毛細管式脫水方法和裝置的製作方法

2023-05-31 09:12:06 2

專利名稱：毛細管式脫水方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及在造紙的過程中對卷(筒)紙進行脫水，更具體地說，涉及在造紙的過程中，利用毛細管表面張力在不對捲紙進行顯著整體的壓迫的情況下，從未經壓迫的潮溼捲紙中除去水分。
先有技術的簡述授予Hervey的3262840號美國專利提出一種用帶微孔的聚醯胺物體由纖維製品例如紙和紡織品除去液體的方法和系統。該帶微孔的聚醯胺物體，例如為一種彈性的多微孔的熱壓結的尼龍滾筒。按照這種方法，潮溼的紙纖維制的捲紙通過一系列的加壓輥隙，每一輥隙包括至少一個多微孔的尼龍滾筒。很顯然，液體由潮溼的紙纖維制的捲紙傳輸到多微孔的尼龍滾筒上是由於由擠壓滾筒施加的壓力、在多微孔的滾筒上的某種程度的毛細管作用、以及真空輔助設備的綜合作用實現的。然而，在這個過程中液體傳輸受到顯著的限制，這是因為它必須在捲紙在輥隙和對置的滾筒之間通過的相當短暫時間內才會發生。Hervey還公開一種方法，除了利用多微孔的尼龍吸收水分之外，或者對在滾筒內部的室加壓由各微孔向外吹風，或者通過使滾筒外部形成真空，由各微孔抽風，以除去水分。將水分從微孔吹出還使微孔清潔。
授予Chuang等人的4556450號美國專利公開了一種利用毛細表面張力在不壓迫捲紙的情況下從捲紙中除去液體的方法和裝置。捲紙從具有一含毛細管大小的微孔的覆蓋層的旋轉圓筒的周邊部分通過。旋轉圓筒的內部容積被分成至少2個，最多達6個室，各個室利用固定的部件和密封件彼此隔離。至少其中一個室內部抽真空，以便增加來自紙的水分的毛細管流量。另一個室形成正壓，以便在紙已經移走之後，由覆蓋層的向外開通的微孔排出水分。通過這樣排除水分，可能使微孔保持清潔。由紙中吸取的所有水分保持在微孔內部或就在微孔之下，並在圓筒的每周旋轉過程中由具有毛細管結構的覆蓋層排出。正如在授予pall的3327866號美國專利中所提出的，一些覆蓋材料包括熱壓粘接的DoubleDutch Twill Weave。
授予Lampinen的4357758號美國專利提出一種用於乾燥物體例如捲紙類的方法和裝置，它利用液體浸透的有細微多孔吸收表面，並與參照需要乾燥的捲紙已經處於經降低的壓力下的液體形成液體接觸。該細微多孔的液體吸收表面位於在一轉鼓的外側，通過利用與該鼓一起旋轉的泵，使水明顯地由鼓中吸出。Laminen沒有明確提出清潔微孔的措施。
現有技術沒有提出將捲紙輕微彎曲壓迫靠緊具有毛細管結構的膜，以保證包含在捲紙中的水分和在具有毛細管結構的膜的微孔中的水分之間的液體接觸(在沒有整體壓迫捲紙的情況下)。通過利用具有毛細管結構的膜，這會使脫水更多更快。此外，沒有提出將利用一彎曲的表面將捲紙輕微壓迫靠緊具有毛細管結構的膜的技術與非扇形毛細管式脫水滾筒相結合的建議，該滾筒始終維持在單一的壓力下，該壓力接近但沒有超過具有毛細管結構的膜的平均流道微孔直徑的有效毛細管的貫穿壓力。此外，現有技術沒有公開從毛細管式脫水滾筒外側向內側衝洗和清潔具有毛細管結構的膜，藉此，將截留在微孔中的顆粒衝到鼓的內側。這是可能的，因為鼓是非扇形的並且維持在單一的真空壓力下，另外還因為該毛細管微孔基本上是筆直貫通的，不是具有彎曲通道的孔。
發明綜述因此，本發明的一個目的是提供一種在造紙過程中用於除去包含在連續的潮溼的多微孔的捲紙中的部分液體的方法和裝置，它利用毛細管表面張力而沒有顯著地整體壓迫該捲紙。
本發明的另一個目的是提供一種在毛細管式旋轉脫水鼓上的毛細管式脫水表面，通過利用外部高壓水噴射可以清洗該鼓，該高壓水清洗了鼓的表面並將截留在毛細管微孔中顆粒沾染物衝入鼓內。
本發明的再一個目的是提供一種在造紙過程中用於除去包含在連續的潮溼的多微孔的捲紙中的部分液體的方法和裝置，其中通過利用一個多孔的彎曲的織品將連續的潮溼的多微孔的捲紙輕微壓靠毛細管式脫水膜，未增強在連續的潮溼的多微孔的捲紙中包含的水分和在毛細管式脫水膜的毛細管微孔內的水分之間的液體的接合面。
本發明的再一個目的是提供一種在製紙過程中用於從連續的潮溼的多微孔的捲紙吸出從而除去水分的方法和裝置，為此，利用了維持在單一真空壓力的非扇形毛細管式脫水滾筒，由具有毛細管結構的膜的毛細管微孔中吸出水分，該壓力接近但沒有超過該膜的毛細管微孔的平均流動微孔直徑的有效的毛細管貫通壓力。
簡而言之，通過閱讀本文陳述的詳細說明，權利要求和附圖，使本發明的上述和很多其它目的、特徵和優點將變得更加易於了解。通過利用一個包括具有複合結構的毛細管式脫水膜的毛細管式脫水滾筒來實現這些目的、特徵和優點。毛細管式脫水膜由至少兩層構成，可多達4層。頂層是毛細管表面層本身，潮溼的捲紙緊靠其上。具有毛細管結構的膜的微孔的平均流量微孔直徑應約為10微米或更小。支承這一毛細管層的是一個或多個支承層。除了支承和穩定該具有毛細管結構的膜以外，這些相對多孔的層能夠使水從其間易於流過並進入該穿孔的滾筒。這使得在頂部具有毛細管結構的膜下方的細管真空均勻分布。接連的各層具有越來越大的孔的這一實際情況使通過或進入頂部毛細管層的汙染物能夠被衝入脫水滾筒的中心。
毛細管式脫水滾筒是一個非扇形的滾筒，維持在接近負的毛細管抽吸壓力Cp的恆定真空之下，其中Cp=2cosr]]>其中σ是水—空氣—固體的接合面的(表面)張力，θ是水—空氣—固體的接觸角，r是毛細管微孔的半徑。例如在該毛細管微孔中和需脫水的紙的毛細管這兩者中的接觸角是零(最好是可浸潤的)，則在空氣—水接合面處的水的彎月面的曲率半徑約等於r。這在具有毛細管結構的膜(下文簡稱毛細管膜)內部和需脫水的紙內部都是同樣成立的。一旦達到這種平衡狀態，被脫水的紙要由毛細管媒體移開。連通到毛細管式脫水滾筒內側的真空表面模擬毛細管抽吸為Cp，因此，促使水分流過毛細管微孔，在毛細管膜下側的水分被連續地除去。
進行清潔噴射，以便衝洗在這樣兩點間的毛細管式脫水滾筒的表面，一點在捲紙離開毛細管膜的表面處，另一點在捲紙輕微壓靠毛細管膜的表面處。該清潔噴射適用於將聚集在毛細管微孔中的顆粒驅動進入滾筒的中心，在該處顆粒被水帶走。基本上筆直通過的非彎曲通道孔便利於這種由外側至內側的進行的清潔作業。
本發明的毛細管式脫水滾筒可以用在造紙過程的各種不同場合，以提高過程的能量效率。一種這樣的過程是從料箱(head box)到成形織品傳輸配料以便形成初期的卷(筒)紙。在支承在成形織品上同時，對初期的捲紙要進行真空脫水，使捲紙的乾燥度，由約6％到約32％。需要多個同樣的真空箱，以便達到32％的乾燥度。然後該捲紙由成形織品真空傳輸到多孔的彎曲的轉印織品，同時支承在這種轉印織品上，將捲紙輕微壓靠本發明的毛細管脫水滾筒的毛細管膜表面。另一方面，當將捲紙置於轉印織品上，可以部分地或全部地實現真空脫水。利用毛細管式脫水滾筒對捲紙脫水使乾燥度可由約33％達到約43％。通過串級裝設多個毛細管式脫水滾筒可以實現另外的乾燥作業。通過利用各種裝置，包括採用通行式乾燥器、Yankee乾燥器、高溫氣體烘烤表面乾燥器，蒸汽加熱桶式乾燥器等可以完成捲紙的乾燥。


圖1是表示根據本發明的一個優選實施例構成的一個毛細管式脫水系統的一部分的示意圖；圖2是薄紙商標為Cottonlle的手抄紙的Coulter Parometer微孔尺寸分布曲線，是由Scott Paper Company按照每令基準重量為10磅製造的紙；圖3A、3B和3C是表示根據本發明的一個優選實施例的可控毛細管式脫水過程的曲線示意圖；圖4是表示根據本發明的一個優選實施例的毛細管式脫水複合結構的部分分解斷面圖；圖5A和5B表示理想的和實際的微孔結構；圖6是表示對於根據本發明的Nuclepare 5微米毛細管膜的ColterPorometer不同流量分布的分布曲線圖；圖7表示根據本發明的一個優選實施例的優選的毛細管式真空滾筒微孔分布圖形；圖8是表示在毛細管式脫水滾筒上起始乾燥程度的影響的曲線圖；圖9是表示根據本發明的捲紙式造紙機的示意圖，具有毛細管式脫水滾筒、通行式空氣乾燥器和起縐乾燥器的示意圖；圖10是表示根據本發明的捲紙式造紙機的示意圖，具有毛細管式脫水滾筒、起縐乾燥器，但是沒有通行式空氣乾燥器；圖11是表示根據本發明的捲紙式造紙機的示意圖，具有毛細管式脫水滾筒、高溫表面式乾燥器和起縐乾燥器；以及圖12是表示常規的捲紙式造紙機的示意圖，具有通行式空氣乾燥器和起縐乾燥器。
優選實施例的詳細描述首先參閱圖1，它表示本發明的毛細管式脫水鼓10，圍繞該鼓具有一毛細管複合膜12。支承在多孔的彎曲的載體織品14上的潮溼的捲紙W與旋轉的毛細管式脫水鼓10的毛細管式複合膜12壓靠接觸。加壓滾筒16將捲紙W輕微壓靠在毛細管式複合膜12上，這樣該捲紙W在多孔的彎曲載體織品14的彎曲區域受到輕微壓迫。「輕微壓迫」按照本文的定義是在從小於1(由於加壓滾筒近於均衡的重量作用)到大約150pli(普利)(每英寸直線長度上的力的磅數)的範圍內的直線作用力。更優選地是，加壓滾筒16按照基本上在20-50pli範圍內的直線作用力將捲紙W壓靠在毛細管式複合膜12上。將捲紙輕微彎曲壓迫使之壓靠毛細管膜的目的是在沒有整體壓迫捲紙的情況下，保證在包含在捲紙中水分和在毛細管膜的水分之間的液體接觸。通過利用毛細管膜，這樣可促進更大和更快的脫水作用。
本發明能夠按照較高的直線壓力作業，或許可高達400pli，雖然在這種壓力下可能發生對捲紙不希望有的壓迫作用。
捲紙沒有受到整體的壓迫，不過是在捲紙與載體織品14的彎曲面相接觸的捲紙個別位置受到輕微壓迫。支承在載體織品14上的捲紙W圍繞旋轉的毛細管式脫水鼓10的周邊部分傳送。在圍繞毛細管式脫水鼓10的周邊部分行進之後，當捲紙W仍然支承在傳輸用織品14上時，捲紙W與毛細管式複合膜12脫離接觸。有一個清潔用噴水器18，它向毛細管膜12的表面噴水。清潔用噴水器18衝洗膜12的外側，並且還通過膜12的毛細管微孔驅動其中積聚的顆粒，這樣，將顆粒通過該複合膜12帶入鼓10的中心。利用虹吸管20由毛細管式脫水鼓10的中心吸出水。在運行過程中，毛細管式脫水鼓受到內部負壓的作用。換句話說，利用—真空源對鼓10的內側抽真空，使之接近毛細管膜12的微孔的平均流動微孔直徑的有效毛細管貫通壓力。有效的毛細管貫通壓力是這樣壓力(真空)度，其中通過潮溼的毛細管膜的空氣流量不超過在相同壓力(真空)下通過乾燥的膜的空氣流量的10％。毛細管式滾筒10通常運行在這樣一個壓力(真空)下，在該壓力下，空氣流量不超過在相同壓力(真空)度下通過乾燥的膜的空氣流量的3％到5％，並且可以運行在更小的真空度下。圖2是薄紙商標為Cottonelle的手抄紙的Coulter Porometer微孔尺寸分布曲線，該紙是由Seott PaperCompany按照每令基準重量10磅標準製造的。該曲線表明最大頻率分布發生在約30微米的孔徑處。平均流動微孔直徑大小約為36微米。這表明包含在這種潮溼的手抄紙中的自然的水分在30微米或更大的微孔尺寸範圍內。在圖3a的曲線中概念性地表示出這種情況，圖3a是示意的微孔尺寸分布曲線。在這一微孔尺寸分布曲線下方的陰影區表示積聚在這些孔內部的自然水分的量。按照本發明的可控毛細管脫水的概念基本上是通過將潮溼的紙與一種乾燥的毛細管媒體相接觸以除去這樣的自然水分，這種媒體具有較小的毛細管孔尺寸，例如一種毛細管媒體在8微米處形成毛細管微孔尺寸分布峰值。對於該毛細管媒體的示意的微孔尺寸分布曲線在圖3a中以虛線表示。假如這種8微米毛細管媒體具有足夠大的微孔容積，在達到均衡狀態之前，該媒體將由在紙內的較大的微孔進行吸收。在這種均衡狀態下，不再使自然水分維持在8微米或更大直徑微孔的紙中。在這種狀態下，在8微米微孔尺寸的毛細管媒體內部的水分和在紙內部的部分剩餘水分呈連續相態。在這種連續相態內部，存在一負的毛細管抽吸壓力Cp，其中Cp=2cosr]]>如上所述，假如在毛細管和紙兩者之中的接觸角為0，則在空氣—水接合面上的水彎月面的曲率半徑約等於r。因此，半徑r愈小，將由紙吸收進入毛細管媒體的水量愈大，其條件是；毛細管媒體具有足夠大的容積容納被吸收的水分，或提供一個裝置，以便在從紙中吸收水分的同時從毛細管媒體中除去水分。
參閱圖4，該圖表示沿圖1中的線4-4所取的示意斷面圖。由這個斷面圖可以看出，毛細管脫水膜12實際上是一個由至少兩層以及最好多達4層組成的複合結構。頂層是毛細管表面22，潮溼的捲紙W壓靠該表面。平均流動微孔直徑(是利用由Coulter Electronics，Inc.of Hialeah，IL製造的Coulter Potometer測量的)應小於約10微米，以形成足夠高的毛細管真空度，有利良好地脫水。毛細管微孔直徑愈小，脫水的程度愈高，當紙與毛細管表面層22分離時，紙就愈乾燥。承載毛細管表面層22的是承載層24、26和28。這些承載層24、26、28和毛細管膜表面層22圍繞覆蓋穿孔的真空滾筒30的外側。除了支承和穩定毛細管表面層膜22以外，這些相對開通的層24、26、28使得水易流通進入穿孔的真空滾筒30的內側，因此使得整個毛細管膜22均勻分布毛細管真空(度)。相繼的各層24、26、28擴大開通，每個向內相繼接連的層比前一層具有較大的微孔尺寸的開通度，這一事實使得通過頂部毛細管層的沾染物能夠連續衝入滾筒中心並排出。
利用粘接劑(塑料)組合物或熱壓粘接劑(金屬)將各層22、24、26形成一個複合件。結合本發明使用的滿意的複合膜結構的實例(見下面的實例A)是熱壓粘接到3個相繼接連的更粗孔的支承層上的Double Dutch Twill Woven多孔膜(由Tetko Inc.of BnareliffManor，NY可以得到)。第二個實例(參閱如下例B)是一種Nuclepore成核徑跡型膜(如由Nuclepore Corporation of Pleasanton，CA製造)，它粘接到一種聚酯非紡的織品上，該織品再粘接到一種聚酯紡織多孔織品上。
複合的毛細管膜12是柔性的，足以圍繞覆蓋一直徑範圍為2-12英尺(或更大)的穿孔的圓筒30上。各接合處可以粘合、對接、夾緊、重疊和/或焊接。試驗已經證明，只要或者在機器的方向或者在與機器正交的方向上的接合處寬度小於大約1/8英寸，以及只要脫水時間為0.15秒或者更長，當紙離開毛細管式脫水滾筒10時在紙上就不會看到溼的條紋。很明顯，通過使紙有足夠的擴散能力便於脫水。接合處寬於約1/8英寸可導致看出溼印。與之相似，直徑大約1/4英寸或更小的沾汙或聚集的顆粒將不會在捲紙上留下溼印。
實例A-紙脫水承載織品#1(24) 150×150目，標準尺寸方形織物承載織品#2(26) 60×60目， 標準尺寸方形織物承載織品3#(28) 30×30目， 標準尺寸方形織物毛細管膜表面層(22) Double Dutch Twill多孔紡織品型式 標準尺寸目的織品，簡單通道目數 325×2300等效微孔長度 ～110微米Coulter MFP尺寸 9.19微米l/d12.0透氣率(Δp-0.5」H2O) 5-10cfm/ft2
(立方英尺/分/平方英尺)配料 65％松木/35％按木基準重量 14磅/2880平方英尺線速度 -500英尺/分滯留時間 0.46秒加壓滾筒載荷 27磅/直線英寸毛細管式滾筒真空(″H2O) 111毛細管鼓預乾燥度 24.9％後期毛細管鼓乾燥度 38.2％實例B-紙脫水承載織品#1(24)聚酯非紡織品承載織品#2(26)聚酯Mesh-Albany#5135(30×36方形紡織品-)毛細管膜表面層(22) Nuclepore 5.0微米型式 Nucleation Track等效微孔長度 10微米Coulter MFP尺寸5.35微米l/d1.9透氣率(Δp-0.5″H2O) 3.5-(fm/ft2)配料 70％NSWK/30％按木基準重量 14磅/2880平方英尺線速度 500英尺/分滯留時間 0.46秒B1B2加壓滾筒載荷(普利) 45毛細管式滾筒真空(″H2O) 134134毛細管鼓預乾燥度 23.1％～23.3％後期毛細管鼓乾燥度 39.7％～32.7％藉助於本發明的毛細管式脫水滾筒10可採用包含毛細管微孔但體積或厚度不大的薄的毛細管膜。微孔愈長，用於從紙中吸收水分的時間就愈長，這是由於粘滯阻力的原因造成的。此外，毛細管微孔愈長，就有更多的機會被細微沾染物堵塞微孔或覆蓋堆積物。因此微孔更難於清洗。由於毛細管膜表面22相對薄，因此，沒有很大的容量來容納從紙中吸收的水的體積，將一真空源連接到毛細管膜的下側，以模擬毛細管抽吸作用力Cp，促使水流經毛細管微孔。這樣就使得從紙中除去的水完全通過毛細管膜表面22和支承層22、24、26，這樣水就能連續地從鼓30的內側排走。由於水分由毛細管膜表面22連續地排走，由毛細管膜表面22更多的吸收形成的附加容積持續地增加。在真空鼓30內的真空度應儘可能接近Cp，以促成最大的紙脫水率。然而，假如真空度大於Cp，毛細管的水密封將被破壞，空氣開始漏入。假如這種情況發生達到很大程度，抽真空用的能量就要被浪費了，並損害了毛細管式脫水作用效果。
毛細管微孔的直徑越小，脫水程度越高。當紙離開毛細管膜表面時就越乾燥。然而孔徑越小，就更難於使微孔不被沾染或堵塞。在測試中發現具有平均流動孔徑約為5微米的薄毛細管膜性能良好。(平均流動孔徑是指非圓形截面的微孔的等效孔徑)。這種毛細管微孔尺寸的膜已達到很高的乾燥度並會保持清潔。尺寸從0.8到10微米的微孔已經達到從3英寸Hg柱到大約15英寸Hg柱的真空度。優選的微孔直徑範圍為約2-10微米。
最好，毛細管微孔應儘可能地短，並且在超過最小微孔直徑時，向下遊側迅速開大(見圖5A)。按照這種方式，由於流動阻力下降，可以產生毛細管表面張力。此外，使微孔的沾染降至最低程度。通過最小微孔直徑的顆粒將不會聚集，因此這種類型的微孔設計便於從外側清洗毛細管式脫水滾筒10。實際上，優選的設計使微孔長度相對其直徑儘可能地短。實際的或等效的毛細管微孔通道長度l對等效的孔徑d的比應很小(見圖5B)。孔的形狀比(l/d)應當處在約2到20的範圍內。最好，孔的形狀比應小於15。筆直貫通的孔是優選的。通道越彎曲，就難於保持孔的暢通和清潔。迷宮式(例如泡沫式、燒結金屬、陶瓷)最難於保持清潔，因而不是優選的。
毛細管膜22的滲透性也是很重要的，因為它影響在指定的時間內可以除去的水的量。該滲透率與孔的尺寸、孔的形狀比、和孔的密度有關，並且可以利用弗雷澤數(在0.5″H2OΔPF的單位表面積空氣體積流量)來表示其特徵。相對高的滲透性是所希望的。因此，弗雷澤數超過3是優選的。不過較低滲透性膜(弗雷澤數接近於0.8)也已經以滿意的方式運用。
如前所述，筆直貫通的非彎曲通道的毛細管微孔是優選的。按照核徑跡技術得到直通毛細管微孔(例如Nuclepore或Poretics)可很好地用作本發明的用於潮溼捲紙脫水的表面膜22。這種毛細管微孔具有優異的孔形狀比(l/d)，使它們良好地保持清潔和用於脫水。它們還具有由Coulter Porometer測量的很小的微孔尺寸範圍。換句話說，利用核徑跡技術形成的毛細管微孔的微孔尺寸(分布)相對較小。這一點表示在圖6的曲線圖中，該圖畫出對於不同百分流量的5微米核孔的微孔尺寸分布。如上所述，可以由Nuclepore Corporation得到一核徑跡(形成)膜。利用核徑跡技術製造的膜22的缺點是該膜多少易壞。然而，這種類型的膜作為複合膜12的外側或毛細管層22對非壓迫的潮溼捲紙脫水是有效的。
利用聚酯紡織多孔織品例如可由Tetko Inc.of Bnarcliff Manor，NY可購得到的Pa Cap 7-5/2(見實例C)的毛細管膜22也已經成功地推廣。此外，如在授予Pall等人的第3327866號美國專利中介紹的鋼Double Dutch Twill線紡多孔織品已經是用作本發明的用於對潮溼捲紙脫水處理中的滿意的毛細管層。正如在Pall等人的專利中指出的，這些線紡多孔織品，可以進行砑光和熱壓粘接，以便封住適當位置的開孔和使該表面光滑。其它膜也可能是滿意的，只要它們處在優選的直徑、孔形狀比和滲透率的範圍內即可。
實例C-紙脫水承載織品#1(24) 聚酯Mesh-Albany#5135(30×36方形織物)毛細管膜表面(22)PeCap 7-5/2型式聚酯單絲織品等效微孔長度65微米Coulter MFP尺寸 6.26微米l/d 10.4透氣率(Δp-0.5″H2O)0.9(fm/ft2)配料60％松木/40％按木基準重量14磅/2880平方英尺線速度 500英尺/分滯留時間0.46秒加壓滾筒載荷(普利) 34毛細管滾筒真空(″H2O) 186毛細管鼓預乾燥度32.5％後期毛細管鼓乾燥度 42.8％在達到毛細管式脫水滾筒之前，利用各種方法(例如蒸汽噴淋)來預熱潮溼的紙和降低水的粘著力，對於離開毛細管式脫水滾筒的捲紙可達到更高的乾燥度。這種方法並結合使用較小的微孔、較高的真空度和/或在毛細管式脫水滾筒上的較長的滯留時間，能使離開毛細管式脫水滾筒時的乾燥程度接近50％。在實驗室中利用毛細管式脫水已經實現高達52％的乾燥度。利用兩個或更多個串級的毛細管式脫水滾筒10可以構成一個實用裝置，在商用造紙機的高的運轉速度下可達到明顯加長的滯留時間。為了便於清洗，每個滾筒可具有順序變小的平均流動孔徑膜22和變高的毛細管真空度。
該複合膜，特別是頂部毛細管微孔表面22的設計能夠促使毛細管表面22和總的複合膜12保持清潔。膜沾染的問題是毛細管式脫水系統遇到的主要問題。微米尺寸的微孔易於堵塞。如上所述，本發明優先採用孔徑範圍在2-10微米的且具有小的孔形狀比(l/d)即20或其以下的毛細管微孔。此外，微孔基本上是筆直的，非彎曲的，以及在出現在毛細管膜表面22處的最小約束區之後，膜由於增加流通面積而具有高的滲透率。一旦捲紙已經離開毛細管或脫水滾筒10，毛細管表面斷續地暴露於外部的高壓噴水器18，該噴水器在毛細管式脫水滾筒10的運轉過程中清洗該複合膜。高壓噴水器18由該複合膜12的外側朝脫水滾筒10的中心噴水作業。噴射的能量和衝量迫使積聚在微孔中的顆粒通過最小約束區(通常位於該複合膜12的外側)，由毛細管層22的下側流出，再順序通過複合層24、26、28的順序加大的孔。由於來自噴水器的水和由捲紙吸收的水的作用，沾染物因此被衝入滾筒的中心。利用由毛細管膜表面22的實體部分沿切線偏轉的部分噴水器的水的作用使在毛細管膜表面上殘留的渣屑被衝掉。
在設計用於清洗的適當的壓力噴水器18時，使噴水器18基本上沿徑向朝著毛細管式脫水滾筒10，這樣，噴水基本上按直角衝擊膜表面22，可以確信，如果水在穿過複合膜12之後仍然具有1/2″的水壓頭，那麼噴水會具有足以清洗複合膜12的能量。水壓頭是指噴水器的水垂直地向上朝著膜(滾筒10的外表面)的毛細管微孔側衝擊並貫穿時，在複合膜12的粗孔側(滾筒10的內側)上的水柱的高度。
噴嘴尺寸、結構、間距、和壓力的不同組合可以產生所希望的半英寸的最小水壓頭。由位置距膜22表面2.5英寸按照650psig(磅/平方英寸)工作的Spraying Systems Company mdel no 1506噴嘴構成噴水集合管已經在具有毛細管式脫水滾筒10的實驗造紙機上良好地使用。這種具325×3200目的通孔結構，Double Dutch Twill複合膜具有0.65英寸的水壓頭。複合膜12的對應的貫穿寬度是1.5英寸。由於相鄰噴嘴間的間隔是3英寸(中心線到中心線)，而每個噴嘴的有效清洗寬度僅是1.5英寸，噴水器沿與機器正交的方向振動，以保證100％覆蓋複合膜12。振動頻率隨線速度變化，以保證最大斷續時間達14秒，在該時間膜12的一個特定區域不受水的衝擊。這樣，使得膜12的任一部分僅在總時間中的0.2％被衝洗。低達0.04％的數值已經實現。通過舉例的方式，在一包括毛細管式脫水滾筒10的實驗造紙機中，噴水器噴嘴沿與機器正交的方向按照0.214英寸/秒的速率振動。這種實驗造紙機運轉在500英尺/分的線速度下，在這種實驗造紙機上的毛細管式脫水滾筒10直徑為2英尺。
應當指出，不同的膜設計需要不同的噴水組合結構。例如，很明顯，假如將Nuclepore 5微米毛細管表面用作在前面段落討論的實驗造紙機的毛細管式脫水滾筒10的毛細管表面層，僅需要大約100到200磅/平方英寸的壓力來維持適當的清潔度。
穿孔的真空圓筒30要求由耐腐蝕性材料製成。雖然青銅也可以採用，但不鏽鋼是優選的。孔的尺寸和分布應當是這樣的對毛細管式複合膜12下側的所有區域都應保證均勻的真空度。例如，真空滾筒30可以具有1/8″直徑的各個孔，各孔的中心錯開1/2″，如圖7所示。假如需要，可以在表面開槽，以便於水的排出和真空的均勻度。
經過靜止的中心樞軸將真空引入毛細管式脫水滾筒10。在運行在不同壓力或真空度的毛細管式脫水滾筒10中設有多個內室。運行在不同壓力或真空度的這樣的多個內室可能產生明顯的運行問題，例如室對室間的洩漏，圓柱形樞軸的磨損、和在旋轉圓筒中的不均衡載荷。只有在有效的毛細管貫通壓力過高的情況下，空氣才會通過在中心樞軸處的機械密封件和那些較大的微孔漏入本發明的滾筒內。這一空氣流量相當小並且明顯小於在對應的真空脫水箱中的空氣流量。
由於毛細管式脫水圓筒10的整個內部相對於大氣壓力維持在均勻的真空度，殼體承受均勻的壓力差。殼體厚度因此按通常的應由分析技術來確定。利用非扇形的真空鼓30，就不會有較大的不均衡的力，使支承的載荷最小，應當按照大約25″Hg的壓力差(最大)來設計殼體。
如上所述，利用端接在圓筒32的內壁處或其附近的虹吸管20可以由滾筒10的內側排走水。由複合膜12的下方通過真空鼓殼體30連續地排走水是優選的。在毛細管表面膜22下方或在複合膜12下方不需要連續的水膜。任何水膜在毛細管脫水滾筒10運轉的高的造紙機速度下將產生增大的離心力；必須相應增加毛細度真空來補償這種離心力。有很多替換的方式可排走在一水收集器中包含的這些水。
加壓滾筒16意在使捲紙W中的水分和膜表面22的毛細管微孔中的水分之間形成液體接觸。由在載體織品14的彎曲區域的捲紙擠出某些水分。這些水分落入在毛細管膜表面22中的空的容積內，並且降低了對從捲紙W進入到毛細管膜表面22的微孔中的水的運動的界面阻力。此外，捲紙W的纖維網與毛細管表面22形成更密切的接觸，並且可從捲紙W去除某些陷入的空氣。這些因素都會有助於捲紙W脫水。
加壓滾筒16應當對保持在多孔的彎曲載體織品14和毛細管膜表面22之間的紙施加輕微的載荷。加壓滾筒16最好具有相對軟的覆蓋層。一種PJ硬度約150的軟橡膠覆蓋層已經成功使用。由加壓滾筒16施加大約10到45普利的作用力。以便在加壓滾筒16和毛細管式脫水滾筒10之間的加壓輥隙內產生平均值約為11到38磅/平方英寸的壓力。為了增進所述有利因素，大約20普利(在輥隙中大約20磅/平方英寸)或更小的數值看來就足夠了。在輥隙中的壓力愈低，整個捲紙產生壓迫的機會就愈小。一種很寬的軟式加壓輥隙是優選的，它能使得紙僅在載體織品14的彎曲區輕微受壓，保證沒有對捲紙W的顯著的整體壓迫作用。加壓滾筒16的應用增加了本發明的毛細管式脫水鼓10的外側的乾燥度約2-7個百分點(例如實例B)。這是一個很大的水量，是本發明的系統的一個主要優點。
通常，該多孔的彎曲載體織品14是一種在通行式乾燥器處理過程中一般可找到的聚酯的紡織品(例如由Albany International oftllbany，NY製造的Albany 5602)。包括金屬或塑料絲、成形的織品、非紡的織品、或甚至某些不同溼度的紙壓制的氈類的其它類型的轉印織品也可能是滿意的。該多孔的彎曲的轉印織品14必須是透氣的，並且當壓靠毛細管膜表面22時，一定不能顯著壓迫紙。通常，轉印織品14的彎曲或加壓面積應小於織品14表面面積的大約35％，更為優選的是，在織品14表面面積的15％到25％的範圍內。
代表在潮溼捲紙W和毛細管膜表面22彼此接觸過程的滯留時間是圍繞毛細管式脫水鼓10卷繞覆蓋量、毛細管式脫水鼓10的直徑、以及運轉速度的函數。滯留時間可按照如下方程確定t＝0.5236 DA/V，其中t＝滯留時間(秒)D＝滾筒直徑(英尺)A＝卷繞角度V＝切線速度(英尺/分)希望卷繞角度為約200°～315°，卷繞角度愈大，實現的脫水作用愈大。至少0.15秒的滯留時間是希望的，高達0.35秒則是優選的。雖然，隨著滯留時間加長，紙會變得更乾燥，但超過0.15秒後的變化速率相當慢。一種利用Dutch Twill複合膜進行的測試表明，當滯留時間從0.46秒降低到0.24秒時，乾燥度僅降低大約1％(39％降到38％)。
本發明的毛細管式脫水系統已經證明，能夠對非壓迫的潮溼捲紙進行脫水，使其乾燥度接近43％。對於優質薄紙配料，本發明的毛細管式脫水方法和裝置，已經實現的乾燥度由約36％到約42％。在毛細管脫水鼓10外側的乾燥度是配料、基準重量、精製程度、膜孔尺寸和滲透率、毛細管真空度、加壓滾筒、以及滯留時間的函數。
在實施本發明的毛細管式脫水步驟的過程中，薄紙的密度和厚度維持等於或優於對應的經過乾燥和趨縐的薄紙捲紙(見產品實例1A、1B、2A和2B)的密度和厚度。沒有對捲紙進行整體壓迫，其中考慮到大體積的低密度的捲紙的生產。產品實例1A和2A是通過空氣乾燥的，趨縐的Scatt薄紙製品的標準。產品實例1B和2B是利用本發明的方法製成的經毛細管式脫水並經過空氣乾燥的薄紙製品。對於產品實例1A和1B的配料是含65％松木和35％按木的均勻的摻合物。對於產品實例2A和2B是含70％的NSWK和30％的松木的均勻的摻合物。
產品實例1A和1B一層薄紙製品1A1B速度(英尺/分)500 500加壓滾筒載荷(普利) 27毛細管式滾筒真空(″H2O) 111毛細管式滾筒預乾燥度(％) 24.9後期毛細管式滾筒乾燥度(％) 38.2通行式乾燥器預乾燥度(％) 30.538.2基準重量(磅/2880平方英尺)16.816.5厚度(密爾/24層@1.0千帕斯卡) 297 303MDT(盎司/英寸) 18.719.2CDT(盎司/英寸) 9.39.1表現密度(克/立方釐米)0.09060.0871產品實例2A和2B一層薄紙製品2A 2B速度(英尺/分)500 500加壓滾筒載荷(普利) 34毛細管式滾筒真空(″H2O) 130毛細管式滾筒預乾燥度(％) 30.2後期毛細管式滾筒乾燥度(％) 39通行式乾燥器預乾燥度(％) 30.939基準重量(磅/2880平方英尺)16.315.7厚度(密爾/24層@1.0千帕斯卡) 274 290MDT(盎司/英寸) 18.522.0CDT(盎司/英寸) 8.411.0表現密度(克/立方釐米)0.09450.0867
本發明的毛細管式脫水系統的另一個優點是毛細管式脫水鼓10外側的乾燥度相對獨立於捲紙W的輸入時的乾燥度。對於任何指定的一組條件，在毛細管式脫水鼓10的外側的捲紙的乾燥度在捲紙W中的乾燥度由大約14％變化到大約30％(例如見圖8)時的變化不大於約1％。當輸入乾燥度增加超過約30％時，捲紙W外部的乾燥度趨於稍微增加。這有幾個好處。首先，由於能夠除去極為大量的水(例如輸入乾燥度為14％到輸出外乾燥度38％，等效於對於每個gf除去4.51克的水)，使在整個造紙過程中所使用的強動力的真空脫水站的數量可以降低或許甚至取消。其次，毛細管式脫水系統起一個用於平滑溼印條紋的裝置的作用。深入毛細管式脫水滾筒10的溼氣的不均勻性很大程度上被降低或平整了。假如在下一級乾燥中使用通行式乾燥器，這會導致在通行式乾燥器中更好地乾燥和在通行式乾燥器的織品上出現較少條紋。
本發明的毛細管式脫水系統的再一個優點是它對基準重量的相對不靈敏性。基準重量從每令約12磅到每令約25磅的變化似乎不會引起在後期毛細管式脫水滾筒的乾燥度很大的變化。已經進行的一項測試表明差別小於一個百分點。這一特徵又趨於使與基準重量不均勻性相關的不良影響降低，並使在同一造紙機上的產品的範圍(從重量輕的面部薄紙到重量重的擦手紙)擴大。
毛細管式脫水滾筒10可以與通行式乾燥器、Yankee乾燥器、氣體烘烤的表面溫度乾燥器、蒸汽加熱的桶式乾燥器、或它們組合相結合使用。例如，接著參閱圖9，該圖表示一個料箱(head box)50，用於將木質原料傳輸到生產線52，以便在其上形成潮溼的初期的捲紙W。利用真空箱54對捲紙進行真空脫水。當捲紙W藉助真空吸收器58使乾燥度從約10％到32％的範圍內時，捲紙然後被傳輸到彎曲的通行式乾燥器的織品56上。假如需要，紙可以進一步利用真空箱59脫水和整形，雖然這個箱不是必需的，彎曲的通行式乾燥器織品56攜帶捲紙W達到毛細管式脫水滾筒10，當捲紙進入毛細管式脫水滾筒10時，捲紙W的乾燥度範圍為約12％到大約32％。加壓滾筒16使捲紙W和彎曲的通行式乾燥器織品56壓靠毛細管式脫水滾筒10的毛細管膜12。毛細管式脫水滾筒外側的乾燥度將處在約33％到約43％的範圍內。通行式乾燥器織品56然後攜帶捲紙W通過通行式乾燥器60。乾燥度範圍處在約65％到95％的捲紙W然後被傳輸到Yankee式乾燥器62，由於壓力滾筒64的作用使捲紙W壓到乾燥器62上。當捲紙乾燥度處在從約95％到約99％時，然後由Yankee式乾燥器62使捲紙起縐，並運行通過砑光滾筒66。
在圖10中表示利用毛細管式脫水鼓10的另一種造紙處理過程。在這個過程中使用的部件實際上與圖9所示和上述介紹的相同。因此，在圖10中與之相同的部分用圖9中的相同標號表示。圖10所示過程的差別僅在於通行式乾燥器已被除去了。因此，毛細管式脫水滾筒10接收乾燥度為12％到約32％的捲紙W，而離開滾筒10的捲紙W的乾燥度由約33％到約43％，所以傳輸到Yankee乾燥器表面的乾燥度範圍為約33％到約43％。在95％到99％乾燥度的情況下進行起縐。按這種方式(圖10)通過利用毛細管式脫水滾筒製成的薄紙具有的密度、厚度和手感值等於或優於利用通行式乾燥和起縐處理的但沒有毛細管式脫水處理(見產品實例3A、3B、4A和4B)製成的可比基準重量的薄紙製品。產品實例3A是按照全部通行式乾燥處理接著利用Yankee起縐乾燥器製得的。產品實例3B是利用本發明的毛細管式脫水處理，接著利用通行式空氣乾燥器然後用Yankee縐紋紙乾燥器進行乾燥製成的。產品實例4A是一種起縐產品並且是利用本發明的毛細管式脫水處理並結合僅用Yankee乾燥器而沒用通行式乾燥器實現乾燥而製成的。產品實例4B是常規的毛氈壓制和乾燥起縐的薄紙製品。用於製成產品實例3A、3B、4A和4B的配料是含70％NSWK和30％按木的均勻摻合物。
產品實例3A和3B兩層薄紙製品3A 3B速度(英尺/分) 500 500毛細管式滾筒真空(″H2O)115毛細管式滾筒預乾燥度(％)32後期毛細管式滾筒乾燥度(％) 39.7起紋乾燥器預乾燥度(％) 35.739.7兩層特性基準重量(磅/2880平方英尺) 20.922.2厚度(密爾/24層@1.0千帕斯卡) 463516MDT(盎司/英寸) 12.312.2CDT(盎司/英寸) 5.75.6表觀密度(克/立方釐米) 0.07250.0691精製產品手感*1.001.04*對於全部為通行式乾燥的情況歸一化為1.00。
產品實例4A和4B兩層薄紙製品4A 4B速度(英尺/分) 500 500毛細管式滾筒真空(″H2O) 115毛細管式滾筒預乾燥度(％) 27.3後期毛細管式滾筒乾燥度(％) 39.8前置通行式乾燥器乾燥度(％) 39.826.2兩層特性基準重量(磅/2880平方英尺) 21.820.6厚度(密爾/24層@1.0千帕斯卡) 489343MDT(盎司/英寸) 9.810.7CDT(盎司/英寸) 4.44.1表現密度(克/立方釐米) 0.07160.0966精製產品手感*1.010.91*對於全部為通行式乾燥的情況歸一化為1.00。
毛細管式脫水系統在不顯著壓迫捲紙的情況下具有除去水分的能力，使得它在經濟方面是有利的，適於將一常規的溼式壓迫的造紙機改型為能夠生產低密度、吸收性軟性薄紙和擦手紙製品。例如，溼式壓迫的起毛紙運行操作可以由彎曲的通行式乾燥器織品和本發明的毛細管脫水系統所替代，將其置入在形成的織品和Yankee縐紋紙乾燥器之間餘下的空間內，如圖10所示。然後可將紙傳輸到在大約33％到43％乾燥度的Yankee乾燥器並且在造紙機的正常縐紋紙的乾燥度下進行起縐。如在上述實例3A、3B、4A和4B中所示，所形成的低密度的柔軟製品非常類似於利用圖12中所示的通行式乾燥器—Yankee乾燥器的組合裝置製成的產品。然而，利用毛細管式脫水系統進行改型的費用較低並且可以在較少地影響造紙機運行的情況下實現。所形成的造紙機處理過程還比通行式改型的乾燥器耗費較少的能量。
與之相似，假如希望在Yankee乾燥之前更充分地乾燥，可以將毛細管式脫水系統結合通行式乾燥器使用，以改進溼式壓迫型造紙機。還可以用來替代在已有雙乾燥器系統中的一個通行式乾燥器，以便節能和降低運行費用。造紙技術領域的熟練技術人員會承認，雖然本發明是結合如圖9、10和11中所示的起縐處理討論的，但本發明也可以用在不包括起縐步驟的造紙過程中。本發明可以在與通行式乾燥器、桶式乾燥器、高表面溫度乾燥器、或它們的組合一道使用進行毛細管式脫水之後在沒有起縐步驟的情況下，用以最終乾燥。
在已有的造紙機上，本發明的毛細管式脫水鼓10可用於減少操作和能量消耗，這是由於取消了真空泵、降低了通行式乾燥器的風扇功率和減少機罩的氣體使用的結果。有可能由已有的雙通行式乾燥器處理的流程中取消一個通行式乾燥器。如果適當地保留兩個通行式乾燥器。本發明的毛細管式脫水鼓10還可以用於增加造紙機的速度和生產率。通過將本發明的毛細管式脫水鼓10附加到如在圖12中所示的常規的通行式乾燥器的處理流程中，該流程的總的能量消耗將減少17％到25％。根據上述，應承認，本發明很好地適合於達到所有上述目的，還具有本發明的裝置和方法固有的明顯的其它優點。
應理解，某些特徵和局部組合是實用的，可以參照其它特徵和局部組合加以利用。這些情況都是權利要求的範圍企圖包括的將其納入到權利要求的範圍內。
在不脫離本發明的範圍的情況下，本發明可以構成很多可能的實施例，應當理解，在說明書中所述的和在附圖中表示的內容都是說明性的解釋，而不是限定性的。
權利要求
1.一種在造紙過程中降低纖維制捲紙中的水分含量的方法，包含的步驟有(a)將捲紙支承在透氣的織品上；(b)輕微壓迫在透氣織品和毛細管式脫水滾筒的毛細管膜之間的捲紙，在該滾筒中形成有很多微孔，微孔的構成在於產生負的毛細管空吸壓力；以及(c)將毛細管式脫水滾筒內部抽真空，使該真空不大於毛細管微孔的負的毛細管空吸壓力。
2.根據權利要求1所述的方法，其中毛細管微孔直徑範圍在0.8到10微米之間。
3.根據權利要求2所述的方法，其中毛細管微孔直徑範圍在2到10微米之間。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述的透氣織品包含一彎曲的通行式乾燥器織品，以及所述輕微壓迫的步驟僅壓迫處在該彎曲的通行式乾燥器織品的彎曲區域的捲紙。
5.根據權利要求1所述的方法，其中執行步驟(c)以使負的毛細管空吸壓力不大於Cp，其中Cp=2cosr]]>其中σ是水-空氣-固體接合面的表面張力，θ是水-空氣-固體的接觸角，r是毛細管微孔的半徑。
6.一種在製紙過程中用於除去在連續的潮溼的多微孔的捲紙中包含的液體部分的方法，其中沒有顯著整體壓迫捲紙，包含如下的步驟，其中步驟(b)和(c)不按特定的順序(a)從料箱到成形織品噴射傳送漿料，以形成原始的捲紙；(b)對該原始的捲紙進行真空脫水，使原始的捲紙的乾燥度範圍約在6％到32％；(c)將該捲紙從成形織品傳輸到一種多孔的彎曲的轉印織品上；(d)輕微壓迫在該多孔的彎曲的轉印織品和旋轉的毛細管式脫水滾筒的毛細管膜之間的捲紙，毛細管膜具有很多貫穿其間的毛細管微孔，毛細管微孔具有基本筆直貫通的非彎曲的通道，它的微孔長度對直徑比約為2到20；(e)對毛細管式脫水滾筒內部抽真空，使內部壓力不大於毛細管微孔的負的毛細管空吸壓力。
7.根據權利要求6所述的方法，還包含的步驟有在基本上至少0.15秒的持續時間內，維持捲紙與毛細管膜相接觸。
8.根據權利要求6所述的方法，其中該多孔的彎曲的轉印織品具有從肘彎點伸出的彎曲圖形，使得在所述輕微壓迫步驟的過程中壓迫捲紙的面積不大於捲紙總表面面積的35％。
9.根據權利要求8所述的方法，該多孔的彎曲的轉印織品具有從肘彎點伸出的彎曲圖形，使得在所述輕微壓迫步驟的過程中壓迫捲紙的面積不大於捲紙總表面面積的25％。
10.根據權利要求6所述的方法，其中的毛細管式脫水滾筒是一非扇形的滾筒，使在毛細管脫水滾筒內部的真空壓力到處基本上是相同的。
11.根據權利要求6所述的方法，還包含的步驟有在捲紙繼續支承在多孔的彎曲的轉印織品的情況下，移動捲紙使之與毛細管膜脫離接觸；在大約100到900普利的壓力下用水噴射毛細管膜，以便衝洗毛細管膜的表面以及衝洗聚集在毛細管微孔內部的顆粒使之通過毛細管微孔進入到旋轉的毛細管式脫水滾筒的內側。
12.根據權利要求6所述的方法，還包含的步驟有按通行方式乾燥捲紙，使乾燥度由大約65％到大約95％；將捲紙傳輸到Yankee乾燥器表面；當捲紙乾燥度由大約95％到大約99％時，使來自Yankee乾燥器表面的捲紙起縐。
13.根據權利要求6所述的方法，還包含的步驟有當捲紙的乾燥度為大約33％到大約43％時將捲紙傳輸到Yankee乾燥器表面，當捲紙乾燥度由大約95％到大約99％時，使來自Yankee乾燥器表面的捲紙起縐。
14.根據權利要求6所述的方法，還包含利用一通行式空氣乾燥器完成乾燥捲紙的步驟。
15.根據權利要求6所述的方法，還包含利用一高表面溫度乾燥器完成乾燥捲紙的步驟。
16.根據權利要求6所述的方法，還包含利用桶式乾燥器完成乾燥捲紙的步驟。
17.一種在製紙過程中由潮溼的多微孔的捲紙中除去水分的方法，其中沒有顯著地整體壓迫捲紙，包含的步驟有(a)將捲紙定位在旋轉的毛細管式脫水滾筒的毛細管膜上，該毛細管膜具有貫穿其間的毛細管微孔，該微孔具有基本上筆直貫通的非彎曲的通道，它的微孔長度與直徑比約為2到20；(b)將捲紙與毛細管膜分開；以及(c)利用清潔液體噴射毛細管膜，以衝洗毛細管膜表面和將聚集在毛細管微孔中的顆粒通過筆直貫通的非彎曲的毛細管微孔衝入非扇形的旋轉的毛細管式脫水滾筒內側。
18.根據權利要求17所述的方法，其中的步驟(c)包含在大約100到900磅/平方英寸的壓力下用水噴射毛細管膜。
19.一種製造縐紋紙製品的方法，包含如下的步驟，其中步驟(b)和(c)不按特定的順序(a)從料箱到一成形織品噴射傳送漿料，以便形成原始的捲紙；(b)對原始的捲紙進行脫水，使原始的捲紙的乾燥度在由大約6％到大約32％的範圍內；(c)將捲紙從成形織品上傳輸到一透氣織品上；(d)輕微壓迫在透氣織品和旋轉的毛細管式脫水滾筒的毛細管膜之間的捲紙，該毛細管膜具有貫穿其間的毛細管微孔，微孔具有基本上筆直通過的非彎曲的通道，毛細管微孔的微孔長度與直徑比約從2到20；(e)將捲紙與毛細管膜分離；以及(f)通過一個起縐乾燥器對分離的捲紙進行加壓，以便在該捲紙沒有首先通過常規的通行式乾燥器的情況下使捲紙起縐，因此以明顯節能的方式製成縐紋紙製品。
20.根據權利要求19所述的方法，還包含的步驟有在基本上至少0.15秒的持續時間內，維持捲紙和毛細管膜的接觸。
21.一種改進常規捲紙製造裝置的方法，這種類型的裝置包括一用於在一成形格網中成形原始捲紙的成形機構和至少一個用於使該原始的捲紙乾燥成為乾燥的捲紙的通行式乾燥器，包含的步驟有(a)取消至少一個通行式乾燥器；(b)用一個旋轉的毛細管式脫水滾筒取代所述被取消的通行式乾燥器，該滾筒具有一形成貫通的毛細管微孔的毛細管膜，該微孔具有基本上筆直通過的，非彎曲的通道，微孔的長度與半徑比約從2到20；以及(c)安裝一個用於將捲紙輕微壓迫到毛細管膜上的機構，以保證在沒有整體壓迫捲紙的情況下，在包含在捲紙中的水分和在毛細管膜的微孔中的水分之間的液體接觸，因此，改進了該系統，達到比此前可能設想的更高的能量效率。
22.根據權利要求21所述的方法，其中的系統還包含一起縐乾燥器，以及通過取消從系統所有通行式乾燥器，實施步驟(a)。
23.一種用於在捲紙製造過程中從潮溼的紙除去水分的系統，包含旋轉毛細管式脫水滾筒，該滾筒具有一形成貫通的毛細管微孔的毛細管膜，該微孔具有基本筆直通過的非彎曲的通道，微孔的長度對半徑比約從2到20；以及一種裝置，用於將捲紙輕微壓迫到毛細管膜上，以便在沒有整體壓迫捲紙的情況下，保證包含在捲紙中的水分和在毛細管膜的微孔中的水分之間的液體接觸，因此提供了一種比常規通行式乾燥器機構具有更高能量效率的脫水機構。
24.根據權利要求23所述的系統，其中所述的壓迫裝置的構成及配置，使得按照基本上在小於1到150普利範圍內部的直線作用力將捲紙壓靠到該膜上。
25.根據權利要求24所述的系統，其中所述的壓迫裝置的構成和配置，使得按照基本上在20-50普利範圍內的直線作用力將捲紙壓靠到該膜上。
26.根據權利要求23所述的系統，其中所述的脫水滾筒是非扇形的。
27.根據權利要求26所述的系統，還包含一噴射裝置，用於利用清潔液體噴射毛細管膜，以便衝洗毛細管膜的表面並將積聚在毛細管微孔中的顆粒通過毛細管微孔衝入旋轉的毛細管式脫水滾筒的內側。
28.根據權利要求27所述的系統，其中所述的噴射裝置，按照從約100到900磅/平方英寸的壓力噴水。
29.一種用於在造紙過程中降低捲紙中的水分含量的系統，包含一旋轉的毛細管式脫水滾筒，具有一形成有貫通的毛細管微孔的毛細管膜，該微孔具有基本上筆直貫通的非彎曲的通道，微孔的長度對直徑比約從2到20；一種壓迫裝置，用於將捲紙壓到毛細管膜上，以便在包含在捲紙中的水分和在毛細管膜微孔中的水分之間形成液體接觸；以及噴射裝置，用於利用清潔液體噴射毛細管膜，以便衝洗毛細管膜表面和將積聚在毛細管微孔中的顆粒通過基本上筆直通過的非彎曲的毛細管微孔衝入旋轉的毛細管式脫水滾筒內側。
30.根據權利要求29所述的系統，其中所述的噴射裝置適於在大約100到大約900磅/平方英寸的壓力下噴射所述清潔液體。
31.一種改進常規的溼式壓迫的捲紙製造裝置的方法，這種型式的裝置包括用於在一成形格網上形成原始捲紙的成形機構和至少一個毛布加壓站，用於將水從原始捲紙中壓出，包含的步驟有(a)取消該毛布加壓站；(b)利用—脫水站取代所述被取消的毛布加壓站，該脫水站包括一具有毛細管膜的旋轉的毛細管式脫水滾筒，毛細管膜具有貫通的毛細管微孔，該微孔基本上筆直通過的非彎曲的通道，微孔的長度對直徑比約從2到20；以及(c)裝設—用於將捲紙輕微壓到毛細管膜上的機構，以便在沒有整體壓迫捲紙的情況下在包含在捲紙中的水分和在毛細管膜微孔中的水分之間保證液體接觸，因此改進了該系統，能達到比此前可能設想的更高的能量效率。
全文摘要
本發明公開了一種在造紙過程中用於降低卷(筒)紙中的水分含量的方法，使從10％到32％範圍的乾燥度變到從33％到50％範圍的乾燥度，其中原始的捲紙(14)支承在彎曲的通行式乾燥器織品上並在彎曲的通行式乾燥器織品和毛細管式脫水滾筒的毛細管膜(12)之間受到輕微壓迫。毛細管膜(12)具有貫通的毛細管微孔，該微孔具有基本上筆直通過的非彎曲的通道，微孔的長度對直徑比約從2到20。將毛細管式脫水滾筒內部抽真空，使真空壓力不大於毛細管微孔的負的毛細管空吸壓力。
文檔編號F26B13/26GK1148886SQ95192075
公開日1997年4月30日 申請日期1995年10月31日 優先權日1994年11月23日
發明者S·C·莊, K·考夫曼, R·H·希澤 申請人:金伯利-克拉克紙公司