专利名称：较低湿压降的限制小孔干燥介质及以此制造纸张的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于吸湿性初期纸幅的装置，初期纸幅通过空气穿透式干燥形成纤维素纤维结构，特别涉及一种在空气穿透式干燥过程中可节能的装置。
背景技术：
吸湿纸幅包括纤维素结构、吸湿泡沫材料等。纤维素纤维结构已经成为日常生活用品的主要成分。在面巾纸、卫生纸和纸手巾中都可以找到纤维素纤维结构。
在纤维素纤维结构的制造过程中，将分散在液体载体中的纤维素纤维浆沉淀在成型丝网上以制成初期纸幅。制成的潮湿初期纸幅可以通过已知装置中的任一种或几种的组合进行干燥，但这些已知方法都会影响制成的纤维素纤维结构的特性。例如，干燥装置和过程可能影响制成的纤维素纤维结构的柔软性、纸张厚度、抗拉强度和吸湿性。用于干燥纤维素纤维结构的方法和装置也影响制造该结构的速度，而这种速度是不应该受到这种干燥方法和装置限制的。
一种干燥装置的实例是毛毡带。毛毡干燥带被长期使用，通过液体载体的毛细流动渗透进与初期纸幅保持接触的可渗透毛毡介质来完成对初期纤维素纤维结构的脱水。然而，将纤维素纤维结构脱水到毛毡带中以及使用毛毡带脱水会导致要被干燥的初期纤维素纤维结构总体上处于均匀压缩和压实状态。制成的纸张通常较硬且触摸起来不柔软。
毛毡带干燥也可以辅之以真空装置或者一对相对的压力辊。压力辊使得与纤维素纤维结构相对的毛毡的机械压缩达到最大。毛毡带干燥实例在1982年5月11日授予Bolton的4，329，201号美国专利和1989年12月19日授予Cowan等的4，888，096号美国专利中都有说明。
通过真空脱水且不使用毛毡带干燥纤维素纤维结构的方法为本领域中的技术人员所熟知。纤维素纤维结构的真空脱水是当水分以液体形式存在时机械地从纤维素纤维结构中去除水分。而且，如果与模塑型板带一起使用，真空就使得纤维素纤维结构中各分离区域偏转到干燥带偏转吸管中，从而使纤维素纤维结构的不同区域具有了不同的水分。类似地，通过真空装置并辅之以利用具优选孔尺寸的多孔烘缸形成的毛细管渗流来干燥纤维素纤维结构也是本领域中技术人员所熟知的。这种真空驱动的干燥技术实例在具有共同受让人的1985年12月3日授予Chuang等的4，556，450号美国专利和1990年11月27日授予Jean等的4，973，385号美国专利中都有说明。
在另一种干燥工艺中，通过空气穿透式干燥法干燥纤维素纤维结构的初期纸幅已经取得巨大成功。在典型的空气穿透式干燥方法中，带孔的透气干燥带支撑着要被干燥的初期纸幅。热气流穿过纤维素纤维结构然后通过透气带，或者相反。气流主要通过蒸发来干燥初期纸幅。与透气带中的小孔相重合并被偏转吸入小孔中的区域得以优先干燥。与透气带中的凸起部分相重合的区域被气流干燥的程度要轻些。
对用于空气穿透式干燥法中的透气带所作的几项改进已经在本领域中实现了。例如，透气带可被制成为具有高开放区，例如至少40％。或者，可制成透气性降低的带子。可通过添加树脂混合物以堵塞带子上织纱之间缝隙的方式来降低透气性。可以将干燥带浸渍上金属颗粒以增强其导热性并降低其热辐射系数，或者还有一种方法，用包含连续网格的光敏树脂制成干燥带。干燥带特别应适应高温气流，至少达815摄氏度(1500华氏度)。这类空气穿透式干燥技术的实例在下列专利中都可以找到1975年7月1日再颁给Cole等的Re．28，459号美国专利；1979年10月30日授予Rotar的4，172，910号美国专利；1981年2月24日授予Rotar等的4，251，928号美国专利；1985年6月9日授予Torkhan且具有共同受让人的4，528，239号美国专利，该专利包括在此处的参考文献中；1990年5月1日授予Todd的4，921，750号美国专利。另外，为了调整还处于等待干燥的初期纸幅状态的纤维素纤维结构，在本领域中已经做了几项尝试。这些尝试使用干燥带或者带有Yankee罩的红外干燥器。干燥方法的实例在1986年4月22日授予Smith的4，583，302号美国专利和1990年6月24日授予Sundovist的4，942，675号美国专利中都有说明。
上述技术、甚至是特别针对空气穿透式干燥的技术都解决不了干燥多区域纤维素纤维结构时所遇到的问题。例如，纤维素纤维结构的第一区与第二区相比具有较小的绝对湿度、密度或定量，但与第二区相比就具有相对较高的空气流动能力。这种相对较高的空气流动能力的产生是因为第一区的较小绝对湿度、密度或定量为空气穿过该区提供了与之相称的较低流阻。
当一种等待干燥的多区域、多凸起纤维素纤维结构传送到Yankee干燥鼓上时问题变得更为严重。在Yankee干燥鼓上，纤维素纤维结构的各自独立的分离区域与受热烘缸的外周紧密接触，来自罩板的热空气进入与受热烘缸相对的纤维素纤维结构的表面。然而，典型情况是与Yankee干燥鼓上接触最紧密的区域是高密度或高定量区。当从纤维素纤维结构去除部分水分后，高密度或高定量区与低密度或低定量区干燥程度不一样。低密度区的优选干燥是通过Yankee干燥鼓罩上气流的对流传热实现的。于是，纤维素纤维结构的生产率必须放慢，以便补偿处理高密度或高定量区的较多水分。要完成纤维素纤维结构高密度和高定量区的干燥且要防止已干燥低密度或低定量区被来自罩板的空气烧焦或燃烧，Yankee罩板的空气温度必须降低并且纤维素纤维结构在Yankee罩板上滞留的时间必须延长，即降低生产率。
现有技术中的各方法(不包括使用机械挤压方式，例如毛毡带)还有另一个缺点，各方法都依赖于支撑等待干燥的纤维素纤维结构。气流先流过纤维素纤维结构，并随后流过支撑带，或者通过干燥带流向纤维素纤维结构。通过干燥带或通过纤维素纤维结构的流阻的差别放大了纤维素纤维结构内部水分分布的差别，以及／或者在先前不存在水分分布差异的区域产生差异。
针对这个问题作的一项技术改进在1994年1月4日授予Ensign等且具有共同受让人的5，274，930号美国专利中有说明，并揭示了与空气穿透式干燥法共同使用的纤维素纤维结构的限制小孔干燥法，该专利包括在此处的参考文献中。该专利教导了一种使用微孔干燥介质的装置，该介质具有的流阻比纤维素纤维结构的纤维间隙流阻要大。微孔介质因此就成为空气穿透式干燥法中的限制小孔，以致在干燥过程中就可以获得相同或者至少比较均匀的水分分布。
解决干燥问题的另一项技术改进在具有共同受让人的1995年8月1日授予Ensign等的5，543，107号美国专利、1996年12月19日授予Ensign等的5，584，126号美国专利、1996年12月17日授予Ensign等的5，584，128号美国专利中都有说明，这些专利所揭示的内容在此处引作参考。Ensign等的’126号、’128号专利揭示了多种用于空气穿透干燥纤维素纤维结构的区域限制小孔装置。不过，Ensign等的’126号、’128号和’930号专利并未揭示当遇到液体或两相流时如何使通过微孔干燥介质的压降最小。压降的量值非常重要。随着给定流速下穿过介质时压降的减小，驱动用于吸取气流穿过装置的风扇所需马力也就越小。降低风扇马力是一项重要的节能措施。反过来说，在相同的马力和压降下就可以吸取更多的气流穿过纤维素纤维结构，从而提高干燥速度。干燥速度提高就提高了造纸机的产量。
Ensign等关于限制小孔空气穿透式干燥装置的’127号专利阐述了使一或多个区域具有低于大气压的压力或具有正压力以促使气流双向流动的方法。
申请人意想不到地发现了一种处理现有技术装置的微孔干燥介质的方法，以便在恒定的液体或两相流流量情况下减少压降，或者在恒定压降的情况下增加液体或两相流流量。而且，还发现在不作重大改动的前提下本发明对现有微孔干燥装置有改进。
本发明中的装置可以被用于造纸。纸张可通过空气穿透方式干燥。如果采用空气穿透方式干燥纸张，可采用下面专利中所述内容实施空气穿透式干燥具有共同受让人的1980年3月4日授予Trokhan且具有共同受让人的4，191，609号美国专利和前述4，528，239号专利，这些专利所揭示的内容在此处引作参考。如果采用常规方式干燥纸张，可根据1997年5月13日授予Trokhan等且具有共同受让人的5，629，052号美国专利所述内容实施常规干燥，该专利所揭示的内容在此处引作参考。
因此，本发明的目的是提供一种具有有微孔介质且可用于生产纤维素纤维结构的限制小孔空气穿透式干燥装置。而且，本发明的目的还包括提供一种可减少初期纸幅必要滞留时间且／或与先前技术相比需要更少能量的限制小孔空气穿透式干燥装置。最后，本发明的目的还包括提供一种具有微孔介质的限制小孔空气穿透式干燥装置，该装置可与现有的相关装置一起使用，该装置优选至少包含一个区域，该区域具有大于穿透压力的差别压力。
发明概述本发明涉及一种微孔介质。该微孔介质可以与空气穿透干燥式造纸装置一起使用，所述介质还为穿过的气流形成了限制小孔。在流速为40scfm／0．087平方英尺下穿过微孔介质的湿压降小于或等于4．0英寸汞柱 当流速增加到60和80scfm／0．087平方英尺时，穿透介质的湿压降分别增加到5．0和6．0英寸汞柱。
在流速和压降之间的关系可以通过下述公式给出即以英寸汞柱为单位的湿压降小于或等于0．048×流速(单位为scfm／0．087平方英尺)+2．215。
本发明的另一方面包括以微孔介质造纸。纸是通过下述步骤制造的即制备初期纸幅；并提供具有预定孔尺寸的微孔介质。孔尺寸是对流过初期纸幅的气流的限制小孔。孔尺寸最好小于或者等于20微米。穿过微孔介质有湿压降。所述湿压降随着穿过的流速的增大而增大。
初期纸幅设置在微孔介质上。空气穿过初期纸幅和微孔介质，由此空气在以一定的流速穿过初期纸幅和介质时会出现湿压降。所述湿压降与所述流速的关系用下列公式表示Y≤0．048X+2．215，其中Y是湿压降，单位为英寸汞柱；X是流速，单位为scfm／0．087平方英尺。所述公式在从大约35scfm／0．087平方英尺到大约95scfm／0．087平方英尺的整个流速范围内都成立；特别是，所述公式在从40scfm／0．087平方英尺到80scfm／0．087平方英尺的整个流速范围内成立。
附图简要说明
图1是配备在可渗透烘缸上的本发明实施例的微孔介质的示意性侧视图，为清晰起见介质厚度被放大；图2是显示不同片层的本发明的微孔介质的俯视图；图3为夹具的示意图，用于测试本发明；图4为流速和湿压降之间关系的曲线图。
发明详述参看图1，本发明包括限制小孔空气穿透式干燥装置20及微孔介质40。装置20和介质40可以根据前面提到的5，274，930号、5，543，107号、5，584，126号、5，584，128号美国专利以及以Ensign等人的名义于6月16日提交且具有共同受让人的序列号为08／878，794的美国专利申请来制备，上述公开的内容在此处引作参考。装置20包括可渗透烘缸32。微孔介质40包裹着可渗透烘缸32，诸如空气穿透式干燥带或压力带之类的支撑元件28在导入辊34到导出辊36之间围绕着可渗透烘缸32，形成界定弧形区的拱形。弧形区可分成相对大气压具有不同压差的几段。或者，装置20可以包括分段的真空口、平的或弧形真空吸盘或者环形带。装置20从初期纸幅21上除去水分参看图2，根据本发明的微孔干燥介质40包括多个片层41-46。本发明的微孔介质40具有与初期纸幅21最接近并相接触的第一片层41。第一片层41最好是编织的，更优选的是编织成荷兰斜纹图案或BMT ZZ编织形式。
在第一片层41下面的可以是一或多个其他片层42-46。下面的片层42-46对片层41-45提供支撑和疲劳强度。由于下面的片层42-46是接近的，片层41-46上的孔尺寸为除去透过的水分而逐渐增大。至少第一片层41，更具体地说是与初期纸幅21接触的表面具有下面将描述的低表面能。或者，根据本发明构成介质40的其他及所有片层41-46可被处理为具有下面将描述的低表面能。尽管在图2中示出了六个片层，本领域的普通技术人员会认识到在介质40中可以采用任何合适数量的片层。
片层41-46各具有两个表面，第一表面和与其相对的第二表面。第一和第二表面通过两者之间的小孔液体流通。
本发明的介质40的孔尺寸小于或等于20微米。介质40在流速为40scfm／0．087平方英尺的流速下的湿压降小于4．0英寸汞柱，优选的是小于3．5英寸汞柱，更优选的是小于3．0英寸汞柱。本发明的介质40在流速为60scfm／0．087平方英尺的流速下的湿压降小于5．0英寸汞柱，优选的是小于4．5英寸汞柱，更优选的是小于4．0英寸汞柱。本发明的介质40在流速为80scfm／0．087平方英尺的流速下的湿压降小于6．0英寸汞柱，优选的是小于5．5英寸汞柱，更优选的是小于5．0英寸汞柱。本发明的介质40的这些特性在表1中示出。
表1流速(scfm／0．087sq．ft．)40 60 80最大湿压降(英寸汞柱) 4．05．0 6．0优选湿压降(英寸汞柱) 3．54．5 5．5更优选湿压降(英寸汞柱) 3．04．0 5．0
此处所用的scfm指的是标准立方英尺的空气在70°F和29．92英寸汞柱下的流速。
参照图4，流速和湿压降之间的关系在40到80scfm／0．087平方英尺的流速范围内是近似线性关系，可以通过在35到95scfm／0．087平方英尺的流速范围内的线性关系近似得出某些值。具体地说，压降和流速的关系用下面的公式给出Y≤0．048X+2．215，更优选的是Y≤0．048X+2．015，其中X流速，单位为scfm／0．087平方英尺；Y是湿压降，单位为英寸汞柱。
本发明的示例性介质40的干燥性能与未涂敷介质40进行比较。为了使试验条件更加严格，本发明的介质40中第一片层41采用的孔尺寸比未涂敷介质40中第一片层41的更细小。具体地说，本发明的介质40采用200×1400荷兰斜纹编织形式的介质40，第一片层41涂有如上所述的KRYTOXDF。未涂敷介质40具有165×1400荷兰斜纹编织的第一片层41。
对两种介质40上的初期纸幅在不同滞留时间下测试了薄层稠度。该试验在4．3英寸汞柱的恒定湿压降下进行。在滞留时间为50毫秒时，稠度提高2％。滞留时间增加到150毫秒，稠度提高7％。滞留时间增加到250毫秒，稠度提高9％。这些结果在表2中示出。
表2滞留时间(毫秒)比未涂敷介质的稠度提高量(％)502150 7250 9可以看出，本发明在整个滞留时间范围内改善了干燥。
参照图2，本发明相对较低的压降可以如下获得。根据本发明，面向气流或水流高压端或上游端的第一表面应该具有下面描述的低表面能。另外，在第一和第二表面之间的孔，特别是在流动路径中提供限制小孔的那些孔也应该设置具有如下所述的低表面能表面。
低表面能可以利用表面涂层来形成。可以在片层41-46粘合并烧结在一起之后施加涂层，以避免加工操作对涂覆操作的不良影响或者避免涂覆对加工操作过程的不良影响。
根据本发明，介质40被敷以涂层是为了降低液体或两相流体穿过时的压降。具体说涂层降低了介质40的表面能，使其疏水性更强。尽管给微孔干燥介质40的第一片层41敷以涂层被证明是降低表面能的一种特别有效的方法，任何降低微孔介质40表面能的涂层或其他处理都适用于本发明。最好将表面能降低到小于46达因／厘米，优选为小于36达因／厘米，更优选为小于26达因／厘米。
表面能指的是为增大固体表面上液体的表面积所需做的功。通常，对固体表面而言，其上液体接触角的余弦与液体的表面张力之间为单调函数。随着接触角接近零，固体表面变得更加润湿。如果接触角为零，固体表面变得完全润湿。随着接触角接近180度，表面也逐渐接近不可润湿状态。已认识到无论水的零度或180度接触角都观察不到，本发明中液体浆液采用的物质也是如此。在此使用的术语表面能指的是固体表面的临界表面张力，可通过液体表面张力与其在所附着的特定表面上的接触角之间的关系外推而得。因此，固体表面的表面能通过其上液体的表面张力间接测量所得。有关表面能的进一步讨论参见W．A．Zisman所著“现代化学”，Ser No．43(1964)和ArthurW．Adamson所著的“表面物理化学”，第十五版(1990)，这两本书均在这里引作参考。
表面能通过低表面张力溶液(例如异丙醇／水或者甲醇／水混合剂)测量。具体而言，将一个已校准的达因笔放置在待研究的介质40的表面测量表面能。施用长度至少应为一英寸以便确保获得正确读数。测量表面的温度应为70°±5°F。可以从伊里诺斯州芝加哥市的Control-Cure公司购得达因笔。
另一种方案是，倘若要针对片层41-46的表面外形修正结果则要使用测角仪。通常，随着表面变得粗糙，显现出的接触角将小于实际的接触角。如果表面多孔，例如本发明中的41-46片层，由于液体和空气的接触面积增大，显现出的接触角大于实际接触角。
有助于降低表面能的适合涂层的非限制和说明性示例包括流体和干膜润滑剂。适合的干膜润滑剂包括氟代调聚物，例如特拉华州Wilmington市杜邦公司生产的KRYTOXDF。干膜润滑剂膜可以分散在氟里昂族的氟化溶剂中，例如1，1-二氯-1-二氟代乙烷或者1，1，2-三氯-1，2，2-三氟代乙烷或者异丙醇等。为熔化KRYTOXDF润滑剂优选对其进行加热处理。根据本发明发现在600°F下加热处理30分钟对介质40很适合。
另外的方案是，涂层材料可以包含悬浮在液体载体中的其他低表面能颗粒。可以预言的是，适合的颗粒包括石墨和二硫化钼。
或者，涂层材料可以包含流体。聚二甲基硅氧烷流体，例如从康涅狄格州Fairfield市的通用电气公司购得的GE Silicones DF 581，在占重量的1％时是一种适合的流体涂层材料。聚二甲基硅氧烷流体可以被分散在异丙醇或己烷中。2-乙基-1-己醇也被发现是适合于本发明使用的载体。在施用于介质40之后，为了通过交联增大其摩尔质量和蒸发载体，聚二甲基硅氧烷被加热处理。根据本发明发现在500°F下处理1个小时适合于介质40。
涂层材料(干膜或流体)均可通过喷、印、刷、滚的方式添加到介质40上。或者，介质40还可被浸入涂层材料中。相对均匀的涂层是优选的。干薄膜涂层材料优选以相对较低的浓度施用，例如重量百分比为0．5-2．0％。为防止堵塞微孔介质40的片层41-46上的小孔，低浓度非常重要。硅酮流体涂层可以浓度大约为0．5-10％(重量百分比)施用，优选浓度为1-2％(重量百分比)。
可以预言的是，被称为奥莫色(ormocer)的有机改性陶瓷材料可被用于降低介质40的表面能。奥莫色可根据1996年4月16日授予Allum等的5，508，095号美国专利中所教的方法制作，该专利被引作参考。很显然，多种干膜润滑剂、多种流体涂层、多种奥莫色以及上述各类物质的混合物都可被用于降低介质40的表面能。
如果涂层用于使微孔干燥介质40疏水性更强并降低其表面能，则涂层不堵塞片层41-46的小孔是非常重要的，尤其是介质40的第一片层41的小孔。片层41-46，特别是第一片层41的小孔在任何方向上的尺寸都小于或等于20微米，甚至小于或等于10微米。孔尺寸是由SAE APP 901确定的，其在这里被引作参考。从第一片层41到最后一个片层46，叠层41-46上小孔的尺寸逐渐增大，最后一个片层46的位置距第一片层41最远。前面提及的干膜和流体涂层都能很好地使用而且也不堵塞片层41-46。严重堵塞介质40的小孔的涂层不适用。例如，如果涂层厚度和／或浓度太大就不适用。
不象上面那样在介质40的一或多个片层41-46的表面敷以涂层来降低表面能，可以预言的是可用本身就具有低表面能的材料制造介质40。尽管在所包括的专利中说明不锈钢适合制造片层41-46，不过片层41-46，尤其是第一片层41也可以由低表面能材料制成或浸有这类低表面能材料，诸如四氟乙烯(特拉华州Wilmingtom市的杜邦公司出售这类材料，商品名为TEFLON))，或者低表面能挤压塑料，例如聚酯或聚丙烯。很显然，本身具有较低表面能的材料也可以象上面那样敷以涂层，以提供更低的表面能。
在另一个实施例中，装置20仅需要具备空气穿透式干燥区且可以不要毛细作用干燥区。这样的装置20与本发明相结合也认为是很有用的。
在另一个变形实施例中，中间片层42-45中的某一个可以具有最小的孔。在该实施例中确定介质40流阻的是具有最小孔的某中间片层42-45而不是第一片层41。在这个实施例中，具有最大流阻的中间片层42-45具有上述低表面能是非常重要的。可以看出，与上述实施例相类似的是低表面能表面仅需要配置在高压(即上游)端和片层41-45上各孔的限制小孔内。
参照图3，如下测量干压降。制备合适尺寸的介质40的用品，从而使介质40的圆形、4英寸直径的部分暴露出来使流体通过。制备试验夹具50。试验夹具50包括一段7英寸长、标称直径2英寸的管子。管子随后与渐缩管60相接，渐缩管60为16英寸长，标称内径为2英寸。渐缩管60的该内径以以7°的倾角在16英寸的长度上形成锥度而达到4英寸的标称内径。
介质40的样品设置在试验夹具50的4英寸标称内径部分上。介质40的第一片层41朝向气流的高压(上游)端。试验夹具50关于介质40的样品对称。
介质40的样品的下游，试验夹具50又通过渐缩管60形成锥度，以7°的倾角从4英寸的标称内径至2英寸的标称内径。这种渐缩管60也与管子相连。这种管子也是7英寸长，直管，标称内径为2英寸。
800scfm／0．087平方英尺的气流通过介质40，则通过所述样品的气流总量为70scfm／0．087平方英尺。气流保持在75+2°F。穿过介质40的静压用气压表、一对压力变换器、或其它本领域公知的合适装置测量。这种静压是介质40的干压降。
为了测量湿压降，设置如上所述的夹具50和样品。此外，设置喷嘴55，并将其安装在介质40的样品的上游。喷嘴55是喷散系统(Cincinnati，OH)型TG全锥形喷嘴55(1／4 TTG 0．3)，带有0．020英寸的孔和100筛网或等同物。喷嘴55安装在介质40的样品上游5英寸处。喷嘴55以58°全锥度喷射角供应压力为40psi的水0．06gpm。水以72±2°F喷射。这种喷射完全覆盖介质40的样品并增加压降。以不同的流速测量湿压降。
参考图1，根据本发明装置20可以与造纸带一起使用，该造纸带生产一种具有多种密度和／或多种定量的纤维素纤维结构。造纸带和纤维素纤维结构可以根据下列具有共同受让人的任一美国专利制备1980年3月4日授予Trokhan的4，191，609号专利、1985年4月30日授予Johnson等的4，514，345号专利、1985年7月9日授予Trokhan的4，528，239号专利、1985年7月16日授予Trokhan的4，529，480号专利、1993年9月14日授予Trokhan等的5，245，025号专利、1994年1月4日授予Trokhan的5，275，700号专利、1994年7月12日授予Rasch等的5，328，565号专利、1994年8月2日授予Trokhan等的5，334，289号专利、1995年11月15日授予Smurkoski等的5，364，504号专利、1996年6月18日授予Trokhan等的5，527，428号专利、1996年9月18日授予Trokhan等的5，554，467号专利、1997年5月13日授予Ayers等的5，628，879号专利。
在另一个实施例中，造纸带可以是毛毡，也被称作本领域技术人员所熟知以及下面专利和中请所揭示的压榨毡具有共同受让人的1996年9月17日授予Trokhan等的5，556，509号专利和1996年1月11日以Trokhan等的名义公布的PCT申请WO 96／00812，专利和申请所揭示的内容被引作参考。
另外，根据本发明在微孔介质40上烘干的纸张可以具有多种定量，正如在具有共同受让的人1996年7月9日授予Trokhan等的5，534，326号专利和1996年4月2日授予Trokhan等的5，503，715号专利所揭示的内容一样，这些内容在这里被引作参考，或者参照1996年11月7日以Kamps等名义公布的WO 96／35018号欧洲专利申请中的内容。根据本发明，在微孔介质40上干燥的纸张也可使用其它造纸带制备。例如，可以预言的是，1997年7月10日以Kaufman等名义公布的WO 97／24487号欧洲专利申请和1995年10月18日以Wendt等名义公布的0 677 612 A2号欧洲专利申请中所描述的带子也可以使用。另外，其他造纸技术也可以与造纸机械装置以及根据本发明的微孔介质40制备的纸张一起应用。可以预言的是，其他适合的造纸技术包括下列专利和专利申请所揭示的内容1995年5月2日授予Hermans等的5，411，636号专利、1997年2月11日授予Krzysik等的5，601，871号专利、1997年3月4日授予Farrington，Jr等的5，607，551号专利和1994年9月28日以Hyland等名义公布的0 617 164号欧洲专利申请。
根据本发明的初期纸幅在试验夹具50上可以被完全烘干。或者，正如本领域中技术人员所知的那样初期纸幅最终可以在Yankee干燥鼓上被烘干。另外，纤维素纤维结构可以不使用Yankee干燥鼓箱而最终得以烘干。
正如本领域中技术人员所知的那样纤维素纤维结构也可以被收缩。正如本领技术人员所熟知的那样，收缩过程可以利用Yankee干燥鼓或者其他烘缸通过以刮片刀起皱的方式完成。起皱过程可以根据具有共同受让人的1992年4月24日授予Sawdai的4，919，756号美国专利来完成，该专利公开的内容在这里被引作参考。另一中方案或作为附加的，收缩也可以通过湿微缩方法来完成，方法参见具有共同受让人的1984年4月3日授予Wells等的4，440，597号美国专利，该专利公开的内容被引作参考。
权利要求
1．一种用于与空气穿透干燥式造纸装置一起使用的微孔介质，所述介质的孔尺寸小于或等于20微米，所述微孔介质在流速为40scfm／0．087平方英尺下的湿压降小于或等于4．0英寸汞柱，优选的是湿压降小于或等于3．5英寸汞柱，更优选的是湿压降小于或等于3．0英寸汞柱。
2．一种用于与空气穿透干燥式造纸装置一起使用的微孔介质，所述介质的孔尺寸小于或等于20微米，所述微孔介质在流速为80scfm／0．087平方英尺下的湿压降小于或等于6．0英寸汞柱，优选的是湿压降小于或等于5．5英寸汞柱，更优选的是小于或等于5．0英寸汞柱。
3．一种用于与空气穿透干燥式造纸装置一起使用的微孔介质，所述介质的孔尺寸小于或等于20微米，并具有穿过介质的湿压降，所述湿压降随着穿过的流速的增大而增大，所述湿压降与所述流速的关系用下列公式表示Y≤0．048X+2．215，其中X是流速，单位为scfm／0．087平方英尺；Y是湿压降，单位为英寸汞柱，优选的是，所述湿压降与所述流速的关系用下列公式表示Y≤0．048X+2．015，其中X是流速，单位为scfm／0．087平方英尺；Y是湿压降，单位为英寸汞柱，更优选的是，在从35 scfm／0．087平方英尺到95 scfm／0．087平方英尺的整个流速范围内，所述湿压降都成所述公式的关系。
4．一种制造薄纸的方法，所述方法包括下列步骤制备初期纸幅；提供微孔介质，所述微孔介质的孔尺寸为穿过初期纸幅的气流提供了限制小孔，所述介质的孔尺寸小于或等于20微米，并具有穿过介质的湿压降，所述湿压降随着穿过的流速的增大而增大，所述湿压降与所述流速的关系用下列公式表示Y≤0．048X+2．215，其中X流速，单位为scfm／0．087平方英尺；Y是湿压降，单位为英寸汞柱；将所述初期纸幅设置在所述微孔介质上；使空气穿过所述初期纸幅和所述微孔介质，其中所述微孔介质为气流形成了限制小孔，气流穿过所述初期纸幅以从所述初期纸幅中除去水分；从所述微孔介质中除去所述除去纸幅的水分；优选的是，所述湿压降与所述流速的关系用下列公式表示Y≤0．048X+2．015，其中X流速，单位为scfm／0．087平方英尺；Y是湿压降，单位为英寸汞柱，更优选的是，所述公式在从35scfm／0．087平方英尺到95scfm／0．087平方英尺的整个流速范围内都成立，最优选的是，所述公式在从40scfm／0．087平方英尺到80scfm／0．087平方英尺的整个流速范围内成立。
全文摘要
本发明提供一种干燥纤维素纤维结构的装置。该装置包括具有穿透的孔的微孔介质。孔为干燥过程中气流的限制小孔。穿过微孔介质有较低的压降。较低的压降降低了干燥过程中的能量消耗,且/或以一定的能量消耗获得更高的干燥效果。
文档编号D21F11/14GK1278880SQ98811014
公开日2001年1月3日 申请日期1998年9月17日 优先权日1997年9月18日
发明者小迈克尔·G·斯特尔杰斯, 保罗·D·特罗克汉, 唐纳德·E·恩赛因 申请人:宝洁公司