較低溼壓降的限制小孔乾燥介質及以此製造紙張的方法
2023-06-06 15:40:36 2
專利名稱：較低溼壓降的限制小孔乾燥介質及以此製造紙張的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於吸溼性初期紙幅的裝置，初期紙幅通過空氣穿透式乾燥形成纖維素纖維結構，特別涉及一種在空氣穿透式乾燥過程中可節能的裝置。
背景技術：
吸溼紙幅包括纖維素結構、吸溼泡沫材料等。纖維素纖維結構已經成為日常生活用品的主要成分。在面巾紙、衛生紙和紙手巾中都可以找到纖維素纖維結構。
在纖維素纖維結構的製造過程中，將分散在液體載體中的纖維素纖維漿沉澱在成型絲網上以製成初期紙幅。製成的潮溼初期紙幅可以通過已知裝置中的任一種或幾種的組合進行乾燥，但這些已知方法都會影響製成的纖維素纖維結構的特性。例如，乾燥裝置和過程可能影響製成的纖維素纖維結構的柔軟性、紙張厚度、抗拉強度和吸溼性。用於乾燥纖維素纖維結構的方法和裝置也影響製造該結構的速度，而這種速度是不應該受到這種乾燥方法和裝置限制的。
一種乾燥裝置的實例是毛氈帶。毛氈乾燥帶被長期使用，通過液體載體的毛細流動滲透進與初期紙幅保持接觸的可滲透毛氈介質來完成對初期纖維素纖維結構的脫水。然而，將纖維素纖維結構脫水到毛氈帶中以及使用毛氈帶脫水會導致要被乾燥的初期纖維素纖維結構總體上處於均勻壓縮和壓實狀態。製成的紙張通常較硬且觸摸起來不柔軟。
毛氈帶乾燥也可以輔之以真空裝置或者一對相對的壓力輥。壓力輥使得與纖維素纖維結構相對的毛氈的機械壓縮達到最大。毛氈帶乾燥實例在1982年5月11日授予Bolton的4，329，201號美國專利和1989年12月19日授予Cowan等的4，888，096號美國專利中都有說明。
通過真空脫水且不使用毛氈帶乾燥纖維素纖維結構的方法為本領域中的技術人員所熟知。纖維素纖維結構的真空脫水是當水分以液體形式存在時機械地從纖維素纖維結構中去除水分。而且，如果與模塑型板帶一起使用，真空就使得纖維素纖維結構中各分離區域偏轉到乾燥帶偏轉吸管中，從而使纖維素纖維結構的不同區域具有了不同的水分。類似地，通過真空裝置並輔之以利用具優選孔尺寸的多孔烘缸形成的毛細管滲流來乾燥纖維素纖維結構也是本領域中技術人員所熟知的。這種真空驅動的乾燥技術實例在具有共同受讓人的1985年12月3日授予Chuang等的4，556，450號美國專利和1990年11月27日授予Jean等的4，973，385號美國專利中都有說明。
在另一種乾燥工藝中，通過空氣穿透式乾燥法乾燥纖維素纖維結構的初期紙幅已經取得巨大成功。在典型的空氣穿透式乾燥方法中，帶孔的透氣乾燥帶支撐著要被乾燥的初期紙幅。熱氣流穿過纖維素纖維結構然後通過透氣帶，或者相反。氣流主要通過蒸發來乾燥初期紙幅。與透氣帶中的小孔相重合併被偏轉吸入小孔中的區域得以優先乾燥。與透氣帶中的凸起部分相重合的區域被氣流乾燥的程度要輕些。
對用於空氣穿透式乾燥法中的透氣帶所作的幾項改進已經在本領域中實現了。例如，透氣帶可被製成為具有高開放區，例如至少40％。或者，可製成透氣性降低的帶子。可通過添加樹脂混合物以堵塞帶子上織紗之間縫隙的方式來降低透氣性。可以將乾燥帶浸漬上金屬顆粒以增強其導熱性並降低其熱輻射係數，或者還有一種方法，用包含連續網格的光敏樹脂製成乾燥帶。乾燥帶特別應適應高溫氣流，至少達815攝氏度(1500華氏度)。這類空氣穿透式乾燥技術的實例在下列專利中都可以找到1975年7月1日再頒給Cole等的Re．28，459號美國專利；1979年10月30日授予Rotar的4，172，910號美國專利；1981年2月24日授予Rotar等的4，251，928號美國專利；1985年6月9日授予Torkhan且具有共同受讓人的4，528，239號美國專利，該專利包括在此處的參考文獻中；1990年5月1日授予Todd的4，921，750號美國專利。另外，為了調整還處於等待乾燥的初期紙幅狀態的纖維素纖維結構，在本領域中已經做了幾項嘗試。這些嘗試使用乾燥帶或者帶有Yankee罩的紅外乾燥器。乾燥方法的實例在1986年4月22日授予Smith的4，583，302號美國專利和1990年6月24日授予Sundovist的4，942，675號美國專利中都有說明。
上述技術、甚至是特別針對空氣穿透式乾燥的技術都解決不了乾燥多區域纖維素纖維結構時所遇到的問題。例如，纖維素纖維結構的第一區與第二區相比具有較小的絕對溼度、密度或定量，但與第二區相比就具有相對較高的空氣流動能力。這種相對較高的空氣流動能力的產生是因為第一區的較小絕對溼度、密度或定量為空氣穿過該區提供了與之相稱的較低流阻。
當一種等待乾燥的多區域、多凸起纖維素纖維結構傳送到Yankee乾燥鼓上時問題變得更為嚴重。在Yankee乾燥鼓上，纖維素纖維結構的各自獨立的分離區域與受熱烘缸的外周緊密接觸，來自罩板的熱空氣進入與受熱烘缸相對的纖維素纖維結構的表面。然而，典型情況是與Yankee乾燥鼓上接觸最緊密的區域是高密度或高定量區。當從纖維素纖維結構去除部分水分後，高密度或高定量區與低密度或低定量區乾燥程度不一樣。低密度區的優選乾燥是通過Yankee乾燥鼓罩上氣流的對流傳熱實現的。於是，纖維素纖維結構的生產率必須放慢，以便補償處理高密度或高定量區的較多水分。要完成纖維素纖維結構高密度和高定量區的乾燥且要防止已乾燥低密度或低定量區被來自罩板的空氣燒焦或燃燒，Yankee罩板的空氣溫度必須降低並且纖維素纖維結構在Yankee罩板上滯留的時間必須延長，即降低生產率。
現有技術中的各方法(不包括使用機械擠壓方式，例如毛氈帶)還有另一個缺點，各方法都依賴於支撐等待乾燥的纖維素纖維結構。氣流先流過纖維素纖維結構，並隨後流過支撐帶，或者通過乾燥帶流向纖維素纖維結構。通過乾燥帶或通過纖維素纖維結構的流阻的差別放大了纖維素纖維結構內部水分分布的差別，以及／或者在先前不存在水分分布差異的區域產生差異。
針對這個問題作的一項技術改進在1994年1月4日授予Ensign等且具有共同受讓人的5，274，930號美國專利中有說明，並揭示了與空氣穿透式乾燥法共同使用的纖維素纖維結構的限制小孔乾燥法，該專利包括在此處的參考文獻中。該專利教導了一種使用微孔乾燥介質的裝置，該介質具有的流阻比纖維素纖維結構的纖維間隙流阻要大。微孔介質因此就成為空氣穿透式乾燥法中的限制小孔，以致在乾燥過程中就可以獲得相同或者至少比較均勻的水分分布。
解決乾燥問題的另一項技術改進在具有共同受讓人的1995年8月1日授予Ensign等的5，543，107號美國專利、1996年12月19日授予Ensign等的5，584，126號美國專利、1996年12月17日授予Ensign等的5，584，128號美國專利中都有說明，這些專利所揭示的內容在此處引作參考。Ensign等的』126號、』128號專利揭示了多種用於空氣穿透乾燥纖維素纖維結構的區域限制小孔裝置。不過，Ensign等的』126號、』128號和』930號專利並未揭示當遇到液體或兩相流時如何使通過微孔乾燥介質的壓降最小。壓降的量值非常重要。隨著給定流速下穿過介質時壓降的減小，驅動用於吸取氣流穿過裝置的風扇所需馬力也就越小。降低風扇馬力是一項重要的節能措施。反過來說，在相同的馬力和壓降下就可以吸取更多的氣流穿過纖維素纖維結構，從而提高幹燥速度。乾燥速度提高就提高了造紙機的產量。
Ensign等關於限制小孔空氣穿透式乾燥裝置的』127號專利闡述了使一或多個區域具有低於大氣壓的壓力或具有正壓力以促使氣流雙向流動的方法。
申請人意想不到地發現了一種處理現有技術裝置的微孔乾燥介質的方法，以便在恆定的液體或兩相流流量情況下減少壓降，或者在恆定壓降的情況下增加液體或兩相流流量。而且，還發現在不作重大改動的前提下本發明對現有微孔乾燥裝置有改進。
本發明中的裝置可以被用於造紙。紙張可通過空氣穿透方式乾燥。如果採用空氣穿透方式乾燥紙張，可採用下面專利中所述內容實施空氣穿透式乾燥具有共同受讓人的1980年3月4日授予Trokhan且具有共同受讓人的4，191，609號美國專利和前述4，528，239號專利，這些專利所揭示的內容在此處引作參考。如果採用常規方式乾燥紙張，可根據1997年5月13日授予Trokhan等且具有共同受讓人的5，629，052號美國專利所述內容實施常規乾燥，該專利所揭示的內容在此處引作參考。
因此，本發明的目的是提供一種具有有微孔介質且可用於生產纖維素纖維結構的限制小孔空氣穿透式乾燥裝置。而且，本發明的目的還包括提供一種可減少初期紙幅必要滯留時間且／或與先前技術相比需要更少能量的限制小孔空氣穿透式乾燥裝置。最後，本發明的目的還包括提供一種具有微孔介質的限制小孔空氣穿透式乾燥裝置，該裝置可與現有的相關裝置一起使用，該裝置優選至少包含一個區域，該區域具有大於穿透壓力的差別壓力。
發明概述本發明涉及一種微孔介質。該微孔介質可以與空氣穿透乾燥式造紙裝置一起使用，所述介質還為穿過的氣流形成了限制小孔。在流速為40scfm／0．087平方英尺下穿過微孔介質的溼壓降小於或等於4．0英寸汞柱 當流速增加到60和80scfm／0．087平方英尺時，穿透介質的溼壓降分別增加到5．0和6．0英寸汞柱。
在流速和壓降之間的關係可以通過下述公式給出即以英寸汞柱為單位的溼壓降小於或等於0．048×流速(單位為scfm／0．087平方英尺)+2．215。
本發明的另一方面包括以微孔介質造紙。紙是通過下述步驟製造的即製備初期紙幅；並提供具有預定孔尺寸的微孔介質。孔尺寸是對流過初期紙幅的氣流的限制小孔。孔尺寸最好小於或者等於20微米。穿過微孔介質有溼壓降。所述溼壓降隨著穿過的流速的增大而增大。
初期紙幅設置在微孔介質上。空氣穿過初期紙幅和微孔介質，由此空氣在以一定的流速穿過初期紙幅和介質時會出現溼壓降。所述溼壓降與所述流速的關係用下列公式表示Y≤0．048X+2．215，其中Y是溼壓降，單位為英寸汞柱；X是流速，單位為scfm／0．087平方英尺。所述公式在從大約35scfm／0．087平方英尺到大約95scfm／0．087平方英尺的整個流速範圍內都成立；特別是，所述公式在從40scfm／0．087平方英尺到80scfm／0．087平方英尺的整個流速範圍內成立。
附圖簡要說明
圖1是配備在可滲透烘缸上的本發明實施例的微孔介質的示意性側視圖，為清晰起見介質厚度被放大；圖2是顯示不同片層的本發明的微孔介質的俯視圖；圖3為夾具的示意圖，用於測試本發明；圖4為流速和溼壓降之間關係的曲線圖。
發明詳述參看圖1，本發明包括限制小孔空氣穿透式乾燥裝置20及微孔介質40。裝置20和介質40可以根據前面提到的5，274，930號、5，543，107號、5，584，126號、5，584，128號美國專利以及以Ensign等人的名義於6月16日提交且具有共同受讓人的序列號為08／878，794的美國專利申請來製備，上述公開的內容在此處引作參考。裝置20包括可滲透烘缸32。微孔介質40包裹著可滲透烘缸32，諸如空氣穿透式乾燥帶或壓力帶之類的支撐元件28在導入輥34到導出輥36之間圍繞著可滲透烘缸32，形成界定弧形區的拱形。弧形區可分成相對大氣壓具有不同壓差的幾段。或者，裝置20可以包括分段的真空口、平的或弧形真空吸盤或者環形帶。裝置20從初期紙幅21上除去水分參看圖2，根據本發明的微孔乾燥介質40包括多個片層41-46。本發明的微孔介質40具有與初期紙幅21最接近並相接觸的第一片層41。第一片層41最好是編織的，更優選的是編織成荷蘭斜紋圖案或BMT ZZ編織形式。
在第一片層41下面的可以是一或多個其他片層42-46。下面的片層42-46對片層41-45提供支撐和疲勞強度。由於下面的片層42-46是接近的，片層41-46上的孔尺寸為除去透過的水分而逐漸增大。至少第一片層41，更具體地說是與初期紙幅21接觸的表面具有下面將描述的低表面能。或者，根據本發明構成介質40的其他及所有片層41-46可被處理為具有下面將描述的低表面能。儘管在圖2中示出了六個片層，本領域的普通技術人員會認識到在介質40中可以採用任何合適數量的片層。
片層41-46各具有兩個表面，第一表面和與其相對的第二表面。第一和第二表面通過兩者之間的小孔液體流通。
本發明的介質40的孔尺寸小於或等於20微米。介質40在流速為40scfm／0．087平方英尺的流速下的溼壓降小於4．0英寸汞柱，優選的是小於3．5英寸汞柱，更優選的是小於3．0英寸汞柱。本發明的介質40在流速為60scfm／0．087平方英尺的流速下的溼壓降小於5．0英寸汞柱，優選的是小於4．5英寸汞柱，更優選的是小於4．0英寸汞柱。本發明的介質40在流速為80scfm／0．087平方英尺的流速下的溼壓降小於6．0英寸汞柱，優選的是小於5．5英寸汞柱，更優選的是小於5．0英寸汞柱。本發明的介質40的這些特性在表1中示出。
表1流速(scfm／0．087sq．ft．)40 60 80最大溼壓降(英寸汞柱) 4．05．0 6．0優選溼壓降(英寸汞柱) 3．54．5 5．5更優選溼壓降(英寸汞柱) 3．04．0 5．0
此處所用的scfm指的是標準立方英尺的空氣在70°F和29．92英寸汞柱下的流速。
參照圖4，流速和溼壓降之間的關係在40到80scfm／0．087平方英尺的流速範圍內是近似線性關係，可以通過在35到95scfm／0．087平方英尺的流速範圍內的線性關係近似得出某些值。具體地說，壓降和流速的關係用下面的公式給出Y≤0．048X+2．215，更優選的是Y≤0．048X+2．015，其中X流速，單位為scfm／0．087平方英尺；Y是溼壓降，單位為英寸汞柱。
本發明的示例性介質40的乾燥性能與未塗敷介質40進行比較。為了使試驗條件更加嚴格，本發明的介質40中第一片層41採用的孔尺寸比未塗敷介質40中第一片層41的更細小。具體地說，本發明的介質40採用200×1400荷蘭斜紋編織形式的介質40，第一片層41塗有如上所述的KRYTOXDF。未塗敷介質40具有165×1400荷蘭斜紋編織的第一片層41。
對兩種介質40上的初期紙幅在不同滯留時間下測試了薄層稠度。該試驗在4．3英寸汞柱的恆定溼壓降下進行。在滯留時間為50毫秒時，稠度提高2％。滯留時間增加到150毫秒，稠度提高7％。滯留時間增加到250毫秒，稠度提高9％。這些結果在表2中示出。
表2滯留時間(毫秒)比未塗敷介質的稠度提高量(％)502150 7250 9可以看出，本發明在整個滯留時間範圍內改善了乾燥。
參照圖2，本發明相對較低的壓降可以如下獲得。根據本發明，面向氣流或水流高壓端或上遊端的第一表面應該具有下面描述的低表面能。另外，在第一和第二表面之間的孔，特別是在流動路徑中提供限制小孔的那些孔也應該設置具有如下所述的低表面能表面。
低表面能可以利用表面塗層來形成。可以在片層41-46粘合併燒結在一起之後施加塗層，以避免加工操作對塗覆操作的不良影響或者避免塗覆對加工操作過程的不良影響。
根據本發明，介質40被敷以塗層是為了降低液體或兩相流體穿過時的壓降。具體說塗層降低了介質40的表面能，使其疏水性更強。儘管給微孔乾燥介質40的第一片層41敷以塗層被證明是降低表面能的一種特別有效的方法，任何降低微孔介質40表面能的塗層或其他處理都適用於本發明。最好將表面能降低到小於46達因／釐米，優選為小於36達因／釐米，更優選為小於26達因／釐米。
表面能指的是為增大固體表面上液體的表面積所需做的功。通常，對固體表面而言，其上液體接觸角的餘弦與液體的表面張力之間為單調函數。隨著接觸角接近零，固體表面變得更加潤溼。如果接觸角為零，固體表面變得完全潤溼。隨著接觸角接近180度，表面也逐漸接近不可潤溼狀態。已認識到無論水的零度或180度接觸角都觀察不到，本發明中液體漿液採用的物質也是如此。在此使用的術語表面能指的是固體表面的臨界表面張力，可通過液體表面張力與其在所附著的特定表面上的接觸角之間的關係外推而得。因此，固體表面的表面能通過其上液體的表面張力間接測量所得。有關表面能的進一步討論參見W．A．Zisman所著「現代化學」，Ser No．43(1964)和ArthurW．Adamson所著的「表面物理化學」，第十五版(1990)，這兩本書均在這裡引作參考。
表面能通過低表面張力溶液(例如異丙醇／水或者甲醇／水混合劑)測量。具體而言，將一個已校準的達因筆放置在待研究的介質40的表面測量表面能。施用長度至少應為一英寸以便確保獲得正確讀數。測量表面的溫度應為70°±5°F。可以從伊裡諾斯州芝加哥市的Control-Cure公司購得達因筆。
另一種方案是，倘若要針對片層41-46的表面外形修正結果則要使用測角儀。通常，隨著表面變得粗糙，顯現出的接觸角將小於實際的接觸角。如果表面多孔，例如本發明中的41-46片層，由於液體和空氣的接觸面積增大，顯現出的接觸角大於實際接觸角。
有助於降低表面能的適合塗層的非限制和說明性示例包括流體和幹膜潤滑劑。適合的幹膜潤滑劑包括氟代調聚物，例如德拉瓦州Wilmington市杜邦公司生產的KRYTOXDF。幹膜潤滑劑膜可以分散在氟裡昂族的氟化溶劑中，例如1，1-二氯-1-二氟代乙烷或者1，1，2-三氯-1，2，2-三氟代乙烷或者異丙醇等。為熔化KRYTOXDF潤滑劑優選對其進行加熱處理。根據本發明發現在600°F下加熱處理30分鐘對介質40很適合。
另外的方案是，塗層材料可以包含懸浮在液體載體中的其他低表面能顆粒。可以預言的是，適合的顆粒包括石墨和二硫化鉬。
或者，塗層材料可以包含流體。聚二甲基矽氧烷流體，例如從康乃狄克州Fairfield市的通用電氣公司購得的GE Silicones DF 581，在佔重量的1％時是一種適合的流體塗層材料。聚二甲基矽氧烷流體可以被分散在異丙醇或己烷中。2-乙基-1-己醇也被發現是適合於本發明使用的載體。在施用於介質40之後，為了通過交聯增大其摩爾質量和蒸發載體，聚二甲基矽氧烷被加熱處理。根據本發明發現在500°F下處理1個小時適合於介質40。
塗層材料(幹膜或流體)均可通過噴、印、刷、滾的方式添加到介質40上。或者，介質40還可被浸入塗層材料中。相對均勻的塗層是優選的。幹薄膜塗層材料優選以相對較低的濃度施用，例如重量百分比為0．5-2．0％。為防止堵塞微孔介質40的片層41-46上的小孔，低濃度非常重要。矽酮流體塗層可以濃度大約為0．5-10％(重量百分比)施用，優選濃度為1-2％(重量百分比)。
可以預言的是，被稱為奧莫色(ormocer)的有機改性陶瓷材料可被用於降低介質40的表面能。奧莫色可根據1996年4月16日授予Allum等的5，508，095號美國專利中所教的方法製作，該專利被引作參考。很顯然，多種幹膜潤滑劑、多種流體塗層、多種奧莫色以及上述各類物質的混合物都可被用於降低介質40的表面能。
如果塗層用於使微孔乾燥介質40疏水性更強並降低其表面能，則塗層不堵塞片層41-46的小孔是非常重要的，尤其是介質40的第一片層41的小孔。片層41-46，特別是第一片層41的小孔在任何方向上的尺寸都小於或等於20微米，甚至小於或等於10微米。孔尺寸是由SAE APP 901確定的，其在這裡被引作參考。從第一片層41到最後一個片層46，疊層41-46上小孔的尺寸逐漸增大，最後一個片層46的位置距第一片層41最遠。前面提及的幹膜和流體塗層都能很好地使用而且也不堵塞片層41-46。嚴重堵塞介質40的小孔的塗層不適用。例如，如果塗層厚度和／或濃度太大就不適用。
不象上面那樣在介質40的一或多個片層41-46的表面敷以塗層來降低表面能，可以預言的是可用本身就具有低表面能的材料製造介質40。儘管在所包括的專利中說明不鏽鋼適合製造片層41-46，不過片層41-46，尤其是第一片層41也可以由低表面能材料製成或浸有這類低表面能材料，諸如四氟乙烯(德拉瓦州Wilmingtom市的杜邦公司出售這類材料，商品名為TEFLON))，或者低表面能擠壓塑料，例如聚酯或聚丙烯。很顯然，本身具有較低表面能的材料也可以象上面那樣敷以塗層，以提供更低的表面能。
在另一個實施例中，裝置20僅需要具備空氣穿透式乾燥區且可以不要毛細作用乾燥區。這樣的裝置20與本發明相結合也認為是很有用的。
在另一個變形實施例中，中間片層42-45中的某一個可以具有最小的孔。在該實施例中確定介質40流阻的是具有最小孔的某中間片層42-45而不是第一片層41。在這個實施例中，具有最大流阻的中間片層42-45具有上述低表面能是非常重要的。可以看出，與上述實施例相類似的是低表面能表面僅需要配置在高壓(即上遊)端和片層41-45上各孔的限制小孔內。
參照圖3，如下測量幹壓降。製備合適尺寸的介質40的用品，從而使介質40的圓形、4英寸直徑的部分暴露出來使流體通過。製備試驗夾具50。試驗夾具50包括一段7英寸長、標稱直徑2英寸的管子。管子隨後與漸縮管60相接，漸縮管60為16英寸長，標稱內徑為2英寸。漸縮管60的該內徑以以7°的傾角在16英寸的長度上形成錐度而達到4英寸的標稱內徑。
介質40的樣品設置在試驗夾具50的4英寸標稱內徑部分上。介質40的第一片層41朝向氣流的高壓(上遊)端。試驗夾具50關於介質40的樣品對稱。
介質40的樣品的下遊，試驗夾具50又通過漸縮管60形成錐度，以7°的傾角從4英寸的標稱內徑至2英寸的標稱內徑。這種漸縮管60也與管子相連。這種管子也是7英寸長，直管，標稱內徑為2英寸。
800scfm／0．087平方英尺的氣流通過介質40，則通過所述樣品的氣流總量為70scfm／0．087平方英尺。氣流保持在75+2°F。穿過介質40的靜壓用氣壓表、一對壓力變換器、或其它本領域公知的合適裝置測量。這種靜壓是介質40的幹壓降。
為了測量溼壓降，設置如上所述的夾具50和樣品。此外，設置噴嘴55，並將其安裝在介質40的樣品的上遊。噴嘴55是噴散系統(Cincinnati，OH)型TG全錐形噴嘴55(1／4 TTG 0．3)，帶有0．020英寸的孔和100篩網或等同物。噴嘴55安裝在介質40的樣品上遊5英寸處。噴嘴55以58°全錐度噴射角供應壓力為40psi的水0．06gpm。水以72±2°F噴射。這種噴射完全覆蓋介質40的樣品並增加壓降。以不同的流速測量溼壓降。
參考圖1，根據本發明裝置20可以與造紙帶一起使用，該造紙帶生產一種具有多種密度和／或多種定量的纖維素纖維結構。造紙帶和纖維素纖維結構可以根據下列具有共同受讓人的任一美國專利製備1980年3月4日授予Trokhan的4，191，609號專利、1985年4月30日授予Johnson等的4，514，345號專利、1985年7月9日授予Trokhan的4，528，239號專利、1985年7月16日授予Trokhan的4，529，480號專利、1993年9月14日授予Trokhan等的5，245，025號專利、1994年1月4日授予Trokhan的5，275，700號專利、1994年7月12日授予Rasch等的5，328，565號專利、1994年8月2日授予Trokhan等的5，334，289號專利、1995年11月15日授予Smurkoski等的5，364，504號專利、1996年6月18日授予Trokhan等的5，527，428號專利、1996年9月18日授予Trokhan等的5，554，467號專利、1997年5月13日授予Ayers等的5，628，879號專利。
在另一個實施例中，造紙帶可以是毛氈，也被稱作本領域技術人員所熟知以及下面專利和中請所揭示的壓榨氈具有共同受讓人的1996年9月17日授予Trokhan等的5，556，509號專利和1996年1月11日以Trokhan等的名義公布的PCT申請WO 96／00812，專利和申請所揭示的內容被引作參考。
另外，根據本發明在微孔介質40上烘乾的紙張可以具有多種定量，正如在具有共同受讓的人1996年7月9日授予Trokhan等的5，534，326號專利和1996年4月2日授予Trokhan等的5，503，715號專利所揭示的內容一樣，這些內容在這裡被引作參考，或者參照1996年11月7日以Kamps等名義公布的WO 96／35018號歐洲專利申請中的內容。根據本發明，在微孔介質40上乾燥的紙張也可使用其它造紙帶製備。例如，可以預言的是，1997年7月10日以Kaufman等名義公布的WO 97／24487號歐洲專利申請和1995年10月18日以Wendt等名義公布的0 677 612 A2號歐洲專利申請中所描述的帶子也可以使用。另外，其他造紙技術也可以與造紙機械裝置以及根據本發明的微孔介質40製備的紙張一起應用。可以預言的是，其他適合的造紙技術包括下列專利和專利申請所揭示的內容1995年5月2日授予Hermans等的5，411，636號專利、1997年2月11日授予Krzysik等的5，601，871號專利、1997年3月4日授予Farrington，Jr等的5，607，551號專利和1994年9月28日以Hyland等名義公布的0 617 164號歐洲專利申請。
根據本發明的初期紙幅在試驗夾具50上可以被完全烘乾。或者，正如本領域中技術人員所知的那樣初期紙幅最終可以在Yankee乾燥鼓上被烘乾。另外，纖維素纖維結構可以不使用Yankee乾燥鼓箱而最終得以烘乾。
正如本領域中技術人員所知的那樣纖維素纖維結構也可以被收縮。正如本領技術人員所熟知的那樣，收縮過程可以利用Yankee乾燥鼓或者其他烘缸通過以刮片刀起皺的方式完成。起皺過程可以根據具有共同受讓人的1992年4月24日授予Sawdai的4，919，756號美國專利來完成，該專利公開的內容在這裡被引作參考。另一中方案或作為附加的，收縮也可以通過溼微縮方法來完成，方法參見具有共同受讓人的1984年4月3日授予Wells等的4，440，597號美國專利，該專利公開的內容被引作參考。
權利要求
1．一種用於與空氣穿透乾燥式造紙裝置一起使用的微孔介質，所述介質的孔尺寸小於或等於20微米，所述微孔介質在流速為40scfm／0．087平方英尺下的溼壓降小於或等於4．0英寸汞柱，優選的是溼壓降小於或等於3．5英寸汞柱，更優選的是溼壓降小於或等於3．0英寸汞柱。
2．一種用於與空氣穿透乾燥式造紙裝置一起使用的微孔介質，所述介質的孔尺寸小於或等於20微米，所述微孔介質在流速為80scfm／0．087平方英尺下的溼壓降小於或等於6．0英寸汞柱，優選的是溼壓降小於或等於5．5英寸汞柱，更優選的是小於或等於5．0英寸汞柱。
3．一種用於與空氣穿透乾燥式造紙裝置一起使用的微孔介質，所述介質的孔尺寸小於或等於20微米，並具有穿過介質的溼壓降，所述溼壓降隨著穿過的流速的增大而增大，所述溼壓降與所述流速的關係用下列公式表示Y≤0．048X+2．215，其中X是流速，單位為scfm／0．087平方英尺；Y是溼壓降，單位為英寸汞柱，優選的是，所述溼壓降與所述流速的關係用下列公式表示Y≤0．048X+2．015，其中X是流速，單位為scfm／0．087平方英尺；Y是溼壓降，單位為英寸汞柱，更優選的是，在從35 scfm／0．087平方英尺到95 scfm／0．087平方英尺的整個流速範圍內，所述溼壓降都成所述公式的關係。
4．一種製造薄紙的方法，所述方法包括下列步驟製備初期紙幅；提供微孔介質，所述微孔介質的孔尺寸為穿過初期紙幅的氣流提供了限制小孔，所述介質的孔尺寸小於或等於20微米，並具有穿過介質的溼壓降，所述溼壓降隨著穿過的流速的增大而增大，所述溼壓降與所述流速的關係用下列公式表示Y≤0．048X+2．215，其中X流速，單位為scfm／0．087平方英尺；Y是溼壓降，單位為英寸汞柱；將所述初期紙幅設置在所述微孔介質上；使空氣穿過所述初期紙幅和所述微孔介質，其中所述微孔介質為氣流形成了限制小孔，氣流穿過所述初期紙幅以從所述初期紙幅中除去水分；從所述微孔介質中除去所述除去紙幅的水分；優選的是，所述溼壓降與所述流速的關係用下列公式表示Y≤0．048X+2．015，其中X流速，單位為scfm／0．087平方英尺；Y是溼壓降，單位為英寸汞柱，更優選的是，所述公式在從35scfm／0．087平方英尺到95scfm／0．087平方英尺的整個流速範圍內都成立，最優選的是，所述公式在從40scfm／0．087平方英尺到80scfm／0．087平方英尺的整個流速範圍內成立。
全文摘要
本發明提供一種乾燥纖維素纖維結構的裝置。該裝置包括具有穿透的孔的微孔介質。孔為乾燥過程中氣流的限制小孔。穿過微孔介質有較低的壓降。較低的壓降降低了乾燥過程中的能量消耗,且/或以一定的能量消耗獲得更高的乾燥效果。
文檔編號D21F11/14GK1278880SQ98811014
公開日2001年1月3日 申請日期1998年9月17日 優先權日1997年9月18日
發明者小麥可·G·斯特爾傑斯, 保羅·D·特羅克漢, 唐納德·E·恩賽因 申請人:寶潔公司