200克/米2的空隙體積，更優(yōu)選的是約400至約600克/米2。
8.權(quán)利要求1，2，3，4，5，6或7的方法，其中，壓印元件和多孔背襯元件的至少一個包含構(gòu)圖的樹脂層，并且其中優(yōu)選壓印元件和多孔背襯元件同時包含連接至脫水毛毯層上的構(gòu)圖的樹脂層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種濕壓榨紙幅的制備方法。在多孔成形元件(11)上形成造紙纖維的紙胚(120),并傳遞至壓印元件(219)上,以便使紙胚中部分造紙纖維撓曲進入壓印元件的撓曲導(dǎo)管中。然后,利用多孔背襯元件(350),在壓區(qū)(300)中對紙幅(120),壓印元件(219)和兩個毛毯層(320,360)進行壓榨,從而對紙幅進行模制并使之脫水。
文檔編號B29C39/18GK1264446SQ98807420
公開日2000年8月23日 申請日期1998年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月6日
發(fā)明者保羅·D·特羅克漢, 羅伯特·S·安普爾斯基, 沃德·W·奧斯滕多爾夫 申請人:普羅克特和甘保爾公司