表面积增大的纤维结构及其制造方法

专利名称：表面积增大的纤维结构及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种制造较高强度、柔软的吸收纤维网毡，如纸毡的方法。更进一步地讲，本发明涉及带一定结构的纤维网毡、用于制造这种带结构的纤维网毡的设备以及制造方法。
背景技术：
由纤维网毡制得的产品可以用于多种用途。例如纸巾、面纸、尿布以及类似物经常用于现代工业化社会中。对这种产品的大量需求形成了对这类产品进行改进的要求。如果纸产品，如纸巾、面纸、尿布、手纸、拖把头及类似物需要执行所需的任务而且获得更广泛的认可，它们就必须具有某些物理特性。
在这些特性中，较重要的是强度、柔软度和吸收性。强度是纸毡在使用过程中保持其物理完整性的能力。柔软性是消费者将该纸用于所需目的时他们所感受到的愉快的触感。吸收性使该纸吸收并保持流体特别是水、水溶液和悬浮液。重要的不仅在于一定纸量所能保持的绝对流体量，还在于该纸吸收流体的速度。
可以从下列普通转让的美国专利中了解到包括加强部件和树脂结构的对流空气干燥造纸带和/或用这些带制得的纤维网毡，这些美国专利作为参考而引入本文4,514,345(1985年4月30日授予Johnson等人)；4,528,239(1985年7月9日授予Trokhan)；4,529,480(1985年7月16日授予Trokhan)；4,637,859(1987年1月20日授予Trokhan)；5,098,522(1992年3月24日授予Smurkoski等人)；5,245,025(1993年9月14日授予Trokhan等人)；5,260,171(1993年11月9日授予Smurkoski等人)；5,275,700(1994年1月4日授予Trokhan)；5,328,565(1994年7月12日授予Rasch等人)；5,334,289(1994年8月2日授予Trokhan等人)；5,431,786(1995年7月11日授予Rasch等人)；5,496,624(1996年3月5日授予Stelljes，Jr.等人)；5,500,277(1996年3月19日授予Trokhan等人)；5,514,523(1996年5月7日授予Trokhan等人)；5,527,428(1996年6月18日授予Trokhan等人)；5,554,467(1996年9月10日授予Trokhan等人)；5,566,724(1996年10月22日授予Trokhan等人)；5,624,790(1997年4月29日授予Trokhan等人)；5,628,876(1997年5月13日授予Ayers等人)；5,679,222(1997年10月21日授予Rasch等人)；5,714,041(1998年2月3日授予Ayers等人)；5,900,122(1999年5月4日授予Huston)；以及5,948,210(1999年9月7日授予Huston)。
在上述现有技术的带中，树脂结构与可以透过流体的加强部件(如纺织结构，或毡)连接在一起。该树脂结构可以是连续的、半连续的，包括多个独立的突起物，或者其任意组合。该树脂结构由加强部件向外延伸，形成该带的网面(即在造纸过程中，网放在该表面上)、与该网面相对的背面以及在它们之间延伸的偏向导管。该偏向导管提供了在造纸过程中在施加压差时供造纸纤维偏向的空间。由于这一质量，这些造纸带在本领域内作为“偏向部件”而为人们所知。术语“造纸带”和“偏向部件”在本文中交替使用。
公开在上述专利中的在这种偏向部件上制成的纸，通常其特征在于具有至少两个不同的区域具有第一高度并且通常具有相对较高密度的区域，以及由第一区域延伸到第二高度并且通常具有相对较低密度的区域。第一区域通常由还没有偏向到偏向导管中的纤维形成，而第二区域通常由已经偏向到该偏向部件偏向导管中的纤维形成。利用具有连续树脂结构和多个离散分布在其中的独立偏向导管的带制得的纸包括连续的高密度网络区和多个分布在其中的独立的低密度支撑物(或圆顶)，后者是分开的并且由网络区延伸。该连续高密度网络区主要是设计用来提供强度，而多个低密度支撑物主要是设计用来提供柔软性和吸收性。这种带已经在工业上成功制造，如Bounty纸巾，Charmin卫生纸，以及Charmin Ultra卫生纸，所有这些产品均由本受让人制造和销售。
典型地，纤维结构的某些吸收性方面与其表面积高度关联。也就是说，对于给定的纤维网毡(包括纤维组合物、基础重量等)来说，该毡的表面积越大，毡的吸收性就越高。在带有一定结构的毡中，低密度的分布在毡中的支撑物增加了毡的表面积，从而增加了毡的吸收性。但是通过增加包括相对较低密度的支撑物的面积来增加毡的表面积将会导致包括相对较高密度的网络区(用于产生强度)的毡面积下降。也就是说，增加包括支撑物的面积相对于包括网络的面积的比将对纸张的强度产生不利影响，其原因在于支撑物与网络区相比具有相对较低的内在强度。因此，人们非常需要保持好主要提供强度的高密度网络区的表面积与主要提供柔软性和吸收性的低密度网络区的表面积之间的比例的平衡性。
现在，已经发现高密度区域与低密度区域的面积在纤维结构中可以有效地独立，例如纤维结构的表面积可以增加，但不会牺牲纤维结构的强度。更进一步地讲，已经发现，通过使用本发明的偏向部件形成新型纤维结构，相对较低密度和吸收性支撑物的表面积可以充分增加，但不会降低相对较高密度网络的面积。
因此，本发明提供了一种新型具有较高强度、柔软且吸收性纤维结构以及用于制造这种纤维结构的方法。更具体地讲，本发明提供了一种具有至少两个区域的纤维结构具有第一高度以及由第一区域延伸从而限定第二高度的第二区域，该第二区域具有较高的表面积，这可以增加纤维结构的吸收性能。
本发明还提供了一种纤维结构，其中第二区域包括纤维圆顶和由该圆顶向外延伸的纤维悬臂部分。该纤维悬臂部分增加了第二区域的表面积并且在一些实施方案中形成袋子，该袋子基本上包括在该纤维悬臂部分与第一区域之间的间隙空间。这些袋子能容纳额外的液体并且进一步增加了纤维结构的吸收性。
本发明还提供了用于制造这种纤维结构的新型偏向部件。更具体地讲，本发明提供了具有带图案的结构的偏向部件，该结构具有形成间隙的悬挂部分，在制造本发明的纤维结构的过程中，纤维会偏向到该间隙中，从而形成纤维悬臂部分。
本发明的还提供了用于制造这种偏向部件的方法。在一种实施方案中，这种偏向部件具有多层结构，它是通过将至少两层面对面连接在一起而形成的。这些层中每一层均具有偏向导管部分。一层的偏向导管部分是可透过流体的并且其位置使得该层一部分对应于其它层的偏向导管并且由此而具有多个悬挂部分。
在另一实施方案中，这种偏向部件包括单层结构，其中悬挂部分通过将一层可固化的材料经过本发明的新型遮蔽罩进行固化而形成，该遮蔽罩包括不同的不透明区域。
在另一实施方案中，这种偏向部件可以通过将一层可固化的材料经过本发明的新型遮蔽罩进行固化而形成，该遮蔽罩具有不透明区域和透明区域以及三维构形。
本发明还提供了用于选择性固化可固化材料，如光敏树脂材料方法中的新型遮蔽罩。这种遮蔽罩还可以用于制造本发明的偏向部件。更具体地讲，本发明提供了一种具有透明区域和不透明区域图案的遮蔽罩，该不透明区域具有不同的不透明度。
本发明还提供了一种遮蔽罩，其中不透明区具有在至少一个方向上梯度性逐渐变化的透明度。本发明还提供了一种遮蔽罩，它具有组合图案，包括透明/不透明区域图案与由该遮蔽罩至少一面延伸的突起物的三维图案。本发明还提供了用于制造本发明的遮蔽罩的方法。
发明概述本发明的偏向部件包括具有网面和与该网面相对的背面的结构。该结构可以由任何合适的材料制成，包括但不限于弹性材料(例如光敏树脂)、塑料，金属、含金属的聚合物等。该结构的背面限定了X-Y平面。该结构的厚度在与X-Y平面垂直的Z方向上、在网面与背面之间延伸。
该结构包括多个在Z方向上由X-Y平面延伸的基体以及多个悬挂部分，它由多个基体向侧面延伸，其中所述的悬挂部分在Z方向上由X-Y平面升高，从而在X-Y平面与悬挂部分之间形成间隙空间。虽然该悬挂部分本身无需平行于X-Y平面，但悬挂部分可以沿基本上平行于该X-Y平面的方向“延伸”意味着该悬挂部分由该基体“侧向”延伸(即不平行于Z方向)。在一种实施方案中，该结构具有多层(夹层)结构，它是由至少下列两层形成的面对面连接在一起的第一层和第二层。这些层中每一层具有顶表面和与该顶表面相对的底表面。每一层可以具有一个导管部分，它包括至少一个偏向导管，该导管沿Z方向由该顶表面向底表面延伸。该导管部分可以由顶表面向底表面延伸通过该层的整个厚度。第一层的底表面形成该结构的背面，第二层的顶表面形成该结构的网面。在多层偏向部件方案(即偏向部件包括多层)中，有多个基体由第一层形成。
根据本发明，在例举的双层偏向部件(即该偏向部件包括两层)中，第二层包括多个悬挂部分，它们在Z方向上由该X-Y平面升高，从而在X-Y平面与悬挂部分之间形成间隙空间。在本发明制造纤维结构的方法中，这些间隙空间可以容纳多个纤维，从而形成该纤维结构的纤维悬臂部分。
本发明的偏向部件还包括位于网面与至少一部分结构背面之间的加强部件。该加强部件可以透过流体的、不可透过流体的，或者部分可以透过流体的(意味着某些加强部件部分可以是可透过流体的，而其它部分则不可以)。加强部件的例子包括但不限于纺织部件、毡、网线或其组合。在包括多层偏向部件的实施方案中，加强部件典型地位于第一层顶表面与至少一部分第一层底表面之间，此时在加强部件与第二层悬挂部分之间形成间隙空间。
在本发明的多层偏向部件中，每一层可以包括基本上连续的结构、基本上半连续的结构、多个独立的突起物或其任何结合。在例举的双层偏向部件中，第一层与第二层结合的例子包括但不限于下列例子第一种偏向部件，其中第一层包括基本上连续的带图案的网络，在它们之间限定了第一种多个独立的偏向导管，而且第二层包括基本上连续的带图案的网络，在它们之间限定了第二种多个独立的偏向导管；第二种偏向部件，其中第一层包括基本上连续的带图案的网络，它们之间限定了第一种多个独立的偏向导管，而且第二层包括半连续的带图案的网络；第三种偏向部件，其中第一层包括基本上连续的带图案的网络，它们之间限定了第一种多个独立的偏向导管，而且第二层包括多个独立的突起物；第四种偏向部件，其中第一层包括半连续的带图案的网络，而且第二层包括基本上连续的带图案的网络，它们之间限定了第二种多个独立的偏向导管；第五种偏向部件，其中第一层包括第一半连续的带图案的网络，而且第二层包括第二半连续的带图案的网络；第六种偏向部件，其中第一层包括半连续的带图案的网络，而且第二层包括多个独立的突起物；第七种偏向部件，其中第一层包括多个独立的突起物，而且第二层包括基本上连续的带图案的网络，它们之间限定了第二种多个独立的偏向导管；第八种偏向部件，其中第一层包括多个独立的突起物，而且第二层包括半连续的带图案的网络；第九种偏向部件，其中第一层包括第一种多个独立的突起物，而且第二层包括第二种多个独立的突起物。
第一层和/或第二层可以是可透过流体的或部分可透过流体的。部分可透过流体的层的一个例子包括具有多个独立导管的层，其中至少部分偏向导管用不可透过流体的材料“封闭”。
一种用于制造多层偏向部件的方法，包括下列步骤形成具有顶表面和与该顶表面相对的底表面的第一层并且限定一个X-Y平面，第一层还包括在第一层顶表面与底表面之间延伸的第一导管；形成第二层，它具有顶表面、与该顶表面相对的底表面以及在该顶表面与底表面之间延伸的第二导管部分。
将第一层与第二层面对面连接起来，从而使第一层的顶表面面对第二层的底表面，其中与第一层的第一导管部分相对的第二层的悬挂部分与X-Y平面隔开一段距离，从而在X-Y平面与所述的第二层的悬挂部分之间形成间隙空间。
第一层和第二层中的一个或两个可以通过由下列步骤组成的方法制造提供由一个成型表面支承的液体光敏树脂涂层，该涂层具有第一厚度；提供固化辐射源；提供具有透明区域和不透明区域预选图案的遮蔽罩并且将遮蔽罩定位于液体光敏树脂涂层与固化辐射源之间，从而使该遮蔽罩不透明区域遮住涂层区域以避免固化辐射，同时该遮蔽罩的透明区域使涂层的其它区域暴露；通过将该涂层透过该遮蔽罩向固化辐射暴露而使未覆盖的区域固化，同时使遮住的涂层区域不固化，从而获得部分完成的涂层；由部分完成的涂层基本上全部除去未固化的液化光敏树脂，留下硬化的树脂结构。
任选地，可以提供一层背膜并且将其定位在成型表面与液体光敏树脂涂层之间，从而保护成型表面，避免被液体树脂污染。
可供选择地或者除了上述制造涂层的方法以外，每一层涂层或两层涂层均通过提供预定厚度的涂层，并且在其中形成具有预定形状的多个开孔且根据预定图案而形成。
如果需要具有加强部件的偏向部件，该方法还包括提供合适的由成型表面支承的加强部件的步骤，该加强部件具有与成型表面相对的下侧和与下侧相对的上侧，还包括将液体光敏树脂涂层沉积在加强部件上侧的步骤。
任选地，例如通过辊、棒、刀或者本领域内已知的其它合适的手段，可以对涂层厚度进行控制。
在一种实施方案中，第一层和第二层同时在两个成型面上制造，而后在加压夹紧中相互接触，从而连接在一起。根据本发明的一种实施方案，将第一层的顶表面以及第二层的底表面中至少一个保持在部分固化状态的步骤是使第一层与第二层在接触时连接在一起所必需的。可供选择地或者另外地，第一层和第二层可以用一种粘接材料而连接在一起。在一种实施方案中，第一层的顶表面和/或第二层的底表面包括化学活性成分，该成分可以导致或者有助于使第一层和第二层连接在一起。
每一个悬挂部分具有包括该结构网侧面的网定向表面以及与其相对的背面。在悬挂部分与X-Y平面之间形成的或者在悬挂部分与加强部件之间形成的间隙空间，更具体地是在该悬挂部分背面与X-Y平面或加强部件之间形成的。本发明设计了多个悬挂部分背面的形状和结构，所有这些均可以采用本发明所说方法中的一种来形成。悬挂部分可以具有基本上与X-Y平面平行的背面。该悬挂部分还可以具有与网定向平面不平行的背面。悬挂部分可以是弯曲的、环形的、“波浪形”背面，或者背遮蔽罩有不同的不规则形状。
当从与X-Y平面垂直的特定横截面观察时，该悬挂部分可以在横截面上形成“悬臂”部分或“桥臂”部分。用于本文中时，术语“悬臂″悬挂部分是指悬挂部分在与X-Y平面垂直的横截面上至少具有一个自由端，而“桥臂”悬挂部分是在与X-Y平面垂直的横截面上将至少两个相邻基体连接(或“桥接”)起来的悬挂部分。
与上述这些层的不同图案相似的是，网面与该结构的背遮蔽罩有基本上连续的图案，基本上半连续的图案，或者由多个独立突起物形成的图案。作为一个整体的结构的图案与作为该结构网面或背面的图案之间的差异在于在作为一个整体的结构中，该结构的总厚度是基于该结构的连续、半连续或不连续而考虑的；而在该结构的网面和背面中，只有网面或背面的相关表面才是基于相关表面的连续、半连续或不连续而考虑的。
作为一个整体，不管是多层的还是单层的，该结构均具有可以透过流体的导管部分，它由网面延伸到该结构的背面。在一种实施方案中，该结构的至少一个网面和背面包括基本上连续的图案，该连续的图案具有多个独立的分布在其中的开口，其中多个独立开口包括多个独立的偏向导管。如果需要，网面或背面中的多个开口中部分可以用不可透过流体的材料封闭，形成不可透过流体的部分。
另一种用于制造偏向部件或其一层的方法的实施方案包括下列步骤提供由成型表面支撑的液体光敏树脂的涂层，该涂层具有顶表面、与其相对并且面对该成型表面的底表面，还有在顶表面与底表面之间限定的预先第一厚度；提供固化辐射源；提供一种遮蔽罩，它具有透明区域和不透明区域，该不透明区域包括至少第一不透明区域和第二不透明区域，其中第一不透明区域具有第一不透明度，而第二不透明区域具有低于第一不透明度的第二不透明度。
将该遮蔽罩定位在该涂层与固化辐射源之间；透过该遮蔽罩固化该液体光敏树脂，其中第一不透明层遮盖该涂层的第一区域，防止固化辐射，从而阻止该涂层第一区域透过该涂层的第一厚度而固化，第二不透明区域部分遮盖该涂层的第二区域，从而辐射固化该涂层的第二区域到预定的第二厚度，该第二厚度小于该涂层的第一厚度，而且该透明区域使该涂层的第三区域暴露，从而允许固化辐射透过该涂层的第一厚度固化第三区域，由此形成部分完成的偏向部件；并且从该部分完成的偏向部件上基本除去全部未固化的液体光敏树脂，由此留下硬化的树脂结构，形成肉眼观察时呈单一平面的、带图案的结构，该结构具有由该涂层顶表面形成的网面以及由该涂层底表面形成的背面并且限定X-Y平面。
所形成的结构包括多个由该涂层的第三区域延伸的基体以及多个由该涂层的第二区域悬挂部分，其中悬挂部分由多个基体向侧面延伸，并与X-Y平面隔开，从而在X-Y平面与悬挂部分之间形成间隙空间。
本发明的纤维结构至少包括两个区域第一种多个微型区域(或者仅第一区域)，它们限定第一平面并且具有第一高度，第二种多个微型区域(或者仅第二区域)，它们由第一平面延伸，限定第二高度，其中至少部分第二多个微型区域包括纤维圆顶以及在第二高度由圆顶侧向延伸的纤维悬臂部分。用于本文中时，纤维圆顶和由其延伸的悬臂部分包括“支撑物”。但是，应当明白部分支撑物没有悬臂部分。
第一和第二种多个微型区域中每一个基本上是连续的、基本上是半连续的、由多个独立的突起物形成、或者包括它们的组合。如果第一种多个微型区域包括基本上连续的并且肉眼观察时呈单平面网络区域，第二种多个微型区域可以包括多个独立的支撑物，它们分布在整个网络区域中，至少部分支撑物包括由网络区域延伸的纤维圆顶和由该圆顶侧向延伸的纤维悬臂部分。
部分纤维悬臂部分由第一平面升高，从而形成袋子，它基本上包括位于第一平面与纤维悬臂部分之间的间隙空间。这些袋子据信提供额外的空间，用于在使用该纤维结构过程中容纳液体并且增加其吸收性能。纤维结构的纤维悬臂部分还增加了其总表面积，从而更加有助于增加纤维结构的吸收性。在与X-Y平面垂直的横截面中，构成该纤维悬臂部分的至少一个支撑物的总截面周长与所说支撑物截面基数的比为4/1或更高。
部分支撑物，不管它们是否包括连续的图案、半连续的图案或独立的突起物，在与X-Y平面垂直的横截面上可能没有明确限定的纤维悬臂部分。但即使没有纤维悬臂部分，本发明的纤维结构提供了第二种多个微型区域的表面积增加的优点。因此，在另一方面，本发明的纤维结构包括第一种多个限定第一平面且具有第一高度的微型区域以及第二种多个由第一平面向外延伸形成第二高度的微型区域，其中在至少一个与第一平面垂直的截面中，第二种多个微型区域包括支撑物，该支撑物具有在第一高度测量的横截面周长和横截面基数，其中横截面与横截面基数的比为4/1或更高。
纤维结构的不同区域可以具有不同的基重和/或不同的密度，和/或不同的纤维组成。在一种实施方案中，第一种多个微型区域的密度大于第二种多个微型区域的密度。在另一种实施方案中，第二种多个微型区域的基重大于第一种多个微型区域的基重。在另一种实施方案中，长纤维相对于短纤维数量比可以变化，从而该比值为1.0、大于1.0，或小于1.0。相对于第一种多个微型区域的高密度和第二种多个微型区域的低密度而言，本发明的纤维结构具有中等密度。该纤维悬臂部分可以具有这种中等密度。
本发明的夹层结构包括至少两个夹层至少一个夹层包括上述纤维结构。在一种实施方案中，本发明的夹层纤维结构至少包括连接在一起的第一夹层和第二夹层。第一夹层包括纤维板，该纤维板具有至少两个区域并且包括第一种多个微型区域，它们限定第一平面并且具有第一高度，第二种多个微型区域，它们包括由第一平面向外延伸的多个纤维圆顶，限定第二高度，还包括在第二高度由圆顶侧向延伸的纤维悬臂部分。该夹层结构中的其它夹层可以具有、也可以没有纤维悬臂部分。当然，其它夹层可以通过本领域内的已知的任何一种方法制得，包括但不限于对流空气干燥和常规工艺。可以将这些夹层连接在一起，从而使一个夹层的纤维悬臂部分与其它夹层面对面。可供选择地，具有纤维悬臂部分的夹层可以通过与具有纤维悬臂部分的夹层相对的一面而连接在一起。
在包括至少两个夹层的夹层纤维结构中，每一个夹层具有与第一平面隔开的纤维悬臂部分，从而形成基本上包括在第一平面与纤维悬臂部分之间形成间隙空间的袋子。而后，如果两个夹层连接在一起，从而一个夹层的纤维悬臂部分面对其它夹层的纤维悬臂部分，那么，可以将一个夹层的至少部分纤维悬臂部分放置于在该纤维悬臂部分与其它夹层第一平面之间形成的袋子中。两个夹层的这种连接据信提供了有限的夹层相互之间的移动，至少在一个侧向方向上，而不会撕开夹层或分开该夹层。这种移动性据信有助于本发明的夹层纤维结构的柔软性和吸收性。可供选择地，该夹层可以连接在一起，从而使它们各自的纤维悬臂部分对着相反的方向。
一种用于制造本发明的纤维结构的方法，包括下列步骤提供一种上述本发明的偏向部件；提供多根纤维并且将多根纤维沉积在偏向部件上；使部分多根纤维偏向到该偏向部件的偏向导管中，从而使部分偏向纤维沉积于在X-Y平面与该偏向部件悬挂部分之间形成的间隙空间中，由此获得部分完成的纤维结构；以及将部分完成的纤维结构从偏向部件上分离，由此形成本发明的纤维结构。
该方法还包括将其上带有部分完成的纤维的偏向部件压向加压表面，例如Yankee干燥筒表面的步骤，从而加大一部分部分完成的纤维结构的密度。
使部分多根纤维偏向的步骤可以包括将一种机械压力施加到部分纤维上，或者向多根纤维上施加流体压差，如真空压力。在一种实施方案中，位于偏向部件上的网毡可以用一种柔软的材料板覆盖，从而将该网置于该柔软材料板与偏向部件之间。该柔软材料板的空气透过性低于该偏向部件的空气透过性。该柔软材料板还可以是不透气的。将流体压差施加到材料板上可以使至少部分材料板向造纸带偏向，并且至少使部分网偏向到该造纸带导管中。
多根纤维可以选自本领域内已知的任何纤维，例如纤维素纤维、合成纤维或其任意组合。多根纤维还可以以润湿的纤维网形式提供，其中部分网可以有效地偏向到该偏向导管和在偏向部件悬挂部分和X-Y平面之间形成的间隙空间中。
本发明还提供了一种遮蔽罩，用于固化可固化材料，如光敏树脂材料的方法中，该方法适用于制造本发明的偏向部件。在一种实施方案中，本发明的遮蔽罩包括具有顶面和与顶面相对的底面以及透明区域与不透明区域的图案，其中不透明区域至少包括具有第一不透明度的第一不透明区域，并且第二不透明区域具有与第一不透明度不同的第二不透明度。
该透明区域和不透明区域包括非随机的和重复的图案。不透明区域可包括基本上是连续的图案、基本上是半连续的图案、由多个独立的突起物形成的图案、或者它们的任意组合。此外，第一不透明区域和第二不透明区域可包括非随机的和重复的图案。第一不透明区域、第二不透明区域或者这两个区域均包括基本上是连续的图案、基本上是半连续的图案、由多个独立的突起物形成的图案、或者它们的任意组合。第二不透明区域靠近或与第一不透明区域分开。
不透明区域包括两个以上不同的透明度。例如，本发明的遮蔽罩包括第三不透明区域，它具有介于第一不透明度与第二不透明度之间的第三不透明度。
在一种实施方案中，不透明区域包括至少在一个方向上逐渐变化的梯度不透明度。梯度不透明度的区域包括第一不透明区域、第二不透明区域，或者与它们分开。梯度不透明度可以变化，可以等量增加，也可以不等量增加，可以在一个方向上，也可以在几个方向上变化。
在另一种实施方案中，该遮蔽罩的表面包括三维构形，例如由遮蔽罩至少一侧伸出的突起图案。由遮蔽罩底侧伸出的突起物可以设计成印制在可固化材料的涂层中，从而在涂层中形成相应的凹形或间隙。由遮蔽罩顶侧延伸的突起物可以设计成提供间隙，液体可固化材料可以流入该间隙，从而形成与该遮蔽罩表面相似的轮廓结构。突起物图案中的一种或两种可以包括基本上连续的结构、基本上半连续的结构、多个独立的突起物或其任何结合。突起物图案中的一种或两种可以与透明区域和不透明区域的图案相对应，从而形成组合非随机的和重复的图案。在这样一种实施方案中，不透明区域包括该突起物的末梢表面。
在该遮蔽罩的一种实施方案中，透明区域和不透明区域的图案是独立的，并且可以与突起物的图案分开。这种遮蔽罩包括复合的结构，该结构通过面对面并列的第一部件和第二部件而形成，其中第一部件形成透明区域和不透明区域，而第二部件形成突起物图案。在这种复合遮蔽罩中的第一和第二部件可以相互重叠，形成组合的非随机的和重复的不透明区域和突起物图案。
具有不同透明度的遮蔽罩可用于固化可固化材料的方法中，该方法用于制造本发明的偏向部件。例如，当包括第一和第二不透明度的遮蔽罩位于固化辐射源和可固化材料涂层之间从而选择性遮盖涂层以避免固化辐射时，具有第一不透明度的第一不透明区域遮盖该涂层的第一区域，以避免固化辐射，从而使第一区域在整个涂层厚度上保持未固化，具有第二不透明度的第二不透明区域部分遮盖该涂层第二区域，从而在小于涂层整个厚度的部分厚度上让固化辐射固化该涂层，而透明区域使该涂层的第三区域暴露，从而使固化辐射能够在整个厚度上固化可固化材料。
如果将具有梯度不透明度的遮蔽罩用于固化涂层，具有梯度不透明度的区域将遮盖涂层相应的区域，阻止固化辐射，从而使所述的相应区域的固化厚度是逐渐变化的，所述的逐渐变化的厚度与该遮蔽罩逐渐不透明区域的逐渐变化的不透明度相对应。例如，如果梯度不透明度在一个方向上以相等增加量或减少量变化(增加或减少)，涂层相应区域的固化深度也以相等的减少量或增加量逐渐变化。当然，梯度不透明度可以不均匀增加地变化。
本发明的遮蔽罩可以通过包括下列步骤的方法制造提供具有基本上均匀厚度的薄透明材料，如透明膜；根据第一种预定图案在该材料上形成不透明区域图案；以及根据第二种预定图案将该材料压花。该方法可以设计成使得第一种预定的图案基本上与第二种预定的图案相对应，从而形成复合非随机重复图案。例如，形成不透明区域和对材料压花的步骤可以同时进行。形成不透明区域图案的步骤可以包括在透明材料的选定区域上涂覆油墨。选定的区域可以包括该材料浮雕区域的末梢表面。
具有不同不透明度区域的遮蔽罩可以在多步骤的方法中形成，该方法包括印刷透明膜，形成具有一定起始不透明度的不透明区域图案，然后按照需要第二次(第三次、第四次等)印刷该膜，从而形成具有另一种(或几种)不同于起始不透明度的不透明度的不透明区域图案。不同的不透明度还可以在一步印刷法，如利用Gravure辊，该辊包括具有不同深度以容纳油墨的图案。在印刷过程中，由Gravure辊转移到透明膜上的油墨将具有不同强度的区域，反映该辊图案不同的深度。其它形成不透明区域的方法可以用于本发明中，包括但不限于化学法、电磁法、激光、热等。
另一方面，采用上述三维遮蔽罩来制造本发明的偏向部件的方法包括下列步骤提供由成型表面支撑的液体可固化材料的涂层，该涂层具有面对成型表面的底表面、与底表面相对的顶表面，还有在顶表面与底表面之间限定的第一厚度；提供一种固化辐射源，该辐射源设计成可以放出固化辐射以使由成型表面支撑的涂层固化；提供一种具有第一透明区域和不透明区域图案和由遮蔽罩一面向外延伸的突起物第二图案的遮蔽罩；将该遮蔽罩置于该涂层与固化辐射源之间，从而使突起物第二图案至少部分浸没在该涂层中，由此在其中形成三维间隙；固化该可固化材料，其中第一图案的不透明区域至少部分遮盖该涂层的选定区域，以避免固化辐射，从而使选定的区域透过至少部分第一厚度而固化，由此形成部分完成的偏向部件；以及从部分完成的偏向部件基本上除去全部未固化的材料，留下形成该偏向部件的硬化的树脂结构，该偏向部件包括肉眼观察时呈单一平面的、带图案的结构，它具有由涂层顶表面形成的网面和由涂层底表面形成的背面。
如上所说，第一图案、第二图案或第一图案与第二图案是非随机的且重复的。根据遮蔽罩特定方案，该遮蔽罩可以定位成使得突起物第二图案浸没在选定的区域，该区域至少部分被遮蔽罩第一图案的不透明区域遮盖。可供选择地或者另外地，该遮蔽罩的定位使得突起物第二图案浸没在没有被该遮蔽罩第一图案的不透明区域遮盖的区域中。
在一种实施方案中，该遮蔽罩包括复合结构，它由至少一种膜和与其并列的浮雕部件形成，该浮雕部件形成突起物第二图案。在这种实施方案中，该浮雕部件、该膜或它们两者可以包括不透明的区域。如果浮雕部件和膜均包括不透明的区域，则有利于使得浮雕部件的不透明区域和该膜的不透明区域相互对应，形成透明和不透明区域的第一种图案。
该浮雕部件可以是对固化辐射透明的。可供选择地，该浮雕部件可以是不能透过固化辐射的。在一种实施方案中，该浮雕部件带有间隙从中穿过。这种浮雕部件可以包括，例如但不限于，带有敞开区域的纺织部件或网线。
采用复合遮蔽罩制造偏向部件的方法包括下列步骤提供由成型表面支撑的液体可固化材料的涂层，该涂层具有面对成型表面的底表面、与底表面相对的顶表面，还有在顶表面与底表面之间限定的第一厚度；提供一种固化辐射源，它设计成放出固化辐射来固化由成型表面支撑的可固化的液体材料的涂层；提供浮雕部件并且将该浮雕部件与该涂层的顶表面并排放置，从而将浮雕部件至少部分浸没在该涂层中，由此在涂层中形成间隙图案；提供一种膜并且将该膜与浮雕部件并排放置，其中结合在一起的浮雕部件与膜包括透明区域和不透明区域的图案，其中不透明区域遮盖该涂层的区域，防止固化辐射，同时透明区域使该涂层的其它区域暴露；通过将该涂层透过浮雕部件和该膜向固化辐射源暴露而使该涂层暴露的区域固化，同时不固化遮盖的涂层区域，由此形成部分完成的偏向部件；以及从部分完成的偏向部件基本上除去全部未固化的材料，留下硬化的树脂结构，该结构包括肉眼观察时呈单一平面的、带图案的结构，它具有由涂层顶表面形成的网面和由涂层底表面形成的背面。
在其工业运用中，本文中所描述的每一种制造偏向部件的方法可以包括一个连续的过程。例如，采用三维遮蔽罩制造偏向部件的连续过程包括下列步骤提供由成型表面支撑的液体可固化材料的涂层，并且沿机器方向连续移动成型表面与该涂层，该涂层具有面对成型表面的底面、与该底面相对的顶面以及在该顶面与底面之间限定的第一厚度；提供一种固化辐射源，它设计成能连续放出固化辐射来固化由沿机器方向移动的成型表面支撑的涂层；连续提供透明膜；连续印刷该膜，从而在其上形成不透明区域第一图案；连续压花该膜，在其中形成突起物第二图案；连续移动具有不透明区域第一图案和突起物第二图案的膜，从而使所说的膜定位在该涂层与固化辐射源之间，由此使得突起物第二图案至少部分浸没在涂层中，从而在其中形成三维间隙；连续固化该可固化材料，其中第一图案的不透明区域至少部分遮盖该可固化材料的选定区域，以避免固化辐射，从而使选定的区域透过至少部分第一厚度而固化，由此形成部分完成的偏向部件；以及由部分完成的偏向部件连续基本上除去全部未固化的材料，留下形成该偏向部件的硬化的树脂结构，该偏向部件包括肉眼观察时呈单一平面的、带图案的结构，它具有由涂层顶表面形成的网面和由涂层底表面形成的背面。
附图简述

图1是本发明偏向部件一种实施方案的平面示意图，该偏向部件包括由面对面连接在一起的第一层和第二层形成的结构，第一层和第二层中每一层包括连续的网状结构和分布其中的多个独立的偏向导管。
图2是沿图1中2-2线获得的偏向部件瞬间截面图，还显示了设置在该偏向部件上的本发明的纤维网毡。
图3是本发明偏向部件另一种实施方案的平面示意图，该偏向部件包括由面对面连接在一起的第一层和第二层形成的结构，其中第一层包括连续的网络和第二层包括半连续网络。
图4是沿图3中4-4线获得的偏向部件的瞬间截面示意图。
图5是本发明偏向部件另一种实施方案的平面示意图，该偏向部件包括由面对面连接在一起的第一层和第二层形成的结构，其中第一层包括连续的网络和第二层包括多个独立突起物。
图6是沿图5中6-6线获得的偏向部件的瞬间截面示意图。
图7是本发明偏向部件另一种实施方案的平面示意图，该偏向部件包括由面对面连接在一起的第一层和第二层形成的结构，其中第一层包括半连续的网络和第二层包括连续网络。
图8是沿图7中8-8线获得的偏向部件的瞬间截面示意图。
图9是本发明偏向部件另一种实施方案的平面示意图，该偏向部件包括由面对面连接在一起的第一层和第二层形成的结构，其中第一层和第二层中每一层均包括半连续网络。
图10是沿图9中10-10线获得的偏向部件的瞬间截面示意图。
图10A是沿图9中10A-10A线获得的偏向部件的瞬间截面示意图。
图11是本发明偏向部件另一种实施方案的平面示意图，该偏向部件包括由面对面连接在一起的第一层和第二层形成的结构，其中第一层包括半连续的网络和第二层包括多个独立突起物。
图12是沿图11中12-12线获得的偏向部件的瞬间截面示意图。
图12A是沿图11中12A-12A线获得的偏向部件的瞬间截面示意图。
图13是本发明偏向部件另一种实施方案的平面示意图，该偏向部件包括由面对面连接在一起的第一层和第二层形成的结构，其中第一层包括多个独立的突起物和第二层包括连续网络。
图14是沿图13中14-14线获得的偏向部件的瞬间截面示意图。
图15是本发明偏向部件另一种实施方案的平面示意图，该偏向部件包括由面对面连接在一起的第一层和第二层形成的结构，其中第一层包括多个独立突起物和第二层包括半连续的网络。
图16是沿图15中16-16线获得的偏向部件的瞬间截面示意图。
图17是本发明偏向部件另一种实施方案的平面示意图，该偏向部件包括由面对面连接在一起的第一层和第二层形成的结构，其中第一层和第二层中每一层均包括多个独立的突起物。
图18是沿图17中18-18线获得的偏向部件的瞬间截面示意图。
图19是用于制造本发明中偏向部件的方法的一种实施方案的侧视图。
图20是用于制造本发明的偏向部件的一种实施方案中一段的平面示意图，它显示了具有透明区域和不透明区域的遮蔽罩，该遮蔽罩置于可固化材料涂层的顶部。
图21是用于制造偏向部件的方法的一种实施方案的截面示意图，它示意性地显示了透过图20中所示的遮蔽罩选择性固化可固化材料涂层，该图是沿图20中21-21线而获得的。
图22A-22C是用于制造本发明的偏向部件的方法的一种实施方案的局部示意图，每一个图显示了具有透明和不透明区域的遮蔽罩的例举性方案。
图23是用于制造图22A中所示的偏向部件的方法的一种实施方案的截面示意图，它示意性显示了透过图22中所示的遮蔽罩可选择性地固化可固化材料涂层，该图是沿图22A中23-23线而获得的。
图24是与图23中所示相似的瞬间截面示意图，该图沿图22B中24-24线获得。
图25是与图22和24中所示相似的瞬间截面示意图，该图沿图22C中25-25线获得。
图25A是与图24中所示相似的瞬间截面示意图，该图显示该遮蔽罩三维图案的实施方案。
图26是本发明的纤维结构的平面示意图，该结构包括基本上连续的并且肉眼观察时呈单一平面的网络区域以及分布在其中的多个独立的支撑物。
图27是图26中所示纤维网毡的瞬间截面示意图，该图沿27-27线获得。
图28是本发明的纤维结构的平面示意图，该结构包括半连续的网络区域图案和支撑物。
图29是图28中所示纤维网毡的瞬间的截面示意图，该图沿29-29线获得。
图30是本发明的部分纤维结构的瞬间截面示意图，该图更加详细地显示了具有纤维悬臂部分的支撑物。
图31是另一个与图30中相似的纤维结构瞬间的截面示意图。
图32-41是本发明的纤维结构例子的截面显微照相图。
图42是用于根据本发明的一种实施方案制造纤维结构的方法的侧视图。
图43是本发明夹层纤维结构的一种实施方案的截面示意图，该结构包括两个连接在一起的夹层。
图44是本发明夹层纤维结构的另一种实施方案的截面示意图，该结构包括两个连接在一起的夹层。
图45和46是显示现有技术的纤维结构的截面结构例子的显微照相。
图47是示于图46中的现有技术纤维结构的支撑物的截面示意图。
图48和49是本发明的多层偏向部件的另一种实施方案的瞬间截面示意图，它包括第一层和第二层，第一层的变形度大于第二层的变形度。在图48中，偏向部件没有压力，在图49中，该偏向部件处于压力下。
图50是用于制造本发明的偏向部件的方法的实施方案的侧视图，该图显示了用于制造具有突起物的遮蔽罩的方法。
图51是用于制造本发明的偏向部件的方法的实施方案的侧视图，该方法采用三维浮雕部件。
图52是用于制造本发明的偏向部件的方法的实施方案的侧视图，其中该遮蔽罩包括复合结构。
图52A是沿图52中箭头A方向获得的浮雕部件的局部平面图。
图53是本发明的偏向部件的实施方案的瞬间侧视图，该部件具有不能透过流体的偏向导管。
图54是本发明的方法的一种实施方案的瞬间截面示意图，其中纤维放置在本发明的偏向部件与可变形材料板之间。
发明详述偏向部件图如1至18中所示，本发明的偏向部件10包括肉眼观察时呈单一平面的、带图案的结构20。带图案的结构20可以由多种材料制得，包括但不限于树脂材料，金属，金属浸渍树脂，塑料或者它们的任意组合。但是，用于本文中时，术语“结构”不包括由相互垂直的交织长丝，如成型线或类似形成的结构。这种包括多个相互垂直长丝的结构可以用作本发明的偏向部件中的加强部件，正如下文中所讨论的，但不构成偏向部件10的“结构”。
如果偏向部件10的结构20是由树脂材料或者其它具有不足内在强度的材料制成的，或者其所具有的图案在沿机械方向拉动时会变形时(如下文中所定义)，典型地，可以用一种加强部件50来增强偏向部件10的结构20。当带图案的结构20包括半连续的图案或者含有多个独立突起物的图案时，该加强部件50是必需的，正如在下文中详细讨论的那样。加强部件50位于网面21与至少部分结构20的背面22之间。虽然加强部件50通常平行于该结构的背面22，但部分加强部件50可以延伸到结构20的背面22之外，从而在结构20的背面22中形成表面不规则，如下文中所述。在一些实施方案中，加强部件50可以包括结构20的背面22。
带图案的结构20可以与加强部件50连接在一起。加强部件50具有上面51和与上面51相对的底面52。该结构20的网面21与加强部件50的上面51向着一个方向，该结构20的背面22与该加强部件50的底面52向着相反的方向。如本文中所说，结构的背面22形成X-Y平面。由于加强部件50最典型地是靠近结构20的背面22(图2，4，6，8，10，12，14，16和18)，因此也可以说在一些实施方案中，加强部件50作为一个整体限定了X-Y平面。熟悉本领域内的人员将会明白，符号“X”、“Y”，以及“Z”表面笛卡尔座标系，其中当偏向部件10置于一平坦表面上时，相互垂直的“X”和“Y”限定了由结构20的背面22(或者由加强部件50)形成的参考平面，而“Z”限定了与X-Y平面正交的平面。用于本文中时，术语“Z-方向”代表与X-Y平面垂直的任何方向。类似地，术语“Z-尺寸”代表与Z方向平行测得的尺寸、距离或参数。但是应当细心地注意到在Z方向“延伸”的部件本身不一定严格平行于Z方向；术语在Z方向上“延伸”在本文中仅指该部件在不平行于X-Y平面的方向上延伸。类似地，沿平行于X-Y平面的方向“延伸”的部件作为一个整体，不一定平行于X-Y平面；这种部件的方向可以不平行于Z方向。
熟悉本领域的人员将会明白加强部件50以及偏向部件10作为一个整体不一定(确实在一些实施方案中不一定)在其整个长度上具有平面结构，特别是当用于典型的用来制造本发明的纤维结构500的方法中时，这是因为循环带形式的偏向部件将会以箭头“B”(图42)所示方向移动而经过设备。此外，置于平坦表面上并且具有肉眼可见的“X-Y”平面的偏向部件10一般用于描述通常可变形的偏向部件10中几个部件的相对几何形状。熟悉本领域内的人员将会明白当偏向部件10弯曲或呈非平面时，X-Y平面将跟随偏向部件10的形状。
用于本文中时，含有“肉眼可见”或“肉眼观察”的术语是指当置于两维结构下考虑时该结构的总体几何形状。相反，“显微可见”或“显微观察”是指与其总几何形状无关的相应结构的较小细节。例如，在偏向部件10的范畴内，术语“肉眼观察呈平面”是指当置于两维结构中时，该偏向部件作为一个整体仅仅具有偏离绝对平面的较小的和可以容忍的变形，这些变化不会对该偏向部件的性能产生不利影响。同时，该偏向部件10所带的图案结构20具有微观三维偏向导管和悬挂部分图案，正如下文中所描述的那样。
结构20包括多个基体30和多个悬挂部分49。多个基体30在Z方向上延伸。如果偏向部件10包括加强部件50，多个基体30可以与加强部件50连接在一起并且由此向外延伸。悬挂部分49由多个基体30侧向延伸。多个悬挂部分49典型地在至少一个与X-Y平面平行的方向上延伸。由于实际上有无数个与X-Y平面平行的方向，因此悬挂部分49的方向可以根据所需的最终产品形状而进行选择，该最终产品形状受到特定的制造偏向部件10的方法或者制造纤维结构的方法，或者这两种方法的控制，正如下文中所说。
多个基体30在它们之间形成了间隙。基体30间的间隙形成了所谓的“偏向导管”。该偏向导管以Z方向上、由网面21向结构20的背面22延伸并且提供了在本发明的造纸方法中使多根纤维偏向其中的空间，由此形成纤维结构500上所谓的纤维“支撑物”540(图27-41)。在可以透过流体的偏向部件10中，导管在结构20的整个厚度上由网面21向着背面22延伸。结构支撑物540具有低于纤维结构500其它部件的密度，因此作为一个整体，它有助于保证纤维结构500的吸收性和柔软性。支撑物540具有高于纤维结构500其它部分的基重。支撑物540还有助于增加纤维结构500的总表面面积，从而进一步增加了其吸收性和柔软性。
用于本文中时，所谓要求悬挂部分49在至少一个方向上由多个基体延伸，是指每一个悬挂部分49当从与X-Y平面垂直的截面方向观察时，会沿某个方向侧向延伸，该方向不平行于Z方向并且基本上平行于X-Y平面。用于本文中时，所谓要求悬挂部分49由X-Y平面升高，是指在悬挂部分49或至少其一部分与X-Y平面之间、在Z方向上有一个自由间隙或间隙。也就是说，该悬挂部分49是“悬挂的”，因为它们由X-Y平面或加强部件50升高，并且在该悬挂部分与X-Y平面之间存在一个空隙或间隙。但是，应当注意的是，悬挂部分49不一定在悬挂部分49的整个长度上形成间隙。也就是说，只要悬挂部分49本身不直接与加强部分50连接在一起，该悬挂部分49在一些长度点上与加强部件50接触，其原因在于例如偏向部件10或悬挂部分49不平或变形。另外，悬挂部分49与X-Y平面之间的间隙在它们各自的形状与尺寸，包括Z-尺寸上会有所不同，例如它们对于全部或部分悬挂部分49来说不必是相同的。例如，一个悬挂部分49与加强部件50之间的距离可以不同于另一个悬挂部分49与加强部件50之间的距离(图25)。此外，X-Y平面与不同悬挂部分之间的距离可以逐渐变化或者是不规则的(图23-24)。
悬挂部分49可以与基体30是一体的，也可以与基体牢固连接。用于本文中时，“一体”的悬挂部分是指在制造本发明的偏向部件10的方法的一种实施方案中、与形成基体30时一起形成的悬挂部分49，正如下文中详细描述的那样(图22A-25A)。“连接的”悬挂部分是与基体30分开制造、而后牢固地与基体30连接的那些悬挂部分。连接的悬挂部分49的例子也在介绍偏向部件10实施方案的下文中有描述，此偏向部件10包括多层结构，更具体地说是一种例举性的两层偏向部件10以及一种用于制造该部件的方法(图1-19)。在这样一种实施方案中，包括偏向部件10的连接层之一形成多个基体30，而其它层形成悬挂部分49。为方便起见，包括多个基体30的层在本文中还用参考数字30表示。
当从与X-Y平面垂直的截面观察时，本发明的偏向部件10包括两种悬挂部分49一基于与基体的关系“桥接的”悬挂部分和“悬臂”悬挂部分。两个术语“桥接的”和“悬臂”在本文中常规使用并且用来说明桥接的悬挂部分是跨过或“桥接”至少两个基体之间的距离的悬挂部分49，从而将至少两个基体连接在一起。桥接的悬挂部分例如示图9、10A、15、24、25和25A中。最典型地但不一定地，这两个连接的基体是相近的基体。但是可以设想出这样一些实施方案，其中相互连接的基体不是相互靠近的，但可以被另一个基体或其它基体隔开。(例如参见图15，由右边“正弦形”第二层部件数第一个。)另一个其中桥接悬挂部分与不相邻两个基体相互连接的实施方案是结构20，其中的两个基体具有不同的高度，从而至少部分具有较小高度的基体没有达到悬挂部分(未示出)。这些相对较短的基体可以定位在相对较高的基体中间，这些相对较高的基体通过桥接悬挂部分而相互连接。
悬臂悬挂部分是当在特定的截面观察时由一个基体30侧向延伸但没有达到相邻基体30的悬挂部分49。悬臂悬挂部分例如示图12和23中。
应当明白在某些例子中，同样一个悬挂部分49当在一个截面中观察时是“桥接的”，而在另一个截面中观察时是“悬臂”。例如，在图10的截面视图中，某些悬挂部分49(通过第二半连续层40而形成，如下文中充分详细描述的那样)似乎形成“悬臂”部分，而其它悬挂部分49似乎完全未支撑。同时，在沿第二层40的线性半连续部件之一获得的图10A的横截面视图中，悬挂部分49似乎是一个“桥接”部分，因为它跨过或桥接至少两个相邻的基体(由第一层30形成，如下文中所述)。
每一个悬挂部分49具有指向网的表面49a和背面49b(图10和10A)。用于本文中时，术语“指向网的表面”是指形成结构20的网面21的悬挂部分49的表面。当该网置于偏向部件10上时，指向网的表面49a与网靠近。在其中偏向部件10包括加强部件50的实施方案中，指向网的表面49a指向加强部件50的反向。典型地但不一定地，该指向网的表面49a平行于X-Y平面。背面49b是指悬挂部分49的表面，它与指向网的表面49a相对。在其中偏向部件10包括加强部件50的实施方案中，背面49b面对加强部件50并且更进一步说是面对其上侧51。
图2、4、6、8、10、10A、12、14、16、18、23-25、25A、48和49在截面方向显示了悬挂部分49的各种实施方案。借助于图23-25，参考数字“49”(与括号内的下标无关)在本文中用于通常是指任何悬挂部分，而不管其特定的实施方案如何。类似地，参考数字“49a”和“49b”(与括号内的下标无关)通常分别表示悬挂部分49上指向网的表面和背面，而不管这些表面特定的实施方案如何。每一个括号内的下标“(1)”、“(2)”、“(3)”等表示悬挂部分49及其相应指向网的表面49a和背面49b的例举性实施方案，正如在下文中充分详细描述的那样。
背面49b基本上平行于X-Y平面和/或平行于指向网的表面49a，正如在图2、4、6、8、10、12、14、16、18和25中所最佳显示的那样。图23和24显示了其中某些悬挂部分49的背面49b不平行于指向网的表面49a并且不平行于X-Y平面。在图23中，例如，悬挂部分49(2)、49(3)和49(4)分别具有背面49b(2)、49b(3)和49b(4)，它们均相对于X-Y平面而“呈一定角度”。此外，背面49b不一定是线性的或平坦的。例如，在图23和24中，悬挂部分49(1)和49(5)分别具有基本上呈线性的或平坦的背面49b(1)和49b(5)，而悬挂部分49(3)和49(4)(图23)，和49(6)和49(7)(图24)分别具有弯曲的(凹的或凸的)背面49b(3)和49b(4)(图23)，和49b(6)和49b(7)(图24)。
应当明白，上述悬挂部分49及其背面49b的实施方案仅仅是例举用来说明本发明的，不是要对本发明进行限制。实际上，悬挂部分49及其指向网的表面和背面49a和49b可以有无限量的可能的结合、变化和相互取向，包括环形、弯曲的和不规则的形状，所有这些均由本发明设想出。它们全部可以由如下文中所说的本发明的偏向部件10的新型制造方法而设计和制造。
在如图1-18中所示的几个例举性实施方案中，偏向部件10的结构20包括多层复合结构，它们是通过至少第一层30和以面对面关系与第一层30相连的第二层40形成的。结构20包括“至少两层”的要求是指本发明的结构20可以包括两层以上，如三层、四、五层等等(未示出)，正如本领域内的人员容易明白的那样。第一层和第二层30、40中每一层均具有顶表面和与该顶表面相对的底表面。例如在图4、6、8、10中看到的那样，第一层30具有顶表面31和与该顶表面31相对的底表面32。类似地，第二层40具有顶表面41和与该顶表面41相对的底表面42。在所形成的结构20中，第一层30的顶表面31与第二层40的底表面42接触。第二层40的顶表面41包括结构20的网面21，并且第一层30的底表面32包括结构20的背面22。熟悉本领域的人员将会明白，术语“顶”和“底”仅仅是用来说明在几个截面视图中示出的偏向部件10的区域。当然，在制造过程中，该偏向部件10可以定位成使得该“底”表面位于该“顶”表面之上。
第一层30和第二层40中的每一层均具有导管部分，它包括至少一个偏向导管。因此，第一层30具有第一导管部分，它包括至少一个第一偏向导管35，第二层40包括第二导管部分，它包括至少一个第二偏向导管45。用于本文中时，术语“第一偏向导管”35代表第一层30中的一个孔或者一个空的空间，该孔或空间在Z方向上由顶表面31向第一层30的底表面32延伸并且设计成可以在制造本发明的纤维结构500的过程中容纳多根纤维。类似地，术语“第二偏向导管”45代表第二层40中的一个孔或者一个空的空间，该孔或空间在Z方向上由顶表面41向第二层40的底表面42延伸，并且设计成可以在制造本发明的纤维结构500的过程中容纳多根纤维。
在一些实施方案中，该导管部分由顶表面向底表面延伸，穿过该层的整个厚度，从而导致该层是可以透过流体的。在制造过程中置于偏向部件上的纤维在流体压力差，如通过真空或者通过机械压力的影响下，可以偏向到偏向导管35、45中。偏向到偏向导管中的纤维形成该纤维结构的纤维“支撑物”或“圆顶”，正如在下文中详细解释的那样。
第一层30与第二层40以面对面的关系连接在一起，从而使第二层40的某些部分在Z方向上与第一层30的偏向导管35相对应。第二层40的这些部分由于在Z方向上定位在第一层30的偏向导管35的上方，从而在Z方向上由X-Y平面升高，X-Y平面与第一层30的底表面处于一个平面，由此形成上述悬挂部分49。用于本文中时，术语“对应”及其替代词是指两个部件之间或数个部件中的相互位置关系，其中它们各自对X-Y平面的几何投影形成共同区域。
在一些实施方案中，加强部件50基本上是可透过流体的。可以透过流体的加强部件50包括纺织网或带孔的部件、一种毡或其任意组合。在几件普通转让的美国专利，如5,275,700和5,954,097中公开了多种可以透过流体的加强部件50，这些文献的公开内容作为参考而引入本文。加强部件50包括毡，也称为“压毡”，正像常规造纸工艺中所用的那样。结构20可以应用到加强部件50上，正如在下列专利中所说的那样普通转让的美国专利5,549,790(1996年8月27日授权给Phan)；5,556,509(1996年9月17日授权给Trokhan等人)；5,580,423(1996年12月3日授权给Ampulski等人)；5,609,725(1997年3月11日授权给Phan)；5,629,052(1997年5月13日授权给Trokhan等人)；5,637,194(1997年6月10日授权给Ampulski等人)；5,674,663(1997年10月7日授权给McFarland等人)；5,693,187(1997年12月2日授权给Ampulski等人)；5,709,775(1998年1月20日授权给Trokhan等人)；5,795,440(1998年8月18日授权给Ampulski等人)；5,814,190(1998年9月29日授权给Phan)；5,817,377(1998年10月6日授权给Trokhan等人)以及5,846,379(1998年12月8日授权给Ampulski等人)，这些文献公开的内容均作为参考而引入本文。
可供选择地，加强部件50可以是不透过流体的。不可透过流体的加强部件50可包括如聚合树脂材料，它们可以与用于制造本发明的偏向部件10的结构20的材料相同，也可以与之不同；塑料材料；一种金属；任何其它合适的天然或人造材料；或其任意组合。熟悉本领域的人员将会明白，不可透过流体的加强部件50可以使偏向部件10作为一个整体也是不可透过流体的。
应当明白，加强部件50可以是部分可透过流体的和部分不可透过流体的。也就是说，加强部件50的某些部分可以是流体可透过的，而加强部件50的另一部分是流体不可透过的。例如，在多层偏向部件10中，其中偏向部件50位于该结构的背面22的附近，该加强部件50的不可透过流体的部分可以使第一层30相应的偏向导管35“封闭”，即与加强部件50上不可透过流体的部分相应对的第一层偏向导管35将不具有穿过第一层30的流体透过性(即由顶面31到第一层30的底面32)。
如果需要，可以使用包括Jacquard编织物加强部件50。作为例证的具有Jacquard编织物的带可以从美国专利5,429,686(1995年7月4日授权给Chiu等人)；5,672,248(1997年9月30日授权给Wendt等人)；5,746,887(1998年5月5日授权给Wendt等人)；和6,017,417(2000年1月25日授权给Wendt等人)中找到，这些文献的内容作为参考而引入本文，其目的在于说明可以用于该加强部件50中的Jacquard编织物的基本构造。据信在上述专利中所述的Yankeeless法可以由本发明的偏向部件10获益。
根据本发明，可以将一个、数个或全部第一层30的偏向导管35“封闭”或“关闭”，如图53中所述以及如普通转让的美国专利5,972,813(1999年10月26日授权给Polat等)中所述，该专利的公开内容作为参考而引入本文。在如图53中所示的偏向部件的实施方案中，第一层30的偏向导管35由材料33“封闭”，由此使得导管35不透过流体，包括空气和水。正如上面所引用的专利中所说，可以采用聚氨酯泡沫、橡胶和硅树脂来制作不可透过流体的偏向导管35。
第一层30和第二层40中每一层可以包括基本上连续的结构、基本上半连续的结构、多个独立的突起物或其任何结合。用于本文中时，术语“基本上连续的结构”是指结构20中的一层，在该层中，人们可以通过在整个线长度上完全处在该层或能够完全穿过该层的连续线而将该层上或该层中任意两个点连接起来。也就是说，连续的结构20在所有平行于X-Y平面的方向上具有基本上“连续的”的性质，并且仅在偏向部件10的边缘处终止。连续的结构20最佳地示于图1中，在该图中，第一层30和第二层40包括连续的结构；示于图3和5中，在该图中，只有第一层30包括连续的结构；以及示于图7和13中，在该图中，只有第二层40包括连续的结构。术语“基本上”(与连续相关)是指虽然绝对连续的结构20是优选的(而且在设计和制造偏向部件10时有意如此)，稍微有些偏离绝对连续是可以接受的，只要这些偏离不会明显影响偏向部件10设计和所需性能。在包括基本上连续的结构的层中，导管部分典型地包括多个分散在整个结构中并且由该结构包围的独立的偏向导管。
术语“基本上半连续的结构”是指结构20的一层，该层除了至少一个平行于X-Y平面的方向以外、在所有平行于X-Y平面的方向上具有“连续性”，并且在该层中，人们不能通过在整个线长度上完全在该层上或在能够完全穿过该层中的连续线而将该层上或该层中任意两个点连接起来。当然，半连续的结构可以仅仅在一个平行于X-Y平面的方向上具有连续性。半连续结构20最佳地示于图9中，在该图中，每一个第一层30和第二层40包括一个半连续的结构；示于图7和11中，在该图中仅有第一层30包括半连续的结构；以及示于图3和15中，在该图中，仅有第二层40包括半连续结构。与上述连续图案相类似，虽然在除了至少一个方向以外的所有方向上绝对连续性是优选的，但稍微偏离这种连续性是可以接受的，只要这些偏离不会明显影响偏向部件10的性能。在包括半连续结构的层中，导管部分典型地包括半连续的偏向导管，即偏向导管在除了至少一个平行于X-平面的方向以外所有方向上均具有连续性。当然，半连续偏向导管可以仅在一个平行于X-Y平面的方向上具有连续性。
术语“多个独立的突起物”是指包括独立的、相互分开的突起物的结构20中的一层，这些突起物在所有平行于X-Y平面的方向上是不连续的。包括多个突起物的结构20最佳地示于图17中，其中每一个第一层30和第二层40包括多个突起物；示于图13和15中，其中只有第一层30包括多个突起物；以及示于图5和11中，其中只有第二层40包括多个突起物。如果各个层由多个独立的突起物形成，这种层的导管部分可以看成是一个包围独立的突起物的连续的偏向导管。用于本文中时，除非另有说明，否则术语“导管部分”和“至少一个偏向导管”通常均描述所有类型的偏向导管独立的偏向导管、连续的偏向导管以及半连续的偏向导管。
在关于表面的上下文中，与整个结构相反的是，术语“基本上连续的”表面是指这样一种结构20的表面(不管它是网面21的表面或背面22的表面)，其中人们可以通过在整个张长度上完全穿过此表面的连续线将表面上的任意两个点连接起来；并且术语“其中上半连续的”表面是指结构20的表面，该表面在除了至少一个平行于X-Y平面的方向的所有方向上具有“基本连续性”，而且在该表面上，人们不能通过在整个长度上完全穿过此表面的连续线将表面上任意两个点连接起来。
应当明白，本发明设想出了偏向部件，其中至少层30、40中的一个层包括连续图案、半连续图案和包含多个独立的突起物的任意组合。例如，第一层30包括半连续图案与多个独立突起物的组合(未示出)，或者连续图案与多个排列在连续图案中的独立偏向导管的独立的突起物的组合(未示出)。结构20与偏向导管的几何结构不一定要相似或者在任何给定的层中重复。
根据本发明，偏向部件10的多层结构中的每一层均具有特定产生的开放面积R。用于本文中时，术语“特定产生的开放面积”(R)是指一给定单元的层表面积的所有偏向导管的累积投影开放面积(∑R)与该单元给定面积(A)之比，即R＝∑R/A，其中每一个导管的投影开放面积由沿与X-Y平面平行的平面测得的这种导管的最小投影开放面积形成。特定的开放面积可以表达成一个分数或百分比。例如，如果一个假设的层具有两千个偏向导管，它们分布在三万平方毫米的整个单元表面积(A)，并且每一个偏向导管具有5平方毫米的突起开放面积，则所有2000个偏向导管的累积投影开放面积(∑R)为1万平方毫米(5平方毫米×2.000＝10,000平方毫米)，则这个假设的层的特定产生的开放面积为R＝1/3，33.33％(1万平方毫米除以3万平方毫米)。在本文中所例举的双层偏向部件10中，第一层30具有第一特定产生的开放面积R1，而第二层40具有第二特定产生的开放面积R2。
每一个导管的累积投影开放面积基于与X-Y平面平行的最小投影开放面而测定，由于某些偏向导管在该层的整个长度或厚度上可能是不均匀的-即分别从层30或40的顶表面31或41到底表面32或42。例如，某些偏向导管35、45可以是锥形的，即顶表面开孔大于或小于底表面的(例如参见图2)，正象在普通转让的美国专利5,900,122和5,948,210中所述的那样，该文献的公开内容作为参考而引入本文。在其它方案中，各个导管(35，45)最小的开放面积可以位于层(30，40)的顶表面(31，41)和底表面(32，42)之间。
在每一个层30，40中，各个层特定产生的开放面积至少可以是1/5(或20％)，更具体地讲，至少2/5(或者40％)，更具体地讲至少为3/5(或60％)。根据本发明，第一特定产生的开放面积R1可以大于、基本上等于、或小于第二特定产生的开放面积R2。
在本发明的某些实施方案中，第一层30可以具有第一变形D1，它不同于第二层40的第二变形D2。用于本文中时，术语“变形”是指该层改变其形状同时又足以在施加外力或压力，典型地是当将偏向部件10压向加压表面，如Yankee干燥筒的情况下保持其体积的能力。图48和49是偏向部件10的另一种实施方案，其中第一层的变形度D1在大于第二层的变形度D2。在图48中，偏向部件10没有压力。在图49中，偏向部件10处于施加压力的情况下，该压力基本上平行于Z方向，即基本上垂直于偏向部件10的总平面。在压力下，具有较大变形的第一层30部分减小了其厚度，同时侧向膨胀(即在平行于X-Y平面的方向上)。与之同时，第二层40具有较低的变形，它基本上不会改变其厚度(或者相对于第一层而言，改变较小)。直接与第一层30相连的第二层40的某些部分在Z方向压力下可以偏向第一层30。第二层40的一些悬挂部分49会偏向第一层30的偏向导管35，从而进一步选择性地使分布在其中的纤维结构500部分致密。(为了清楚起见，纤维结构没有示于图48和49中)。
可以设想这些层中至少有一层包括弹性材料。此外，这些层之一可以具有不同于其它层的弹力或弹性。用于本文中时，术语“弹力”或“弹性”是指变形的(受压的)层在变形力除去以后在其自身调整下基本恢复其尺寸和形状的能力。更进一步地讲，一种弹性可变形层在变形力除去以后几乎可以立即能够基本上恢复其原来的未受压厚度。更进一步地讲，在制造本发明的纤维结构的连续过程中，这种恢复将发生在该连续过程的重复循环中施加下一个变形力之前。该弹性材料的例子包括但不限于硅橡胶、聚氨酯橡胶、聚苯乙烯-丁二烯橡胶、天然橡胶、合成橡胶，及其任意组合。
还可以设想至少层30和40中的一层可以包括可压缩材料。用于本文中时，“可压缩性”是指材料在施加外力情况下减小其体积的能力。例如，可压缩层在施加压力的情况下可以减小其厚度，但不会明显地侧向膨胀。也是弹性的可压缩材料可以由其自由的未受压的厚度压缩成较小的厚度(如通过Z方向压力)。在保持该材料处于压缩结构的力量释放以后，该材料会膨胀回到厚度基本上等于，或者至少约为其自由的未受压厚度的95％的状态。在连续造纸过程(其中使用了本发明的偏向部件10)中，该未受压厚度的恢复将发生在下一个压力施加之前。可压缩材料的例子包括但不限于任何合适结构的开放的或闭孔发泡材料，部分材料可以与合适的树脂混合起来。
用于制造偏向部件的方法根据本发明的一种实施方案，制造偏向部件10的方法通常包括形成至少两个层30，40，每一个层具有自己的结构，而后将两个层30，40面对面连接在一起，从而使一个层的部分在Z方向上与其它层的偏向导管相对应，由此形成悬挂部分49。每一个层30，40具有其自身的偏向导管部分。参考图19-21可以更进一步地说明本发明的用于制造偏向部件10的这种方案。
在图19中，结构20的第一层30采用第一成型表面100形成，第二层40采用第二成型表面200形成。用于本文中时，术语“成型表面”是指被设计成用来支撑一层合适的可固化材料涂层，如一种液化光敏树脂涂层的一个成型单元。可固化材料直接沉积在该成型表面上，或者可以沉积在背衬膜上，该膜是用来覆盖该成型表面，以避免液体可固化材料对其产生污染。在图19所示的实施方案中，第一种可固化材料例如包括一种液体光敏树脂，将该材料沉积在由第一背衬膜130覆盖的第一成型表面100上；第二种可固化材料400沉积在由第二背衬膜230覆盖的第二成型表面200上。成形表面100、200分别通过包括第一筒101和第二筒201的第一和第二成型单元形成。在如图19所示的连续工艺的实施方案中，筒101和201相互对着旋转，其中第一筒101以顺时钟方向旋转。但是应当明白，成型表面100、200中至少一个可以包括一个非环形或非弯曲的部件，即成型表面100、200中的一个或两个可以是平坦的或平面的，或者如果需要，具有其它合适的结构。
如果需要，成型表面可以包括一个可变形的表面，如在普通转让的美国专利5,275,700中所述，该文献的公开内容作为参考而引入本文。当在制造如第一层30的过程中将加强部分50压入可变形成型表面中时该可变形成型表面形成突起物，这些突起物将可固化的材料由某些区域排出，它们在固化时将会沿结构20的背面22定位。这将导致偏向部件10形成所谓的“带纹理的”背面22，背面22具有通道，在其中形成纹理不规则性。这些纹理不规则性在某些偏向部件10的方案中是有利的，因为它们可以防止在偏向部件10与造纸设备表面(例如，真空盒的表面或拾鞋表面)之间形成真空密封，从而在它们之间产生“泄漏”并且因此而减轻了在用于制造本发明的纤维结构500的气流干燥过程中施加真空所带来的不利结果。产生这种泄漏的其它方法公开在普通转让的美国专利5,718,806；5,741,402；5,744,007；5,776,311；和5,885,421中，这些文献的公开内容作为参考而引入本文。
还可以采用在普通转让的美国专利5,624,790；5,554,467；5,529,664；5,514,523；和5,334,289中所述的所谓的“分光透过技术”来产生，这些文献的公开内容作为参考而引入本文。偏向部件通过将光敏树脂涂层涂覆到具有不透明部分的加强部件上，而后将该涂层透过遮蔽罩并且通过该加强部件向激发波长的光暴露，该遮蔽罩具有透明的和不透明的区域。
另一种形成背面不规则的方法包括使用带纹理的成型表面或带纹理的阻挡膜，如普通转让的美国专利5,364,504；5,260,171；和5,098,522中所述，这些文献公开的内容作为参考而引入本文。通过将光敏树脂浇注在加强部件上同时加强部件在带纹理的表面上移动，然后将该光敏树脂涂层透过遮蔽罩向激发波长的光暴露，可以制造该偏向部件，上述遮蔽罩具有透明和不透明的区域。
如图19中所示，提供第一和第二背衬膜130、230来分别保护第一和第二成型表面100、200，并且帮助从成型表面100、200上除去部分完成的涂层30、40。在图19所示的连续工艺中，背衬膜130、230分别沿箭头D3、D4所示的方向移动。例如，在图19所示的实施方案中，第一背衬膜130作为单用途膜表示，该膜由供料辊131a供应，同时绕到接受辊131b上，并且一般在用后抛弃；第二背衬膜230显示包括环状带，该带绕返回辊231移动，并且在清洗站232处清洗并重复使用。
为了阅读方便，下面将就制造第一层30来说明制造单一层30、40的过程。应当明白，在图19所示的实施方案中，制造第二层40的过程与第一层30的相似，只有几处不同之处，并将在下面说明。
在图19所示的实施方案中，形成第一层30的方法包括下列步骤。如果偏向部件10具有加强部件，则首先提供第一加强部件50。如上所述，第一加强部件50具有上侧51和下侧52。第一加强部件50由第一成型表面100支撑，从而使第一加强部件50的下侧52面对第一成型表面100并且可以接触，或者如果如上所述使用这种背衬膜，则由第一背衬膜130接触100。典型地，但不一定非要如此，第一加强部件50置于与第一背衬膜130直接接触的位置。在图19所示的连续方法中，第一加强部件50由供料辊50a供应。在本发明中还设想出，第一加强部件50可以以环形状带方式提供，例如在普通转让的美国专利4,514,345中所述，该文献公开的内容作为参考而引入本文。在图19中，第一加强部件50在第一机器方向MD1上移动。
在本文中使用术语“机器方向”与传统的在造纸过程中使用该术语相一致。在造纸过程中，该术语是指与纸毡移过造纸设备的方向平行。在制造偏向部件10的连续工艺中，术语“机器方向”是平行于本发明的方法中可固化材料涂层(或者可能使用的加强部件)的移动方向的方向。应当明白，该机器方向是由相对于涂层在该方法特定点处的移动所定义的相对术语。因此，机器方向可以(并且典型地确实)在本发明给定的方法中变化数次。术语“第一机器方向”MD1和“第二机器方向”MD2分别是指第一和第二层30、40的方向，正如熟悉本领域的人员很容易明白的那样。术语“横过机器方向”是指与该机器方向垂直并且平行于所制造的偏向部件10的总平面或X-Y平面的方向。
第一可固化材料300的涂层，例如一种液体光敏树脂材料的涂层涂覆到第一加强部件50上，更进一步地讲，涂覆到其上侧51上。可以使用任何适合将液体可固化材料涂覆到加强部件50的技术。例如，如图19中所示，可以采用一种喷嘴160。典型地，第一可固化材料300应均匀地涂覆在第一加强部件50的整个宽度上或其一部分上。加强部件50的宽度与成型表面100的宽度在横过机器的方向上延伸。如果加强部件50具有设计成可以透过第一种可固化材料300的间隙，例如包括多个交织纱的加强部件(如图1-0和11-18中所示)，该可固化材料应涂覆成使足量的可固化材料经过第一加强部件50，从而实现在其中的牢固连续。
适合用于制造第一层30和第二层40中一个或两个的可固化材料可以较容易地选自多种市售产品，例如，该可固化材料可以包括液体光敏树脂，如聚合物，在适当辐射，典型地为紫外光线影响下可以固化或交联。包含更多有关液体光敏树脂信息的参考文献包括Green等人的“Photocross-linkable Resin Systems，”宏观科学评论-宏观化学(J.Macro-Sci.Revs.Macro Chem.)，C21(2)，187-273(1981-82)；Bayer的“紫外固化技术的回顾”Tappi Paper Synthetics Conf.Proc.，1978年九月号25至27页，pp.167-172；以及Schmidle的“紫外可固化柔性涂层”涂层织物杂志(J.of Coated Fabrics)，第八卷，(1978年七月号10至20页)。所有这三篇文献均作为参考而引入本文。合适的液体光敏树脂的例子包含在Merigraph系列树脂中，该树脂由MacDermid GRAPHICARTS，Incorporated，of Wilmington，Del制造。
下一个步骤是可选择的，包括将涂层的厚度控制在预先选择的数值下。在一些实施方案中，这种预选的数值可以受所需的第一层30的厚度控制并且将影响所形成的偏向部件10的厚度。在其它实施方案中，如果偏向部件10仅包括一层时，涂层的厚度将为所形成的偏向部件10的厚度。这种所产生的偏向部件10的厚度主要取决于偏向部件10所期待的用途。例如当该偏向部件10用于本文中所述的制造纤维结构的方法中时，该偏向部件10的厚度典型是约为0.3毫米至10.0毫米。当然，其它用途要求更厚的偏向部件，其厚度可以高达30.0毫米，甚至更厚，这些均包括在本发明的范围内。在该方法中，可以使用任何合适的控制第一层30厚度的手段。例如，如图19中所示，它采用一种辊111a。辊111a与成型表面100之间，或者更进一步地说是辊111a与背衬膜130之间的静高可以通过任何常规的手段(未示出)由人工或机械进行控制。
遮蔽罩下一个步骤包括提供一种遮蔽罩110，并且将遮蔽罩110置于第一可固化材料300与固化辐射源120之间。对于光敏树脂来说，固化辐射源120可以包括如汞弧灯。如图19-25中所示，遮蔽罩110包括相当薄的且可变形的结构，典型地是膜性质的，它具有顶面110a和与该顶面110a相对的底面110b。在某些实施方案中，遮蔽罩110可以与涂层接触而并列。如图20中所示，遮蔽罩110包括透明的区域112和不透明的区域114。用于本文中时，术语“不透明度”和“不透明的”是指该遮蔽罩110的某些区域缺乏透明度或半透明度，而且代表那些区域的遮蔽程度，如不能透过或部分透过固化辐射射线。
遮蔽罩110的主要目的在于遮蔽涂层中的某些区域，即被不透明的区域114遮蔽的、没有向固化辐射暴露的那些区域。遮蔽罩110的透明区域112可以使其它(未遮蔽的或部分遮蔽的)涂层区域暴露并且接收固化辐射，这将使这些未遮蔽的部分硬化，即固化。典型地，该涂层的遮蔽区域形成与要形成的层的偏向导管35所需的图案对应的预选图案。具有三维结构的遮蔽罩还可以用于在涂层上印制图案，如下文所述。
本发明的遮蔽罩110可以具有多个不同的透明度，即遮蔽罩110可以具有不透明度不同的不透明区域114。那些不同的不透明度可以包括离散的不透明度和/或梯度不透明度。用于本文中时，术语“梯度不透明度”是指具有梯度变化强度的不透明度。梯度不透明度没有将一种不透明度与其它不透明度分开来的确定的“边界线”。也就是说，梯度不透明度是一种非单一的不透明度，其中不透明度在至少一个方向上的变化是逐渐增加的，而不是离散的。
一种制造具有不同不透明度的区域的遮蔽罩10的方法包括印刷透明的膜，以形成具有一定起始不透明度的不透明区域的图案，然后第二次印刷该膜，以形成具有另一种不同于起始不透明度的不透明度的不透明区域的图案。例如，首先，用油墨印刷该膜，以形成具有起始不透明度的区域，而后再次印刷，将油墨涂覆到至少几个已经具有起始不透明度的区域上，由此增加所说几个区域的不透明度。在另一种方法中，可以使用印刷辊，如其上具有不同深度的图案以接收油墨的Gravure辊，在一步印刷中形成不同的不透明度。在印刷过程中，沉积到透明膜上的油墨将具有强度不同的区域，它们反映了辊上不同图案的深度。在本发明中可以使用其它一些形成不透明区域的方法。这些方法包括但不限于化学法、电磁法、激光法、加热法等。
在如图22A至22C所示的遮蔽罩的例举性实施方案中，遮蔽罩110具有第一不透明区域114a，它具有第一不透明度，第二不透明区域114b具有低于第一不透明度的第二不透明度(在本文中也定义为“部分”不透明)。术语“部分不透明的”以及“部分透明的”在本文中可以交替使用。第一不透明区域114a和第二不透明区域114b可以形成不连续的图案，这些图案包括多个独立的区域(图22A至22C)，半连续图案(未示出)，或者基本上连续的图案(未示出)。第二不透明区域114b可以包括靠近第一不透明区域114a的区域(图22A至22C)。
遮蔽罩110可以以循环圈形式制得(其全部细节未在图19中示出，但对于熟悉本领域内的人员来说是显而易见的)，也可以由供料辊(图50)提供到接受辊(未示出)。如图19和50中所示，遮蔽罩110以箭头D1所示的方向移动，在夹辊111a下方变向，在这里，它可以开始与第一层300的表面接触，移动到遮蔽罩引导辊111b，在该辊附近，遮蔽罩脱离与第一层300的接触。
遮蔽罩100可以由任何合适的材料制得，该材料可以提供不透明区域和透明区域。可变形的摄影胶片性质的材料是适用的。这种可变形的膜可以包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯、纤维素或任何其它合适的材料或其任意组合。不透明区域114可以通过本领域内已知的任何简便的方法施加到遮蔽罩110上，如喷涂、照相、Gravure、多功能照相或旋转屏蔽印刷法。例如，通过印刷多条不透明度增加变化的线或者通过使用具有不同光学强度的油墨，可以形成梯度不透明度，其中总的不透明度在至少一个方向上逐渐变化。采用具有逐渐变化的不同深度的辊花纹槽(接收油墨)的印刷辊，也可以形成梯度不透明度，该油墨当在印刷过程中由辊转移到该膜上时，将具有反映该辊图案不同深度的不同强度的区域。重复放上两层或更多层遮蔽罩，每一个遮蔽罩具有其自己的透明/不透明区域图案，从而形成具有组合的不透明度的组合结构，这也是在本发明中想出的。
普通转让的专利申请系列09/346,061，发明名称为“具有向斜图案结构的造纸带和由其所造的纸”(Papermaking Belts Having PatternedFramework With Synclines Therein And Paper Made Therewith)，申请日为1999年7月1日，申请人为Trokhan，在此作为参考而引入本文。该申请公开了一种结构，它被向斜断开(在其网面上)并分开。该结构、向斜和偏向导管分别将第一、第二和第三强度性能数值施加到在这些带部分上形成的纸区域上。对应于向斜的纸区域的强度性能的数值是对应于该结构和偏向导管的纸区域的数值的中间值。例如，如果该带用作气流干燥带，对应于向斜的纸区域的强度低于对应于该结构的纸区域的强度，但高于对应于偏向导管的纸区域的强度；而如果该带用作成型线，则对应于该向斜的纸区域的基重可以高于对应于该结构的纸区域的密度，但低于对应于偏向导管的纸区域的基重。
遮蔽罩110可以采用光敏材料，如光敏胶片来制造。在这种情况下，可以通过选择性地向光线暴露预定的膜区域，可以形成不透明的区域。采用Ozalid或重氮方法来由可变光学强度源制造复制件。典型的源可以黑白的或灰色调性质的。复制件可以在不同的底层上形成，但出于本发明的目的，它们也可以在透明的聚酯膜上形成，该聚酯膜上覆盖了感光重氮染料。首先将含有所需图像的透明原件与带涂层的聚酯膜接触。而后将原件和复制件向紫外光暴露，典型地该紫外光来自汞弧灯。光线首先通过透明原件。复制件上感光的涂层在向光线暴露的膜区域中被破坏掉，最后留下那些透明的区域。在由原图案遮蔽的区域中，感光的涂层作为潜在的图像而保留下来。在原件与复制件分开以后，将复制件向氨气暴露。氨与剩余的重氮染料反应并且在膜上形成可见的且基本上持久的图像。复制件上图像的强度与原件上图像的光学强度成正比。这些膜适合在光聚合方法中用作遮蔽罩。重氮再生设备一般由A.M.Bruning Company of Itasca，IL出售。合适的装置是Bruning Model 750。类似的装置由The Diazit Company，Inc.of Youngsville，NCb出售。合适的来自Diazit Company装置是Executrac。
在某些实施方案中，遮蔽罩110具有三维形态。用于本文中时，术语“三维形态”是指遮蔽罩110的Z方向尺寸，它大于制造遮蔽罩110的材料的厚度。例如，遮蔽罩110的三维形态可以包括由遮蔽罩110的总平面的突起物(当该遮蔽罩110被置于平坦的表面上进行观察时)。这些突起物由遮蔽罩110的顶侧110a、底侧110b或者两侧110a和110b向外延伸(图24和25A)并且具有规则/重复的或不规则的/非重复性的图案。在图24中，遮蔽罩的底侧110b具有由其上延伸的突起物115的图案。当将这类遮蔽罩110置于涂层附近时，突起物115的图案可以印刷到涂层中，从而形成相应的凹槽图案。图25A显示了本发明的遮蔽罩110，它包括两种突起物115图案一种突起物图案115a由顶侧110a延伸，而另一种突起物图案115b由遮蔽罩110的底侧110b延伸。由遮蔽罩110顶侧延伸的突起物115a是空心的并且形成间隙，流体可固化材料流入该间隙，在结构20的网面21上形成相应的突起物。
突起物115a、115b的图案中任何一个均与透明区域112和不透明区域114的图案相关。因此突起物115a、115b的图案和不透明区域114/透明区域112的图案可以组合起来，形成所需的偏向部件10的结构20的三维图案(图25A)，而不管遮蔽罩110是否具有由该遮蔽罩顶面110a延伸的突起物115a的图案、由遮蔽罩110的底面110b延伸的突起物115b的图案或者两种突起物图案115a、115b。
突起物115可以是整体的，也可以是附加的。用于本文中时，整体的突起物是由构成遮蔽罩110的或者属于遮蔽罩110本身的材料制成，这样，该整体突起物不能与遮蔽罩110的其它部分分开。在遮蔽罩110中形成整体突起物的一种方法示于图50中。在图50中，遮蔽罩膜118以供料辊形式提供。用印花辊190以支撑辊191为支撑，对遮蔽罩膜118进行印花。如图50中所示，不透明区域114可以通过在压花的同时也印刷不透明区域114的图案而形成。例如，可以将油墨涂覆到印花辊190上，更进一步地讲，涂覆到该辊压花突起物的远端表面上，此时可以使用例如部分浸没在含有合适油墨的油墨贮器193中的油墨辊192。还可以将油墨喷涂到印刷辊192上，或者直接喷涂到压花辊190上(没有示出两种变体)。可供选择地或者除了将合适的油墨沉积在压花辊190上以外，例如可以在通过由喷涂器195接受油墨的辊190a进行压花以后，再印刷压花膜118(如图50中破折线所示)。除此以外或者可供选择地，也可以使用本领域内已知的其它手段，如化学法、电磁法、激光、加热法等，从而在遮蔽罩110中形成不透明的区域。
在图50中，当其上具有油墨的压花辊190压印膜118时，通过接触，它会以预定的图案，如对应于压花辊190上压花突起物的图案，将油墨涂覆到膜118上。当遮蔽罩110接触可固化的材料涂层300时，突起物115的图案将在涂层300中形成相应的间隙的“负”图案。例如，遮蔽罩110可以印刷成使得突起物115的远端表面足够不透明，从而防止对不透明区域115对应的涂层区域固化。因此，通过在固化步骤之前将一些树脂从遮蔽的涂层部分中排除，可以减少因避免辐射并且随后被冲洗掉的液体树脂的量。因此，通过使用本发明的三维遮蔽罩，人们可以节省足够量的可固化材料。
用于本文中时，附加的突起物是由本身不属于遮蔽罩110的材料形成的突起物。附加的突起物可以独立于遮蔽罩而制造。但它不排除用与遮蔽罩110相同的材料制成的附加突起物115。附加的突起物可以通过如粘接剂或者通过化学方法而与遮蔽罩110连接，从而与其形成一个整体结构。可供选择地，附加突起物的图案可以独立地提供并且叠加在涂层300上，它独立于遮蔽罩110并且不与遮蔽罩110相连，如图51中所示。附加的突起物可以由多种合适的材料制成，包括有机和无机材料，例如但不限于塑料、树脂、玻璃、木材、金属、皮革、纺织品及其任意组合。
在图51中，三维遮蔽罩110包括具有透明和不透明区域图案的第一部件410和压花部件810。第一部件410在辊111a、111b、111c和111d周围移动；而压花部件810由辊810a提供。第一部件410和压花部件810均被送入在涂层300和夹辊110a之间形成的夹缝中，在该夹缝处，第一部件410和压花部件810一起形成复合结构，其中透明和不透明区域112/114的图案以及突起物115的图案合作形成所需的偏向部件10的结构20的三维图案。据信，这种结构在控制(如果需要的话，还有改变)透明/不透明图案112/114与突起物115的图案两者关系方面可以提供更大的灵活性。
图52显示了该方法的另一种实施方案，其中遮蔽罩110由至少两个独立的部件形成。在图52中，第一部分410包括围绕辊111a、111b、111c和111d移动的循环透明膜，第一部件410与压花部件810均被送入在涂层300与夹辊110a之间形成的夹缝中。最佳地示于图52A中的压花部件810的一种实施方案包括可以透过空气的网格结构，该结构可以例如通过交织的长丝，或者通过模具锻造、模具成型或者通过本领域内已知的任何其它的手段而形成。当然，示于图51a中的图案是一种例举性的实施方案，在该压花部件810中可以使用多种其它适合的图案。
当膜410和压花部件810在辊111a和111b之间移动时，它们形成复合遮蔽罩110，其中压花部件810在涂层300中形成三维图案并且与之同时，可以遮蔽涂层300上的选定区域，防止固化辐射。透明膜410还可以用于防止涂层300上的区域扩展到压花部件810的轮廓范围以外。如果需要，膜410还可以具有不透明区的图案，从而与压花部件810的图案一起起作用。可供选择地，压花部件810可以是透明的或半透明的，从而膜410单独形成不透明的区域。
在如图51和52中所示的实施方案中，在所述的部件410、810开始接触之前，组成复合三维遮蔽罩的两个部件可以连接在一起，即使是暂时的，例如通过一种粘接剂(如在图52中通过一种粘接剂涂覆器420喷涂到第一部件410上)，或者通过压花部件810，或者是同时采用这两种方式。这样可以防止压花部件810在辊111a和111b之间过分淹没在涂层300中，或者当在压花部件810与第一部分410之间需要对准时，防止与第一部件410不对准。
下一个步骤包括将第一可固化材料300通过遮蔽罩110向来自源120的固化辐射暴露，从而使得在没有完全被不透明区域114a遮蔽的那些区域中，即在可以透过透明区域112或透过遮蔽罩110的部分透明(或部分不透明的)区域的那些区域中的涂层固化。在图19中所示的实施方案中，背衬膜130、加强部件50、第一可固化材料300和第一遮蔽罩110形成一个单元，它们一起由夹辊111a移动到遮蔽罩引导辊111b。第一可固化材料300处于夹辊111a与遮蔽罩引导辊111b中间并且定位在背衬膜130与加强部件50与第一成型表面100毗连的地方，将该材料300向由固化辐射源120产生的固化辐射暴露。如果可固化的材料包括液体光敏树脂，通常可以选择一种曝光灯来提供照明，该照明基本上处在可以引起液体光敏树脂固化的波长范围内。该波长是液体光敏树脂的一个特征。可以使用任何合适的照明源，如汞弧、脉冲氙、无电极以及荧光灯。通常，固化可以通过在可固化材料的涂层暴露区域内，预定深度或厚度的涂层变成固体或部分的变成固体来显示。反过来说，未暴露的区域或者固化辐射达不到的部分仍然保持流体状态并且可以由涂层中除去。
辐射的强度及其持续时间取决于向辐射暴露的区域中所需的固化程度。对于光敏树脂来说，暴露强度的绝对值和时间取决于树脂的化学性质、其光学特性、所选择的图案以及涂层的厚度或者需要固化的区域深度。此外，固化辐射的暴露强度和入射角度对所形成结构的预选图案的壁中是否存在锥度有重要影响。普通转让的美国专利5,962,860(1999年10月5日授权，专利权人为Trokhan等人)的公开内容作为参考而引入本文。该专利揭示了一种用于产生供光敏树脂固化用的受控辐射的装置，它包括具有多处细长反射面的反射镜，这些反射面是可调的，从而可以将固化辐射基本上指向所需的方向。该专利还揭示了辐射控制装置，它包括与辐射源并排相连的小型反射器，用于控制固化辐射的方向与强度。
下一步骤包括由部分完成的第一层中基本上除去全部未固化的第一可固化材料300。在图19所示的实施方案中，在遮蔽罩引导辊111b附近，遮蔽罩110和背衬膜130从包括加强部件50和部分完成的第一层的复合结构通过物理方法被分开。该复合结构第一层移动到第一除去鞋119的附近，在这里，可以施加真空或者其它手段到该复合结构上，从而可以由该复合结构上除去几乎全部仍然呈液态的(未固化的)材料。
第二层40可以通过基本上相似的方法由第二可固化材料400制造。在某些实施方案中，第二层40没有与第二可固化材料400永久连接的加强部件。在制造第二层40的过程中，使用第二加强部件60是适宜的，特别是当第二层40包括半连续的图案或者多个独立的突起物图案时。第二加强部件60可包括一个临时加强部件。用于本文中时，术语“临时加强部件”是指该加强部件在制造特定的(第一或第二)层和/或将第一层和第二层连接在一起的步骤中使用并且在完成其设想的功能以后被除去，从而在最终的偏向部件中不包括该部件。该临时加强部件可以由任何合适的材料，如可变形的板或膜材料，制成。这种可变形的板可以包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯、纤维素或任何其它合适的材料或其任意组合。较为有利的是使用临界表面能大于可固化材料的材料。
但是，上述内容不排斥实施方案中第二层40具有与第二层40永久连接的第二加强部件60的实施方案，如图11和12A中所示。这种与第二层40永久连接的加强部件不应明显影响纤维偏向到偏向部件10的偏向导管，包括在第一层30中形成的偏向导管35中的能力。为此，这种加强部件60可以例如包括多个交织纱，其中平行的纱被足够的间距隔开，以使加强部件60对该纤维达到偏向部件10的偏向导管中的能力的干扰达到最小。
较为有利的是将包括所谓的“临时连接纱”的加强部件用于第二层40。普通转让的PCT申请WO 99/14425，1999年3月25日公开，名称为“具有临时连接纱的多层有孔带”(Multiple Layer Foraminous Belts WithFugitive Tie Yarns)公开了一种在造纸过程中用于支撑纤维素结构的带以及制造该带的方法。该带包括一个加强部件(此加强部件具有两层与网接触的第一层和面对机器的第二层)以及包括固化的光敏树脂的图案层(此图案层具有多个导管)。通过整体或附加连接纱将加强部件的两层连接在一起，从而使至少部分位于导管中的连接纱在该光敏树脂固化以后被除去。这些“临时”连接纱对于光辐射来说基本上是透明的，并且当不再需要它们来稳固该加强部件上面向网的层和面向机器的层之间的关系时，可以通过化学和机械方法将它们除去。更进一步地讲，位于导管中的部分临时连接纱可以被除去，从而使带的性能，如凸出的开放面积在整个带上基本上是各向同性的。除去该临时连接纱的手段可以包括由喷淋系统提供的溶解与机械能的组合，该系统是该带制造和造纸过程中的一部分。适合用作临时连接纱的材料包括用化学和机械手段可控制地除去的那些材料。PCT申请WO 99/14425的内容作为参考而引入本文。
在图19中，临时加强部件60以沿用箭头MD2表面的第二机器方向绕着辊240、241和242移动的循环带形式表示。但是可以明白，该临时加强部件60可以以缠绕到卷辊上的供料辊的形式提供，它与用于上述背衬膜130的包括供料辊131a和卷辊131b的结构相似。
与制造第一层30的步骤相似，第二可固化材料400的涂层和临时加强部件60可以由第二成型表面200支撑。第二可固化材料400可以用例如喷嘴260，来沉积。第二可固化的材料400可以与第一可固化材料300相同，也可以与之不同。通过如夹辊211a可以将第二可固化的材料400的涂层的厚度控制在预选的数值下。正如前面所解释的那样，所形成的偏向部件10的厚度(或卡钳值)由第一层30和第二层40厚度之和获得。第二可固化材料400的涂层透过第二遮蔽罩210而向来自第二固化辐射源220的固化辐射暴露，该第二遮蔽罩210具有透明和不透明区域的图案。第二遮蔽罩210以箭头D2所示的方向移动，在夹辊211a下转向，在该夹辊外，第二遮蔽罩210开始与第二涂层400的表面接触，接着移动到位于第二遮蔽罩210可以脱离与第二涂层400接触的表面附近的遮蔽罩引导辊211b。然后，例如通过第二除去鞋219，基本上所有未固化的第二可固化材料400将从部分完成的第二层40中除去，在那里，可以向复合结构上施加真空，从而由该复合结构上除去有效量的液体未固化的材料。
在第一和第二层30、40基本上形成以后，第二层30和第二层40在图19中用“N1”表示的夹点处面对面连接在一起。可以使用任何常规的手段将第一和第二层30，40连接在一起。在图19所示的实施方案中，第一层30围绕第一夹辊140移动，第二层40围绕第二夹辊240移动。夹点N1在夹辊140和240各自外表面之间形成。第一和第二层30，40的两个图案的相互对准是需要的，这样可以在夹点N1处获得一个由两个各自的图案重迭形成的所需组合三维图案。
根据本发明方法的一种实施方案，第一层30和第二层40固化至这样一种程度，使得它们各自的接触表面保持一定的粘接性，这样的粘接性足够使第一和第二层30，40在相互接触时牢固连接。也就是说，当第一层和第二层30，40在夹点N1处接触时，相互面对的第一和第二层30，40的外表面将保持足够的表面能量，并且由于未完全硬化而能够连接在一起。参照图19，第一层30的顶表面31和第二层40的底表面42在夹点N1处接合在一起之前，可以不固化至完全硬化的状态，而可以保持在部分固化的状态，从而保持足够的表面能，以使第一层和第二层30，40连接在一起。
第一和第二层30，40在夹点N1处的连接可以容易地通过由第一夹辊和第二夹辊140，240施加的压力而形成。在夹点N1处，第一和第二表面30，40相互对压，结合在一起的结构在预定的时间内由夹点N1进一步移动到夹点N2。可以使用任何常规的手段在第一层和第二层30，40上施加压力，从而将它们牢固连接在一起。在图19中，示意性地显示了辅助压辊150和250将第一和第二层30，40相互对压。
在包括连接在一起第一层和第二层30，40的部分完成的偏向部件10离开夹点N2以后，它开始进入树脂洗涤淋洗站124和树脂洗涤站排放管125附近，此外，复合结构可以用水或其它合适的液体完全冲洗掉，以基本上除去全部保留的未固化的(并且仍然是液体的)材料300，400，这些材料可以经过树脂洗涤站排放管125而从系统中排出。此外，如果需要，可以使用附加的树脂除去鞋(未示出)来通过真空或其它方法除去任何残留的未固化的材料300，400。而后进行最后的固化，例如由位于所形成的复合结构20背面上的固化辐射源121和122进行该固化，从而完成将层30，40连接在一起以及将复合结构硬化，由此形成本发明的偏向部件10。如已经采用临时加强部件60，则可以将临时加强部件60在基本上形成偏向部件10时在夹点N2处与第二层40分开或从中除去，这取决于该方法特定的实施方案。
本发明设想出这样一种实施方案，其中第一层和第二层30，40中的一层或两层或者至少它们各自的接触表面31，42包括一种或几种化学活性成分，以使第一层和第二层30，40连接在一起或者有助于它们连接在一起。用于本文中时，术语“化学活性成分”是指在一定条件下可以和与其接触的另一种材料形成化学键或其它良好关系的材料。合适的材料包括引物和偶联剂。该引物包括多功能和多成分配方。功能团之一能够与第一层的材料形成化学键，而另一个功能团与第二层形成键或有效关联。用于将甲基丙烯酸酯光聚合物层和聚酯层连接在一起的这种材料的一个例子是由丙烯酯根作末端的聚丁二烯。这种成分还具有辅助粘接剂，如乙烯共聚物(丙烯酸乙烯酯/氯化物/醇三元共聚物)。合适的偶联剂包括钛酸盐和锆酸盐偶联剂，它们由Kenrich Petrochemicals Inc.of Bayonne，NJ出售。不受理论的束缚，据信这些基于钛和锆的四官能有机金属偶联剂起作用的原因在于中心金属的四价有利于电子共享，这提高了不同材料之间的粘接性能。化学活性成分本身可以存在于第一可固化材料300和第二可固化材料400中的至少一种中。可供选择地，该化学活性成分可以加入到第一可固化材料和第二可固化材料300，400中至少一种或者第一层和第二层的接触表面中的至少一种中。在图19中，第一化学活性成分示意性地用涂覆器127喷涂在第一层30的顶表面31上；第二化学活性成分示意性地用涂覆器227喷涂在第二层40的底表面42上。这种化学活性成分的化学组成主要取决于第一和第二可固化材料300，400的化学组成。例如，如果第一和第二可固化材料300，400是相同的并且包括液体光敏树脂，则可以将额外的液体光敏树脂涂覆到连接在一起的表面31和42中的一个或两个表面上。在连接以后，可以提供外加的紫外线辐射，以使残余单体仍然存在于层30，40中的涂覆树脂交联。
熟悉本领域的人员将会明白除了第一和第二化学活性成分以外，可以采用多种粘接剂材料来使第一和第二层30，40连接在一起或者有助于它们连接在一起。可以设想在这些实施方案中，在连接步骤之前，至少第一层和第二层30，40中的一个将完全固化成最终的硬化状态。
根据另一种实施方案，第一层和第二层30，40中的一个或两个可以通过首先提供具有预定厚度的合适材料板而后在其中形成导管部分而制得。例如，可以通过本领域内已知的任何常规手段，如通过化学方法、印刷、激光切割来形成多个独立的偏向导管。如果这些层中的一个层包括半连续的图案或者包括多个独立突起物的图案，则它可以通过提供单个独立的部件并且将这些单个独立的部件与其它层连接在一起而形成。
图22A至25A示意性地显示了本发明的偏向部件10的几个实施方案，以及采用本发明的具有不同不透明度和梯度不透明度的遮蔽罩110来制造这种偏向部件10的方法。也可以采用下面所述的方法来制备包括多层结构的复合结构20的任何一层。对于制备层30，40中的一个的过程来说，该方法中的多个步骤与上面所说的制备单个层的方法步骤相似，因此无需重复说明，熟悉本领域的人员很容易明白这两种方法所共有的全部细节。
如图22A至25A中所示以及如上所述，遮蔽罩110具有透明的区域112和不透明的区域114。不透明区域114至少包括具有第一不透明度的第一不透明区域114a和具有与第一不透明度不同的第二不透明度的第二不透明区域114b。例如，第一不透明度可以大于第二不透明度。第一不透明区域114a具有大于第二不透明区域114b的光学密度。在图22A至25A所示的实施方案中，第一不透明度是完全阻止由第一不透明区域遮蔽的可固化材料区域(在本文中定义为“第一区域”)固化的不透明度。在该固化材料包括光敏树脂的情况下，典型地，绝大多数这种第一不透明区域114a是纯黑的，它完全阻挡了激发波长的光。与之同时，具有第二不透明度的遮蔽罩的第二不透明区域114b可以使遮蔽的涂层(本文中定义为“第二区域”)部分固化，即固化到一定深度或厚度，而这些第二区域的其它厚度保持不固化。当固化材料包括光敏树脂时，这种第一不透明区域114a可以是“灰色”的，它允许激发波长的固化光线透过该涂层达一定深度，即透过该涂层厚度的预定部分。
当可固化材料的涂层透过具有不同不透明度的区域的遮蔽罩110，受到来自源120的固化辐射时，被第一不透明区域114a遮蔽的涂层的第一区域在整个涂层厚度上保持不固化(如液体)，而由第二不透明区域114b遮蔽的涂层的第二区域仅在部分涂层厚度上保持不固化，如图23至25中所示。在给定的固化辐射强度下，可以对第二不透明度进行选择，从而预先选择和控制所需的固化辐射透过程度，以透过所需的深度或厚度(在本文中定义为“第二厚度”)使涂层固化。透明区域112使得该涂层的其它部分(在本文中定义为“第三区域”)在整个涂层厚度上固化可固化材料(在本文中定义为“第一厚度”)，正如前面所描述的那样。
如图22A-25A中所示，利用本发明的包括具有不同不透明度和梯度不透明度的遮蔽罩，可以制造多种形状和截面结构的悬挂部分49。为了方便起见，如在图22A-25A中使用的那样，采用含有带括号的数字下标的参考数字来表示第一不透明区域114a(从114a(1)到(114a(8))、第二不透明区域114b(从114b(1)到114b(12))以及悬挂部分49(从49(1)到49(12))和它的背面49b(从49b(1)到459b(12))的不同例举性实施方案；而没有所说下标的参考数字(112a，114b，49和49b)通常用来表示这些部件。
在图22A-25中，遮蔽罩110的第一不透明区域114a使对应的涂层第一区域在整个厚度上保持不固化并且被从部分完成的偏向部件上除去，以形成独立的偏向导管35。靠近第一不透明区域114a的第二不透明区域114b使对应的涂层第二区域仅在涂层全部厚度的一部分厚度上固化，即在第二厚度上固化，从而形成悬挂部分49。其余涂层，即与遮蔽罩110透明区域112对应的第三区域透过透明区域112向固化辐射完全暴露，从而在整个涂层厚度上固化。所形成的结构示于图23-25的截面视图中，该结构包括多个基体30和多个由多个基体30侧向延伸的悬挂部分49。
例如，如图22A和23中所示，部分第二不透明区域114b，特别是114b(1)到114b(4)，靠近并包围着金刚石形独立的第一不透明区域114a。在固化完成以后，所形成的结构20包括基本上连续的图案，该图案具有多个金刚石形独立的偏向导管35分布在整个结构20中。每一个偏向导管35在网面21处被悬挂部分49包围，该悬挂部分49是由仅仅透过部分涂层厚度而固化的涂层第二区域形成的(图23)。
在图22A和23中，遮蔽罩第二不透明区域114b(1)包括恒定的、非梯度的不透明度，而每一个第二不透明区域114b(2)，114b(3)和114b(4)都包括梯度不透明度。如上所述，利用梯度不透明度，可以产生具有不同和梯度变化的厚度的悬挂部分以及具有不同形状的背面49b。例如，在图23中，悬挂部分49(1)的背面49b(1)用显微镜观察基本上是单平面的并且平行于X-Y平面，这是因为在固化过程中，它被遮蔽罩不透明区域(并且部分被遮蔽)覆盖，不透明区域具有恒定的、非梯度的不透明度。与之同时，悬挂部分49(2)的背面49b(2)呈锥形，或者相对于背面22“呈一定角度”，因为在固化过程中，它对应于具有梯度不透明度的遮蔽罩不透明区域。熟悉本领域的人员将会明白通过采用梯度不透明度区域而形成的背面49(b)的锥度和/形状将取决于该梯度不透明度在不透明区域中的特定分布图案。作为一个例子，悬挂部分49(3)和49(4)示于图23中，它们分别具有背面49b(3)和49b(4)，这两个表面在相对的方向上弯曲。悬挂部分49的背面49b的这种形状可以用非线性变化的梯度不透明度而形成。
虽然示于图22A和23中的悬挂部分49包括“悬臂”悬挂部分，但图22B和24显示了如前所说的“桥接”悬挂部分49。当从截面观察时，图24中所示的每一个悬挂部分49将两个相邻的基体30桥接起来。在这里，遮蔽罩110的第二不透明区域114b(5)再次具有无变化的、非梯度不透明度，而所形成的相应的悬挂部分49(5)具有恒定的厚度和基本上呈平面的背面49b(5)，后者平行于所形成的结构20的背面22。与此同时，第二不透明区域114(6)和114(7)具有梯度不透明度，并且悬挂部分49(6)和49(7)具有它们各自的呈弯曲形状的背面49b(6)和49b(7)。对应于第二不透明区域114b(8)的悬挂部分49(8)具有其背面49b(8)，后者包括正弦样或“波形”截面。示于图22B和24中的结构20基本上是连续的，其中分布了多个独立的偏向导管35，每一个偏向导管35的中央部分被悬挂部分49“覆盖”。图24还显示了如上所述从遮蔽罩底面110(b)延伸的突起物115的图案。
在图22C和25中，显示了包括悬挂部分49的结构20的另一种实施方案，遮蔽罩110上第二不透明区域114b中每一个都如图所示具有恒定的非梯度不透明度。但是，这些不透明度相互之间是不同的第二不透明区域114b(10)和114b(12)的不透明度低于第二不透明区域114b(9)和114b(11)的。因此，分别与第二不透明区域114b(10)和114b(12)对应的悬挂部分49(10)和49(12)已经在更大厚度上固化，结果在厚度上分别超过对应于第二不透明区域114b(9)和114b(11)的悬挂部分49(9)和49(11)。在图22C和25中，根据它们的几何图案，有两类第一不透明区域114a第一不透明区域114a(9)，包括多个独立的透明区域112，每一个区域被独立的透明区域112包围；以及第一不透明区域114a(10)，包括被第一和第二不透明区域114a，114b的图案分开的区域。两类第一不透明区域114a具有完全阻止该涂层相应的第三区域在整个涂层厚度上固化的不透明度。所形成的结构20包括多个独立突起物，每一个突起物中具有独立的偏向导管35，这些导管由网面21延伸穿过结构20的整个厚度，直到底面22，该结构20还包括多个悬挂部分49，这些悬挂部分49桥接相邻的突起物。如本文前面所述的那样，这些悬挂部分49可以具有不同的厚度。
图25A显示了用于制造本发明的偏向部件10的方法的另一种实施方案，该方案使用本发明的包括透明/不透明图案和三维构形图案的遮蔽罩110。该遮蔽罩的三维形态包括由遮蔽罩顶面110a向外延伸的突起物115a以及由遮蔽罩110底面111b向外延伸的突起115b。当遮蔽罩110置于流体可固化材料30的涂层上时，由遮蔽罩110的底面110b延伸的突起物115b的图案浸没到该涂层中，从而由其中排出流体可固化材料30从而在涂层中形成相应的凹陷图案；从遮蔽罩110的顶面110a延伸并且具有设计用来接受该流体可固化材料的间隙的突起物115a图案接受可固化材料30，这些材料填入这些间隙中，从而在所设计的结构20未来形成的网面21上形成相应的突起物39。
示于图25A中的遮蔽罩110的不透明区域图案如上所述具有不同的不透明度。第一不透明区域114a完全遮蔽了固化辐射，从而使得与其(即第一区域)对应的可固化材料保持液态。在除去这些液态可固化材料以后，形成导管35a和35b，导管35b在悬挂部分49中形成。第二不透明区域114b使得固化辐射可以固化该涂层到一定深度，从而形成悬挂部分49。透明区域112导致固化辐射在涂层第三区域整个厚度上完全固化。应当看到，在图23-25A中，结构20的不同阴影仅用于说明目的以及读者的方便，从而区分所形成的结构20的不同部分。当采用如图22A-25A所示的遮蔽罩110来制造时，结构20的单层是一个整体结构，其中没有可见的“边界线”将部件分开。
应当明白，遮蔽罩110可具有第三、第四、第五等不同不透明度，这些不透明度可使得本发明结构20具有多种三维图案，所有这些均由本发明设想出并且属于本发明的范围内。本发明的偏向部件10的上述实施方案应理解为仅是一个例子，用来说明遮蔽罩110和偏向部件10的多种可能的变化和置换，但不是用来限定本发明的。熟悉本领域的人员将会明白使用遮蔽罩110并根据上述本发明的原理，可以形成实质上无限数量的实施方案以及基体30和悬挂部分49不同的几何形状和相互位置，这些均包括在本发明的范围内。
在未固化的或者液体的材料被除去以后，固化的或者硬化的材料留下形成具有预定图案的结构20。在涂层整个厚度上已经固化的第三区域形成基体30；并且仅仅在第二厚度上部分固化的第二区域形成悬挂部分49。由于该可固化材料可以由形成结构20的网面21的涂层表面固化，第二厚度由网面21向着结构20的背面22延伸。因此，当除去液态未固化材料时，悬挂部分49以离由所形成的涂层底面限定的表面或者离结构20的底面22一定的距离，即“升高的”或“悬挂的”方式分布，从而在悬挂部分49与由背面22限定的平面之间形成间隙空间。应当明白，当将这种方法用于制造多层复合偏向部件10的单个层(30，40)时，该涂层的固化将在所形成的各个层(30，40)的顶面(31，41)或底面(32，42)进行，在这种情况下，悬挂部分49可以由与首先接受固化辐射的表面相对的表面限定的平面升高。
任何给定的悬挂部分49和X-Y平面之间的距离由从所设计的部件中除去的未固化材料的厚度限定。悬挂部分49在至少一个方向上由基体30侧向延伸。用于本文中时，术语“侧向”及其变形通常是指不同于Z方向的方向，包括但不限于基本上与X-Y平面平行的任何方向。应当明白，虽然悬挂部分49在至少一个基本平行于X-Y平面的方向上“延伸”，但悬挂部分49本身作为一个整体不一定与X-Y平面平行。
纤维结构偏向部件10的一种用途在于制造改进的纤维结构，如纸毡。参照图26-41，本发明的纤维结构500包括具有第一性能的第一多个微型区域(或者简单地说第一区域)510以及具有第二性能的第二多个微型区域(或者简单地说第二区域)540。第一性能至少在一个方面不同于第二性能。
如图26-29中所示，第一区域510用肉眼观察时基本上是呈单一平面的并且限定了一个与X-Y平面平行的第一平面。第一区域510具有第一高度。第二区域540在与第一平面垂直的方向(即Z方向)上由第一区域510(或者从由其限定的第一平面)向处延伸。从而限定了第二高度。应当明白，该“第二高度”不需要一定是均匀的，即形成第二区域540的不同部分可以具有不同的高度。
在一种实施方案中，第一多个微型区域510具有较高的密度，而第二多个微型区域540具有较低的密度。在另一种实施方案中，第一和第二多个微型区域510、540具有不同的基重。例如，第二多个微型区域540的基重大于第一多个微型区域510的。所有这些实施方案均包含在本发明的范围中。
根据本发明，第二区域540包括通常由第一表面向上延伸的纤维圆顶530以及由位于第二高度的纤维圆顶530侧向延伸的纤维悬臂部分549。用于本文中时，术语“圆顶”是用来描述与X-Y平面垂直的纤维网截面的。这些纤维圆顶可以包括连续的图案、半连续的图案、多个独立的部件或其任意组合。如果悬臂部分549相对于圆顶530而存在，则术语“纤维支撑物”(或者简称为“支撑物”)540在本文中用于限定圆顶530以及由其延伸的悬臂部分549。这些纤维支撑物还包括连续的图案、半连续的图案、多个独立的部件或其任意组合。
由于这些纤维悬臂部分549由位于第二高度纤维圆顶530侧向延伸，在第一区域510和该纤维悬臂部分549之间可以形成包括间隙空间的多个袋560。因此，这些悬臂部分549形成了限定在第一区域510的区域，由其延伸的纤维圆顶530和纤维悬臂部分549之间的特殊的袋560，如图27和29至41中所示。由于存这些基本上空的袋560，因此，本发明的纤维结构500在较大程度上被认为对于给定的基重来说，具有非常高的吸收特性。袋560的特征在于其中没有或只有非常少量的纤维。熟悉本领域的人员将明白，由于下文中所说的制造纤维结构500的方法以及由于该纤维和该纤维结构500作为一个整体的高度可变形特性，在空袋560中存在一定量的单根纤维是可以接受的，只要这些纤维不会干扰该纤维结构500的设计图案及其所需特性。在这些方面，术语“基本上间隙的”空间/空袋是用来说明由于纤维结构10和构成该结构的单根纤维的高度可变形特性，在空袋560中可以找到某些少量的纤维或其部分，只要这些袋560可以较容易地与纤维结构500的其它部分区域分开即可，如图32-41中的显微照片所示。袋560的密度不超过0.005克/立方厘米，更进一步地说，不超过0.004克/立方厘米，并且更优选地不超过0.003克/立方厘米。
典型地，纤维悬臂部分549的方向为平行于第一平面的一般方向，如图30和31以及图32-41的显微照片中所示。应当明白，虽然纤维悬臂部分549以平行于第一平面而取向或者“延伸”，但是，这些纤维悬臂部分549本身并不一定平行于第一平面。如图32-41中的显微照片所示，纤维悬臂部分549可以相对于第一平面而呈一定角度、弯曲的、或者以其它方式定位。同样，熟悉本领域的人员将会明白，纤维结构500的纤维和高度可变形的特性将会导致多个纤维悬臂部分彼此不规则且不相似地定位，即使这些悬臂部分是由本发明的偏向部件10的相同或相似部件形成的。
根据本发明，袋560的最大水平尺寸可至少为0.3毫米，在某些方案中，至少为0.7毫米，在某些方案中，至少为1.1毫米，在其它方案中，至少为1.5毫米。用于本文中时，袋560的“最大水平尺寸”定义为从与第一平面垂直的截面观察并且在基本平行于第一平面的方向上测定时最长的袋区域参数。换一种说法，袋560的最大水平尺寸是纤维悬臂部分549的投影(即水平)长度(当由支撑物540的纤维圆顶530的侧壁543测定时)(如图30和31)。在此再一次指出，由于产品的纤维和高度可变形的特性，在某些实施方案中，难以准确地画出袋560的精确边界并且需要某些近似方法，例如排除由纤维圆顶530和/或其悬臂部分549延伸的某些单根纤维。同样，熟悉本领域的人员较容易复制与图32-41中的显微照片中所示的那些图片相似的纤维结构500的图片，并且利用下列装置进行全部必要的测定。
图32-41中的显微照片是用Hitachi S-3500N Scanning ElectronMicroscope(SEM)(东芝S-3500N型扫描电子显微镜)在“正常模式”下取得的，加速电压设定为3千伏至5千伏以获得清晰和清洁的图像。放大率设定为35倍至50倍，从而观察所需的细节。所有的样品将安置在金属样品夹持器上并且涂覆金膜以供成像。将样品如此安装，从而获得该网结构的截面视图。
示意性地示于图26和27中的纤维结构500的一种实施方案具有包括基本上连续的网络的第一多个微型区域510以及包括多个支撑物的第二多个微型区域540。用于本文中时，为了方便起见，参考数字540可以用于表示第二多个微型区域(或者“第二区域”)以及支撑物。第一多个微型区域510是连续的，肉眼观察时呈平面，并且形成与偏向部件10的结构20推测的连续网接触面21的图案对应的预选图案，在该偏向部件10上已经形成了纤维结构500。支撑物540分散在整体网络区域中，彼此被网络区域分开并且从由该网络区域形成的第一平面向外延伸。图32至41为本发明的几个实施方案的显微照片，它们具有袋并且包括以基本上连续的网络形式存在的第一多个微型区域以及以多个独立的纤维支撑物形式存在的第二多个微型区域，每一个区域包括纤维圆顶部分和纤维悬臂部分。
示于图28中的纤维网500的另一个预测的实施方案包括形成半连续图案的第一多个微型区域510和形成支撑物540的半连续图案的第二多个微型区域540。该纤维结构500另一个预测的实施方案(未示出)包括形成独立区域图案的第一多个微型区域510，而第二多个微型区域540形成基本上连续的支撑物540图案。
本发明的新型纤维结构500相对于与其相当的现有技术的纤维结构来说，具有充分增加的表面积。所谓“相当的”现有技术的纤维结构是指具有与本发明的结构500差不多相同的基重和支撑物总图案的那些现有技术的纤维结构。熟悉本领域内的人员将明白增加的表面积为增加纤维结构500的吸收性提供了条件。纤维结构的表面积可以用如下文中所述的方法进行估算和测定。如果需要，可以根据在图32至41中例举的纤维结构500的显微照片，对支撑物的截面参数P(代表第二区域540的表面积)进行测定和估算。用于本文中时，术语支撑物540的“周长”是由在垂直于第一平面的截面上观察到的勾画出各个支撑物540的总体结构或形状的大致轮廓线限定的。
在图32-41中，熟悉本领域的人员很容易勾画出给定的支撑物540的结构而忽视伸出的各个纤维而划出一条线。举例来说，图30用来大致再现(与比例无关)在图39中所示的显微照片的支撑物540结构；而且图31用来大致再现(与比例无关)图36中所示的支撑物540的支撑物的结构。在图30和31中，点541和542一般表示支撑物540的周长P的“开始”和“结束”点；并且点541和52之间的距离限定了支撑物540的截面基数B。换一种说法，点541和542可近似地表示周长P的表示线与第一区域510的平面的相交点。而后，考虑到所形成的线仅仅是接近所给定的支撑物540的截面周长P，人们可以较容易地测定所形成代表周长P的表示线的长度以及支撑物540的基数B的长度。
根据本发明，支撑物540的截面周长P与相同支撑物540沿垂直于第一平面的截面获得的截面基数B的比P/B至少为4/1，在其它一些实施方案中至少为6/1，还有一些实施方案中至少为1/8，更有一些实施方案。此值至少为1/10。因此本发明的纤维结构500的P/B比明显高于现有技术的结构纸的这一比值。为了对此进行说明，图45和46显示了由本受让人制造和公开在普通转让的美国专利4637859中的结构纸的几个例举性实施方案的显微照片。在图47中，一般性地描述了示于图46中的现有技术的纤维结构的片段，相对低密度的支撑物区域用640表示，而相对高密度的网络区域用610表示。现有技术的支撑物640示意性地示于图47中，它具有周长P1和基数B1。比值P1/B1约为4/3，它明显低于本发明的纤维结构500的比值P/B。应当明白，上述比值可在本发明的纤维结构中，即使纤维支撑物540仅包括纤维圆顶部分530。如前所指出的那样，在某些实施方案中，至少部分纤维支撑物540可以没有悬臂部分549。
本发明的纤维结构可包括一个夹层结构。图43和44表示本发明夹层纤维结构550的两个预示方案，每一个方案包括两个夹层500a和500b。在图42中，两个独立的夹层500a，500b相互连接在一起，从而使具有纤维悬臂部分549的支撑物540相互面对。据信本发明还可以形成这样一种结构的叠层，它们通过使用各自的纤维悬臂部分而连接在一起，如图43中所示。如此连接而成的叠层彼此之间具有有限的移动性，主要是在例向方向上，但不会撕裂任何一个叠层或使其分离。
在现有技术的夹层纸结构中，夹层刚性地连接在一起(通常通过粘接剂或机械方法，或者通过两者的结合)，从而在使用该夹层结构的过程中，形成该夹层结构的各个板的相对移动在不撕裂各个板或分离各个板的情况下是不可能的。因此，在使用过程中，当该夹层结构在自然弯曲、起皱、打折等时，现有技术构成该夹层的各个板之间的刚性连接将会影响这些夹层的柔韧性。否则，构成该夹层结构的一块板或两块板的整体性或它们的连接将会受到影响。不受到理论的束缚，申请人相信夹层中的一个或两个的抗皱性(可以包括弯曲和屈曲)将影响现有技术的夹层结构的柔韧性。
与现有技术相反，示于图43中的夹层结构550的各个板500a，500b据信在消费者使用该夹层结构的过程中能够相对移动，而不会撕裂板500a，500b中的任何一个或者使它们分离。形成该夹层结构550的各个板500a，500b相互移动的能力可以通过在板之间提供非刚性的柔性连接而完成(这是由于支撑物540与其纤维悬臂部分549的高度柔韧性而导致的)。在图43中，板500a，500b据信能够相互移动，主要是在侧向方向上。在其中第一区域510是基本连续的板中，主要提供纤维结构强度的第一区域510的整体性不会受到支撑物540及其纤维悬臂部分549的柔韧性的影响。与之同时，由于各个层500a、500b各自的第一区域510相互之间没有直接相连，当该夹层结构作为一个整体变形时，在各个夹层变形的不均匀由其相互之间的侧向移动而补偿。因此，各个板500a、500b之间的可移动连接将使夹层500a、500b中可能的过度张力和/或压力减到最小。
普通转让的美国专利申请名称为“夹层纤维结构及其制造方法”(Laminated Fibrous Structure and Method Of Manufacturing Same)(PaulD.Trokhan)，系列号为08/934,406，1997年9月19日申请，2000年7月3日同意授权，2000年7月20日支付授权费用，批号029，此专利内容作为参考而引入本文。该申请公开了其中夹层在使用过程中能够相互移动但任何一个夹层不会撕裂或分离的夹层纤维结构。通过粘接材料、机械接合在该夹层界面上形成的直立纤维或者通过两者的结合，该夹层即以可移动地方式连接在一起。
在图44中，各个夹层500a，500b连接在一起，从而其具有纤维悬臂部分549的支撑物540定位在夹层结构550的外面。据信这种结构通过增加该夹层结构的外表面积以及通过暴露在由附近纤维圆顶530和纤维悬臂549形成的袋560外面，可以使所形成的夹层结构的吸收特性增加。
应当明白，夹层结构550的这样一种实施方案(未示出)是可能的，其中单个夹层中的一个的支撑物侧可以连接到与其它夹层的支撑物侧相对的一侧上。还应当明白，包括两个夹层的夹层结构550仅仅是一种示意性的例子，而且包括两个夹层以上的夹层结构550(未示出)由本发明设想出来。
用于制造纤维结构的方法参照图42，用于制造本发明的纤维结构500的一种例举性实施方案包括下列步骤。首先，提供多根纤维501并且将其沉积在本发明的偏向部件10上。
本发明设想出使用多种纤维，如造纸纤维素纤维、合成纤维或任何合适的纤维及其任意组合。适用于本发明的造纸纤维包括以木浆纤维而为人们所共知的纤维素纤维。由软木(裸子植物或松柏目树木)和硬木(被子植物或每年落叶的树木)形成的纤维也被认为适用于本发明。形成纤维的特定的树木种类并不重要。可以将硬木和软木纤维混合，或者以层状沉积，从而形成层状网毡。美国专利4,300,981(1981年11月17日授权给Carstens)和美国专利3,994,771(1976年11月30日授权给Morgan等人)在此作为参考而引入本文，其目的在于揭示硬木和软木纤维的分层。
木浆纤维可以通过简便的制浆方法由本地木材制造。适合的方法有化学方法，如亚硫酸盐法，硫酸盐法(包括Kraft法)和烧碱法。机械方法，如热力学法(或Asplund法)也是适用的。除此以外，可以使用各种半化学和化学机械的方法。漂白的以及未漂白的纤维均可以使用。当本发明的纤维网用于吸收产品，如纸巾中时，可以使用漂白的北方软木Kraft木浆纤维。适用于本发明中的木浆包括化学木浆，如Kraft木浆，亚硫酸盐和硫酸盐木浆以及机械木浆，包括如碎木浆、热力学木浆和化学-热力学木浆(CTMP)。可以使用由落叶木和针叶木形成的木浆。
除了各种木浆纤维以外，其它纤维素纤维，如棉棉籽绒、人造丝和甘蔗渣可用于本发明。也可以使用合成纤维，例如聚合物纤维。还可以使用弹性体聚合物，聚丙烯，聚乙烯，聚酯，聚烯烃以及尼龙。可以通过织造工艺、熔吹工艺和其它本领域内已知的方法来制造这些聚合物纤维。据信通过织造工艺和熔吹法制得的薄、长且连续的纤维可以较好地用于本发明的纤维结构中，其原因在于这种纤维据信容易偏向到本发明的偏向部件的袋中。
纸原料中可以包括多种添加剂，包括但不限于纤维粘接材料，如湿性强度粘接材料、干性强度粘接材料，以及化学柔化组合物。适宜的湿性强度粘合剂包括但不限于这些一些材料，如聚酰胺-环氧氯丙烷树脂，该材料以商品名KYMENETM557H由Hercules Inc.，Wilmington，Del.出售。适宜的临时湿性强度粘合剂包括但不限于合成聚丙烯酸酯。一种适宜的临时湿性强度粘合剂是PAREZTM750，它由American Cyanamid of Stanford，Conn出售。适宜的干性强度粘合剂包括这样一些材料，例如羧甲基纤维素和阳离子聚合物，例如ACCOTM711。该CYPRO/ACCO族干性强度材料由CYTEC ofKalamazoo，Mich获得。
该纸原料可以包括脱胶剂，用以在该网干燥时防止某些纤维与纤维之间形成粘接。该脱胶剂与通过干皱工艺提供给该网的能量结合在一起导致部分网体积减小。在一种实施方案中，该脱胶剂可以涂覆在两层或两层以上层之间形成中间纤维层的纤维上。该中间层的作用在于它是外层纤维之间的脱胶层。因此皱能可以使部分网沿脱胶层脱落。适宜的脱胶剂包括化学软化组合物，如在美国专利5,279,767(1994年1月18日授权给Phan等人)中公开的那些组合物，该文献公开的内容作为参考而引入本文。适宜的可生物降解的化学软化组合物公开在美国专利5,312,522(1994年5月17日授权给Phan等人)、美国专利5,279,767和5,312,522中，这些文献作为参考而引入本文。这些化学软化组合物可以用作脱胶剂，用以抑制在构成该网的一层或多层纤维层中纤维与纤维之间发生粘接。适合在形成网20的一种或多层纤维层中提供脱胶作用的一种合适的软化剂是造纸添加剂，它包括二酯二(接触硬化的)牛油二甲基氯化胺。一种合适的软化剂是ADOGEN牌造纸添加剂，它由Witco Company of Greenwich，Conn.制造。
初期的网典型地可以由造纸纤维的水分散液制得，虽然也可以使用在除水以外的液态分散液。将纤维分散在稠度为约0.1％至约0.3％的载体液体中。可供选择地并且不受理论的束缚，据信本发明适用于潮湿的成型操作过程，在该过程中，纤维分散在稠度低于约50％的载体液体中。在另一种可替换的实施方案中并且不受理论的束缚，据信本发明也适用于气流法结构，包括由森浆纤维、合成纤维及其混合物构成的气流网。
可以使用常规的造纸纤维并且可以以常规方式形成水分散液。可以使用常规的造纸设置，从而在Fourdrinier丝上形成初期的网。通过在两个移动循环带之间简单转移网并借助于不同的流体压力，可以实现将初期网与偏向部件联系在一起。通过由施加的真空而产生流体压力差，可以将纤维偏向到偏向部件10中。可以采用任何技术，如采用Yankee转筒干燥器来干燥该中间网。通过常规的技术，如起皱，而使其缩短。
多根纤维还可以以潮湿的纤维网(未示出)提供。优选地，它应处于这样一种状态，在该状态下部分网可有效地偏向到该偏向部分的偏向导管中和在悬挂部分和X-Y平面之间形成的间隙空间中。
在图42中，包括纤维501的初期网通过真空捡起鞋18a而由成型丝转移到偏向部件10中。可供选择地或者另外地，可以将多根纤维或纤维料浆直接(未示出)由顶盒或其它部件沉积在偏向部分10上。循环带形式的偏向部件10绕辊19a、19b、19k、19c、19d、19e和19f，以箭头“B”所示的方向移动。
而后，一部分纤维501偏向到偏向部件10的偏向部分中，从而导致一些偏向纤维或其一部分沉积在间隙空间中，该空间由该偏向部件10的悬挂部分49形成。根据该方法，可以采用机械以及流体压力差(单独的或其组合)将部分纤维501偏向到偏向部件的偏向导管中。例如，在如图42所示的对流空气干燥工艺中，真空装置18b向沉积在该偏向部件10的初期网施加流体压力差，从而使纤维偏向到偏向部件10的偏向导管中。偏向方法可以连续执行，这可通过由另一个真空装置18c施加附加的真空压力，从而进一步使纤维偏向到偏向部件10的偏向导管中来实现。根据本发明，部分偏向纤维沉积在如上所述在结构20的悬挂部分49与由其背面22形成的平面或者加强部件50之间形成的间隙空间中。
通过使用在普通转让的美国专利5,893,965(1999年4月13日授权给Trokhan等人)中所述的方法，可以较好地实现使纤维偏向到本发明的偏向部件10的偏向导管中的步骤，该文献公开的内容作为参考而引入本文。根据该方法，沉积在偏向部件上的网可以用柔韧材料板覆盖，从而使该网置于该材料板和偏向部件之间，如图54中所示。该材料板的空气透过性低于偏向部件的。在一种实施方案中，该材料板是不能透过空气的。向该材料板上施加流体压力差将导致至少部分材料板向偏向部件偏向，并且因此而使至少部分网偏向到该造纸带的导管中。
据信如果该方法与本发明的偏向部件10(具有由悬挂部分形成的间隙空间)结合在一起使用，则这种方法特别有利。特别是当与不能透过流体的柔韧板或者具有较低空气透过性的材料板结合使用时，本发明用于制造纤维结构500的方法据信可以施加较高的偏向压力，但不会在所形成的纤维结构中产生针眼。当一定量的该纤维在施加流体压力差的情况下通过该偏向部件时，就会导致这些针眼。该压力越高，某些纤维与纤维结构分离并且通过该偏向部件的危险就越大，这样就在该纤维结构上形成了针眼。这种不能透过流体的板会阻止这种情况的发生。同时，较高的偏向压力将促使纤维更好地偏向到偏向导管和偏向部件10的间隙空间中，如图54中所示，其中覆盖多根纤维的柔韧的材料板用参考数字600表示。
最后，可以将与偏向部件10连在一起的部分完成的纤维结构从该偏向部件上分开，从而形成本发明的纤维结构500。
该方法还包括将其中带有纤维的偏向部件10压向加压表面，如Yankee干燥筒28表面的步骤，从而使第一区域510的密度增高。在某些情况下，对于置于在加强部件50与悬挂部分49之间形成的间隙中的那些纤维也可以是至少部分的增高其密度。在图42中，将网压向Yankee干燥筒的步骤采用压力辊19k来完成。典型地，这还包括一个干燥纤维结构的步骤。当将偏向部件10压向网中时，悬挂部分49将使该网的相应部分致密，从而促使产生成品的纤维悬臂部分59。随后，根据密度，该纤维结构可以包括三个多个微观区域第一多个微观区域具有较高的密度，第二多个微观区域包括由第一多个微观区域延伸的纤维圆顶并且具有较低的密度，第三多个微观区域包括由圆顶侧向延伸的纤维悬臂部分并且相对于第一多个微观区域的高密度和第二多个微观区域的低密度而言具有中等的密度。
实例本发明的偏向部件10用每平方英寸包括9个独立偏向导管的第一层30和每平方英寸包括41个偏向导管的第二层40(“41/9”图案)制成。导管的几何形状是带有填充环的菱形(filleted vertices)。第一层30的偏向导管35的累积投影开放面积(∑R)是0.0756平方英寸，第二层偏向导管的累积投影开放面积为0.0161平方英寸。第一和第二特定形成的开放面积R1和R2(即给定层的累积投影开放面积与给定的表面积的比)计算结果为第一层的R1＝68％，第二层的R2＝66％。每一层的厚度为0.020英寸。两层结构与双层48×55网带连接，工业上称为叠层、弯曲的双层带，它是由Appleton Wire Division of Albany International of Appleton，WI制造的。
根据改性的TAPPI手板方法，采用如上所说的“41/9”偏向部件10制造纸手板(handsheet)。该手板包括80％NSK(北方软木牛皮纸)，18％CTMP(化学热力学木浆)和2％桉树木浆。木浆按照TAPPI标准被分解并且稀释，从而产生调整后基重为13磅/3000平方英尺(2小时后，在70°F和50％RH下)。该手板在本发明的41/9偏向部件10上直接形成，抽真空且干燥。一旦干燥后，将该手板由偏向部件10上剥离。在图32至41中所示的几张显微照片表示这些手板的截面结构。
权利要求
1.纤维结构(500)，包括至少一个第一区域(510)和一个第二区域(540)，该至少第一区域(510)具有第一高度并且限定了第一平面，而该至少第二区域(540)包括多个支撑物，它们由第一平面向外延伸，从而限定第二高度，该纤维结构特征在于该多个纤维支撑物包括纤维圆顶(530)和纤维悬臂部分(549)，它们在第二高度处由圆顶(530)向旁边延伸，从而在第一区域和纤维悬臂部分之间形成基本上空的空袋(560)。
2.如权利要求1所述的纤维结构(500)，其中至少第一区域(510)和第二区域(540)之一包括基本上连续的且肉眼观测为单平面的网络区域、多个半连续的区域、多个孤立的区域或者它们的任何组合。
3.如权利要求1和2所述的纤维结构(500)，其中在至少一个与第一平面垂直的截面中，第二区域(540)的各个纤维支撑物具有在第一高度处测定的横截面底(B)并具有横截面周长(P)，该纤维结构的特征在于至少某些支撑物的横截面周长(P)与所述的至少某些支撑物的相应的横截面底(B)之比(P/B)大于4/1。
4.如权利要求1、2和3所述的纤维结构(500)，其中第一区域(510)的密度大于第二区域(540)的密度，或者其中第二区域(540)的基重大于第一区域(510)的基重。
5.如权利要求1、2、3和4所述的纤维结构(500)，其中各个纤维支撑物包括纤维圆顶，这些圆顶由第一区域向外延伸，该纤维结构的特征还在于该支撑物包括从纤维圆顶向侧面延伸的纤维悬臂部分，该纤维悬臂部分包括第三区域，它相对于高密度的第一多个微观区域(510)和低密度的第二多个微观区域(540)具有中等密度。
6.夹层纤维结构，包括至少连接在一起的第一薄层(500a)和第二薄层(500b)，该夹层纤维结构的特征在于至少第一薄层(500a)包括具有至少两个区域的纤维结构(500)并且包括第一多个微观区域(510)，它具有第一高度并且限定第一平面，以及第二多个微观区域(540)，它由第一平面向外延伸从而限定第二高度，其中第二多个微观区域(540)包括纤维圆顶(530)以及纤维悬臂部分(549)，这些纤维悬臂部分由在第二高度上的纤维圆顶(530)向侧面延伸。
7.如权利要求6所述的夹层纤维结构，其中第二夹层(500b)包括具有至少两个区域并且包括第一多个微观区域(510)和第二多个微观区域(540)的纤维结构，微观区域(510)具有第一高度并且限定第一平面，微观区域(540)由第一平面向外延伸从而限定第二高度，其中第二多个微型区域(540)包括纤维圆顶(530)和从第二高度处的纤维圆项(530)侧向延伸的纤维悬臂部分(549)，从而在第一平面与纤维悬臂部分之间形成空袋(560)，该夹层纤维结构的特征在于第一薄层(500a)的悬臂部分(549)置于在该悬臂部分和第二薄层(500b)的第一平面之间形成的空袋(560)中，从而可移动地将第一和第二薄层连接在一起，从而第一和第二薄层可以相互以至少一个侧面方向移动，而不会使所述的夹层撕破或分离。
8.用于制造纤维结构(500)的方法，该结构具有至少两个位于非随机重复的图案上的区域，该方法包括下列步骤提供一个偏向部件(10)，其中具有偏向导管；提供多个纤维，优选地选自造纸纤维素纤维、合成纤维或其任意组合；将多个纤维沉积在偏向部件(10)上；优选地通过向多个纤维施加流体压差将多个纤维中的一部分偏向进入偏向导管中，从而形成纤维结构，该方法的特征在于在提供偏向部件(10)的步骤中，该偏向部件(10)包括多个与加强部件(50)相连并由其中延伸的底(30)以及多个悬挂部分(49)，该悬挂部分(49)由多个底(30)侧向延伸并且与加强部件(50)隔开，从而在加强部件(50)与悬挂部分(49)之间形成间隙空间；并且在将多个纤维部分偏向的步骤中，纤维部分偏向到偏向导管中，从而造成某些偏向纤维或其部分置于所述的间隙空间中，由此形成多个支撑物(530)，这些支撑物(530)包括纤维圆顶(530)和纤维悬臂部分(549)，后者由纤维圆顶(530)侧向伸出，其中纤维圆顶(530)由偏向到偏向导管中的纤维形成并且纤维悬臂部分(549)由偏向到所述的在加强部件(50)与悬挂部分(49)之间形成的间隙空间中的纤维形成。
9.如权利要求8所述的方法，还包括将其上带有纤维结构的偏向部件(10)对着加压表面加压的步骤，从而将部分纤维结构致密化。
10.如权利要求8和9所述的方法，其中提供偏向部件(10)的步骤包括提供包括至少两个面对面连接在一起的层的偏向部件，其中多个基体(30)由一层形成，并且多个悬挂部分(49)由另外一层形成，并且其中至少一层包括基本上连续的图案，该连续图案具有多个独立的分布在其中的开口，还包括半连续图案、由多个独立突起物形成的图案，或者它们的任意组合。
11.偏向部件(10)，包括带图案的、优选地可以透过流体的结构(20)，它具有网面(21)和与网面(21)相对的背面(22)，并且限定了X-Y平面，其中该结构(20)包括多个基体(30)，它在与X-Y平面垂直的Z-方向上、由X-Y平面延伸，该偏向部件的特征在于该结构(200)包括多个悬挂部件(49)，它由多个基体向侧面延伸并且在Z方向上由X-Y平面升高，从而在X-Y平面与悬挂部件(49)之间形成间隙空间。
12.如权利要求11所述的偏向部件(10)，该偏向部件的特征在于该结构(20)的网面(21)和背面(22)中至少一个包括基本上连续的图案，该连续的图案具有多个独立的分布在其中的开口，还包括半连续的图案、由多个独立的突起物组成的图案，或者其任意组合。
13.如权利要求11和12所述的偏向部件，其特征在于该结构(20)包括多层结构，它由至少两层面对面连接在一起的层形成，其中，多个基体由第一层(30)形成，而多个悬挂部分(49)由第二层(40)形成，第一层与第二层(30，40)均具有顶表面(31，41)、与该顶表面(31，41)相对的底表面(32，42)，以及在顶表面与底表面之间在Z方向上延伸的至少一个偏向导管(35，45)，第一层(30)的底表面(32)形成结构(20)的背面(22)，第二层(40)的顶表面(41)形成该结构(20)的网面(21)。
14.如权利要求11、12和13所述的偏向部件还包括加强部件(50)，该加强部件位于结构(20)的网面(21)和至少部分背面(22)之间，并且优选地位于第一层(30)的顶表面(31)与至少部分的背面(22)之间，该偏向部件的特征在于多个悬挂部分(49)由加强部件(50)升高，从而在加强部件(50)与悬挂部分(49)之间形成间隙空间，其中该加强部件(50)是可以透过流体的，并且优选地包括一个编织部件、毡或其组合。
15.用于制造偏向部件(10)的方法，包括提供第一层(30)，它具有顶表面(31)和与顶表面(31)相对的底表面(32)，并且限定X-Y平面，第一层(30)还具有可以透过流体的第一导管部分(35)，它在顶表面与底表面(31，32)之间延伸，该方法的特征在于包括下列步骤提供第二层(40)，它具有顶表面(41)、与该顶表面相对的底表面(42)以及在该顶表面与底表面(41，42)之间延伸的第二导管部分(45)，和将第一层(30)与第二层(40)面对面连接起来，从而使第一层(30)的顶表面(31)面对第二层的底表面(42)，其中与第一层(30)的第一导管部分(35)相对的第二层(40)的部分(49)与X-Y平面隔开，从而在X-Y平面与所述的第二层(40)的部分(49)之间形成间隙空间。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于第一层(30)和第二层(40)中至少一层通过选择性固化光敏树脂而制成，而且第一层(30)的顶表面(31)与第二层(40)的底表面(42)中至少一个保持在部分未固化状态，从而使得第一层与第二层在相互接触时会连接在一起。
17.用于将可固化材料固化的方法中的遮蔽罩(110)，该遮蔽罩包括具有顶面(110a)和与该顶面(110a)相对的底面(110b)的结构，该遮蔽罩(110)还具有透明区域(112)和不透明区域(114)的非随机性和重复的图案，该遮蔽罩的特征在于不透明区域(114)包括至少第一不透明区域(114a)和第二不透明区域(114b)，其中第一不透明区域(114a)具有第一不透明度，而第二不透明区域(114b)具有与第一不透明度不同的第二不透明度。
18.如权利要求17所述的遮蔽罩(110)，其特征在于第一不透明区域(114a)形成一个多个独立区域的不连续图案、半连续图案、独立区域的图案或其任意组合。
19.如权利要求17和18所述的遮蔽罩(110)，其特征在于该不透明区域(114)包括在至少一个方向上逐渐变化的梯度不透明度。
20.如权利要求17、18和19所述的遮蔽罩(110)，其特征在于该遮蔽罩包括三维构形(115)图案，该图案包括至少从遮蔽罩(110)的顶面(110a)和底面(110b)中之一延伸的突起物，并且包括一个基本上连续的图案、基本上半连续的图案、独立突起物的图案或其任意组合。其中突起物(115)的图案优选与透明区域(112)和不透明区域(114)结合形成组合的非随机和重复的图案。
全文摘要
一种纤维结构，它具有至少限定第一平面且具有第一高度的第一区域，和由第一平面向外延伸从而限定第二高度的第二区域，其中第二区域包括多个纤维支撑物。至少部分纤维支撑物包括纤维圆顶和在第二高度上由其侧向延伸的纤维悬臂部分。该悬臂部分由第一平面升高，在它们之间形成袋。在与第一平面垂直的截面中，纤维支撑物具有在第一高度下测定的截面基数和截面周长，其中截面周长与截面基数之间的比率大于4/1。还公开了夹层纤维结构，它包括至少一个具有多个纤维悬臂部分的纤维板。用于制造该纤维结构的方法包括提供多根置于偏向部件上的纤维的步骤，该偏向部件具有背面和与该背面相对的网面以及偏向导管部分，该偏向导管部分包括多个从由该背面形成的平面升高的悬挂部分，从而在两者之间形成间隙空间；还包括将纤维偏向导管中的步骤，从而使部分偏向纤维置于所述的间隙空间中，由此形成纤维圆顶和由其侧向延伸的悬臂部分。
文档编号G03F7/12GK1469953SQ01817321
公开日2004年1月21日 申请日期2001年10月23日 优先权日2000年10月24日
发明者D·W·卡贝尔, P·D·特罗汉, D W 卡贝尔, 特罗汉 申请人:宝洁公司