專利名稱：較低濕壓降的限制小孔干燥介質及以此制造紙張的方法
技術領域：
本發明涉及一種用于吸濕性初期紙幅的裝置，初期紙幅通過空氣穿透式干燥形成纖維素纖維結構，特別涉及一種在空氣穿透式干燥過程中可節能的裝置。
背景技術：
吸濕紙幅包括纖維素結構、吸濕泡沫材料等。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制造過程中，將分散在液體載體中的纖維素纖維漿沉淀在成型絲網上以制成初期紙幅。制成的潮濕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干燥，但這些已知方法都會影響制成的纖維素纖維結構的特性。例如，干燥裝置和過程可能影響制成的纖維素纖維結構的柔軟性、紙張厚度、抗拉強度和吸濕性。用于干燥纖維素纖維結構的方法和裝置也影響制造該結構的速度，而這種速度是不應該受到這種干燥方法和裝置限制的。
一種干燥裝置的實例是毛氈帶。毛氈干燥帶被長期使用，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干燥的初期纖維素纖維結構總體上處于均勻壓縮和壓實狀態。制成的紙張通常較硬且觸摸起來不柔軟。
毛氈帶干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。毛氈帶干燥實例在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干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干燥帶偏轉吸管中，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，通過真空裝置并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干燥纖維素纖維結構也是本領域中技術人員所熟知的。這種真空驅動的干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。
在另一種干燥工藝中，通過空氣穿透式干燥法干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干燥方法中，帶孔的透氣干燥帶支撐著要被干燥的初期紙幅。熱氣流穿過纖維素纖維結構然后通過透氣帶，或者相反。氣流主要通過蒸發來干燥初期紙幅。與透氣帶中的小孔相重合并被偏轉吸入小孔中的區域得以優先干燥。與透氣帶中的凸起部分相重合的區域被氣流干燥的程度要輕些。
對用于空氣穿透式干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，透氣帶可被制成為具有高開放區，例如至少40％。或者，可制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。可以將干燥帶浸漬上金屬顆粒以增強其導熱性并降低其熱輻射系數，或者還有一種方法，用包含連續網格的光敏樹脂制成干燥帶。干燥帶特別應適應高溫氣流，至少達815攝氏度(1500華氏度)。這類空氣穿透式干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，為了調整還處于等待干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。這些嘗試使用干燥帶或者帶有Yankee罩的紅外干燥器。干燥方法的實例在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干燥的技術都解決不了干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濕度、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濕度、密度或定量為空氣穿過該區提供了與之相稱的較低流阻。
當一種等待干燥的多區域、多凸起纖維素纖維結構傳送到Yankee干燥鼓上時問題變得更為嚴重。在Yankee干燥鼓上，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干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后，高密度或高定量區與低密度或低定量區干燥程度不一樣。低密度區的優選干燥是通過Yankee干燥鼓罩上氣流的對流傳熱實現的。于是，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干燥且要防止已干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并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，各方法都依賴于支撐等待干燥的纖維素纖維結構。氣流先流過纖維素纖維結構，并隨后流過支撐帶，或者通過干燥帶流向纖維素纖維結構。通過干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，并揭示了與空氣穿透式干燥法共同使用的纖維素纖維結構的限制小孔干燥法，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干燥介質的裝置，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干燥法中的限制小孔，以致在干燥過程中就可以獲得相同或者至少比較均勻的水分分布。
解決干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于空氣穿透干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號專利并未揭示當遇到液體或兩相流時如何使通過微孔干燥介質的壓降最小。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，驅動用于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，從而提高干燥速度。干燥速度提高就提高了造紙機的產量。
Ensign等關于限制小孔空氣穿透式干燥裝置的’127號專利闡述了使一或多個區域具有低于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干燥介質的方法，以便在恒定的液體或兩相流流量情況下減少壓降，或者在恒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干燥裝置有改進。
本發明中的裝置可以被用于造紙。紙張可通過空氣穿透方式干燥。如果采用空氣穿透方式干燥紙張，可采用下面專利中所述內容實施空氣穿透式干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。如果采用常規方式干燥紙張，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干燥，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于生產纖維素纖維結構的限制小孔空氣穿透式干燥裝置。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干燥裝置。最后，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干燥裝置，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，該區域具有大于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干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濕壓降小于或等于4．0英寸汞柱 當流速增加到60和80scfm／0．087平方英尺時，穿透介質的濕壓降分別增加到5．0和6．0英寸汞柱。
在流速和壓降之間的關系可以通過下述公式給出即以英寸汞柱為單位的濕壓降小于或等于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。紙是通過下述步驟制造的即制備初期紙幅；并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。孔尺寸最好小于或者等于20微米。穿過微孔介質有濕壓降。所述濕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濕壓降。所述濕壓降與所述流速的關系用下列公式表示Y≤0．048X+2．215，其中Y是濕壓降，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范圍內都成立；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范圍內成立。
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，用于測試本發明；圖4為流速和濕壓降之間關系的曲線圖。
發明詳述參看圖1，本發明包括限制小孔空氣穿透式干燥裝置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等人的名義于6月16日提交且具有共同受讓人的序列號為08／878，794的美國專利申請來制備，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，諸如空氣穿透式干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，根據本發明的微孔干燥介質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最接近并相接觸的第一片層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。由于下面的片層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。盡管在圖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中可以采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的孔尺寸小于或等于20微米。介質40在流速為40scfm／0．087平方英尺的流速下的濕壓降小于4．0英寸汞柱，優選的是小于3．5英寸汞柱，更優選的是小于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濕壓降小于5．0英寸汞柱，優選的是小于4．5英寸汞柱，更優選的是小于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濕壓降小于6．0英寸汞柱，優選的是小于5．5英寸汞柱，更優選的是小于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最大濕壓降(英寸汞柱) 4．05．0 6．0優選濕壓降(英寸汞柱) 3．54．5 5．5更優選濕壓降(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，流速和濕壓降之間的關系在40到80scfm／0．087平方英尺的流速范圍內是近似線性關系，可以通過在35到95scfm／0．087平方英尺的流速范圍內的線性關系近似得出某些值。具體地說，壓降和流速的關系用下面的公式給出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是濕壓降，單位為英寸汞柱。
本發明的示例性介質40的干燥性能與未涂敷介質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采用的孔尺寸比未涂敷介質40中第一片層41的更細小。具體地說，本發明的介質40采用200×1400荷蘭斜紋編織形式的介質40，第一片層41涂有如上所述的KRYTOXDF。未涂敷介質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英寸汞柱的恒定濕壓降下進行。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)比未涂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范圍內改善了干燥。
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游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涂層來形成。可以在片層41-46粘合并燒結在一起之后施加涂層，以避免加工操作對涂覆操作的不良影響或者避免涂覆對加工操作過程的不良影響。
根據本發明，介質40被敷以涂層是為了降低液體或兩相流體穿過時的壓降。具體說涂層降低了介質40的表面能，使其疏水性更強。盡管給微孔干燥介質40的第一片層41敷以涂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表面能的涂層或其他處理都適用于本發明。最好將表面能降低到小于46達因／厘米，優選為小于36達因／厘米，更優選為小于26達因／厘米。
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，其上液體接觸角的余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濕。如果接觸角為零，固體表面變得完全潤濕。隨著接觸角接近180度，表面也逐漸接近不可潤濕狀態。已認識到無論水的零度或180度接觸角都觀察不到，本發明中液體漿液采用的物質也是如此。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系外推而得。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)，這兩本書均在這里引作參考。
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。可以從伊里諾斯州芝加哥市的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于實際的接觸角。如果表面多孔，例如本發明中的41-46片層，由于液體和空氣的接觸面積增大，顯現出的接觸角大于實際接觸角。
有助于降低表面能的適合涂層的非限制和說明性示例包括流體和干膜潤滑劑。適合的干膜潤滑劑包括氟代調聚物，例如特拉華州Wilmington市杜邦公司生產的KRYTOXDF。干膜潤滑劑膜可以分散在氟里昂族的氟化溶劑中，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，涂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，涂層材料可以包含流體。聚二甲基硅氧烷流體，例如從康涅狄格州Fairfield市的通用電氣公司購得的GE Silicones DF 581，在占重量的1％時是一種適合的流體涂層材料。聚二甲基硅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于本發明使用的載體。在施用于介質40之后，為了通過交聯增大其摩爾質量和蒸發載體，聚二甲基硅氧烷被加熱處理。根據本發明發現在500°F下處理1個小時適合于介質40。
涂層材料(干膜或流體)均可通過噴、印、刷、滾的方式添加到介質40上。或者，介質40還可被浸入涂層材料中。相對均勻的涂層是優選的。干薄膜涂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。硅酮流體涂層可以濃度大約為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于降低介質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制作，該專利被引作參考。很顯然，多種干膜潤滑劑、多種流體涂層、多種奧莫色以及上述各類物質的混合物都可被用于降低介質40的表面能。
如果涂層用于使微孔干燥介質40疏水性更強并降低其表面能，則涂層不堵塞片層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于或等于20微米，甚至小于或等于10微米。孔尺寸是由SAE APP 901確定的，其在這里被引作參考。從第一片層41到最后一個片層46，疊層41-46上小孔的尺寸逐漸增大，最后一個片層46的位置距第一片層41最遠。前面提及的干膜和流體涂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的小孔的涂層不適用。例如，如果涂層厚度和／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的表面敷以涂層來降低表面能，可以預言的是可用本身就具有低表面能的材料制造介質40。盡管在所包括的專利中說明不銹鋼適合制造片層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制成或浸有這類低表面能材料，諸如四氟乙烯(特拉華州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涂層，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干燥區且可以不要毛細作用干燥區。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(即上游)端和片層41-45上各孔的限制小孔內。
參照圖3，如下測量干壓降。制備合適尺寸的介質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。制備試驗夾具50。試驗夾具50包括一段7英寸長、標稱直徑2英寸的管子。管子隨后與漸縮管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(上游)端。試驗夾具50關于介質40的樣品對稱。
介質40的樣品的下游，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的干壓降。
為了測量濕壓降，設置如上所述的夾具50和樣品。此外，設置噴嘴55，并將其安裝在介質40的樣品的上游。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的樣品上游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的樣品并增加壓降。以不同的流速測量濕壓降。
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制備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上烘干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，這些內容在這里被引作參考，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上干燥的紙張也可使用其它造紙帶制備。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制備的紙張一起應用。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上可以被完全烘干。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干燥鼓上被烘干。另外，纖維素纖維結構可以不使用Yankee干燥鼓箱而最終得以烘干。
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干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里被引作參考。另一中方案或作為附加的，收縮也可以通過濕微縮方法來完成，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
1．一種用于與空氣穿透干燥式造紙裝置一起使用的微孔介質，所述介質的孔尺寸小于或等于20微米，所述微孔介質在流速為40scfm／0．087平方英尺下的濕壓降小于或等于4．0英寸汞柱，優選的是濕壓降小于或等于3．5英寸汞柱，更優選的是濕壓降小于或等于3．0英寸汞柱。
2．一種用于與空氣穿透干燥式造紙裝置一起使用的微孔介質，所述介質的孔尺寸小于或等于20微米，所述微孔介質在流速為80scfm／0．087平方英尺下的濕壓降小于或等于6．0英寸汞柱，優選的是濕壓降小于或等于5．5英寸汞柱，更優選的是小于或等于5．0英寸汞柱。
3．一種用于與空氣穿透干燥式造紙裝置一起使用的微孔介質，所述介質的孔尺寸小于或等于20微米，并具有穿過介質的濕壓降，所述濕壓降隨著穿過的流速的增大而增大，所述濕壓降與所述流速的關系用下列公式表示Y≤0．048X+2．215，其中X是流速，單位為scfm／0．087平方英尺；Y是濕壓降，單位為英寸汞柱，優選的是，所述濕壓降與所述流速的關系用下列公式表示Y≤0．048X+2．015，其中X是流速，單位為scfm／0．087平方英尺；Y是濕壓降，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范圍內，所述濕壓降都成所述公式的關系。
4．一種制造薄紙的方法，所述方法包括下列步驟制備初期紙幅；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于或等于20微米，并具有穿過介質的濕壓降，所述濕壓降隨著穿過的流速的增大而增大，所述濕壓降與所述流速的關系用下列公式表示Y≤0．048X+2．215，其中X流速，單位為scfm／0．087平方英尺；Y是濕壓降，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，所述濕壓降與所述流速的關系用下列公式表示Y≤0．048X+2．015，其中X流速，單位為scfm／0．087平方英尺；Y是濕壓降，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范圍內都成立，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范圍內成立。
全文摘要
本發明提供一種干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。孔為干燥過程中氣流的限制小孔。穿過微孔介質有較低的壓降。較低的壓降降低了干燥過程中的能量消耗,且/或以一定的能量消耗獲得更高的干燥效果。
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
發明者小邁克爾·G·斯特爾杰斯, 保羅·D·特羅克漢, 唐納德·E·恩賽因 申請人:寶潔公司