CN1109159C - 缩短的纤维素结构的制备方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种制备缩短纸幅的方法和装置。设置在液体可渗透造纸织物(20)上的湿纸幅(60)在两个平行且相对的第一和第二压榨表面(11，12)之间进行压榨；第一压榨表面(11)接触纸幅(60)，而第二压榨表面(12)接触织物(20)。在连续方法中，压榨表面，纸幅以及织物(20)在机器方向运行。在压力下，至少纸幅的选定部分将变得致密化并粘附至能用起皱粘合剂(91)进行处理的第一压榨表面(11)上。对所述第一表面(11)进行加热，以便在两表面之间产生温度差。温度差将使包含在纸幅(60)中的水份从纸幅中流入织物(20)中，借此使纸幅干燥。在纸幅从压力中释放之后，通过起皱或通过将纸幅传递至更慢运行的引纸织物上而使纸幅缩短。利用刮刀刀片(73)进行起皱操作，所述刮刀与其中粘附有纸幅的起皱表面并置。可以使起皱粘合剂根据预定的图案沉积至起皱表面上。起皱表面可以是第一压榨表面。在缩短处理之后，纸幅可以选择性地进行压光。

Description

缩短的纤维素结构的 制备方法和装置

                          发明领域

本发明涉及强韧、柔软、吸收性纤维素纸幅的制备方法和装置。更准确地说，本发明涉及缩短的纸幅的制备方法和装置。

                          发明背景

纸产品可用于多种用途。在现代工业社会中时常使用毛巾纸，搽面纸，卫生纸等等。对这些纸产品大量的需求造成了对这些产品更新换代的要求。如果纸产品如毛巾纸，搽面纸，卫生纸等等需完成其预定的任务并被广泛接受的话，它们必须拥有一定的物理特性。在这些特性中，较为重要的是吸收性，柔软性和强度。

吸收性是使纸张能吸收并保留流体，特别是水、水溶液和悬浮液的纸张特性。重要的不仅是给定纸张保留流体的绝对量，而且是纸张吸收流体的速率。柔软度是：当消费者将纸张用于预定的用途时，所感受到的令人愉快的触感。强度是纸张在使用期间保持其物理完整性的能力。

在纸幅的强度和密度之间有着明确的关系。因此，人们一直努力生产出高度致密的纸幅。其中之一的方法披露于：US4,112,586(1978年9月12日授权)；US4,506,456和4,506,457(均于1985年3月26日授权)；US4,899,461(1990年2月13日授权)；US4,932,139(1990年6月12日授权)；US5,594,997(1997年1月21日授权)，前述专利均授权于Lehtinen；和US4,622,758(1986年11月18日授权于Lehtinen等人)；US4,958,444(1990年9月25日授权于Rautakorpi等人)中。所有这些专利均转让给了芬兰的Valmet公司，并且在此将其引入作为参考。

前述专利所述的技术，在各实施方案中主要使用一对运动的无端带，以便对被压榨并载在所述带之间且与之平行的纸幅进行干燥。所述带有着不同的温度。热梯度使水份从接触纸幅的相对热的带流向接触织物、水份将在其中冷凝的相对冷的带。尽管该技术能生产出高度致密、硬挺且强韧的纸张，但该方法不适合于生产强韧、同时柔软的纸张，所述纸张适用于所述的一次消费品，如搽面纸，毛巾纸，餐巾纸，卫生纸等等。

在造纸领域熟知的是，纸张密度的增加通常降低纸张的吸收性和柔软度特性，这两个特性对于上述的一次消费品来说是十分重要的。纸张缩短可以使其厚度，吸收性，以及柔软度增加。在此所使用的术语缩短指的是：干纸幅长度的减小，它是由施加至纸幅上的能量所造成的。通常，在纸幅缩短期间，纸幅中的纤维将发生重排，伴随着纤维与纤维间键的至少部分断开。可以若干种方法的任一种来完成缩短。最为常用的方法是起皱，在该方法中，使干燥的纸幅粘附至平滑的表面上，通常是扬克式烘缸的表面上；然后利用刮刀刀片从该表面上取下纸幅。所述起皱方法披露于与本发明具有共同受让人的US4,919,756(1992年4月24日授权于Sawdai)中，在此将其引入作为参考。另一种方案或作为附加的，缩短可以通过湿微缩来实现，这一方法披露在与本发明具有共同受让人的US4,440,597(1984年4月3日授权于Wells等人)中，在此将其引入作为参考。

在其中主要目的在于形成均匀致密的强韧纸张(如纸板)的任何方法中，使用缩短将会引起强烈反对。与生产均匀致密纸张的方法形成对照的是，本发明受让人目前制得的纤维素结构包含：最通常是由密度差来限定的多个微观区域。不同密度的纤维素结构由下列步骤制得：首先，将真空施加至与造纸织物缔合的湿纸幅上，借此使部分造纸纤维挠曲，以便产生低密度微观区，第二步是，以相对短的时间周期，对包含非挠曲造纸纤维的纸幅部分对着硬表面如扬克式烘缸的表面进行压榨，以便形成高密度的微观区。最终纤维素结构的高密度微观区将产生强度，而低密度微观区将有助于柔软度，松厚性和吸收性。

所述不同密度的纤维素结构可以利用包含增强结构和树脂骨架的穿透干燥造纸带来生产，所述造纸带描述于与本发明具有共同受让人的US4,514,345(1985年4月30日授权于Johnson等人)；US4,528,239(1985年7月9日授权于Trokhan)；US4,529,480(1985年7月16日授权于Trokhan)；US4,637,859(1987年1月20日授权于Trokhan)；US5,334,289(1994年8月2日授权于Trokhan等人)中。在此将这些专利引入作为参考。

业已发现，通过下述方法可以成功地生产出柔软且同时强韧的不同密度的纸幅：首先在两个压榨表面之间使纸幅的至少选定部分高度致密化；然后，从压榨期间已粘附至其上的压榨表面之一上使纸幅起皱。在此将题目为“不同密度纤维素结构及其制备方法”(1997年6月6日以Trokhan等人的名义申请)和“纤维结构及其制备方法”(1997年8月15日以Trokhan等人的名义申请)的与本发明具有共同受让人的共同待批专利申请引入作为参考。另外还发现，在这些方法中可以有益地完成纸幅的缩短，可完全取消扬克式烘缸作为起皱表面。

因此，本发明的目的是提供一种制备缩短的、强韧且同时柔软的纸幅的改进的造纸方法，该方法无需使用扬克式烘缸。

                            发明概要

将湿纸幅设置在有纸幅侧(与纸幅接触)和与纸幅侧相反的背侧的流体可渗透的造纸织物上。在两个平行且相立的第一和第二压榨表面之间对纸幅和织物进行压榨。第一压榨表面接触纸幅，而第二压榨表面接触造纸织物的背侧。所述压榨表面可以是平坦的或者是弯曲的。如果需要，在造纸织物和第二压榨表面之间还可以提供另一织物。

在优选的连续方法中，每个压榨表面优选是无端带材，且造纸织物也是无端带。使纸幅和造纸织物带夹在第一和第二带材之间并借此在两者形成的压区内进行压榨。通过压榨机构控制对纸幅压印的压力，所述机构包括但不局限于与带材并置并使带材相互挤推的装置。另外，还可以通过带的纵向张力和其间包含压区的带材部分之间的间隙来控制压力。

纸幅和织物在机器方向运动。第一压榨表面可以是光滑的或构图的，同样地，带的纸幅侧也可以是构图的。对于带有构图纸幅侧的带而言，优选带有连接至增强结构的树脂骨架的带。

对第一压榨表面进行加热，以便在第一压榨表面和第二压榨表面之间产生温度差。另外，也可以对第二压榨表面进行加热至相对于第一压榨表面更低的温度。另一种方案是，可以使第二表面保持在室温，或进行冷却。温度差使得包含在纸幅中的水份从相对热的区域移向相对冷的区域(由于至少部分蒸发，随后冷凝)，例如从纸幅进入织物中，借此使纸幅脱水。

在其中使第一压榨表面将纸幅压入带中的由第一压榨表面和第二压榨表面产生的压力下，纸幅的至少选定部分将变得致密化，并粘附至能用起皱粘合剂进行处理的第一压榨表面上。可以均匀地或根据预选的图案将起皱粘合剂施加至第一压榨表面上。粘合剂涂布器可以包括：印刷辊，喷嘴，挤出装置，以及本领域已知的其它装置。

在对纸幅卸压之后，通过缩短机构使纸幅缩短。可以通过将纸幅从第一压榨表面传递至运动更慢的引纸织物上，通过起皱，或通过这两者的结合来完成缩短。

优选的是，利用与起皱表面并置的起皱刮刀刀片进行起皱，所述起皱表面带有粘附至其上的纸幅。起皱表面包含第一压榨表面。或者，起皱表面包含与第一压榨表面分离的表面。尽管起皱可以用光滑起皱表面和构图起皱表面，但优选的是，起皱表面在机器方向是光滑的，以致起皱表面相对于起皱刮刀的移动不会在机器方向受到阻碍。

另外，通过将纸幅从第一压榨表面传递至运动更慢的引纸织物上的缩短还可以同时利用光滑和构图的两种第一压榨表面。运动更慢的引纸织物，其优选的速度为第一压榨表面运行速度的约95％至约75％。优选的引纸织物包括无端带，优选具有带纹理构造的接触纸幅的表面，以便在引纸织物的接触纸幅表面和在其上传送的纸幅之间提供所需的摩擦。优选的是，恰好在纸幅传送至引纸织物之前，其稠度至少约30％。另外，在缩短之后，还可以选择性地进行压光处理。

尽管就制备不同密度的纸幅概要地描述了本发明的方法和装置，但所述方法和装置同样地也可用于制备密度基本均匀分布的纸幅。

                        附图概述

图1是本发明的连续方法和装置一举例性实施方案的简略侧视图，示出了利用起皱刮刀刀片进行缩短的纸幅。

图1A是沿图1中箭头1A截取的装置的局部视图，示出了粘合剂涂布器，所述涂布器包含许多将粘合剂喷至起皱表面上的喷嘴。

图2是本发明连续方法和装置的简略侧视图，示出了通过将纸幅从造纸织物传递至引纸织物上而使其缩短的纸幅。

图3是本发明连续方法和装置另一实施方案的简略侧视图，示出了通过将纸幅将纸幅从第一压榨表面传递至引纸织物上而使其缩短。

图4是本发明连续方法和装置的简略侧视图，示出了：利用真空引纸板，通过从造纸织物传递至引纸织物上而使其缩短的纸幅。

图5是本发明连续方法和装置的简略侧视图，示出了：通过将纸幅从第一压榨表面传递至引纸织物上，然后利用辅助压榨表面对纸幅进行压榨，并从凸状起皱表面使纸幅起皱，而使其缩短的纸幅。

图6是本发明连续方法和装置的简略侧视图，示出了：通过将纸幅从第一压榨表面传递至引纸织物上，然后利用辅助压榨表面对纸幅进行压榨，并从凹状起皱表面使纸幅起皱，而使其缩短的纸幅。

图7是本发明连续方法和装置的简略侧视图，示出了：通过将纸幅从第一压榨表面传递至引纸织物上，然后从平坦起皱表面使纸幅起皱，而使其缩短的纸幅。

图7A是沿图7中箭头7A截取的装置的简略局部视图，示出了包含与起皱表面接触的印刷辊的粘合剂涂布器。

图8是纸幅和造纸带在第一压榨表面和第二压榨表面间压榨时的简略局部横截面图，所述第一压榨表面有在其中延伸的三维图案。

图9是示于图8并沿图8的线9-9截取的第一压榨表面的简略顶视图。

图9A是：包含在机器方向延伸的纵向条的第一压榨表面另一实施方案的简略顶视图。

图10是：可用于本发明的造纸带(与纸幅缔合所示的)一实施方案的简略局部横截面图，所述造纸带包括连接增强结构的基本连续的骨架且有独立的挠曲导管。

图11是示于图10且沿图10中线11-11截取的造纸带的简略顶视图。

                          发明详述

本发明的方法包括按如下所述的一般时间顺序进行的一些操作步骤。然而，应理解的是，下述的这些步骤是用来帮助读者理解本发明的方法，并且本发明并不局限于只有一定数量或步骤排列的这些方法。可能的并且在某些情况下甚至是优选的是，使下面的至少一些步骤结合，以致使这些步骤能同时进行。同样地，在不脱离本发明的范围下，也能将下面的至少一些步骤分成两步或多步。

首先，提供如示于图1-7中的装置10。本发明的装置10包含：第一压榨表面11和与第一压榨表面平行且相对立的第二压榨表面12。所述第一压榨表面和第二压榨表面11，12其间能接收：与支承纸幅60的造纸织物20缔合的湿纤维素纤维的纸幅60。另外，装置10还包含用于将压榨表面11，12彼此相向移动的压榨机构30，借此在压榨表面11，12之间对纸幅60和造纸织物20进行压榨，结果是，第一压榨表面11接触纸幅60，而第二压榨表面12接触织物20。

提供在第一压榨表面11和第二压榨表面12之间产生温度差的机构40。在若干个附图中，用于产生温度差的机构40简略地以用于加热第一压榨表面11的加热装置41，以及可供选择的用于冷却第二压榨表面12的冷却装置42示出。另外用于产生温度差的机构40还可以包含：对第一压榨表面11的蒸汽加热和/或对第二压榨表面12的水冷却。另外，在本发明的装置10中，也可以使用在第一压榨表面11和第二压榨表面12之间产生温度差的其它常规机构。当然，第二压榨表面12不是必需地进行冷却：它可以维持在室温，或者可以加热至低于第一压榨表面11温度的温度。重要的因素是，维持温度差足以使包含在纸幅60中的水份从第一压榨表面11流向第二压榨表面12，这是由于至少部分蒸发，加之以冷凝所致。

为了在机器方向(MD)移动与纸幅60缔合的压榨表面11，12和织物20，提供传动机构50。在本发明的装置10中，可以使用多种本领域熟知的传动机构。

装置10还包含：当纸幅60在压榨表面11，12之间的有利释放后，用于使纸幅60缩短的缩短机构70。该缩短机构70将在下面进行详细的讨论。

在此使用的术语“造纸织物”为包括固定式造纸板和无端造纸带的一般性术语。在优选的连续方法中，造纸织物的片段将示于图1-7中，造纸织物20包含：在阐明本发明的若干附图中由方向箭头MD指示的、在机器方向运行的无端带。在此使用的术语“织物”和“带”是同义的并且可相互换用。

可以将多种造纸带用作本发明的织物20。其例子包括与本发明具有共同受让人的美国专利：US4,514,345(1985年4月30日授权于Johnson等人)；4,528,239(1985年7月9日授权于Trokhan)；4,529,480(1985年7月16日授权于Trokhan)；4,637,859(1987年1月20日授权于Trokhan)；5,334,289(1994年8月2日授权于Trokhan等人)；5,628,876(1997年5月13日授权于Ayers等人)；在此将其引入作为参考。

另外，与本发明具有共同受让人的美国专利US4,239,065(1986年12月16日以Trokhan的名义授权，在此引入作为参考)披露了能用于本发明的带20。在US4,239,065中披露的带没有树脂骨架；该带的纸幅侧由以在整个带中以预定图案分布的、相互交织长丝的、同平面交叉所限定。

能用作本发明方法中的带20的另一种带披露于：EP-A-0 677 612A2(1995年4月12日申请)中。

在本发明中，优选如图5和图6中所示的、带有作为增强结构25的纺织元件的带20。然而，可将毛毯用作增强结构来制备带20，如下列文献中所述：US5,556,509(1996年9月17日授权于Trokhan等人)和以Trokhan等人的名义于1995年2月15日申请的US08/391,372，其发明名称为：“将可固化树脂施加至供造纸使用的基材上的方法”；以Trokhan等人的名义于1995年6月5日申请的US08/461,832，其发明名称为：“包含毛毯层和光敏树脂层的纸幅构图装置”。这些专利和专利申请均为与本发明具有共同受让人的并在此引入作为参考。

在简略示于图1-7中的优选连续方法中，第一压榨表面11是第一无端带材31的表面，而第二压榨表面12是第二无端带材32的表面。传送机构50简略地表示为包含旋转的转向辊，其中无端带材31和32绕所述转向辊在机器方向MD运行。第一无端带材31绕转向辊51和52运行；而第二无端带绕转向辊55和56运行。第一和第二带材31，32均有图1-7中方向箭头V1简略表示的第一速度V1。

第一和第二压榨表面11和12的其它实施方案也可以用于本发明的装置中。正如在背景技术中指出的那样，在此引入作为参考的下列美国专利示出了压榨表面的不同的排列或其等同物：US4,112,586(1978年9月12日授权)；US4,506,456和4,506,457(均于1985年3月26日授权)；US4,899,461(1990年2月13日授权)；US4,932,139(1990年6月12日授权)；US5,594,997(1997年1月21日授权)；US4,622,758(1986年11月18日授权)；和US4,958,444(1990年9月25日授权)。作为例子，第一压榨表面11和第二压榨表面12其中之一可以包含旋转圆柱体的表面(未示出)。

在图1-7中，第一和第二压榨表面11，12限定X-Y平面。在此使用的X-Y平面是与带20的总体平面平行的参考平面。垂直于X-Y平面的方向是Z-方向。带20的厚度和纸幅60的厚度在Z-方向进行测量，并且相互缔合的纸幅60和带20在带材31，32之间于Z-方向进行压榨。本领域熟练技术人员将理解的是，压榨表面11，12无需是平面的并且可以包含弯曲的表面(未示出)，在这种情况下，Z-方向是与弯曲压榨表面任一点的切线垂直的方向。

在造纸过程中，机器方向MD表示与纸幅60(及带20)通过造纸设备平行的方向，并且与纸幅运动的方向相同。横向CD与机器方向MD相互垂直，并且平行于纸幅60和带20的总体平面。本领域普通技术人员将理解的是，如果压榨表面11，12是弯曲的，那么机器方向MD跟随压榨表面11，12的弯曲形状。

第一和第二压榨表面11，12之间将形成用来接收其上有纤维纸幅60的带20的压区。在此使用的术语“纤维纸幅”包括：包含纤维素纤维，合成纤维，或其任意组合的任何纸幅。纤维纸幅60可以借助本领域已知的任何造纸方法来制备，这些方法包括但不局限于常规的方法和穿透干燥法。合适的纤维可包括：回收或二次造纸纤维，以及新鲜的造纸纤维。这些纤维可以包含阔叶木纤维，针叶木纤维，和非木质纤维。利用本发明的方法和装置生产出的最终纸幅，其定量优选从约6至约40磅/3000平方英尺。

当然，正如本领域熟练技术人员容易理解的那样，形成所述纤维纸幅的各步骤可以先于提供纤维纸幅60的步骤。例如，造纸纤维水分散体的制备设备披露于US3,994,771(1976年11月30日授权于Morgan和Rich)中，在此将其引入作为参考。造纸纤维水分散体的制备方法和水分散体的特性详细地描述于US4,529,480(1985年7月16日授权于Trokhan)，在此将其引入作为参考。

优选但不是必须的是，纤维纸幅60包含潜在液态的固有聚合物(fluid-lantent indigenous polymer)。优选的潜在液态的固有聚合物选自：木素，半纤维素，抽提物，及它们的组合。如果希望，也可以使用其它种类的潜在液态的固有聚合物。EP-A 0 616 074 A1披露了借助湿压榨法并将湿强度树脂添加至造纸纤维中而形成的纸页。

另一种方案或作为附加的，在形成纸幅60之前，可以独立于造纸纤维而提供潜在液态的固有聚合物，并添加至纸幅60中(或添加至纤维中)。如果纤维本身不含足量潜在液态的固有聚合物，或本身根本不含潜在液态的固有聚合物(如合成纤维)，那么，优选独立地使潜在液态的固有聚合物沉积于纸幅60中或沉积于纤维中。可以基本纯化合物的形式，将潜在液态的固有聚合物沉积至纸幅60(或纤维)之中或之上。另外，可以包含潜在液态的固有聚合物的纤维素纤维的形式沉积潜在液态的固有聚合物。此外，还可均匀地添加潜在液态的固有聚合物，或(另一种方案是)以独立点的形式来添加。所述独立点可以构成预定的图案，并且可以与纸幅的高度致密化微观区对准或不对准。

当纸幅60在第一和第二压榨表面11，12之间进入压区时，优选的是，纸幅60的纤维稠度为约5％至约60％，更优选的是，恰好在压榨表面11，12之间被压榨之前(在图2的位置B处附近)，纸幅60的纤维稠度为约15％至约50％。

使纸幅60和带20夹在第一和第二压榨表面11，12之间，以致使第一压榨表面11接触纸幅60，而第二压榨表面12接触带20的背侧。压榨机构30使第一压榨表面和第二压榨表面彼此相向压榨。示于图1-3中的压榨机构30包括：使带材31和32的相应部分(在Z-方向)彼此压榨的部件，其中这些相应部分之间将形成压区。将在此使用的其间形成压区的带的相应部分定义为带材31和32的“压区形成部分”。简略示于图1-3中的压榨机构30可以与辊51，52，55，和56无关地进行操作。然而，取决于纸幅60希望的致密程度，以及对于有一定厚度的任何给定带20，可以只借助校正带材31和32之间所选的间隙及其纵向(及机器方向)张力，而使纸幅60和带20在带材31和32之间进行压榨。在后者的情况下，压榨机构30包含控制带材31和32之间间隙和带张力的装置。

图1，2，和3简略地示出了用来在第一和第二压榨表面11，12之间产生温度差的机构40，如包含加热装置41和冷却装置42。加热装置41在第一带材与纸幅60接触之前对第一带材31的一部分进行加热；而冷却装置42在第二带材32与纸幅60接触之前对第二带材32的一部分进行冷却。因此，当第一带材31将纸幅压印入带20中时，第一带材31也将对纸幅60的一侧进行加热，与此同时，第二带材32将同时对接触纸幅60另一侧的带20进行冷却。温度差将使包含在纸幅60中的水份从相对热的一侧流向相对冷的一侧，这是由于水份的至少部分蒸发，随后冷凝所致。如果合适的话，也可以使用机构40的其它实施方案，以及加热和冷却装置41，42的其它排列，这些在本领域中均是熟知的。例如，当第一带材31的压区形成部分与纸幅60接触时，可以对它进行加热(图2B)，另一种方案或作为附加的，可以在接触纸幅60之前对其进行加热。类似地，第二带材32的压区形成部分可以同时地进行冷却(未示出)。

如上所示，在第一和第二带材31，32之间产生的温度差将使包含在纸幅60中的水份从相对热的区域移动至相对冷的区域，即流向并流入带20中。因此，带20优选应有足够的空隙体积量，以便能积累从纸幅60流入其中的水份。如果需要，可以使用与带20并置的辅助织物，以便接收来自纸幅60的水份。

图8和9示出了构图的第一压榨表面11的一个实施方案。在图8和9中，第一压榨表面11包含基本连续的、宏观单平面、且构图的网状区域11a，和在整个网状区域内分布且被网状区域11a所包围的许多不连续的凹区11b。如图8中最佳示出的那样，网状区域11a在Z-方向上从凹区11b的平面突出。正如在下面将更为详细讨论的，连续网状区域11a使得利用起皱刮刀刀片能从所述网状区域进行起皱。

如图8和9中所示，纸幅60的选定部分61(在Z-方向)相应于第一压榨表面11的网状区域11a；而纸幅60的部分62(在Z-方向)相应于第一压榨表面11的凹区11b。因此，当第一压榨表面11将纸幅60对着带20进行压榨时，第一压榨表面11的网状区域11a将主要地使选定部分61致密化，而不使纸幅60的其余部分(包括部分62)致密化(或者如果需要的话进行更低程度的致密化)。根据网状区域11a的具体图案，第一压榨表面11对纸幅60进行压花。在最终纸产品中，纸幅60的致密部分61形成具有图案的连续的网状区域61，在平面图内该图案与第一压榨表面11的网状区域11a的图案基本相同。最终纸产品的连续且致密的网状区域61提供强度，而低密度部分62产生提供柔软度和吸收性的松厚性。

如果需要，纸幅60的部分62还可以被第一压榨表面11的凹区11b压印。在这种情况下，部分61和部分62均为致密的，但其密度不同。在施加至部分61上的压力和施加至部分62上的压力之间的压力差可以通过构图的第一压榨表面11的网状区域11a的表面和构图第一压榨表面11的凹区11b限定的表面之间的距离来控制。

除网状区域11a以外或作为其替代物，构图的第一压榨表面11也可以包含不连续的突起(与凹区11b相反)。这些实施方案没有进行阐明，但本领域熟练技术人员将容易理解。在图8和9中，例如通过颠倒11a和11b的参考号，本领域普通技术人员将容易设想出包含凹区和在Z-方向上从网状区域延伸出的许多不连续的突起。图9A示出了第一压榨表面11的另一实施方案。在图9A中，第一压榨表面11包含：被纵向凹区12b分开的基本连续的纵向条12a。

图10和11示出了基本上无图案的第一和第二压榨表面11，12。在图10和11中，带20包含与增强结构25连接的骨架21。骨架21有纸幅侧表面21a和背侧表面21b。骨架21的纸幅侧表面21 a限定带20的纸幅侧20a；而背侧表面21b限定带20的背侧20b。许多挠曲导管22在骨架21的纸幅侧表面21a和背侧表面21b之间延伸。增强结构25设置在骨架21的纸幅侧表面21a和背侧表面21b之间。这种带描述于上面描述且引入作为参考的若干种与本发明具有共同受让人的美国专利中。如果需要，可以根据与本发明具有共同受让人且在此引入作为参考的美国专利使带20的背侧20b有一定的纹理构造：US5,275,700(1994年1月4日授权于Trokhan)；US5,334,289(1994年8月2日授权于Trokhan等人)；US5,364,504(1994年11月15日授权于Smurkoski等人)。在图10和11中，(在Z-方向)相应于纸幅侧表面21a的纸幅60的选定部分61对着第一压榨表面11进行压榨，并借此致密化，而在Z-方向相应于挠曲导管22的纸幅60的部分62不遭受致密化作用(或如果需要的话，经受程度小得多的致密化作用)。

在图10和11示出的实施方案中，骨架21包含基本连续的图案，而许多挠曲导管22包含许多不连续的孔或开口，这些孔或开口从骨架21的纸幅侧表面21a延伸至背侧表面21b。优选的是，不连续的导管22以预选的图案排列在骨架21中，更优选的是，导管22的排列图案是非随机的且是重复的，例如，连续成网状的图案。有连续骨架21和不连续导管30的造纸带20主要披露于与本发明具有共同受让人且在此引入作为参考的美国专利中：US4,528,239(1985年7月9日授权于Trokhan)；US4,529,480(1985年7月16日授权于Trokhan)；US4,637,859(1987年1月20日授权于Trokhan)；US5,098,522(1992年5月24日授权于Trokhan等人)；US5,275,700(1994年1月4日授权于Trokhan)；5,334,289(1994年8月2日授权于Trokhan)；和US5,364,504(1985年11月15日授权于Smurkoski等人)。

另外，带20也可以有这样的骨架21，所述骨架包含：从增强结构25延伸且被基本连续的挠曲导管区域彼此分开的许多不连续的突起。该实施方案没有在附图中示出，但本领域普通技术人员将很容易设想出。单个的突起可以具有或不具有在其中分布并且从骨架21的纸幅侧表面21a延伸至背侧表面21b的不连续的挠曲导管。有包含不连续突起的骨架21的造纸带20主要披露于与本发明具有共同受让人且在此引入作为参考的美国专利中：US4,245,025(1993年9月14日授权于Trokhan等人)，和US5,527,428(1996年6月18日授权于Trokhan等人)。另外，也可以根据EP-A-95105513.6，公开号为0 677 612 A2(1995年4月12日申请，发明人：Wendt等人)的欧洲专利申请来制备有突出织物平面的不连续突起的造纸带20。

在本发明中使用的术语“基本连续的”指的是：尽管不是优选的，但绝对几何连续性的间断可以是允许的，只要这些间断不会负面地影响带20的性能。另外还应特别指出的是，下列实施方案(未示出)是可能的：其中骨架21绝对连续性的间断或连续导管22绝对连续性的间断为带20整个设计的一部分。

与其特定的实施方案无关，带20优选在至少一个方向上，特别是从纸幅侧20a至背侧20b的方向上是液体可渗透的。在此使用的术语“液体可渗透的”指的是：纤维浆的液体载体，或气体如空气或蒸汽可以在没有明显障碍下通过带20的状态。

根据本发明，在纸幅60和与其缔合的带20在第一和第二压榨表面11，12之间压榨之后，通过缩短机构70，纸幅60将经受缩短处理。图1-7示出了若干使本发明纸幅60缩短的举例性实施方案，这些例子既不是唯一的，也不是穷举的。取决于特别的实施方案，纸幅60在缩短步骤开始之前(图1，3，5，6，和7)或几乎与之同时(图2和4)从带20上分离。

图1示出了：有缩短机构70的装置10，所述缩短机构包含与第一压榨表面11并置的起皱刮刀刀片73。起皱可以根据与本发明具有共同受让人的美国专利US4,919,756(1992年4月24日授权于Sawdai)来完成，在此将其引入作为参考。常规的起皱刮刀刀片73对着起皱表面设置，以便在刮刀和起皱表面之间产生一冲击角，其中该冲击角从约70度至约90度。另外还可以使用清洗刮刀(本领域中是熟知的并因此没有示出)来清除在起皱表面上积累的杂质和过量的涂层。优选的是，在压榨步骤期间，使纸幅60粘附至第一压榨表面11上。根据本发明，起皱粘合剂可以直接施加至起皱表面上。可以使用本领域熟知的起皱粘合剂，它们包括：聚乙烯醇，动物基的蛋白胶，或它们的混合物。与本发明具有共同受让人的US3,926,716(1975年12月16日授权于Bates，在此引入作为参考)披露了聚乙烯醇起皱粘合剂。US4,501,640(1985年2月26日授权于Soerens)；US5,187,219(1993年2月16日授权于Fuman，Jr.)；US5,494,554(1996年2月27日授权于Edwards等人)描述了各种起皱粘合剂。另外，各种增塑剂也可以选择性地与起皱粘合剂一起使用。例如，以CREPETROL R6390出售的增塑剂可得自Hercules公司(Wilmington，DE)。

可以将起皱粘合剂均匀地施加至第一压榨表面11上。或者，可以使起皱粘合剂沉积成不连续的点，连续的区域，或其组合。在不均匀沉积起皱粘合剂的情况下，图案可以是随机的，或非随机和重复的。非随机图案是优选的。不连续点或区域可以包括预选的图案。预选图案可以与纸幅60的部分61对准，部分61相对于纸幅60的其余部分(包括部分62)是高度致密的。作为印刷辊92(图1，6，7，和7A)，喷嘴91(图1A和5)，以及挤出装置(未示出)的所述装置在本领域中是熟知的，并可以用作本发明中的粘合剂涂布器。

图1A简略地示出了包含许多喷嘴91的粘合剂涂布器90。所述喷嘴91可以在横向进行排列，以便以许多分离的，且通常机器方向的条91a的形式连续地沉积起皱粘合剂。当然，条91a无需包含图1A中示出的直线。本领域熟练技术人员将理解的是，许多喷嘴91往复的横向移动将产生条91a的正弦曲线图案(未示出)。正弦曲线条可以是同相或不同相的，或者它们可以是相互平行或不平行的。其中条相互交错的图案是可能的。另外还应指出的是，其中某些喷嘴在横向往复地移动，而其它喷嘴不移动这样的排列也是可能的。所述的排列将产生大致直线条和正弦曲线条(未示出)的组合。同样地，条91a无需是连续的；粘合剂条91a中的间断是可能的并且甚至可能是希望的。

图7A示出了粘合剂涂布器90的另一实施方案。在图7A中，印刷辊92与起皱表面75接触，借此，根据特定的预定图案92a，使粘合剂沉积至起皱表面75上。尽管图7A示出了有构图表面的印刷辊，但带有光滑表面的印刷辊也可以用来将粘合剂施加至第一压榨表面11上，例如在图9和9A中示出的第一压榨表面11上。由于图9和9A中示出的第一压榨表面11包含在Z-方向延伸的元件，因此，带有光滑表面的印刷辊只将(或主要地将)粘合剂沉积至所述延伸元件的表面上。

本领域熟知的将粘合剂施加至起皱表面上的其它方法也可用于本发明。例如，US3,911,173(1975年10月7日授权于Sprague，Jr.)；US4,031,854(1977年6月28日授权于Sprague，Jr.)；和US4,098,632(1978年7月4日授权于Sprague，Jr.)披露了一种螺旋形粘合剂沉积喷嘴。这些喷嘴使用圆周取向的许多空气喷嘴，以便当粘合剂从喷嘴中排出并挤出至要粘性结合的层压材料的表面上时，产生粘合剂丝的螺旋图案。

US4,949,668(1990年8月21日授权于Heindel等人)披露了将热熔融粘合剂以半摆线形图案沉积至基材上的装置。半摆线形图案紧密地控制粘合剂长丝的横向定位，以便减少过度喷涂和浪费。

US4,891,249(1990年1月2日授权于McIntyre)和US4,996,091(1991年2月26日授权于McIntyre)披露了：产生液态纤维粘合剂液滴以及纤维和液滴混合物的装置和方法。通过使对称地围绕粘合剂长丝的压缩空气圆锥体经过漏斗而产生纤维，液滴及其混合物。这将产生随机排列成交叉纤维的图案，并沉积至层压材料的表面上。

与本发明具有共同受让人的US5,143,776(1992年9月1日授权于Givens并在此引入作为参考)披露了以纵向取向条施加的粘合剂。所述条或者以螺旋形沉积，或者优选地以熔喷图案沉积。

将粘合剂成图案地施加至起皱表面上可能是有益的，这是因为这将能控制纸幅60与起皱表面的粘附程度。在利用起皱刮刀进行起皱处理之前，纸幅粘结至起皱表面上的粘附程度据信是确定起皱后纸幅柔软度，松厚性，吸收性，以及延伸性的关键因素。成图案地将粘合剂施加至起皱表面上将产生：纸幅与起皱表面不同粘结力的状态，并因此产生具有不同区域的纸幅。

根据本发明，起皱表面可以有不同的形状：凸状的(图1和6)，平坦的(图7)，以及凹状的(图5)。图5中示出的凹状起皱表面75可由起皱刮刀73产生的压力而形成。另一种方案或作为附加的，凹状起皱表面也可以与起皱刮刀产生的压力无关地形成。为形成平坦的起皱表面，在起皱刮刀与起皱表面接触的区域中，提供用于起皱表面的支承体，可能是有益的。图7A示出了：在起皱刮刀73与起皱表面75并置的区域中，通过辊77支承的起皱表面75。

起皱刮刀73可以包含锯齿状图案。US5,656,134(1997年8月12日授权于Marinack等人)；US5,685,954(1997年11月11日授权于Marinack等人)；和US5,690,788(1997年11月25日授权于Marinack等人)披露了一种具有起伏倾斜表面的起皱刮刀，该表面具有整个成形的细锯齿。

图2-7示出了本发明的方法和装置，其中缩短步骤包括：使纸幅60从造纸带20和/或第一压榨表面11传递至引纸织物111上。在第一和第二压榨表面11，12之间的压区内对纸幅60压榨之后，引纸织物111接收纸幅10。图2-7简略地示出若干缩短机构的实施方案，所述机构包含以第二速度V2运动的引纸织物111。第二速度V2低于第一速度V1。

US4,440,597(与本发明具有共同受让人且在此引入作为参考)详细描述了“湿微收缩”。简单地说，湿微收缩包括：将具有低纤维稠度的纸幅从第一部件(如多孔部件)传递至比第一部件运动更慢的第二部件(如稀薄织物的环状)上。根据US4,440,597，在引纸之前纸幅优选的纤维稠度为重量的约10％至约30％，最优选的稠度为约10％至约15％。

据信，目前能成功地使用速度差使纸幅缩短，所述纸幅的纤维稠度明显高于上面参考的专利中所述的湿微收缩法中使用的纸幅的纤维稠度。据信，纸幅60的Z-方向图案将产生用于“微收缩”甚至在纸幅的区域62中及周围相对干燥的纸幅60的状态，所述区域62不是致密的或相对于区域61致密至明显更低的程度。根据本发明，在第一和第二压榨表面11，12之间对纸幅压榨之后和在纸幅传递至引纸织物111上之前，纸幅60优选的稠度至少为30％。优选的速度差V2/V1为约0.95至约0.75(意指：第二速度V2比第一速度V1低约5％至约25％)。优选的引纸织物111包括：有纹理结构的纸幅接收表面的无端带。根据在此参考的若干个专利，由本发明受让人制备的造纸带可以用作引纸织物111。

在示于图2的实施方案中，带20将纸幅60从第一和第二压榨表面11，12之间形成的压区传送至引纸织物111上。与第二带材32缔合的辊55，以及与引纸织物111缔合的辊72之间将形成纸幅60直接连续进入其中的引纸压区。更准确地说，引纸压区在图2的区域TN中，于造纸带20和引纸织物111之间形成。引纸压区设计成能接收纸幅60。引纸织物111可以用粘合剂进行处理，以便促进纸幅对引纸织物111的粘结力，借此，有助于纸幅60从带20上分离。

在图3示出的实施方案中，纸幅连续地输送入区域TM中在其上缔合有第一带材31的辊51和其上缔合有引纸织物111的辊72之间形成的引纸压区中。更准确地说，在图3中，引纸压区在第一带材31和引纸织物111之间形成，以便接收纸幅60。

在纸幅60传递至引纸织物111上之后，可以使用辅助的压力来促进纸幅60与引纸织物111的粘合。例如，在图3中，辅助压力是由选择性的旋转压辊78所产生的，所述旋转压辊与辊72并置并使纸幅60夹在压辊78和引纸织物111之间。

图4示出了装置10的另一实施方案，其中通过真空装置，如真空引纸板77使纸幅60从带20传递至引纸织物111上。除真空引纸板77以外，也可以使用本领域熟知的其它合适的真空设备，如真空箱(未示出)，以便将纸幅60从带20传递至引纸织物111上。真空引纸在造纸领域中是熟知的，因此在本发明中不进行详细的描述。

图5和6示出了本发明的另一实施方案。在图5和6中，在纸幅从第一和第二压榨表面11，12之间的压力中释放出来之后，它将被传递至引纸织物111上(如以绕辊71和72形成一环路的形式示出)。利用引纸织物111，插入一辅助压榨表面112，以便在引纸织物111和辅助压榨表面112之间形成第二压区。可以使用与第一和第二压榨表面11，12中使用的相同的压榨机构，以对引纸织物111和辅助压榨表面112彼此相互进行压榨。正如上面所指出的那样，引纸织物111和辅助压榨表面112的速度V2低于第一和第二压榨表面11，12的速度V1。另外，还应指出的是，在图5和6中，辅助压榨表面112包含起皱表面75。

在本发明中，起皱表面75可以是第一压榨表面11，如图1所示。另外，起皱表面75也可以是引纸织物111(图7)。在图5-7中示出的实施方案中，纸幅60从与第一压榨表面11结合处传递至起皱表面75上。如图5-7所示，使纸幅60传递至起皱表面75上可以包括借助纸幅60的微收缩所进行的缩短，其中速度差存在于第一压榨表面11和引纸织物111之间。

在本发明中还可以使用与造纸带20和引纸织物111分离的中间带。在此，将US5,607,551(1997年3月4日授权于Farrington并转让给了金伯利-克拉克公司)引入作为参考。另外，还可以通过利用在带20和织物111之间的引纸间隙来完成纸幅60从带20至引纸织物111的传递。PCT申请WO96/13635(1996年5月9日授权)示出了一种所述引纸间隙的使用方法。

本发明的方法和装置可以用来制备没有不同密度区的纸幅。在这种情况下，第一压榨表面11和带20的纸幅侧20a优选应是光滑的，这对于本领域熟知技术人员来说是容易理解的。与所提到的装置和方法制得的纸幅种类无关，所述纸幅60在缩短之后可以选择性地进行压光处理。

Claims (35)

1.一种与造纸织物结合而用于制备缩短纸幅的装置，所述装置包括：

第一压榨表面和与所述第一压榨表面平行的第二压榨表面，所述第一和第二压榨表面设计成能接收与所述造纸织物结合的湿纤维素纤维的纸幅，所述纸幅与所述造纸织物夹在所述第一和第二压榨表面之间，以致使所述第一压榨表面接触所述纸幅，而所述第二压榨表面接触所述造纸织物；

用于使所述第一和第二压榨表面相互压榨以便使所述纸幅的至少选定部分造成致密化的压榨机构；

在所述第一压榨表面和所述第二压榨表面之间产生温度差，以便使所述纸幅中的水份流入所述造纸织物中的机构；

在机器方向以第一速度移动所述纸幅的输送机构；和

在所述纸幅从所述第一和第二压榨表面之间的压力中释放之后用于使所述纸幅缩短的缩短机构。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述造纸织物包括无端带。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，至少所述第一和第二压榨表面之一包括无端带材。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的缩短机构包括与起皱表面并置的起皱刮刀。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述起皱表面包括所述的第一压榨表面。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于将起皱粘合剂沉积至所述起皱表面上的粘合剂涂布器。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述起皱粘合剂以基本上预定的图案沉积在所述起皱表面上。

8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述起皱表面是平坦的。

9.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述起皱表面是凹形的。

10.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的缩短机构包括：在所述纸幅在所述第一和第二压榨表面之间压榨之后，设计成能接收所述纸幅的引纸织物，所述引纸织物在所述机器方向以低于所述第一速度的第二速度运行。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述引纸织物包括具有带纹理构造的纸幅接收表面的无端带。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述缩短机构还包括引纸压区。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述引纸压区在所述引纸织物和所述造纸织物之间形成。

14.根据权利要求12述的装置，其特征在于，所述引纸压区在所述引纸织物和所述第一压榨表面之间形成。

15.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述缩短机构还包括用于使所述纸幅从所述造纸织物传递至所述引纸织物上的真空装置。

16.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，在所述纸幅从所述第一压榨表面和第二压榨表面产生的压力释放之后及所述引纸织物接收所述纸幅之前，所述纸幅的纤维稠度至少为30％。

17.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一压榨表面是有图案的，使得在所述第一压榨表面和第二压榨表面之间压榨所述纸幅时对纸幅进行压花。

18.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述造纸织物包含：有纸幅侧和与所述纸幅侧相反的背侧的、宏观单平面的且液体可渗透的造纸带。

19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述带包含：有纸幅侧表面和与所述纸幅侧表面相反的背侧表面的骨架，和在所述纸幅侧表面和所述背侧表面之间延伸的许多挠曲导管，所述骨架的所述纸幅侧表面限定所述带的所述纸幅侧。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述带还包含：与所述骨架连接并设置在所述骨架的所述纸幅侧表面和所述背侧表面之间的增强结构。

21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述骨架的所述纸幅侧表面包括基本连续的网状结构。

22.一种与造纸织物结合而用于制备具有不同密度微观区的缩短纸幅的装置，所述装置包括：

第一压榨表面和与所述第一压榨表面平行且相对的第二压榨表面；所述第一和第二压榨表面设计成能接收与所述造纸织物结合的湿纤维素纤维的纸幅，所述纸幅与所述造纸织物夹在所述第一和第二压榨表面之间，以致使所述第一压榨表面接触所述纸幅，而所述第二压榨表面接触所述造纸织物；所述造纸织物包含：具有纸幅侧表面，与所述纸幅侧表面相反的背侧表面，以及在所述纸幅侧表面和背侧表面之间延伸的许多挠曲导管的骨架；

用于使所述第一和第二压榨表面相互压榨以便使所述造纸织物的所述面朝纸幅面压印入所述纸幅中，借此使所述纸幅的选定区域造成致密化的压榨机构；

在所述第一压榨表面和所述第二压榨表面之间产生温度差，以便使所述纸幅中的水份流入所述造纸织物中的机构；

在机器方向以第一速度输送所述第一和第二压榨表面以及其上有所述纸幅的所述造纸织物的机构；和

在所述纸幅从所述第一和第二压榨表面之间的压力中释放之后用于使所述纸幅缩短的缩短机构。

23.一种缩短纸幅的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(a)提供第一压榨表面和与所述第一压榨表面平行且相对的第二压榨表面；

(b)提供有纸幅侧和与所述纸幅侧相反的背侧的、液体可渗透的造纸织物；

(c)提供湿纤维素纤维的纸幅；

(d)使所述纸幅沉积至所述造纸织物的所述纸幅侧上；

(e)将所述纸幅和所述造纸织物插入在所述第一和第二压榨表面之间；

(f)使所述第一和第二压榨表面相互压榨，以便使所述造纸织物压入所述纸幅中，借此使所述纸幅的至少选定部分致密化，所述第一压榨表面接触所述纸幅而所述第二压榨表面接触所述造纸织物；

(g)在所述第一压榨表面和所述第二压榨表面之间产生温度差，借此使所述纸幅中的水份流入所述造纸织物中；

(h)从所述第一压榨表面和第二压榨表面之间的压力中释放出所述纸幅；和

(i)使所述纸幅缩短，以便形成所述缩短的纸幅。

24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，还包括以第一速度在机器方向移动所述第一和第二压榨表面的步骤。

25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述缩短步骤包括利用刮刀刀片从起皱表面上对所述纸幅进行起皱。

26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括利用起皱粘合剂，将所述纸幅粘附至所述第一压榨表面上的步骤。

27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述起皱粘合剂以大致均匀的图案沉积在所述起皱表面上。

28.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述起皱粘合剂以非均匀的图案沉积在所述起皱表面上。

29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述起皱粘合剂以不连续的点沉积在所述起皱表面上。

30.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述起皱粘合剂以基本上连续的区域沉积在所述起皱表面上。

31.根据权利要求29或30所述的方法，其特征在于，所述起皱粘合剂以基本上非随机且重复的图案沉积在所述起皱表面上。

32.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述起皱表面包括所述第一压榨表面。

33.根据权利要求23或25所述的方法，其特征在于，所述缩短步骤包括：将所述纸幅从所述造纸织物传递至以低于所述第一速度的第二速度运行的引纸织物上。

34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，所述缩短步骤还包括：连续地使所述纸幅通过引纸压区。

35.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，所述起皱表面包括所述引纸织物。

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