结构化成形织物、造纸机及方法

申请号 CN201180026900.8 申请日 2011-03-28 公开(公告)号 CN102918201A 公开(公告)日 2013-02-06
申请人 沃依特专利有限责任公司; 发明人 S.奎格利;
摘要 用于造纸机的织物,包括面向机器侧以及具有由 经纱 和 纬纱 形成的囊袋的面向纸幅侧。每个囊袋由位于面向纸幅侧上的四个边限定,四个边的两个均由单个经纱的经节形成,单个经纱穿过三根相继的纬纱以限定出经节,四个边的其余两个均由单个纬纱的纬节形成,单个纬纱穿过三根相继的经纱以限定出纬节,每个囊袋的下表面由第一和第二下部经纱及第一和第二下部纬纱形成,第一经节具有由第一纬节越过的第一经纱,第一下部经纱具有由第一纬节越过的第二经纱,第二下部经纱具有由第一纬纱越过的第三经纱,第二纬节具有由第一经节越过的第一纬纱,第二下部纬纱具有由第一经节越过的第二纬纱,第一下部纬纱具有由第一经节越过的第三纬纱,第一下部经纱在第一和第二下部纬纱之下通过,第二下部经纱越过第一下部纬纱,并在第二下部纬纱之下通过。
权利要求

1.一种用于造纸机的织物,所述织物包括:
面向机器侧;以及
面向纸幅侧,包括由经纱纬纱形成的囊袋;
其中,每个囊袋由位于所述面向纸幅侧的四个边限定,所述四个边中的两个各自由单个经纱的经节形成,所述单个经纱穿过三根相继纬纱的上方以限定出经节,所述四个边中的其余两个均由单个纬纱的纬节形成,所述单个纬纱穿过三根相继经纱的上方以限定出纬节,每个囊袋的下表面由第一和第二下部经纱以及第一和第二下部纬纱形成,第一经节具有由第一纬节越过的第一经纱,所述第一下部经纱具有由所述第一纬节越过的第二经纱,所述第二下部经纱具有由所述第一纬节越过的第三经纱,第二纬节具有由所述第一经节越过的第一纬纱,所述第二下部纬纱具有由所述第一经节越过的第二纬纱,所述第一下部纬纱具有由所述第一经节越过的第三纬纱,所述第一下部经纱穿过所述第一和第二下部纬纱的下方,所述第二下部经纱穿过所述第一下部纬纱的上方、所述第二下部纬纱的下方。
2.如权利要求1所述的织物,其中,所述经纱和所述纬纱形成具有图案正方形的重复织造图案,所述经纱的每个与所述纬纱在所述图案正方形内以相同的图案编织,限定出每个囊袋的边的两个经节具有彼此偏移一根纬纱的类似部分。
3.如权利要求1所述的织物,其中,所述经纱和所述纬纱形成具有图案正方形的重复织造图案,所述经纱的每个与所述纬纱在所述图案正方形内以相同的图案编织,限定出每个囊袋的边的两个纬节具有彼此偏移一根经纱的类似部分。
4.如权利要求1所述的织物,其中,每个所述经节和所述纬节形成第一囊袋的四个边之一和第二囊袋的四个边之一。
5.如权利要求1所述的织物,其中,所述经纱是非圆形纱线
6.如权利要求1所述的织物,其中,所述经纱和所述纬纱形成具有图案正方形的重复织造图案,所述重复织造图案包括十根纬纱和十根经纱,所述十根经纱的每个均具有穿过一根纬纱的上方、一根纬纱的下方、三根相继纬纱的上方以及五根相继纬纱的下方的图案。
7.如权利要求1所述的织物,其中,所述囊袋布置成相对于所述经纱和所述纬纱的方向斜向延伸的连续系列。
8.如权利要求1所述的织物,其中,所述织物构造成与作为造纸机一部分的传统热TM
穿透式干燥(TAD)、ATMOS 机器、E-TAD和Mesto机器中的至少一个联合使用。
9.一种造纸机,包括:
真空辊,具有外表面;
织物,具有第一和第二侧,所述脱水织物在所述真空辊的外表面的一部分上方被引导,所述第一侧与所述真空辊的外表面至少部分地接触;以及
结构化织物,该结构化织物包括:
面向机器侧;以及
面向纸幅侧,包括由经纱和纬纱形成的囊袋;
其中,每个囊袋由位于所述面向纸幅侧的四个边限定,所述四个边中的两个各自由单个经纱的经节形成,所述单个经纱穿过三根相继纬纱的上方以限定出经节,所述四个边中的其余两个均由单个纬纱的纬节形成,所述单个纬纱穿过三根相继经纱的上方以限定出纬节,每个囊袋的下表面由第一和第二下部经纱以及第一和第二下部纬纱形成,第一经节具有由第一纬节越过的第一经纱,所述第一下部经纱具有由所述第一纬节越过的第二经纱,所述第二下部经纱具有由所述第一纬节越过的第三经纱,第二纬节具有由所述第一经节越过的第一纬纱,所述第二下部纬纱具有由所述第一经节越过的第二纬纱,所述第一下部纬纱具有由所述第一经节越过的第三纬纱,所述第一下部经纱穿过所述第一和第二下部纬纱的下方,所述第二下部经纱穿过所述第一下部纬纱的上方、所述第二下部纬纱的下方。
10.如权利要求9所述的造纸机,其中,所述经纱和所述纬纱形成具有图案正方形的重复织造图案,所述经纱的每个与所述纬纱在所述图案正方形内以相同的图案编织,限定出每个囊袋的边的两个经节具有彼此偏移一根纬纱的类似部分。
11.如权利要求9所述的造纸机,其中,所述经纱和所述纬纱形成具有图案正方形的重复织造图案,所述经纱的每个与所述纬纱在所述图案正方形内以相同的图案编织,限定出每个囊袋的边的两个纬节具有彼此偏移一根经纱的类似部分。
12.如权利要求9所述的造纸机,其中,每个所述经节和所述纬节形成第一囊袋的四个边之一和第二囊袋的四个边之一。
13.如权利要求9所述的织物,其中,所述经纱是非圆形纱线。
14.如权利要求9所述的造纸机,其中,所述经纱和所述纬纱形成具有图案正方形的重复织造图案,所述重复织造图案包括十根纬纱和十根经纱,所述十根经纱的每个均具有穿过一根纬纱的上方、一根纬纱的下方、穿过三根相继纬纱的上方以及五根相继纬纱的下方的图案。
15.如权利要求9所述的织物,其中,所述囊袋布置成以相对于所述经纱和所述纬纱的方向斜向延伸的连续系列。
16.一种造纸机,包括:
扬克烘缸;以及
至少一个结构化织物,所述至少一个结构化织物包括:
面向机器侧;以及
面向纸幅侧,包括由经纱和纬纱形成的囊袋;
其中,每个囊袋由位于所述面向纸幅侧的四个边限定,所述四个边中的两个各自由单个经纱的经节形成,所述单个经纱穿过三根相继纬纱的上方以限定出经节,所述四个边中的其余两个均由单个纬纱的纬节形成,所述单个纬纱穿过三根相继经纱的上方以限定出纬节,每个囊袋的下表面由第一和第二下部经纱以及第一和第二下部纬纱形成,第一经节具有由第一纬节越过的第一经纱,所述第一下部经纱具有由所述第一纬节越过的第二经纱,所述第二下部经纱具有由所述第一纬节越过的第三经纱,第二纬节具有由所述第一经节越过的第一纬纱,所述第二下部纬纱具有由所述第一经节越过的第二纬纱,所述第一下部纬纱具有由所述第一经节越过的第三纬纱,所述第一下部经纱穿过所述第一和第二下部纬纱的下方,所述第二下部经纱穿过所述第一下部纬纱的上方、所述第二下部纬纱的下方。
17.如权利要求16所述的造纸机,其中,所述经纱和所述纬纱形成具有图案正方形的重复织造图案,所述经纱的每个与所述纬纱在所述图案正方形内以相同的图案编织,限定出每个囊袋的边的两个经节具有彼此偏移一根纬纱的类似部分。
18.如权利要求16所述的造纸机,其中,所述经纱和所述纬纱形成具有图案正方形的重复织造图案,所述经纱的每个与所述纬纱在所述图案正方形内以相同的图案编织,限定出每个囊袋的边的两个纬节具有彼此偏移一根经纱的类似部分。
19.如权利要求16所述的造纸机,其中,所述经纱和所述纬纱形成具有图案正方形的重复织造图案,所述重复织造图案包括十根纬纱和十根经纱,所述十根经纱的每个均具有穿过一根纬纱的上方、一根纬纱的下方、穿过三根相继纬纱的上方以及五根相继纬纱的下方的图案。
20.如权利要求16所述的织物,其中,所述织物构造成与作为造纸机一部分的传统热TM
风穿透式干燥机(TAD)、ATMOS 机器、E-TAD和Mesto机器中的至少一个联合使用。

说明书全文

结构化成形织物、造纸机及方法

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本发明是于2008年7月3日提交的发明名称为“STRUCTURED FORMING FABRIC,PAPERMAKING MACHINE AND METHOD(结构化成形织物、造纸机及方法)”的美国专利申请12/167890的部分继续申请,该美国专利申请通过引用并入本文。

技术领域

[0003] 本发明总体上涉及造纸,更确切地说,涉及一种在造纸中采用的结构化成形织物(structured forming fabric)。本发明还涉及一种具有深囊袋(pocket)的结构化成形织物。

背景技术

[0004] 在传统的长网造纸机造纸工艺中,纤维素纤维的浆或悬浊液(已知为“纸浆”)被供给到在两个或更多辊之间行进的编织网和/或合成材料的环带上运行部分的顶部。通常称为“成形织物”的带提供位于其上运行部分的上部表面的造纸表面,该造纸表面充当过滤器以将纸浆的纤维素纤维从水介质中分离出来,从而形成湿纸幅。水介质通过重真空经由成形织物的位于织物上运行部分(即“机器侧”)的下表面、已知为排水孔的网孔而排出。
[0005] 在离开成型部后,纸幅被传递到造纸机的压榨部,在压榨部,纸幅穿过一对或多对压辊的压区(nip),所述一对或多对压紧辊覆盖有通常称为“压榨毛毯”的另一种织物。来自压辊的压力除去纸幅中额外的水分;水分的除去通常由于压榨毛毯的“胎”层的存在而被增强。然后,纸被传递到用于进一步除去水分的干燥部。在干燥之后,纸可准备进行次级处理及包装
[0006] 通常,造纸的织物通过两个基本织造技术之一而制造成环带。在这些技术的第一个中,通过平织工艺平织织物,通过许多熟知的连接方法的任何一个将织物的端部连接起来而形成环带,比如分解并将端部重新编织起来(通常已知为编接),或在每一端缝合上可针线缝合的袋盖(pin-seamable flap)或特殊的折回,然后再将这些重新织成可针线缝合的环圈。许多自动连接机器是可用的,对于某些织物,这些自动连接机器可用于使连接过程的至少一部分自动化。在平织造纸织物中,经纱在机器方向上延伸,而纬纱在机器横向方向(cross machine direction)上延伸。
[0007] 在第二个基本织造技术中,织物通过循环编织工艺以连续带的形式直接编织。在循环编织工艺中,经纱在机器横向方向上延伸,而纬纱在机器方向上延伸。以上描述的两个织造方法在本领域中是熟知的,在这里使用的术语“环带”指的是通过任一方法制成的带。
[0008] 有效的纸页和纤维支撑在造纸工艺中是重要的考虑因素,尤其对于造纸机的成型部而言,在成型部,湿纸幅最初形成。此外,当成形织物在造纸机上高速运转时,应当表现良好的稳定性,以及优选地,它们是高度可渗透的,以当纸幅被传递到造纸机的压榨部时,减少保留在纸幅中的水量。在巾纸(issue)和精制纸应用中(即用于高质量印刷、复写墨印刷、纸烟、电容器等的纸),造纸表面包括十分细小的编织结构或细小的网孔结构。
[0009] 在传统的巾纸形成机器中,纸页扁平地形成。在压榨部,100%的纸页被压榨并被压紧以达到必要的干燥度,纸页在扬克和罩部(Yankee and hood section)进一步干燥。然而,这破坏了纸页质量。然后,纸页起皱和卷绕,从而产生扁平的纸页。
[0010] 在ATMOSTM系统中,纸页形成在结构化或模制织物上,并且纸页进一步夹在结构化或模制织物与脱水织物之间。纸页经由脱水织物和相对的模制织物而脱水。脱水作用通过气流和机械压力而发生。机械压力由可渗透的带产生,气流的方向是从可渗透的带向脱水织物。当夹入的纸页穿过由真空辊和可渗透的带形成的宽的压力压区时,该情况会发生。然后,纸页通过一压榨压区(press nip)传递到扬克。只有约25%的纸页由扬克轻微地加压,而为了质量,大约75%的纸页仍没有被加压。纸页由扬克/罩烘缸装置(Yankee/Hood dryer TMarrangement)干燥,并干燥起皱。在ATMOS 系统中,同一个结构化织物用于将纸页从流浆TM TM
箱携带到扬克烘缸(Yankee dryer)。使用ATMOS 系统,经过ATMOS 辊后,纸页达到介于约35%至38%之间的干燥度,这几乎与常规压榨部的干燥度相同。然而,有利地,这在几乎TM
1/40的压区压力下发生,而没有压紧和破坏纸页质量。此外,ATMOS 系统的显著优点是其利用高度张紧的可渗透的带,例如约60kN/m。该带增强了用于最大真空脱水的接触点和亲密度。此外,该带的压区的长度是常规压榨机的20倍多,并且利用穿过压区的气流,这在常规压榨机系统中是不发生的。
[0011] 使用ATMOSTM系统的实际试验结果已表明,纸页的纸厚以及松密度比常规的热穿透式干燥(TAD,through-air drying)形成的巾片织物高30%。吸水能力也比常规的TAD形成的巾片织物高30%。不管是否使用高达100%再生浆的100%原浆,结果是一样的。纸页2 TM
以介于14至40g/m 的定量率生产。ATMOS 系统还将良好的纸页传递到在33%至37%干燥TM
度下工作的杨克。基本上,使用ATMOS 系统没有干燥损失,因为织物具有正方形凹部而不是正方形结节(顶端)。因此,在脱水织物、纸页、模制织物和带之间没有亲密度(intimacy)TM
的损失。ATMOS 系统关键方面是其在模制织物上形成纸页,并且该相同的模制织物将纸页从流浆箱携带到扬克烘缸。这生产出具有均匀和限定的细孔尺寸的用于最大吸水能力的纸页。
[0012] 2007年5月24日提交的美国专利申请11/753435公开了一种用于ATMOSTM系统的结构化成形织物,该专利申请的公开在此全部作为参考并入本文。该织物利用至少三根浮经和浮纬结构,类似于现有技术的织物,该织物在形式上是对称的。
[0013] CHIU等人的美国专利5429686公开了一种利用承载层和浮雕层的结构化成形织物,该美国专利的公开在此全部作为参考并入本文。该织物利用压节,以压印纸页和增大其表面外形。然而,该文件没有在纸页中产生枕(pillows)以用于TAD应用的有效脱水,也没TM有教导在ATMOS 系统上使用公开的织物和/或在纸页相对湿时在纸页中形成枕,并且没有教导利用高张力的压榨压区。
[0014] HAY等人的美国专利6237644公开了一种结构化成形织物,其利用在经纱和纬纱方向上取向的至少三根纱线的网格织造图案,该美国专利的公开在此全部作为参考并入本文。该织物基本上在不同图案中生产浅坑。然而,该文件没有产生具有三维图案的深囊袋,TM也没有教导在ATMOS 系统上使用公开的织物和/或在纸页相对湿时在纸页中形成枕,并且没有教导利用高张力的压榨压区。
[0015] LAFOND等人的国际申请WO 2005/035867公开了一种结构化成形织物,其利用至少两个不同直径的纱线以在巾纸中产生松密度,该美国专利的公开在此全部作为参考并入TM本文。然而,该文件没有产生具有三维图案的深囊袋,也没有教导在ATMOS 系统上使用公开的织物和/或在纸页相对湿时在纸页中形成枕,并且没有教导利用高张力的压榨压区。
[0016] LAMB的美国专利6592714公开了一种利用深囊袋和测量系统的结构化成形织物,该美国专利的公开在此全部作为参考并入本文。然而,公开的测量系统是不是可重复的是TM不清楚的。而且,LAMB依据织造设计的展弦比来获得深囊袋。该文件也没有教导在ATMOS系统上使用公开的织物和/或在纸页相对湿时在纸页中形成枕,并且没有教导利用高张力的压榨压区。
[0017] LAMB的美国专利6649026公开了一种结构化成形织物,其利用基于五轴设计的囊袋,在经纱和纬纱方向上有三根浮纱(或其变体),该美国专利的公开在此全部作为参考并入本文。然后该织物被磨砂。然而LAMB没有教导不对称织造图案。该文件也没有教导在TMATMOS 系统上使用公开的织物和/或在纸页相对湿时在纸页中形成枕,并且没有教导利用高张力的压榨压区。
[0018] KROLL等人的国际申请WO 2006/113818公开了一种结构化成形织物,其利用用于TAD应用的一连串两个交替的深囊袋,该国际申请的公开在此全部作为参考并入本文。然而,KROLL没有教导利用一个不变尺寸的囊袋,以提供有效的和可靠的脱水,并且不会在成TM品上生产规则的纸页。KROLL也没有教导不对称织造图案。该文件也没有教导在ATMOS 系统上使用公开的织物和/或在纸页相对湿时在纸页中形成枕,并且没有教导利用高张力的压榨压区。
[0019] HERMAN等人的国际申请WO 2005/075737和2006年4月28日提交的美国专利申TM请11/380826公开了一种用于ATMOS 系统的结构化模制织物,其能生产更三维取向的纸页,这两个申请的公开在此全部作为参考并入本文。然而,此外,这些文件没有教导根据本文明的深囊袋。
[0020] SCHERB等人的国际申请WO 2005/075732公开了一种带式压榨机(beltpress),其在制造巾纸或者巾料(toweling)的造纸机中利用可渗透的带,该国际申请的公开在此全部作为参考并入本文。根据该文件,纸幅以比诸如TAD机的现有技术机器更有效的方式干燥。形成的纸幅同样地穿过开口织物,热空气从纸页的一侧穿过纸幅被吹向纸页的另一侧。还利用了脱水织物。这样的布置因带式压榨机所施加的压力而对成形织物有很高的要求,并且,热空气在带式压榨机中吹过纸幅。然而,此外,该文件没有教导根据本发明的深囊袋编织。
[0021] 上述传统织物限制了可植入待形成纸页的松厚量,因为与本发明相比,上述织物具有浅深度的囊袋。而且,传统织物的囊袋仅仅是经纱和纬纱接触区的延伸。
[0022] 本领域需要的是一种用于造纸机的高效的有效织物织造图案。

发明内容

[0023] 一方面,本发明提供用于造纸机的织物;所述织物包括面向机器侧和具有由经纱和纬纱形成的囊袋的面向纸幅侧。每个囊袋由位于所述面向纸幅侧的四个边(side)限定,所述四个边中的两个各自由单个经纱的经节(warp knukle)形成,所述单个经纱穿过三根相继纬纱的上方以限定出经节,所述四个边中的其余两个均由单个纬纱的纬节(weft knukle)形成,所述单个纬纱穿过三根相继经纱的上方以限定出纬节,每个囊袋的下表面由第一和第二下部经纱以及第一和第二下部纬纱形成,第一经节具有由第一纬节越过的第一经纱,所述第一下部经纱具有由所述第一纬节越过的第二经纱,所述第二下部经纱具有由所述第一纬节越过的第三经纱,第二纬节具有由所述第一经节越过的第一纬纱,所述第二下部纬纱具有由所述第一经节越过的第二纬纱,所述第一下部纬纱具有由所述第一经节越过的第三纬纱,所述第一下部经纱穿过所述第一和第二下部纬纱的下方,所述第二下部经纱穿过所述第一下部纬纱的上方、所述第二下部纬纱的下方。
[0024] 另一方面,本发明提供在TAD、ATMOSTM、Metso和E-TAD造纸系统中使用本发明的结构化成形织物的方法。附图说明
[0025] 通过结合附图并参考下面对本发明实施例的说明,本发明的上述和其它特征以及优点,以及获得它们的方式会变得更加清楚,本发明会更容易理解,附图中:
[0026] 图1示出本发明的结构化织物的实施例的顶侧或纸张面向侧的织造图案;
[0027] 图2示出图1的结构化织物的重复图案正方形,每个‘X’表示经纱越过纬纱的位置
[0028] 图3是图1和图2所示的结构化织物的织造图案的示意图,并示出在一个重复花样内,十根经纱的每个如何与十根纬纱编织;
[0029] 图4是图1-3的织物的顶部、纸侧的图像;
[0030] 图5是图1-4的织物的底部、机器侧的图像;
[0031] 图6是源于图1-5的织物的纸侧的压印图像;
[0032] 图7是图1-5的织物的底部压印图像;
[0033] 图8是说明使用本发明的实施例形成结构化纸幅的剖面示意图;
[0034] 图9是现有技术方法的一部分结构化纸幅的剖视图;
[0035] 图10是如在图8的机器上生产的本发明实施例的一部分结构化纸幅的剖视图;
[0036] 图11说明了随后已经通过压榨干燥操作的图9的纸幅部分;
[0037] 图12说明了随后已经通过压榨干燥操作的图10的本发明的一部分纤维幅;
[0038] 图13说明本发明成型部的最终纤维幅;
[0039] 图14说明了现有技术方法成型部的最终纤维幅;
[0040] 图15说明了本发明纤维幅的脱水;
[0041] 图16说明了现有技术结构化纸幅的纤维幅的脱水;
[0042] 图17说明了在本发明纤维幅上的压榨点;
[0043] 图18说明了现有技术结构化纸幅的压榨点;
[0044] 图19说明了ATMOSTM造纸机的实施例的示意性剖视图;
[0045] 图20说明了ATMOSTM造纸机的另一个实施例的示意性剖视图;
[0046] 图21说明了ATMOSTM造纸机的另一个实施例的示意性剖视图;
[0047] 图22说明了ATMOSTM造纸机的另一个实施例的示意性剖视图;
[0048] 图23说明了ATMOSTM造纸机的另一个实施例的示意性剖视图;
[0049] 图24说明了ATMOSTM造纸机的另一个实施例的示意性剖视图;
[0050] 图25说明了ATMOSTM造纸机的另一个实施例的示意性剖视图;以及[0051] 图26说明了E-TAD造纸机的示意性剖视图。
[0052] 相应的参考标记表明了遍及几个图的相应部件。此处列出的例证说明了本发明的一个实施例,并且不认为上述例证以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

[0053] 这里所示的特例是示例的形式,仅用于说明本发明的实施例,并为了提供被认为是本发明的原理和概念方面的最有用和最可理解的说明而提出。在这点上,没有试图比需要基本理解本发明更详细地显示本发明的结构细节,具有附图的说明书使本领域技术人员明白在实际中如何体现本发明的形式。
[0054] 本发明涉及一种用于造纸机的结构化织物、一种用于制造高级巾纸和巾料的成形装置,还涉及一种成形装置,其在造纸机中利用结构化织物,以及在一些实施例中利用带式压榨机。本发明涉及用于制造高级巾纸和巾料的双网成形装置,其在造纸机中利用结构化织物和带式压榨机。本发明的系统能够生产具有类似于热风穿透式干燥(TAD)的质量的高级巾纸或巾料,但节省了相当可观的成本。
[0055] 本发明还涉及一种利用结构化织物的双网成形装置ATMOSTM系统,该结构化织物TM具有良好抗压性和抗拉伸应力,并能够经受在ATMOS 系统中存在的磨损/水解效应。该系统还可包括用于在围绕旋转辊或静止靴的高张力宽压区中使用的可渗透的带,以及包括用于制造高级巾纸或毛巾等级的脱水织物。该织物具有包括渗透性、重量、纸厚(caliper)和一定可压缩性的关键参数。
[0056] 图1-5示出本发明的结构化织物。图1示出织物的面向纸幅侧的顶部图案视图(即造纸表面的视图)。图案底部示出的数字1-10表示经纱(机器方向),而左侧数字1-10示出纬纱(横向方向)。在图2中,符号X表示经纱越过纬纱的位置,空的正方形表示经纱在纬纱之下通过的位置。如图1所示,经纱6和经纱9之间以及纬纱4和纬纱7之间形成的区域限定出典型的囊袋区域P,其有助于在纸幅或纸页中形成枕。阴影区域表示图案的囊袋之一的位置。每个囊袋的边由两个经节和两个纬节限定。
[0057] 图1-3所示的实施例具有形成在织物中的深囊袋,其底部表面由两根经纱(例如,用于囊袋P的经纱7和经纱8)、两根纬纱(例如,用于囊袋P的纬纱5和纬纱6)以及邻近这两根经纱和这两根纬纱的交叉点的四个空隙形成。如图1所示,织物的重复的图案正方形包括具有经节和纬节的上部平面,经节和纬节限定出用于图案正方形的许多囊袋的边。
[0058] 图1的织物示出织物的单个重复图案正方形,其包含十根经纱(在图1中垂直地延伸的纱1-10)以及十根纬纱(在图1中水平地延伸的纱1-10)。图3示出当经纱1-10与纬纱1-10编织时,经纱1-10的路径。尽管图1-3仅示出织物的单个区段,但是本领域技术人员应当明白,在商业应用中,图1-3所示的图案在经线和纬线方向上会重复许多次,以形成适合用于造纸机的大的织物。
[0059] 从图3中可见,经纱1通过穿过纬纱1的上方、纬纱2-6的下方、纬纱7的上方、纬纱8的下方以及纬纱9和10的上方而与纬纱1-10编织。从重复图案中可以理解,在经纱1与纬纱1编织以及经纱与纬纱9和10编织的区域,囊袋形成于经纱1的每一侧。此外,纬节形成在纬纱越过3根经纱的区域。
[0060] 经纱2通过穿过纬纱1-3、5、9的下方以及穿过纬纱4和6-8的上方而与纬纱1-10编织。即,经纱2穿过纬纱1-3的下方,然后穿过纬纱4的上方,随后穿过纬纱5的下方,随后穿过纬纱6-8的上方以及穿过纬纱9和10的下方。
[0061] 可以看出,经纱的织造图案通过对于每个随后的纬纱偏移7而重复用于十根纬纱。例如,经纱1关于纬纱7具有突出的位置,其中,经纱1高于纬纱7,而低于两个邻近的纬纱。随着图案重复或周而复始,经纱2的类似的现象定位为向右移7个位置,放置在纬纱4处。对于经纱3-10各自的序列,该规则重复将类似的现象放置在纬纱1、8、5、2、9、6、3和
10处。
[0062] 每根经纱以相同的图案与纬纱编织;即每根经纱低于一根纬纱,然后越过三根纬纱,随后低于五根纬纱以及越过一根纬纱。如上所述,邻近的经纱之间的图案偏移七根纬纱。
[0063] 如上所讨论,纱线限定出形成囊袋的区域。由于经纱之间的织造图案的偏移,如上所述,由经纱和纬纱限定的囊袋彼此偏移一根纱线。这导致在机器横向方向上的每个邻近囊袋在织物的机器方向上定位为偏移一根纬纱。在类似的方式中,在机器方向上的每个邻近囊袋在织物的机器横向方向上定位为偏移一根经纱。
[0064] 每个囊袋由四个边限定。两个边由经节限定,经节的每个与三根纬纱相交,两个边由纬节限定,纬节的每个与三根经纱相交。此外,每个经节和每个纬节限定出用于两个邻近囊袋的边。
[0065] 限定单个囊袋的经节和纬节的每个越过其它结节之一的端部,并具有在其它结节之一的下面通过的端部。
[0066] 如图4和5所示,实际机织织物可从顶部纸侧和底部机器侧观看,在此讨论的织物的特征易于观察。图6和7均示出源自在此讨论的机织织物的压印图案。
[0067] 通过非限制性例子,图1-5所示的结构化织物的参数具有42个网孔(每英寸经纱的数量)以及36个支数(每英寸纬纱的数量)。织物具有约0.045英寸的纸厚。每平方英寸的囊袋数量优选地在100-200的范围内。囊袋的深度,即织物的上部平面和下部平面之间的距离,优选地介于0.07mm和0.60mm之间。在10%或更高、优选15%或更高和更优选20%处织物具有上部平面接触区,这取决于要制造的特定产品。还可以将顶部平面热压延以增加织物的平整度和上部平面接触区。此外,单个或多层织物应当具有介于大约400立方英尺/分和大约600立方英尺/分之间、优选介于大约450立方英尺/分和大约550立方英尺/分之间的渗透率。
[0068] 关于纱线尺寸,纱线的特定尺寸通常由造纸表面的网孔控制。在此公开的织物的典型实施例中,经纱和纬纱的直径可介于0.30mm和0.50mm之间。经纱的直径约为0.45mm,优选地约为0.40mm以及更优选地约为0.35mm。纬纱的直径约为0.50mm,优选地约为0.45mm以及更优选地约为0.41mm。本领域技术人员应当明白,具有超出上面范围的直径的纱线可用于特定的应用。在本发明的一个实施例中,经纱和纬纱具有介于约0.30mm和0.50mm之间的直径。采用这些纱线尺寸的织物可以通过聚脂纱线或聚脂和尼龙纱线的结合而实施。
[0069] 机织的单个或多层织物可以利用耐水解和/或耐热的材料。耐水解材料应当优选地包括PET单丝,其具有通常与干燥器和TAD织物有关、在0.72IV和约1.01IV范围之间的特性粘度(特性粘度,即用于与聚合物的分子量关联的无量纲数;该数值越高,分子量越大)。耐水解材料还应当优选地具有包括端羧基等效物的合适的“稳定包”,因为酸基催化水解和由此残留的二甘醇(DEG)也能够增加水解速度。这两个因素将可以把能使用的树脂与通常的PET-瓶用树脂分开。对于水解作用,已经发现羧基当量首先应当尽可能的低,并且应当小于约12。甚至在该低水平的端羧基下,可以添加封端剂,并且可在挤出期间利用化二亚胺,以确保在过程结束时没有游离羧基。存在几种可用于封盖端基的化合物种类,比如环化合物、原酸酯和异氰酸酯,但是实际上,优选的是单体碳化二亚胺以及单体碳化二亚胺和聚合碳化二亚胺的组合。
[0070] 比如PPS的耐热材料可用于结构化织物。比如PEN、PST、PEEK和PA的其它材料也可用于提高织物的性能,比如稳定性、清洁度和寿命。可以使用单个聚合物纱线和共聚物纱线。用于织物的纱线不需要是单丝纱,可以是复丝纱、绞合复丝纱、绞合单丝纱、纺成纱、皮芯纱(core and sheath yarn)或这些纱线的任何组合,并且还可以是非塑料材料,即金属材料。类似地,织物不需要由单个材料制成,而可由两个、三个或更多不同材料制成。成形纱线,即比如环形(round)、椭圆形或扁平纱线的非圆形纱线还可用于增强或控制纸张的表面特征或性能。成形纱线还可用于提高或控制织物特性或性能,比如稳定性、纸厚、表面接触区域、表面平面度、渗透性和耐磨性。此外,纱线可以是任何颜色的。
[0071] 结构化织物还可由通过例如沉积施加的额外的聚合物材料处理和/或涂覆。在处理期间可以交联地添加该材料,以增加织物稳定性、耐沾污性、滤水性能、耐磨性,提高耐热性和/或耐水解性,从而减少织物表面张力。这有助于释放纸页和/或减少驱动负荷。可以施加处理/涂覆以赋予/提高织物的这些性能的一个或多个。如上所述,通过使用不同的单层和多层编织来改变和控制纸幅的表面图案。通过调整特定的织物编织可进一步增强图案,该调整通过改变纱线直径、纱线数量、纱线类型、纱线形状、渗透性、纸厚和额外的处理或涂覆等而获得。此外,可以将聚合材料的印刷图案,如丝网印刷图案施加到织物以便提高它赋予纸幅美学图案的能力或以便提高纸幅的品质。最后,织物或模制带的一个或多个表面可经受磨砂和/或磨损,以增强表面特性。参见图1和4,可以磨砂、压碾和磨损织物的上部平面,从而在经节和纬节上形成扁平椭圆形区域。
[0072] 本发明的织物利用的独特纱线的特性可根据最终造纸织物的期望性能而变化。例如,包括在本发明的织物中使用的纱线的材料可以是通常用于造纸织物的材料。同样地,纱线可以由聚丙烯、聚脂、尼龙等形成。技术人员应当根据最终织物的特殊应用来选择纱线材料。
[0073] 通过非限制性例子,结构化织物可以是单层或多层机织织物,该机织织物能够经受高压、高热、高水分浓度,并且获得高水平的脱水,还能模制或浮雕纸幅。这些特性提供适TM用于Voith ATMOS 造纸工艺的结构化织物。该织物优选地具有宽度稳定性和合适的高渗透性,以及优选地利用耐水解和/或耐高温材料,如上所述。该织物优选地是可作为预连接TM
和/或缝合的连续带和/或环带而安装于ATMOS 机的机织织物。或者,成形织物可以使用TM
例如针缝合装置连接在ATMOS 机中,或者能够通过其它方式缝合在机器上。
[0074] 本发明还致力于在机器上利用在此公开的结构化织物来制造纤维幅,例如巾纸幅TM或清洁用纸幅等,该机器可以是例如双股线ATMOS 系统。再次参见附图,更准确地说参见图8,有纤维幅机器20,包括将纤维浆料24排放在成形织物26和结构化织物28之间的流浆箱22。应当理解的是,结构化织物28是上面结合图1-5所讨论的结构化织物的实施例。
辊30和32以靠着浆料24和结构化织物28施加张力的方式引导织物26,通过成形辊34支撑结构化织物28,所述成形辊34以与结构化织物28和成形织物26速度匹配的表面速度旋转。结构化织物28具有顶端28a和凹部28b,它们给予在其上形成的纸幅38相对应的结构。由于上面讨论的结构化织物的上部平面、下部平面和囊袋,顶部28a和凹部28b通常呈现织物的形状。结构化织物28以W方向行进,当从纤维浆料24中去除水分M时,结构化纤维幅38成形。离开浆料24的水分M行进穿过成形织物26并在白水回收装置36中收集。
当纸幅38成形时,在纤维浆料24中的纤维主要收集在凹部28b中。
[0075] 成形辊34优选是实心体。水分行进通过成形纤维26而不是通过结构化织物28。这有利地使结构化纤维幅38形成为比现有技术更松厚的或吸水性更强的纸幅。
[0076] 在现有技术的脱水方法中,采用负压通过结构化织物除去水分。这产生如图9所示的纤维幅的剖视图。现有技术的纤维幅40具有与凹部和顶端之间的尺寸差异相对应的囊袋深度D。在凹部存在的位置取测量值C,在顶端存在的位置取测量值A。在现有技术的方法中形成顶部表面厚度A。现有技术的侧壁尺寸B和枕厚C是由通过结构化织物抽出的水分产生的。在现有技术的纸幅中,尺寸B小于尺寸A,并且尺寸C小于尺寸B。
[0077] 相反,如图10至12中所说明的,用于讨论的目的,结构化纤维幅38具有与现有技术相似的囊袋浓度D。然而,侧壁厚B’和枕厚C’超过纸幅40可比较的尺寸。这有利地是由在低浓度下在结构化织物28上形成结构化纤维幅38产生的,并且水分是从与现有技术相反的方向去除。这产生较厚的枕尺寸C’。如在图12中所说明的,即使在结构化纤维幅38通过干燥压榨操作之后,尺寸C’明显大于A’p。如图11所说明的,这与现有技术的尺寸C大不相同。有利地,与现有技术相比,由本发明产生的纤维幅在枕区具有较高的定量。此外,当它们处于压印操作时没有破坏纤维与纤维的结合,压印操作使纸幅展开形成凹部。
[0078] 根据现有技术,将已成形的纸幅真空传递到结构化织物中。然后,该纸页必须膨胀以填充结构化织物的外形。在这种情况下,纤维必须分开运动。因此,在这些枕区中定量是较低的,因此厚度小于A点处的纸页。
[0079] 现在,参见图13至18,通过简化的示意性附图来说明该过程。如图13所示,纤维浆料24形成具有与结构化织物28的形状匹配的结构的纸幅38。成形织物26是多孔的,并且在成形期间允许水分逸出。此外,如图15所示,通过脱水织物82除去水分。通过织物82的水分除去没有引起在纸幅中的枕区C’的压缩,因为枕区C’存在于结构化织物28的凹部28b中。
[0080] 如图14所示,现有技术的纸幅形成于双网成形装置中的两个常规成形织物之间,并且其特征在于具有扁平均匀表面。正是该纤维幅通过湿成形步骤被赋予立体结构,产生了如图9所示的纤维幅。使用传统压榨织物的传统薄页纸造纸机具有接近100%的接触面积。如在本发明中,或如在TAD机中,结构化纤维幅的正常接触区一般比传统机器低得多;该接触区位于15%至35%范围之内,这取决于要制造的产品的具体图案。
[0081] 在图16和18中显示了现有技术的纸幅结构,其中,水分是通过结构化织物33抽出的,这引起如图9所示的纸幅成形,并且当纸幅中的纤维吸入该结构中时,使枕区C具有低的定量。可以通过对纸幅40施加压力或真空迫使纸幅40按照结构化织物33的结构来进行成形。另外当它们往枕区C里移动时,这额外地导致纤维撕裂。如图18所示,随后的在扬克烘缸52的压榨更进一步减少区域C的定量。相反,在本发明中水是通过脱水织物82抽出的,如图15所示,保存枕区C’。图17的枕区C’是未压榨区,当对着扬克烘缸52压榨时,枕区被支撑在结构化织物28上。压榨区A’是施加的大部分压力通过其进行传递的区域。枕区C’具有比所说明的现有技术结构更高的定量。
[0082] 本发明增加的质量比,尤其在枕区中较高的定量比压缩区容纳更多的水,使得本发明比现有技术具有至少两个有利方面,如图15和16所示。第一,它允许纸幅38良好地传递到扬克表面52上,因为在比以前已经可得到的更低的总体纸页固形物量下,接触到扬克表面52的部分中的纸幅38具有相对较低的定量,这是由于与扬克烘缸52接触的纤维质量较低。较低的定量意味着更少的水被携带到与扬克烘缸52的接触点。压缩区比枕区更干,由此允许在较低的总体纸幅固形物含量下,将纸幅整个传递到另一个表面,如扬克烘缸52。其次,该构造允许在扬克烘缸罩54中使用较高的温度而不会烧焦或燃烧该枕区,而烧焦或燃烧发生在现有技术的枕区中。扬克烘缸罩54的温度常常大于350℃,优选大于450℃,更优选大于550℃。结果,本发明可以在比现有技术更低的杨克压榨前平均固形物下操作,使得可以更完全地使用扬克烘缸罩干燥系统的能力。本发明可以允许在扬克烘缸52之前,纸幅38的固形物量小于40%、小于35%以及甚至低至25%。
[0083] 由于用结构化织物28形成纸幅38,织物28的囊袋完全被纤维填充。因此,与现有技术相比,在扬克表面52,纸幅38具有更高的接触面积,高达近似100%,这是因为在接触扬克表面52的侧面上的纸幅38几乎是扁平的。同时,纸幅38的枕区C’保持未压缩,因为它们由结构化织物28的凹部来保护(参见图17)。仅仅压榨25%的纸幅就获得良好的干燥效率结果。
[0084] 从图18可看出,与根据本发明制造的纸幅38之一相比较,现有技术纸幅40与扬克表面52的接触区低得多。现有技术纸幅40的较低的接触区是由从纸幅40中经由结构化织物33抽出水而使纸幅40成形产生的。由于现有技术纸幅40与扬克表面52更少的接触区,干燥效率更低。
[0085] 参见图19,显示了该工艺的一个实施例,其中形成结构化纤维幅38。结构化织物28携带三维结构化纤维幅38到先进的脱水系统50、通过真空箱67、然后到达该纸幅被传递到扬克烘缸52和烘缸罩部54的位置,以为了在卷轴上(未示出)卷绕之前进行另外的干燥和起皱。
[0086] 靴式压榨机(shoe press)56与结构化织物28邻近放置,使织物28保持在靠近扬克烘缸52的位置。为了更进一步地干燥和随后的起皱,结构化纤维织物38与杨克烘缸52接触并传递到其表面。
[0087] 真空箱58与结构化织物28邻近设置以在-0.2至-0.8巴的真空下、优选-0.4至-0.6巴下运行的标称20gsm纸幅上实现15-25%的固形物量。由结构化织物28承载的纸幅38接触脱水织物82,并朝着真空辊60前进。真空辊60在-0.2至-0.8巴的真空度和优选至少-0.4巴的操作水平下操作。任选地,将热风罩62装在真空辊60上以改善脱水。如果例如使用具有44mm厚度的商业扬克烘缸和具有145m/s吹气速度的传统烘缸罩,对于纸巾纸,使用1400m/min或更大的生产速度,对于卫生纸,使用1700m/min或更大的生产速度。
[0088] 任选地,可以安装蒸汽箱代替罩62来给纸幅38提供蒸汽。优选地,蒸汽箱具有分段的设计,以影响纸幅38的水分再干燥全幅横向分布。在真空辊60内部的真空区的长度可以是200mm至2500mm,优选为300mm至1200mm的长度以及更优选为400mm至800mm的长度。离开吸水辊60的纸幅38的固形物水平是25%至55%,这取决于安装的选择。在真空辊60之后和扬克烘缸52之前可以使用真空箱67和热风供给65来增加纸幅38的固形物。网转向辊69还可以是具有热风供给罩的吸水辊。如上所讨论,辊56包括具有80mm或更高、优选120mm或更高宽度靴的靴式压榨机,其具有小于2.5MPa的最大压力。为了产生均匀的较长压区以方便纸幅38传递到扬克烘缸52,可以在与靴式压榨机56有关的压区之前将在结构化织物28上承载的纸幅38与扬克烘缸52的表面接触。此外,在结构化织物28行进超过压榨机56之后,该接触可以被保持。
[0089] 脱水织物82可以具有与絮状层连接的可渗透的机织底基织物(woven base fabric)。该底基织物包括纵向纱和横向纱。纵向纱是3股复丝捻合纱(twisted yarn)。横向纱是单丝纱。纵向纱还可以是单丝纱,并且结构可以具有典型的多层设计。在两个情况下,将该底基织物与具有小于或等于700gsm、优选小于或等于150gsm以及更优选小于或等于135gsm重量的细絮状纤维针刺。该絮状纤维包封该基础结构以赋予其充分的稳定性。
加热纸页接触面以改善它的表面光滑度。纵向纱的横截面积大于横向纱的横截面积。纵向纱是可以包括数千纤维的复丝纱。底基织物通过针刺方法与絮状层连接以产生直通的排水通道。
[0090] 在脱水织物82的另一个实施例中,包括织物层、至少两个絮状层、抗再润湿层和粘合剂。该底基织物基本上与上述相似。絮状层的至少一个包括低熔点的双化合物(bi-compound)纤维,以在加热时增加纤维与纤维的结合。在该底基织物的一个侧面上,附着有抗再润湿层,它可以通过粘合剂、熔化工艺或针刺附着于该底基织物上,其中,容纳在抗再润湿层中的材料连接到底基织物层和絮状层。该抗再润湿层是由弹性体材料制成的,从而形成弹性材料的膜,该弹性材料的膜具有在其中通过的开口。
[0091] 该絮状层被针刺,由此与脱水织物82固定在一起。这有利地留下具有在其中通过的许多针孔的絮状层。该抗再润湿层是多孔的,具有水槽或在其中通过的直通的小孔。
[0092] 在脱水织物82的又一个实施例中,其构造基本上与上述构造相似,除了在脱水织物82的至少一个侧面上增加疏水层。疏水层不吸水,但是它确实引导水通过其中的小孔。
[0093] 在脱水织物82的又一个实施例中,该底基织物具有附着其上的、由比如聚酯的聚合物制成的格栅(lattice grid),该格栅放置在底基织物的顶部。该格栅可以使用不同的已知方法放置到底基织物上,例如挤出技术或丝网-印刷技术。该格栅可以以相对于纵向纱和横向纱的取向放置在底基织物上。尽管该取向是该网格没有任何部分与纵向纱对齐的取向,还可以使用其它取向。该格栅可以具有均匀的格栅图案,该格栅图案可以是部分间断的。此外,在网格结构互相连接之间的材料可以采取曲折的路线而非大致直线。该格栅由比如聚合物或具体地说聚氨酯之类的合成物制成,通过其固有的粘着性将其本身附着到底基织物上。
[0094] 在脱水织物82的又一个实施例中,包括具有附着在格栅上的纵向纱和横向纱的可渗透的底基织物。该格栅是由复合材料制成的,该材料可与有关脱水织物82的前述实施例所讨论的材料相同。该格栅包括纵向纱和在附近形成的复合材料。该格栅是由复合材料和纵向纱形成的复合结构。在纵向纱多排放置之前,可以用复合材料涂覆该纵向纱,在用于再加热该复合材料而使其再流动形成图案的模具中,所述排是基本上平行的。可以将额外的复合材料也放入该模具中。然后,通过许多技术中的一个将亦称为复合层的网格结构连接到该底基织物,所述技术包括将该格栅层压到可渗透的织物上、当该复合材料涂覆的纱保持在靠着可渗透织物的位置上时,熔化该复合材料涂覆的纱或者通过将该格栅再熔化到底基织物上。此外,可以使用粘合剂以将格栅附着于可渗透的织物上。
[0095] 该絮状纤维可以包括两层,上层和下层。将絮状纤维针刺到底基织物和复合层里,从而形成具有至少一个外絮状层表面的脱水织物82。由于其性质,絮状材料是多孔的,此外,针刺过程不仅将这些层连接在一起,而且它产生许多扩展到或完全穿过脱水织物82的结构的小的、多孔沟槽。
[0096] 脱水织物82具有5到100立方英尺/分钟、优选19立方英尺/分钟或更高的以及更优选35立方英尺/分钟或更高的透气性。在脱水织物82中的平均孔隙直径是5到72微米、优选25微米或更高、以及更优选35微米或更高。疏水层可由合成的聚合材料、羊毛或比如尼龙6的聚酰胺来制成。抗再润湿层和组合层可以由层压到底基织物上的薄的弹性材料的渗透膜制成,所述渗透膜是由合成的聚合材料或聚酰胺制造的。
[0097] 该絮状纤维层是由0.5分特(d-tex)到22分特的纤维构成的,并且包括低熔点的双化合物纤维,以在加热时增加每一层中纤维与纤维的结合。该结合可以使用低温可熔化的纤维、粒子和/或树脂产生。该脱水织物的厚度可以小于2毫米。
[0098] 脱水织物82的优选实施例描述于PCT/EP2004/053688和PCT/EP2005/050198中,在此将它们引入作为参考。
[0099] 现在,另外参见图20,示出本发明的又一个实施例,其大致与图19所示的发明类似,除了用带式压榨机64代替热风罩62之外。带式压榨机64包括能够将压力施加到结构化织物28的机器侧的可渗透的带66,该结构化织物28环绕着真空辊60支撑纸幅38。带式压榨机64的织物66亦称为宽压区压榨带或连接织物,它可以以60KN/m的织物张力运行,并具有比辊60的抽吸区更长的压榨长度。
[0100] 该织物66的优选实施例和需要的操作条件也描述于PCT/EP2004/053688和PCT/EP2005/050198中,在此引入它们作为参考。
[0101] 上述参考文献也可完全地应用到在其它实施例中描述的脱水织物82和压榨织物66。
[0102] 而当通过带状压榨机64将压力施加到结构化织物28上时,纸幅38中的高纤维密度枕区将不受到该压力,因为它们包含在结构化织物28主体内,正如它们在杨克压区中那样。
[0103] 带66是特别设计的宽压区压榨带66,其由例如增强的聚氨酯和/或螺旋缝合织物(spiral link fabric)制成。带66还具有机织构造。例如EP1837439中公开了这样的机织构造。带66是可渗透的,由此允许空气在其中流动,以增加带式压榨机64的水分除去能力。水分穿过脱水织物82并进入真空辊60而从纸幅38抽出。
[0104] 带66提供了50-300KPa、优选大于100KPa的低压榨度。这允许具有1.2米直径的真空辊具有大于30KN/m、优选大于60KN/m的织物张力。靠着织物28的可渗透的带66的压榨长度至少与在辊60中的抽吸区一样长,该可渗透的带间接地由真空辊60支撑。然而,带66的接触部分可以短于该抽吸区。
[0105] 可渗透的带66具有在其中穿过的小孔的图案,所述小孔可以是在其中例如钻的、激光切割的、蚀刻形成的或机织的。可渗透的带66可以是单平面的而无凹槽。在一个实施例中,带66的表面具有凹槽,并且放置成沿着带式压榨机64中的可渗透的带66的移动部分与织物28接触。每个凹槽与一组小孔连接,以允许空气在带66中通过和分布。空气沿着该凹槽分布,构成与接触区邻近的开孔区,其中,带66的表面对纸幅38加压。空气穿过小孔进入可渗透的带66,然后沿着凹槽移动,经过织物28、纸幅38和织物82。小孔的直径可以大于凹槽的宽度。凹槽可以具有大致矩形的、三角形的、梯形的、半圆形的或半椭圆形的横截面外形。与真空辊60相关联的、可渗透的带66的结合是已经显示出增加纸页固形物至少15%的结合。
[0106] 带66的另一种结构的例子是薄的螺旋缝合织物,其可以是在带66之内的增强结构,或者该螺旋缝合织物本身充当带66。在织物28中存在反映在纸幅38中的三维结构。纸幅38具有较厚的枕区,枕区在压榨期间受到保护,因为它们在结构化织物28主体内。因此,通过带式压榨机64在纸幅38上施加的压榨不会不利地影响纸幅的质量,同时增加了真空辊60的脱水率。
[0107] 参见图21,示出基本上与图20所示的实施例相似的本发明的另一个实施例,其中增加位于带式压榨机64内的热风罩68,以连同真空辊60增加带式压榨机64的脱水能力。
[0108] 参见图22,示出基本上与图20所示的实施例相似的本发明的又一个实施例,除了包括增压干燥器70,该增压干燥器碰到结构化织物28。纸幅38经受增压干燥器70的热表面,结构化纸幅38在增压干燥器70周围在结构化织物28的顶部与另一个机织织物72重迭。热导电织物74位于机织织物72的顶部,与机织织物72和冷却套管76接触,冷却套管对全部织物和纸幅38施加冷却和压力。纸幅38中的较高纤维密度枕区又免于受到压力,因为它们包含在结构化织物28主体内。因此,压榨过程不会不利地影响纸幅质量。增压干2 2
燥器70的干燥速率大于400kg/hrm、优选大于500kg/hrm。增压干燥器70的构想是提供充分的压力,以保持纸幅38靠着干燥器的热表面,从而防止产生泡孔(blistering)。在织物28的结节点处形成的蒸汽经过织物28,并在织物72上冷凝。通过与冷却套管接触的织物74冷却织物72,使其温度降低到蒸汽温度以下的合适温度。因此,蒸汽被冷凝,以避免压力增大,从而避免纸幅38产生泡孔。在机织织物72中捕获冷凝水,该冷凝水由脱水装置75脱水。已经表明根据增压干燥器70的尺寸,可以消除对真空辊60的需要。此外,根据增压干燥器70的尺寸,纸幅38可以在增压干燥器70的表面上起皱,从而消除对扬克烘缸的需要。
[0109] 参见图23,示出基本上与图20所示的实施例相似的本发明的又一个实施例,但是增加了空气压榨机(air press)78,该空气压榨机是利用高温空气的四辊组压榨机,称为HPTAD,用于在将纸幅38传递到扬克烘缸52之前进行附加的纸幅干燥。四辊组压榨机78包括主要辊、开孔辊和两个套辊(cap roll)。该四辊组压榨机的目的是提供能够加压的密封室。压力室包含例如150℃或更高的高温空气,并且位于显著高于传统TAD技术的压力之下,例如大于1.5psi,由此产生比传统TAD高得多的干燥速率。高压热空气通过任意的空气分散织物、穿过纸幅38和结构化织物28进入开口辊。该空气分散织物可以防止纸幅38沿着套辊中的一个移动。该空气分散织物是完全开孔的,具有等于或超过结构化织物28的渗透性。HPTAD的干燥速率取决于纸幅38进入HPTAD时的固形物量。优选的干燥速率是至少2
500kg/hr/m,其是传统TAD机速率的至少两倍。
[0110] HPTAD工艺的优点是在改善的纸页脱水区域,没有显著地损失纸页质量、尺寸的紧密度和能量效率。此外,其能够获得更高的扬克烘缸前固形物,这增加了本发明的速度潜力。而且,HPTAD的紧凑尺寸允许容易地将其改装到现有的机器。HPTAD的紧凑尺寸和它是封闭系统的事实意味着可以将其容易地隔离并优化成增加能量效率的单元。
[0111] 参见图24,示出本发明的另一个实施例。该实施例与图20和23所示的实施例十分相似,除了增加的双行程HPTAD 80。在这种情况下,相对于图23所示的设计,两个开口辊用于加倍结构化纸幅38的停留时间。任意的粗网孔织物可用于上述实施例中。热的加压空气穿过在织物28上和在两个开孔辊上承载的纸幅38。已经表明,根据HPTAD的结构和尺寸,可以串联地设置一个以上的HPTAD,这消除了对辊60的需要。
[0112] 参见图25,可以使用传统的双网成形器90替换在上述例子中使用的新月形成形器。成形辊可以是实心的或开口的辊。如果使用开口的辊,必须小心操作以防止通过该结构化织物的显著脱水,以避免损失枕区的定量。外部成形织物93可以是标准成形织物或如美国专利6237644中所公开的成形织物。内部织物必须是比外部成形织物粗糙得多的结构化织物91。例如,内部织物91可以与结构化织物28相似。可能需要真空箱92来确保纸幅和结构化织物91在一起,并且不随着外网90移动。使用真空装置将纸幅38传递到结构化织物28上。该传递可以通过固定的真空靴或真空协助的旋转拾取辊94。第二结构化织物28与第一结构化织物91至少一样粗糙,并优选比第一结构化织物91更粗糙。在这点上该工艺与结合图20的上述工艺相同。纸幅从第一结构化织物到第二结构化织物的重叠是不理想的,因为一些枕会在展开过程中会损失一些定量,从而损失本发明的一些好处。然而,该工艺选择允许进行差速的传递,已经表明其改善了一些纸页的性能。可以与双网成形器装置和传统的TAD一起使用任何上述讨论的除去水的装置。
[0113] 参见图26,上述例子所示的部件可由一机器替换,在该机器中,纸幅不在织物之间直接传递。该系统指的是E-TAD,并包括最初支承结构化纤维幅的压榨毛毯102。该纸幅在靴式压榨机106处被传递到支承辊104。支承辊104优选地是在不需要位于其表面的一部分上方的织物的帮助下而支承纸幅的干燥器。支承辊104将纸幅传递到传递织物108,该传递织物是上面结合图1-6讨论的结构化织物的实施例。该过程允许支承辊104和传递织物108之间存在差别速度传递。传递织物108随后将纸幅传递到扬克烘缸52。额外的部件可添加到E-TAD系统,比如本发明的上述实施例中所讨论的其它干燥部件。
[0114] 尽管本发明的结构化织物优选地与上述讨论的造纸机一起使用,但是该结构化织物可与传统的TAD机一起使用。TAD机以及其操作特性和相关部件在本领域是熟知的,例如,从在此通过引用全部并入的美国专利4191609中可知。
[0115] 在本发明中纸幅38的纤维分布与现有技术是相反的,这是通过成形织物而不是通过结构化织物除去水分的结果。与周围的压缩区相比,低密度枕区具有相对更高的定量,这与传统的TAD纸相反。这使得在处理期间,高百分比的纤维保持未压缩。对于标称20gsm的纸幅,如通过吊篮方法(basket method)测量的纸页吸水能力等于或大于12克水/克纤3 3
维,并且常常超过15克水/克纤维。纸页松密度等于或大于10cm/gm,并优选大于13cm/
3
gm。预计卫生纸的纸页松密度在压光之前等于或大于13cm/gm。
[0116] 通过测量吸水性的吊篮方法,将5克纸放入吊篮中。然后将包含纸的吊篮称重,并将其在20℃下引入小容器的水中60秒。在60秒的浸泡时间之后,从水中移走吊篮并让它排水60秒,然后再一次称重。然后用重量差除以纸的重量,以获得每克纤维吸收并保持在纸中的水的克数。
[0117] 如上所述,纸幅38是由流浆箱22排放在成形织物26和结构化织物28之间的纤维浆料24形成的。当纸幅38形成时,辊34旋转并支撑织物26和28。水分M流过织物26并在白水回收装置36中被捕获。正是用这样的方法去除水分,相比于如果通过结构化织物28去除水分,可以使纸幅38的枕区保持更大的定量且因此厚度更厚。从纸幅38中去除足够的水分,以使织物26从纸幅38处移走,使纸幅38进行到干燥阶段。如上所述,纸幅38保持了结构化织物28的图案和来自织物26可能存在的任何区域的渗透性作用。
[0118] 由于浆料24来自流浆箱22,其具有约0.1%至0.5%的十分低的浓度。纸幅38的浓度在成型部出口的端部增加到约7%。在上述的一些实施例中,结构化织物28将纸幅38从其第一次被流浆箱22放置的位置带到扬克烘缸,由此,提供用于最大松密度和吸收性的良好限定的纸结构。纸幅38具有杰出的纸厚、松密度和吸收性,这些参数比用于生产纸巾而使用的传统的TAD织物高约30%。纸幅38到扬克烘缸的良好传递通过在33%至37%干TM燥度下工作的ATMOS 系统而发生,该干燥度比60%至75%的TAD具有更高的水分含量。在ATMOST构造中没有干燥损失,因为结构化织物28具有囊袋(凹部28b),在脱水织物、纸幅
38、结构化织物28和带之间没有损失亲密度(intimacy)。
[0119] 如上所述,结构化织物将表面图案赋予到纸张或纸幅上。为了完成该目的,可以通过高张力带将高压施加到织物。纸页图案的表面形状可通过改变织物的规格而操纵,即通过控制参数,比如纱线直径、纱线形状、纱线密度和纱线类型。可通过不同的表面编织赋予纸页不同的表面图案。类似地,纸页图案的强度可通过改变由高张力带施加的压力和通过改变织物的规格来改变。其它影响纸页的表面图案的特性和强度的因素包括空气温度、空速、气压、带在宽压区中的停留时间以及压区长度。
[0120] 可以在以下造纸机的每个中使用本发明创造性的织造图案,这些造纸机比如:
[0121] 传统的TAD(从美国专利6953516B2和WO2009/069046A1中可知)
[0122] 在ATMOS上的模制位置(从美国专利7351307B2中可知)
[0123] 在E-TAD上的传递位置(从美国专利7608164B2中可知)以及
[0124] 在METSO构想上的合适位置(从美国专利2010/0065234A1和WO2010/030298A1中可知)。
[0125] 虽然结合至少一个实施例描述了本发明,但是可以在该公开内容的精神和范围内对本发明进行进一步的改进。因此,本申请意欲覆盖使用其一般原理的本发明的任何变化、用途或改进。并且,本申请意欲覆盖本发明所属领域内的已知或常规实践范围内的且落入所附权利要求书范围内的对本发明公开内容的偏离。
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