在湿压操作中，纤维幅纸页(fibrous web sheet)在压区(press nip)压榨至水 压驱动水流出纤维幅的程度。已经认识到，常规的湿压法是低效的，表现 在只有一部分辊周部分用于处理纸幅。为了克服该限制，已经进行了一些 尝试，使实心不可渗透带适合于压榨纸幅的宽压区压榨并使纸幅脱水。该 方法存在的问题是不可渗透带阻止干燥流体的流动，所述干燥流体例如是 通过纸幅的空气。宽压区压榨(ENP)带在整个造纸工业中用作增加在压区中 的实际压榨停留时间的方法。靴式压榨机(shoe press)是通过设置固定块 (stationary shoe)而为ENP带提供具有在整个带上施加压力的能力的装置， 所述固定块被构造成被压榨的硬表面例如实心压辊的曲率。通过这种方式， 对于薄页纸，压区可以延伸120mm，对于平板纸(flap papers)，可以延伸达 250mm，超过压辊本身之间的接触限制。在靴式压榨机上，ENP带用作辊 套。使用喷油器(oil shower)润滑该挠性带的内部从而防止摩擦损害。该带和 靴式压榨机是非渗透性元件，纤维幅的脱水几乎仅仅是通过对它们的机械 压榨而实现的。
WO 03/062528(其公开内容通过引用全部明确地并入本文)，例如，公 开了制造三维表面结构的纸幅的方法，其中纸幅具有改进的纸张厚度和吸 水性。该文献讨论了使用特别设计的高级脱水系统改进脱水的需要。该系 统使用带式压榨机，其在脱水期间向结构化织物的背面施加负荷。该带和 结构化织物是渗透性的。该带可以是螺旋缝合织物(spiral link fabric)且可以 是渗透性ENP带，从而同时促进真空和压榨脱水。压区可以延伸出靴式压 榨机装置。但是，具有ENP带的该系统的缺点例如是有限的开口区。
在现有技术中，已知使用通风干燥方法(TAD)来干燥纸幅，特别是薄页 纸幅。然而，庞大的TAD烘缸和复杂的空气供应和加热系统是必需的。在 将纸幅转移到扬克式烘缸(Yankee Cylinder)之前，该系统需要高昂的操作费 用以实现纸幅的必要干燥度，所述干燥烘缸将纸幅干燥至最终干燥度约97 ％。在烘缸表面，借助起皱刮刀(creping doctor)产生褶皱。
TAD系统的机械是非常昂贵的，成本是常规薄页纸造纸机的大致两倍。 而且，操作成本高，因为就干燥效率而言，使用TAD方法需要将纸幅干燥 至比使用通风系统更高的干燥水平。其原因是：在低干燥水平下TAD系统 生产的不良CD湿度分布(moisture profile)。在高达60％的高干燥水平下， CD湿度分布才是可接受的。在大于30％时，借助烘缸的烘缸罩的穿透干燥 (impingement drying)的效率更高。
常规薄页纸生产方法的最大纸幅品质如下：生产的薄页纸纸幅的松密 度小于9cm3/g。生产的薄页纸纸幅的保水性能(使用篮式法测量)小于9(g H2O/g纤维)。
但是，TAD系统的优点导致纸幅品质更高，特别是具有高的松密度和 保水性能。
本领域需要的是提供对连续纸幅的增强脱水的带。

并非依赖于用于压榨的机械块，本发明允许使用渗透性带作为压榨元 件(pressing element。带被吸水辊拉紧从而形成带式压榨机。这允许宽压区 更长，例如比压榨块约长10倍且比常规压榨机约长20倍，这导致峰值压 力非常低，即，1巴而不是常规压榨机的30巴和靴式压榨机的15巴，这些 都是用于薄页纸的。其还具有允许空气流经纸幅和进入压区本身的优点， 但是对于常见的靴式压榨机或常规压榨机例如作用于实心扬克式烘缸的吸 水压榨辊却不是这样。优选的渗透性带是螺旋缝合织物。
真空脱水受到限制(在TAD织物上为约25％固含量，在脱水织物上为 30％)，以该构思实现35％或更大固含量同时保持TAD品质等的秘诀是使 用由渗透性带形成的很长的压区。其可以比靴式压榨机长10倍且比常规压 榨机长20倍。检拾压力(pick pressure)还应当非常低，即，比靴式压榨机低 约20倍且比常规压榨机低40倍。提供流经压区的气流也是重要的。由于 本发明的装置使用与流经压区的气流组合的非常长的压区，因此其效率很 高。本发明的装置优于靴式压榨机装置或使用作用于扬克式烘缸的吸水压 榨辊的装置，其中在后者装置中没有气流流经压区。可以在硬质结构化织 物(例如TAD织物)和软且厚的弹性脱水织物上方压榨渗透性带，同时在其 间设置纸页(sheet)。织物的这种夹芯布置是重要的。本发明还利用了以下事 实：大量纤维仍然受到结构化织物体(谷(valley))的保护，且结构化织物(谷) 的突出点之间只发生轻微的压榨。这些谷不是很深，从而避免纸页纤维塑 性变形并避免不利地影响纸页的品质；但是也不是很浅，从而接受从纤维 体流出的过量的水。当然，这取决于脱水织物的柔软性、可压缩性和弹性。
本发明还提供特别设计的渗透性ENP带，其可以用在高级脱水系统的 带式压榨机(belt press)上或者用在于结构化织物上形成纸幅的装置中。该渗 透性ENP带还可以用在无压榨/低压榨Tissue Flex方法中。
本发明还提供高强度渗透性压榨带，在该带的侧面具有开口区和接触 区。
本发明的一种形式包括带式压榨机，其包括具有外表面的辊和具有与 辊的外表面的一部分压榨接触的侧面的渗透性带。向渗透性带上施加的张 力为至少约30KN/m。渗透性带侧面的开口区为至少约25％，接触区为至 少约10％，优选至少25％，最优选开口区为约50％且接触区为约50％，其 中开口区包括被开孔和凹槽环绕的全部区域(即，未被设计成将纸幅压榨至 与接触区相同程度的表面的部分)且其中接触区被带表面的底面区域(land area)(即，开孔和/或凹槽之间的带表面的全部区域)限定。借助ENP带，不 可能使用50％开口区和50％接触区。另一方面，借助例如缝合织物是可能 的。
本发明的优点在于允许大量气流流经以到达纤维幅，从而借助真空特 别是在压榨操作中除去水。
另一个优点在于能够在渗透性带上施加相当大的张力。
再一个优点在于渗透性带沿其一侧具有与接触区相邻的相当大的开口 区。
与标准的靴式压榨机相比，本发明的又一个优点在于渗透性带能够在 特别长的压区(nip)施加线性压力(line force)，由此保证非常长的停留时间， 在该时间内对纸幅施加压力。
本发明还提供用于造纸机的带式压榨机，其中该带式压榨机包括包含 外表面的辊。渗透性带包括第一面且被引导越过辊的外表面的一部分。渗 透性带的张力为至少约30KN/m。第一面的开口区为至少约25％，接触区 为至少约10％，优选至少约25％。
第一面可以朝向外表面，渗透性带可以对辊施加压力。渗透性带可以 包括通孔(through openings)。渗透性带可以包括排列成通常规则的对称图案 (pattern)的通孔。渗透性带可以包括大致平行的数排通孔，由此各排通孔沿 机器方向取向。渗透性带可对辊施加约30KPa至约300KPa的压力(约0.3 巴至约1.5巴，优选0.07巴至约1巴)。渗透性带可以包括通孔和多个凹槽， 每个凹槽与不同的通孔组交叉。第一面可以面对外表面，渗透性带可对辊 施加压力。所述多个凹槽可以排列在第一面上。所述多个凹槽中的每一个 可以具有宽度，每个通孔可以具有直径，其中其直径大于宽度。
带的张力大于约30KN/m，优选大于30KN/m。辊可以包括真空辊。辊 可以包括具有内部圆周部分的真空辊。真空辊可以包括至少一个设置在所 述内部圆周部分内的真空区。辊可以包括具有吸水区的真空辊。吸水区可 以包括约200mm至约2,500mm的圆周长度。圆周长度可以是约800mm 至约1,800mm。圆周长度可以是约1,200mm至约1,600mm。渗透性带可 以包括聚氨酯宽压区压榨带和螺旋缝合织物(spiral link fabric)中的至少一 个。渗透性带可以包括聚氨酯宽压区压榨带，其包括嵌入所述带中的多根 增强纱线。多根增强纱线可以包括多个机器方向纱线和多根横向纱线。渗 透性带可以包括聚氨酯宽压区压榨带，其包括嵌入所述带中的多根增强纱 线，所述多根增强纱线以螺旋链方式编织。渗透性带可以包括螺旋缝合织 物(这重要地产生好的结果)或两个或多个螺线缝合织物。
带式压榨机可以进一步包括在渗透性带和辊之间运行的第一织物和第 二织物。第一织物具有第一面和第二面。第一织物的第一面至少部分接触 辊的外表面。第一织物的第二面至少部分接触纤维幅的第一面。第二织物 具有第一面和第二面。第二织物的第一面至少部分接触渗透性带的第一面。 第二织物的第二面至少部分接触纤维幅的第二面。还可以在第一织物顶部 设置第二渗透性带。
第一织物可以包括渗透性脱水带。第二织物可以包括结构化织物。纤 维幅可以包括薄页纸纸幅或卫生纸幅。本发明还提供纤维材料干燥装置， 其包括被引导越过辊的无端循环的渗透性宽压区压榨(ENP)带。ENP带受到 至少约30KN/m的张力。ENP带包括开口区为至少约25％，接触区为至少 约10％，优选至少约25％的侧面。
本发明还提供渗透性宽压区压榨(ENP)带，其能够承受至少约30KN/m 的张力，其中渗透性ENP带包括至少一个侧面，该侧面包括至少约25％的 开口区和至少约10％，优选至少约25％的接触区。
开口区可以由通孔限定，接触区由平面限定。开口区可以由通孔限定， 接触区由没有开孔、凹陷或凹槽的平面限定。开口区可以由通孔和凹槽限 定，接触区由没有开孔、凹陷或凹槽的平面限定。开口区可以是约30％至 约85％，接触区可以是约15％至约70％。优选地，开口区可以是约45％至 约85％，接触区可以是约15％至约55％。最优选地，开口区可以是约50％ 至约65％，接触区可以是约35％至约50％。渗透性ENP带可以包括螺旋缝 合织物。渗透性ENP带可以包括以大致对称的图案排列的通孔。渗透性ENP 带可以包括以相对于机器方向大致平行的数排排列的通孔。渗透性ENP带 可以包括无端循环带。
渗透性ENP带可以包括通孔，且渗透性ENP带的至少一侧可以包括多 个凹槽，所述多个凹槽中的每一个与不同的通孔组交叉。所述多个凹槽中的 每一个可以具有宽度，每个通孔可以具有直径，其中其直径大于宽度。所 述多个凹槽中的每一个延伸进入渗透性ENP带中，进入量小于渗透性带的 厚度。
张力可以大于约30KN/m，且优选大于约50KN/m，或大于约60KN/m， 或大于约80KN/m。渗透性ENP带可以包括挠性增强聚氨酯元件。渗透性 ENP带可以包括挠性螺旋缝合织物。渗透性ENP带可以包括挠性聚氨酯元 件，其中嵌入有多根增强纱线。多根增强纱线可以包括多根机器方向纱线 和多根横向纱线。渗透性ENP带可以包括挠性聚氨酯材料和嵌入其中的多 根增强纱线，所述多根增强纱线以螺旋连接方式编织。
本发明还提供在造纸机中压榨纤维幅的方法，其中该方法包括借助一 部分渗透性带对纤维幅的接触区施加压力，其中接触区为所述部分面积的 至少约10％，优选至少约25％，且使流体流经所述渗透性带的开口区并流经 纤维幅，其中所述开口区为所述部分的至少约25％，其中在加压和流动期 间，所述渗透性带的张力为至少约30KN/m。
纤维幅的接触区可以包括与纤维幅的非接触区相比更多地受到所述部 分压榨的区域。一部分渗透性带可以包括没有开孔、凹陷或凹槽的大致平 坦的平面，且其被引导通过辊。流体可以包括空气。渗透性带的开口区可 以包括通孔和凹槽。张力可以大于约50KN/m。
所述方法进一步包括沿机器方向旋转辊，其中所述渗透性带与所述辊 协同移动且被引导越过所述辊或者被所述辊引导。渗透性带可以包括多个 凹槽和通孔，所述多个凹槽的每一个被设置在渗透性带的侧面且与不同的 通孔组交叉。加压和流动可以持续一定停留时间，所述停留时间足以产生 约25％至约55％的纤维幅固含量。优选地，固含量可以为大于约30％，最 优选大于约40％。可以获得这些固含量，无论是在带式压榨机上使用渗透 性带还是在无压榨/低压榨装置中使用渗透性带。渗透性带可以包括螺旋缝 合织物。
本发明还提供在造纸机中压榨纤维幅的方法，其中所述方法包括借助 渗透性带对纤维幅的第一部分施加第一压力，且借助渗透性带的压榨部分 对纤维幅的第二部分施加较大的第二压力，其中第二部分的面积为第一部 分的面积的至少约25％，且使空气流经所述渗透性带的开口部分，其中开 口部分的面积为施加第一和第二压力的渗透性带的压榨部分的至少约 25％，其中在加压和流动期间，所述渗透性带的张力为至少约30KN/m。
张力可以大于约50KN/m，或者可以大于约60KN/m，或者可以大于约 80KN/m。所述方法可以进一步包括沿机器方向旋转辊，其中所述渗透性带 与所述辊协同运动。开口部分的面积可以是至少约50％。开口部分的面积 可以是至少约70％。较大的第二压力可以是约30KPa至约150KPa。流动 和加压可以基本上同时进行。
该方法可以进一步包括使空气流经纤维幅达一定停留时间，所述停留 时间足以产生约25％至约55％的纤维幅固含量。停留时间可以等于或大于 约40ms，优选等于或大于约50ms。气体流量可以为约150m3/min每米机 器宽度。
本发明还提供在带式压榨机中干燥纤维幅的方法，所述带式压榨机包 括辊和包含通孔的渗透性带，其中通孔的面积为渗透性带的压榨部分的面 积的至少约25％，且其中渗透性带受到的张力为至少约30KN/m，其中该 方法包括引导渗透性带的至少压榨部分越过辊，使纤维幅在辊和渗透性带 的压榨部分之间运动，使纤维幅的至少约25％受到与通孔相邻的部分渗透 性带产生的压力，且使流体流经渗透性带的通孔和纤维幅。
本发明还提供在带式压榨机中干燥纤维幅的方法，所述带式压榨机包 括辊和包含通孔和凹槽的渗透性带，其中通孔的面积为渗透性带的压榨部 分的面积的至少约25％，且其中渗透性带受到的张力为至少约30KN/m， 其中该方法包括引导渗透性带的至少压榨部分越过辊，使纤维幅在辊和渗 透性带的压榨部分之间运动，使纤维幅的至少约10％，优选至少约25％受 到与通孔和凹槽相邻的部分渗透性带产生的压力，且使流体流经渗透性带 的通孔和凹槽以及纤维幅。
根据本发明的另一个方面，提供更有效的脱水方法，优选用于薄页纸 生产方法，其中纸幅获得高达约40％的干燥度。本发明的方法的机械和操 作成本低，且提供与TAD方法相同的纸幅质量。根据本发明所生产的薄页 纸纸幅的松密度大于约10cm3/g，高达约14至约16cm3/g。根据本发明所生 产的薄页纸幅的保水性能(通过篮式法测量)大于约10(g H2O/g纤维)，高达 约14(g H2O/g纤维)至16(g H2O/g纤维)。
本发明提供用于定量小于约42g/m2的纸幅(优选用于薄页纸级别)的新 的脱水方法。本发明还提供使用该方法的装置，还提供具有用于该方法的 关键功能的元件。
本发明的主要方面是压榨系统，其包括至少一个上层(或第一)织物、至 少一个下层(或第二)织物和布置在其间的纸幅的组件。压力产生元件的第一 表面接触至少一个上层织物。支撑结构的第二表面接触至少一个下层织物 且是渗透性的。在第一和第二表面之间设置差压场，其对至少一个上层织 物、至少一个下层织物和布置在其间的纸幅的组件施加作用，从而在该组 件上且因此在纸幅上产生机械压力。该机械压力在纸幅中产生预定的水压， 由此排出所含的水。上层织物比下层织物的粗糙度和/或可压缩性更高。在 从至少一个上层织物到至少一个下层织物的方向上引起气流，流经至少一 个上层织物、至少一个下层织物和布置在其间的纸幅的组件。
还提供了不同可能的模式和附加特征。例如，上层织物可以是渗透性 的，和/或所谓的″结构化织物”。借助非限制性实例，上层织物可以是例如 TAD织物、膜、或包括渗透性底基织物(base fabric)和与其连接的格栅(lattice grid)的织物，且所述织物由聚合物例如聚氨酯制成。织物的格栅侧可以与 吸水辊接触，同时相对侧接触纸幅。格栅还可以以相对于机器方向纱线和 横向纱线的任何角度取向。底基织物是渗透性的，格栅可以是防再湿层。 格栅也可以由复合材料，例如弹性体材料制成。格栅本身可以包括机器方 向纱线，其中复合材料围绕这些纱线形成。借助上述类型的织物，可以形 成或产生独立于机织图案的表面结构。至少对于薄页纸，重要的考虑是提 供与纸页接触的软层。
上层织物可以将纸幅传送至压榨系统或者从压榨系统传送纸幅。纸幅 可以处于上层织物的三维结构中，因此它不是平面的而是具有三维结构， 其形成高松厚纸幅。下层织物也是渗透性的。下层织物的设计使其能够储 水。下层织物还具有光滑表面。下层织物优选是具有絮状层的毛毯(felt)。 下层织物的絮状纤维的直径等于或小于约11分特，优选等于或小于约4.2 分特，更优选等于或小于约3.3分特。絮状纤维也可以是纤维的共混物。 下层织物还可以含有矢量层，其含有约67分特的纤维，该织物还可以含有 更粗的(even courser)纤维，其具有例如约100分特、约140分特或甚至更 高的分特数。这对于良好的吸水性是重要的。下层织物的絮状层和/或下层 织物本身的湿润表面可以等于或大于约35m2/m2毛毯面积，且可以优选等 于或大于约65m2/m2毛毯面积，最优选等于或大于约100m2/m2毛毯面积。 下层织物的比表面应当等于或大于约0.04m2/g毛毯重量，优选等于或大于 约0.065m2/g毛毯重量，最优选等于或大于约0.075m2/g毛毯重量。这对于 良好的吸水性是重要的。动态刚性K*[N/mm]作为可压缩性的值在小于或等 于100,000N/mm时是可接受的，优选的可压缩性小于或等于90,000N/mm， 最优选可压缩性小于或等于70,000N/mm。应当考虑下层织物的可压缩性 (由压力引起的厚度变化，mm/N)。为了使纸幅有效脱水至高的干燥水平， 这是重要的。硬表面不压榨上层织物的结构化表面的突出点之间的纸幅。 另一方面，不应当将毛毯压入三维结构太深，从而避免丧失松厚性和品质， 例如保水性能。
上层织物的可压缩性(由压力引起的厚度变化，mm/N)低于下层织物。 动态刚性K*[N/mm]作为上层织物的可压缩性的值可以大于或等于3,000 N/mm且低于下层织物。这对于保持纸幅的三维结构，即确保上层带是刚性 结构是重要的。
应当考虑下层织物的弹性。可压缩性的动态模量G*[N/mm2]作为下层 织物的弹性值在大于或等于0.5N/mm2时是可接受的，优选弹性大于或等于 2N/mm2，最优选弹性大于或等于4N/mm2。下层织物的密度应当等于或大 于约0.4g/cm3，优选等于或大于约0.5g/cm3，理想地为等于或大于约0.53 g/cm3。当纸幅速率大于约1200m/min时这是有利的。毛毯体积的减小使得 水容易被气流排出毛毯，即，使水流经毛毯。因此，脱水作用很小。下层 织物的渗透性可以低于约80cfm，优选低于约40cfm，理想地等于或低于约 25cfm。渗透性减小使得水容易被气流排出毛毯，即，使水流经毛毯。结果， 再湿润作用很小。但是，渗透性太高则会由于过于开口的结构导致空气流 速过高，对于给定的真空泵而言真空度越小，毛毯的脱水效果越差。
支撑结构的第二表面可以是平坦的(flat)和/或平面的。关于这一点，支 撑结构的第二表面可以由平坦的吸水箱形成。支撑结构的第二表面优选是 弯曲的。例如，支撑结构的第二表面可以在吸水辊或圆筒(cylinder)上形成或 者越过吸水辊或圆筒，吸水辊或圆筒的直径例如是约1m或更大或者约1.2 m或更大。例如，对于200英寸宽的制造机器而言，直径可以为约1.5m或 更大。吸水设备或圆筒可以包括至少一个吸水区。其也可以包括两个吸水 区。吸水圆筒还可以包括具有至少一个吸水弧的至少一个吸水箱。至少一 个机械压力区可以由至少一个压力场形成(即借助带的张力)或例如借助压 榨元件经由第一表面形成。第一表面可以是不可渗透带，但是开口表面朝 向第一织物，例如有槽的或盲钻的且有槽开口表面，使得空气能够从外部 流入吸水弧。第一表面可以是渗透性带。所述带可以具有至少约25％，优选 大于约35％，最优选大于约50％的开口区。带可以具有至少约10％，至少约 25％，优选高达约50％的接触区，从而具有良好的压榨接触。
而且，压力场可以由压力元件例如靴式压榨机或辊式压榨机产生。这 具有以下优点：如果不需要非常高松厚性的纸幅，则通过小心调节机械压 力载荷，该选择可以用于增加干燥度并因此增大产量至所需值。由于第二 织物较为柔软，纸幅在三维结构的突起点(谷)之间至少部分地受到压榨。优 选在吸水区之前(无再湿)，之后或之间布置额外压力场。将上层渗透性带设 计成能够耐大于约30KN/m，优选约50KN/m或更高，例如约80KN/m的 高张力。通过利用该张力，产生的压力大于约0.3巴，优选约1巴或更高， 可以是例如约1.5巴。根据公知的公式p＝S/R，压力“P”取决于张力″S″和吸 水辊的半径“R”。从公式可以看出，辊的直径越大，需要达到所需压力的张 力越大。上层带也可以是不锈钢和/或金属带和/或聚合物带。渗透性上层带 可以由增强塑料或合成材料制成。其也可以是螺旋缝合织物。优选地，所 述带可以被驱动以避免第一和第二织物和纸幅之间的剪切力。吸水辊也可 以被驱动。这些元件都可以被独立驱动。
第一表面可以是被提供压力载荷的穿孔块支撑的渗透性带。
气流可以由非机械压力场单独或组合如下形成：使用吸水辊的吸水箱 中的负压或者使用平坦的吸水箱，或者使用例如烘缸罩的压力产生元件的 第一表面上的过压，所述压力产生元件中供应有空气，例如约50℃至约 180℃的热空气，优选约120℃至约150℃，还优选蒸汽。如果离开流浆箱 的纸浆温度小于约35℃，则这样的高温是特别重要和优选的。这是不进行 浆料精磨或进行低程度的浆料精磨的生产方法的情况。当然，可以组合上 述所有或部分特征。
烘缸罩中的压力可以小于约0.2巴，优选小于约0.1巴，最优选小于约 0.05巴。向烘缸罩供应的空气流的流速可以小于或优选等于借助真空泵从 吸水辊吸水的速率。所需的空气流流速为每米机器宽度约140m3/min。在大 气压下，供应给烘缸罩的空气流的流速可以为每米机器宽度等于约500 m3/min。在约25℃下，使用真空泵将其抽出吸水辊的流速可以具有约0.6 巴的真空水平。
吸水辊可以被织物包装和压力产生元件例如带部分包裹，由此第二织 物具有最大的包裹弧度“a1”并最后离开弧形区。纸幅和第一织物一起第二位 离开，压力产生元件最先离开。压力产生元件的弧度大于吸水箱的弧度。 这是重要的，因为在低的干燥度下，机械脱水比气流脱水更有效。较小的 吸水弧度“a2”应当足够大以保证气流有足够的停留时间以达到最大干燥度。 停留时间T应当大于约40ms，优选大于约50ms。对于约1.2m的辊直径 和约1200m/min的机器速率而言，弧度“a2”应当大于约76度，优选大于约 95度。公式是：a2＝[停留时间*速率*360/辊的周长]。
第二织物可以被例如添加到溢流压区喷淋器(flooded nip shower)中的蒸 汽或工艺用水加热，以改进脱水性能。高温使得水容易流经毛毯。所述带 还能够被加热器或被烘缸罩或蒸汽箱加热。特别是在薄页纸造纸机成形器 是双网成形器时，TAD-织物可被加热。这是因为，如果所述成形器是新月 形成形器，则TAD织物将包裹成形辊且因此将被流浆箱注射的浆料加热。
本文所述的方法具有许多优点。在现有技术的TAD方法中，需要10 个真空泵来将纸幅干燥至约25％的干燥度。另一方面，使用本发明的高级 脱水系统，只需要6个真空泵将纸幅干燥至约35％，而且，使用现有技术 的TAD方法，必须干燥纸幅至约60％至约75％的高干燥水平，否则将会产 生不良的水份交叉分布(moisture cross profile)。这样，浪费了大量能量且仅 仅少量使用扬克式烘缸/烘缸罩能力。本发明的系统能够使纸幅在第一步中 干燥至约30％至约40％的特定干燥水平，具有良好的水份交叉分布。在第 二步中，可以使用与本发明系统组合的常规扬克式烘缸/烘缸罩(穿透)干燥 器将干燥度增加至高于约90％的最终干燥度。产生该干燥水平的一种方法 可以包括借助Yankee上的烘缸罩进行更有效的穿透干燥。
借助本发明的系统，不需要通风干燥。使用本发明系统，采用在将纸 页从35％干燥至90％固含量的总体穿透干燥能力，生产与TAD机器上生产 的相同品质的纸。
本发明还提供用于造纸机的带式压榨机，其中带式压榨机包括具有外 表面和至少一个吸水区的真空辊。渗透性带包括第一面且被引导越过所述 真空辊的所述外表面的一部分。渗透性带的张力为至少约30KN/m。第一 面的开口区为至少约25％，接触区为至少约10％，优选至少约25％。
所述至少一个吸水区的圆周长度可以为约200mm至约2,500mm。圆 周长度可以限定约80度至约180度的弧度。圆周长度可以限定约80度至 约130度的弧度。至少一个吸水区可以被调整用于施加真空达等于或大于 约40ms的停留时间。停留时间可以等于或大于约50ms。渗透性带可以对 所述真空辊施加压力达等于或大于约40ms的第一停留时间。至少一个吸水 区可以被调整用于施加真空达等于或大于约40ms的第二停留时间。第二停 留时间可以等于或大于约50ms。第一停留时间可以等于或大于约50ms。 渗透性带可以包括至少一个螺旋缝合织物。至少一个螺旋缝合织物可以包 括合成材料、塑料、增强塑料和/或聚合物材料。至少一个螺旋缝合织物可 以包含不锈钢。至少一个螺旋缝合织物的张力可以是约30KN/m至约80 KN/m。张力可以是约35KN/m至约70KN/m。
本发明还提供用于压榨和干燥纸幅的方法，其中该方法包括使用压力 产生元件压榨至少一个第一织物和至少一个第二织物之间的纸幅，同时使 流体流经所述纸幅和至少一个第一和第二织物。
压榨可以进行等于或大于约40ms的停留时间。停留时间可以等于或大 于约50ms。同时的运动可以进行等于或大于约40ms的停留时间。停留时 间可以等于或大于约50ms。压力产生元件可以包括施加真空的装置。真空 可以大于约0.5巴。真空可以大于约1巴。真空可以大于约1.5巴.
附图说明
参考以下对本发明的实施方式的详细描述并结合附图，本发明的上述 和其他特征和优点及其实现方式将会更加显而易见且更加容易理解。附图 中：
图1是根据本发明的带式压榨机的实施方式，高级脱水系统的横截面 示意图；
图2是图1的带式压榨机的渗透性带的一个侧面的俯视图；
图3是图2的渗透性带的相对侧的视图；
图4是图2和3的渗透性带的横截面图；
图5是图2-4的渗透性带的放大横截面图；
图5a是图2-4的渗透性带的放大横截面图，并示出任选的三角形凹槽；
图5b是图2-4的渗透性带的放大横截面图，并示出任选的半圆形凹槽；
图5c是图2-4的渗透性带的放大横截面图，并示出任选的梯形凹槽；
图6是图3的渗透性带沿剖面线B-B的横截面图；
图7是图3的渗透性带沿剖面线A-A的横截面图；
图8是图3的渗透性带的另一实施方式沿剖面线B-B的横截面图；
图9是图3的渗透性带的另一实施方式沿剖面线A-A的横截面图；
图10是本发明的渗透性带的另一实施方式的俯视图；
图11是图10的渗透性带的一部分的侧视图；
图12是根据本发明的带式压榨机的实施方式的另一高级脱水系统的横 截面示意图；
图13是可以用在本发明的高级脱水系统中的一种脱水织物的局部放大 视图；
图14是可以用在本发明的高级脱水系统中的另一种脱水织物的局部放 大视图；
图15是本发明的高级脱水系统的压榨部分的一种实施方式的放大横截 面示意图；
图16是本发明的高级脱水系统的压榨部分的另一种实施方式的放大横 截面示意图；
图17是根据本发明的带式压榨机的另一实施方式的又一高级脱水系统 的横截面示意图；
图18是可以用在本发明的高级脱水系统中的任选的渗透性带的局部侧 视图；
图19是可以用在本发明的高级脱水系统中的另一任选的渗透性带的局 部侧视图；
图20是使用本发明的压榨块的带式压榨机的实施方式，再一高级脱水 系统的横截面示意图；
图21是使用本发明的压榨辊的带式压榨机的实施方式，再一高级脱水 系统的横截面示意图；
图22a-b示出可以测量接触区的一种方法；
图23a示出可以用在本发明中的Ashworth金属带的区域。黑色表示的 金属带部分代表接触区，白色表示的金属带部分代表非接触区；
图23b示出可以用在本发明中的Cambridge金属带的区域。黑色表示的 金属带部分代表接触区，白色表示的金属带部分代表非接触区；
图23c表示可以用在本发明中的Voith织物缝合织物的区域。黑色表示 的带部分代表接触区，白色表示的带部分代表非接触区。
在这些图中，相应的附图标记表示相应的部件。本文给出的示例性实 施方式示例一种或多种本发明可接受的或优选的实施方式，这些示例不能 解释为以任何方式限制本发明的范围。

本文示出的细节以实施例的方式给出，且仅为了示例性地讨论本发明 的实施方式，并为提供认为是最有用的和容易理解本发明的原理和构思的 描述而给出。关于这一点，不试图更详细地示出本发明的结构细节，仅仅 为了基本理解本发明，说明书和附图使得本领域的技术人员知晓实践中如 何实现本发明的形式。
参见附图，特别是图1，示出用于处理纤维幅12的高级脱水系统ADS。 系统10包括织物14、吸水箱16、真空辊18、脱水织物20、带式压榨机组 件22、烘缸罩24(其可以是热空气烘缸罩)、引纸(pick up)吸水箱26、真空 吸水箱28、一个或多个喷淋单元30，以及一个或多个白水回收装置 (save-all)32。纤维材料幅12通常从右侧进入系统10，如图1所示。纤维幅 12是预先成型的纸幅(即，由未示出的装置预先形成)，其被放置在织物14 上。从图1可以明显看出，吸水设备16提供对纸幅12一侧的吸水，同时 吸水辊18提供对纸幅12相对侧的吸水。
纤维幅12在机器方向M上被织物14移动通过一个或多个导向辊并通 过吸水箱16。在真空箱16中，从纸幅12中除去足够的水份，以达到在运 行的通常或标称20克/米(gsm)纸幅上约15％至约25％的固含量。真空箱16 中的真空水平为约-0.2至约-0.8巴，优选在约-0.4至约-0.6巴下操作。
当纤维幅12沿机器方向M运行时，其接触脱水织物20。脱水织物20 可以是无端循环带，其被多个导向辊引导且还被引导围绕吸水辊18。脱水 带20可以是所示类型的脱水织物，如图13或14所示。脱水织物20还可 优选是毛毯。然后纸幅12朝向织物14和脱水织物20之间的真空辊18运 行。真空辊18沿机器方向M旋转，且在约-0.2至约-0.8巴的真空水平下操 作，优选在至少约-0.4巴下操作，最优选在至少约-0.6巴下操作。借助非限 制性实例，辊18的真空辊外壳的厚度可以是约25mm至约75mm。通过吸 水区Z中的纸幅12的平均气流速率可以是约150m3/min每米机器宽度。织 物14、纸幅12和脱水织物20被引导通过由真空辊18和渗透性带34形成 的带式压榨机22。如图1所示，渗透性带34是单根无端循环带，其被多个 导向辊引导，且被压向真空辊18，从而形成带式压榨机22。
上层织物14将纸幅12输送至压榨系统和离开压榨系统22。纸幅12位 于上层织物14的三维结构中，因此其不是平坦的，而是还具有三维结构， 该结构产生高松厚纸幅。下层织物20也是渗透性的。使下层织物20的设 计能够储水。下层织物20也具有光滑表面。下层织物20优选是具有絮状 层的毛毯。下层织物20的絮状纤维的直径等于或小于约11分特，优选等 于或小于约4.2分特，，更优选等于或小于约3.3分特。絮状纤维也可以是 纤维的共混物。下层织物20也可以含有矢量层，其含有约67分特的纤维， 且可以含有更粗的纤维(courser fiber)，例如具有约100分特，约140分特 或甚至更高的分特数。这对于良好的吸水性而言是重要的。下层织物20的 絮状层和/或下层织物本身的湿润表面可以等于或大于约35m2/m2毛毯面 积，优选等于或大于约65m2/m2毛毯面积，最优选等于或大于约100m2/m2 毛毯面积。下层织物20的比表面应当等于或大于约0.04m2/g毛毯重量，优 选等于或大于约0.065m2/g毛毯重量，最优选等于或大于约0.075m2/g毛毯 重量。这对于良好的吸水性而言是重要的。动态刚性K*[N/mm]作为可压缩 性的值在小于或等于100,000N/mm时是可接受的，优选的可压缩性小于或 等于90,000N/mm，最优选可压缩性小于或等于70,000N/mm。应当考虑下 层织物20的可压缩性(由压力引起的厚度变化，mm/N)。为了使纸幅有效脱 水至高的干燥水平，这也是重要的。硬表面不应当压榨上层织物的结构化 表面的突出点之间的纸幅12。另一方面，不应当将毛毯压入三维结构太深， 从而避免丧失松厚性和品质，例如保水性能。
真空区Z的圆周长度可以是约200mm至约2500mm，优选约800mm 至约1800mm，更优选约1200mm至约1600mm。离开真空辊18的纸幅 12中的固含量将在约25％至约55％之间变化，取决于真空压力和渗透性带 上的张力以及真空区Z的长度和纸幅12在真空区Z中的停留时间。真空区 Z中的纸幅12的停留时间足以导致固含量为约25％至约55％。
参见图2-5，示出带式压榨机22的渗透性带34的一个实施方式的细节。 带34包括多个通孔36。通孔36以穿孔图案38设置，图2示出它的一个非 限制性实例。如图3-5所示，带34包括设置在带34一侧(即，带34的外侧 或接触织物14的侧面)上的凹槽40。渗透性带34被传送从而与织物14的 上表面啮合，由此用于将织物14压向带式压榨机22中的纸幅12。这又导 致纸幅12被压向织物20，其被真空辊18支撑。当该暂时的结合或压榨啮 合围绕真空辊18沿机器方向M继续时，遇到真空区Z。真空区Z接收来自 烘缸罩24的气流，这意味着空气从烘缸罩24流出，通过渗透性带34，通 过织物14并通过干燥中的纸幅12，最后通过带20并进入真空区Z。这样， 从纸幅12中抽取水份并经由织物20和真空辊18的多孔表面转移水份。结 果，纸幅12同时受到压榨和气流。借助真空系统(未示出)被抽入或导入真 空辊18中的大部分水份被排出。但是，来自辊18表面的一些水份被一个 或多个白水回收装置10收集，所述白水回收装置安装在真空辊18下方。 当纸幅12离开带式压榨机22时，织物20与纸幅12分离，纸幅12继续与 织物14一起通过真空引纸设备12。设备26额外地从织物14和纸幅12抽 取水份从而稳定纸幅12。
织物20运行通过一个或多个喷淋单元30。这些单元30向织物20施加 水份，从而清洁织物20。然后，织物20通过真空吸水箱28，真空吸水箱 从织物20中除去水份。
织物14可以是结构化织物14，其可以具有反映在纸幅12上的三维结 构，形成纸幅12的较厚的枕型区。结构化织物14可以具有例如约44目， 对于毛巾纸而言约30目至约50目，对于卫生纸而言约50目至约70目。 这些枕型区在带式压榨机22中压榨期间受到保护，因为它们位于结构化织 物14的本体内。如此，带式压榨机组件22对纸幅12施加的压榨对纸幅或 纸页品质不造成不良影响。同时，其增大了真空辊18的脱水速率。如果带 34用在无压榨/低压榨装置中，则压力可以通过脱水织物也称作压榨织物传 递。此时，纸幅12不受结构化织物14的保护。但是，使用带34仍然是有 利的，因为压区比常规压榨机长得多，这导致更低的比压力(specific pressure) 和对纸幅12的更小或降低的纸页压实。
图2-5所示的渗透性带34可以由金属、不锈钢和/或聚合物材料(或者这 些材料的组合)制成，且能够提供约30KPa至约150KPa，优选大于约70KPa 的低压榨水平。这样，如果吸水辊18的直径为约1.2米，则带34的织物 张力可以大于约30KN/m，优选大于约50KN/m。压榨织物14的渗透性带 34(被真空辊18间接支撑)的压榨长度可以至少等于或大于辊18的吸水区Z 的圆周长度。当然，本发明还设想，渗透性带34的接触部分(即，被辊18 引导或越过辊18的带部分)可以比吸水区Z短。
如图2-5所示，渗透性带34具有通孔36的图案38，其可以例如通过 在其中钻孔、激光切割或蚀刻形成或者织在其中而形成。渗透性带34还可 以基本上是单平面，即，没有图3-5所示的凹槽40。具有凹槽40的带34 的表面可以沿带式压榨机22中的渗透性带34的运行部分接触织物14。每 个凹槽40都与一组或一排孔36连接，从而使空气通过并在带34中分布。 这样，空气沿凹槽40分布。因此，凹槽40和开孔36构成带34的开口区， 且与接触区(即带34表面对织物14或纸幅12施加压力的区域)相邻设置。 空气经由孔36从包含凹槽40的一侧的相对侧进入渗透性带34，然后移动 到凹槽40中并沿凹槽40流动，且流经织物14、纸幅12和织物20。从图3 可以看出，孔36的直径大于凹槽40的宽度。尽管圆形孔36是优选的，但 是它们并不必须是圆形的，且可以具有执行所需功能的任何形状或构型。 而且，虽然图5示出的凹槽40具有大致矩形的横截面，但是凹槽40可以 具有不同的横截面外形，图5a所示的三角形横截面，图5c所示的梯形横截 面，或者，如图5b所示的半圆形或半椭圆形横截面。渗透性带34和真空 辊18的组合表现出增加纸页固含量至少约15％。
借助非限制性实例，图3所示的大致平行的凹槽40的宽度可以是约2.5 mm，且从外表面(即，与带14接触的表面)测量的凹槽40的深度可以是约 2.5mm。通孔36的直径可以是约4mm。在宽度方向上测量的凹槽40之间 的距离可以是约5mm。开孔36之间的纵向距离(从中心线测量)可以是约6.5 mm。开孔36、各排开孔或凹槽40之间的距离(沿宽度方向从中心线测量) 可以是约7.5mm。每隔一排开孔的开孔36可以偏离约一半，从而相邻开孔 之间的纵向距离可以是同排开孔36之间的距离的一半，例如6.5mm的一 半。带34的整体宽度可以比纸张宽度宽约160mm，无端循环带34的整体 长度可以为约20m。带34的张力极限可以是例如约30KN/m至约50KN/m。
图6-11示出可以用在图1所示类型的带式压榨机22中的渗透性带34 的非限制性实施方式。图6-9所示的带34可以是由挠性增强聚氨酯42制成 的宽压区压榨带。其也可以是图10和11所示类型的螺旋缝合织物48。渗 透性带34也可以是GB 2141749A所述类型的螺旋缝合织物，该专利的全部 内容通过引用并入本文。图6-9所示的渗透性带34还提供约30至约150 KPa，优选大于约70KPa的低压榨水平。这使得例如直径为1.2米的吸水辊 能够提供大于约30KN/m，优选大于约50KN/m的织物张力，该张力还可 以大于约60KN/m，且大于约80KN/m。压榨织物14的渗透性带34(被真 空辊18间接支撑)的压榨长度可以至少等于或大于辊18的吸水区Z。当然， 本发明还设想渗透性带34的接触部分可以比吸水区Z短。
参考图6和7，带34可以具有聚氨酯基质(matrix)42的形式，其具有 渗透性结构。渗透性结构可以具有织造结构的形式，具有至少部分地嵌入 聚氨酯基质42中的增强机器方向纱线44和横向纱线46。带34还包括通孔 36和大致平行的纵向凹槽40，其连接如图3-5所示实施方式中的数排开孔。
图8和9示出带34的另一实施方式。带34包括聚氨酯基质42，其具 有螺旋缝合织物48形式的渗透性结构。缝合织物48至少部分地嵌入聚氨 酯基质42。孔36延伸穿过带34和可以至少部分地切断部分螺旋缝合织物 48。大致平行的纵向凹槽40还连接数排开孔，如上述实施方式。本说明书 中描述的螺旋缝合织物还可以由聚合物材料制成和/或优选受到约30KN/m 至80KN/m，优选约35KN/m至约50KN/m的张力。这为不能够承受高张 力的带提供改进的可运行性，与充分的纸幅脱水平衡。
借助非限制性实例并参考图6-9所示的实施方式，图7所示的大致平行 的凹槽40的宽度可以是约2.5mm，且从外表面测量的凹槽40的深度(即， 与带14接触的表面)可以是约2.5mm。通孔36的直径可以是约4mm。在 宽度方向上测量的凹槽40之间的距离可以是约5mm。开孔36之间的纵向 距离(从中心线测量)可以是约6.5mm。开孔36，数排开孔或凹槽40之间的 距离(沿宽度方向，从中心线测量)可以是约7.5mm。每隔一排开孔的开孔 36可以偏离约一半，从而相邻开孔之间的纵向距离可以是同排开孔36之间 的距离的一半，例如6.5mm的一半。带34的整体宽度可以比纸张宽度大 约160mm，无端循环带34的整体长度可以为约20m。
图10和11示出渗透性带34的再一实施方式。在该实施方式中，纱线 50通过使用横向纱线52加捻大致螺旋形的织造纱线50而互连，从而形成 缝合织物48。该带的非限制性实例可以包括Ashworth金属带、Cambridge 金属带和Voith织物缝合织物，如图23a-c所示。本说明书中描述的螺旋缝 合织物还可以由聚合物材料制成和/或优选受到约30KN/m至80KN/m，优 选约35KN/m至约50KN/m的张力。这为不能够承受高张力的带提供改进 的可运行性，与充分的纸幅脱水平衡。图23a示出可以用在本发明中的 Ashworth金属带的区域。黑色表示的金属带部分代表接触区，白色表示的 金属带部分代表非接触区。Ashworth带是受到约60KN/m张力的金属缝合 带。开口区可以为约75％至约85％。接触区可以为约15％至约25％。图 23b示出优选用在本发明中的Cambridge金属带的区域。黑色表示的金属带 部分代表接触区，白色表示的金属带部分代表非接触区。Cambridge带是受 到约50KN/m张力的金属缝合带。开口区可以为约68％至约76％。接触区 可以为约24％至约32％。最后，图23c表示最优选用在本发明中的Voith 织物缝合织物的区域。黑色表示的带部分代表接触区，白色表示的带部分 代表非接触区。Voith织物带是受到约40KN/m张力的聚合物缝合织物。开 口区可以为约51％至约62％。接触区可以为约38％至约49％。
使用前面的实施方式，图10和11中所示的渗透性带34能够在至少约 30KN/m至至少约50KN/m或更高的高运行张力下运行，且可以具有约10％ 或更大的表面接触区和约15％或更大的开口区。开口区可以是约25％或更 大。图10和11所示的渗透性带34的组成可以包括薄螺旋缝合结构，其具 有位于渗透性带34内的支撑层。螺旋缝合织物可以由金属和/或不锈钢制 成。而且，渗透性带34可以是螺旋缝合织物34，其接触区为约15％至约 55％，其开口区为约45％至约85％。更优选地，螺旋缝合织物34的开口区 可以为约50％至约65％，其接触区可以为约35％至约50％。
下面描述使用图1所示的高级脱水系统(ADS)10的方法。ADS 10使用 带式压榨机22，从而在纸幅最初成型之后在纸幅到达带式压榨机22之前除 去纸幅12中的水份。渗透性带34在带式压榨机22中运行，从而与织物14 的表面啮合，从而使织物14进一步压榨纸幅12，由此将纸幅12压向织物 20，所述织物被真空辊18支撑。带34施加的物理压力对纸幅12中的水施 加一些水压，使其朝向织物14和20流动。随着纸幅12、织物14和20的 结合，带34继续沿机器方向M绕真空辊18继续运行，其进入真空区Z， 来自烘缸罩24的空气流经该区，流经渗透性带34，流经织物14，从而干燥 纸幅12。被来自纸幅12的气流吸取的水份进一步前进通过织物20和真空 辊18的多孔表面。在渗透性带34中，来自烘缸罩24的干燥空气通过通孔 36，在流经织物14之前沿凹槽40分布。当纸幅12离开带式压榨机22时， 带34与织物14分离。之后的短时间内，织物20与纸幅12分离，纸幅12 继续与织物14一起通过真空引纸单元26，所述单元额外地从织物14和纸 幅12抽取水份。
与标准靴式压榨机相比，本发明的渗透性带34能够在极长的压区(即， 比靴式压榨机长10倍)上施加线性力，由此保证长的停留时间，在该时间内 对纸幅12施加压力。这导致非常低的比压力(即，比靴式压榨机低20倍)， 从而减小纸页压缩并增大纸页品质。本发明进一步允许借助在压区本身处 通过纸幅的气流同时真空和压榨脱水。
图12示出用于处理纤维幅112的方法的又一高级脱水系统110。系统 110包括上层织物114，真空辊118，脱水织物120，带式压榨机组件122， 烘缸罩124(其可以是热空气烘缸罩)，真空吸水箱128，一个或多个喷淋单 元130，一个或多个白水回收装置132，一个或多个加热器单元129。纤维材 料幅112通常从右侧进入系统110，如图12所示。纤维幅112是预先成型 的纸幅(即，由未示出的装置预先成型)，其位于织物114上。正如图1的情 况一样，吸水装置(未示出但与图1中的装置16相似)可以提供对纸幅112 一侧的吸水，同时吸水辊118提供对纸幅112相对侧的吸水。
织物114沿机器方向M移动纤维幅112，使其通过一个或多个导向辊。 虽然不必要，但是在到达吸水辊之前，纸幅112的足量水份可能已经被除 去，从而达到在运行的通常或标称20克/平方米(gsm)纸幅上约15％至约 25％的固含量。这可以通过在真空箱(未示出)中的约-0.2至约-0.8巴真空水 平下的真空来实现，优选的操作水平为约-0.4至约-0.6巴。
当纤维幅112沿机器方向M运行时，其接触脱水织物120。脱水织物 120可以是无端循环带，其被多个导向辊引导并被引导绕过吸水辊118。然 后纸幅112向织物114和脱水织物120之间的真空辊118运行。真空辊118 可以是驱动辊，其沿机器方向M旋转，并在约-0.2至约-0.8巴的真空水平 下工作，优选的工作水平为至少约-0.4巴。借助非限制性实例，辊118的真 空辊外壳的厚度可以是25mm至75mm。通过吸水区Z的区域中的纸幅112 的平均气体流量可以是每米机器宽度约150m3/min。织物114、纸幅112和 脱水织物120被引导通过由真空辊118和渗透性带134形成的带式压榨机 122。如图12所示，渗透性带134是单根无端循环带，其被多个导向辊引 导并压榨真空辊118，从而形成带式压榨机122。为了控制和/或调节带134 的张力，提供张力调节辊TAR作为其中一个导向辊。
真空区Z的圆周长度可以是约200mm至约2500mm，优选约800mm 至约1800mm，更优选约1200mm至约1600mm。离开真空辊118的纸幅 112中的固含量将在约25％至约55％之间变化，取决于真空压力和渗透性带 上的张力以及真空区Z的长度和纸幅112在真空区Z中的停留时间。纸幅 112在真空区Z中的停留时间足以导致该固含量为约25％至约55％。
因此，图12所示的压榨系统使用至少一个上层或第一渗透性带或织物 114，至少一个下层或第二带或织物120和置于其间的纸幅112，从而形成 可以被引导通过由辊118和渗透性带134形成的带式压榨机122的组件。 压力产生元件134的第一表面接触至少一个上层织物114。支撑结构118 的第二表面接触至少一个下层织物120，且其是渗透性的。在第一和第二表 面之间设置差压场，作用于至少一个上层和至少一个下层织物和置于其间 的纸幅的组件。在该系统中，在该包装上且因此在纸幅112产生机械压力。 该机械压力在纸幅112中产生预定的水压，从而排出所含的水。上层织物 114比下层织物120具有更高的粗糙度和/或可压缩性。在从至少一个上层 织物114到至少一个下层织物120的方向上产生气流，通过至少一个上层 114、至少一个下层织物120和置于其间的纸幅112的组件。
上层织物114可以是渗透性和/或所谓的″结构化织物″。借助非限制性 实例，上层织物114可以是例如TAD织物。烘缸罩124可以被蒸汽箱代替， 蒸汽箱具有可组装结构(sectional construction)或设计，从而影响水份或纸幅 的干燥交叉分布。
参考图13，下层织物120可以是膜或织物，其包括渗透性底基织物BF 和与其相连的格栅LG，且下层织物120由聚合物例如聚氨酯制成。织物120 的格栅LG侧可以接触吸水辊118，而相对侧接触纸幅112。格栅LG可以 通过各种已知的技术例如挤出技术或丝网印刷技术固定或排列在底基织物 BF上。如图13所示，格栅LG可以以相对于机器方向纱线MDY和横向纱 线CDY成一定角度取向。虽然该取向使得没有格栅LG部分与机器方向纱 线MDY对齐，但是也可以使用其他取向，例如图14所示的取向。虽然格 栅LG被示为具有相当均匀的格栅图案，但是该图案也可以是不连续的和/ 或至少部分不对称的。而且，格栅结构的互连之间的材料可以采取曲线路 线而不是基本上直线的，如图13所示。格栅LG也可以由合成材料例如聚 合物或具体地聚氨酯制成，其本身通过其内在粘结性能与底基织物BF连 接。由聚氨酯制备格栅LG赋予其良好的摩擦性能，使得其很好地固定在真 空辊118上。这促使气体的垂直流动且消除了任何“X，Y平面”的泄漏。空 气的速率足以防止一旦水流经格栅LG发生任何再湿。额外地，格栅LG可 以是透气性为约35cfm或更小，优选约25cfm的穿孔疏水薄膜。格栅LG 的孔或孔洞可以是约15微米。因此，格栅LG能够提供良好的高速垂直气 体流动，从而防止再湿(rewet)。借助这样的织物120，能够形成或产生独立 于机织图案的表面结构。
参考图14，可以看出，下层脱水织物120可以具有接触真空辊118的 侧面，其还包括渗透性底基织物BF和格栅LG。底基织物BF包括机器方 向复丝纱线MDY(其也可以是单纱或加捻单纱或者由相同或不同聚合物材 料制成的复丝和单丝加捻和非捻纱线的组合)和横向复丝纱线CDY(其也可 以是单纱或加捻单纱或者由相同或不同聚合物材料制成的复丝和单丝加捻 和非捻纱线的组合)，且与格栅LG连接，从而形成所谓的“防再湿层”。格 栅可以由复合材料制成，所述材料例如是弹性体材料，其可以与图13所示 的格栅相同。从图14可以看出，格栅LG本身包括机器方向纱线GMDY， 围绕这些纱线形成有弹性体材料EM。因此，格栅LG可以是在弹性体材料 EM和机器方向纱线GMDY上形成的复合格垫(composite grid mat)。关于这 一点，格栅机器方向纱线GMDY可以在以基本上平行的排放置在模具中之 前预涂布有弹性体材料EM，所述模具用于再加热弹性体材料EM，使其再 次流动成图14中所示格栅LG的图案。其他弹性体材料EM也可以放入模 具中。为了形成复合层，格栅结构LG然后通过许多技术中的一种与底基织 物BF连接，所述技术包括将格栅LG层压在渗透性底基织物BF上，在将 其保持在靠着渗透性底基织物BF的位置处熔融弹性体涂布纱线或通过将 格栅LG再熔融在渗透性底基织物BF上。另外，可以使用粘合剂将格栅LG 固定在渗透性底基织物BF上。复合层LG应当能够良好地与真空辊118 密封，以防止“X，Y平面”的泄漏并产生垂直气体流动防止再湿。使用这种 织物，能够形成或产生独立于机织图案的表面结构。
图13和14所示的带120也可以用于代替图1的装置中的带20。
图15放大了压榨机中的一种可能装置。吸水支撑表面SS用于支撑织 物120、114、134和纸幅112。吸水支撑表面SS具有吸水开孔SO。开孔 SO优选在入口侧被斜切从而提供更多的吸气。对于使用例如图24所示类 型的吸水箱的吸水装置而言，表面SS通常可以是平直的。优选地，吸水表 面SS是吸水辊118的运动弯曲辊带(moving curved roll belt)或夹套。此时， 带134可以是本文已经描述类型的张紧螺旋缝合带。带114可以是结构化 织物，且带120可以是上述类型的脱水毛毯。在该装置中，潮湿空气从带 134上方抽出并通过带114、纸幅112和带120，最终通过开孔SO并进入 吸水辊118。图16所示的另一种可能性将吸水表面SS设置成吸水辊118的 运动弯曲辊带或夹套，带114可以是SPECTRA膜。此时，带134可以是本 文所述类型的张紧螺旋缝合带。带120可以是上述类型的脱水毛毯。在该 装置中，潮湿空气也从带134上方抽出并通过带114、纸幅112和带120， 最终通过开孔SO并进入吸水辊118。
图17示出另一方式，其中纸幅112可以被干燥。此时，渗透性支撑织 物SF(其可以与织物20或120相似)在吸水箱SB上方运动。吸水箱SB使 用封条S密封在带SF的下侧表面。支撑带114具有TAD织物的形式且携 带纸幅112进入由带PF、设置在其中的压榨装置PD、支撑带SF和固定吸 水箱SB形成的压榨机中。循环压榨带PF可以是本文所述类型和/或图18 和19所示类型的张紧螺旋缝合带。带PF也可以替代性地是凹槽带和/或其 可以是渗透性的。在该装置中，压榨装置PD使用作用于带SF的压榨力PF 压榨带PF，同时吸水箱SB对带SF、纸幅112和带114施加真空。在压榨 过程中，可以至少从带114、纸幅112和带SF中抽出潮湿空气，并最终进 入吸水箱SB。
因此，上层织物114可以将纸幅112输送至压榨机和/或压榨系统，以 及从压榨机和/或压榨系统输送纸幅112。纸幅112可以位于上层织物114 的三维结构中，因此其不是平直的，但是还具有三维结构，该结构产生高 松厚纸幅。下层织物120也是渗透性的。使下层织物120的设计能够储水。 下层织物120也具有光滑表面。下层织物120优选是具有絮状层的毛毯。 下层织物120的絮状纤维的直径可以等于或小于约11分特，优选等于或 小于约4.2分特，更优选等于或小于约3.3分特。絮状纤维也可以是纤维 的共混物。下层织物120也可以含有矢量层，其含有至少约67分特的纤 维，且可以含有更粗的纤维(courser fiber)，例如具有至少约100分特，至少 约140分特或甚至更高的分特数。这对于良好的吸水性而言是重要的。下 层织物120的絮状层和/或下层织物120本身的湿润表面可以等于或大于约 35m2/m2毛毯面积，优选等于或大于约65m2/m2毛毯面积，最优选等于或大 于约100m2/m2毛毯面积。下层织物120的比表面应当等于或大于约0.04 m2/g毛毯重量，优选等于或大于约0.065m2/g毛毯重量，最优选等于或大于 约0.075m2/g毛毯重量。这对于良好的吸水性而言是重要的。
上层织物114的可压缩性(压力导致的厚度变化，mm/N)小于下层织物 120。为了保持纸幅112的三维结构，即，为了确保上层带114是刚性结构， 这是重要的。
应当考虑下层织物120的弹性。下层织物120的密度应当等于或大于 约0.4g/cm3，优选等于或大于约0.5g/cm3，理想地等于或大于约0.53g/cm3。 这在纸幅速率大于1200m/min时是有利的。减小的毛毯体积使水更加容易 在气流作用下流出毛毯120，即，使水流经毛毯120。因此，脱水效果更低。 下层织物120的渗透性可以低于约80cfm，优选低于40cfm，理想地等于 或低于25cfm。减小的渗透性使得水更容易在气流作用下离开毛毯120，即， 使水流经毛毯120。因此，脱水效果更低。但是，过高的渗透性将由于过于 开口的结构导致过高的气体流动、对于给定真空泵而言更低的真空水平， 且更低的毛毯脱水效果。
支撑结构的第二表面，即，支撑带120的表面，可以是平直的和/或平 面的。关于这一点，支撑结构SF的第二表面可以由平坦的吸水箱SB形成。 支撑结构SF的第二表面优选是曲线的。例如，支撑结构SS的第二表面可 以在直径约为g.t.1m的吸水辊118或圆筒上形成或者越过直径约为g.t.1m 的吸水辊118或圆筒。吸水辊118或圆筒118可以包括至少一个吸水区Z。 其也可以包括两个吸水区Z1和Z2，如图20所示。吸水圆筒218也可以包 括至少一个吸水箱，其具有至少一个吸水弧。至少一个机械压力区可以由 至少一个压力场(即，通过带的张力)或通过如压榨元件经由第一表面产生。 第一表面可以是非渗透性带134，但是开口表面朝向第一织物114，例如， 带凹槽的或盲钻的和带凹槽的开口表面，使得空气能够从外部进入吸水弧。 第一表面可以是渗透性带134。该带可以具有至少约25％，优选大于约35％， 最优选大于约50％的开口区。带134可以具有至少约10％，至少约25％， 优选高达约50％的接触区，从而具有良好的压榨接触。
图20示出用于处理纤维幅212的另一高级脱水系统210。系统210包 括上层织物214、真空辊218、脱水织物220和带式压榨机组件222。未示 出的其他任选特征包括烘缸罩(其可以是热空气烘缸罩或蒸汽箱)、一个或多 个真空吸水箱、一个或多个喷淋单元、一个或多个白水回收装置和一个或 多个加热器单元，如图1和12。纤维材料幅212通常从右侧进入系统210， 如图20所示。纤维幅212是预先成型的纸幅(即，由未示出的装置预先成型)， 其位于织物214上。从图1可以看出，吸水装置(未示出但与图1中的装置 16相似)可以提供对纸幅212一侧的吸水，同时吸水辊218提供对纸幅212 相对侧的吸水。
织物214(可以是TAD织物)沿机器方向M移动纤维幅212，使其通过 一个或多个导向辊。虽然不必要，但是在到达吸水辊218之前，纸幅212 的足量水份可能已经被除去，从而达到在运转的典型或标称20gsm纸幅上 约15％至约25％的固含量。这可以通过真空箱(未示出)中的约-0.2至约-0.8 巴真空水平下的真空来实现，优选的操作水平为约-0.4至约-0.6巴。
当纤维幅212沿机器方向M运行时，其接触脱水织物220。脱水织物 220(可以是本文所述的任何类型)可以是无端循环带，其被多个导向辊引导 并被引导绕过吸水辊218。纸幅212然后向织物214和脱水织物220之间的 真空辊218运行。真空辊218可以是驱动辊，其沿机器方向M旋转，并在 约-0.2至约-0.8巴的真空水平下工作，优选的工作水平为至少约-0.5巴。借 助非限制性实例，辊218的真空辊外壳的厚度可以是25mm至75mm。通 过吸水区Z1和Z2的区域中的纸幅212的平均气流速率可以是约150m3/min 每米机器宽度。织物214、纸幅212和脱水织物220被引导通过由真空辊 218和渗透性带234形成的带式压榨机222。如图20所示，渗透性带234 是单根无端循环带，其被多个导向辊引导并压榨真空辊218，从而形成带式 压榨机122。为了控制和/或调节带234的张力，其中一个导向辊可以是张 力调节辊。该装置还包括设置在带234中的压榨装置。压榨装置包括经向 轴承JB、一个或多个致动器(actuators)A、以及一个或多个优选被穿孔的压 榨块(pressing shoe)PS。
至少一个真空区Z2的圆周长度可以是约200mm至约2500mm，优选 约800mm至约1800mm，更优选约1200mm至约1600mm。离开真空辊 218的纸幅212中的固含量可以在约25％至约55％之间变化，取决于真空压 力和渗透性带234上的张力、来自压榨装置PS/A/JB的压力以及真空区Z2 的长度和纸幅212在真空区Z2中的时间。纸幅212在真空区Z2中的停留 时间足以导致该固含量为约25％至约55％。
图21示出用于处理纤维幅312的另一高级脱水系统310。系统310包 括上层织物314、真空辊318、脱水织物320和带式压榨机组件322。未示 出的其他任选特征包括烘缸罩(其可以是热空气烘缸罩或蒸汽箱)、一个或多 个真空吸水箱、一个或多个喷淋单元、一个或多个白水回收装置和一个或 多个加热器单元，如图1和12所示。纤维材料纸幅312通常从右侧进入系 统310，如图21所示。纤维纸幅312是预先成型的纸幅(即，由未示出的装 置预先成型)，其位于织物314上。正如图1的情况一样，吸水装置(未示出 但与图1中的装置16相似)可以提供对纸幅312一侧的吸水，同时吸水辊 318提供对纸幅312相对侧的吸水。
织物314(可以是TAD织物)沿机器方向M移动纤维幅312，使其通过 一个或多个导向辊。虽然不必要，但是在到达吸水辊318之前，纸幅312 的足量水份可能已经被除去，从而达到在运转的典型或标称20gsm纸幅上 约15％至约25％的固含量。这可以通过真空箱(未示出)中的约-0.2至约-0.8 巴真空水平下的真空来实现，优选的操作水平为约-0.4至约-0.6巴。
当纤维幅312沿机器方向M运行时，其接触脱水织物320。脱水织物 320(可以是本文所述的任何类型)可以是无端循环带，其被多个导向辊引导 并被引导绕过吸水辊318。纸幅312然后向织物314和脱水织物320之间的 真空辊318运行。真空辊318可以是驱动辊，其沿机器方向M旋转，并在 约-0.2至约-0.8巴的真空水平下工作，优选的工作水平为至少约-0.5巴。借 助非限制性实例，辊318的真空辊外壳的厚度可以是25mm至75mm。通 过吸水区Z1和Z2的区域中的纸幅312的平均气流速率可以是约150m3/min 每米机器宽度。织物314、纸幅312和脱水织物320被引导通过由真空辊 318和渗透性带334形成的带式压榨机322。如图21所示，渗透性带334 是单根无端循环带，其被多个导向辊引导并压榨真空辊318，从而形成带式 压榨机322。为了控制和/或调节带334的张力，其中一个导向辊可以是张 力调节辊。该装置还包括设置在带334中的压榨辊RP。压榨装置RP可以 是压榨辊，且可以设置在真空区Z1之前或者在任选的位置OL设置在两个 分离的区域Z1和Z2之间。
至少一个真空区Z1的圆周长度可以是约200mm至约2500mm，优选 约800mm至约1800mm，更优选约1200mm至约1600mm。离开真空辊 318的纸幅312中的固含量可以在约25％至约55％之间变化，取决于真空压 力和渗透性带334上的张力、来自压榨压榨装置RP的压力以及真空区Z1 和Z2的长度和纸幅312在真空区Z1和Z2中的停留时间。纸幅312在真空 区Z1和Z2中的停留时间足以导致该固含量为约25％至约55％。
图20和21所示的装置具有以下优点：如果不需要非常高松厚纸幅， 则通过小心调节机械压力载荷，可以使用该选择来增大干燥度并因此将产 量增大至所需值。由于较软的第二织物220或320，在三维结构214或314 的突起点(谷)之间至少部分地压榨纸幅212或312。可以优选在吸水区域之 前(无再湿)、之后或其间设置额外的压力场。上层渗透性带234或334被设 计成耐大于约30KN/m和优选约60KN/m或更高例如约80KN/m的高张力。 通过使用该张力，产生的压力大于约0.5巴，优选约1巴或更高，可以是 例如约1.5巴。根据公知的公式p＝S/R，压力“P”取决于张力″S″和吸水辊218 或318的半径“R”。上层带234或334也可以是不锈钢和/或金属带。渗透性 上层带234或334可以由增强塑料或合成材料制成。其也可以是螺旋缝合 织物。优选地，所述带234或334可以被驱动以避免第一织物214或314、 第二织物220或320和纸幅212或312之间的剪切力。吸水辊218或318 也可以被驱动。这些元件都可以被独立驱动。
渗透性带234或334可以被穿孔块(perforated shoe)PS支撑，以提供压 力负载。
气流可以由非机械压力场如下形成：使用吸水辊(118、218或318)的吸 水箱中的负压或者借助平坦的吸水箱SB(见图17)。还可以使用压力产生元 件134、PS、PR、234和334的第一表面上的过压，例如借助烘缸罩124(尽 管未示出，但是可以在图17、20和21所示的装置中设置烘缸罩)供应空气， 例如约50℃至约180℃的热空气，优选约120℃至约150℃，还优选蒸汽。 如果离开流浆箱的纸浆温度小于约35℃，则这样的高温是特别重要和优选 的。这是不进行浆料精磨或进行低程度的浆料精磨生产工艺的情况。当然， 可以组合上述所有或部分特征，以形成有利的压榨装置，即，负压和过压 装置/设备可以一起使用。
烘缸罩中的压力可以小于约0.2巴，优选小于约0.1，最优选小于约 0.05巴。向烘缸罩供应空气流的流速可以小于或优选等于借助真空泵从吸 水辊(118、218或318)吸水的流速。
吸水辊118、218和318可以被织物114、214或314和120、220或320 和压力产生元件例如带134、234或334的组件包裹，由此第二织物例如220 具有最大的包裹弧度“a2”并最后离开较大的拱形区Z1(见图20)。纸幅212 和第一织物214一起第二位地离开(在第一拱形区Z2的末端之前)，压力产 生元件PS/234最先离开。压力产生元件PS/234的弧度大于吸水区弧度“a2” 的弧度。这是重要的，因为在低的干燥度下，机械脱水以及借助气流的脱 水比单独的气流脱水更有效。较小的吸水弧度“a1”应当足够大以保证气流有 足够的停留时间以达到最大干燥度。停留时间T应当大于约40ms，优选大 于约50ms。对于约1.2m的辊直径和约1200m/min的机器速率而言，弧度 “a1”应当大于约76度，优选大于约95度。公式是：a1＝[停留时间*速率*360/ 辊的周长]。
第二织物120，220，320可以被例如添加到溢流压区喷淋器中的蒸汽或 工艺用水加热，以改进脱水性能。高温使得水容易流经毛毯120，220，320。 所述带120，220，320还能够被加热器或被烘缸罩例如124加热。特别是在薄 页纸造纸机成形器是双网成形器时，TAD-织物114，214，314可被加热。这 是因为，如果所述成形器是新月形成形器，则TAD织物114，214，314将包 裹成形辊且因此将被流浆箱注射的浆料加热。
使用本文所述的装置的方法具有许多优点。在现有技术的TAD方法中， 需要10个真空泵来将纸幅干燥至约25％的干燥度。另一方面，使用本发明 的高级脱水系统，只需要6个真空泵来将纸幅干燥至约35％，而且，使用 现有技术的TAD方法，必须将纸幅干燥至约60％至约75％的高干燥水平， 否则将会产生不良的水份横向分布。这种方法导致浪费了大量能量且仅仅 少量使用扬克式烘缸/烘缸罩容量。本发明的系统能够使纸幅在第一步中干 燥至约30％至约40％的特定干燥水平，具有良好的水份横向分布。在第二 步中，可以使用与本发明系统组合的常规扬克式烘缸将干燥度增加至高于 约90％的最终干燥度。产生该干燥水平的一种方法可以包括借助Yankee上 的烘缸罩进行更有效的穿透干燥。
由图22a和22b可以看出，带BE的接触区可以通过将带放置在平且硬 的表面上而测量。使用刷子或抹布在带表面上放置少量和/或薄量的染料。 将纸张PA放置在被染色区域。具有70肖氏A硬度(shore A hardness)的橡胶 冲压机(rubber stamp)放置在纸张上。将90kg载荷L放置在图章上。该载荷 产生约90KPa的比压力SP。
2004年1月30日提交的美国专利申请No.10/768,485的全部内容通过 引用全部并入本文。
本发明通过引用将以下文献的全部内容并入本文：Jeffrey HERMAN等 人的美国专利申请No.10/972,408，名称为高级脱水系统(代理卷号No. P25767)。
应当注意，上述实施例仅仅是为了解释的目的而提供，不应理解为限 制本发明。尽管已经结合示例性实施方式描述了本发明，应当理解所使用 的术语是描述和阐述性的术语，而不是限制性的。在不背离本发明的精神 和范围的前提下，可以如本文示出的和修改的，在权利要求书的范围内进 行变化。虽然已经结合特定装置、材料和实施方式描述了本发明，但是本 发明并不限于所公开的细节。本发明试图涵盖所有功能上等同的结构、方 法和用途，例如权利要求书范围内的那些。