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用于造纸机的包括聚合物层的带或织物

阅读:529发布:2022-11-18

专利汇可以提供用于造纸机的包括聚合物层的带或织物专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且用于造纸机的织物或带,包括限定幅材 接触 表面的第一层和承托第一层的第二层。第一层由挤出的 聚合物 制成,并且包括在第一方向上排列的多个第一元件,和在第二方向上排列并在多个第一元件上延伸的多个第二元件,以及由多个第一和第二元件限定的多个开口部分。第二层由织造织物制成。第一层结合到第二层使得第一层仅部分地延伸通过第二层,并且在第一和第二层之间形成的界面包括结合的和非结合的部分以及在平行于第一和第二层的平面中延伸的气流通道。,下面是用于造纸机的包括聚合物层的带或织物专利的具体信息内容。

1.一种用于造纸机的织物或带,包括:
第一层,所述第一层限定幅材接触表面,所述第一层由挤出的聚合物制成,并包括:
多个第一元件,所述多个第一元件在第一方向上排列;
多个第二元件,所述多个第二元件在第二方向上排列并在所述多个第一元件上延伸;

多个开口部分,所述多个开口部分由所述多个第一和第二元件限定;和第二层,所述第二层由织造织物制成,其承托所述第一层,
其中,所述第一层结合到所述第二层使得所述第一层仅部分地延伸进所述第二层,并且在所述第一和第二层之间形成的界面包括在平行于所述第一和第二层的平面中延伸的气流通道。
2.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第一和第二层之间的所述界面包括结合的和非结合的部分。
3.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第一层以30μm或更少的量延伸进所述第二层。
4.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第一层具有0.25mm至1.7mm的厚度。
5.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第一层具有0.4mm至0.75mm的厚度。
6.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第一层具有0.5mm至0.6mm的厚度。
7.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述多个开口部分在机器和横向两方向上按规则间隔在所述第一层上重复。
8.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述多个开口部分是矩形开口部分。
9.根据权利要求8所述的织物或带,其中,所述矩形开口部分由长度为0.25mm至1.0mm的边限定。
10.根据权利要求8所述的织物或带,其中,所述矩形开口部分由长度为0.4mm至0.75mm的边限定。
11.根据权利要求8所述的织物或带,其中,所述矩形开口部分由长度为0.5mm至0.7mm的边限定。
12.根据权利要求8所述的织物或带,其中,所述多个开口部分是正方形开口部分。
13.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述多个开口部分是圆形开口部分。
14.根据权利要求13所述的织物或带,其中,所述圆形开口部分的直径为0.25mm至
1.0mm。
15.根据权利要求13所述的织物或带,其中,所述圆形开口部分的直径为0.4mm至
0.75mm。
16.根据权利要求13所述的织物或带,其中,所述圆形开口部分的直径为0.1mm至
0.7mm。
17.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述多个第二元件在所述多个第一元件上面延伸0.05mm至0.40mm的量。
18.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述多个第二元件在所述多个第一元件上面延伸0.1mm至0.3mm的量。
19.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述多个第二元件在所述多个第一元件上面延伸0.1mm至0.2mm的量。
20.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述多个第二元件具有0.1mm至0.7mm的宽度。
21.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述多个第二元件具有0.2mm至0.4mm的宽度。
22.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述多个第二元件具有0.25mm至0.3mm的宽度。
23.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述多个第一元件具有0.15mm至0.75mm的厚度。
24.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述多个第一元件具有0.3mm至0.6mm的厚度。
25.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述多个第一元件具有0.4mm至0.6mm的厚度。
26.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述多个第一元件具有0.25mm至1.0mm的宽度。
27.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述多个第一元件具有0.3mm至0.5mm的宽度。
28.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述多个第一元件具有0.4mm至0.5mm的宽度。
29.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第一层由聚合物或共聚物制成。
30.根据权利要求29所述的织物或带,其中,所述第一层由挤出的网管制成。
31.根据权利要求30所述的织物或带,其中,所述挤出的网管被伸展以定向所述聚合物或共聚物。
32.根据权利要求29所述的织物或带,其中,所述第一层由穿孔的片材制成。
33.根据权利要求32所述的织物或带,其中,所述穿孔的片材被伸展以定向所述聚合物或共聚物。
34.根据权利要求32所述的织物或带,其中,所述穿孔的片材使用热、激光、红外线或紫外线缝接法缝接。
35.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第二层包括织造聚合物单丝。
36.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第二层包括与细合成絮状纤维针刺的织造单丝或多丝状纱线
37.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第二层具有使用非数值经纱投梭序列的5纱梭织纹。
38.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第二层具有10至30根/cm的经密。
39.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第二层具有15至25根/cm的经密。
40.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第二层具有17至22根/cm的经密。
41.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第二层具有5至30根/cm的纬密。
42.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第二层具有10至20根/cm的纬密。
43.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第二层具有15至20根/cm的纬密。
44.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第二层具有0.5mm至1.5mm的厚度。
45.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第二层具有0.5mm至1.0mm的厚度。
46.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第二层具有0.5mm至0.75mm的厚度。
47.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第二层通过热声波、紫外线或红外线焊接结合到所述第一层。
48.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第二层以20%至50%的接触面积结合到所述第一层。
49.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第二层以20%至30%的接触面积结合到所述第一层。
50.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第二层以25%至30%的接触面积结合到所述第一层。
51.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述织物或带具有20cfm至300cfm的透气率。
52.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述织物或带具有100cfm至250cfm的透气率。
53.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述织物或带具有200cfm至250cfm的透气率。
54.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述织物或带是配置为在造纸机上使用的结构化织物。
55.根据权利要求54所述的织物或带,其中,所述造纸机是热穿透干燥、ATMOS、NTT、QRT或ETAD纸巾制造机。
56.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述织物或带是配置为在造纸机上使用的成型织物。
57.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述多个第二元件在所述多个第一元件下面延伸。
58.根据权利要求57所述的织物或带,其中,所述多个第二元件在所述多个第一元件下面延伸少于0.40mm。
59.根据权利要求57所述的织物或带,其中,所述多个第二元件在所述多个第一元件下面延伸0.1mm至0.3mm。
60.根据权利要求57所述的织物或带,其中,所述多个第二元件在所述多个第一元件下面延伸0.1mm至0.2mm。
61.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第一方向基本上平行于机器横向方向。
62.根据权利要求61所述的织物或带,其中,所述第二方向基本上平行于机器方向。
63.根据权利要求1所述的织物或带,其中,所述第一方向基本上平行于机器方向。
64.根据权利要求63所述的织物或带,其中,所述第二方向基本上平行于机器横向方向。
65.一种用于造纸机的织物或带,包括:
第一层,所述第一层限定幅材接触表面,所述第一层由挤出的聚合物制成,并包括:
多个第一元件,所述多个第一元件在第一方向上排列;
多个第二元件,所述多个第二元件在第二方向上排列并在所述多个第一元件上延伸;

多个开口部分,所述多个开口部分由所述多个第一和第二元件限定;和第二层,所述第二层由织造织物制成,其承托所述第一层,
其中,所述第一层结合到所述第二层以便在所述第一和第二层之间形成界面,所述界面包括结合的和非结合的部分以及在平行于所述第一和第二层的平面中延伸的气流通道。
66.根据权利要求65所述的织物或带,其中,所述第一层仅部分地延伸进所述第二层。
67.根据权利要求66所述的织物或带,其中,所述第一层以30μm或更少的量延伸进所述第二层。
68.一种用于造纸机的织物或带,包括:
第一层,所述第一层限定了幅材接触表面,所述第一层包括基本上在机器方向上排列的多个凹槽;和
第二层,所述第二层由织造织物制成,其承托所述第一层的,
其中,所述第一层结合到所述第二层以便在所述第一和第二层之间形成界面,所述界面包括结合的和非结合的部分以及在平行于所述第一和第二层的平面中延伸的气流通道。
69.根据权利要求68所述的织物或带,其中,所述多个凹槽相对于机器方向倾斜0.1%至45%。
70.根据权利要求68所述的织物或带,其中,所述多个凹槽相对于机器方向倾斜0.1%至5%。
71.根据权利要求68所述的织物或带,其中,所述多个凹槽相对于机器方向倾斜2%至
3%。
72.根据权利要求68所述的织物或带,其中,所述多个凹槽具有0.25mm至1.0mm的深度。
73.根据权利要求68所述的织物或带,其中,所述多个凹槽具有0.4mm至0.75mm的深度。
74.根据权利要求68所述的织物或带,其中,所述多个凹槽具有0.4mm至0.6mm的深度。
75.根据权利要求68所述的织物或带,其中,所述多个凹槽具有正方形、半圆形或锥形横截面。
76.根据权利要求68所述的织物或带,其中,所述多个凹槽间隔0.1mm至1.5mm彼此分开。
77.根据权利要求68所述的织物或带,其中,所述多个凹槽间隔0.2mm至0.5mm彼此分开。
78.根据权利要求68所述的织物或带,其中,所述多个凹槽间隔0.2mm至0.3mm彼此分开。
79.根据权利要求68所述的织物或带,其中,所述多个凹槽通过激光钻孔形成。
80.根据权利要求68所述的织物或带,其中,所述织物或带经受冲压、钻孔或激光钻孔以实现20cfm至200cfm的透气率。
81.根据权利要求80所述的织物或带,其中,所述织物或带具有20cfm至100cfm的透气率。
82.根据权利要求80所述的织物或带,其中,所述织物或带具有10cfm至50cfm的透气率。
83.一种用于造纸机的织物或带,包括:
第一层,所述第一层限定了幅材接触表面,所述第一层包括:
多个第一元件,所述多个第一元件在横向方向上排列,所述多个第一元件具有0.3mm至
0.6mm的厚度和0.4mm至0.5mm的宽度;
多个第二元件,所述多个第二元件在机器方向上排列,并且在所述多个第一元件上面延伸0.1mm至0.2mm的量,并具有0.25mm至0.3mm的宽度;和
多个开口部分,所述多个开口部分由所述多个第一和第二元件限定,并在所述机器和横向两方向上按规则间隔在所述至少一个非织造层上重复,所述多个开口部分是正方形的并由长度为0.5mm至0.7mm的边限定;和
织造织物层,所述织造织物层承托所述至少一个层,其中,所述织物或带具有20cfm至
300cfm的透气率。
84.一种用于造纸机的织物或带,包括:
至少一层,所述至少一层限定幅材接触表面,所述至少一层包括:
多个第一元件,所述多个第一元件在横向方向上排列,所述多个第一元件具有0.3mm至
0.6mm的厚度和0.4mm至0.5mm的宽度;
多个第二元件,所述多个第二元件在机器方向上排列,并且在所述多个第一元件上面延伸0.1mm至0.2mm的量,并具有0.25mm至0.3mm的宽度;和
多个开口部分,所述多个开口部分由所述多个第一和第二元件限定,并在所述机器和横向两方向上按规则间隔在所述至少一层上重复,所述多个开口部分是直径为0.5mm至
0.7mm的圆形;和
织造织物层,所述织造织物层承托所述至少一个层,其中,所述织物或带具有20cfm至
300cfm的透气率。
85.一种形成纸巾产品的方法,包括:
将新生的纸幅沉积在造纸机的成型织物上以便形成纸幅;
通过所述造纸机的压榨区的结构化织物使所述纸幅至少部分地脱
其中,所述结构化织物包括:
第一层,所述第一层限定幅材接触表面,所述第一层由挤出的聚合物制成,并包括:
多个第一元件,所述多个第一元件在第一方向上排列;
多个第二元件,所述多个第二元件在第二方向上排列并在所述多个第一元件上延伸;

多个开口部分,所述多个开口部分由所述多个第一和第二元件限定;和第二层,所述第二层由承托所述第一层的织造织物制成,
其中,所述第一层结合到所述第二层使得所述第一层仅部分地延伸通过所述第二层,并且在所述第一和第二层之间形成的界面包括在平行于所述第一和第二层的平面中延伸的气流通道;以及
在所述造纸机的干燥区干燥所述至少部分脱水的纸幅。

说明书全文

用于造纸机的包括聚合物层的带或织物

[0001] 相关申请
[0002] 本申请是非临时性的,基于并要求2016年2月11日提交的美国临时专利申请No.62/294,158的优先权,并且题为用于造纸机的包括聚合物层的带或织物,其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

[0003] 本公开涉及用于造纸机的织物或带,特别涉及意图用在造纸机上来生产纸巾产品的包括聚合物层的织物或带。

背景技术

[0004] 能够以最低成本提供最高质量产品的纸巾制造商在市场上具有竞争优势。决定纸巾产品的成本和质量的关键部分是用于产生产品的制造工艺。对于纸巾产品,有几个可用的生产工艺,包括常规的干法起皱、热穿透干燥(TAD)或“混合”技术诸如维美德(Valmet)的NTT和QRT工艺、佐治亚太平洋(Georgia Pacific)的ETAD和福伊特(Voith)的ATMOS工艺。每种产品的装机投资成本、原材料利用率、能源成本、生产速率以及产生所需的属性(诸如柔软度、强度和吸收性)的能都存在差异。
[0005] 传统的制造工艺包括成型区,旨在保留纤维、化学品和填料配方的同时允许从幅材中排出。成型区的许多类型,诸如倾斜抽吸胸辊、C-双网、S-匝双网、抽吸成型辊和新月形成型器,包括成型织物的使用。
[0006] 成型织物是利用由合成聚合物(通常是聚乙烯、聚丙烯或尼龙)组成的单丝(诸如纱线或线)的织造结构。成型织物有两个表面,纸张面和机器面或磨面。磨面与承托和移动织物的元件相接触,并因此易于磨损。为了提高耐磨性和改进排水,相比于纸张面,织物的磨面具有更大直径的单丝。纸张面具有更细的纱线,以促进纤维和填料保留在织物表面。
[0007] 利用不同的织造图案来控制其它性质,诸如:织物稳定性、潜在寿命、排水、纤维承托和清洁能力。成型织物有三种基本类型:单层、双层和三层。单层织物由横向(CD)纱线(也称为纬纱)和机器方向(MD)纱线(也称为经纱)构成的一个纱线系统组成。单层织物的主要问题是缺乏尺寸稳定性。双层成型织物具有一层经纱和两层纬纱。这种多层织物通常更稳定并且更抗拉伸。三层织物具有两个单独的单层织物,由粘合剂将单独的纱线粘合在一起。通常粘合纤维被放置在横向中,但也可以定向在机器方向。三层织物具有比单层或双层织物进一步提高的尺寸稳定性、耐磨潜力、排水和纤维承托。
[0008] 成型织物的制造包括以下操作:织造、初始热定型、缝接、最终热定型和整理。织物是在织布机中使用两套交错的单丝(或线或纱线)制造的。纵向或机器方向的线被称为经线,横向或机器方向的线被称为纬线。织造之后,加热成型织物以释放内部应力从而提高织物的尺寸稳定性。制造中的下一个步骤是缝接。该步骤通过连接两个织物的MD端将平织织物转变成环形成型织物。缝接之后,应用最终热定型以稳定并释放缝接区域中的应力。在制造工艺中的最后一步是整理,其中织物被切割成一定宽度并缝合。
[0009] 有几个参数和工具用于表征成型织物的性质:经密(mesh)和纬密(count)、厚度(caliper)、根数(frames),面差(plane difference)、开口面积、透气率、空隙体积和分布、浮沉情况、纤维承托、排水指数和堆叠。这些参数都不能单独地用来准确预测造纸机上的成型织物的性能,但合在一起可以对预期的性能和纸张性质进行估计。成型织物设计的实例可在美国专利Nos.3,143,150、4,184,519、4,909,284和5,806,569中查看。
[0010] 在常规的干法起皱工艺中,在成型区(在围绕成型辊的向心力(在某些情况下为真空箱)的辅助下)成网和排水(至约35%固体)之后,幅材从成型织物传送到压榨织物,在其上该幅材在橡胶或聚覆盖的抽吸压力辊和杨克干燥器之间被压榨。压榨织物是可渗透织物,旨在当幅材在压榨区被压榨时从幅材中吸收水。它是由大的单丝或多丝状纱线组成的,与细合成絮状纤维针刺以形成光滑的表面用于平滑的幅材在杨克干燥器上压榨。通过压榨除去水降低了能耗。
[0011] 在常规的TAD工艺中,幅材经历压印和热预干燥的步骤,而不是如在常规的干法起皱中进行的压榨和压实幅材。压印是工艺中将幅材从成型织物传送到结构化织物(或压印织物)并随后使用真空拉入到结构化织物中(被称为压印或模制)的步骤。这一步骤将结构化织物的织造图案(或压节图案)压印到幅材中。这一压印步骤增加了幅材的柔软度,并影响光滑度和疏松结构。压印织物的制造方法类似于成型织物(参见,例如,美国专利Nos.3,473,576、3,573,164、3,905,863、3,974,025和4,191,609),除了如果利用叠加聚合物时的额外步骤之外。
[0012] 使用叠加聚合物的压印织物在美国专利Nos.5,679,222、4,514,345、5,334,289、4,528,239和4,637,859中公开。具体地,这些专利公开了一种形成织物的方法,其中在织造基片上施加了图案化树脂。该图案化树脂完全地穿透织造基片。图案化树脂的顶面是平滑的,并且树脂中的开口具有沿线性路径的侧边,随着侧边靠近并然后穿透织造结构。
[0013] 美国专利Nos.6,610,173、6,660,362、6,998,017和欧洲专利No.EP 1 339 915公开了用于将叠加树脂施加到织造的压印织物的另一种技术。
[0014] 压印之后,在幅材在结构化织物上运送的同时移动热空气穿过幅材而将幅材热预干燥。使用热预干燥,可以在幅材传送到蒸汽加热缸之前将幅材干燥到大于90%固体。随后将该幅材从结构化织物传送到蒸汽加热缸,尽管在固体压力辊和蒸汽加热缸之间的压区强度非常低(最低至传统压榨压区的10分之一)。在压力辊和蒸汽缸之间压榨的幅材部分停留在结构化织物的压节上;从而保护大部分幅材不在该压区中发生轻压实。蒸汽缸和任选的喷气嘴系统,用于喷出热空气,然后在起皱发生之前在干燥阶段期间将纸张干燥至高达99%固体。此外,该工艺的起皱步骤仅影响与蒸汽缸表面接触的幅材的压节区。由于仅幅材的压节起皱,沿着由结构化织物产生的主导的表面形貌,以及TAD幅材的较大厚度,相比于常规的干法起皱,该起绉工艺对整体柔软度上具有小得多的影响。起皱之后,将幅材任选地砑光并卷绕到主辊中,准备好用于转化工艺。一些TAD机器利用织物(类似于干燥织物)从起皱刀片到卷筒承托纸张以帮助纸张的稳定性和生产率。描述起皱热风穿透干燥产品的专利包括美国专利Nos.3,994,771、4,102,737、4,529,480和5,510,002。
[0015] 由于TAD部分所需的空气处理设备的数量,与常规的纸巾机器相比,TAD工艺通常具有更高的投资成本。另外,由于需要燃烧天然气或其他燃料来热预干燥,TAD工艺具有更高的能源消耗率。然而,由于通过结构化织物产生了优异的松厚度,其产生了低密度、高空隙体积的幅材,这种幅材在润湿时保持其松厚度,所以由TAD工艺制造的纸产品的整体柔软度和吸收性优于常规纸。TAD幅材的表面光滑度可以接近常规纸巾幅材的表面光滑度。由于工艺的复杂性和在传送所需的杨克干燥器上提供坚固并稳定的涂层以及精致的预干燥幅材的起皱的难度,TAD机器的生产率低于常规纸巾机器的生产率。
[0016] UCTAD(非起皱热风穿透干燥)是TAD工艺的一种变化,其中纸张不是起皱的,而是使用热干燥干燥至高达99%固体,吹掉结构化织物(使用空气),然后任选地砑光并卷绕。美国专利No.5,607,551描述了非起皱热风穿透干燥产品。
[0017] 福伊特公司已经开发了用于生产纸巾的工艺/方法和造纸机系统并以名称ATMOS上市销售。该工艺/方法和造纸机系统具有多种变化,但都涉及使用与带式压榨机结合的结构化织物。ATMOS工艺的主要步骤及其变化是纸料制备、成型、压印、压榨(使用带式压榨机)、起皱、砑光(任选地)和卷绕幅材。
[0018] ATMOS工艺的纸料制备步骤与常规或TAD机器的纸料制备步骤相同。其成型工艺可以利用双网成型器(如美国专利No.7,744,726中所描述的)、使用抽吸成型辊的新月形成型器(如美国专利No.6,821,391中所描述的)或新月形成型器(如美国专利No.7,387,706中所描述的)。成型器配备有浆液,从流浆箱到由结构化织物(内部位置/与成型辊接触)和成型织物(外部位置)形成的压区。来自浆液的纤维主要聚集在结构化织物的凹部(或口袋区,枕形区)中,并且幅材通过成型织物脱水。这种形成幅材的方法导致了在美国专利No.7,387,706(图1-11)中所描述的疏松结构和表面形貌。在成型辊之后,结构化织物和成型织物分开,而幅材与结构化织物保持接触。
[0019] 现将幅材在结构化织物上运送到带式压榨机。带式压榨机可以有多种配置。压榨机使幅材脱水,同时保护在结构化织物谷中的纸张区域不被压实。水分被压榨出幅材,通过脱水织物,并进入真空辊。带式压榨机是可渗透的并且允许空气穿过带、幅材和脱水织物,并进入真空辊,从而增强水分去除。由于带和脱水织物都是可渗透的,可以在带式压榨机内部放置热空气罩以进一步增强水分去除。可替代地,带式压榨机可以具有压榨辊或者压榨装置,该压榨装置包括多个具有独立致动器的压榨靴以控制横向湿度分布。带式压榨机常见的布置使得幅材压在可渗透的脱水织物上,经由可渗透的延伸压区带式压榨机通过真空辊。在带式压榨机内是热空气罩,包括蒸汽浴以增强水分去除。在带式压榨机上方的热空气罩设备可以通过再利用来自杨克喷气嘴的部分加热的废气或者再循环部自热空气罩设备本身的分来废气来获得更高的能源效率。
[0020] 在带式压榨机之后,使用第二个压榨机通过一个硬辊和一个软辊将在结构化织物和脱水毡之间的幅材夹压。在脱水织物下的压榨辊可配备真空以进一步帮助水分去除。在美国专利Nos.8,382,956和8,580,083中描述了该带式压榨机布置,图1示出了该布置。在带式压榨机之后,幅材可以经过助压干燥器、高压热风穿透干燥器、双通道高压热风穿透干燥器或带有热空气供应罩的真空箱,而不将幅材送去经过第二个压榨机。美国专利Nos.7,510,631、7,686,923、7,931,781、8,075,739和8,092,652进一步描述了使用带式压榨机和结构化织物制造纸巾产品的方法和系统,其在织物设计、压区压力、停留时间等各有变化,并在此提及作为参考。在将纸张通过压力辊压区传送至蒸汽加热缸之前,网转向辊也可以与真空一起使用。
[0021] 现将该纸张通过压榨元件传送到蒸汽加热缸上。该压榨元件可以是通钻孔(镗孔)压力辊、通钻孔(镗孔)和盲钻孔(盲镗孔)压力辊或靴形压榨器。在幅材离开该压榨元件之后并在它与蒸汽加热缸接触之前,固体%在40-50%的范围内。蒸汽加热缸表面涂有化学物质,以有助于在压榨元件压区将纸张粘附在缸上,并且还有助于在刮刀刀片处移除纸张。通过蒸汽加热缸和在缸上方安装的热空气冲击罩,纸张被烘干至最高达99%固体。在美国专利Nos.7,582,187和7,905,989中解释了这一干燥工艺,用化学物质涂覆缸的表面以及用刮除移除幅材。从杨克上刮除纸张即起皱与TAD的该工艺类似,其只有幅材的压节部分是起皱的。因此,主要的表面形貌由结构化织物产生,与常规的干法起皱相比,起皱工艺对整体柔软度的影响要小得多。现将幅材砑光(任选地)、切缝、卷绕并准备好用于转化工艺。
[0022] ATMOS工艺的投资成本在常规纸巾机器和TAD机器的投资成本之间。它与常规机器相比使用更多的织物和更复杂的干燥系统,但与TAD机器相比使用较少的设备。其能量成本也在常规和TAD机器之间,由于高效节能的热空气罩和带式压榨机。ATMOS机器的生产率受到限制,这是由于新的带式压榨机和罩不能使幅材完全脱水,以及可能由差的承托涂层导致的到杨克干燥器的差的幅材传送,该工艺不能利用结构化织物释放化学物质,以及不能利用叠加织物增加幅材到干燥器的接触面积。幅材与杨克干燥器的不良粘附导致形成了差的起皱和伸展,其导致了卷绕区中的纸张处理问题。其结果是,当前ATMOS机器的产量低于常规和TAD机器的产量。其纸张的整体柔软度和吸收性优于常规的,但低于TAD幅材,这是因为一些纸张压实发生在带式压榨机内,特别是未在织物的袋囊内受保护的幅材的区域。此外,松厚度是受限的,因为没有如TAD机器上出现的速度差异以帮助促使幅材进入结构化织物中。ATMOS幅材的表面光滑度在TAD幅材和常规幅材之间,主要由于当前在层叠结构化织物使用上的限制。
[0023] ATMOS制造技术通常被描述为一种混合技术,因为它不但利用了类似TAD工艺的结构化织物,还利用了类似常规干法起皱工艺的高效节能方式来使纸张脱水。将结构化织物与高效节能脱水工艺一起使用的其他制造技术是ETAD工艺和NTT工艺。美国专利Nos.7,339,378、7,442,278和7,494,563中描述了ETAD工艺和产品。WO 2009/061079 A1、美国专利申请公开No.2011/0180223 A1和美国专利申请公开No.2010/0065234 A1中描述了NTT工艺和产品。美国专利申请公开No.2008/0156450 A1和美国专利No.7,811,418中描述了QRT工艺。美国专利No.8,980,062和美国专利申请公开No.US 2010/0236034中描述了用于NTT、QRT和ETAD压印工艺的结构化带制造工艺。
[0024] NTT工艺包括螺旋缠绕的聚合物材料条,诸如工业用扎或带状材料,并且使用声波、红外线或激光焊接技术邻接材料条的两侧来生产环形带。任选地,可以在材料条之间放置填充或间隙材料,并使用前述焊接技术将其融化以连接材料条。聚合物材料条通过挤压工艺从任何聚合物树脂诸如聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚丙烯或聚醚醚树脂生产。也可以通过在挤压工艺中将聚合物材料的单丝掺入条中或通过将织造聚合物单丝层层压到由焊接材料条构成的成品环形带的非纸张接触表面来加强材料条。环形带可以具有使用诸如砂磨、刻挖、压花或蚀刻工艺产生的有纹理的表面。该带可以是不透空气和水,或通过诸如冲压、钻孔或激光钻孔工艺制成可渗透的。在NTT工艺中使用的结构化带的实例可以在国际公开号WO 2009/067079 A1和美国专利申请公开No.2010/0065234 A1中查看。
[0025] 如上述纸巾造纸技术的讨论中所示,采用的织物或带对纸巾幅材结构和形貌的形成至关重要,其进而对确定幅材的质量特性诸如柔软度(整体柔软度和表面光滑度)和吸收性是有帮助的。制造这些织物的制造工艺仅仅局限于织造织物(主要形成织物和结构化织物)或基片结构和将合成纤维(压榨织物)或叠加聚合物树脂(层叠结构化织物)针刺到织物/基片结构,或将聚合物材料带焊接在一起以形成环形带。
[0026] 常规层叠结构需要在织造基片上施加未固化的聚合物树脂,其中树脂完全地穿透该织造结构的厚度。树脂的某些区域被固化而其它区域未被固化并且从织造结构中洗掉。这导致了织物中气流只可能在Z方向上通过织物。因此,为了使幅材有效地干燥,只能采用高度可渗透的织物,这意味着需要限制所施加的叠加树脂的量。如果以这种方式生产了低渗透性的织物,则干燥效率会显著减少,导致能量效率差和/或生产率低,这是由于必须将幅材慢慢地通过TAD滚筒或ATMOS滚筒运送以充分干燥。类似地,焊接聚合物结构化层是非常平坦的,并且当层压到织造承托层(图9)时提供了平滑的表面,这导致如果在X-Y平面内有任何空气通道也是非常少的。
发明内容
[0027] 本发明的一个目的是提供一种用于制造结构化织物的替代工艺。提供一种低复杂性、更低成本、更高产量的技术来生产这些织物也是本发明的目的。该工艺可被用于生产结构化织物和成型织物。
[0028] 在示例性实施方式中,本发明的工艺使用挤出的聚合物网材料来产生织物。该挤出的聚合物网任选地层压到挤出的聚合物网、织造聚合物单丝或与细合成絮状纤维针刺的织造单丝或多丝状纱线的额外层。
[0029] 本发明的另一目的是提供一种造纸机的压榨区,其可以利用本发明的结构化织物生产高质量、高松厚度的纸巾纸。该压榨区结合了NTT制造工艺的低投资成本、高生产率、低能量消耗的优势,却将质量提高到TAD技术可以实现的水平。
[0030] 本发明的工艺避免了用于使用织布机生产织造织物的繁琐又昂贵的常规现有技术工艺,或生产使用需要雕刻、压花或激光钻孔的织造聚合物材料条的焊接织物所需的时间、成本和精度。使用本发明工艺生产的织物可以在任何造纸机上用作成型织物或在采用TAD(起皱或非起皱)、NTT、QRT、ATMOS、ETAD或其它混合工艺的纸巾机器上用作结构化带。
[0031] 在示例性实施方式中,在TAD机器上使用本发明设计的低孔隙率结构化带,其中空气由热空气冲击罩或喷气嘴流过TAD滚筒。不需要高流量空气流过本发明的结构化带以高效地干燥压印纸,这导致较低的热需求和燃料消耗。
[0032] 在示例性实施方式中,纸巾机器的压榨区可以与本发明的结构化织物结合使用,以生产具有低投资和运行成本的高质量的纸巾。这种使用低投资和运行成本以高生产率生产高质量纸巾的组合,当前使用常规技术是无法得到的。
[0033] 根据本发明的示例性实施方式,用于造纸机的织物或带包括:限定了幅材接触表面的第一层,该第一层由挤出的聚合物制成,并包括:在第一方向上排列的多个第一元件;在第二方向上排列并在所述多个第一元件上延伸的多个第二元件;和由多个第一和第二元件限定的多个开口部分;和由承托第一层的织造织物制成的第二层,其中第一层结合到第二层使得第一层仅部分地延伸通过所述第二层,并且在第一和第二层之间形成的界面包括在平行于第一和第二层的平面中延伸的气流通道。
[0034] 根据至少一种示例性实施方式,在第一和第二层之间的界面包括结合的和非结合的部分。
[0035] 根据至少一种示例性实施方式,第一层以30μm或更少的量延伸进第二层。
[0036] 根据至少一种示例性实施方式,第一层具有0.25mm至1.7mm的厚度。
[0037] 根据至少一种示例性实施方式,第一层具有0.4mm至0.75mm的厚度。
[0038] 根据至少一种示例性实施方式,第一层具有0.5mm至0.6mm的厚度。
[0039] 根据至少一种示例性实施方式,多个开口部分在机器方向和横向两方向上按规则间隔在第一层上重复。
[0040] 根据至少一种示例性实施方式,多个开口部分是矩形的开口部分。
[0041] 根据至少一种示例性实施方式,矩形开口部分由长度为0.25mm至1.0mm的边限定。
[0042] 根据至少一种示例性实施方式,矩形开口部分由长度为0.4mm至0.75mm的边限定。
[0043] 根据至少一种示例性实施方式,矩形开口部分由长度为0.5mm至0.7mm的边限定。
[0044] 根据至少一种示例性实施方式,多个开口部分是正方形的开口部分。
[0045] 根据至少一种示例性实施方式,多个开口部分是圆形的开口部分。
[0046] 根据至少一种示例性实施方式,圆形开口部分的直径为0.25mm至1.0mm。
[0047] 根据至少一种示例性实施方式,圆形开口部分的直径为0.4mm至0.75mm。
[0048] 根据至少一种示例性实施方式,圆形开口部分的直径为0.1mm至0.7mm。
[0049] 根据至少一种示例性实施方式,多个第二元件在多个第一元件上延伸0.05mm至0.40mm的量。
[0050] 根据至少一种示例性实施方式,多个第二元件在多个第一元件上延伸0.1mm至0.3mm的量。
[0051] 根据至少一种示例性实施方式,多个第二元件在多个第一元件上延伸0.1mm至0.2mm的量。
[0052] 根据至少一种示例性实施方式,多个第二元件具有0.1mm至0.5mm的宽度。
[0053] 根据至少一种示例性实施方式,多个第二元件具有0.2mm至0.4mm的宽度。
[0054] 根据至少一种示例性实施方式,多个第二元件具有0.25mm至0.3mm的宽度。
[0055] 根据至少一种示例性实施方式,多个第一元件具有0.15mm至0.75mm的厚度。
[0056] 根据至少一种示例性实施方式,多个第一元件具有0.3mm至0.6mm的厚度。
[0057] 根据至少一种示例性实施方式,多个第一元件具有0.4mm至0.6mm的厚度。
[0058] 根据至少一种示例性实施方式,多个第一元件具有0.25mm至1.0mm的宽度。
[0059] 根据至少一种示例性实施方式,多个第一元件具有0.3mm至0.5mm的宽度。
[0060] 根据至少一种示例性实施方式,多个第一元件具有0.4mm至0.5mm的宽度。
[0061] 根据至少一种示例性实施方式,第一层由聚合物或共聚物制成。
[0062] 根据至少一种示例性实施方式,第一层由挤出的网管制成。
[0063] 根据至少一种示例性实施方式,挤出的网管被伸展以定向聚合物或共聚物。
[0064] 根据至少一种示例性实施方式,第一层由穿孔的片材制成。
[0065] 根据至少一种示例性实施方式,穿孔的片材被伸展以定向聚合物或共聚物。
[0066] 根据至少一种示例性实施方式,穿孔的片材使用热、激光、红外线或紫外线缝接法缝接。
[0067] 根据至少一种示例性实施方式,第二层包括织造聚合物单丝。
[0068] 根据至少一种示例性实施方式,第二层包括与细合成絮状纤维针刺的织造单丝或多丝状纱线。
[0069] 根据至少一种示例性实施方式,第二层具有使用非数值经纱投梭序列的5纱梭织造。
[0070] 根据至少一种示例性实施方式,第二层具有10至30根/cm的经密。
[0071] 根据至少一种示例性实施方式,第二层具有15至25根/cm的经密。
[0072] 根据至少一种示例性实施方式,第二层具有17至22根/cm的经密。
[0073] 根据至少一种示例性实施方式,第二层具有5至30根/cm的纬密。
[0074] 根据至少一种示例性实施方式,第二层具有10至20根/cm的纬密。
[0075] 根据至少一种示例性实施方式,第二层具有15至20根/cm的纬密。
[0076] 根据至少一种示例性实施方式,第二层具有0.5mm至1.5mm的厚度。
[0077] 根据至少一种示例性实施方式,第二层具有0.5mm至1.0mm的厚度。
[0078] 根据至少一种示例性实施方式,第二层具有0.5mm至0.75mm的厚度。
[0079] 根据至少一种示例性实施方式,第二层通过热超声波、紫外线或红外线焊接结合到第一层。
[0080] 根据至少一种示例性实施方式,第二层以20%至50%的接触面积结合到第一层。
[0081] 根据至少一种示例性实施方式,第二层以20%至30%的接触面积结合到第一层。
[0082] 根据至少一种示例性实施方式,第二层以25%至30%的接触面积结合到第一层。
[0083] 根据至少一种示例性实施方式,织物或带具有20cfm至300cfm的透气率。
[0084] 根据至少一种示例性实施方式,织物或带具有100cfm至250cfm的透气率。
[0085] 根据至少一种示例性实施方式,织物或带具有200cfm至250cfm的透气率。
[0086] 根据至少一种示例性实施方式,织物或带是配置为在造纸机上使用的结构化织物。
[0087] 根据至少一种示例性实施方式,造纸机是热风穿透干燥、ATMOS、NTT、QRT或ETAD纸巾制造机。
[0088] 根据至少一种示例性实施方式,织物或带是配置为在造纸机上使用的成型织物。
[0089] 根据至少一种示例性实施方式,多个第二元件在多个第一元件下面延伸。
[0090] 根据至少一种示例性实施方式,多个第二元件在多个第一元件下面延伸少于0.40mm。
[0091] 根据至少一种示例性实施方式,多个第二元件在多个第一元件下面延伸0.1mm至0.3mm。
[0092] 根据至少一种示例性实施方式,多个第二元件在多个第一元件下面延伸0.1mm至0.2mm。
[0093] 根据至少一种示例性实施方式,第一方向基本上平行于机器横向方向。
[0094] 根据至少一种示例性实施方式,第二方向基本上平行于机器方向。
[0095] 根据至少一种示例性实施方式,第一方向基本上平行于机器方向。
[0096] 根据至少一种示例性实施方式,第二方向基本上平行于机器横向方向。
[0097] 根据本发明的示例性实施方式,用于造纸机的织物或带包括:限定了幅材接触表面的第一层,该第一层由挤出的聚合物制成,并包括:在第一方向上排列的多个第一元件;在第二方向上排列并在多个第一元件上延伸的多个第二元件;和由多个第一和第二元件限定的多个开口部分;和由承托第一层的织造织物制成的第二层,其中第一层结合到第二层以便在第一和第二层之间形成界面,该界面包括结合的和非结合的部分以及在平行于第一和第二层的平面中延伸的气流通道。
[0098] 根据至少一种示例性实施方式,第一层仅部分地延伸通过第二层。
[0099] 根据至少一种示例性实施方式,第一层以30μm或更少的量延伸进第二层。
[0100] 根据本发明的示例性实施方式,用于造纸机的织物或带包括:限定了幅材接触表面的第一层,第一层包括基本上在机器方向上排列的多个凹槽;以及由承托第一层的织造织物制成的第二层,其中第一层结合到第二层以便在第一和第二层之间形成界面,该界面包括结合的和非结合的部分以及在平行于第一和第二层的平面中延伸的气流通道。
[0101] 根据至少一种示例性实施方式,多个凹槽相对于机器方向倾斜0.1%至45%。
[0102] 根据至少一种示例性实施方式,多个凹槽相对于机器方向倾斜0.1%至5%。
[0103] 根据至少一种示例性实施方式,多个凹槽相对于机器方向倾斜2%至3%。
[0104] 根据至少一种示例性实施方式,多个凹槽具有0.25mm至1.0mm的深度。
[0105] 根据至少一种示例性实施方式,多个凹槽具有0.4mm至0.75mm的深度。
[0106] 根据至少一种示例性实施方式,多个凹槽具有0.4mm至0.6mm的深度。
[0107] 根据至少一种示例性实施方式,多个凹槽具有正方形、半圆形或锥形横截面。
[0108] 根据至少一种示例性实施方式,多个凹槽间隔0.1mm至1.5mm彼此分开。
[0109] 根据至少一种示例性实施方式,多个凹槽间隔0.2mm至0.5mm彼此分开。
[0110] 根据至少一种示例性实施方式,多个凹槽间隔0.2mm至0.3mm彼此分开。
[0111] 根据至少一种示例性实施方式,多个凹槽通过激光钻孔形成。
[0112] 根据至少一种示例性实施方式,织物或带经受冲压、钻孔或激光钻孔以实现20cfm至200cfm的透气率。
[0113] 根据至少一种示例性实施方式,织物或带具有20cfm至100cfm的透气率。
[0114] 根据至少一种示例性实施方式,织物或带具有10cfm至50cfm的透气率。
[0115] 根据本发明的示例性实施方式,用于造纸机的织物或带包括:限定了幅材接触表面的第一层,该第一层包括:在横向方向上排列的多个第一元件,多个第一元件具有0.3mm至0.6mm的厚度和0.4mm至0.5mm的宽度;在机器方向上排列的多个第二元件,并在多个第一元件上方延伸0.1mm至0.2mm的量,并具有0.25mm至0.3mm的宽度;以及由多个第一和第二元件限定的多个开口部分,并在机器和横向两方向上按规则间隔在至少一个非织造层上重复,多个开口部分是正方形的并由长度为0.5mm至0.7mm的边限定;以及承托至少一个层的织造织物层,其中所述织物或带具有20cfm至300cfm的透气率。
[0116] 根据本发明的示例性实施方式,用于造纸机的织物或带包括:限定了接触幅材表面的至少一层,该至少一层包括:在横向方向上排列的多个第一元件,该多个第一元件具有0.3mm至0.6mm的厚度和0.4mm至0.5mm的宽度;在机器方向上排列的多个第二元件,并在多个第一元件上面延伸0.1mm至0.2mm的量,并具有0.25mm至0.3mm的宽度;以及由多个第一和第二元件限定的多个开口部分,并在机器和横向两方向上按规则间隔在该至少一层上重复,多个开口部分是直径为0.5mm至0.7mm的圆形;以及承托至少一层的织造织物层,其中织物或带具有20cfm至300cfm的透气率。
[0117] 根据本发明的示例性实施方式,形成纸巾产品的方法包括:将新生的纸幅沉积在造纸机的成型织物上以便形成纸幅;通过造纸机的压榨区的结构化织物使纸幅至少部分地脱水,其中结构化织物包括:限定了幅材接触表面的第一层,该第一层由挤出的聚合物制成,并包括:在第一方向上排列的多个第一元件;在第二方向上排列并在多个第一元件上延伸的多个第二元件;和由多个第一和第二元件限定的多个开口部分;和由承托第一层的织造织物制成的第二层,其中第一层结合到第二层使得第一层仅部分地延伸通过第二层,并且在第一和第二层之间形成的界面包括在平行于第一和第二层的平面中延伸的气流通道;以及在造纸机的干燥区干燥至少部分脱水的纸幅。
附图说明
[0118] 结合附图,参考以下详细的说明,本发明的示例性实施方式的特征和优点将会被更全面地理解,其中:
[0119] 图1是根据本发明的示例性实施方式的织物或带的横截面视图;
[0120] 图2是图1的织物或带的俯视图;
[0121] 图3是根据本发明的示例性实施方式的压榨区的框图
[0122] 图4是根据本发明的示例性实施方式的织物或带的横截面视图;
[0123] 图5是图4的织物或带的平面视图;
[0124] 图6是示出了根据本发明的示例性实施方式的织物或带的放大图像的照片;
[0125] 图7是根据本发明的示例性实施方式的织物或带的照片;
[0126] 图8是示出了根据本发明的示例性实施方式的织物或带中形成的空气通道的照片;
[0127] 图9是根据常规技术的焊接聚合物结构化层的照片;
[0128] 图10是根据本发明的示例性实施方式的织物或带的横截面视图;
[0129] 图11是根据本发明的示例性实施方式的织物或带的横截面视图;以及[0130] 图12是根据本发明的示例性实施方式的织物或带的剖面透视图。

具体实施方式

[0131] 目前用于制造造纸织物的方法非常耗时且昂贵,需要用织布机将聚合物单丝织造在一起,并且任选地使用超声波、红外线或紫外线焊接技术将聚合物叠加或高分子带状材料条结合在一起。根据本发明的示例性实施方式,挤出的聚合物材料层与织造织物层分开形成,并且聚合物材料层被额外到织造织物层以形成所述织物或带结构。聚合材料层包括基本上在机器方向或横向方向上延伸的升高的元件。
[0132] 在示例性实施方式中,聚合物材料层是挤出的聚合物网。挤出的网管在约1956年按照美国专利No.2,919,467中描述的工艺被首次制造。该工艺产生了聚合物网,其通常具有沿管的长度延伸的菱形开口。由该工艺作先驱,该工艺获得了极大的发展,美国专利Nos.3,252,181、3,384,692和4,038,008中描述了挤出的方形网管。网也可以被挤成平片,如美国专利No.3,666,609中所述,其然后被穿孔或压花成选定的几何构造。加热和伸展该网以扩大网结构中的开口并定向聚合物以增加强度。可以在圆柱形芯轴上伸展管网,而使用若干技术可以在纵向和横向方向上伸展管和平片网两者。美国专利No.4,190,692描述了伸展网以定向聚合物并增加强度的工艺。
[0133] 如今,可以挤出各种类型的聚合物以提供强度、伸展性、耐热性、耐磨性以及各种其它物理性质的最佳水平。聚合物可以被共挤出成多层,允许将粘合剂加入网的外层以促进网的多个层的热层压。
[0134] 根据本发明的示例性实施方式,挤出的网管被用于造纸工艺中的织物中,以降低材料成本、提高生产率并提高产品质量。这一类型的织物最具影响的位置是作为任何造纸机的成型织物或作为热风穿透干燥(起皱或非起皱)、ATMOS、NTT、QRT或ETAD纸巾造纸机器上的结构化织物。
[0135] 挤出的网状管具有开口为方形、菱形、圆形或任何可以在挤出工艺中使用的染色设备产生的几何形状。网管由应用所需的发展伸展性、强度、耐热性和耐磨性所必需的任何组合的聚合物组成。此外,优选地,共挤出伴随在网的外层中加入粘合剂。所述粘合剂促进网的多个层的热层压、网到织造单丝的热层压或网到与细合成絮状纤维针刺的织造单丝或多丝状纱线的热层压。优选地,将网通过圆柱形芯轴伸展,以定向聚合物来增加强度并控制网中开口的尺寸。
[0136] 也可以使用已经被挤出成平片并被穿孔而具有优选的几何形状的开口的网。优选地,这些网被共挤出,并在网的外层中加入粘合剂,以促进网的多个层的热层压、网到织造单丝的热层压或网到与细合成絮状纤维针刺的织造单丝或多丝状纱线的热层压。优选地,将网在纵向和横向方向上加热并伸展,以控制开口的尺寸并增加网的强度。当使用平网时,使用缝接来产生环形管。使用激光或超声波焊接的缝接技术是优选的。
[0137] 图1是根据本发明的示例性实施方式的结构化带或织物(通常用附图标记1表示)的横截面视图,图2是其俯视图。带或织物1是多层的,并包括层2,其形成带或织物负载纸幅(纸幅材)的面,以及织造织物层4,其形成带或织物的非纸幅接触面。层2由共挤出聚合物的网管组成,其厚度(1)为0.25mm至1.7mm,开口有规律地重复并分布在层2的纵向(MD)和横向方向(CD)上或基本上与其平行(加或减10度)。开口是宽度(8)和长度(3)在0.25至1.0mm之间的正方形,或直径在0.25至1.0mm之间的圆形。层2的网的MD排列的元件在网的CD排列的元件的顶部平面上面延伸(5)0.05至0.40mm。结构化层2的网的CD排列的元件具有厚度(8)为0.34mm。层2的网的MD排列的元件的宽度(6)在0.1至0.5mm之间。CD排列的元件的宽度(7)也在0.25至1.0mm之间。使用热熔化层2的聚合物中的粘合剂将两个层2、4层压在一起。也可以使用超声波、红外线和激光焊接来层压层2、4。如下文进一步详述的,两层的层压导致层2仅部分地延伸通过织造织物层4的厚度,层2的一些部分保持与织造织物层4非结合。
[0138] 任选地,如图10所示,层1的网的MD排列的元件可以在网的CD排列的部分的底部平面下延伸(9)最多达0.40mm,以进一步帮助空气在织物或带的x-y平面和被承托的幅材中流动。在其他实施方式中,上文所述的以MD和CD排列的元件可能以相反的轴排列或与MD和/或CD方向离轴排列。
[0139] 织造织物层4由织造聚合织物组成,其优选的经密在10-30根/cm之间,纬密为5至30根/cm,并且厚度为0.5mm至1.5mm。这一层优选地具有五纱梭非数值连续的经纱-投梭序列(如美国专利No.4,191,609中所述),其被砂磨以提供与层2的20至50百分比的接触面积。
具有织造织物层4的织物或带1的设计在任何TAD或ATMOS器材上都是适用的。任选地,织造织物层4由与细合成絮状纤维针刺的织造单丝或多丝状纱线组成,与在常规的纸巾造纸压榨区中使用的标准压榨织物类似。具有织造织物层4的织物或带1的设计在任何NTT、QRT或ATMOS机器上都是适用的。
[0140] 图6-8是根据本发明的示例性实施方式的带或织物(通常用附图标记300表示)的照片,图11是其横截面视图,图12是其透视图。带或织物300是通过将已经固化的聚合物网层318层压到织造织物层310生产的。聚合物网层318包括CD排列的元件314和MD排列的元件312。CD排列的元件314和MD排列的元件312彼此交叉,在相邻元件之间具有间隔以便形成开口。如图6-8的照片中清楚所示,挤出的聚合物网层318和织造层310两者都具有非平坦的、不规则形状的表面,从而当被层压在一起时其中仅两个层直接接触的地方结合在一起。层压的结果是挤出的聚合物层318仅部分地延伸进织造层310,使得在这两层之间发生的任何结合发生在织造层310的表面上或其附近。在优选的实施方式中,挤出的聚合物层318延伸进织造层310至30微米或更小的深度。如图11所示,两个层之间局部的且不均匀的结合导致形成了在织物或带300的X-Y平面中延伸的空气通道320。这进而允许空气在TAD、UCTAD或ATMOS工艺期间在X-Y平面中沿着被织物或带300保持的纸张(也在织物或带300内)行进。不受理论的约束,据信由于相对于常规设计更长的气流路径和停留时间,织物或带300会移除更高量的水。特别地,以前已知的织造和层叠织物设计产生的通道中,受由带的单丝或聚合物形成的袋囊施加的物理限制,气流在有关X-Y方向的运动中是受限的并在Z-方向流通。本发明的设计允许气流在X-Y方向中,使得空气可以平行地移动通过带和幅材穿过多个袋囊边界并增加气流在幅材内的接触时间以移除额外的水。这允许使用相比于常规织物具有较低渗透性的带而不增加每吨干纸的能量需求。在X-Y平面中的空气流动也降低了当纸张和织物穿过成型箱时Z-方向中的高速空气流动,从而减少了纸张中针孔的形成。
[0141] 在示例性实施方式中,织造层310由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)组成。由PET制成的常规的非层叠结构化织物通常具有故障模式,其中由于来自清洗淋浴的高压、在压力辊压区的压缩以及来自TAD、UCTAD或ATMOS模的热量会发生单丝的纸张面的纤维性颤动。该非纸张面由于通过造纸机辊的磨蚀通常经历一些轻微磨损和厚度的损失,并很少是织物失败的原因。与之相比,挤出的聚合物层318由聚氨酯组成,与PET相比其具有更高的抗冲击性,从而更好地抵抗高压淋浴造成的损害。它还在拉张和压缩两者中具有更高的负载能力,使得它可以在沉重负荷下发生形状改变,但一旦移除负荷(其发生在压力辊压区)就恢复原来的形状。聚氨酯还具有优异的抗弯曲疲劳性、拉伸强度、撕裂强度、耐磨性和耐热性。这些性质使得织物耐用并在造纸机上运行比标准织造织物更长的时间。此外,织造结构可以被砂磨以增加接触挤出的聚合物层的表面积,从而增加两层之间的总结合面积。改变织造结构的砂磨程度可以将结合面积从位于挤压的聚合物层下面的织造织物的总表面积的10%改变至最高达50%。优选的结合面积为约20-30%,其为织物提供了足够的耐用性而不关闭织物的X-Y平面中的过量的空气通道,其进而保持了相比于常规织物改进的干燥效率。
[0142] 图3示出了根据本发明的示例性实施方式的压榨区;该压榨区类似于美国专利申请公开No.2011/0180223中所描述的压榨区,除了该压榨由抽吸压力辊14和延伸压区或靴形压榨13组成。压榨织物10由与细合成絮状纤维针刺的织造单丝或多丝状纱线组成,承托在压榨织物10上的纸幅通过这一压榨区压区运送并传送到结构化带12。结构化带12由挤出的网的结构化层或焊接的聚合物条组成,通过激光钻孔(或其他合适的机械方法)形成孔使其可渗透,并层压到由与细合成絮状纤维针刺的织造单丝或多丝状纱线组成的承托层。承托层优选地由常规纸巾机器上通常使用的压榨织物的材料组成。随着幅材通过压榨区的压区,所述纸幅通过纸张的两面都进入压榨织物10和结构化织物12中而被脱水。抽吸压力辊14优选地是聚氨酯覆盖的凹槽辊、盲钻孔和/或通钻孔。
[0143] 此压榨区相较于NTT工艺改善了幅材的柔软性、松厚度和吸收性。由于所有的力都是通过靴形压榨施加以将幅材推入不可渗透的或极低渗透性的织物袋囊中,从而积聚液压力来移除水,因此NTT工艺会使织物的袋囊内的幅材变平。本发明的压榨区使用压力将幅材推入可渗透的织物袋囊中,同时还使用真空将纸张拉入织物袋囊。这减少了靴形压榨所需的必要的加载力,并减少了液压力的积聚,这两者均会压缩纸张。其结果是,在织物袋囊内的幅材保持较厚并较少被压缩,给予幅材增加的松厚度、增加的空隙体积和吸收性以及增加的整体柔软度。压榨区仍保留了NTT的简单性、高速运行和低能量成本的平台,但提高了产品的质量。
[0144] 图4是根据本发明的另一示例性实施方式的结构化带或织物(通常用附图标记100表示)的横截面视图,图5是其俯视图。带或织物100是多层的,并包括层102,其形成带或织物运载纸幅的面,以及织造织物层104,其形成带或织物的非纸幅接触面。层102由聚合材料制成,并且在示例性实施方式中,层102由挤出的聚合材料片制成。凹槽103在层102中形成(例如,通过激光钻孔),其相对于机器方向成度(1)延伸,并且在实施方式中,凹槽103相对于机器方向倾斜0.1%至45%,优选地相对于机器方向倾斜0.1%至5%,并更优选地相对于机器方向倾斜2%至3%。凹槽103具有深度(3)为0.25mm至1.0mm,优选地为0.4mm至0.75mm,并且更优选地为0.4mm至0.6mm。凹槽103具有正方形、半圆形或锥形剖面,并且间隔分开(4)0.1mm至1.5mm,优选地分开0.2mm至0.5mm,并且更优选地分开0.2mm至0.3mm。层102具有厚度(6)为0.25mm至1.5mm,优选地为0.5mm至1.0mm,并更优选地为0.75mm至1.0mm。织物或带100经受冲压、钻孔或激光钻孔以实现20cfm至200cfm的透气率,优选地20cmf至
100cmf,并且更优选地10cmf至50cmf。
[0145] 在图4中所示的示例性实施方式的变体中,层102中形成额外的凹槽,其在横向方向上延伸。层102在横向方向凹槽之间的部分低于在机器方向凹槽之间的部分,使得在机器方向凹槽之间的部分在层102的表面中形成升高的元件与幅材接触,类似于图1所示的实施方式。
[0146] 以下的实施例和测试结果证实了本发明的优点。
[0147] 柔软度测试
[0148] 使用可从德国Leipzig的EMTECH Electronic GmbH购得的纸巾柔软度分析仪(Tissue Softness Analyzer,TSA)测定1-层纸巾幅材的柔软度。使用冲床从幅材上切出三个100cm2的圆形样品。将样品中的一个装载到TSA中,夹紧到位,并从由TSA显示的可用的柔软度测试算法列表中选择纸巾基础纸张II算法(Tissue Basesheet II algorithm)。在输入样品的参数之后,运行TSA测量程序。对剩余样品重复测试过程,并对所有样品的结果取平均值。
[0149] 伸展&MD、CD和湿CD拉伸强度测试
[0150] 使用由Norwood,MA的Instron制造的具有100N测力传感器和25.4mm橡胶包覆的夹钳面的Instron 3343拉伸测试仪测量拉伸强度。在测量之前,将Instron 3343拉伸测试仪进行校准。在校准之后,提供1-层产品的8条,每个一英寸乘四英寸,作为每个测试的样品。当测试MD时在MD方向上切割条,当测试CD时在CD方向上切割。将样品条中的一个(的一端)放置在上夹钳面和夹具之间,然后(另一端)放置在下夹钳面和夹具之间,夹具之间具有2英寸的间隙。在样品条上运行测试以获得拉伸和伸展。重复测试过程直到所有样品都进行了测试。对八个样品条获得的数值取平均值以确定纸巾的拉伸强度。
[0151] 定量
[0152] 使用染料和压力机,从1-层产品上小心切下六个76.2mm乘76.2mm的正方形样品以避免任何幅材穿孔。将样品放置在炉中于105摄氏度下5分钟,然后在分析天平上称重至小2 2
数点后第四位。样品的重量(以克计)除以(0.0762m)以确定定量(以克/m计)。
[0153] 厚度测试
[0154] 使用由West Berlin,NJ的Thwing Albert制造的Thwing-Albert ProGage100厚度测试仪进行厚度测试。从1-层产品上切下八个100mm x 100mm的正方形样品。然后对各样品进行测试,并对结果取平均值以获得基础纸张的厚度结果。
[0155] 实施例1
[0156] 在具有三层流浆箱和双TAD滚筒的热风穿透干燥造纸机上生产了1-层起皱的纸巾幅材,该纸巾幅材具有以下产品属性:定量20.8g/m2,厚度0.305mm,MD拉伸为69.7N/m,CD拉伸为43.7N/m,MD伸展为22.4%,CD伸展为8.5%以及96TSA。
[0157] 该纸巾幅材是多层的,且每一层的纤维和化学物质是单独选择并制备的以最大化产品质量属性的柔软度和强度。第一外部层,即接触杨克干燥器的层,使用100%桉树与0.25kg/吨的合成聚合物干强度剂DPD-589(Ashland,500Hercules Road,Wilmington DE,
19808)制备。内部层由40%北方漂白的软木材皮纸纤维、60%桉树纤维和0.75kg/吨的软化剂/解胶剂T526(EKA Chemicals Inc.,1775West Oak Commons Court,Marietta,GA,
30062)组成。第二外部层由40%北方漂白的软木材牛皮纸纤维、60%桉树纤维和1.875kg/吨的合成聚合物干强度剂DPD-589组成以3.0kg/吨。软木材以30kwh/吨精制以赋予必要的拉伸强度。
[0158] 纤维和化学物质混合物被稀释至0.5%稠度的固体并被供应到单独的风扇式中,其将浆料输送到三层流浆箱中。通过在风扇式泵之前向稠原料浆中加入酸氢钠将流浆箱pH值控制到7.0。流浆箱将浆料沉积到压区,该压区由成型辊、外成型网和内成型网形成,其中网以1060m/min的速度运行。浆料通过外成型网脱水,其是由Asten Johnson(4399Corporate Rd,Charleston,SC)提供的KT194-P设计,以帮助排水、纤维承托和幅材形成。当织物分离时,幅材跟随内成型网,并使用一系列真空箱和蒸汽箱将其干燥至约27%固体。
[0159] 然后,幅材被传送到以1060m/min运行的结构化织物,在真空箱的帮助下促进纤维渗透进结构化织物以增强整体柔软度和幅材压印。结构化织物包括由挤出的聚合物的网管制成的厚度为0.5mm的层,如图1所示,其开口有规律地重复并分布在纵向(MD)和横向(CD)中。这一层是织物的结构化层。开口是直径为0.63mm的圆形。该层的网的MD排列的部分在该层的网的CD排列的部分的顶部平面上延伸0.16mm。该层的网的MD排列的部分的宽度为0.26mm。该层的网的CD排列的部分的宽度为0.46mm。该层由织造织物层承托,其是Prolux N005,5纱梭1、3、5、2、4经纱投梭序列织造聚合物织物,砂磨至27%接触面积,由Albany(216Airport Drive Rochester,NH,USA)提供,具有厚度0.775mm。使用超声波焊接将两个层层压在一起。
[0160] 幅材在两个TAD热空气冲击滚筒的帮助下被干燥至81%湿度,之后被传送到杨克干燥器。使用粘合剂涂料化学物质将幅材与杨克(干燥器)表面进行紧密接触。杨克干燥器在300kPa下提供蒸汽,同时杨克干燥器上安装的热空气冲击罩吹出125摄氏度的热空气。使用90度的袋囊角度的刮刀,将幅材从杨克干燥器中以13.2%的皱折度,98.2%的干燥度起皱。
[0161] 实施例2
[0162] 在具有三层流浆箱和双TAD滚筒的热风穿透干燥造纸机上生产了1-层起皱的纸巾幅材,该纸巾幅材具有以下产品属性:定量20.6g/m2,厚度0.380mm,MD拉伸为68.8N/m,CD拉伸为37.9N/m,MD伸展为21.1%,CD伸展为10.8%以及97.1TSA。
[0163] 该纸巾幅材是多层的,且每一层的纤维和化学物质是单独选择并制备的以最大化产品质量属性的柔软度和强度。第一外部层,即接触杨克干燥器的层,使用75%桉树和25%北方漂白的软木材牛皮纸纤维与1.25kg/吨的乙酸化聚丙烯酰胺Hercobond 1194和0.25kg/吨的聚乙烯胺助留剂Hercobond 6950(Solenis,500Hercules Road,Wilmington DE,19808)和0.75kg/吨的Redibond 2038(Ingredion 5Westbrook Corporate Center Westchester,IL 60154)制备。内部层由25%北方漂白的软木材牛皮纸纤维、75%桉树纤维和0.75kg/吨的软化剂/解胶剂T526(EKA Chemicals Inc.,1775West Oak Commons Court,Marietta,GA,30062)和1.25kg/吨的Hercobond 1194组成。第二外部层由100%北方漂白的软木材牛皮纸纤维与2.25kg/吨的Redibond 2038和0.25kg/吨的Hercobond 6950组成。软木材以13kwh/吨精制以赋予必要的拉伸强度。
[0164] 纤维和化学物质混合物被稀释至0.5%稠度的固体并被供应到单独的风扇式泵中,其将浆料输送到三层流浆箱中。通过在风扇式泵之前向稠原料浆中加入碳酸氢钠将流浆箱pH值控制到7.0。流浆箱将浆料沉积到压区,该压区由成型辊、外成型网和内成型网形成,其中网以1060m/min的速度运行。浆料通过外成型网排水,其是由Asten Johnson(4399Corporate Rd,Charleston,SC)提供的KT194-P设计,以帮助排水、纤维承托和幅材形成。当织物分离时,幅材跟随内成型网,并使用一系列真空箱和蒸汽箱将其干燥至约27%固体。
[0165] 然后,幅材被传送到以1060m/min运行的结构化织物,在真空箱的帮助下促进纤维渗透进结构化织物以增强整体柔软度和幅材压印。该结构化织物包括由挤出的聚合物的网管制成的厚度为0.7mm的层,如图1所示,其开口有规律地重复并分布在纵向(MD)和横向(CD)中。这一层是织物的结构化层。开口是直径为0.75mm的圆形。该层的网的MD排列的部分在该层的网的CD排列的部分的顶部平面上延伸0.25mm。该层的网的MD排列的部分的宽度为0.52mm。该层的网的CD排列的部分的宽度为0.62mm。该层由织造织物层承托,其是Prolux N005,5纱梭1、3、5、2、4经纱投梭序列织造聚合物织物,砂磨至27%接触面积,由Albany(216Airport Drive Rochester,NH,USA)提供,具有厚度0.775mm。使用超声波焊接将两个层层压在一起。
[0166] 该幅材在两个TAD热空气冲击滚筒的帮助下被干燥至约80%湿度,之后被传送到杨克干燥器。使用粘合剂涂料化学物质将幅材与杨克(干燥器)表面进行紧密接触。杨克干燥器在300kPa下提供蒸汽,同时杨克干燥器上安装的热空气冲击罩吹出105摄氏度的热空气。使用90度的袋囊角度的钢刮刀,将幅材从杨克干燥器中以13%的皱折度,以约98%的干燥度起皱。
[0167] 比较例
[0168] 在具有三层流浆箱和双TAD滚筒的热风穿透干燥造纸机上生产了1-层起皱的纸巾幅材,该纸巾幅材具有以下产品属性:定量20.4g/m2,厚度0.336mm,MD拉伸为76.3N/m,CD拉伸为40.6N/m,MD伸展为22.9%,CD伸展为10.1%以及90.9TSA。
[0169] 该纸巾幅材是多层的,且每一层的纤维和化学物质是单独选择并制备的以最大化产品质量属性的柔软度和强度。第一外部层,即接触杨克干燥器的层,使用75%桉树和25%北方漂白的软木材牛皮纸纤维与1.25kg/吨的乙醛酸化聚丙烯酰胺Hercobond 1194和0.25kg/吨的聚乙烯胺助留剂Hercobond 6950(Solenis,500Hercules Road,Wilmington DE,19808)和1.25kg/吨的Redibond 2038(Ingredion 5Westbrook Corporate Center Westchester,IL 60154)制备。内部层由25%北方漂白的软木材牛皮纸纤维、75%桉树纤维和0.75kg/吨的软化剂/解胶剂T526(EKA Chemicals Inc.,1775West Oak Commons Court,Marietta,GA,30062)和1.25kg/吨的Hercobond 1194组成。第二外部层由100%北方漂白的软木材牛皮纸纤维与3.75kg/吨的Redibond 2038和0.25kg/吨的Hercobond 6950组成。软木材以16kwh/吨精制以赋予必要的拉伸强度。
[0170] 纤维和化学物质混合物被稀释至0.5%稠度的固体并被供应到单独的风扇式泵中,其将浆料输送到三层流浆箱中。通过在风扇式泵之前向稠原料浆中加入碳酸氢钠将流浆箱pH值控制到7.0。流浆箱将浆料沉积到压区,该压区由成型辊、外成型网和内成型网形成,其中网以1060m/min的速度运行。浆料通过外网排水,其是由Asten Johnson(4399Corporate Rd,Charleston,SC)提供的KT194-P设计,以帮助排水、纤维承托和幅材形成。当织物分离时,幅材跟随内成型网,并使用一系列真空箱和蒸汽箱将其干燥至大约27%固体。
[0171] 然后,幅材被传送到以1060m/min运行的结构化织物,在真空箱的帮助下促进纤维渗透进结构化织物以增强整体柔软度和幅材压印。该结构化织物是Prolux 005设计,由Albany(216Airport Drive Rochester,NH 03867USA)提供,并且是5纱梭设计,具有1、3、5、2、4的经纱投梭序列,17.8乘11.1纱/cm经密和纬密,0.35mm经纱单丝,0.50mm纬纱单丝,
1.02mm厚度,具有640cfm和砂磨以赋予与杨克干燥器27%接触面积的压节表面。
[0172] 该幅材在两个TAD热空气冲击滚筒的帮助下被干燥至约80%湿度,之后被传送到杨克干燥器。使用粘合剂涂料化学物质使幅材与杨克表面紧密接触。杨克干燥器在300kPa下提供蒸汽,同时杨克干燥器上安装的热空气冲击罩吹出110摄氏度的热空气。使用具有90度的袋囊角度的钢刮刀,将幅材从杨克干燥器中以13.0%的皱折度,约98%的干燥度起皱。
[0173] ***************************
[0174] 实施例2与比较例的比较表明,使用本发明的层叠织物允许使用较低的温度通过TAD区来达到相同的纸张干燥度。实施例1不同于实施例2和比较例在于实施例1使用了较少的硬木。实施例2和比较例之间配料混合物是相同的,并且定量和纸张的质量也非常相似。
[0175] 现在已经详细地示出并描述了本发明的实施方式,对其进行的各种修改和改进对本领域的技术人员将变得显而易见。因此,本发明的精神和范围将被宽泛地解释而不由上述说明书限定。
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