在造纸机中在结构化织物上形成材料幅的装置和方法

专利名称：在造纸机中在结构化织物上形成材料幅的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种在造纸机上形成结构化纤维幅(structured fiber web)的 方法，更准确地说，涉及一种在造纸机中在结构化织物上形成结构化纤维 幅的方法和装置。
背景技术：
在湿模制法中，当纤维幅还是湿的时，在新月形成形器(CrescentFormer) 结构中的结构化织物在纸幅上压印三维表面。在WO03/062528A1中公开了 这样的发明。为了在湿的情况下形成纤维幅以便通过穿过结构化织物除去 空气来产生三维结构，公开了一种吸水箱。它是导致三维表面的部分纤维 幅的物理位移。与上述方法相似，在美国专利No. 4,191,609中 ^开了一种 穿透空气干燥(TAD)技术。TAD技术公开了如何将已经形成的纸幅传递和模 制进入压印织物。传递发生在纸页固形物量大于15%的纸幅上。这导致在 纤维幅中低密度的枕区。因为使已经形成的纸幅展开以填充其凹部，因此 这些枕区具有低的定量。通过穿过压印织物的真空使纤维幅在压印织物上 压印成图案，从而模制成纤维幅。
本领域所需要的是一种制造具有低密度高定量枕区的纤维幅的方法， 由此增加最终纤维幅的吸水和松厚度特性。

发明内容
本发明提供一种在造纸机上使用结构化织物生产具有低密度高定量枕 区的结构化纤维幅的方法。
在其一种形式中，本发明包括形成结构化纸幅的方法，所述方法包括
通过流浆箱将纤维浆料供应到由结构化织物和成形织物形成的压区中和在结构化织物的至少 一 个凹部中从纤维浆料收集纤维。
本发明的 一个优点是低密度枕区具有比其它方法提供的相对较高的纤 维定量。
另 一个优点是就相同的总定量，未压缩的纤维物质与压缩的纤维物质 的比值远高于在现有技术中能获得的比值。
又一个优点是由本发明方法形成的纤维幅使纸幅能够优良地传递到杨 克式烘缸表面。
本发明的另 一个优点是与杨克式烘缸有关的烘缸罩可以利用干燥纤维 幅枕部分的较高温度而不会燃烧该枕部分。
本发明的另外的优点是因为该纤维幅的枕部分是更厚的并且具有更高 的定量，结构化织物可以具有比现有技术织物更深的凹部或凹穴，从而消 除了与现有技术有关的针孔问题，这导致更厚的吸收纸幅。
本发明具体涉及如下方面
(1) 一种用造纸机形成结构化纸幅的方法，包括下列步骤通过流浆箱 将纤维浆料供应到由结构化织物和成形织物形成的压区；和主要在所述结 构化织物的大量凹部中从所述纤维浆料收集纤维。
(2) 根据(l)所述的方法，进一步包括通过所述成形织物而不是通过所述 结构化织物将所述纤维浆料脱水的步骤。
(3) 根据(l)所述的方法，其中所述成形织物具有区域不同的织物渗透性。
(4) 根据(l)所述的方法，其中所述结构化织物包括大量顶端，每个所述 顶端与至少一个所述大量凹部相关联。
(5) 根据(4)所述的方法，其中所述纤维浆料基本上覆盖包括至少一个所 述大量凹部和至少一个相邻的顶端的所述结构化织物的表面部分。
(6) 根据(5)所述的方法，其中所述纤维浆料通过所述收集步骤成为结构 4匕《氏巾县。
(7) 根据(6)所述的方法，其中该结构化纸幅具有与在所述凹部中形成的 结构化纸幅相关联的枕厚度，该结构化纸幅具有与在所述顶端上形成的结 构化纸幅相关联的顶表面厚度，所述枕厚度等于和大于所述顶表面厚度。
(8) 根据(6)所述的方法，其中该结构化纸幅具有与在所述凹部形成的结 构化纸幅相关联的枕定量，该结构化纸幅具有与在所述顶端上形成的结构化纸幅相关联的顶表面定量，所述枕定量等于和大于所述顶表面定量。
(9) 根据(6)所述的方法，进一步包括下列步骤从结构化纸幅除去所述 成形织物；将该结构化纸幅与脱水织物接触；和通过所述脱水织物对结构 4匕纸幅加压。
(10) 根据(9)所述的方法，进一步包括靠着一部分所述脱水织物的表面 施加负气压由此通过所述脱水织物从该结构化纸幅中除去水分。
(11) 根据(6)所述的方法，进一步包括下列步骤在传递点将该结构化 纸幅传递到杨克式烘缸；和保持结构化纸幅与所述结构化织物一起直到达 到所述传递点。
(12) 根据(ll)所述的方法，其中该结构化纸幅保持在所述结构化织物上 直到所述传递点，由此保证在所述凹部形成的结构化纸幅的枕区具有比结 构化纸幅的其余部分更高的定量并且所述枕区保持压印。
(13) —种结构化纤维幅，包括大量枕部分，每个枕部分具有第一定 量性质；和大量连接部分，每个连接部分具有第二定量性质，每个所述连 接部分连接所述大量枕部分的至少两个，所述第一定量大于所述第二定量。
(14) 根据(13)所述的结构化纤维幅，其中所述大量枕部分具有第一厚度 和所述大量连接部分具有第二厚度，所述第一厚度大于所述第二厚度。
(15) —种在造纸机器中形成结构化纸幅的方法，包括下列步骤将纤 维浆料供应到压区，所述压区是由结构化织物和成形织物形成的；通过所 述成形织物将所述纤维浆料脱水，由此产生纸幅；和通过至少一个脱水步 骤使纸幅与所述结构化织物保持一起。
(16) 根据(15)所述的方法，进一步包括将所述纸幅从所述结构化织物传 递到杨克式烘缸的步骤。
(17) 根据(15)所述的方法，其中所述结构化织物包括顶端和凹部。
(18) 根据(17)所述的方法，其中所述凹部形成纸幅中的枕并且所述顶端 形成纸幅中的压榨点。
(19) 根据(18)所述的方法，其中所述枕具有第一厚度和所述压榨点具有 第二厚度，所述第一厚度大于所述第二厚度。
(20) 根据(18)所述的方法，其中所述枕具有第一定量和所述压榨点具有 第二定量，所述第一定量大于所述第二定量。
(21) 根据(18)所述的方法，其中所述枕具有第一水分含量和所述压榨点具有第二水分含量，在干燥之前所述第一水分含量大于所述第二水分含量。
(22) —种在造纸机中使用的结构化织物，包括织到一起的大量纱， 它具有网孔数和织造图案，所述织造图案包括大约0.07mm到大约0.60 mm 深的凹部。
(Z3)根据(22)所述的结构化织物，其中所述网孔数为95xU0到26x20。
(24) 根据(22)所述的结构化织物，其中所述网孔数大于和等于51x36。
(25) 根据(24)所述的结构化织物，其中所述网孔数大于和等于58x44。
(26) 根据(22)所述的结构化织物，其中所述网孔数大于和等于42x31。
(27) 根据(26)所述的结构化织物，其中所述网孔数大于和等于36x30。
(28) 根据(22)所述的结构化织物，其中所述织造图案包括大于和等于4 梭口重复花样。
(29) 根据(28)所述的结构化织物，其中所述编织图案包括大于和等于5 梭口重复花样。
(30) 根据(22)所述的结构化织物，其中所述大量纱包括大量经纱和大量 绵纱。
(31) 根据(30)所述的结构化织物，其中每个所述经纱具有大约0.12mm 到0.70 mm的直径。
(32) 根据(30)所述的结构化织物，其中每个所述绰纱具有大约0.15mm 到0.60 mm的直径。
(33) 根据(22)所述的结构化织物，其中每个所述大量纱具有横截面形 状，所述横截面形状包括圓形、卵形和扁平形中的至少之一。
(34) 根据(22)所述的结构化织物，其中所述大量纱是用热塑性和热固性 聚合物材料中的至少之一制成的。
(35) 根据(22)所述的结构化织物，其中所述织到一起的大量纱形成表 面，处理所述表面以改变所述表面的特性，所述特性包括表面能、耐热性、 抗磨性和耐水解性中的至少之一 。
(36) 根据(22)所述的结构化织物，进一步包括将聚合材料施加到所述织 到一起的大量纱的表面上。
(37) 根据(36)所述的结构化织物，其中以图案的方式施加所述聚合物材料。
(38) 根据(22)所述的结构化织物，其中所述织到一起的大量纱形成表面， 一部分所述表面是顶部接触平面，所述顶部接触平面大于和等于所述
表面面积的大约10%。
(39) 根据(38)所述的结构化织物，其中所述顶部接触平面大于和等于所 述表面面积的大约20%。
(40) 根据(39)所述的结构化织物，其中所述顶部接触平面大于和等于所 述表面面积的大约30%。
(41) 根据(38)所述的结构化织物，其中所述顶部接触平面是通过磨损所 述表面形成的。
(42) —种在造纸机中使用的结构元件，包括弹性铸造结构，该结构 包括大约0.07 mm到大约0.60 mm深的凹部和表面。
(43) 根据(42)所述的结构元件，其中所述弹性铸造结构是由热塑性和热 固性聚合材料中的至少之一制成的。
(44) 根据(42)所述的结构元件，其中一部分所述表面是顶部接触平面， 所述顶部接触平面大于和等于所述表面面积的大约10%。
(45) 根据(44)所述的结构元件，其中所述顶部接触平面大于和等于所述 表面面积的大约20%。
(46) 根据(45)所述的结构元件，其中所述顶部接触平面大于和等于所述 表面面积的大约30%。
(47) —种纤维幅成形装置，包括流浆箱；成形辊；结构化织物；成 形织物，所述结构化织物和所述成形织物之一的部分与部分所述成形辊接 触，所述结构化织物的侧面和所述成形织物的侧面彼此变得贴紧由此形成 压区，所述流浆箱排放指向所述压区的纤维浆料，通过所述成形织物而不 是通过所述结构化织物使所述纤维浆料失去水分。
(48) 根据(47)所述的装置，其中所述成形织物包括具有区域不同的织物 渗透性的表面。
(49) 根据(47)所述的装置，其中所述结构化织物包括大量的凹部和大量 的顶端。
(50) 根据(49)所述的装置，其中所述纤维浆料基本上覆盖所述结构化织 物的表面部分，该织物包括所述大量凹部的至少 一个和至少 一个相邻顶端。
(51) 根据(50)所述的装置，其中所述纤维浆料在通过所述成形织物除去 所述水分之后成为纤维幅。(52) 根据(51)所述的装置，其中所述纤维纸幅具有与在所述凹部中形成 的所述纤维幅相关联的枕厚度，所述纤维幅具有与在所述顶端上形成的所 述纤维幅相关联的顶表面厚度，所述枕厚度等于和大于所述顶表面厚度。
(53) 根据(51)所述的装置，进一步包括压搾部，该压搾部包括脱水织 物，将所述成形织物从所述纤维幅移走并且所述脱水织物接触所述纤维幅； 和加压装置，它对所述脱水织物的表面施加压力， 一部分所述压力传递到 一部分所述纤维幅。
(54) 根据(53)所述的装置，进一步包括真空装置，它靠着一部分所述脱 水织物的表面施加负气压由此通过所述脱水织物从所述纤维幅去除水分。
(55) 根据(54)所述的装置，其中所述真空装置是真空辊。
(56) 根据(47)所述的装置，进一步包括与所述结构化织物另一侧部分接 触的宽压区压榨带。
(57) 根据(56)所述的装置，进一步包括通过所述宽压区压榨带另外传递 空气的气流装置。
(58) 根据(47)所述的装置，进一步包括杨克辊、吸水辊、热风罩、增压 干燥装置、气动压榨机、HPTAD和双行程的HPTAD中的至少之一，所述 纤维幅在纵向传输，所述杨克辊、吸水辊、热风罩、增压干燥装置、气动 压榨机、单一行程的HPTAD和双行程HPTAD至少之一在所述纵向上处于 所述压区的下游。
(59) —种在造纸机中干燥纤维幅的方法，包括在结构化织物和成形 织物之间形成结构化纸幅；和通过所述成形织物而不是通过所述结构化织 物自该结构化纸幅除去水分。
(60) 根据(59)所述的方法，进一步包括下列步骤自所述结构化纸幅除 去所述成形织物；将结构化纸幅与脱水织物接触；和通过所述脱水织物对 该结构4t纸幅施加压力。
(61) 根据(60)所述的方法，其中所述施加压力的步骤包括在宽压区压榨 机中施力口^[氐压。
(62) 根据(60)所述的方法，进一步包括靠着一部分所述脱水织物的表 面施加负气压由此通过所述脱水织物自该结构化纸幅除去水分。
(63) —种用双网造纸机形成结构化纸幅的方法，包括下列步骤将纤 维浆料供应到由第 一 结构化织物和成形织物形成的压区；通过所述成形织
9物而不是通过所述结构化织物将所述纤维浆料脱水，由此形成结构化纸幅； 和将结构化纸幅传递到第二结构化织物。
(64)根据(63)所述的方法，所述第一结构化织物具有第一粗糙度并且所 述第二结构化织物具有第二粗糙度，所述第一粗糙度大于和等于所述第一
粗糙度。


通过与附图一起参考本发明的下列实施方案的说明，本发明的上述和 其它的特征和优点，以及获得它们的方法，将变得更清晰可见，并且会更 好地理解本发明，其中
图1是说明使用本发明方法的实施方案形成结构化纸幅的剖面示意图2是现有技术方法的一部分结构化纸幅的剖视图3是如在图1的机器上生产的本发明实施方案的一部分结构化纸幅 的剖视图4说明了随后已经通过压榨干燥操作的图2的纸幅部分；
图5说明了随后已经通过压榨干燥操作的图3的本发明的一部分纤维
幅；
图6说明本发明成形区的最终纤维幅； 图7说明了现有技术方法成形区的最终纤维幅； 图8说明了本发明纤维幅的脱水； 图9说明了现有技术结构化纸幅的纤维幅的脱水； 图IO说明了在本发明纤维幅上的压榨点； 图11说明了现有技术结构化纸幅的压榨点； 图12说明了本发明造纸机器实施方案的示意性剖视图； 图13说明了本发明造纸机另外的实施方案的示意性剖视图 图14说明了本发明造纸机另外的实施方案的示意性剖视图 图15说明了本发明造纸机另外的实施方案的示意性剖视图 图16说明了本发明造纸机另外的实施方案的示意性剖视图 图17说明了本发明造纸机另外的实施方案的示意性剖视图；和 图18说明了本发明造纸机另外的实施方案的示意性剖视图。 相应的参考标记表明了遍及几个图的相应部件。此处列出的例证说明了本发明的一个优选方案，并且不认为上述例证以任何方式限制本发明的 范围。
发明详述
现在参考附图，更准确地说参考图1，有纤维幅机器20，包括将纤维 浆料24排放在成形织物26和结构化织物28之间的流浆箱22。辊30和32 以靠着浆料24和结构化织物28施加张力的方式引导织物26。通过成形辊 34支撑结构化织物28,所述成形辊34以与结构化织物28和成形织物26 速度相匹配的表面速度旋转。结构化织物28具有顶端28a和凹部28b,它 们给予在其上成形的纸幅38相对应的结构。结构化织物28以W方向行进， 和当从纤维浆料24中去除水分M时，结构化纤维幅38成形。离开浆料24 的水分M运行穿过成形织物26并在白水回收装置36中收集。当纸幅38 成形时在纤维浆料24中的纤维主要收集在凹部28b中。
结构化织物28包括在纺织织才几上交织的经纱和炜纱。结构化织物28 可以是扁平的或无端形式的织物。结构化织物28的最终网孔数在95x120 到26x20。对于制造卫生纸，优选的网孔数是51x36或更高并且更优选58x44 或更高。对于生产毛巾纸，优选的网孔数是42x31或更低，和更优选36x30 或更低。结构化织物28可以具有4梭口和以上重复花样的重复图案，优选 5梭口或更多的重复花样。结构化织物28的经纱具有0.12 mm到0.70 mm 的直径，并且纬纱具有0.15 mm到0.60 mm的直径。凹穴深度，它是顶端 28a和凹部28b之间的偏差，是大约0.07 mm到0.60 mm。在结构化织物28 中4吏用的纱可以具有任何截面形状，例如，圆、椭圓或扁平。可以用任何 颜色的热塑性或热固性聚合材料制成结构化织物28的纱。可以处理结构化 织物28的表面以提供所需的表面能、耐热性、抗磨性和/或耐水解性。可以 将聚合材料的印刷图案，如丝网印刷图案应用于结构化织物28以便提高它 赋予纸幅38美学图案的能力或以便提高纸幅38的品质。上述图案可以是 与在另外的专利申请中描述的Spectra⑧膜相似的弹性铸造结构的形式。在 10%或更高、优选20%或更高、和更优选30%的顶端28a处结构化织物28 具有顶表面平面接触区，这取决于要制造的特定产品。可以通过磨损结构 化织物28的顶表面来增加在顶端28a处在结构化纸幅28上的4矣触面积或可 以在其上形成具有平顶表面的弹性铸造结构。也可以将顶表面热压延以增加平整度。
成形辊34优选是实心体。水分运行通过成形纤维26而不是通过结构 化织物28。这有利地使结构化纤维幅38形成为比现有技术更松厚的或吸水 性更强的纸幅。
现有技术的脱水方法采用负压通过结构化织物除去水分。它产生如图2
异相对应的凹穴深度D。在凹部(valley)存在的位置取测量值C和在顶端存 在的位置取测量值A。在现有技术的方法中形成顶表面厚度A。现有技术的 侧壁尺寸B和枕厚C是由通过结构化织物抽出的水分产生的。在现有技术 的结构中，尺寸B小于尺寸A并且尺寸C小于尺寸B。
相反，如图3和5中所说明的，用于讨论的目的，结构化纸幅38具有 与现有技术相似的凹穴深度D。然而，侧壁厚B'和枕厚C'超过纸幅40可比 较的尺寸。这有利地是由在低浓度下在结构化织物28上形成结构化纸幅38 产生的并且水分是从现有技术相反的方向去除。这产生较厚的枕尺寸C '。 如在图5中所说明的，即使在纤维幅38通过干燥压榨操作之后，尺寸C ' 明显大于Ap'。有利地，与现有技术相比，由本发明产生的纤维幅在枕区具 有较高的定量。此外，当它们处于压印操作时没有破坏纤维与纤维的结合， 压印操作使纸幅展开形成凹部。
根据现有技术，将已成形的纸幅真空传递到结构化织物中。然后该纸 页必须膨胀以填充结构化织物的外形。在这种情况下，纤维必须分开运动。 因此在这些枕区中定量是较低的，因此厚度小于A点处的纸页。 现在，参考图6至11，通过简化的示意性附图来说明这些方法。
如图6所示，将纤维浆料24形成具有结构化织物28形状所固有的结 构的纸幅38。成形织物26是多孔的并且在成形期间允许水分逸出。此外， 如图8所示，通过脱水织物82除去水。通过织物82的水分除去没有引起 在成形纸幅中的枕区C'的压缩，因为枕区C'存在于结构化织物28的结构中。
如图7所示，现有技术的纸幅40是用常规成形织物如在双网成形器中 的两个常规成形织物之间成形的并且其特征在于具有扁平均匀表面。正是 该纤维幅通过湿成形步骤被赋予立体结构，产生了如图2所示的纤维幅。 使用传统压榨织物的传统薄页纸造纸机具有接近100%的接触面积。如在本 发明中，或如在TAD机器中，结构纤维的正常接触区一般比传统机器低得
12多，它在15到35%范围之内，这取决于要制造的产品的具体图案。
在图9和11中显示了现有技术的纸幅结构，其中水分是通过结构化织 物33抽出的，这引起如图7所示的纸幅成形并且当纸幅中的纤维吸入该结 构中时使枕区C具有低的定量。可以通过对纸幅40施加压力或真空迫使纸 幅40按照结构化织物33的结构来进行成形。另外当它们往枕区C里移动 时，这另外导致纤维撕裂。如图11所示，随后的在杨克式烘缸52的压榨 更进一步减小区域C的定量。相反，在本发明中水是通过脱水织物82抽出 的，如图8所示，保存枕作为C'。图IO的枕区C'是未压缩的区域，当对着 杨克式烘缸52压榨时，它被支撑在结构化织物28上。压榨区A'是施加的 大部分压力通过其进行传递的区域。枕区C'具有比所说明的现有技术结构 更高的定量。
本发明增加的质量比，尤其在枕区中较高的定量比压缩区容纳更多的 水，使得本发明比现有技术具有至少两个有利方面，如在图10和11所示。 第一，它允许纸幅良好地传递到杨克式烘缸表面52上，因为在比以前已经 可得到的更低的总体纸页固形物量下，接触到杨克式烘缸表面52的部分中 的纸幅具有相对较低的定量，这是由于与杨克式烘缸52接触的纤维质量较 低。较低的定量意味着更少的水被携带到与杨克式烘缸52的接触点。压缩 区比枕区更干，由此允许在较低的总体纸幅固形物含量下，将纸幅整个传 递到另一个表面，如杨克式烘缸52。其次，该构造允许在杨克烘缸罩54中 使用较高的温度而不会烧焦或燃烧该枕区，而烧焦或燃烧发生在现有技术 的枕区中。杨克烘缸罩54的温度常常大于350。C和优选大于450。C和更加 优选大于550°C。因此本发明可以在比现有技术更低的杨克压榨前 (pre-Yankee press)平均固形物下操作，使得更完全地使用使用杨克烘缸罩干 燥系统的能力。本发明可以允许在杨克烘缸之前纸幅38的固形物量小于 40%、小于35%和更加优选〗氐至25%。
由于用结构化织物28形成纸幅38，织物28的凹穴完全#1纤维填充。
因此，与现有技术相比较，在杨克表面52纸幅38具有更高的接触面 积，直到近似100°/。，这是因为在接触杨克表面52的侧面上的纸幅38几乎 是扁平的。同时，纸幅38的枕区C '保持未压缩，因为它们由结构化织物 28的凹部来保护(图10)。仅仅压榨25%的纸幅就获得良好的干燥效率结果。
如图11所示，与根据本发明制造的纸幅38之一相比较，现有技术纸幅40与杨克表面52的接触区低得多。
现有技术的纸幅40较低的接触区是由按照结构化织物33的结构使纸 幅40成形而产生的。
由于现有技术纸幅40与杨克表面52更少的接触区，干燥效率更低。
现在，另外参考图12，它显示了该方法的一个实施方案，其中形成结 构化纤维幅38。结构化织物28承载三维结构化纸幅38到先进的脱水系统 50、通过吸水箱67、然后到杨克辊52,其中为了在巻轴(没有显示)巻绕以 前进行另外的干燥和起皱，该纸幅被传递到杨克辊52和烘缸罩部件54。
将靴形压榨机(shoe press)56与结构化织物28邻接设置，使它保持在靠 近杨克辊52的位置。为了更进一步地干燥和随后的起皱，结构化织物38 与杨克辊52 4妾触并传递到其表面。
将真空箱58与结构化织物28邻接设置以在-0.2到-0.8巴的真空下、优 选-0.4到-0.6巴下运4亍的标称20gsm纸幅上实现15-25%的固形物量。由结 构化织物28承载的纸幅38接触脱水织物82并朝着真空辊60的方向继续 前进。真空辊60在-0.2到-0.8巴的真空度和优选至少-0.4巴下操作。任选 地将热风罩62装在真空辊60上以改善脱水。如果例如使用具有44 mm钢 厚的商业杨克式烘缸和具有145m/s吹气速度的传统烘缸罩，对于毛巾纸使 用1400 m / min或更大的生产速度和对于卫生纸4吏用1700 m/min或更大的 生产速度。
任选地可以安装蒸汽箱代替罩62来给纸幅38提供蒸汽。优选蒸汽箱 具有分段的设计以便影响纸幅38的水分再干燥全幅横向分布。在真空辊60 内部的真空区的长度可以是200mm到2,500 mm,优选300 mm到1,200 mm 的长度和更加优选400 mm到800 mm的长度。离开吸水辊60的纸幅38的 固形物是25 %至55% ,这取决于安装的选择。在真空辊60之后和杨克辊 52之前可以使用真空箱67和热风供给65来增加纸幅38的固形物。网转向 辊69还可以是具有热风供给罩的吸水辊。辊56包括具有80 mm或更高、 优选120 mm或更高宽度靴的靴形压搾机，它具有小于2.5 MPa的最大压力。 为了产生均匀的较长压区以方便纸幅38传递到杨克52 ，可以在与靴形压榨 机56有关的压区之前将在结构化织物28上承载的纸幅38与杨克辊52的 表面接触。更进一步地，在结构化织物28运行超过压榨机56之后可以保 持接触。脱水织物82可以具有与絮状层连接的可渗透的机织底基织物(woven base fabric)。该底基织物包括纵向纱和横向纱。纵向纱是3股复丝加捻纱 (twistedyarn)。横向纱是单丝纱。纵向纱还可以是单丝纱并且结构可以具有 典型的多层设计。在两种情况下，将该底基织物与具有小于或等于700gsm、 优选小于或等于150 gsm和更优选小于或等于135 gsm重量的细絮状纤维针 刺。该絮状纤维包封该基础结构以赋予它充分的稳定性。针刺方法可以产 生直通(stmightthrough)的通道。加热纸页的接触面以改善它的表面光滑度。 纵向纱的横截面积大于横向纱的横截面积。纵向纱是可以包括数千纤维的 复丝纱。底基织物通过针刺方法与絮状层连接以产生直通的排水通道。
在脱水织物82的另一个实施方案中，包括织物层、至少两个絮状层、 抗再润湿层和粘合剂。该底基织物基本上与上述相似。至少一个絮状层包 括低熔点的双化合物(bi-compound)纤维以在加热时增加纤维与纤维的结 合。在该底基织物的一个侧面上，附着有抗再润湿层，它可以通过粘合剂、 熔化法或针刺附着于该底基织物上，其中将在抗再润湿层中包含的材料连 接到底基织物层和絮状层。该抗再润湿层是由弹性体材料构成的，由此形 成弹性材料的膜，它具有通过的开口。
将该絮状层针刺，由此将脱水织物82固定在一起。这有利地留下具有 通过的许多针孔的絮状层。该抗再润湿层是多孔的，具有水槽或直通的小 孔。
在又一个其它的脱水织物82的实施方案中，它的构造基本上与上述的 相似，其中在脱水织物82的至少一个侧面上增加疏水层。疏水层不吸水， 但是它确实使水通过其中的小孔。
在脱水织物82的又一个实施方案中，该底基织物具有附着其上的、由 聚合物如聚氨酯制成的格栅(lattice grid)，将它放置在底基织物的顶部。该 格栅可以使用不同的已知方法放置到底基织物上，例如，挤出技术或丝网-印刷技术。该格栅可以以相对纵向纱和横向纱的以一定角度(angular)取向放 置在底基织物。尽管该方向是该网格没有任何部分与纵向纱对齐的方向， 还可以使用其它方向。该格栅可以具有均匀格栅图案，它可以是部分间断 的。更进一步，在网格结构互相连接之间的材料可以采取曲折的路线而非 基本上直线。该格栅是由合成物，如聚合物或具体地说聚氨酯制成的，它 通过其固有的粘着性将其本身附着到底基织物上。在脱水织物82的又一个实施方案中，包括具有纵向纱和;晴向纱的可渗 透的底基织物，其附着在格栅上。该格栅是由复合材料制成的，它可以与 有关脱水织物82的前述实施方案所讨论的材料相同。该;f各栅包括纵向纱和 在附近形成的复合材料。该格栅是由复合材料和纵向纱形成的复合结构。 在它们以多排放置之前，可以用复合材料预涂布该纵向纱，在用于再加热 该复合材料而使它再流动形成图案的模具中，所述排是基本上平行的。可 以将另外的复合材料也放入该模具中。然后通过许多技术中的一个将网格 结构，亦称复合层，连接到该底基织物，所述技术包括将该格栅层压到可 渗透的织物上、当将它保持在靠着可渗透织物的位置上时熔化该复合材料 涂布的纱或通过将该格栅再熔化到底基织物上。另外，可以使用粘合剂以 ^^将格栅附着于可渗透的织物上。
该絮状纤维可以包括两层， 一个上层和一个下层。将絮状纤维针刺到 底基织物和复合层里，由此形成具有至少一个外絮状层表面的脱水织物82。 由于它的性质絮状材料是多孔的，另外针刺方法不仅将这些层连接在一起， 而且它产生许多扩展到或完全穿过脱水织物82结构的小的、多孔的沟槽。
脱水织物82具有5到100立方英尺/分钟、优选19立方英尺/分钟或更 高的和更优选35立方英尺/分钟或更高的透气性。在脱水织物82中的平均 孔隙直径是5到75微米、优选25微米或更高、和更优选35微米或更高。 可以由合成的聚合材料、羊毛或聚酰胺例如尼龙6来制成疏水层。抗-再润 湿层和组合层可以由层压到底基织物上的薄的弹性材料的渗透膜制成,所 述渗透膜是由合成的聚合材料或聚酰胺制造的。
该絮状纤维层是由0.5分特(d-tex)到22分特的纤维构成的并且它可以 包含低熔点的双化合物(bi-compound)纤维以在加热时增加每一层中纤维与 纤维的结合。该结合可以使用低温可熔化的纤维、粒子和/或树脂产生。该 脱水织物的厚度可以小于2.0毫米、或小于1.50毫米、或小于1.25毫米或 小于1.0毫米。
脱水织物82的优选实施方案描述于PCT/EP2004/053688和 PCT/EP2005/050198中，在此将它们引入作为参考。
现在，另外参考图13,它显示了本发明的又一个实施方案，它基本上 与图12所说明的发明相似，除了用带式压榨机64代替热风罩62之外。带 式压榨机64包括能够对结构化织物28的非-纸页接触侧面施加压力的可渗
16透带66，所述结构化织物28环绕着真空辊60支撑纸幅38。带式压榨机64 的织物66亦称为宽压区压榨带或连接织物，它可以以60KN/m的织物张力 运行并具有比辊60抽吸区更长的压榨长度。
该织物66的优选实施方案和需要的操作调解也描述于PCT / EP2004 / 053688和PCT/EP2005/050198中，在此引入它们作为参考。
上述的参考文献也可完全地应用到在更进一步的实施方案中描述的脱 水织物82和压榨织物66。
而当将压力施加到结构化织物28上时，正如它们在扬克压区中那样， 由于它们包含在结构化织物28主体内，因此，纸幅38中的高纤维密度枕 区将不受到该压力。
带66是特别设计的宽压区压榨带66，它是由例如增强的聚氨酯和/或 螺旋缝合织物(spirallinkfabric)制成的。带66是可渗透的，由此允许空气在 其中流动以增加带式压榨机64的水分除去能力。水分穿过脱水织物82并 进入真空辊60从纸幅38抽出。
带66提供了 50 - 300 KPa、和优选大于100 KPa的低压榨度。这允许具 有1.2米直径的真空辊具有大于30 KN/m和优选大于60 KN/m的织物张力。 靠着织物28的可渗透带66的压榨长度至少与在辊60中的抽吸区一样长， 它间接地由真空辊60来支撑，尽管带66的接触部分可以短于该抽吸区。
可渗透的带66具有通过的小孔的图案，所述小孔可以是，例如，钻的、 激光切割的、蚀刻形成的或机织的。可渗透的带66可以是单平面的而无凹 槽。在一个实施方案中，带66的表面具有凹槽并且将它与织物28沿着在 带式压榨机64中的可渗透带的移动部分接触。每个凹槽连接一组小孔以便 允许空气在带66中通过和分布。空气沿着该凹槽分布，它构成与接触区邻 接的开孔区，其中带66的表面对着纸幅38加压。空气穿过小孔进入可渗 透的带66然后沿着凹槽移动、经过织物28、纸幅38和织物82。小孔的直 径可以大于凹槽的宽度。凹槽可以具有一般矩形的、三角形的、梯形的、 半圆形的或半椭圆形的横截面外形。与真空辊60相关联的、可渗透带66 的结合是已经显示出增加纸页固形物至少15%的结合。
带66的另一种结构的实施例是薄的螺旋缝合织物(spiral link fabric),它 可以是在带66之内的增强结构或该螺旋缝合织物它本身充当带66。在织物 28之内存在反应在纸幅38中的三维结构。纸幅38具有较厚的枕区，当它
17们在结构化织物28本体内时在压榨期间它们被保护。因而通过带式压榨机 组件64在纸幅38上施加的压榨不会不利地影响纸幅的质量，同时它增加 真空辊60的脱水率。
现在，另外参考图14，它基本上与图13所示的实施方案相似，其中增 加位于带式压榨机64内部的热风罩68以便连同真空辊60增加带式压榨机 64的脱水能力。
现在，另外参考图15,显示了本发明的又一个实施方案，它基本上与 图13所示的实施方案相似，除了包括增压干燥装置70,它碰到结构化织物 28。纸幅38受到增压干燥装置70的热表面，结构化纸幅38在增压干燥装 置70周围在结构化织物28之上与另 一个机织织物72重迭。在机织织物72 之上是热导电织物74，它与机织织物72和冷却套管76接触，冷却套管76 对全部织物和纸幅38施加冷却和压力。由于它们包含在结构化织物28本 体内，因此，保护在纸幅38中的更高纤维密度枕区又免于受到压力。因而， 压榨方法不会不利地影响纸幅质量。增压干燥装置70的干燥速率大于 400kg/hrn^和优选大于500kg/hrm2。增压干燥装置70的构思是提供充分的 压力以保持纸幅38靠着干燥装置的热表面，由此防止产生泡孔(blistering)。 在关节点(knuckle points)织物28处形成的蒸汽经过织物28并在织物72上 冷凝。通过织物74冷却织物72，该织物74与冷却套管4妄触，4吏它的温度 减少到蒸汽温度以下的合适温度。因此将该蒸汽冷凝以避免压力增大由此 避免纸幅38产生泡孔。在机织织物72中捕获冷凝水，它是通过脱水器75 脱水的。已经表明取决于增压干燥装置70的尺寸，可以消除对真空辊60 的需要。更进一步的，取决于增压干燥装置70的尺寸，纸幅38可以在增 压干燥装置70表面上起皱，由此消除对杨克式洪缸52的需要。
现在，另外参考图16,它显示了本发明的又一个实施方案，该实施方 案基本上与图13中公开的本发明相似，但是增加了气压压榨机(airpress)78， 它是在高温空气中使用的四辊组压榨机并且称为HPTAD，用于在将纸幅38 传递到杨克52之前进行纸幅的附加干燥。四辊组压榨机78包括一个主要 的辊和一个开孔的辊(ventedroll)和两个套辊(caproll)。该压榨机的目的是提 供能够增压的密封室。压力室包含高温的空气，例如，150。C或更高并且它 是在显著高于传统TAD技术的压力，例如，大于1.5psi，由此产生比传统 TAD高得多的干燥速率。高压热空气通过任意的空气分散织物、穿过纸幅38和织物28进入开口辊。该空气分散织物可以防止纸幅38沿着四套辊中 的一个移动。该空气分散织物是完全开孔的，具有等于或超过织物28的渗 透性。HPTAD的干燥速率取决于它进入HPTAD时的纸幅38的固形物量。 优选的干燥速率是至少500kg/hr/m2,它是传统TAD机器速率的至少两倍。 HPTAD方法的优点在于改善的纸页脱水区域而没有显著地损失纸页 质量、尺寸紧凑和能量效率。另外，它允许更高的杨克烘缸前固形物，它 增加了本发明的速度潜力。更进一步的，HPTAD的紧凑尺寸允许容易地将 它改装到现有的机器。HPTAD的紧凑尺寸和它是封闭系统的事实意味着可 以将它容易地隔离并且优化成增加能量效率的单元。
现在，另外参考图17，它显示了本发明的另一个实施方案。这个实施 方案与图13和16显著地相似，除了增加双行程的HPTAD80。在这种情况 下，相对于图16所示的设计两个开孔辊用于加倍结构化纸幅38的停留时 间。任意的粗网孔织物可以用于上述实施方案中。热的增压空气穿过在织 物28上和在两个开孔辊上承载的纸幅38。已经表明，取决于HPTAD的结 构和尺寸，可以设置串联的一个以上HPTAD,它可以消除对辊60的需要。
现在，另外参考图18，可以使用传统的双网成形器卯替换在上述实施 例中使用的新月形成形器。成形辊可以是实心的或开口的辊。如果使用开 口的辊，必须小心操作以便防止通过该结构化织物的显著脱水来避免损失 枕区的定量。外成形织物93可以是标准成形织物或者如在美国专利No. 6,237, 644中所/>开的成形织物。内成形织物91必须是比外成形织物粗4造 得多的结构化织物91。可能需要真空箱92来保证纸幅和结构网91在一起 并且不随着外网90移动。使用真空装置将纸幅38传递到结构化织物28上。 该传递可以是固定的真空靴或真空协助的旋转拾取辊94。第二结构化织物 28至少与第一结构化织物91 一样粗糙并优选比第一结构化织物91更粗糙。 在这点上该方法与上述方法之一相同。纸幅从第一个结构化织物到第二结 构化织物的重叠是不理想的，因为一些枕会在展开过程中损失一些定量， 由此损失本发明的一些好处。然而，该方法允许进行差速的传递，已经表 明它改善了一些纸页性质。可以与双网成形器设备和传统的TAD—起使用 任何上述讨论到的除去水的设备。
在本发明中纸幅38的纤维分布与现有技术是相反的，这是通过成形织 物而不是通过结构化织物除去水分的结果。该低密度枕区具有比周围的压缩区相对更高的定量，它与传统的TAD纸相反。这使得在处理期间高百分 比的纤维保持未压缩。对于标称20 gsm的纸幅，如通过吊篮方法(basket method)测量的纸页吸水能力等于或大于12克水/克纤维并且常常超过15克 水/克纤维。纸页松厚度等于或大于10cmVgm和优选大于13cmVgm。预计 卫生纸的纸页松厚度在压光之前等于或大于13cmVgm。
用测量吸水性的吊篮方法，将五(5)克纸放入吊篮中。然后将包含纸的 吊篮称重并将它在20。C下引入小容器的水中60秒。在60秒的浸泡时间之 后，从水中移走吊蓝并让它排水60秒，然后再一次称重。然后用重量差除 以纸的重量以获得每克纤维吸收并保持在纸中的水的克数。
纸幅38是由流浆箱22排放在成形织物26和结构化织物28之间的纤 维浆料24形成的。当纸幅成形时辊34旋转并支撑织物26和28。水分M 流过织物26并且在白水回收装置36中捕获。正是用这样的方式去除水分， 相比于如果通过结构化织物28去除水分，用于使纸幅38的枕区保持更大 的定量且因此厚度更厚。.从纸幅38中去除足够的水分以便使织物26从纸 幅38处移走，使纸幅38进行到干燥阶段。纸幅38保持了结构化织物28 的图案和来自织物26可能存在的任何区域的渗透性作用。
虽然本发明已经描述了优选的方案，但是可以在该公开内容的精神和 范围内对本发明进行进一步的改进。因此，本申请意欲覆盖使用其一般原 理的本发明的任何变化、用途、或改进。并且，本申请意欲覆盖本发明所 属领域内的已知或常规实践范围内的且落入所附权利要求书范围内的对本 发明公开内容的偏离。
权利要求
1. 一种结构化纤维幅，包括大量枕部分，每个枕部分具有第一定量性质；和大量连接部分，每个连接部分具有第二定量性质，每个所述连接部分连接所述大量枕部分的至少两个，所述第一定量大于所述第二定量。
2. 根据权利要求1所述的结构化纤维幅，其中所述大量枕部分具有第一厚度和所述大量连接部分具有第二厚度，所述第一厚度大于所述第二厚度。
3. —种在造纸机中使用的结构化织物，包括织到一起的大量纱，它 具有网孔数和织造图案，所述织造图案包括大约0.07 mm到大约0.60 mm;罙的凹部。
4. 根据权利要求3的结构化织物，其中所述网孔数为95xl20到26x20。
5. 根据权利要求3的结构化织物，其中所述网孔数大于和等于51x36。
6. 根据权利要求5的结构化织物，其中所述网孔数大于和等于58x44。
7. 根据权利要求3的结构化织物，其中所述网孔数大于和等于42x31。
8. 根据权利要求7的结构化织物，其中所述网孔数大于和等于36x30。
9. 根据权利要求3的结构化织物，其中所述织造图案包括大于和等于 4梭口重复花样。
10. 根据权利要求9的结构化织物，其中所述编织图案包括大于和等于 5梭口重复花样。
11. 根据权利要求3的结构化织物，其中所述大量纱包括大量经纱和大 量纬纱。
12. 根据权利要求11的结构化织物，其中每个所述经纱具有大约0.12 mm到0.70 mm的直4圣。
13. 根据权利要求11的结构化织物，其中每个所述绵纱具有大约0.15 mm至'j 0.60 mm 6勺直4圣。
14. 根据权利要求3的结构化织物，其中每个所述大量纱具有横截面形 状，所述横截面形状包括圆形、卵形和扁平形中的至少之一。
15. 根据权利要求3的结构化织物，其中所述大量纱是用热塑性和热固 性聚合物材料中的至少之一制成的。
16. 根据权利要求3的结构化织物，其中所述织到一起的大量纱形成表面，处理所述表面以改变所述表面的特性，所述特性包括表面能、耐热性、 抗磨性和耐水解性中的至少之一。
17. 根据权利要求3的结构化织物，进一步包括将聚合材料施加到所述 织到 一 起的大量纱的表面上。
18. 根据权利要求17的结构化织物，其中以图案的方式施加所述聚合 物材料。
19. 根据权利要求3的结构化织物，其中所述织到一起的大量纱形成表 面， 一部分所述表面是顶部接触平面，所述顶部接触平面大于和等于所述 表面面积的大约10%。
20. 根据权利要求19的结构化织物，其中所述顶部接触平面大于和等 于所述表面面积的大约20%。
21. 根据权利要求20的结构化织物，其中所述顶部接触平面大于和等 于所述表面面积的大约30%。
22. 根据权利要求19的结构化织物，其中所述顶部接触平面是通过磨 损所述表面形成的。
23. —种在造纸机中使用的结构元件，包括弹性铸造结构，该结构包 括大约0.07 mm到大约0.60 mm深的凹部和表面。
24. 根据权利要求23的结构元件，其中所述弹性铸造结构是由热塑性 和热固性聚合材料中的至少之一制成的。
25. 根据权利要求23的结构元件，其中一部分所述表面是顶部接触平 面，所述顶部接触平面大于和等于所述表面面积的大约10%。
26. 根据权利要求25的结构元件，其中所述顶部接触平面大于和等于 所述表面面积的大约20%。
27. 根据权利要求26的结构元件，其中所述顶部接触平面大于和等于 所述表面面积的大约30%。
全文摘要
本发明涉及在造纸机中在结构化织物上形成材料幅的装置和方法。具体地，本发明提供一种形成结构化纸幅的方法，包括将纤维浆料通过流浆箱(22)供应到由结构化织物(28)和成形织物(26)形成的压区和在结构化织物的至少一个凹部中从该纤维浆料收集纤维。
文档编号D21F1/10GK101469525SQ20081018330
公开日2009年7月1日 申请日期2005年1月19日 优先权日2004年1月30日
发明者托马斯·T·谢尔布, 杰弗里·赫尔曼 申请人:沃依特专利有限责任公司