CN1062567A - 造纸带和利用-可变形铸塑表面制造该造纸带的方法 - Google Patents
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Abstract
一种背面带网纹的造纸带含有具形成接触纸的
第一表面与相背的第二表面及在其间的导管的网架
和加强构件。第一表面形成限定导管的纸面网格。
第二表面具提供表面网纹的通道的背面网格。造纸
带通过在加强构件上敷光敏树脂并压向可变形表面
以在一些固化后在背面的区域内排去树脂、在曝光掩
膜下曝光制成。制造纸制品的工艺包括通过真空源
将流体压差穿过造纸带加到部分成型初始纤维纸幅
上使纤维被吸偏入导管,接着以造纸带纸面网格施压
并进行干燥制出成品。
Description
本发明主要涉及造纸带,该造纸带被用在制造高强度的、柔软的和吸收性强的纸产品的造纸机中,本发明也涉及到制造这样的造纸带的方法和使用这些造纸带的造纸工艺。本发明尤其涉及由一树脂网架和一加强构件组成的,在其机器接触面或称背面上具有网纹的造纸带。并且所说的网纹是这样在造纸带上形成的,即,在加强构件上涂覆一层树脂之前,将加强构件压入一个可变形表面,使该表面形成许多隆起部分,这些隆起部分将阻止树脂进入固化时沿带背面分布的某些区域。
在现代工业社会里,日常生活的一个普遍特点是因种种目的而使用各种纸产品。纸巾、化妆纸、卫生纸和类似物几乎天天都被使用。对于这些纸产品的大量需求已产生了一个对纸产品及其制造方法进行改进的要求。尽管人们在纸的制造、研究和改进方面已取得了长足的进步,但仍在努力对这些纸产品及其制造工艺继续进行改进。
纸产品,诸如纸巾、化妆纸、卫生纸和类似物,是由一层或多层薄纸幅制成的。如果纸产品既要能完成预定的任务,又要有较宽的适用范围,那么,它们以及制造它们的薄纸幅就必须具有一定的物理特性。其中,较重要的物理特性是强度,柔软性和吸收性。
强度是指纸幅在使用时保持其形状完整的能力。
柔软性是指消费者将纸幅揉在手里时或按纸张原定目的使用时的一种使人愉快的触觉。
吸收性是指纸张的这样一种特性,即能使纸张吸收和保存液体(特别是水,水溶液和悬浮液)的特性。在评价纸张的吸收性时,不仅给定量的纸张所能吸收的液体的饱和量是重要的,而且纸张吸收液体的速度也是重要的。此外,当纸张被制成一种诸如纸巾或抹布之类的产品时,吸收液体进入纸张之中并由此留下一个擦干的表面的能力也是重要的。
制造用于化妆纸、纸巾、卫生纸等纸产品的工艺一般包括下列步骤:首先制备含水的纸纤维浆,然后使纸浆脱水,在脱水的同时,浆中的纤维重新排列,形成纸幅。可以使用各种类型的设备来协助脱水过程的进行。
目前,在绝大多数造纸工艺中,或是使用所谓的长网造纸机,或是使用所谓的双长网造纸机。在长网造纸机中,纸浆被送到运行着的环形带的上表面上,该上表面起到机器的初级造纸表面的作用。在双长网造纸机中,纸浆在一对汇集在一起的长网之间沉积,并在双长网上进行造纸工艺的初始脱水和再排列。
当初始纸幅在长网上或双长网上形成后,这两种类型的机器通常都是使纸幅在另一织物上通过一个或数个干燥工序。所说的织物经常是不同于长网或双长网的环形带。这种织物有时是指一种干网。有关长(双)网和干网以及干燥工序的各种布置都很成功或基本成功。干燥工序可以包括纸幅的机械压实,真空脱水,将热气吹过纸幅以及其它的干燥方法。
如上所述,造纸带或造纸织物按照其预定的用途,具有各种各样的名称。长网网子,也称长网带,成型网或成形织物,是用于造纸机的初级成形区的。上面提到的干燥织物是用于携带纸幅通过造纸机干燥区的。当然,造纸机中还可能有其它形式的造纸带或织物。过去所使用的大多数造纸带一般是由一段织物构成的,这段织物头尾相接形成一个环形带。织成的造纸织物一般是由多根彼此有一定间距的纵向径线和多根彼此有一定间距的横向纬线组成。这些经纬线以特殊的编织图案编织在一起。现有的造纸带包括单层(经纬线构成的)织物、多层织物和每层都由经纬线交织而成的多层织物等形式。最初,造纸织物的织线是由诸如磷青铜、青铜、不锈钢、黄铜等材料制成的金属线构成,或由这些金属线混合构成。通常,各种造纸材料被放在织物上并固定在织物上,以使脱水过程的效率更高。最近,在造纸领域,人们已经发现人造合成材料可以用于制造全部或部分的基网结构,并且,用合成材料制造的成形网的质量优于用金属线制成的成形网。这些合成材料包括尼龙,聚脂,丙烯类纤维和共聚物。尽管已经使用过许多不同的工艺,织物和这些织物的布置,但只有其中的一些生产出了商业上成功的纸产品。
已被广大消费者所接受的纸幅的一个例子是按照(1967年1月31日公告,授给Sanford和Sisson的)美国专利US-3301746中描述的工艺制造的纸幅。另一种已被广泛接受的纸产品是按照(1976年11月30日公告,授给Morgan和Rich的)美国专利US-3994711中描述的工艺制造的。尽管这两种工艺制造出来的产品的质量很高,但是,如上所述,为改进产品而进行的研究仍在继续。
在此所引用的美国专利US-4529480(1985年7月16日公告、授给Trokhan)中所描述的工艺是在上述纸幅的基础上进行的另一有商业意义的改进。改进包括使用一条造纸带(被称为“偏转部件”),该造纸带由一个多孔的编织件组成,编织件被一固化的光敏树脂网架包裹。树脂网架有多个分散隔离的称为“偏转导管”的通道。使用这种偏转件的工艺包括,连同其它步骤一道,将造纸纤维的初始纸幅与偏转件的顶面毗连;并从偏转件的背面(机器接触面)将真空或其它的流体压差施加到纸幅上。用在该工艺中的造纸带被称为“偏转件”的原因是,当施加流体压差时,造纸纤维被偏转进入和重新排列在固化的树脂网架的偏转导管内。通过利用上面提到的改进的造纸带,正象下面将要说明的那样,最后可以生产出具有某些理想的预定特征的纸张。
在此所引用的上面提到的Trokhan的已公告的专利中所描述的偏转件是通过(1984年4月30日公告,授给Johnson等人的)美国专利US-4514345中所描述的工艺制造的。在Johnson等人的专利中所描述的工艺中包括下列几个步骤:1)用光敏树脂涂覆多孔编织件;2)将光敏树脂的厚度控制在预定值上;3)通过具有不透明区和透明区的掩模使树脂暴露在具有活性波长的光线中;4)除去未固化的树脂。该工艺生产的偏转件具有一个网架,该网架具有一纸幅接触面和一机器接触面,这两个表面中的每个都具有围裹着导管的网格图案,该图案基本是单平面型或是光滑的。
在此所引用的授予Trokhan的US-4637859号专利中描述了使用US-4519480号专利所公开的工艺所生产的纸张。这种纸张的特点在于,有两个物理特征不同的区域在其表面分布。其中一个区域是连续的网格区,它具有较高的密度和高的内在强度;另一区域由多个圆穹组成。这些圆穹完全被网格区围绕,并且与网格区相比,圆穹区中的圆穹具有较低的密度和内在强度。
由于几个因素的影响,由US-4529480号专利所描述的工艺所生产的纸张,实际上较之用以前的方法所生产的纸张的强度更高、柔软性和吸收性更好。由于网格区提供了较高的内在强度,因此所生产的纸张的强度增加了。由于遍布纸表面的一系列低密度的圆穹,因此生产的纸的柔软性提高了。由于所生产纸张的总密度减小了,因此纸张所能吸收的液体的饱和量(测定纸张吸收能力重要数据之一)增加了。
虽然上面提到的改进工艺的使用效果很好,但人们已经发现,当上述工艺中的偏转件通过造纸工艺所采用的真空脱水装置时,产生了某些不理想的情况。其中最令人注意的情况是,纸幅中大量已部分脱水的纤维完全穿过了偏转件。这会使真空脱水装置被游离的纤维阻塞。另一个不理想的意外情况是,在脱水装置中的这些游离的纤维有积累到产生纤维簇的趋势。在前述的具有光滑背面的造纸带在造纸过程中反复经过脱水装置后,这种纤维的积累会使造纸带褶皱,进而折叠,特别是纵向折叠。其结果不仅仅会产生与所生产的纸张的湿度和物理性质分布有关的严重问题,而且最终还会造成造纸带的损坏。
这些现有的造纸带由于其较高的价格而使它们所遇到的困难愈显突出。在大多数情况下,制造用于这些纸带的多孔织物过去需要(现在仍然需要)经过昂贵的纺织工艺过程,包括使用大量昂贵的大型织机。另外,还需要大量较昂贵的细丝编入这些织物中。当需要采用耐高温的细丝时,会使造纸带的价格进一步提高,而具有高耐热特性对于那些要通过造纸机干燥区的造纸带而言,是一般的要求。
除了造纸带本身的价格外,一个造纸带的损坏也将严重地影响造纸工艺过程的效率。造纸机的造纸带损坏过于频繁,由于昂贵的造纸机停机安装和替换造纸带所产生的使用损失(也就是停机损失),有可能实质性地影响到一个造纸厂的经济状况。
当初,当US-4529480号专利所描述的造纸工艺出现时,人们曾认为在涂覆树脂的网架下表面(与机器接触的表面)形成的网格必须基本在一个平面上,以便当将纤维偏转和重新排布进入偏转导管,使得在所改进的纸张上形成圆穹区时,所需要的真空压力能够按要求被突然地施加。
尽管人们不愿意受到任何理论的约束,但现在有一种理论认为,当使用现有光滑背面的造纸带时,所遇到的问题也许至少部分地是由于造纸带通过真空脱水装置时,真空压力太突然地作用在纸幅上的结果。这种理论相信,现有的具有光滑背面的造纸带在真空源上会实际地产生一个暂时的密封;然后,当遇到现有的造纸带开口通口(偏转导管)时,真空压力将以极其突然的方式施加到位于树脂网架顶部、由纤维素构成的纸幅中的高度游离的水载纤维上。这个突然施加的真空压力被认为是使得游离纤维完全穿过造纸带。这种理论还认为,这种真空压力的突然施加和纤维的转移是造成在成品纸张的圆穹区上出现针眼状孔的原因。这些针眼状孔在某些情况下是不理想的,但不是在所有情况下都是不理想的。
另一种理论对于纸纤维在真空脱水装置表面上过量堆积的解释是,现有的具有光滑背面造纸带在其背面没有足够的表面网纹。该理论认为,一定量的表面网纹是必要的,这可使这种涂有树脂的造纸带利用其在真空脱水装置上通过时的研磨作用除去在真空脱水装置上积累的纸纤维。
因此,现在需要这样一种改进的造纸工艺,该工艺不再受到由于游离的造纸纤维堆积在该工艺所使用真空脱水装置上而产生的问题的干扰。并且现在还由此需要一种改进的造纸带和制造该带的方法,这种造纸带将能够避免采用现有工艺制造出的造纸带所引起的前述问题。
因而,本发明的一个目的是,提供一种改进的造纸工艺,在该工艺中,上面所提到的游离纸纤维的移动将被实质性地减少或基本避免。
本发明的另一个目的是,提供一种造纸带。该造纸带将要基本解决纸纤维堆积在真空脱水装置上这一与现有的树脂涂覆造纸带有关联的问题。
本发明的又一个目的是,减少由于纸纤维在造纸工艺中所使用的真空脱水装置上的堆积而产生的造纸带折叠和随后的损坏。
本发明的又一目的是,提供一种造纸工艺,该工艺将能够消除在成品纸幅的圆穹区中的针状孔(除非这样的针孔是所生产的特殊纸的一个所要求的特征)。
本发明的又一个目的是,提供一种造纸带,该造纸带具有许多通道,这些通道在造纸带的背面形成表面网纹状的不规则(以下可简称“不规则构造”);和提供一种制造这种造纸带的方法,在该方法中,这些通道可以设置在造纸带上而不会有损于整个造纸带的强度。
本发明的一个进一步的目的是,提供一种造纸带,当该带用于本发明的造纸工艺时将具有现有造纸带更长的使用寿命;和一种可经济地制造该造纸带的方法。
本发明的这些和其它目的在参考下面的描述并联系附图进行考虑时,将会变得更加显而易见。
本发明的背面网纹化的造纸带一般由两个主要部分组成:一个网架和一个加强构件。当本发明的造纸带处于最佳形式时,它是一个环形带,该环形带具有一纸接触面和一位于纸接触面另一侧的具有网纹的背面,这个具有网纹的背面与造纸工艺中所用的装置接触。网架最好是一硬化的聚合光敏树脂网架,该网架具有一构成造纸带的纸接触面的第一表面、一与第一表面相背的第二表面和在第一、第二表面之间延伸的导管。网架的第一表面上形成有一纸面网格,该网格包围并限定了导管的开口。网架的第二表面具有一背面网格,其中带有与导管截然不同的通道。这些通道在第二表面的背面网格中形成了表面网纹状的不规则构造。加强构件放置在网架的第一表面和网架第二表面的至少一部分之间,起着加强网架的作用。加强构件具有一朝纸面和一与朝纸面相背的朝机器面。加强构件还具有空格和一由一系列结构元件组成的加强组件,以及具有由空格区域的投影所确定的一个开口投影区和由加强组件的投影所确定的加强投影区。此外,加强组件的某些结构元件设置在由加强构件的朝机器面所确定平面的内侧,以形成突起部分。在网架第二表面的背面网格中的通道相对于加强构件的位置是:通道设置在由加强构件的朝机器所确定的平面的内侧。另外还有许多通道设置在由加强构件的朝机器面所确定的平面与所说结构组件的上述突起部分之间,这些通道最好有一部分还设置在加强构件的上述空格中,以使这些通道的投影区的一部分与加强构件的开口投影区的一部分相对应。造纸带的背面具有网纹,可使背面具有足够的流体通过能力,可以允许至少约1800标准cm3/分的空气穿过所述的网纹表面而排泄。
制造本发明的造纸带的方法由下述步骤组成:
(a)提供一个成形装置,它具有一可变形的、体积不变的成形面;
(b)提供一加强构件,该构件具有一朝纸面、一与朝纸面相背的朝机器面。许多空格和一加强组件,该加强组件由若干结构元件组成,在加强组件中,某些结构元件设置在由加强组件的朝机器面所确定的平面的内侧,以形成突起部分;
(c)使加强构件的朝机器面的至少一部分与成形装置的成形面相接触;
(d)将加强构件的朝机器面压入上述体积不变的、可变形的成形面中,使成形装置的成形面的局部产生变形并在加强构件的朝机器面所确定的平面与结构元件的突起部分之间以及在一些空格中,形成隆起部;
(e)在加强构件的至少一个侧面上涂覆一层液态光敏树脂涂层,该涂层基本填满加强构件的中空区域,并形成一第一表面和一第二表面,所述涂层的分布应使涂层的第二表面的至少一部分位于邻近成形装置的成形面的位置,加强构件的朝纸面位于涂层的第一表面和第二表面之间,并且,位于涂层第一表面和加强构件朝纸面之间的涂层部分形成一树脂复盖区;其中,成形表面的隆起部沿着涂层的第二表面,至少从某些部位将一部分涂层挤走,这些部位在加强构件的朝机器面所在的平面与所述的突起部位之间,同时,这些部位还包括至少一部分所述的空格。从而在涂层的第二表面中形成了占领区域,该区域由所述的隆起部所确定;
(f)将复盖层的厚度控制在预定值上;
(g)提供一掩模,它具有不透明区和透明区,不透明区与透明区一起在掩模中确定一预定的图案;
(h)将掩模设置在液态光敏树脂涂层和一光化学光源之间,使掩模与涂层的第一表面接触,掩模的不透明区遮盖着涂层的一部分,防止光源的光线照射,透明区则使涂层的其它部分不被遮盖;
(i)通过将液态光敏树脂涂层暴露于照射整个掩模的光源之下,固化液态光敏树脂涂层的未遮盖的部分,并使遮盖部分不被固化,从而形成一个部分成形的复合带;和
(j)从部分成形的复合带上除去基本上所有的未固化液态光敏树脂,留下至少围绕加强构件的一部分的一个固化树脂网架,该网架在那些曾由掩模的不透明区所遮盖防止光线照射的区域上具有许多导管,并且还有一些通道,这些通道在网架的背面网格中,提供了表面网纹状的不规则构造,背面网格区的位置相当于涂层的第二表面中成形装置的成形面中的隆起部所限定的部位。
本发明的用于制造一种强度高、柔软性好,吸收性强的纸幅的工艺包括下述步骤:
(a)提供一造纸纤维的水分散体;
(b)在一个多孔的表面上由所述的分散体成形出一造纸纤维的初始纸幅;
(c)使初始纸幅与本发明的造纸带的纸接触面相接触;
(d)使造纸带和初始纸幅在一个真空源上移动,用真空源将一流体压差施加到初始纸幅上,从而流体压差从造纸带的背面被施加并穿过造纸带的导管,使初始纸幅中至少一部分造纸纤维偏转进入造纸带的导管中,同时,从初始纸幅中通过导管脱水,并在造纸纤维开始偏转进入导管的时刻不迟于从初始纸幅中开始脱水的条件下,使得初始纸幅中的造纸纤维重新布置,从这些造纸纤维中形成中间纸幅;
(e)将中间纸幅插在造纸带和一压印表面之间,将朝纸面的网格图案压入中间纸幅中,从而形成一由造纸纤维构成的压印纸幅;和
(f)干燥该压印纸幅。
图1是一示意图,表示用于完成本发明工艺的一个连续造纸机的实施例。
图1A是一简化的示意图,表示由造纸纤维构成的,已部分成形的初级纸幅在弯入本发明造纸带的一个导管之前的截面。
图1B是一简化的示意图,表示初级纸幅的图1A所示部分在初级纸幅的纤维已经弯入造纸带的一个导管后的截面状态。
图2是本发明的已改进造纸带的最佳实施例的局部平面图。
图3是造纸带图2所示部分沿线3-3剖取的放大的横截面剖视图。
图4是造纸带图2所示部分沿线4-4剖取的放大的横截面剖视图。
图5是本发明的造纸带的一改变实施例的局部平面图,该实施例具有一单层的加强构件。
图5A是造纸带图5所示部分沿线5A-5A剖取的横截剖视图。
图6是可以用于本发明造纸带的一最佳的多层编织加强构件的放大平面图。
图7是图6所示加强构件沿图6中线7-7剖取的一展开剖视图。
图8是图6所述加强构件沿图6中线8-8剖取的一展开剖视图。
图9是图6所示加强构件沿图6中线9-9剖取的一展开剖视图。
图10是图6所示的加强构件沿图6中线10-10剖取的一展开剖视图。
图11是图6所示的加强构件沿图6中线11-11剖取的一展开剖视图。
图12是所示加强构件的局部平面图,表示出在适当位置处围裹加强构件的网架的一部分。
图12A是图12所示加强构件的一局部侧视图,表示出一些通道和相应于加强构件的某些投影区的表面网纹状的不规则构造。
图13是加强构件的平面视图,类似于图6,表示了加强构件局部的加强投影区。
图14是加强构件的又一平面视图,类似于图13,表示了加强构件的一部分经线投影区。
图15是加强构件的侧视图,类似于图8,从另一角度表示了图14所示的经线投影区。
图16是加强构件的另一侧视图,类似于图13和14,表示了加强构件的一部分纬线投影区。
图17是一展开的剖视图,类似于图7,从另一角度表示了图16中所示的纬线投影区。
图18A是加强构件的一平面视图,类似于该构件前面所述的平面视图,表示了加强构件的一部分结点投影区。
图18B是加强构件的一个侧视图,类似于图7,从另一角度表示了加强构件的某些结点投影区。
图18C是加强构件的一侧视图,类似于图8,从另一角度表示了加强构件的某些其它的结点投影区。
图19是本发明造纸带的一个最佳的导管开口结构的放大示意图。
图19A和19B是平面视图,分别表示了图2至4所示的造纸带网架的第一表面结点的投影区和第二表面结点的投影区。
图20是另一最佳的导管开口结构的放大示意图。
图21是一造纸带网架和加强结构局部的被极大地放大和夸张的示意性剖面图,它表示了造纸带背面上的通道和表面网纹状的不规则构造。
图22A、B和C是可以在一造纸带上发现的不同类型的背面网格的简化示意图。
图22D是一加强组件的局部被极大地放大的视图,类似于图22A-C所示的加强组件,该图表示了这个加强组件的某些突起部分。
图23A是一放大的示意图,表示了当一个没有采用本文所述改进措施的造纸带在造纸工艺进行过程中遇到真空脱水装置时所产生的问题。
图23B是一放大的示意图,表示了本发明造纸带为减轻现有技术中遇到的这些问题所采取的方式。
图24是一曲线图,给出了在具有和不具有在此公开的背面网纹的两种情况下对造纸带所施加的真空压力。
图25是用于制造本发明造纸带的主要装置的示意图。
图26是图25所示装置的后续固化部分的放大示意图。
图27是一放大的示意图,表示了用于制造本发明造纸带的工艺中的另一种成形装置。它由一具有可变形的铸塑表面和一共形的隔离膜组成。
图28是图27中的成形装置的示意图。它被进一步放大以便详细地表示在铸塑过程中,背面网纹的形成方式。
图29是本发明的造纸带铸塑工艺的另一可供选择的方案的示意图。该方案使用了一不可变形的铸塑转筒和一作为铸塑表面的可变形的隔离膜。
图30是图29中的成形装置的示意图。该图已被进一步放大,以便详细地表示铸塑过程中背面网纹的形成方式。
图31是测试装置局部的平面示意图。该测试装置用于测试贯穿本发明造纸带背面的空气的泄出情况。
图32是图31所示的测试装置的侧视示意图。
图33是前面两个图所示装置中所使用的流量计的校准曲线图。
图34A是在平面方向摄取的造纸带顶面的照片,较实际尺寸放大约25倍。该造纸带不包括在此所公开的改进。
图34B是在平面方向摄取的造纸带背面的照片,较实际尺寸放大约25倍。该造纸带不包括在此所公开的改进。
图35A是一由本发明的方法制造的造纸带的顶面的照片,较实际尺寸放大约25倍。该照片是在相对于向顶面表面垂直画出的假想线成大约35°角的方位摄取的。
图35B是图35A所示造纸带的背面的照片,较实际尺寸放大约25倍。该照片是在相对于向背面表面垂直画出的假想线成大约35°角的方位摄取的。
图35C是图35A和35B所示造纸带沿造纸机纵向观察的照片,较实际尺寸放大约25倍。
对本发明的详细说明包括的内容依次是:本发明造纸带的详细描述;制造本发明造纸带和它的几个变型的一种基本方法;和根据本发明的造纸工艺的详细描述。
1.造纸带
在图1所示的具有代表性的造纸机中,本发明的造纸带采用了环形带的形式。在图1中,造纸带10载着处于各个成形阶段的纸幅(或“纤维幅”),沿着箭头B所示的方向,绕过造纸带转向辊19a和19b、压轧辊20、造纸带转向辊19c,19d,19e和19f和乳胶分配辊21运行。造纸带10所围绕运行的回路包括一用于将一流体压差施加到纸幅上的装置,诸如真空引纸履24a和多槽真空箱24。在图1中,造纸带还围绕一预干燥装置(诸如吹风式烘缸26)运行,并从压轧辊20和一杨克式烘缸缸筒28之间的轧缝中通过。
虽然本发明的最佳实施例采用的是环形造纸带的形式。但本发明也可以包括其它各种形式。例如,包括用于制造手抄纸的固定板或用于其它类型的连续造纸工艺中的转筒。无论造纸带的形式如何,它一般都具有一定的物理特征。
图2~4表示了本发明造纸带10的全部特征。本发明的造纸带(或简称“带”)10一般具有两个基本元件:一个网架32(最好是一固化的聚脂光敏树脂网架)和一加强构件33。当造纸带10是一环形带时,它通常具有两个相背的表面,在此指的是纸接触面11和网纹状背面(或简称背面)12。带10的背面12与造纸过程所使用的装置(诸如真空引纸履24a和多槽真空箱24)接触。网架32具有第一表面34、与第一表面34相背的第二表面35和在第一表面和第二表面之间延伸的导管36。网架32的第一表面34与将被脱水的纤维幅接触,并构成带10的纸接触面11。在第一表面34和第二表面35之间延伸的导管36将水从放置在第一表面34上的纤维幅处引到第二表面35,并且导管36提供纤维幅中的纤维可以偏转进入其中并重新排列的区域。图2表示网格32a是由网架32围绕导管36并确定一网状图案的实心部分构成。如图2所示,导管36的开口42以一预定的形状设置在网格32a中。图2示出网架32的第一表面上形成有纸面网格34a,它围绕并确定了导管36在网架32的第一表面34上的开口42。正如接着将在图35B中所示的那样,网架32的第二表面35具有一背面网格35a,它围绕并确定导管36在网架32的第二表面35中的开口43。图3和4表示出本发明造纸带的加强构件33,一般来说,它至少是部分地被网架32所围绕并被包封(或埋入、或嵌入)在网架32中。更具体地说,加强构件33被放置在网架32的第一表面34和网架32的第二表面35的至少一部分之间。图3和4还示出加强构件33具有一朝纸面51和一与朝纸面相背的朝机器面52。如图2所示,加强构件33具有空格39和一加强组件40。加强组件40由加强构件的不包括空格39的部分(也就是加强构件33的实心部分)构成。加强组件通常是由许多结构元件40a构成。加强构件33具有由空格39构成的区域的投影所确定的开口投影区和由加强组件40的投影所确定的加强投影区。图3和4示出网架32的第二表面35具有一背面网格35a,该网格带有许多通道37,通道37在网架32的背面网格35a中提供了表面网纹状的不规则构造38。通道37与在网架32的第一表面34和第二表面35之间延伸的导管截然不同。当通过脱水装置将真空施加到带10的背面用以将纤维偏转到造纸带10的导管36中的时候,通道37可使空气进入到带10的背面和造纸工艺中所用的真空脱水装置(诸如真空引纸履和真空箱)的表面之间。表面网纹状的不规则构造38提供了一用于与造纸工艺中所使用的装置相接触的不均匀表面。
图1-4所示的造纸带10的纸接触面11是造纸带10与将被脱水、重新布置成成品的纸幅相接触的表面。如图1所示,造纸带10的被称为“纸接触面11”的表面被如此称呼,尽管它只在造纸机的每一工作循环中的一部分上承载纸幅。即便在造纸机的每一工作循环中的一部分上(诸如靠近造纸带转向辊19d),造纸带与造纸工艺中所使用的装置短暂接触,造纸带的上述表面也仍被称为“纸接触面”。带10的纸接触面11也可以被称为带10的“顶面”,或“初始纸幅接触面”。应当理解,虽然带10的纸接触面11可以被称为顶面,但当带10是环形带的形式时,纸接触面11的方向在造纸机中的回程上是可以朝向下方的。如图2~4所示,带10的纸接触面11通常完全由网架32的第一表面34构成。
如图1所示,带10的另一表面,或称背面12,是在造纸工艺中所使用的造纸装置上运行并通常还与其接触的表面。在此提到的造纸装置可以是,诸如造纸带转向辊19a~19c、19e、19f、真空吸纸履24a和真空箱24,以及图中没有示出的其它真空脱水装置。如图1所示,带10被称为背面12的面甚至可能暂时离开在造纸工艺中所使用的装置(如在造纸带转向辊19d附近离开该辊),它仍然被称为背面12。但背面12和纸接触面11是有区别的。背面12在造纸过程中决不会和纸幅相接触。本发明的造纸带10的背面12在此也可以被称为带的“底表面”。它也可以被称为“带的磨耗面”,因为带的这一面在造纸过程中反复运行在造纸装置上,受到磨蚀作用。应当说明的是,虽然带10背面12可以被称为底表面,但当带10是环形带的形式时,底面12的方向在造纸机中的回程上是可以朝向上方的。广义地说,由一网架和一加强构件所组成的造纸带的背面12可以完全由网架32的第二表面35的背面网格35a构成,尽管这样的实施例可能不出现在本发明的造纸带中;或者,背面12可以完全由加强构件33朝机器面52构成;或者它可以部分地由网架32的第二表面35构成、部分地由加强构件33朝机器面52构成。本发明中,头等重要的正是这个背面12(或称底表面12)以及在该表面形成通道和表面网纹状的不规则构造的方法。
加强构件33,本发明的造纸带的主要元件之一,由图2~4示出。该加强构件33用于增加网架32的强度,它具有适当的开口投影区、可以使造纸工艺中使用的真空脱水装置充分地完成从已部分成形的纸幅中除去水分的功能,并允许从纸幅中除去的水穿过本发明的造纸带10。加强构件33可以采用多种不同的形式。只要加强构件33能充分地加强网架32并具有充足的、用于上述专门目的的开口投影区,它可以是编织件(有时也称为编织的“织物”)或非编织件、或者可以是筛网、或网状物(例如热塑性网状物)、或稀纺布、或其上具有许多冲孔或钻孔的带或板(由金属、塑料、或其它适当的材料制成)。加强构件33最好由诸如在图2~4中所示的编织件(特别是有小孔的编织件)构成。
一般来说,如图2~4所示,加强构件33由一加强组件40和许多空格(或称微小的孔)39构成。加强组件40是加强构件33中不包括空格39的部分。也就是说加强组件40是加强构件33的实心部分。加强组件40由一个或多个结构元件40a构成。在此所用的术语“结构元件”指的是组成加强构件33的那些单个结构元件。
空格39允许流体(诸如从纸幅中除掉的水)穿过带10。空格39构成了在造纸带10中多组开口中的一组。如图2所示,空格39可在加强构件中形成一个图案。然而,将由空格39构成的图案与由导管开口(诸如导管的第一开口42)所构成的预定图案相对照,从图2可以看出,每个空格39一般都只是导管开口42尺寸的一小部分。但这个关系是可以改变的。
如图3和4所示,加强构件33具有两个面。这两个面是:朝纸面(或称“纸支承面”),由标号51表示,该面朝向将要脱水的纤维幅;以及朝机器面(或称“辊接触面”),由标号52表示,该面与朝纸面相背,朝向造纸工艺中所使用的装置。加强构件33的被称作朝纸面51和朝机器面52的这两个面即使在造纸带每次循环运行中可能有一朝向相反方向的短暂阶段,但仍被称为朝纸面和朝机器面。此外,甚至在加强构件33被置入本发明的造纸带10中之前和造纸带被安装在造纸机中之前,加强构件33的这两个面也都一直使用这样的名称。因此,在制造本发明造纸带的方法中,加强构件33的被称作朝机器面52的面,将是那个当成品造纸带被安装在造纸机中时通常朝向造纸机的面。而朝纸面51将总是背向朝机器面52。如图3和4所示,加强构件33被放置在网架32的第一表面34和网架32的第2表面35的至少一部分之间。
从图2~4中可以看出,当加强构件33由一编织件构成时,被编织在一起构成编织件的每根线都构成加强构件33的结构元件40a。如果加强构件33由一非编织件构成,那么,构成该非编织件的每根纤维都构成结构元件40a。在这两种情况中,都具有许多结构元件40a。所有这些结构元件40a一起构成加强组件40。另外,如果加强构件是一其上带有许多冲孔的板件,那么将只有一个结构元件40a(板件),而且这个结构元件就构成了加强组件40。
一编织加强构件的结构元件40a可以是纱线、股线、纤丝或细丝。应当说明的是,当术语纱线、股线、纤丝或细丝用于描述一编织加强构件的结构元件40a时,它们是同义的。还应当说明的是,上述术语(纱线、股线等)不仅可以包括单纤丝织线,而且也可以包括多纤丝织线。
当加强构件33由编织件构成时,如图2~4所示,一些单独的结构元件4a构成了沿造纸机纵向的经线(由标号53表示);另一些结构元件构成了沿造纸机横向的纬线(由标号54表示)。在此所用的术语“造纸机纵向的经线”,“经线”和“承载经线”都是同义的,指得是那些当本发明造纸带10被安装在造纸机中时,通常沿机器方向取向的线。在此使用的术语“造纸机横向的纬线”、“纬线”、“纬纱”和“平衡经线的纬线”都是同义的,指得是那些当本发明造纸带10被安装在造纸机中时,通常沿机器方向的横向取向的线。
在造纸领域中,术语“造纸机纵向”(MD)指的是与纸幅在造纸机上的移动方向相平行的方向。“造纸机横向”(CD)指的是与造纸机纵向垂直的方向。这两个方向在图2和其后的几个图中都由箭头示出。
在此所使用的经线和纬线的定义有时可能不同于在织机中编织编织品时为描述该编织品的纱线方向而使用的那些术语的定义。在编织技术中,一根纱线被称为经线还是纬线,部分地取决于被编织的编织物是环形编织物(这样的编织物不必缝合就能构成环形带),还是平展的编织物(这样的编织物只有缝合后才能构成环形带)。对于一个不需缝合就是环形的环形编织物而言,在织机中被称作经线的纱线在造纸机中将沿横向延伸。而对于一先被编织成平展的,然后再缝成环形的编织物而言,在织机中被称作经线的纱线在造纸机中将沿造纸机纵向延伸。在此所使用的术语“经线”和“纬线”是指编织品在造纸机中安装就位后纱线的方位,而不是指它在织机中编织时的方位。因此,当本发明的造纸带安装在造纸机中之后。“经线”的意思是造纸机纵向的纱线,“纬线”的意思是造纸机横向的纱线。
从图2~4中还可以看出,在编织的加强构件33中,纱线的一部分在该编织品中交叉构成“结点”105。在此使用的术语“结点”既是指纬线越过任一经线的部分,也是指经线越过任一纬线的部分。在此,该结节位于加强构件33所述表面之一(即,或是朝纸面51,或是朝机器面52)的平面中。位于加强构件33朝纸面51中的结点(或称纸幅面结点)由标号1051标出;位于加强构件33朝机器面52中的结点(或称背面结点)由标号1052标出。这些结点105在此还可以有另一种区分并分别称为“经线结点”和“纬线结点”。
在此所用的术语“经线结点”是指由经线越过任一纬线的部分所构成的结点。数个这样的经线结点在图5所示的本发明造纸带的一可供选择的实施例中由标号105a标出,该实施例具有一单层加强构件33。正如图5B中的横截面所示的那样,经线结点105a既能够位于加强构件33朝纸面51中,也能够位于加强构件33朝机器面中。位于加强构件33朝纸面51中的经线结点由标号105a1标出,位于朝机器面52中的经线结点由标号105a2标出。
由纬线越过任一经线的部分所构成的结点在此被称作“纬线结点”。在图2和3中,以标号105b示出了数个这样的纬线结点。从图3中可以看出,象经线结点那样,纬线结点既可以位于加强构件33朝纸面51中(如纬线结点105b1),也可以位于加强构件33朝机器面52中(如纬线结点105b2)。
许多类型的编织件都适合用作本发明造纸带的加强构件33。合适的编织件包括:多孔单层编织件(该编织件具有在每个方向延伸的单层织线和许多在织线间的小孔),诸如图5、5A和5B中所示的加强构件33;多层编织件(即编织件具有在至少一个方向上延伸的多于一层的织线);还包括具有数层且每层由交织的织线构成的编织件。
由于造纸带10沿造纸机纵向反复运行在造纸设备上,并且还由于热量通过造纸工艺中所使用的干燥装置传递给造纸带10,故造纸带10要受到相当大的应力和热量的作用。这些应力和热量使造纸带10有一个伸长的趋势。如果造纸带伸长变形,那么,它携带纸幅完成造纸工艺的能力将可能丧失殆尽。因此,最好选用多层编织件作为加强构件,因为它们可以延长复合造纸带的使用寿命。这里所使用的术语“复合造纸带”是指由一网架和一加强构件组成的带。
为了适合用作本发明造纸带的加强构件,多层编织件最好具有某种能对它的造纸机纵向经线53进行增强的结构,以减少上述的伸长问题。换言之,多层编织件应当在机器纵向上增强织物的稳定性。经线53的排布应当是这样的,即,对经线所进行的任何附加的增强,都不减少加强构件33的开口投影区。
这里使用的术语“投影区”是指,将构成所讨论的元件上的各点投射在一个平面上而得到的区域。应当特别说明的是,这些点在此是在被称为“Z-方向”的方向上投影的。加强构件的开口投影区在图12中被表示为A。。这里所使用的术语“开口投影区”是指,由加强构件33的空格所限定的全部区域在Z-方向的投影所确定的投影区域。换言之,加强构件33的开口投影区A。是当加强构件33被从与加强构件33的两个面相垂直的方向,视线穿过编织件的空格39观看时所看到的区域。
在整个说明书中,都将涉及到x、y和z方向。这里所说的x、y和z方向是与在一直角坐标系中的本发明的造纸带(或造纸带的一部分)相关的方向。在所说的直角坐标系中,造纸带10的背面位于由x和y轴构成的平面中。x轴是造纸机横向,y轴是造纸机纵向,z轴垂直于由x、y轴所确定的平面。这里所说的z方向是指那些与z轴平行,并与x和y轴垂直的方向。这些方向在图2-4中被清楚地示出。
加强构件33的开口投影区最好应当使加强构件33对于流体(诸如空气和水)具有高的渗透率。所谓高渗透率是指加强构件33的表面在100帕的压差下,每平方呎应当具有800~1400立方呎/分的空气流量。加强构件33的空气渗透率是非常重要的,因为它与网架的空气渗透率一起构成复合带的空气渗透率。复合带应当具有范围大约在300~600立方呎/分的空气渗透率,最好是具有500立方呎/分的空气渗透率。为了使加强构件33和复合带都能具有足够的渗透率,加强构件33的开口投影区的面积大致不能低于加强构件33的两表面中任一表面面积的30%,最好不低于大约40%~50%。
如图2-4所示,一个最佳的加强构件33是一个多层编织件,该编织件具有:一单层线系该线系具有在一个第一方向伸展的线;还有一个多层线系,该线系具有在一个与第一方向垂直的第二方向上伸展的线。在这个图2~4所示的最佳实施例中,第一方向是造纸机横向。在第一方向伸展的单层线构成纬线54。在图2~4所示的加强构件33中,多层线系在造纸机纵向(也就是在造纸机上编织件运行的方向)伸展。多层线系包括一第一经线层C和一第二经线层D。每一经线层C和D都是由经线53组成的。虽然用作加强构件的一个最佳的编织件具有相对较多的造纸机纵向上的经线,但本发明也可以利用这样一种编织件来实施,即,这种编织件在造纸机横向具有相对较多的线。然而,最好选用一具有较多造纸机纵向经线的编织物,因为这样可以有更多的织线在作用有最大的应力的方向上延展。
如图3所示,这种最佳的多层加强构件33具有直接垂直重叠在另一经线53上的经线53。该垂直重叠的经线53增加了复合带10在造纸机纵向或工艺方向上的稳定性。经线的这种重叠排布也提供了适宜的开口投影区,使得带10可以被用于各种造纸过程,包括鼓风干燥造纸过程。纬线54的排布最好能够保持并稳定经线的垂直重叠。纬线54也可以垂直重叠排布,或者以某种其它的关系排布。这些排布可以有多种变形。
图6~11示出了图2~4所示的这个最佳的多层加强构件33的编织形式的细节。这里所用的术语“编织形式”是指编织的技术设计,在图6至11中,为了图示的清楚起见,所示的编织件没有包围的网架。虽然同一编织件在图2~4中被示作造纸带中的一个组成元件(也就是作为一个用来对本发明造纸带10的网架32进行加强的加强构件)。但是,所示的这个编织件本身也适合用作一造纸带而不带所说的网架。然而,该编织件最好与一某种型式的网架结合使用。
一般地说,如图6至11所示,第一经线层C的经线53沿造纸机纵向在编织件的朝纸面上延展。在第一经线层C中的每根经线从编织件的一侧到另一侧被重复地依次数作53a、53b、53c、53d。第二层D的经线53沿造纸机纵向在编织件的朝机器面52上延展。在第二经线层D中的每根经线从编织件的一侧到另一侧被重复地依次数作53e、53f、53g和53h,正如图8~11清楚表示的那样,在第一经线层C和第二经线层D中的单根经线构成了重叠的经线对E、F、G和H。构成重叠的经线对E、F、G和H的每根经线被排布在一个基本垂直的位置上,一根位于另一根之上。这些重叠的经线对E、F、G和H也从编织件的一侧到另一侧被重复地数作E、F、G和H。从图8~11可以看出,单根经线53a和53e构成重叠的经线对E;经线53b和53f构成重叠的经线对F;经线53c和53g构成重叠的经线对G;经线53d和53h构成重叠的经线对H。如图6和8~11所示,在造纸机横向上相邻的重叠经线对是间隔开的,以便提供所要求的编织件开口区。
如图6所示,由于经线53是一根重叠在另一根上的,因而经线53的有效密度(或称经线的线密度)虽然加倍但并没有减少加强构件33的开口面积。这里使用的术语“线密度”意指这样一个测量单位,即它等于织物每单位宽度上的线的数量(此单位宽度通常是一英寸)与线的直径(同样用英寸测量)的乘积。术语“线密度”可以更具体地用来表示织物经线的线密度(即经线密度)或织物纬线的线密度(即纬线密度)。
一根纬线(例如图8中的纬线54a、图9中的54b、图10中的54c和图11中的54d)与第一和第二经线层中的经线53a~h编织在一起。纬线约束第一和第二经线层中的成对重叠的各根经线并防止经线53a~h横向滑移而减少织物的开口面积。纬线也被反复编号为54a、54b、54c和54d并贯穿整个织物。纬线54与重叠的经线对以一种特殊的编织形式(更具体地说,以一种经线平衡编织形式)编织在一起。纬线54使经线保持相互重叠并处于基本上垂直对准的状态。
图6至图11所示的,织物中的经线53和纬线54的特殊编织形式被称为四梭重复图案。这里的使用的术语“梭”(shed)意指:在重复出现以前,由编织线构成的一个单独的构造中的经线或纬线的数目(即4梭型就是一种在每4线一组后重复的型式)。
图6和图7给出了编织经线53的最好的特殊形式。如图6和图7所示,第一经线层C中的第一经线(例如图7中的经线53b)在编织形式中反复地从一根“投梭”的纬线下面及三根“投梭”的纬线上面穿过。这里术语“投梭”(pick)意指在分开的经线中插入纬线。第二经线层中的第二经线(例如图7中的经线53f)在编织形式中反复地从一根投梭的纬线上面及三根投梭的纬线下面穿过。
纬线54的特殊编织形式如图6和图8至图11清楚地表示。如图8至图11所示,经线53由纬线层保持垂直重叠关系,此纬线层由编织在重叠的经线之间的纬线54的一个单独的网络组成。纬线54以一种重复循环形式绕重叠的经线编织,在这种形式中,纬线(例如图8中的纬线54a)首先从第一经线对E上面穿过;接着从第二经线对F之间穿过;然后从第三经线对G下面穿过;最后从第四经线对H之间穿过。换句话说,每根纬线54从每隔一个的重叠的经线对的上面或下面穿过并从位于相隔的经线对之间的中间经线对的经线之间穿过。
如图6及图8至11所示,相邻的纬线以同样方式绕经线53编织。但是,如图9所示,相邻的纬线(例如纬线54b)相对第一纬线位移了一个经线对。即,相邻的纬线或称第二纬线的路径是:从第一经线对的经线之间穿过;从第二经线对上面穿过;从第三经线对的经线之间穿过;从第四经线对的下面穿过。图10和图11分别示出:第三纬线54c相对第二纬线位移了一个经线对,第四纬线54a相对第三纬线位移了一个经线对。这种形式以四根纬线一周期循环。如图6所示,这就形成了这样一种编码形式,在这种编织形式中,由纬线54形成的结点在横穿经线的纬线方向上是交错排列的。
通过将图11所示的纬线54d与图10所示的纬线54c交换位置可得到上述编织形式的一个变型。这产生了编织的结点55在纬向的打乱了的交错排列形式。在这种打乱了的形式中,头二个结点位于一条直的对角线上。然而,第三结点从第三经线位移到第四经线,第四结点从第四经线位移到第三经线,然后,结点又移回到第三经线的对角线上。这种编织形式同样以合适的形式将经线保持在重叠成对状态。然而,在编织形式的这种变型中,两根经线一起从两根相邻的投纬之间穿过。在首先描述的编织形式中,则不存在被经线一起穿过的两根投纬,这样的编织形式的平衡性能稍好一些。
这种优选的织物的编织线可以用各种材料制造,并且所用的线可以具有各种断面尺寸和截面形状。线的材料、断面尺寸和断面形状由织物的特殊用途决定。
虽然构成经线和纬线的特殊材料可以改变,但线的构成材料应使线能够加强树脂网架及能够承受应力和反复的加热和冷却过程而不过度伸长。线的构成材料包括聚脂,聚酰胺,商标为KEVLAR或NOMEX的抗高热材料和其它任何已知的被用在造纸织物中的材料。然而,最佳材料是聚脂。线的构成材料在不同层或不同网中可以不同,在一层(网)中用一种材料,在另一层(网)中用另一种材料。但更可取的是:所有层或网的线基本上用一种材料制成。
只要在生产纸幅的过程中不明显妨碍水和空气在导管36中的流动,并保持造纸带10整体的完整性,任何方便的线的截面尺寸(或大小)都适于本发明。具有相同尺寸的截面的线可用于所有线层或线系,或不同层或线系内的线的截面尺寸可以变化。例如,线截面为圆形,经线系C和D可以具有同一直径,而纬线系则可以有较大或较小的半径。如果采用较大直径的纬线,纬线系刚性就较强而且对经线系更有约束力。其它的变化包括经线系C和纬线系54的尺寸是相同的,而经线系D的尺寸是不同的。或者,经线系D和纬线系尺寸是相同的,而经线系C尺寸是不同的,换言之,每一经线系C,经线系D和纬线系可以有不同的尺寸。对于具有园形截面的线系,线径的较佳尺寸范围约为0.10~0.30mm,经线53的最佳半径约是0.22mm,而纬线的最佳半径为约0.28mm,根据应用场合,线系的半径大点也是可以的。
在纸幅的生产工艺过程中,只要能够保持造纸带10的整体完整性,并只要线不影响通过导管36的流体的流动,任何合适的横截面形状的线都可采用。所述合适的横截面形状包括:圆形、椭圆形、正方形和长方形。所述线的截面形状处在不同层内,或不同线系中也可以不同。然而,经线53和纬线54的最佳横截面形状为圆形。
本发明在加强构件33中确定了一些投影区,它们对描述网架32第二表面35的背面网格35a上的不规则构造38和通道37的位置很有用。如图12-18所示,加强构件37至少确定了下列投影区:空格投影区,先前定义的开口投影区(该区为加强构件的空格投影区的总和),结构元件投影区;加强投影区(它是加强构件的所有结构元件投影区的总和);经线投影区(以及全部经线投影区);纬线投影区(以及全部纬线投影区);结点投影区,包括朝机器面的结点投影区;另外,当不是单经线层或单纬线层或类似的情况时,还可能有对应于第一经线层和第二经线层的投影区,等等。
空格投影区如图12中的Api所示,本文所使用的术语“空格投影区域”意指由加强构件33的空格39的投影所确定的单个的投影区域。换句话说,当从垂直于加强构件33的两面中任何一面方向看去时,穿过加强构件33的每一空格39的视线将直接构成了该空格投影区Api。
单个结构元件投影区如图13的Asc所示。本文所使用的术语“单个结构元件投影区”是指加强构件33的单个结构元件40a投影所确定的区域。本文所使用的术语“结构元件投影区”意指由加强构件33的一个以上,但并非全部的结构元件40a的投影所确定的区域。
一部分加强投影区AR如图13所示。本文所使用的术语“加强投影区”意指由加强组件40的投影所确定的区域。如图12和13所示,加强投影区AR基本和加强构件33的开口投影区AO是相对的,该加强投影区AR,是加强构件33上阻挡视线的那部分的轮廓,加强投影区AR和开口投影区AO互相补充,两个一起组成了加强构件33的全部投影区域。
经线投影区如图14和图15中的Awp所示。本文所使用的“经线投影区”Awp是指由加强构件33单根经线53的投影所确定的区域。参照图15,经线投影区Awp如图中截面线所示,该截面线位于虚线之间。这些虚线也可以延伸在加强构件33的朝纸面51的上面。但是,本发明通常不牵涉到位于加强构件33的朝纸面51上方的通道和不规则构造。因此,当本发明描述关于投影区域的通道或不规则构造的位置时,通道和不规则构造总是处在加强构件33朝纸面51和造纸带10背面12所确定的平面之间。当说到通道或不规则构造“处在”图14和15所示的经线投影区“之内”时,意指该通道或不规则构造处在图14中阴影线或图15所示的截面线所表示的区域之内。此外,除了由每一经线所确定的二经线投影区”外,还有“全部经线投影区”Awpo。该“全部经线投影区域“Awpo”包含了整个织物的单个经线投影区的总和。
纬线投影区Awt如图16和图17所示,本文所使用的术语“纬线投影区”是指由加强构件33的单根纬线54的投影所确定的区域。此外,除了纬线投影区Awt外,还有“全部纬线投影区”Awto(图16和图17示出了其中的一部分),该“全部纬线投影区”Awto包含了加强构件的单个纬线投影区的总和。
本文所使用的术语加强构件33的“结点投影区”是指由编织的加强构件的若干结点105之间的投影所确定的区域,如图18A-18C所示,结点投影区Ak是加强构件33的一部分,是由一根经线和一根纬线相互重叠构成,这种重叠阻挡着穿过加强构件33的视线。结点投影区进一步可以分为经线结点投影区Akwp(由一根经线越过一根纬线时所形成的投影区域)或纬线结点投影区域Akwt(由一根纬线越过一根经线时所形成的投影区域)。经线结点投影区域Akwp和纬线结点投影区域Akwt还可以进一步分成纸面(或朝纸面)经线结点投影区Akwp1或纸面纬线结点投影区Akwt1,以及机器面(或朝机器面)经线结点投影区Akwp2或机器面纬线结点投影区Akwt2(取决于结点在织物的那个面上形成)。
本发明造纸带10的另一主要元件是网架32。图2-4示出了网架32的所有特征。本发明的最佳实施例中,网架32是通过对一些材料进行处理而形成的,这些材料通常是液态的,这样,当这些材料处于固态时,它至少部分地包围着加强构件33,加强构件33处在网架32的第一表面34(或顶部)和网架32的至少一部分第二表面35(或底面)之间。此外,所述的材料必须经过处理,使网架32具有许多延伸在网架32的第一表面34和第二表面35之间的导管36或通道。所述的材料还必须这样处理,使第一表面上形成有纸面网格34a,该纸面网格34a围绕并确定了网架32第二表面34上的导管36的开口。此外,所述的材料还必须这样处理,使网架32的第二表面35具有带通道37的背面网格35a,与导管36不同,通道37在背面网格35a中构成了网纹状不规则构造38。
经过处理以形成网架32的材料可以是任何合适的材料,包括热塑性树脂和光敏树脂。但是用于形成本发明的网架32的最佳材料是液态光敏聚合树脂。同样,为了形成所需要的网架32,所选择的材料可以用各种各样的方式进行处理,包括用机器冲压、穿孔,或将材料暴露在各种不同温度或能源下以便固化所述的材料,通过使用激光在所述的材料中切割出导管。当然,即将形成网架32的材料的处理方法将取决于所选择的材料和这部分材料要形成的网架32的特性。用来处理光敏树脂的最佳方法是,控制液体光敏树脂,使其暴露在活性波长的光源之中。
本发明的造纸带10的表面(即上述的纸接触面11和背面12)与网架12的表面之间的关系如图3、4清楚所示。网架32的第一表面34最好构成造纸带10的纸接触面11。由于加强构件33设在网架32的第一表面34和至少一部分第二表面35之间,所以这种关系通常存在于本发明的大多数实施例中。即网架32的第一表面34通常覆盖加强构件33的朝纸面51。
然而,本发明的造纸带10的网架32的第二表面35不必总是构成造纸带10的背面12。由于加强构件33设在网架32的第一表面34和至少一部分第二表面35之间,所以,网架32的第二表面35即可以完全覆盖加强构件33(虽然在利用本文所描述的方法制造造纸带时,这种情况通常不会出现),或者仅覆盖加强构件35的一部分,也可以不覆盖加强构件33的任一部分而完全处于加强构件33的空格39之内。在第一种情况下,网架32的第二表面35与造纸带10的背面12将是同一表面。第二种情况下,造纸带10的背面12将包括网架32的第二表面35的一部分和加强构件33的裸露部分。第三种情况下,造纸带10的背面12也将包括网架32的第二表面35的一部分和加强构件33的一部分,但是,加强构件33朝机器面52在造纸带10的背面12上将是完全裸露的。
如图2所示,网架32的第一表面34(及造纸带10的纸接触面11)由标号为32a的一部分网格组成。这里“网格”意指围绕着导管36并确定了网状图案的网架32的一部分。换言之,网格32a是网架32的实心部分。如本发明的造纸带10的放大照片图35A和图35B所示,网格32a有两个网格表面34a和35a。这里所用的术语“网格表面”意指围绕导管36的网格32a的一个表面。在此,这些网格面也被称为网架32的结点区。然而,网架32的结点区和先前所描述的由加强构件33的线系所形成的结点是完全不同的。术语“网格表面”在授给Trokhan和Johnson的专利中也描述过,这两篇专利文献作为参考而在此引用。而本文所使用的术语“网格表面”则通过确定所说网格表面是纸面网格表面还是背面网格表面而进一步加以限定。
术语“纸面网格表面”(或简称“纸面网格”)意指网架32的第一表面34或网架32顶部上的实体部分。这样,在本文中的引用作为参考的上述专利中称作“网格表面”的网架表面就相当于本说明书中的“纸面网格表面”。“纸面网格表面”在图中用标号34a表示。
术语“背面网格表面”(或简称“背面网格”)意指网架32的底部或网架32的第二个表面35上的实体部分。背面网格表面在图中用序号35a来表示。
如图2~4所示,网架32的第一表面34包括纸面网格表面34a和导管的第一开口42。导管第一开口42是导管36在网架32的第一表面34上的开口。网架32的第二表面35包括背面网格表面35a和导管的第二开口43。导管第二开口43是导管36在网架32的第二表面35上的开口。在本文中,纸面网格表面34a和网架32第一表面34上的导管第一开口42通常被描述成“互补”的,这是由于它们一起构成网架32的一个完整的表面。同样的道理,背面网格35a和导管第二开口43也将被描述为互补的。
如图2所示,纸面网格34a宏观上是单平面的、有图案的和连续的。这样,在生产过程中,就能将均匀的图案印在纸幅上。“宏观单平面”指当造纸带10的纸接触面11的一部分处于平面形状时,纸面网格34a基本上在一个平面内。所述“基本上”在一平面内考虑了允许偏离“绝对的”平面,只要偏离不大到会对造纸带10上的产品的性能产生不利影响,就可以允许这种偏离。但偏离总是应当力求避免的。纸面网格34a之所以说成是连续的,是因为纸面网格表面34a上的网格线必须形成至少一个基本不间断的网状图案。所谓图案“基本”连续考虑了这样一事实:只要图案中的间断不会对造纸带10上的产品的性能产生不利影响,这种间断就可以允许。但总应力求避免间断。
自网架32的第一表面34通到网架32的第二表面35的导管(或“偏转导管”)36如图2所示,每一导管36具有确定的结构,包括:通常标为41的一通道部分(或孔)、一开嘴或导管开口(也可称作宏观孔),及通常用标号44标注的导管壁。所述的开嘴或导管开口包括:在网架32的第一表面34上构成的导管第一开口42,所述的开嘴或导管开口还包括通常在网架32的第二表面35上构成的导管第二开口43。所述的导管壁44确定了网架32内部中的导管36的尺寸。(网架的“内部”是指处在第一表面34和第二表面35之间的网架32部分)。如图2~4所示,导管36的壁44构成网架32的内壁44a。网架32的内壁44a是网架32和导管36的壁44的共同边界表面。换言之,导管36的壁44和网架32的内壁44a具有相同或重合的壁。导管第二开口43之所以描述为“通常在”网架32的第二表面35,是因为如果一个或多个通道37贯穿于导管第一开口43,那么,至少导管第二开口43的一部分被通道37所代替。这样,导管第二开口43的这部分实际上处在网架32的第一表面34和网架32的第二表面35的周围部分之间。换言之,导管第二开口43的某部分可处在网架32的第二表面35的邻近部分所形成的平面之内(移向造纸带的中心)。
如图2所示,网架32第一表面34上的导管第一开口42是均匀的并具有特定的几何形状。网架32第二表面35上的导管第二开口43的几何形状和导管第一开口42的几何形状基本相同。然而,如图35B所示,网架32背面网格35a上的通道和网纹状不规则构造可能会引起导管第二开口43变形并使其形状很不规则。但是,这种变形对本发明并不构成严重的问题,这是因为围绕导管第二开口43的背面网格35a并不和成形过程中的纸幅相接触,也不把图案印在纸幅上。
虽然对于导管36的开口42和43来说,有无数种可能的几何形状,但是,选择导管开口特殊几何形状仍然有一定的基本准则。这些准则在美国第4,528,239号、题为“偏转元件”、1985年7月9日授给paul D.Trokhan的专利说明书第5栏第34行到第10栏的第35行中已经提出、该专利作为参考而在这里被引用。
导管36的形状和排列的最佳形式如图2所示,图中所描绘的导管开口42和43的形状在本文中称为“直线型爱达荷图案”。如图2所示,直线型爱达荷导管的横截面形状大约为修正的平行四边形。导管36的形状之所以描述成修正的相似平行四边形,是因为在这个平面视图中,每一导管36有四个边,并且每一对相对的边是平行的、在相邻两边之间的夹角不是直角,相邻两边连接而形成的拐角是圆滑的。这样,直线型爱达荷式导管开口也可描述成有圆角的平行四边形。
这些直线型爱达荷式导管36的详细结构如图19所示,图19仅用造纸带10的网架32的一部分描述了导管36的重复图形。此外,为清楚起见,在图中也仅用了一个导管表示所有导管之上的纸面网格表面34a。按照下文所描述的方式可以获得导管36的特定形状。但是很明显,改变各步骤的顺序同样可能获得导管36的特定形状。同样,一些用来获得导管形状的点、线、圆(除了那些形成导管36的壁44的点、线、圆之外)实际上在通过下述过程所构成的导管36内用肉眼是看不见的。
为了构成直线型爱达荷图案的几何形状,首先选择的两个点P1和P2,它们互相分开并相互距一定距离d1。连接两点P1和P2,其连线称作导管的造纸机纵向上的轴线或称作纵轴线AL。P1和P2两点之间的距离d1(该距离d1等于纵轴线AL的长度)是预先选定的。再以这两点中的每一点为圆心,以给定半径R1画圆。其次,画线AT使其垂直于导管的纵轴线AL,这根线AT与纵轴张AL相交并将纵轴线等分。然后,在第二条线AT上找出距纵轴线AL相同距离的两点P3和P4。P3和P4两点间的距离d2也是预先选定的。连接P3和P4两点的连线AT称作造纸机横向上的轴线或称作导管的横轴。以两点P3和P4为圆心,给定值R2为半径画圆。虽然后一个半径R2不一定等于前圆的半径R1,但在图19中所示的最佳图案中,R1等于R2。最后,在先前所画的四个圆的部分之间画切线L1、L2、L3、L4。这些切线与这些圆上离纵轴线AL和横轴线AT的交点最远的那部分相切。围绕上述形状周边的线构成了爱达荷式导管36的壁44。如图19所示,导管第一开口的边由标号45a、45b、45c和45d表示,两个相邻边之间的圆角用标号46表示。导管第二开口43的相应的边用标号45e、45f、45g和45h表示。导管第二开口43相应的圆角用标号46a表示。
本发明造纸带10的网架32中导管36的其它合适的形状包括:曾经授给Trokhan和Johnson的专利中所描述的修正的六边形,以及图20所示的“弓带”形或“正弦曲线”形。但本发明并不限于这些形状,上述专利仅作为参考而在这里引用。
不论导管开口的形状如何,无论它是最佳的直线型爱达荷图案,还是一些其它形状,造纸带每一给定面积上的导管36的数目,以及本发明造纸带10的网架32中的导管开口所占面积的比例应在一定的范围之内。
网架32中导管36的数目,通常以每平方英寸的网架32总面积上的导管数目来表示。这里,所谓“网架总面积”指:纸面网格表面34a与导管第一开口42所占据的互补表面积之和;或指:背面网格表面35a的表面积与导管第二开口43所占据的互补表面积之和。网架32中导管36的数目其最佳值大约在每平方英寸10到1000之间。
这里,导管开口所占区域的比例数量通常用网架总表面积的百分比来表示。通常,在本说明书中,也可以用网架32总表面积的百分比来表示网架的互补网格表面34a和35a所占据的面积的比例。这里,纸面网格表面34a和背面网格表面35a所占据的面积通常是指网架32相应表面的“结点区面积”。这些结点区在图19A和19B中分别用AN1和AN2来表示。纸面结点区(或第一表面结点区)AN1(图19A中的阴影区)是纸面网格表面34a沿Z轴方向在平面上的投影。所述的背面结点区(或第二表面结点区)AN2(图19B中的阴影区)是背面网格表面35a沿Z轴方向在平面上的投影。导管开口所占面积比例量可以从网架32的结点区所占面积中求出。由于导管开口所占面积与网格表面所占面积互补,二个百分比之和应为100%。如果已知结点区面积的百分比,或已知导管开口所占面积的百分比,互补的面积就可用100%减去已知量而得出。
网架32第一表面34上导管第一开口42所占面积比例的最佳值大约在网架32的总表面积的30%至80%之间。换句话说,网架32第一表面34的结点区面积大约占70%至20%。网架32第二表面35中的导管第二开口43所占面积比例的最佳值大约在网架32的总面积的30%至80%之间。换句话说,网架32的第二表面35的结点区面积大约占70%至20%。
图2所示的单个导管36的特定排列及导管36之间的间隔仅是导管36排列的一种形式。单个导管36的排列和导管36间的间隔有许多较佳的形式。这些较佳排列和间隔形式的几种例子在1988年7月9日授给Paul D.Trokhan的专利号为4,528,239题为“偏转元件”的美国专利说明书第8栏第35~58行中已经提出。该专利作为参考而在此引用。然而,最佳的导管36的排列和导管36间的间隔是如图2所示的开口双向交错排列。在图2中,表示了这种最佳的排列和间隔及导管36的开口(例如,导管第一开口42)在任何方向上具有足够的尺寸和间隔。导管36的边缘相互延伸穿过。
这里,在具有直线型爱达荷形状导管的本发明造纸带的最佳实施例中,导管36的参数(即数量、大小及导管开口的排列)被表示为“300直线型爱达荷及35%结点区面积”。上述表示中的第一个数字表示每平方英寸网架32中导管36的数目,就是说每平方英寸的网架32有300个导管。第二个数字(即35%结点区面积)是指纸面网格表面34a的表面积(或结点区面积)的近似值。在该最佳实施例中,造纸带的构成是背面网格表面35的表面积(或结点区的面积)大约为65%。
最佳实施例“300直线型爱达荷及35%结点区面积”中的导管的总体尺寸和导管间的间距;以及导管36结构中的其它尺寸都表示在图19中。为了构成“300直线型爱达荷及35%结点区面积”的导管,采用了下述长度和半径:d1为0.0425英寸(1.0795mm),d2为0.024712英寸(0.62785mm),R1和R2二者均为0.012008英寸(0.3050mm)。导管开口的总尺寸和网架32的第一表面34中导管之间的间距由图19中的一系列字母符号来表示。如图19,字母符号“a”表示造纸机纵向(或“MD.”)上的长度或简称所示开口的“长度”。“b”表示造纸机横向(或CD)上所测得的开口长度或简称开口的“宽度”。“c”表示在MD和CD的中间方向上相邻两个开口之间的间距。“d”表示相邻两个开口之间在CD上的间距。“e”表示相邻两个开口之间在MD上的间距。在该最佳实施例中,“a”为1.6892mm(0.066506英寸),b为1.2379mm(0.048737英寸),c为0.28153mm(0.011084英寸),d为0.92055mm(0.036242英寸),e为0.30500mm(0.012008英寸)。
导管36具有处在导管开口42和43之间的通道部分41。这些通道部分41由导管36的壁44所确定。这些通道部分41和壁44所具有的全部特征如图2~4所示。图2~4表示导管的孔或通道41延伸穿过造纸带10的整个厚度。此外,如图2所示,导管36通常是不互通的。所谓“不互通”指导管36构成单个的通道。该通道由网架32将其互相分隔开。图2特别清楚地表示了导管36的分隔。导管36之所以被描述成“通常是”不互通的,是因为如图35B所示,当背面网格35a上出现通道37时,导管36沿网架32的第二表面35互相间可能不是完全分隔的。此外,导管36又是独立存在的。在造纸带10内,一个导管36与另一导管36之间没有任何连通。一个导管36与另一导管的这种独立结构从图3和图4的横截面视图中可以特别清楚地看出。这样,从一个导管到另一导管间发生材料传输(例如,传输从纸幅中除掉的如水这样的流体)通常是不可能的。除非这种传输发生在造纸带10的外部,或除非如图35B所示造纸带中那样,在沿造纸带10背面12某些部分延伸的通道37中发生这种传输。
网架32中导管36的定向排列如图3和图4所示。参照图3~4,导管36有标号AV表示的垂直轴线。该垂直轴线AV是一假想的通过导管第一开口42和第二开口43之间的每一导管36中心的线。垂直轴线AV的取向确定了网架32中导管36相对于网架32的两个表面34和35的方位。这样,可以理解,在本发明中,垂直轴线AV不总是有一真正的垂直取向。而仅仅是相对于导管36的纵轴线AL和横轴线AT垂直。导管36的垂直轴线AV的方向可以从垂直轴线AV大致垂直于网架32的第一和第二表面34、35这一方向变化到垂直轴线AV使得网架中的导管36与第一及第二表面34、35成一定角度的方向。然而,如图3和图4所示,导管36的垂直轴线AV的最佳方向是:该轴线AV通常相对于网架32第一表面34以及第二表面35近似垂直。
导管36的壁44的轮廓在图21中放大示出。在剖面图中观看时,导管36的壁44的轮廓可以是直的、曲的、部分直部分曲的成不规则的。应注意:除图21之外,为了画图方便,其它表示导管36的壁44的附图都将导管36的壁44示意地画成直线。然而,如图21所示,导管36的壁44的轮廓从网架32的顶面34到网架32的底面35可以是非直线的。
如图21所示,导管36的壁44的轮廓从网架32的第一表面34沿管壁直到靠近点48(即标号为47的区域)基本上是直的。点48大体上是另一区域的开始点,点48靠近与加强构件33的朝纸面51相遇的地方。导管36的壁44的轮廓在与加强构件33的朝纸面51相遇的点48处轮廓不很分明。在这点上,导管36的壁44的轮廓通常变得有些不规则。在图21中用标号49标出了导管36的壁44的不规则的轮廓部分。导管36的壁44的轮廓的不规则部分49是在将液体光敏树脂固化到网架32上时形成的。用来固化树脂的紫外线光由在加强构件的朝纸面51上方的光源供给,并且液体光敏树脂覆盖在朝纸面51上。当光线遇到加强构件33的线时会发生某种程度的漫射或散射,因而使得光敏树脂以一种非规则的方式固化。即、壁44的不规则部分的精确的开始位置将根据与加强构件33相遇的位置而变化。
从网架32的顶面34到网架32的低面35,导管36的壁44之间的相互关系(即壁的锥度)可以从相互平行变成向外或向内呈锥度。此外,由于导管36的壁44构成网架32的内壁44a(如图2至图4所示),所以网架32的内壁44a也可以是呈锥度的。在提到导管36的壁44或网架32的内壁44a呈锥度时,所使用的术语“向外”意指:相对的壁44或相对的内壁44a之间的距离从小变大。术语“向内”意思与“向外”相反(即相对的壁44或相对的内壁44a之间的距离由大变小)。
在图1A和图1B所示的导管36的一个实施例中,导管36的内壁44是相互平行的。在图2至图4所示的本发明的一个优选实施例中,形成导管36内侧的壁44从网架32的顶面34到网架32的底面35向内呈锥度。当导管36的壁44或向内或内外呈锥度时,网架32的内壁44a的锥度方向将与前者相反。即,如图2至图4所示,当导管36的壁44从网架32的顶面34到底面35向内呈锥度时,内壁44a从网架32的顶面34到底面35向外呈锥度。壁44和内壁44a的锥度通过校正固化树脂的光线来控制。
可取地是,网架32的内壁44a从网架32的顶面34到网架32的底面35以这样一个量向外呈锥度,即纸面网格34a的表面积约占网架32的总表面积的70%以下,网架32的第二表面35的背面网格35a的表面积至少约占网架32总表面积的45%。在一个最佳实施例中,纸面网格34a的表面积(第一表面结点区AN1)约占网架总表面积的35%,背面网格35a的表面积(第二表面结点区AN2)约占本发明的造纸带10的背面12的总面积的65%(在通道37于背面网格35a上形成之前)。本发明的这个最佳实施例中,如图21所示的导管36的壁44与垂线所夹的锥度角αT近似为15度。
图3和图4表示了网架32与加强构件33之间的关系。如图3和图4所示,加强构件33通常被设置在靠近纸带10的背面12的地方而不是靠近带的纸接触面11的地方。当然,制造一种靠近纸接触面11设置加强构件33的造纸带也是可能的,但这种结构不是最佳的。
将加强构件33设置在更靠近造纸带10的背面12的地方的原因主要有三个。一个原因是:在成形时通常将加强构件33靠近铸塑表面设置,因此,在加强构件33和铸塑表面之间仅存在有限量的树脂。然而,在不超出本发明范围的情况下,也可改变这样的结构设置。另一个原因是:当造纸带10背面12上的树脂网架32部分逐渐磨损消失时,加强构件33作为磨耗表面或机器接触面常常更为可取,因为加强构件33较之构成网架32的硬的聚合树脂能提供一个更耐久的表面(此表面与造纸带10所经过的造纸设备相接触)。最后一个原因是:树脂网架32必须覆盖加强构件33以便在加强构件33的朝纸面51的上面形成具有所希望的形状和深度的导管36。树脂网架32覆盖加强构件33的部分被称作“复盖层”,在图21中被称为tO。复盖层可以使导管36完全满足要求,即为纸幅中的纤维提供可以弯入的区域,以使这些纤维重新排列并且不与加强构件33中的线相干扰。
当提到加强构件33靠近造纸带10的背面设置时,有关的细微尺寸也可以变化。在本发明的造纸带10的优选实施例中,具有重叠经线的较佳的典型编织件的厚度在大约10密耳至37密耳之间(0.254mm至0.94mm)。树脂复盖层tO的厚度在大约4密耳至30密耳(0.102mm至0.762mm)之间。当复盖层tO在这个优选的范围之内时,合成的造纸带10的厚度通常在大约14密耳至67密耳(0.356mm至1.70mm)之间。其它的应用场合可能要求复盖层厚度在大约2密耳至250密耳(0.051mm至6.35mm)之间。当然,合成的造纸带10的总厚度也将相应改变。
图3和图4表示了造纸带10的背面12和网架的第二表面35的特征。如图3和图4所示,造纸带10有一起纹理的背面12。正是这个起纹理的背面12在这里被称作“背面构造”或“背面网纹”,这在本发明中最具重要性。这里所使用的与造纸带10的背面12有关的术语“网纹”指的是,通过在本来光滑的平表面上制造一些间断点和不平的障碍物而产生的背面12的特征。这些间断点和不平的障碍物可以包括一些从这个平表面上凸出的突出物和一些凹进这个平表面的凹陷处。
图22A至22C表示:当造纸带包括一个网架和一个加强构件时,造纸带的各个不同部分可以具有背面网纹。然而,应当理解:本发明的造纸带10不必一定具有图22A至图22C所示的特殊形式的背面网纹。可能在本发明的造纸带上形成的特殊形成的背面网纹由图3、图4、图22B以及随后的其它一些视图示出。图22A至22C表示通常可由以下几种方式提供背面网纹:由通道37提供,它在网架32的第二表面35背面网格35a上提供了表面网纹状的不规则构造38;由加强构件33的朝机器面32的特征提供或由上述两者提供。这些术语的定义及加强构件33的朝机器面52的特征的描述将在下面给出。每个可供选择的提供背面网纹的方式将参考图22A至22C来探讨。
这里所使用的术语“通道”意思是空气可以通过的空间。术语“通道”不应被解释为具有任何特殊形状和尺寸的空间。即,这里所描述的通道37不仅限于形状上象隧道或类似物一样的空间。
这里使用的术语“表面网纹状的不规则构造”(或简称不规则构造)指的是在原来光滑的平表面上的间断点和不平的障碍物,如从平表面上凸出的突出物或/和凹进平表面的凹陷处。不规则构造38包括网架32的第二表面35的背面网格35a中的不规则和不平整的部分。如上所述,纸面网格表面34a从宏观上看是单平面的和连续的。表面网纹状的不规则构造38可以是形成背面网格表面35a的树脂材料的任意的间断点和突变处,或是背面网格表面35a的这样一些部分,在这些部分树脂或从背面网格表面35a上去除或加到其上。
可以形成(或有助于形成)背面网纹的加强构件33的朝机器面52的特征由图22A至22C示出。如图22A至22C所示,象编织的加强构件的交叉结点和线一类的结构元件40a限定了若干平面,这些平面是描述造纸带10的背面网纹的基准。本发明的造纸带10的背面12限定了一个标号为Pb的平面。由造纸带背面限定的平面Pb是这样一个平面,即,如果本发明的造纸带10的背面12被放在一个平的表面上的话,平面Pb将与这个平的表面处于同一平面上。加强构件33的朝纸面51的结点(如纸面结点105b1)限定了一个标号为PK1的平面。在这里平面PK1被称作“由加强构件的朝纸面限定的平面”。加强构件33的朝机器52的结点限定了一个标号为PK2的平面。在这里平面PK2被称作“由加强构件的朝机器面限定的平面”。
如图22A、22B和22C所示,加强构件33的朝机器面52的横剖图有一个特殊的轮廓或形状。这些视图所示,编织的加强构件的朝机器面52的形状由一些经线53和一些纬线54(它们构成了如强构件33的结构元件40a)限定。此外,图22A,22B,22C还表示:在加强构件33的朝机器52上的一些经线53和纬线54形成突起部分120。这里使用的术语“突起部分”指的是经线或纬线或其它结构元件的一部分,它们位于加强构件33的朝机器面52上并且向加强结构的朝机器面所限定的平面PK2之内安排。
关于上述的平面和突起部分,术语“向内”意思是从造纸带的纸面11或从造纸带的背面12向着造纸带10的中心(即向着想象的一条位于纸面11和背面12中间的线)。关于上述的平面,术语“向外”意思是从造纸带中心向着造纸带10的纸面11或向着造纸带10的背面12。图22A至22C更明确地示出:突起部分120由经线52或纬线54的这样一些部分形成,即位于加强构件33的朝机器面52上的并在朝机器面结点(如结点105b2)之间的那些部分。
在图22A、22B和22C中所示的优选的多层编织加强构件33中,通常突起部分120由第二经线层D中的经线53及交织的纬线54形成。更准确地说,在优选的加强构件33中,突起部分120由第二经线层D中的经线53和纬线54的这样一些部分形成,这些部分既位于加强构件33的朝机器面52上又位于形成机器面结点1052的那部分经纬线之间。此外,如图22D所示,当加强构件33由横断面为圆形的线构成并且线的底部位于平面PK2上时,由于线的横断面的弯曲,一些突起部分120由位于这些面上的线的某些部分形成,这些部分与由加强构件的朝机器面限定的平面离开一定距离。这些突起部分被称为“突起的圆周部分”,在图22D中的标号为120a。在特定的截面图中,这些突起圆周部分位于第二经线层D中的经线53的经线投影区Awp之内,图22D所示。
图22A至22C还表示:一些突起部分,即标号为120′的向内离开的突起部分,较之其它的突起部分120向内与由加强构件的朝机器面限定的平面间隔一个更大的距离。图22A至22C表示:在优选的多层加强构件33中,沿着所示的横截面,可以认为,一些向内离开一定距离的突起部分120′由在第二经线层D中的经线53形成。图22A至22C表示:形成经线53的底部53′的点形成一个平面,即“突起平面”,限定了一个平面Pr。平面Pr被称作由形成突起平面的突起部分所限定的平面。
提到附图,应该注意到:为了清楚起见,在图22A至22C中以及在其它的一些视图中,在第二经线层D中的经线53向内离开由加强构件的朝机器面限定的平面PK2的距离已被某种程度地加大了。应该理解:在加强构件33的一些变型中,这些经线53可以向内离开不同的距离。如在图22D表示的加强构件33的变型中,在第二经线层D中的经线53甚至与由加强构件的朝机器面限定的平面PK2位于同一个平面。在这种情况下,它们将完全不向内离开。
图22A至图22C给出了可供选择的方式,在这些方式中,通道37,表面网纹的不规则构造38和加强构件33的朝机器面52的特征作为一个综合要素起作用于背面网纹的形成。一个提供造纸带背面网纹的方法由图22A示出。在图22A中,网纹全部由通路37提供,通道37提供了在网架32的背面网格35a上的表面网纹状的不规则构造。如图22A所示,当背面网纹全部由通道37和不规则构造38提供时,网架32的第二表面35全部覆盖加强构件33。由于这种类型的网纹也可以使用本文所述方法以外的许多方法制造,因此,当使用本文所述的方法制作造纸带时,一般不制造这种类型的网纹。
关于网架32的表面,这里使用的术语“覆盖”是指:所讨论的加强构件33的面全部位于网架32的第一表面34和第二表面35之间。如果网架32的表面这样布置就认为它们覆盖了所讨论的加强构件33的面,尽管对在导管36内的加强构件33的那些部分来说,并没有树脂覆盖在两个面中的任何一个面上。
如图22B和22C所示,背面网纹可以部分地由通道37和不规则构造38提供,部分地由加强构件33的朝机器面的形状提供。图22B表示了一种可供选择的情况,在这种情况下,网架32的第二表面35不覆盖加强构件33的任何部分,所以加强构件33的朝机器面52是裸露的。图22C表示了另外一种可供选择的情况,在这种情况下,网架32的第二表面35覆盖加强构件33的朝机器面52的一部分,使加强构件33的其它部分裸露。
图22A至图22C所示的背面的类型是背面构造的三种基本类型。这些类型的背面构造被简称为“正的背面网纹”;“负的背面网纹”和“正负背面网纹的组合”。
如图22A所表示,“正的背面网纹”意味着通道37从由造纸带10的背面12限定的平面Pb通向由加强构件的朝机器面限定的平面PK2。如图22A所示,在正构造的情况下,由加强件的朝机器面所限定的平面PK2位于由造纸带的背面所限定的平面Pb的内侧。即,加强构件33完全位于网32的第一表面34与第二表面35之间。
另一种(可能是较容易的一种)考察正的背面网纹的方法是看通道37和不规则构造38与由加强构件的朝机器面限定的平面PK2的关系,而不是看通道37和不规则构造38与由造纸带的背面限定的平面Pb的关系。如图22A所示,在正的背面网纹的情况下,通道37位于由加强构件的朝机器所限定的平面PK2之外。表面网纹状的不规则构造38从由加强构件的朝机器面限定的平面PK2向外延伸。
如图22B所示,“负的背面网纹”意味着通道37从由加强构件的朝机器面所限定的平面PK2向由加强构件的朝机器面所限定的平面PK1延伸。在只有负网纹的造纸带中,由造纸带的背面限定的平面Pb和由加强构件的朝机器面限定的平面PK2将是同一平面。
如图22C所表示,“正的和负的背面网纹”意味着上述两种类型的通道都存在。即,一些通道37布置在由加强构件的朝机器面限定的平面PK2的内侧,一些通道37布置在由加强构件的朝机器面限定的平面的外侧。在具有正、负背面网纹的情况下,由加强构件的朝机器面所限定的平面PK位于由造纸带的背面所限定的平面Pb之内。
观察一下上面讨论的三幅附图,显然可以看到:具有不同类型背面网纹的造纸带其磨耗表面也不相同。
如图22A所示,具有正的背面网纹的造纸带的磨耗表面(至少在开始)完全由树脂材料构成。构成表面网纹状的不规则构造38的许多参差不齐的凸出物将在造纸过程中使用的机器上运行,并且造纸带10经过多圈运转后,这些凸出物将逐渐磨掉,所以,在一些点上,磨耗表面实际上将变为由加强构件的朝机器面限定的平面PK2。新的磨耗表面将由加强构件33的朝机器面52和网架的树脂组合而成,这些树脂已磨得与平面PK2齐平。此时,将只有非常有限的一些通道37供空气沿网架32的第二表面35通过。
如图22B所示,具有负背面网纹的造纸带的初始磨耗表面通常只由加强构件33的朝机器面52的一些部分构成。在具有负的背面网纹的情况下,初始磨耗表面将由聚脂材料(或上述指定的其它材料)构成,聚脂材料通常比构成网架32的材料更耐久。此外,如图22B表示,具有负的背面网纹的造纸带可以有加强构件33的朝机器52向内延伸的通道(如37′)。当造纸带受到磨损后,磨损表面与加强构件33的朝机器面52相重合,通道37′将沿着带的背面继续提供通路。即,在渐渐磨损后,具有负的背面网纹的造纸带通常可以在一定程度上继续允许空气穿过背面12逸出。
如图22C所示,具有正负网纹组合的造纸带的磨耗表面,至少在开始时完全由构成网架32的树脂材料构成。当包含有树脂材料的参差不齐的凸出物磨掉后,与图22A所示的情况相同,磨耗表面实际上将变为由加强构件的朝机器面限定的平面PK2。然而,图22A和图22C所示的造纸带的不同点在于:由于有负的网纹,所以当正的网纹磨掉后,在图22C所示的带中的通道37仍将存在。由于这个原因,可以认为:在本发明的优选实施例中至少具有一些负网纹通常是更为可取的,以便当初始网纹被磨掉后背面仍保存一个具有网纹的磨耗表面。
本发明中,通过处理固化后构成网架32的液态光敏树脂而在造纸带10的背面形成网纹。液态光敏树脂被控制在加强构件33周围,以便在网架32的第二表面35的背面网格35a上形成通道37和表面网纹状的不规则构造38。因此,造纸带10上的通道37和不规则构造38的位置,特征和分布一般相应于加强构件33来描述。当相应于加强构件33来描述通道37和表面网纹状不规则构造38的位置,特征和分布时,将给出一些术语的定义。
如图12和12A所示,每个通道37和表面网纹状的不规则构造38都限定了投影区域。可以理解:为了下述的讨论,通道37和表面网纹状的不规则构造38以某种方式在图12和12A中示出,并且所示的通道37和不规则构造38的类型不必出现在本发明的造纸带的全部或者任何一个实施例中。通道37的投影区在圈12和12A中用字母AP表示。这里所述的通道37的投影区域是指由通道37在Z方向上的投影所限定的区域。不规则构造38的投影区在图12和图12A中用字母Ai表示。这里所述的不规则构造38的投影区是指由该不规则构造在Z方向的投影所限定的区域。
在本说明书中,当提到通道37或不规则构造38(及通道37或不规则构造38的投影区)与加强构件33(或网架32)的构件的投影区域之一“对准”、“位于其内”或“被设置在其内”或用其它相似术语时,其含义是通道或不规则构造位于所有平面上的投影区域的边界之内,所述的所有平面是所讨论的构件能沿Z方向对其投影的所有平面。换句话说,位于投影区域之内的一条通道和一个不规则构造其位置可以设置在限定投影区域的构件之上,或者之下,甚至部分地位于在该构件之上部分地位于在该构件之下。此外,通道和不规则构造的一些部分也可以位于一个或多个投影平面内,即所述构件已沿Z方向投影其上的平面。
图12和12A示出了上述的通道37和表面网纹状不规则构造38的几个可能的位置。从左向右地观看图12和12A,就会看到,所示的第一通道37部分地位于经线投影区Awp之内。这个通道37的一部分还位于经线投影区之外。在第一通道37的右边是一个不规则构造38。图12和12A所示的这个不规则构造38位于一个经线投影区Awp之内。在这个不规则构造38的右边是第三通道37。第三通道全部位于一个空格投影区Api之内。第四通道37在第三通道37的右边,第四通道37完全位于一个经线投影区Awp之内。
应当理解:当一条通道37或一个不规则构造38相应于一个投影区被描述时,意味着投影区与所讨论的结构间的相对位置。然而一小部分通道37和不规则构造38将不精确地与所述区域相对应。构件的实际位置与投影区的微小不一致至少可以由两种因素造成。一种因素是:所涉及的构件(如通路和不规则构造)极小,并且构件位置的较小的变化在投影区上将会被放大。这将引起构件稍稍越出投影区的边界。第二种因素是:通道37和表面网纹状的不规则构造38的位置有时用这样一种方式确定,在这种方式中,固化构成网架32的液体光敏树脂的光线穿过加强构件33。这些光线照射的方向不总是只在Z方向,其结果是,上述区域在光源的这些方向的投影可能略微不同于在Z方向的投影。
通道37和表面网纹状不规则构造38的特征最好参照图21来讨论。如图21示出通道37与表面网状不规则构造38之间的关系。通道37是为了使流体,更具体地说是为了使空气,或空气与水,沿网架32的第二表面35的通过而开设的。当通道37在背面网格35a上形成时,它们提供了表面网纹状的不规则构造38。因此,不规则构造38是围绕通道37的网架32的背面网格35a的那些部分。然而,在通常意义上,通道37本身也构成了表面网纹状的不规则构造,因为它们在网架32的背面网格35a上也是间断的和不规则的。
如图21所示,通道37和不规则构造38都与穿过网架32的导管36不同。“不同于导管”意味着通道37和不规则构造38(它们构成了与光滑连续的网架32的背面网格35a的差别)可与由导管36形成的孔41区分开。换句话说,由导管36形成的孔41并不能归为通道或表面网纹状的不规则构造一类。
单个通道37的结构特征由图21示出。应当理解,图21是造纸带的一部分的放大示意图,图示了各种形状的通道37和表面网状的不规则构造38。因此,虽然图21所示的这种背面网纹在描述通道37和不规则构造38的特征时是有用的,但实际上图21所示出的这种特殊的背面网纹可能不存在于本发明的造纸带10中。一条给定的造纸带的特定的背面网纹将取决于制造造纸带所使用的方法。本文将与本发明所述的造纸带的制造方法相联系,来讨论这些特定的网纹。在造纸带的制造方法的描述之后,将参照按照此方法制造的一条造纸带的几幅照片讨论一种典型的造纸带的背面网纹。
如图21所示,通道37可以有许多通常用标号66表示的侧面,这些侧面可以呈无数种不同的形状。从截面图中看去,它们可以是曲的或平的,或呈部分曲部分直的。然而,通道37的侧面66经常很不规则以致无法精确地描述它们。
如图21所示,通道37的侧面66的方位可以垂直方向(即Z向)与水平方向(X和Y方向)之间。侧面66与Z向构成的角在图21中以αS表示,然而,应当理解,在通道37具有曲的或不规则面的情况下,角αS的大小将根据用来测量由侧面66形成的角αS的参照点而变化。
再者,每条通道37可有多个不同的侧面66。侧面66的数目可以从一个大致连续的曲壁直到无数个具有不同横剖视图的侧面。在简化的剖视图21中,一些通道37显示了具有类似于内壁66a的侧面66。另外,一些带有相对垂直的壁66a的通道37具有类似于屋顶的顶面66b。而通道37的一个面总是开口的。这些开口面在图21中用66c表示。
此外,虽然通道37通常很上,但它们仍有一定的高度hP,宽度WP,间距SP和截面积AXP。
如图21所示,通道37的高度hP是在Z向测得的从由造纸带的背面限定的平面Pb到一个在通路37的内侧的点(如66d)的距离。如图21所示,各个通道37的不同部分的高度hP在通道宽度上可以是变化的。另外,在第二表面35的背面网格35a上的不同通道37的高度hP可以是变化的,即一个通道37高度hP与另一个通道37的高度hP不同。
通道37的宽度WP是根据所剖的剖面在X-Y平面内的某个方向上测得的,在通道37的相对的侧壁上的两点之间的距离。如果侧壁由单一的曲面构成,那么通道的宽度WP就是在X-Y平面上测得的在此曲面相对两侧上两点之间的距离。如图21所示,各个通道37的不同部分的宽度根据所测部分的不同而不同。此外,在第二表面35的背面网格35a上的众多通道37的宽度也可以每个都不相同。
通道的横截面积AXP在图21中用剖面线区域的面积表示。通道的横截面积AP是在一个给定的剖面上测量的通道37的内部的面积,该面积由一条想象的沿由造纸带的背面限定的平面Pb的线界定。各个通道37的总的横截面积APT是非常重要的,因为,在造纸过程中当本发明的造纸带运行通过一个真空箱时,空气正是通过这些具有总的横截面积APT的通道逸出。
相邻通道的距离在图21中用字母SP表示。相邻通道间的距离SP是由两个参考点来确定的,这两个参考点位于与所讨论的通道37不规则构造38的两侧面上。这两个点在图21中用109表示,它们位于被称为不规则构造38的边界面的不规则构造38的两侧面上。被称作边界面(标号67a)的原因是,它们同时也构成了相邻的通道37的侧面66。所选择的两个参考点109是边界面67a上的这样的点,即它们在Z向上与由造纸带的背面限定的平面Pb之间的距离最短。在图21中,这两个点实际上就在平面Pb上,但并不总是这样的。相邻通道间的距离SP(在图21中用箭头表示)是在X-Y平面内测量的两个参考点109之间的距离,其中一个参考点在位于所述通道之间的不规则构造38的边界面67a上,下一个相邻参考点在同一个不规则构造38的相对的边界面67a上。
通道37的全部间距的形式确定了通道37的分布。通道37可以在网架32的背面网格35a上无限制地分布。例如,通道37可以随机地、均匀地,有规则地或以某种特殊形式分布。
一个随机分布的通道37的例子是具有图22C所示的正负网纹组合的造纸带10的通道37。这里所使用的术语“均匀”意指通道37的密度(或数量)在整个表面上是近似相同的,虽然通道37不构成任何特殊图案。这个所用的术语“有规则”意指相邻通道间的距离SP在整个背面网格35a上是大致相同的。一个有规则分布的通道37的例子是图3和图4所示的造纸带10的通道37。图3和图4所示的造纸带10也可作为通道均匀分布的例子,其中通道的密度在背面网格35a的整个表面上是大致相同的。在图3和图4所示的造纸带上的相邻通道37之间的距离相当相似,以致于可以认为其所示的通道37构成一种图形。
通道37也可以穿过网架32的第二表面的“大体上所有的”部分而分布。这意味着通道37可以在背面网格表面35a的任意一个部分上找到,并且没有任何排除了通道37的背面网格表面35a的特殊区域。在加强构件包括一个编织件的情况下,通道37可以位于加强构件加强投影区RR内或位于加强构件的开口投影区AO内。在描述通道37穿过背面网格35a分布时,提到的是“大体上所有”而不是“所有”的背面网格35a,意指通道37可以在背面网格35a的实际存在的任何特定地方找到,但它不必覆盖整个背面网格35a。
各个表面网状的不规则构造38的结构特征由图21示出。此外,表面网纹状的不规则构造的一般描述可在Broadston的《Marks'standard Hand Book for Mechanical Engineers》一书中的“表面网纹的规定,制造和控制”一文(McGraw-Hill 1967)的第13-106页到第13-112页中找到,该书在这里引用供参考。如图21所示,表面网纹状的不规则构造38的侧面通常由标号67表示。本发明的表面网纹状的不规则构造38(象通道一样)可以有无数个不同形状的侧面67。如通道的情况一样,当在剖面图中观察时,不规则构造的侧面67可以是曲的或相对直的,或是部分曲部分直的。然而,不规则构造38的侧面67常常很不规则,以至于无法对其准确描述。
如图21所示,不规则构造38的侧面67可以从相对垂直(即在Z方向上倾斜)变化到相对水平(即在X和Y方向上倾斜)。侧面67与Z向间夹角在图21中用α1表示。然而,应当理解,在不规则构造38有弯曲成不规则侧面的情况下,夹角α1将根据用来测量由不规则构造38的侧面67形成的夹角α1的参考点来确定。
再者,每个不规则构造38可有多个不同的侧面67。侧面67的数目可以根据不规则构造38的形状变化。对于圆穹形或球形的不规则构造,在剖面图中观察时,不规则构造38的侧面67呈现为一条连续的曲线。当不规则构造38是一个非常复杂的几何体时,实际上,在各个不同剖面中,将有无穷多个不同的侧面67。
图21表示了上述的由通道37的内壁66a构成的不规则构造38的边界面67a。如图21所示,这些边界面67a的长度常常不相等,因为一个给定的不规则构造38的边界67a可以由两个或多个形状完全不同的通道37的侧壁66a构成。
图21也表示了:一个或多个不规则构造38的侧面67可以不由相邻的通道37的壁构成。这些侧面被称作不规则构造38单独构成的侧面,在图中标号为67b。这些不规则构造38单独构成的侧面常常构成在造纸带10的背面12上的磨耗表面的一部分。
另外,如通道37的情况一样,虽然不规则构造38通常是极小的,但它们仍有一定的高度hi,宽度Wi、间距Si和横截面积Axi。如图21所示,不规则构造38的边界常常由不规则构造38的边界面67构成。因为一个不规则构造38的边界面67a可以是极不对称的,所以不规则构造38的精确的高度、宽度和横截面积很难表述。
为了确定不规则构造38的性质,选择了一个任意的但是统一的参照点,以便进行测量。这一参照点在图21中被指定为110。该点110位于不规则构造38的二个邻边67a之间距离最短的地方,进而言之,位于二个邻边67a之间距离最短的点也就是从造纸带Pb的背部平面向内凹进距离最大的一点。图21表明,点110对于二个相邻的不规则构造来说所处的位置也是不同的。
如图21所示,在不规则构造38中的任何一点的高度hi是指这样一个距离,即沿着Z轴方向,从有关的不规则构造中的参照点110所在的平面起,直到该不规则构造38中感兴趣的一个特定点之间的距离。如图21所示,在横穿不规则构造38的整个宽度方向上,就一个具体的不规则构造38中的不同位置而言,其高度h1是各不相同的。此外,在背部网格35a中,不同的不规则构造38,其高度hi也是因区域的不同而有所不同。
不规则构造38的宽度Wi是指这样一个距离,即沿着X轴或y轴或x与y轴平面之间的某一方向所测得的二点之间的距离,所说的二个点分别位于不规则构造38的二条相对的边67上,方向的选择取决于横断面的选择。如果二条边67是由一个单一的曲面所限定,则不规则构造的宽度Wi就是沿x-y轴平面所测得的该曲面的相对二边上二个点之间的距离。在图21中,一个具体的不规则构造38的不同部位,其宽度也是各不相同的,这取决于所测量的部位在不规则构造中所处的位置,此外,在背面网格35a中,不同的不规则构造38,其宽度也是各不相同的。
在图21中,划有截面线的区域Axi代表一个不规则构造的横断面。不规则构造的横断面区域Axi是在一个给定的横断面上测量出的区域,它是不规则构造38的一部分,它位于一条穿过参照点110统就是由加强构件的面对机器的一面所确定的平面PK2。从该平面沿着Z轴方向向外突起的任何一个不规则构造38就是一个凸起,从平面PK2沿着Z轴方向向内凹进的任何一个不规则构造38就是一个凹陷。
在本发明的造纸带10的最佳实施例中,造纸带中具有背面网纹结构12的具体性质取决于制造该纸带10所使用的方法。如同在此所描述的,如果造纸带借助于一个可变形的铸造表面而形成一种背面网纹结构,其背面网纹结构的特殊性质还取决于该可变形表面的性质(例如变形表面的数量以及变形后深入到加强构件33的面对机器一面52中的程度)。借助于在此所描述的方法制造出的具有代表性的造纸带的具体性质以放大照片的形式表示在图35A-C中,我们将结合制造图中所示造纸带时所采用的各种不同方法对其性质进行讨论。然而,对于采用该基本方法的各种不同变形所制造出的这些造纸带来说,其某些总的性质是相同的,这些性质可以参照概图22B得到最好的描述。
图22B概述了本发明的造纸带10的一个替换实施例。在图22B所表示的替换实施例中,所有的通道37都位于加强构件的面向机器的一面所在的平面PK2的内部,而且多数通道37位于所述的平面PK2与结构组件40a的突起部位120之间。图22B还示出,至少多数通道的某些部分处于空格39中,例如通道37和37′,这样,通道37的突起区域的一部分就与加强构件33的突起的开口区域相对应。此外,如图22B所示,加强构件33的某些突起的部位,向内间隔开的突起的部位120′,它们与面向机器的一面所形成的平面PK2之间的内陷距离要比其他突起部位120的内陷距离的虚线和造纸带Pb的背面所在的平面之间。
不规则构造38还有一个间隙Si,它位于二个相邻的不规则构造38之间。如图21所示,该间隙Si沿着一个给定的方向位于二个不规则构造38之间,它是平面x-y内的二个参照点109之间的距离,其中一个参照点109位于一个不规则构造38的相邻边67上,另一个参照点109位于另一个不规则构造38的相距最近的邻近边67a上。
不规则构造38之间的间隙的整个图形确定了不规则构造38的分布状态,如同通道一样,不规则构造38可以以无数种方式遍布网架32的背面网格35a上。不规则构造38的分布可以是随机的,也可是均匀的、规整的、或者以某种特殊的形状出现。在此处所使用的术语“均匀”是指:就整个表面而言,不规则构造38的分布密度(或者数量)是大致相同的,尽管这些不规则构造38并不构成任何特殊的图案。所述的术语“规整”是指:在整个背面网格35a上,相邻的不规则构造间的间隙Si是大致相同的。此外,如同通道37一样。不规则构造38遍布背面网格35a的所有部位,当说到不规则构造38遍布背面网格35a的所有部位时,是指不规则构造38可以在背面网格35a的任何特殊位置找到,并非指这些不规则构造38将整个背面网格35a全部复盖。在表明了与其相对应的通道37的分布状态的附图中,也示出了不规则构造38的各种不同的分布形式。
除了上述的特点之外,不规则构造38还可以被描述成位于网架32上的背面网格35a中的凸起或凹陷。在此,如果一个不规则构造38被称作凸起或凹陷区,那么用来描述不规则构造38的参照系大,而且形成了一个突起的表面,位于加强构件33的空格39中(或至少在投影的空格区域中)的通道37的一些部位,位于加强构件的面向机器的一面所在的平面PK2与突起部分所形成的突起表面限定的平面之间,它们占主导地位。造纸带10的背面的表面12具有足够大的流体穿透能力,允许至少约1,800标准厘米3/分的空气透过该网纹结构的表面排出。
据信,当使用先前那种平滑背面的造纸带时,所产生的问题是至少部分地造成一种极其突然的负压,这种负压是在纸幅由先前那种造纸带所携带经过造纸工艺中所采用的真空脱水机时被传递给纸幅的。据信,先前那种平滑背面的造纸带将在这些真空源上临时产生一种密封作用。于是,当遇到先前那种造纸带的偏转导管时,则负压将以极其突然的形式施加于停留在树脂网架顶部的纤维幅上。这种突然产生的负压能够造成纤维带中非常容易运动的纤维的突然偏转,这种纤维带足以使这些易流动的纤维完全穿过造纸带。由先前那种造纸带10a携带时纤维幅中的纤维偏转情况与由本发明的造纸带10所携带时纤维幅中的纤维偏转情况二者之间的差异借助图23A、23B以及曲线图24可以得到大致说明。
图23A代表了当先前那种造纸带10a遇到造纸工艺中使用的真空脱水设备,例如真空箱24时所产生的一些情况。图23B代表了当本发明改进了的那种造纸带遇到类似真空箱24之类设备时所产生的情况。图24是一个曲线图,它表明了图23A和图23B中的造纸带穿过真空箱的真空间隙时,初始纸幅18中的纤维所受到的负压(压力差)状态。
图23A和23B中所示是造纸带10a和10各自包括一个网架32,它具有第一表面34和第二表面35,还包括一加强构件33,二种造纸带的不同之处在于造纸带10中的网架32其第二表面35中的背面网格35a是一种网纹结构,而造纸带10a中的网架32其背面网格35a是平滑的。当然应当理解,本发明的造纸带10与先前的造纸带有许多其他不同之处(包括导管的形状以及增加构件的特殊构形,但也并不局限于这些),这些区别并未在图23A和23B中得到反映。图23A和23B的目的在于表明这二种造纸带操作过程中的区别,这些区别产生于其背面结构的不同。为了简明起见,其他区别从图23A和23B中省略掉了。
如图23A和23B所示,造纸带10a和10分别带有一初始纸幅18(它具有一些独立的纤维18a),纸幅附着在各自的网架32的第一表面34上。如图所示,造纸带10a和10的一些部分通过真空箱24的一个空隙24d。真空箱的部位还包括一个前部表面,真空箱表面24C1,该表面是造纸带在造纸过程中沿机器运行方向(图中自左向右)运行时首先遇到的表面,还包括一个尾部表面,真空箱表面24C2。该表面是造纸带穿过真空间隙24d之后遇到的真空箱24的一个表面。此外,在每一个表面24C1和24C2上,靠近真空间隙24d的顶部处为一端部,例如前真空箱表面端部24b1和尾部真空箱表面端部24b2。一真空V来自于一真空源(未示出),该真空将压力沿箭头所示的方向施加到造纸带以及初始纸幅18上。真空V将初始化幅18中的一些水份吸除并且使初始纸幅中的纤维18a朝着网架32的导管36偏转并重新排布。
在图23A中,由于网架32的背面网格35a是平滑的,这将在网架32的第二表面35与真空箱24的前部表面24C1之间,在字母S所标示的位置产生一种密封作用。当造纸带10a移动到右端,突然遇到真空间隙24d,密封作用突然破坏,负压V突然施加到初程纸幅18上。这就造成初程纸幅18中的纤维18a朝着导管36的突然偏转,一些更容易移动的纤维18a′就完全穿过造纸带10a并在真空箱24的后端部24b2处聚集起来。已经发现,这些纤维18a′将最终聚集成为一纤维块附着在真空箱的后表面24C2上,形成一种造纸带10a必须穿越的隆起物。
在图23B中,则是另一种情况,由于造纸带10的背面12(尤其是网架32的背面网格35a)是一种网纹结构,其中有通道37,空气穿过该通道可以进入造纸带10的背面的表面12和真空箱24的前部表面24C1之间,消除网架32的背面网格35a与真空箱24的前部表面24C1之间的密封作用。空气的进入用图中大箭头VL表示。如图23B所示,空气VL的进入允许初始纸幅18中的纤维18a产生更强烈的偏转。既使有纤维穿过造纸带10而聚集在真空箱的后端部24b2,也是极少数的。此外,可以相信,图23B中所示的造纸带10的背面网格35a由于是网纹结构的,所以还具有擦洗或清洁功能,可以去除聚集在后真空箱端部24b2处的任何纤维。
2.造纸带的制造工艺
如上所述,造纸带10可以有各种不同的形式。造纸带10的制作方法并非重要,只有它具有上述的特点即可,有一些方法已经被叙述了,它们是可以采用的。借助背景技术中的方法,在美国专利4,514,345中,(其发明名称是“制造多孔元件的方法”,专利权人是Johnson等人,公布日期为1985年4月30日)详细叙述了制造“偏转元件”(或“多孔元件”)的方法,该元件不具有本发明所作的改进。Johnson等人的专利在此被用作参考,它与本发明的描述是相一致的。现对本发明这种改进了的造纸带10及其几个变种的制作方法作以下描述。
可以用来制造本发明这种环形造纸带10的设备的最佳实施例在图25中作了概括描述。为了对用于制造本发明所述造纸带的整个设备有一个全面的展示,图25对该工艺的某些细节在一定程度上进行了简化。该设备的细节,尤其是在网架32的第二表面35的背面网格35a上形成通道以及不规则构造38的方法,在随后的附图中作了描述。应当注意一点,即在以下附图中,所表示的某些部件的尺寸可能在一定程度上被夸大了。
图25所示的整个工艺总的涉及这样一个过程,即当加强构件33经过一个成形装置或辊道71时,该辊道具有一个可以变形的但具有恒定体积的成形表面(或“铸型表面”)72,用一种液态的光敏聚合物树脂70对加强构件33进行涂复。如附图25以及其后的附图所示,树脂或“涂料”70被至少涂在加强构件33的一侧(最好是二侧),使涂料70基本上填满加强构件33的孔隙区域并形成第一表面34′和第二表面35′。涂料70的分布应能使涂复的第二表面35′中至少有一部分邻近成形装置71的成形表面72。涂料70的分布还应使加强构件33的朝向纸的一面51位于涂料70的第一表面34′和第二表面35′之间。位于涂层的第一表面34′和加强结构33的朝向纸的一面51之间的涂料部分形成一个树脂复盖层to′。该复盖层to′的厚度根据予先选定的数值进行控制。加强构件33的朝向机器的一面52被压入所述的可变形的具有不变体积的成形表面72之间。如图28和30所示,这就导致了成形装置71的成形表面72的一些部位发生变形从而形成隆起部96a。隆起部96a沿着第二表面35′占据了涂层的一些部位,在涂层70的第二表面35′中形成占领区97,所述的第二表面35′是由隆起部96a所确定的。接下来,液态的光敏树脂70在具有一有效波长的光线(该光线可以对光敏性的液态树脂产生作用)中进行曝光,所述的光线来自于一光源73,并且穿过了一个具有不透明区74a和透明区74b的掩模74。树脂中的部位70a被不透明区74a所遮挡或保护,不受光的作用,因而不产生曝光作用。如图25所述,这些未产生作用的树脂随后即被除去,形成导管36,该导管穿过了作用后的树脂网架32。树脂70在有效波长光的照射下,形成了通道37,以便在网架32的背面网格35a处产生了不规则构造38,该部位相当于在成形装置71的成形表面72中所形成的隆起部96所限定的涂层70的第二表面35′(亦即在占领区97)。在造纸带10的背面网格35a中所形成的通道37以及不规则构造38的类型取决于加强构件33的向机器面52的性质以及可发生变形的具有不变体积的成形装置的表面特性,尤其是表面变形时能深入到加强构件33的向机器面52中的程度。
为了方便起见,在以下的讨论中,将整个工艺中的各个阶段划分为一系列的步骤,并对其进行更细致的探讨。应当明白,下述的步骤是为了帮助读者更好地理解本发明造纸带的制造方法,下述的方法并不对步骤的确切数目或步骤的排布方式构成限定,基于这种考虑,应当注意:有可能将下述步骤中的某些步骤进行结合,使之同时完成。同样,也有可能将下述步骤中的某些步骤分解成二个或更多的步骤,这一切都不脱离本发明的范畴。
步骤一
本发明的工艺的第一步是设置一个成形装置71,它具有一个可以变形的具有不变体积的成形表面(或简称为“可变形的表面”)72。
下面对比作更充分的解释,提供这种带有可变形的而体积不变的成形表面的成形装置71,有各种各样的方式。这些方式包括(但并不仅局限于此):(1)提供一个可变形而体积不变的成形辊、转鼓或圆筒(如图25所示),或者(2)(ⅰ)提供一个成形装置,(ⅱ)提供一可变形而体积不变的元件,它具有一成形表面和一形成一体结构的接触表面,(ⅲ)将该元件的形成一体结构的接触表面放在成形装置的表面(这二种不同的方式在图27~30中示出)。
如图25所示,有一种任选的也是最好的方式是除了上述的基本方式,即提供一个成形装置71,它具有一可变形的而体积不变的成形表面72之外,还包括一个步骤,即在铸塑过程中,在加强构件33与成形装置的成形表面72之间放入一张隔离膜(或底膜)76,这样该隔离膜76就可以防止成形装置71(或元件,视情况而定)被树脂所沾染。图29和30表明,在完成本发明工艺的一个更好的实施例中,可变形的体积不变的成形表面是如上述的替换步骤(2)所述的那样,由一个元件所提供,这栏,该元件同时起到了隔离膜的作用,它保护成形装置使之不被树脂所沾染。成形装置71以及与之相关的其他组件的特性将在下面予以更详尽地探讨。
图25所示的成形装置71具有成形表面72,在该图中,成形装置71呈现为圆形部件,最好是一个转鼓。该转鼓的直径及长度的选择以方便为原则。其直径应足够大,以便在加工过程中隔离膜76和加强构件33不被过度的弯曲。直径足够大的另一个考虑是应能确保在转鼓旋转时,在其表面上有一段足够的运行距离,以便各种必要的步骤都能完成。转鼓的长度根据所制作的造纸带10的宽度而定。成形装置71通过传统的驱动方式驱动旋转,在此不作描述。
图27是图25所示的铸塑过程的一种替换方式的放大图。如该图所示,该转鼓是借助一个可变形的体积不变的元件,例如可变形的体积不变的复盖物(或简称为“可变形的复盖物”)95而形成其可变形的体积不变的成形表面72的。图27还首先描述了在本发明的最佳实施例中,可将一个硬橡胶复盖物91,其厚度最好约为1英吋(2.54cm),放置在成形装置71之上。从所有的实际目的考虑,该硬橡胶复盖物91应是不可变形的。可变形的复盖物95套在硬橡胶复盖物91的上面。该可变形的复盖物95具有一个成形表面95a和一个形成一整体的接触表面95b。元件的成形表面95a和成形装置71的成形表面72在这种情况下是相同的。
应当明白,使用一个硬橡胶的复盖物91,然后将一个可变形的复盖物95套在硬橡胶复盖物91之上,从而形成一个带有可变形的体积不变的成形表面72的成形装置71,这仅仅是本发明工艺的一个最佳实施例。如果取消掉硬橡胶复盖物91或分离式的可变形复盖物95,或把二者都取消。同样可以实现本发明的工艺。也就是说只要还能使剩余的元件(或多个元件)的表面是一种可变形的体积不变的表面即可。应当明白,这些元件的各种各样的结合方式以及使用其等同物进行替换,都在本发明的范围之内。然而,为了避免相类似的附图的进度重复,仅仅画出了本发明的几个优选实施例。尽管如此,对几种可能的结合还可以参照附图作出叙述。例如,如果将硬橡胶复盖物91取消,在附图中,硬橡胶复盖物91和可变形的复盖物95可以作为一个相同的整体元件出现。如果可变形的复盖物95被取消,可以使用一个可变形的体积不变的硬橡胶复盖物取代独立的可变形复盖物95与独立的硬橡胶复盖物91的结合,在这种情况下,上述的二个元件91和95将以一个相同的元件出现在附图中。另一种替换情况是:可以使用一种可变形的体积不变的成形装置71,硬橡胶复盖物91和独立的可变形复盖物95都可以省略。在这种情况下,附图中所示的三个元件71,91和95将以同一个元件出现。同样,隔离膜76也可以取消,这时,它将不出现在附图中。
当参照成形装置71的成形表面72以及可变形的复盖物95等时,所使用“可变形的体积不变的”概念是指某物体在受到外力时其形状发生变化,但其总体积保持不变。如果物体的一部分被压进去了,其另一部分将会突出来。换句话说,该可变形的体积不变的成形表面是相对不可压缩的,从这个意义上说,一种向内部方向的力将不会引起成形表面或其任何部位明显的体积缩小。因而,如果加强构件33的节点压入成形表面时,该表面的一些部位(隆起部)将被推向加强构件33的突起部位120,并且至少进入加强构件33的某些空格39中。隆起部分将选择一种对运动产生最小抵抗力的状态。此外,应当明白,当术语“可变形的体积不变的”被简化作“可变形的”时,它仍然意味着所涉及的元件具有恒定不变的体积,如同上面所述的一样。
在图27~30中,成形装置71的成形表面72的可变形部位用数字96代表。每一个隆起部位标为96a。被加强构件33压迫不形成隆起的可变形表面的那些部位(“被压进的部位”)标作96b。在此使用的概念“隆起部”是指成形表面72的某些部位,在下述的铸塑过程中,当加强构件33受压进入成形装置71的成形表面72中时,它们单独地或与隔离膜76一起处于加强构件的面向机器面所在平面PK2的内部的那些部位。在此使用的概念“被压入部位”是指成形表面72中的某些部位,当加强构件33被压入成形装置71的成形表面72中时,它们单独地或与隔离膜76的某些部位一起处于加强构件的面向机器的面所在的平面PK2的外部的那些部位。
适宜的可变形表面具有各种不同的物理性质,例如材质或化学成分,厚度及压缩模量,唯一的要求是其物理性质应能确定在下述的步骤实行之后,在其表面上形成的隆起96a足以使本发明的造纸带10具有所期望的数量的背面网纹。业已发现,在所述的条件下,如果所使用的表面能形成相对细微的隆起96a,则这种表面是理想的,它可以在制成的造纸带的背面网格35a的整个部分都形成一定数量的网纹。
可变形的表面可以用任何材料制作,只要在本发明的工艺过程中,当加强构件33被压入该表面时,该材料可以发生有效的变形,以致形成所期望的隆起部分即可。在此处使用的术语“所期望的隆起”是指:在下述须进行的剩余步骤完成之后,隆起部足以使处理过后的造纸带具有所期望数量的背面网纹。适合的材料包括各种类型的橡胶,包括天然橡胶,硅橡胶,合成橡胶以及合成塑料,例如尿烷和聚乙烯。
对于可变形表面厚度的唯一限制是:能确保在本发明的加工过程中,当加强构件33被压入该表面中时,可变形表面能够形成所期望的隆起部分。适合的厚度取决于用于制作该可变形表面的材质情况。
用于制作可变形表面材料的压缩模量必须能确保该材料可以发生足够大的变形以便形成所期望的隆起。用于制作可变形表面的具体材质就决定了该表面的压缩模量将落入怎样一个范围。可变形表面的压缩模量如采用回跳硬度法测试,其最佳值为30Shore A到50Shore A之间。
成形装置71最好用一张隔离膜76加以复盖,该膜可以防止成形表面72被树脂沾染。该隔离膜76还可以使半成品的造纸带10′很容易地从成形装置71上剥离。总之,当可变形的体积不变的表面配有一个除隔离膜之外的元件之一时,该隔离膜76可以是任何一种柔性、平滑的平面材料,该材料与成形装置71的成形表面72相一致。也就是说,该隔离膜76应具有足够的柔性,能够与成形装置71的表面特性相符,这样隔离膜76的暴露表面将在成形装置71的成形表面72形成隆起的地方也形成隆起。隔离膜76可用聚丙烯、聚乙烯或聚酯膜制造,该隔离膜最好用厚度约为0.01~0.1mm的聚丙烯制造。该隔离膜最好还能吸收有效波长的光线或者能有足够的透明度,可以把这种光线传递到成形装置71的成形表面72上去,该成形表面72对该光线加以吸收。该隔离膜76还经过了典型的化学处理过程,以便防止树脂粘附到其表面上,并且确保树脂均匀地沿其表面进行分布。该化学处理过程最好是一种电晕处理,用于隔离膜76的准备过程的电晕处理是在隔离膜放置到设备上之前,对之施加一种放电处理,如图25所示。
在图25中,隔离膜76从隔离膜供应辊77上被展开并沿箭头D2的方向运行,进入系统内部。在展开之后,隔离膜76接触成形装置71的成形表面72,并且通过下面要讲到的方式被临时夹紧在成形表面72上。当成形装置71旋转时,隔离膜76随着成形装置71一起运行。隔离膜76最后与成形装置71的成形表面72相分离并且继续运行到隔离膜卷绕辊78处,在那里被卷绕起来。在图25中所示的加工过程实施例中,隔离膜76是一次性使用的,使用过后即废弃了。在另一种排布中,隔离膜76可以采用环形皮带的形式,围绕一系列的返回辊运行,并被清洗干净重复使用。
成形装置71最好还带有一种装置,能确保隔离膜76与其成形表面72保持紧密接触。例如该隔离膜76可以粘附在成形表面72上,或者借助真空作用将隔离膜76固定在成形表面72上,该真空由成形装置71的成形表面72上所分布的许多密集的小孔来提供。最好是采用一种传统的张紧方式将隔离膜76保持在成形表面72上,该方式在图25中未表示出来。
图29和30示出了一种特别好的方式使成形装置71带有一个可变形的体积不变的成形表面72。在这二幅图中,用于使成形装置71带有可变形的体积不变的成形表面72的元件,同亲起到了防止成形装置71被树脂沾染的隔离膜76的作用。图29是图25所示铸塑过程的另一个变种的放大示意图。图30是图29中铸塑表面的进一步放大图。图29和30所示的替换实施例之所以是比较好的,是因为借助这种排布,不再需要在转鼓上设置一个可变形的体积不变的表面,该转鼓起到了成形装置的作用,也不再需要一种安装到成形装置上去的分离式的可变形的体积不变的无件了(例如一种分离式的可变形复盖物)。在这个最佳替换实例中,也不再对隔离膜的一致性有任何要求了,因为隔离膜76就是提供可变形的体积不变的表面的一种元件。在这个实施例中,隔离膜76也不必是平面的(至少在加强构件33被压入其内之后引起它的形变)。然而该可变形的体积不变的隔离膜的其他一般性质却应与前面所述的那种可变形的体积不变的成形表面的性质相同。适合的可变形体积不变的隔离膜使用的材料包括上述用于制作可变形表面的那些材料。
步骤二
本发明工艺的第二步是在造纸带中设置一种加强构件33,该加强构件33应具有一个向纸面51,一个位于向纸面51反面的面向机器的面52,还有空格39以及加强组件40,该组件包括若干结构件40a。此外,结构件40a的一些部位应处于加强构件的面向机器面所在的平面PK2的内部,以便构成突起部位120。该加强构件的断面如图28和30所示。
如上所述,加强构件33是一个元件,围绕该元件,造纸带10被制作成形。本说明书前面所描述的任何加强构件都可以被采用。该加强构件33最好是图6~11所示的织造的多层编织物,其性质取决于经纱,该经纱沿纵向一根摞一根地直接堆集着。
由于造纸带10最好是采取环形带的形式,加强构件33最好也是环形带,因为造纸带10是围绕着加强构件33而制造的。如图25所示,所提供的加强构件33的排布使之能够沿箭头D1的方向运行,它环绕返回辊78a向上,包住成形装置71并绕过返回辊78b和78c。应当明白,在制造本发明造纸带的设备中,存在若干传统的导引辊,返回辊,驱动装置,支持辊等等,它们用于对加强构件33进行驱动,它们并未在图25中表示出来。
步骤三
本发明工艺的第三步是使加强构件33的面向机器的面52中的至少一部分与成形装置71的成形表面72相接触(或者更具体地结合所述实施例来说,使加强构件33运行绕过成形装置71的成形表面72)。
如上所述,最好有一块隔离膜76被用来将成形装置71的成形表面72与树脂70分离开。在这种情况下,步骤三将涉及如何使加强构件33的面向机器面52中的至少一部分与隔离膜76相接触,这样,隔离膜76就位于加强构件33与成形装置71的成形表面72之间了。
加强构件33究竟是与成形装置71的成形表面72相接触还是与隔离膜76相接触,其具体方式取决于对造纸带10的具体设计。加强构件33可以放置在直接与隔离膜76相接触的位置。加强构件33也可以与隔离膜76相距一定的距离。任何方便的方法都可用来将加强构件33与隔离膜76分离。例如,液态的光敏树脂10可以被放到加强构件33的面向机器面52上,这样,涂料的一部分就铺设在加强构件33和成形装置71的成形表面72之间了。然而,最好是将加强构件33的面向机器面52的至少一部分(例如机器一侧的脊面)放置在直接与成形装置71的成形表面72(或者隔离膜76,如果它被使用的话)相接触的位置。加强构件的其他部位,例如突起部位120,将与成形装置71的成形表面72相隔一定距离。
步骤四
本工艺的第四步是将液态光敏树脂涂料施加到加强构件33的至少一侧上去。
总之,涂料70的施加,应能确保涂料70基本上充满加强构件33的中空部分39a(下面将对中空部分下定义)。涂料70的施加还应能确保它形成一个第一表面34′和第二表面35′。涂料70的分布应使涂料70的第二表面35′中的至少一部分靠近成形装置71的成形表面72,其分布还使加强构件33的向纸面51位于涂料70的第一表面34′和第二表面35′之间。涂料中位于其第一表面34′和加强构件33的面向纸面51之间的部分形成了树脂复盖区to′。
此外,如同下面所进行的更详细地讨论,本工艺的步骤六(将加强构件33的面向机器面52压入成形表面72)可以放在施加涂料70的步骤三前进行。如果按这种顺序加工,在施加涂料70的同时,成形表面72中的隆起部96a将把一部分涂料70从涂料70的第二表面35′中的某些区域挤掉。隆起部将从某些空间把涂料70挤出,这些空间位于加强构件的面向机器面所在的平面PK2与加强构件33的突起部120之间。涂料70还将从加强构件33的空格39中的一些部分被挤去。这样,该隆起部96a便在涂料的第二表面35′中形成了占领区域97。占领区97(形状及尺寸)由隆起部96a所限定。
为了涂盖加强构件33,可以从市场上能买到的多种树脂中选择合适的光敏树脂,可使用的树脂通常是聚合物材料,这种材料在射线通常为紫外线光的作用下固化或交联。下述的参考文献中就液体光敏树脂提供了更多的信息,包括Green等人的“光交联的树脂系统”,J.Macro-Sci Revs Macro Chem、杂志C21(2)187~273(1981-82);Bayer的“紫外线固化技术”,Tappi纸合成物会议的会刊1978年9月25~27日,167~172页;和Schmidle的“紫外线固化的柔性涂层”J.of Coated Fabrics杂志8.10-20(1978年7月)。上面所述的三种参考文献结合在此作为参考,特别好的液体光敏树脂是特拉华州威尔明顿市的Hercules Incorporated(大力神公司)生产的Merigraph系列的树脂,最好的树脂为Merigraph EPD 1616树脂。
在实施本发明的最佳方法中,抗氧剂被加入到树脂中,以防止已制好的造纸带10被氧化,并延长造纸带的使用寿命,任何适合的抗氧剂均可添加到树脂中,最好的抗氧剂是从美国Cyanamid of Wayne公司(新泽西07470)购买的Cyanox 1790和由Ciba Geigy of Ardsley公司(纽约10502)生产的Iraganox 1010。本发明的制作造纸带10的最佳方法中,上述的二种抗氧剂均应加入树脂中,它们的加入量分别为1%的Cyanox 1790 1/10,1%的Irganox 1010 8/10,添加二种抗氧剂是为了对付不同种的氧化剂。
可以使液体材料涂复到加强构件33上的任何工艺方法对于涂复涂层70来说都是可行的。如图25所示的实施本发明的最佳方法中,将液体光敏树脂70涂复到加强构件33上分为二个阶段。第一阶段发生在由挤塑喷头79所示的位置处,该阶段被称为“予填充”,这是由于它发生在加强构件33的待涂复部分被带入到与成形装置71的成形表面72相接触之前。在第一阶段,液体光敏树脂的第一涂层至少应由挤塑喷头79涂复到加强构件33面向机器的面52上,以及至少部分地填充加强构件33的中空区域39a。最好第一涂层基本上能填满加强构件33的中空区域39a。图22D对中空区作了最好的显示。在此使用的术语“中空区域”(或“中空容积”)是指加强构件33的所有中空处,这些中空位于加强构件的向纸面所在的平面Pk1与加强构件面向机器面所在的平面Pk2之间(即上述二平面间的中空处设有加强组件40)。因此,中空区域39a包括空格39和其他任何位于二平面Pk1、Pk2之间的空隙。
在第二阶段由喷头80进行的液体光敏树脂70的第二次涂复是与由挤塑机头79所进行的树脂70的涂复相结合进行的,其中喷头80靠近掩模74被引入该系统的位置。喷头80将液体光敏树脂70的第二涂层涂复到加强构件33的向纸面51上。必须保证液体光敏树脂70最终被均匀地涂复在加强构件33的整个宽度上,而且有足够量之材料进入空格39,以便基本上填满加强构件33的中空区域39a。第二涂层的施加应能使之与第一涂层共同形成一个单一的涂层,涂层70,该涂层具有如上所述的第一表面34′和第二表面35′以及如上所述的分布。该单一涂层70是这样分布的:至少该涂层的第二表面35′的一部分位于邻近成形装置71的成形表面72处;加强构件33的向纸面51位于涂层70的第一表面34′和第二表面35′之间,位于涂层70的第一表面34′与加强构件33的向纸面51之间的涂层部分形成一树脂复盖区to′。此外,上述的占领区域97也在单一涂层的第二表面35′中由隆起部形成。
在附图中,可以看出:将液体光敏树脂70涂复到加强构件33上的过程并不是必须在上述的第三步(将加强构件33的至少一部分带到与成形装置71的成形表面72相接触的位置)之后立即进行的。也就是说,如果观察绕过加强构件返回辊78a正在朝着成形装置71运行的那部分加强构件33,涂复的第一阶段是发生在加强构件33的面向机器面52被带着与成形装置71的成形表面72相接触之前完成的,而不是在其后。反之,如果观察图25所示的组合装置的整个工作过程的话,很明显,具有加强构件33的环形带的至少一部分,在加强构件33的任何涂复发生之前就与成形装置71的成形表面72相接触了。然而,正如在此所描述的,这一过程已经用先前的观点分析过了。
附图所示的实施例中,涂复光敏树脂的第二阶段(或“后填充阶段”)发生在加强构件33最初进入与成形装置71相接触的位置之后,此时该构件33正绕加强构件的返回辊运行。可以看出:这二个过程(即对加强构件33进行涂复以及使加强构件33与成形装置71的成形表面72相接触)可以同时发生,或者可以在加强构件33最初进入与成形装置71相接触二位置之前将光敏树脂涂复到加强构件的上表面处(即向纸面51)。本发明的工艺包括了所有可能的布置方式以及在此所述的基本步骤的顺序。然而加强构件33的涂复过程最好以附图所示的顺序进行。
步骤五:
本发明工艺的第五步是控制树脂涂层70的复盖层to′的厚度达到一予定值。在附图中所示的造纸带的制造装置的最佳实施例中,该步骤大致在与在加强构件33上形成液体光敏树脂涂层的第二阶段同时发生。
所述复盖层厚度的予定值根据造纸带10而定,自然也可由该造纸带的用途来推断,当造纸带在下述的造纸工艺中使用时,造纸带10的厚度t最好在约0.01mm至3.0mm之间,当然,其他的应用场合可能要求更厚一些的造纸带,其厚度可能为3cm或更厚一些。
可以使用任何适宜的厚度控制方法,图25所示的复盖层厚度的控制方法为使用压辊81来控制厚度,压辊81还可用作掩模导辊,压辊81和成形装置71之间的间隙可由常规装置(未示出)用机械方式控制。压辊81,连同推模74及掩模导辊82一起控制液体光敏树脂70的厚度,并使树脂表面平滑。
步骤六:
本发明工艺的第六步是将加强构件33的面向机器面52压入可变形的体积不变的成形表面72内。
将加强构件33的面向机器面52压入成形表面72中的步骤导致了成形装置71的成形表面72的局部变形,从而形成隆起部96a,它位于加强构件的面向机器面所在的平面Pk2与结构件40a的某些突起部120之间。也可形成隆起部96a,它伸进加强构件33的某些空格39的至少一部分之中。
可以采用许多方法将加强构件33的面向机器面52压入成形装置71的成形表面72之中。一种方法是沿着成形表面72的方向施加一个与掩模74的表面相垂直的力,将复盖区to′及加强构件33一起压向成形表面72。然而加强构件33的面向机器面52借助于一个成形装置71被压入成形表面72内,所述的成形装置包括一个截面呈圆形的辊筒,如同以上所述,在加强构件33的面向机器面52的至少一部分与成形装置71的成形表面72相接触之后,对加强构件33加压,以便使加强构件33能够沿着与成形装置71的成形表面72相垂直的方向施加一作用力,该作用力将加强构件33的面向机器面52压入成形表面72。
通过对加强构件33加压而将其面向机器面52压入成形表面72的较好步骤如图27及29中的箭头T所示,可以采用任何适当的装置进行加压。在本发明工艺中采用的装置是普通的装置,因此未在附图中示出。所提供的压力T必须足以引起成形表面72的变形,并形成所期望的隆起96a,该压力的大小至少在一定程度上取决于该可变形表面的特性(即材质、厚度以及压缩模量)。该数量最好使加强构件33的每英寸(Per Lineal inch)一次受到大约10~20磅的压力。
本工艺中将加强构件33的面向机器面52压入可变形的表面72中(“压入阶段”)的时间顺序可以有所不同,只要该压力能使成形装置71的成形表面72形成所期望的隆起部96a即可。将加强构件33的面向机器面52压入可变形的成形表面72的步骤可以在对加强构件33涂复液体光敏树脂之前或之后发生,此外,如果涂复过程是在一个以上的阶段中完成的,这一步骤最好发生在涂层涂复的二个阶段之间。本发明的工艺包括了所有可能的分布方式以及上述基本步骤的排列顺序。当然对加强构件33加压的步骤最好按附图所示的顺序进行。
如图28和30所示,当加强构件33的面向机器面52被压入成形装置71的成形表面72中时,隆起部96a沿着箭头示出的方向,即从第二表面35′朝向突起部位120连成一个涂层70的受力部位。这样,隆起部96a就占据了涂层70中的一些部位,这些部位位于加强构件的面向机器面所在平面Pk2与加强构件33的突起部120之间,这些部位还包括加强构件33的某些空格部位39,从而在涂层70的第二表面35′中形成了占领区97,所述的第二表面35′是指突起部96a所在的平面,正是由于这个原因,本发明的工艺有时涉及一种“树脂挤出铸塑”。如图28和30所示,隆起部的运动是连续的,直至遇到加强构件33的其它结构件40a为止。就此而言,隆起部96a一般与加强构件33的面向机器面52的形状相一致。
步骤七:
本发明方法的第七步可以被认为是一个单一的步骤,也可以看作二个独立的步骤,它包括:(1)提供具有不透明区74a和透明区74b的掩模74,该不透明区74a与透明区74b共同确定了该掩模的予定形状,(2)将掩模74放置到液体光敏树脂70的涂层与具有光化学作用的光源73之间,以使掩模74与液体光敏树脂70的涂层的第一表面34′相接触。也可以这样放置掩模74,即使之与涂层70的第一表面34′相隔一定的距离。然而,由于下述原因,掩模74最好与涂层70的第一表面34′相接触。
掩模74的作用是使一定区域内的液体光敏树脂70免于或不被从所述光化学作用的光源发出的光照射。如果一定区域内的树脂被遮挡,一定区域的树脂不被遮挡,那么,在那些未被遮挡区域内的液体光敏树脂70将被暴露在活性光下,并被固化、此时所述的步骤完成之后,被遮挡区域一般是由硬化的树脂网架32内的导管36形成的予定图形。
掩模74可以由任何适宜的材料制作,这种材料可提供不透明区74a和透明区74b。一种类似柔性胶片的材料可用于制造掩模74,柔性胶片可以是聚酯,聚乙烯或纤维素或其他适当的材料。不透明区74a对于将使液体光敏树脂固化的光来说应是不透明的。在此用于液体光敏树脂的最佳的不透明区74a应对具有大约在200毫微米-400毫微米波长的光是不透明的。不透明区74a可用常规的方法提供到掩模74上,如晒蓝图法(或氨熏的方法)、照像或照像凹板印刷、橡皮版(flexograpbic)印刷或轮转丝网印刷。而最好的方法是晒蓝图法(氨熏法)。
掩模74可以是一环形带(由于其详细结构是公知的故未示出)或者可从一供给辊横向运行到接收辊(由于它们也是公知的也未示出)。掩模74沿箭头D3方向运行,在压辊81下面变向,在此掩模74与液体光敏树脂70相接触,然后运行至遮掩模导辊82,在导辊82处掩模74与树脂70脱离。在此实施例中,树脂70的厚度的控制与掩模74的定位是同时进行的。
步骤八:
本发明工艺的第八步是指对液体光敏树脂的未被遮挡的部分进行固化,所述的未被遮挡部分是指那些与掩模74的透明区74b相对应的未加保护的区域,同时将那些由于掩模74的作用,未使这些光敏树脂70的涂层暴露在有效波长的光线之下的那些被遮挡的未固化部位除去,从而形成了部分成形的复合带10′。
图25所示的实施例中,隔离膜76,加强构件33,液体光敏树脂70和掩模74形成一整体,该整体从压辊81运行至掩模导辊82附近。中间的压辊81和掩模导辊82所设定的位置是这样确定的,当隔离膜76和加强构件33仍邻近成形装置71时,使液体光敏树脂70能在由曝光灯73所提供的具有活性波长的光线中曝光。
通常,曝光灯73主要用来照射,照射光具有使液体光敏树脂70固化的波长,这种波长是液体光敏树脂70所特有的。本发明可以使用任何适当的照射光源,如水银灯、脉冲氙灯,无极灯和萤光灯。如上所述,当液体光敏树脂70在具有适当波长的光线下曝光时,树脂70的被曝光部分将产生固化。因此一般可由在曝光区的树脂凝固得到证明。相反,未曝光区域的树脂仍为流体。
除了使液体光敏树脂70的那些与掩模74的透明区74b相对应的未经遮挡的区域固化之外,结合下面的附图还可以看出,在该步骤中,具有活性波长的光使光敏树脂70的涂层的曝光还会引起沿着涂层70的第二表面35′分布的液体光敏树脂的固化,所说的第二表面35′是指成形装置71的成形表面72上的那些隆起部96a所限定的平面。这些部位于是被固化成隆起部所限定的形状。由隆起部所限定形状的固化的这些部位将包括加强构件33的第二表面35中的底部网格35a中的通道37和不规则构造38。
照射强度和照射时间取决了曝光区所要求的固化程度、曝光强度和时间的绝对值取决于树脂的化学性质,光特性、树脂涂层的厚度以及所选择的图形。理想的树脂是Merigraph EPD 1616树脂,其数量大约从100至1000毫焦耳/平方厘米,较理想的值大约在300~800毫焦耳/平方厘米之间,最佳值大约在500~800毫焦耳/平方厘米之间。
予定形状的导管36的内壁44是否有锥度,对曝光强度和光线的入射角度是有重要影响的,除了导管36的内壁44的锥度产生影响之外,曝光强度和光线入射角度将影响固化了的网架32对于空气的渗透性。这种对于空气的渗透性(空气渗透性)在吹气干燥的造纸工艺中对于本发明的造纸带的使用是十分重要的。很明显,如果活性波长的光具有高度的准直性的话,那么导管36的内壁44可以有比较小的锥度,当通道内壁的锥度较小(或几乎是垂直的)时,造纸带的空气渗透性将比向内有锥度时(对于一给定的第一表面脊部面积而言)更大,这是因为当导管36的内壁44无向内锥度时,造纸带上有更多的面积让空气通过。
本发明最佳实施例中,光的入射角要校正,以便更好地在所希望的区域内固化光敏树脂,并在最后形成的造纸带的内壁44上获得所希望的锥度。其他控制固化照射强度和方向的装置包括使用的折射装置(即透镜)和反射装置(即反光镜)。本发明最佳实施例采用一种相减照准仪(Subtractive Collimator)(即一种角度分布滤光器或一种在除了希望的方向之外的方向上过滤或阻挡紫外线的照准仪)。任何适合的装置均可用作相减照准仪,使用深色,最好是黑色金属制成的一系列的通道,在所希望方向上光可以通过这些通道。在本发明的最佳实施例中,照准仪应能产生这样的结果,即这种形状的照准仪射出的光使树脂网格在固化时,使造纸带的顶面有35%的表面投影区域,而在底面有65%的表面投影区域。
步骤九:
本发明的工艺的第九步是从部分成形的复合带10′上除去所有未固化的液体光敏树脂,保留至少在加强构件33周围的那部分已固化的树脂网架32。
在本步骤中,借助如下的方法从部分成形的复合带10′中除去尚未被曝光的树脂,以便使网架32具有许多导管36,它们位于与掩模74的不透明区74a相对应处,不受光线照射,还有一些通道37,它们在网架32的背面网格35b处形成了不规则构造38,该处相当于成形装置71的成形表面72中隆起部96a所在的位置,即涂层70的第二表面35′。
图25所示的实施例中,在掩模导辊82附近,掩模74和隔离膜76与由加强构件33和已部分固化的树脂70组成的部分成形复合带10′自然分开,同时还带有一定量的未固化的树脂,加强构件33与部分固化的树脂70a组成的复合体(10′)运行至第一树脂清除板83a附近,在板83a处一真空被施加到复合带10′的第一表面上,这样大约全部的未被固化的液体光敏树脂便被从复合带10′上除去。
当复合带10′继续运行时,又被带入树脂清洗喷头84和树脂清洗排放装置85的区域,在此处复合带10′被用水或其他适当的液体彻底清洗,以便基本上去除所有残留的未被固化的液体光敏树脂,通过清洗排放装置85,这些树脂被排出系统之外。在第二树脂清除板83b处,任何残留的清洗液和未固化的液体树脂由真空装置从复合带10′上排除掉。从这一点上说,目前的复合带10′包括了加强构件33和相应固化的树脂网架32,也就是本发明方法的成品造纸带10。
如图25所示,这可作为一种选择,但最好是采用该方式,即设置一树脂的第二曝光区(在此后有时描述为“后固化阶段”),以便更彻底地固化树脂,并增加固化树脂网架32的硬度和寿命。后固化阶段发生在由下述附图26所表示的位置处,图26为该后固化阶段的放大示意图。
如图26所示,复合带10′由后固化紫外线光源73a射出的具有活性波长的光线对带进行第二次曝光处理。然而,该第二次曝光是当复合带10′被浸没在水86中时进行的。为了浸没复合带10′,如图26所示,复合带10′被转入这样的运行路径中,即沿着辊87a,87b、87c和87d进入到水浴池88中的水86中。我们已经知道,复合带10′的浸没对于后固化曝光来说是十分重要的,否则,最终产品的造纸带10将是过粘或有点粘性的。另外,还须加入亚硫酸钠(Na2SO3),以便尽可能地多排除从水中分解出的氧,从而有利于树脂聚合反应的完成。加入亚硫酸钠的量是后固化水浴池88中水的重量的2%或更少。
另外,图26所示,在该后固化工艺中,一反光镜89设置在水浴池88的底面90上。该反光镜用来反射紫外光,该紫外光可从反光镜89反射到复合带10′的下面或背面12上。该步骤在整个的树脂固化过程中是极为重要的,所述的树脂构成了最终产品造纸带10的网架32的第二表面35的背面网格35a上的通道和不规则构造。如上图所示,所有紫外线光均来自于设置在复合带10′的顶部的上面的光源。在该后固化过程中,紫外线的量仍取决于所采用的特定的树脂,以及所要固化的深度和部位。作为最佳的树脂,可采用Merigraph EPD 1616树脂,而在上述予固化阶段的用量仍可适用于该后固化阶段。然而,由于在网架中已经构成了适当的导管或通道,在后固化阶段不必对光的方向进行校准。
上述的过程一直持续到使加强构件33的整个长度都得到处理并转换成造纸带10时为止。
如果希望使造出的造纸带具有各种相互叠加的图形或具有各种厚度不同的图形,可对加强构件用本工艺进行多重通道处理。用本发明的工艺形成的多重通道可以用来制造具有较大厚度的造纸带。
3.造纸工艺:
下面来描述采用本发明的改进的造纸带10的造纸工艺,尽管在此所述的纸产品也可以用其他方法来制造。作功背景技术,名称为“薄纸”,于1985.7.16、授于Paul D.Trokhan的US-4,529,480号专利详细地陈述了不包含本发明的改进的造纸带或本发明的改进方法来制造纸的方法。Trokhan的专利结合在此作为参考,本发明的叙述是在此基础上的发展,对Trokhan专利所述方法的改进见下文。
采用本发明的造纸带造纸的全部工艺由许多步骤或操作组成,它们按如下所述的时间顺序进行。在下述的描述中,每一步骤都将参照图1进行详细的讨论。然而如下所述的这些步骤都将有助于读者理解本发明的加工方法,但是本发明不仅仅限于所述的步骤数量或安排。关于这点从下面的描述中可知,将下述步骤结合起来以便它们同时完成是可能的。同理,将下面的步骤分成二个或多个步骤也是可能的,这并不背离本发明的宗旨。
图1为一简化的示意图,表示本发明的造纸工艺用于一连续造纸设备的一个实施例。本发明的造纸带10为一环形带。图1所示的特定的造纸机为长网造纸机,该造纸机的造纸带的结构和布置相似于US-3,301,746号专利中所公开的造纸机,该专利于1967.1.31,授于Sanford和Sisson,在此提出作为参考。
我们还注意到,结合参考1978年7月25日授于Morton的US-4,102,737号专利的图1中所示的双网造纸机可以用于本发明的实践,如果Morton的美国专利4,102,737公开的双网造纸机应用于本发明的实践,可用本发明的造纸带代替该专利附图中由标号4所表示的干燥/印刷织物,然而,所有保留的附图标记将被用于本说明书中。
步骤一:
用于本发明造纸工艺实践的第一步是对造纸纤维14的水分散。
用于造纸纤维14水分散的设备是公知的,因此在图1中未予示出。造纸纤维14的水分散体被提供给流浆箱13,图1示出了一单独的流浆箱,然而,应当理解可以设置多个流浆箱作为本发明造纸工艺的可替换的布置形式。用于造纸纤维水分散体设备和流浆箱(可以多个)最好是如US-3,994,771所公开的类型(1976,11,30授于Morgan和Rich),在此提出作为参考。而水分散体的制备及其特性已由1985,7,16授于Trokhan的US-4,529,480作了详细描述,在此用作参考。
由流浆箱13所供应的造纸纤维14的水分散体被传送到一成形带上,例如长网15上,来完成本造纸工艺的第二步骤。长网15由中心辊16和由17及17a表示的转向辊支承,长网15由一传统的驱动装置使其沿箭头A所示的方向运行,所述驱动装置未在图1中示出,图1中还有与造纸机一起使用的任选的辅助装置和设备,一般包括成型板、脱水板、真空箱、张紧辊、支承辊、长网清洗喷头及类似装置,这些均为传统的、故在图1中未予示出。
步骤二:
本造纸方法的第二步骤是将在第一步骤中获得的水分散体14在一多孔表面上制成一造纸纤维的初始纸幅18,在图1所示的造纸机中长网15作为所述的多孔表面,在此所说的“初始纸幅”是纤维纸幅,在造纸工艺中,它被放在本发明的造纸带10上进行重新排布。
初始纸幅18的特性及制造该纸幅的各种可能的技术已在US-4,529,480中予以描述,该专利在此作为参考。在图1所示的工艺情况下,初始纸幅18是由沉积在长网15上的造纸纤维的水分散体14在中心辊16和转向辊17之间形成的,在此间一部分水分散介质被除去。传统的真空箱、成型板、脱水板以及类似装置(图1未示出)均可有效地除去水分散作14中的水份。
初始纸幅18形成之后,它与长网15一起运行到转向辊17附近,并被带入到第二造纸带即本发明的造纸带10的附近。
步骤三:
所述造纸工艺的第三步是使初始纸幅18与本发明的造纸带10的纸接触面11相接触(或联结)。
该步骤的目的是使初始纸幅18与造纸带10的纸接触面相接触,在造纸带10上,初始纸幅18和其中的个别纤维被连续地发生偏转,重新排布和进一步脱水,由长网15使初始纸幅18与本发明的造纸带10相接触,长网15与初始纸幅18接触并且在真空引纸板24a附近将初始纸幅18送到本发明的造纸带10上。
图1所示的实施例中,本发明的造纸带10沿箭头B方向运行,造纸带10绕造纸带转向辊79a和79b,压轧辊20,造纸带转向辊19c,19d,19e,19f和乳液分布辊21运行,分布辊21将乳液槽23内的乳液22分布在造纸带10上。本发明的造纸带10的运行环路中还包括一个向纸幅提供流体压差的装置,在本发明的实施例中,该装置包括真空引纸板24a和一个真空箱,例如多槽真空箱24,还包括一个予干燥器76,另外,在造纸带转向辊19c和19d之间,以及转向辊19d和19e之间分别有清洗喷头102和102a,清洗喷头102和102a的目的是清洗造纸带10上的任何纸纤维、粘合剂和类似物质,这些物质是在造纸带上已经完成了造纸工艺的最后步骤时粘附在造纸带10上的。与本发明的造纸带10共同作用的还有各种辅助支承辊,转向辊,清洗装置、驱动装置以及本领域中公知的在造纸机中常用的装置,这些在图1中均未示出。
为方便起见,我们将结合第三步骤说明乳液分布辊21和乳液槽23的功用,在造纸过程中乳液分布辊21和乳液槽23连续向带10提供有效量的化合物,在此过程中可将化合物在任意处提供给造纸带10,然而,最好是在带10不带动纸幅时,在带10运行中的一特定位置将化合物加到带10的与纸接触的面11上。更具体地说,这一位置一般位于予干燥纸幅27已经脱离了造纸带10被送到杨克烘缸辊筒28上,造纸带正返回与另外的初始纸幅18相接触之后(即在乳液分布辊21的附近)。
一种或几个化合物最好以乳液的形式涂到造纸带10上,例如图1所示的乳液22。该化合物起到双重作用:(1)起一种剥离剂或剥离乳液的作用(在本发明的造纸带10上形成一涂层,以便当造纸工艺的各个步骤已经在纸幅上完成了之后,纸幅能够从造纸带上脱离而不粘附在其上);(2)对造纸带进行处理,以延长其使用寿命,即减少树脂网架32由于氧化而造成的降解倾向(也就是说,乳液22还具有抗氧剂的作用)。最好将化合物均匀地涂到造纸带10的与纸接触面11上,以便使整个与纸接触面11都从该化学处理过程中受益。
尽管可以使用其他的或外加适当的化合物,但最佳的乳液22主要由五种化合物组成。较佳的组分为水、高速透平油(称为Regal油)、二甲基二硬脂酰氯化铵(Dimethyl distearyl ammoninmchloride)、十六醇和抗氧剂。
这里所称的术语“Regal油”是指含大约87%的饱和烃和大约12.6%的芳香烃及微量添加剂的化合物,该化合物由得克萨斯州休斯顿市的Texaco Oil公司生产,产品编号为R & O 68,代号为702。在前面所述组份中,Regal油的作用是使乳液具有一种特性,该特性使之具有剥离剂的作用。
二甲基二硬脂酰氯化铵在以商品名称为ADOGEN TA 100出售时是固体的,它由在Rolling Meadows,Tllinois的Sherex化学有限公司生产。为简便起见,后面将二甲基二硬脂酰氯化铵简称为ADOGEN,ADOGEN在乳液中被用作表面活性剂,其作用是乳化或稳定水中的由微粒(如Regal油)。在此,术语“表面活性剂”是指一种使表面起活化作用的制剂,它的一端是亲水的,另一端是疏水的,它能移动到亲水物质与疏水物质之间的界面处,对物质起到稳定作用。
在此,“十六醇”是指16个碳原子的直链脂肪醇,十六醇由俄亥俄州Cincinnati的The Procter&Gamble公司生产。十六醇类似于ADOGEN,在本发明的乳液中用作表面活性剂。
在此,术语“抗氧剂”是指一种化合物,将它提供到一物体的表面,当该表面遭受氧化作用时,它就可以减小该物体氧化(也就是与氧结合)的趋势。特别是在本说明书中,术语“抗氧剂”是指化合物,它可以减缓本发明的造纸带中固化了的树脂网格被氧化的趋势,最好的抗氧剂为Cyanox 1790,它可以从American Cyanamid of Wayne(新泽西07470)买到。
下表列出了用于乳液中的化合物的相对比率:
组份 | 体积(加仑) | 重量(磅) |
水REGAL OILADOGEN十六醇Cyanox1790 | 51855N/A*N/A*N/A* | 4,320.0421.824165.8 |
*N/A-组份是以固体形式添加的。
步骤四:
造纸工艺的第四步包括由真空源对初始纸幅18施加一合适流体的流体压差,以便初始纸幅18的至少一部分造纸纤维偏转到造纸带10的导管36内,并通过导管36从初始纸幅18中除去水分,进而形成造纸纤维的中间纸幅25。上述的偏转作用还有助于将初始纸幅18中的纤维重新配置成所期望的结构。
在此还将更完整地描述提供流体压差或不同的流体压力的最佳方法,即让初始纸幅18处于真空状态,该真空作用是通过本发明的造纸带10的背面12提供的,并通过导管36使纸幅受到真空作用。图1中所示的最佳方法是利用真空引纸板24a和多槽真空箱24。最好向真空引纸板24a提供大约8到12英寸(20.32cm到30.48cm)汞柱之间的负压,而向多槽真空箱24提供约15到20英寸(38.1cm到50.8cm)汞柱之间的负压。在本工艺的最佳实施例中,流体压差显然是一负压(即小于大气压),而适合的流体则为空气。另一种选择是通过长网15将空气或气流正压在引纸板24a或真空箱24附近,施加到纸幅18上。施加正压的装置可以是传统方式的,为此图1中未予示出。
纤维偏转到导管36的情况由图1A和图1B示出,图1A是造纸带10和初始纸幅18的一部分的简化的示意断面图,它表示初始纸幅18已与造纸带10毗连,但纤维尚未偏转进入导管36中时的状态。图1A所示初始纸幅18仍与长网15接触(更具体地说,纸幅18被夹入到长网15和本发明的造纸带10之间)。在图1A中,仅表示了一个导管36,并且所示的初始纸幅18与造纸带10的网架32的向纸面的网格表面34a相接触。
图1A和1B中所描述的造纸带部分,由于省略了加强构件而被简化,一般说该加强构件是本发明造纸带的最佳实施例的部分,所述的图还示出了以垂直线形式出现在断面图中的导管36的内壁44,在如上所述的本发明的最佳实施例中,导管36的内壁44的轮廓就稍微复杂了一些。另外,第一表面34上的导管36的开口即第一导管开口42的第二表面35上的导管36的开口即第二开口43被表示成具有基本相同的尺寸和形状,而在本发明的最佳实施例中,网架32的第二表面35的导管开口较第一表面34的导管开口要小一些。
图1B与1A相似,也是造纸带10的一部分的简化断面图。然而该图描述了在流体压差的作用下通过初始纸幅18中的纤维编转到导管36中从而使初始纸幅18转变成中间纸幅25的情形。图1B表示初始纸幅18的大部分纤维以及初始纸幅18本身已经被移至向纸面网格表面34a以下,并偏转到导管36内部,由此形成中间纸幅25。在编转过程中,初始纸幅18的个别纤维被重新排布(图中表示出其细节)。
图1A还表示当初始纸幅18的纤维已偏入导管36内并被重新排列时,该处的初始纸幅18不再与长网15相接触。如图1所示,纸幅18在离开引纸板24a附近后立即与长网15分离开。
在纤维偏入导管36时或在偏入导管之后,水通过导管36从初始纸幅18中排出。水的排出是在流体压差的作用下完成的。重要的是,在纤维偏入导管36之前,基本上没有水从初始纸幅18中排出。为了获得这种工况条件,至少应将向纸面网格34a附近的那些导管36相互隔离开。导管36的这种隔离或间隔化是重要的,这样才能确保导致偏转的力,如所提供的真空吸力能相对突然的施加,并且大到足以使纤维偏转。这与不将导管36相互隔开的情形截然相反。在后一种情况,真空将从邻近的导管36侵入,从而使真空作用是逐渐产生的。并且水份的排出不伴随着纤维的偏转。
图1所示的造纸机中,最初的脱水是在引纸板24a和真空箱24处产生的,由于导管36是在造纸带的整个厚度上贯通的,水从初始纸幅18中经导管36被吸出并排出到系统之外。脱水过程是连续进行的,直到与导管36相接触的纸幅的浓度大约增加到20~35%时为止。
步骤五:
该第五步骤是使造纸带10和初始纸幅18运行通过前一步骤中所述的真空源,该步骤最好与第四步骤同时进行。造纸带10将初始纸幅18携带在其与纸接触的面11上越过真空源。当造纸带10越过真空源时,一般说来,造纸带10的背面网纹12中至少有一部分是与真空源的表面相接触的。
本发明中将造纸带10送到并越过真空源的步骤减少了纤维在真空箱端部的不希望有的聚集现象。虽然不希望受某种特定理论的限定,但是可以相信,获得本发明工艺中的这种减少的关键因素之一是在前述步骤中控制了纤维发生偏转的相对突发性。纤维的偏转是通过使用具有背面网纹12的造纸带来加以控制的。当背面12与引纸板24a以及真空箱24的表面相接触时,背面网纹的表面允许一定量的空气透过造纸带10的背面12而进入。造纸带10的背面网格35a具有通道37,该通道37提供了使至少一部分空气可以进入的空间。这与前述的偏转部件相反,前述的部件具有相对比较平坦的背面,该平面有助于在所使用的真空箱处形成密封,以便使初始纤维偏转,当所述的密封被破坏时,就会导致极其突然地施加负压。当然,控制初始纸幅18的纤维的偏转可以是与第五步骤一起进行,也可以把它看作一个单独的步骤。
可以理解,在造纸带10的背面12上提供不规则构造38的通道37,对造纸工艺中使用的真空脱水设备的端部或表面具有清洁作用。在纤维偏转步骤中,该清洁作用能够在该真空设备中去除任何不希望有的造纸纤维的聚积,这一清洗作用发生在偏转步骤中,当真空源至少有一个表面被造纸带跨过之时。这样,对真空脱水设备表面的清洗可能与步骤五固有地一起进行,也可看作是一个单独的步骤。如果看作一个附加的步骤,该步骤中应包括使所述真空源表面与造纸带10的带网纹的背面12相接触,以便清除掉聚积在该真空源表面上的任何造纸纤维。
随着负压的施加,以及传输造纸带10和初始纸幅18越过真空源,初始纸幅18已受到流体压差的作用,并发生偏转,但并未完全脱水,因而称之为“中间纸幅25”。
步骤六:
本造纸工艺的第六步是一个可选择的步骤,它包括对中间纸幅25进行干燥,从而形成予干燥的造纸纤维幅。可以采用造纸领域中通常使用的任何传统干燥方法来干燥中间纸幅25。例如鼓风式干燥,非加热的表面张力式脱水装置以及杨克烘缸(Yankee),无论单独使用或者结合使用,均有令人满意的效果。
图1示出了干燥中间纸幅25的最佳方法,在与造纸带10毗连的中间纸幅25离开真空箱24附近之后,即沿箭头B所示方向绕过造纸带返回辊19a并运行,中间纸幅25然后穿过可选择的予干燥器26。该干燥器26可以是本领域所公知的传统式的鼓风干燥器(热风干燥器)。
在予干燥器26内的脱水量应予以控制,以便使经过予干燥器26的予干燥纸幅27的浓度大约在30~98%之间。予干燥纸幅27仍与造纸带10毗连,并绕过造纸带返回辊19b传送到压轧辊20的工作区。
步骤七:
本造纸工艺的第七步是将本发明的造纸带10的向纸面网格34a压入予干燥纸幅27内,予干燥纸幅27位于造纸带10和一承压表面之间,从而形成造纸纤维的压印纸幅。
如果该中间纸幅25不经过可选择性的予干燥步骤六,则可对中间纸幅25进行第七步处理。
图1所示的造纸机中,当予干燥纸幅27通过由压轧辊20和杨克烘缸辊筒28组成的夹口时,上述的第七步骤就完成了。当予干燥纸幅27通过所述的夹口时,由造纸带10中与纸接触的一侧上的向纸面网格34a所形成的网格图案便压入予干燥纸幅27上,从而形成压印纸幅29。
步骤八:
本造纸工艺的第八步是对压印纸幅29进行干燥。当向纸面网格34a被压入纸幅形成压印纸幅29之后,压印纸幅29与本发明的造纸带10相分离。当压印纸幅29与本发明的造纸带10相分离时,压印纸幅被粘附在杨克烘缸辊筒28的表面,并被干燥到浓度至少约为95%的程度。
已经携带过纸幅的那部分造纸带10绕过造纸带10的返回辊19c,19d,19e和19f,穿过彼此相间隔的喷头102和102a进行清洗。造纸带的上述部分从喷头运行到乳液辊21处,在与纸幅18的另一部分相接触之前,被涂上新的乳液22。
步骤九:
本造纸工艺的第九步是将干燥纸幅(压印纸幅29)进行收缩,该步骤是可选择性的,但是非常有用。
在此,收缩是指当能量施加到干燥纸幅上时,使纸幅的长度减小,并且随着纤维与纤维之间的连接的断裂,纸幅中的纤维重新排列。收缩可使用本领域公知的任何方式实现,最普遍和最好的方法是起皱处理。
在起皱过程中,干燥纸幅29被粘到一表面上,然后由一刮刀刀片30将其从该表面上揭起。图1所示的通常用于粘接纸幅的表面还用作干燥表面,典型的情况下,这种表面即为图1所示的杨克烘缸辊筒28的表面。
利用起皱粘合剂可以使压印纸幅29很容易地粘到杨克烘缸辊筒28的表面上,典型的起皱粘合剂包括任何适合的粘接剂,例如那些以聚乙烯醇为主要成分的胶。1975年12月16日授于Bates的美国专利US-3,926,716中给出了一些特别适合的粘合剂,在此结合作为参考。粘合剂可以在予干燥纸幅27通过上述的夹口之前直接涂到纸幅27上,也可以在纸幅27被压轧辊20压在杨克烘缸辊筒28的表面处之前涂在杨克(Yankee)式烘缸辊筒28的表面上。本发明所采用的涂布粘合剂的特定装置和方法均为公知的,为此,在图1中未予示出。对于本领域的普通技术人员来说,可以采用任何一种技术来涂布起皱粘合剂,例如可采用喷涂的技术。
通常,仅仅是纸幅的未偏转部分29直接粘附在杨克式烘缸辊筒28的表面上,所述的未偏转部分一直与造纸带10中与纸接触面11上的向纸面网格34a相毗连。所述向纸面网络34a的图案和它相对于刮刀刀片30的排布方向是决定纸幅起皱程度和特性的主要因素。
按本发明的造纸工艺所造出的纸幅31的物理性质如上面提到的美国专利US,4,529,480所描述,该专利的名称是“薄纸”,1985年7月16日授于Trokhan,在此结合它作为参考。然而,由于本发明造纸带10的最佳实施例中导管形状的不同,所述纸幅31的网格区域以及众多的穹面将构成线性的Idaho图形,而不是US-4,529,480的图所示的那种六角形。
作为本发明的产品-纸幅31,可以根据需要进行砑光,然后进行同速式差速重绕,或者进行切割和层叠,所有这些都是传统方式,未在图1中示出。这样纸幅31就可供使用了。
4.试验方法
业已发现,具有一定数量的背面网纹的造纸带可以实现减少真空脱水设备表面上纤维的不希望的聚积以及克服该纤维的聚积所带来的其他问题的目标。使用本发明的造纸带10时,为了获得所期望的效果所必须具备的背面网纹的数量和特征决定了造纸带的品质,它涉及造纸带的流体通过能力,或更具体地说,是造纸带中带网纹的背面表面12的流体通过能力。在此,术语“流体通过的能力”是指在一特定的试验条件下,对穿过造纸带10的背面12的空气(或称为“泄漏空气”)的一种量度,所述的实验条件在下面要加以描述,该条件为了满足本特殊目的已作了一些发展。
穿过造纸带10的背面12的空气泄漏在后面的描述中有时称之为“x-y”空气泄漏。术语“x-y”是基于这样一个事实得出的。即如果本发明的造纸带10被放置在直角座标系中,造纸带10的背面12位于x轴和y轴构成的平面内,所感兴趣的空气泄漏是沿着x-y平面内任何方向经过造纸带10的背面12的那部分空气泄漏量。
x-y空气泄漏或背面空气泄漏的测试是利用图31和图32所示的装置完成的。图31为背面空气泄漏测试装置56的俯视图。为了简单起见,图31中已将与上述装置相连的软管,管路的布置省略了。这些软管和管路在本装置的侧视图图32中可以清楚看出。由这些图可知,背面空气泄漏测试装置56具有一些基本部件,一个台架57,它包括在中心处开有孔59的第一台板58;一圆型光滑的第二台板60,它与上述台架分开设置,并可以放置在第一台板58的孔59的上部;一注满液体的真空表62和流量计63。
在最好的形式中,形成台架顶部的台板(即第一台板58)是方形的,长度尺寸为8英寸×8英寸(20.32cm×20.32cm),厚度为1/2英寸(1.27cm)。第一台板提供一平面,它是一不变形的不透流体(即不透气体和液体)的表面,最好由不锈钠制作,并经镜面抛光为超光滑表面。特别重要的是在该板的表面上不能有任何划痕或其他缺陷,以便获得精确的数据。所述的表面缺陷将产生附加的空气泄漏,使读数大于不带表面缺陷时的读数。台板58中心处的孔的直径是1.0英寸(2.54cm)。在上述测试台架中,一直径约为3.5英寸(8.89cm)的环内接到第一台板58中,该环与孔59中心对正。环的作用是引导第二台板60在孔59的上方中心对正,该环对数据的精确性无影响。
圆形的第二台板60不是台架的一部分,它最好也由不锈钢制作,其直径为3英寸(7.62cm),厚度为0.5英寸(1.27cm),其重量为405克。该重量必须足以将所测试的造纸带的试样保持在台架上,同时又不过分地压迫试样。
如图32所示,联接器61安装在第一台板58的孔59内,以便管路或软管可以插入孔59中并保持不动。联接器61具有一短管64,它至少从联接器的一个端部伸出,该管64沿着放置待测造纸带试样的第一台板58的表面向孔59的开口处延伸。从联接器61延伸的管64的内径为0.312英寸(0.793cm)。
软管6.5a从联接器61的另一端延伸到流量计63的底部。流量计63用来检测通过待测造纸带10的空气流的流量。流量计63具有在0~150之间的数字刻度。正如大多数流量计那样,标度不带有任何具体单位。为此,如同下面所给予的更详细的描述,该流量计63已被标定为某些已知单位。FM102-05流量计是一种合适的流量计,它由Cole Parmer公司(Chicago,IL60648)制造。
另一根软管65b从流量计63的上部延伸到管68处,管68最终与真空源相连,该真空源以箭头VT的方向吸取真空。真空源本身是常规的,因此在图32中未示出。管68还有几根支管,它们位于软管65b和真空源之间。在这些支管上没有截流阀69a,粗调阀69b,精调阀69c以及注满流体的真空表62,该真空表62标有口至30英寸(0~76.2cm)汞柱的压力的刻度。任何可由汞柱的高度来进行精确测量真空的真空表都是可用的。作为该真空表的一个例子有这样一种型号,它标有AISI 316 Tube & Socket No 250 2274A,以注州商标Ashcroft Duragange在Stratford,CT制造。
检测中,造纸带10的试样被置在x-y泄漏测试台架57的台板58上,并盖过孔59的顶部。造纸带10的试样放在台板58上时,其与纸相接触的一侧11向上(即背离台板58的方向),其背面12直接放置在台板58上。造纸带10的试样应有足够大的尺寸,它至少要大于圆形第二台板60的整体尺寸。然而,为了叙述的目的,图31和32仅示出了造纸带10的试样的一部分。此外,也是为了便于叙述,上述图中造纸带10的试样相对于泄漏测试装置56的尺寸来说已被大大地夸张了。
接下来第二台板60被放置在造纸带10的与纸接触的面11上,将该造纸带10固定就位,并且盖住了待测造纸带10的试样中的导管36,以免空气穿过导管36进入其中。施加负压并调节阀69a,69b和69c,以使真空表62测得的压差予调成约7英寸(17.78cm)汞柱。然而在整个标定程序完成之前,当真空表62被予调在5英寸(12.7cm)汞柱时,数据已被测取,在5英寸(12.7cm)汞柱测取的数据可以用来转换得出7英寸汞柱时的数据,只要将5英寸(12.7cm)汞柱时的数据代入下列公式中,公式中x是5英寸(12.7cm)汞柱时的数据,而y是7英寸(17.7cm)汞柱时的相应数据:
y=2.6720+1.2316x
因而当施加负压时,流量计63测得一直接的数据,从流量计63直接显示出的数值是穿过造纸带10的试样的背面12的x-y泄漏量数值,或更具体地说,是沿着第二台板60的圆周进入(如沿箭头L所示的方向)并越过待测造纸带10的试样的背面12的空气体积的量值。该数据的单位已经以宾夕法尼亚州Mchoopany的Henry Marlatt的名字命名为马拉特(Marlatts),此人是采用上述试验装置来获取空气泄漏量数据的一个人。由所述的Marlatts转换成标准的厘米3/分(cc/min),只要将用Marlatts测得的数据代入下列公式中即可,其中X是Marlatts数据,而y则是相应的以cc/min为标准单位的数值:
y=36.085+52.583x-0.07685x2
将Marlatts转换成标准cc/min的公式是采用Buck Optical Soap Bubble Meter装置,通过将流量计标定为标准的cc/min来完成的。以Marlatts为单位由流量计63测取的直接数值与相应的标准cc/min数值的关系,在图33中以图线的形式表示出来了。
流体的通过能力(或利用上述测试法测得的空气泄漏量)最好不小于约35Marlatts(约为1,800标准cc/min)。液体通过能力为35Marlatts的造纸带在本造纸工艺所用的真空脱水设备中,在减少纸纤维聚积方面取得了一些好的效果,换言之,网架32的第二表面35上的通道37以及其他元件,其中包括背面网纹,应当具有足够的尺寸或能力,以便当造纸带10的背面12与一平坦的、不变形、不透流体的表面相接触,而且导管36又被覆盖住,以免空气或流体由导管36逃逸时,而且有一个低于大气压的约为7英寸(17.78cm)汞柱的流体压差施加到造纸带10的背面12上时,允许至少约1,800标准cc/min的空气或流体穿过(或泄漏出)造纸带的背面网纹。
本造纸工艺中,造纸带如果在一个可以允许的条件下工作,其空气泄漏量应当大于约40Marlatts(约2000标准cc/min),此时空气渗透率为450~550cfm(英尺2/分),对于复合造纸带来说,这是较好的空气渗透率的最小范围。较好的是,造纸带应具有至少约70Marlatts(约3,300标准cc/min)数值的空气泄漏,而最好的是,造纸带具有至少约100Marlatts(约4,500标准cc/min)数值的空气泄漏量,并在相同的条件下(即空气的渗透率为450~550cfm(平方英尺/分))。
理想的背面网纹的数量,其上限应为这样一个数量,即在对减小真空压差方面不带来任何不利结果的情况下,允许通过造纸带10的背面12的最大空气流量,如果低于这个压差,势必引起纸幅中的纤维向造纸带10的导管36的偏转。据信,这数量可以是250Mar-latts(约8,400标准cc/min)或更多一些。
图35A-C是根据本发明的工艺制造的造纸带10的一个实例的放大照片。图35A-C的照片可以与图34A和34B中所示的先前那种背部平滑的造纸带的照片作以比较。
当观察这些造纸带的放大照片时,还应该注意几个问题。首先,由于放大倍数的应用,照片中所示的造纸带的部位一般是造纸带中很小的部分,在照片中所示出的造纸带部分(具体说为造纸带的背面网纹)完全可以代表整个造纸带的特性。然而这并不意味着此照片中描述的造纸带部分更能代表整个造纸带的全面特性的造纸带片段不存在。
另外,还应注意到,鉴于在放大的情况下观察和拍摄这样一个物品的细致特征的困难,在所述照片中表示的造纸带的部位将与从另外角度拍摄的其他照片中所表示的带的部位不会完全一致。换言之,构成造纸带的与相接触的面11和背面12的部位,实际上不可能在造纸带10中上下直接相互对应起来。同样,该造纸带的断面照片可能不是位于该造纸带同一部位处的顶部及底部的断面照片。我们应持这种观点来观察造纸带的放大照片。
图34A和34B是造纸带10a的与纸相接触面11a和背面12a的平面照片,每幅均被放大至约为实际尺寸的25倍,所述的造纸带不包括本发明所作的改进。由于图34A和34B所示的造纸带是一种711线型Idaho带,它们与本发明的工艺所制成的造纸带在尺寸方面有一些区别。因而图34a和35a所示的造纸带具有一些较小尺寸的导管36,而每平方英寸的导管数量较多。图34a和34B示出的带10还有一些差别在于它们的加强构件是单层的。
图34B所示的造纸带10a的背部12a表现出一个问题,它产生于铸塑过程中,造纸带的导管比较小。所述的导管36在背面12a上趋向于关闭。理想的情况应是图34B中的造纸带10a的背面12a与图34A中所示的与纸杆接触的面11a几乎完全相同。如果导管36的内壁44有锥度,背面的导管的开口将变小,而背部网格结构的表面面积将变大。其与假想中的理想造纸带的区别也正是由这些照片中被放大了的造纸带中的微小缺陷所引起的。当图34B中的造纸带10a的背面12被从客观上进行观察时,造纸带10a的背面12a上的导管开口几乎与带10a之与纸接触在11a上的导管开口相同。然而,对造纸带10a的观察表明,有一非常薄的树脂材料的膜覆盖住了导管,至少这一点导致了造纸带10a的背面12a上所出现的差异。
图35A-C所示的造纸带10的照片,描述了一种具有35%脊面区域的300线型Idaho造纸带,该造纸带是按本发明的工艺制作的。该图所示的造纸带的背面网纹是通过使用一种前面所描述的适宜的材料实现的,该材料是指那种制作可变形的体积不变的铸塑表面所用的材料。所有的照片都比造纸带10的实际尺寸放大了约25倍。图35A是造纸带10的与纸面相接触的面11的照片,所取的角度是大约相对于与纸相接触的面所在平面的垂线(即相对于Z轴方向)成35°角。图35B是图35A所示的造纸带10的背面12的照片,图35C是图35A和35B所示的造纸带10的沿机器运行方向看去所看到的断面照片。
图35A表明向纸面网格34a(纸幅被携带的一侧)宏观上看去是单一平面的具有花纹的而且是连续的。向纸面网格34a包围并形成了许多导管36的开口42,初始纸幅18中的纤维可以偏转进入这些导管并重新进行排布,形成改进了的纸幅。在导管36形成的孔或开口41处可以看到加强构件33。加强构件33包括若干根沿机器方向排布的经纱53,该经纱与若干根沿垂直于机器方向排布的纬纱54相互交织在一起,从而形成了位于其间的空格39。图35c作了最好的说明,结构件40a(即经纱53和纬纱54)的一些部位,它包括加强构件33的加强组件40,位于加强构件的面向机器的面所在的平面Pk2的内部。加强构件33最好是多层的加强构件,它具有竖直方向堆积着的经纱53。如图35A所示。加强构件33的空格一般为导管36的几分之一。加强构件33强化了网架32而又不影响水份的排放以后空气通过导管36进行流通。
造纸带10的背面12如图35B和35C所示。图35B和35C表示了背面网纹,该结构是本发明的工艺所形成的。如图35B和35C所示,背面网格35a是不连续的。除了由本发明工艺所形成的背面网纹之外,背面网格35a将与向纸面网格34a非常相似。图35B表明:由本发明工艺所产生的背面网纹包括通道37,它在网架32的背面网格35a中形成了不规则构造38。背部网格35a被许多不连续的点所打断,这些不连续的点包括通道37。
图35c示出了本发明工艺制作的造纸带10的背面网格35a中通道37的某些一般性质。如图35C所示,通道37(的高度)位于加强构件的面向机器的面所在的平面Pk2的内部。此外,大多数通道37(其高度)位于加强构件的面向机器的面所在的平面Pk2与结构件40a的突起部位120之间。图35C还表明:大多数通常37中至少有一部分是位于加强构件33的空格39中(或至少在投影的空格区域),这样这些通道37的投影区域的一部分就与加强构件33的投影的开口区相一致。
更具体地说,如图35C所示,当加强构件33由多层织造的加强构件组成时,该结构具有许多垂直摞列的经纱53,结构件40a的突起部位120一般由经纱53和纬纱54的那些相应部位形成,这些部位是排布在加强构件33的面向机器的面52中,位于机器一侧的节点105b之间。向间隔的突起的部位120′是由第二层经纱D中的经纱53形成的。构成这些经纱53的底部的点53′组成一个表面,即所谓的“突起表面”,它构成一平面Rr。
图35C表明:位于加强构件33的空格39中的通道37的一些部位主要位于加强构件的面向机器的面所在的平面Pk2和间隔向内突起的部分(它构成突起平面)所在的平面Pr这二个平面之间。据信,这些通道37之所以这样定位,是因为,至少在所示出的特殊造纸带中,这一由经纱53的背面所形成的突起表面防止了可变形表面72的隆起部96a进一步向里发生变形并进入加强构件33的面向机器面52的内部,从而将树脂从空格39的其他部位挤出。
图35C还表明:某些通道37位于突起部位120的下方,该突起部位是由纬纱,例如纬纱54形成的。这些通道标作37″,在图35C中其剖面形状一般为三角形。这些通道37″的宽度,从纬纱54组成的节点105b2一直延伸至相邻的经纱53。换句话说,通道37″位于突起的纬纱区域所在的部位。进而言之,通道37″位于突起的纬纱区域之中某些部分,该部分位于机器侧的纬纱结点105b2与第二经纱层D中的相邻的经纱53之间。这些特殊通道37″的高度向内延伸直至纬纱54构成的突起部120。通道37和37″的分布相当规则并且组成一个总的图形。
现已对本发明的特殊实施例进行了描述和讲解,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明的原则和范围的情况下,可以作出各种各样的变化和改进,这是显而易见的。附属的权利要求书复盖了本发明范围内的所有的这些变化和改进。
Claims (25)
1、一种造纸带,它具有一个与纸接触的面和一个与该面相背的具有网纹的背面,该造纸带的特征在于包括:
一个网架,该网架具有一个第一表面,该表面确定了造纸带的与纸相接触的侧面,还具有一个第二表面,该表面与所说的第一表面相背,在所述第一表面与第二表面之间,有许多导管延伸,所述的第一表面具有一向纸面网格,它限定了所述的导管,所述的第二表面具有一个带有通道的背面网格,与所述导管不同,该通道在所述的背面网格中形成表面网纹状的不规则构造;
一个加强构件,它位于所述第一表面和所述第二表面中的至少一部分之间,所述加强构件具有一向纸面,一个向机器面,二者相背,还有许多空格,一个加强组件包括许多结构件,一个开口的投影区,它由所述空格的所在区域中的投影所限定,还有一个加强投影区域,该区域由所述加强组件的投影所限定,其中所述的某些结构件的一些部分位于加强构件的向机器面所在的平面的内侧,从而形成突起部分以及所说的通道位于所述加强构件的向机器面所在的平面的内侧,通常中的大多数处于加强构件的向机器面所在的平面与所述结构件的突起部位之间,所述的背部表面具有足够的流体通过能力,它允许至少约1,800标准厘米3/分的空气穿过所述的网纹表面而泄漏。
2、如权利要求1所述的造纸带,其中大多数通道中至少有一部分是处于所述的空格之中,这样,所述的通道的投影区域的一部分便与加强构件的开口投影区域的一部分相对应。
3、如权利要求2所述的造纸带,其中所述的加强构件包括一个编织元件,它具有若干结构件,该结构件包括许多沿机器方向延伸的经纱,经纱与许多横穿机器方向延伸的纬纱相互交织,并形成了经纬纱之间的空格,在加强构件的向纸面所在的平面中经纱与纬纱交叉处有许多向纸面的隆起结点,在加强构件向机器面所在的平面中的经纱与纬纱交叉处,有许多向机器面的隆起结点,所述的结构件的突起部位是由经纱和纬纱的某些部位形成的,这些部位位于所述加强构件的向机器面,在所述的向机器面的隆起结点之间。
4、如权利要求3所述的造纸带,其中加强构件包括一多层编织元件,所述沿机器方向延伸的经纱位于第一层和第二层之中,所述的第一层和第二层中的经纱沿互相垂直的方向摞列,所述的第一层与所述的交织纬纱一起形成加强构件的向纸面,所述的第二层与所述的交织纬纱一起构成加强构件的向机器面。
5、如权利要求4所述的造纸带,其中加强构件的突起部分形成一突起表面,其中所述通道中位于加强构件的空格中的那些部位主要处于加强构件的向机器面所在的平面与所述的构成突起表面的突起部分所在的平面之间。
6、如权利要求1-5所述的造纸带,其中所述的网架包括光敏树脂。
7、如权利要求6所述的造纸带,其中所述的向纸面网格宏观上是单平面的具有图案的而且是连续的。
8、如权利要求7所述的造纸带,其中所述的导管具有壁,该壁在第一表面和第二表面之间延伸,该壁限定了所述导管的内部以及所述网架的内壁,所述的内壁从网架的第一表面向网架的第二表面呈向外的锥形,这样就使向纸面网格的表面积小于网架的总表面积的约70%,而背面网格的表面积至少是网架的总表面积的约45%。
9、一种制造具有背面网纹的造纸带的方法,所述造纸带包括一加强构件和一树脂网架,树脂网架具有一第一表面,一第二表面,二表面相背,还有若干导管在第一表面和第二表面之间延伸,所述第一表面具有一向纸面网格,它限定了所述导管,所述第二表面具有一个带有若干通道的背面网格,与上述导管不同的是通道在背面网格中提供了表面网纹状的不规则构造,该方法的特征在于它包括如下步骤:
(a)提供一个具有可变形的体积不变的成形表面的成形装置;
(b)提供一个加强构件,它具有一个向纸面和一个向机器面,二者相背,还有若干空格和一个加强组件,该组件包括许多结构件,所述结构件的一些部分处于加强构件的向机器面所在的平面内部,从而形成突起部位;
(c)将所述加强构件的向机器面中的至少一部分带入与成形装置的成形表面相接触的状态;
(d)将加强构件的向机器面压入可变形的体积不变的成形表面中去,使成形装置的成形表面的某些部位变形并在加强构件的向机器面所在的平面和所述结构件的一些突起部位之间以及在某些空格内形成隆起部;
(e)在所述加强构件的至少一个侧面上施加一液体光敏树脂的涂层,使该涂层基本充满所述加强构件的中空区域并形成一个第一表面和一个第二表面,所述涂层的分布应使涂层的第二表面的至少一部分邻近所述成形装置的成形表面,加强构件的向纸面位于涂层的第一表面和第二表面之间,位于涂层第一表面和加强构件向纸面之间的那部分涂层形成一树脂覆盖区,其中成形表面的隆起部沿着涂层的第二表面,从某些部位将一部分涂层挤走,这些部位在加强构件的向机器面所在的平面与所述的突起部位之间,同时,这些部位还包括至少一部分所述的空格,从而在涂层的第二表面中形成了占领区域,该区域由所述的隆起部所限定;
(f)控制所述复盖区的厚度,使之达到预定值;
(g)提供一个具有不透明区和透明区的掩模,所述不透明区和透明区在掩模中共同组成予定的图形;
(h)将掩模置于液体光敏树脂的涂层和光化学光源之间,使掩模与涂层的第一表面相接触,掩模的不透明区将一部分涂层遮蔽,使之免受来自光源的光线照射,而透明区使涂层的其他部位暴露在光线中;
(i)使液体光敏树脂的涂层中未加遮挡的部位固化,而留下未固化的部分,这些部分由于掩模的作用,其液体光敏树脂涂层未暴露在光源之下因而未固化,这样就形成了一个部分成形的复合造纸带;以及
(j)将所有的未固化的液体光敏树脂基本上从部分成形的复合造纸带中去除,这样就在至少一部分的加强构件周围形成了一固化了的树脂网架,该网架具有许多导管,导管所在的区域是被掩摸的不透明区遮挡住的未经光线照射的区域,还有许多通道,该通道在网架的背面网格中提供了表面网纹状的不规则构造,背面网格区的位置相当于涂层的第二表面中被成形装置的成形表面中的隆起部所限定的部位。
10、如权利要求9所述的方法,它还包括这样一个步骤,即在将所述的加强构件的向机器面压入可变形的体积不变的成形表面之前,将液体光敏树脂的涂层施加在加强构件的向机器面的至少一部分上。
11、如权利要求9所述的方法,其中步骤(a)提供使成形装置具有一可变形的体积不变的成形表面,包括:(ⅰ)提供一成形装置,它包括一个具有圆形断面的辊筒,(ⅱ)提供使所述辊筒具有一可变形的体积不变的成形表面:其中步骤(d)将加强构件的向机器面压入可变形的体积不变的成形表面,包括对加强构件施加压力,以使加强构件将一作用力沿着与成形装置的成形表面垂直的方向施加,将该加强构件的向机器面压入到所述成形表面之中。
12、如权利要求11所述的方法,其中步骤(a)(ⅱ)提供使辊筒具有一可变形的体积不变的元件,该元件具有一个成形表面和一个形成整体接触的表面,该步骤包括(1)提供一可变形的体积不变的元件,该元件具有一个成形表面和一个形成整体接触的表面,以及(2)将所述元件的形成整体接触的表面放在所述的成形装置上。
13、如权利要求12所述的方法,其中所述可变形的体积不变的元件包括一层隔离膜,它防止所述成形装置被树脂沾污。
14、如权利要求9所述的方法,它还包括下述步骤:将一适合的隔离膜放置在加强构件与成形表面之间,以便隔离膜对成形表面进行保护,使之免于被树脂沾污。
15、如权利要求12所述的方法,还包括下述步骤:将一块适合的隔离膜放在所述元件的成形表面上,以便该膜对所述元件进行保护,使之免受树脂的沾污。
16、一种造纸带的制造方法,该造纸带具有网纹状的背面,所述造纸带包括一个加强构件和一个树脂网架,树脂网架具有第一表面和第二表面,二表面相背,还具有若干导管,这些导管在第一表面和第二表面之间延伸,所述第一表面具有一个向纸面网格,它对所述导管进行限定,所述第二表面具有一个带有通道的背面网格,该通道与导管有所区别,它在背面网格中形成表面网状的不规则构造,该方法的特征在于它包括如下步骤:
(a)提供一个成形装置,它包括一个圆形断面的辊筒,使成形装置带有一个可变形的体积不变的成形表面;
(b)提供一个加强构件,它具有一个向纸面,一个向机器面,二个面相背,还有若干空格及一个加强组件,该组件包括许多结构件,所述结构件的某些部分位于加强构件的向机器面所在的平面的内部,从而形成突起部位;
(c)将液体光敏树脂的第一涂层至少涂复到加强构件的向机器面上,使之至少部分地充满加强构件的中空区域;
(d)将加强构件的向机器面的至少一部分带入与成形装置的成形表面相接触的状态;
(e)将液体光敏树脂的第二涂层施加到加强构件的向纸面上,使第一涂层与第二除层结合成一个单一的涂层,该涂层具有一个第一表面和一个第二表面,所述涂层基本上填满加强构件的中空区域,涂层的分布使涂层的第二表面的至少一些部位靠近成形装置的成形表面,而且加强构件的向纸面位于涂层的第一和第二表面之间,其中位于涂层的第一表面与加强构件的向纸面之间的所述涂层的部分形成一个树脂覆盖区。
(f)控制所述覆盖区的厚度为一予定数值;
(g)对加强构件施加压力,将加强构件的向机器面压入可变形的体积不变的成形表面;该力是借助于加强构件沿着垂直于成形装置的成形表面的方向施加的,这一压力将加强构件的向机器面压入成形表面,同时导致成形装置的成形表面的局部变形,从而形成若干隆起部,这些隆起部位于加强构件的向机器面所在的平面与结构件的某些突起部位之间,还位于某些空格之中,这样,隆起部对涂层的某些部位沿着所述第二表面朝着突起部施加压力,这样就将一部分涂层从某些空间挤走,这些空间位于加强构件的向机器面所在的平面与所述突起部位之间,还位于所述空格的某些部位,从而在涂层的第二表面中形成了占领区域,该区域由所述隆起部位所限定;
(h)提供一个具有不透明区和透明区的掩模,不透明区和透明区在掩模中共同组成一予定的图案;
(i)将掩模置于液体光敏树脂的涂层与一光化学光源之间,使掩模与涂层的第一表面相接触,掩模的不透明区盖住了涂层的一些部位,使之不暴露在光源的光线之下,而透明区使涂层的其他部位不受遮挡;
(j)将液体光敏树脂涂层曝露在活性波长的光之下,借助掩膜的作用,将未加遮挡的那部分液体光敏树脂固化,剩下遮盖住的未固化部分,从而形成一部分成形的复合造纸带;以及
(k)将气部未固化的液体光敏树脂基本上从所述的部分成形的复合造纸带中去除,从而在所述至少一部分的加强构件的周围形成一固化的树脂网架,该网架具有若干导管,导管的位置在被掩模的不透明区遮住光线的那部分区域,还有若干通道,通道在网架的背面网格中形成表面网纹状的不规则构造,该不规则构造区域位于树脂涂层的第二表面的某些部位上,它由所述成形表面上的隆起部所限定。
17、如权利要求16所述的方法,其中步骤(a)之中,包括让成形装置具有一可变形的体积不变的成形表面,包括了(ⅰ)提供一个可变形的体积不变的元件,该元件具有一个成形表面和一个形成整体接触的表面,和(ⅱ)将所述元件的形成整体接触的表面放在成形装置上。
18、如权利要求17所述的方法,其中所述的可变形的体积不变的元件包括一隔离膜,它保护成形装置使之不被树脂沾污。
19、如权利要求16所述的方法,还包括如下步骤:将一适合的隔离膜夹在加强构件和成形表面之间,以便使该隔离膜对成形表面进行保护,使之不被树脂沾污。
20、如权利要求17所述的方法,还包括如下步骤:将一适合的隔离膜放在所述元件的成形表面上,使隔离膜保护所述元件不被树脂沾污。
21、用权利要求9或16的方法制造的具有背部网纹的造纸带。
22、一种制造结实、柔软、具有吸收能力的纸幅的方法,其特征在于它包括下列步骤:
(a)提供一种造纸纤维的水分散体;
(b)在一多孔表面上由所述的分散体成形为一造纸纤维的初始纸幅;
(c)使初始纸幅与根据权利要求1、2、4、5、7制造的造纸带的纸接触面相接触;
(d)使造纸带和初始纸幅穿过一真空源,借助真空源将一流体压差施加到初始纸幅上,流体压差从造纸带的背面被施加,穿过造纸带的导管使初始纸幅中的一部分造纸纤维偏转进入造纸带的导管中去,并通过导管排掉初始纸幅中的水份,而且使造纸纤维在初始纸幅中重新排布,进而由造纸纤维形成一种中间纸幅,上述过程是在这样一种情况下进行的,所述偏转过程的开始不晚于初始纸幅的脱水过程的开始;
(e)把中间纸幅放在造纸带和压印表面之间,将向纸面的网格压入中间纸幅,从而形成一造纸纤维的压印纸幅;以及
(f)将压印纸幅干燥。
23、如权利要求22所述的方法,它还包括如下步骤:在将向纸面的网格压入纸幅的步骤(f)之前,结合所述的造纸带对中间纸幅进行予干燥,使其浓度达到约30%至约98%,以形成造纸纤维的予干燥纸幅。
24、根据权利要求22的工艺制造的一种结实、柔软、有吸收能力的纸。
25、根据权利要求23的工艺制造的一种结实、柔软、有吸收能力的纸。
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