生产吸收性片材的低压缩、气流脱水方法

专利名称：生产吸收性片材的低压缩、气流脱水方法
技术领域：
本发明总的涉及制造吸收性纤维素片材的方法和更具体地说涉及通过在成形织物上将纤维素供料脱水形成初生网幅，在通过对一个或多个可渗透的分配膜进行选择来避免该网幅的通道化的同时将网幅进行气流脱水，随后对该网幅进行最终干燥或进一步处理，从而制造吸收性片材的方法。该方法以最少的资本投资和操作成本提供了优质的吸收性产品。该方法容易适应于现有设备并且能够制造出可用作多层产品中的吸收性芯的具有非常高基重的产品。
背景制造纸巾、手巾等的方法是大家所熟知的，其中包括如下各种特征如杨克式干燥、穿透干燥(throughdrying)、织物起绉、干法起绉、湿法起绉等等。常规的湿压工艺与常规的穿透空气干燥工艺相比具有某些优点，其中包括(1)与不是用热空气的蒸腾干燥法而是水的机械除去相关的较低能源成本；和(2)对于使用湿压法形成网幅的工艺更容易实现的更高的生产速度。另一方面，穿透空气干燥处理已经广泛地为新资本投资，特别为柔软、蓬松、优质品质薄织物和手巾产品的生产所采用。
织物起绉作为影响产品性能的手段已经与造纸工艺相结合使用。参见Weldon的美国专利No 4,689,119和4,551,199；Klowak的4,849,054和4,834,838；和Edwards等人的6,287,426。其中起绉是在升高的网幅稠度下进行的织物起绉工艺的操作已经由于将高或中等稠度(30-60％)的网幅有效转移到干燥器的困难而受到妨碍。也请关注Hermans等人的美国专利No.6,350,349，它公开了网幅从旋转的转移面上湿转移到织物上的方法。如下是与通常包括急速转移或低稠度(即10-30％)织物起绉有关的其它专利4,834,838；4,482,4294,445,638以及4,440,597(Wells等人)，其中描述了在约10-30％的稠度下网幅的急速转移。
穿透干燥、起绉的产品已公开在下面专利中Morgan，Jr.等人的美国专利No.3,994,771；Morton的美国专利No.4,102,737；和Trokhan的美国专利No.4,529,480。在这些专利中描述的方法包括，非常一般地，在多孔载体上形成网幅，加热预干燥该网幅，用由压印织物部分限定的辊隙(nip)将该网幅施加于杨克式烘缸中，然后从杨克式烘缸中起绉该产品。相对可渗透性的网幅是通常所需的，其使得难以在所希望的水平上采用再循环供料。向杨克式烘缸的转移通常是在约60％-约70％的网幅稠度下进行的。
如以上所指出，穿透干燥的产品倾向于显示出增强的蓬松度和柔软度；然而，用热空气的热脱水法倾向于是能量密集的并且需要相对可渗透性的网幅，从而使得再循环利用的纤维难以按照这一方法进行处理。其中对所述网幅进行机械脱水的湿压操作从能量观点考虑是优选的并且其更容易应用于含有再循环纤维的供料，该再循环纤维倾向于形成比原始纤维有更低渗透性的纤维网幅。湿压机/湿或干法起绉工艺已经被广泛地使用，这可以通过造纸方面的文献看出。湿压工艺的许多改进涉及到提高压缩脱水产品的膨松度和吸收性。
作为常规湿压和穿透干燥工艺的替代，人们已经尝试将空气压缩技术引入到造纸机中。例如，参见Hermans等人的下列专利美国专利Nos.6,497,789；6,454,904；6,096,169；和6,083,346。也应该指出下列专利美国专利Nos.6,579,418；6,318,727；6,306,258；6,306,257；6,280,573；6,338,220；6,143,135；6,093,284；和6,080,279。
然而已经发现，压机的密封和/或网幅的通道化限制了所建议系统的使用。另外，在生产过程中与空气压缩相结合的湿压可得到相对致密的网幅，除非非常注意避免密实化。
发明概述本发明涉及其中由夹辊和分配膜形成的压力腔室和抗再湿毡进行选择以避免在气流脱水过程中通道化的一种方法。网幅的制备包括选择合适的供料和加工初生网幅以便维持高的空隙体积分数和较大的液力直径(hydraulic diameter)，这些可以在穿透干燥的产品中看出。在一个方面，本发明涉及包括以下步骤的制造吸收性纤维素网幅的低压缩方法从造纸供料形成初生网幅；在于第一速度下运行的多孔性成形载体上将该初生网幅脱水到约10-约30％的稠度；将处于10-约30％的稠度下的网幅急速转移到在比成形载体的第一速度更缓慢的第二速度下运行的稀松结构(open texture)织物上；利用以下(i)和(ii)在稀松结构织物上将网幅进一步脱水到约30-约60％的稠度(i)将贴靠所述网幅的稀松结构织物与流体分配膜和抗再湿毡结合成三件组合体穿过辊隙进入到部分地由多个夹辊构成的压力腔室中，该流体分配膜贴靠稀松结构织物的远离网幅的那一侧，其中抗再湿毡贴靠该网幅，和(ii)从该分配膜到网幅施加压缩空气压力梯度因此使该网幅脱水；和干燥该网幅。该网幅通常在约15-约25％的稠度下以约10％-约30％的急速转移比率急速转移；优选以约15％-约25％的急速转移比率急速转移。初生网幅可以在长网成形器上形成，其中该初生网幅在成形段中被脱水到约20％-约25％的稠度。
在优选的实施方案中，网幅通过从分配膜到稀松结构织物跨越该网幅施加压缩空气压力被脱水到约45-约55％的稠度。所述产品(即干燥的网幅)可具有约5％-约20％的CD拉伸率，其中在一些情况下该干燥的网幅具有至少约5％的CD拉伸率和低于约1.75的MD/CD拉伸比率；其中在另一些情况下该干燥的网幅具有至少约5％的CD拉伸率和低于约1.5的MD/CD拉伸比率；其中在仍然其它的实施方案中该干燥的网幅具有至少约10％的CD拉伸率和低于约2.5的MD/CD拉伸比率；其中在再一些其它情况下该干燥的网幅具有至少约15％的CD拉伸率和低于约3.0的MD/CD拉伸比率；和其中在仍然其它实施方案中该干燥的网幅具有至少约20％的CD拉伸率和低于约3.5的MD/CD拉伸比率。可在各种实施方案中表征的干燥的网幅的其它属性是至少约6g/cc的膨松度；至少约7.5g/cc的膨松度；至少约10g/cc的膨松度；至少约15g/cc的膨松度；至少5g/g的吸收性；至少约7g/g的吸收性；至少约9g/g的吸收性；至少约11g/g的吸收性；至少约13g/g的吸收性；约0.7-约0.9的空隙体积分数；约0.75-约0.85的空隙体积分数；至少约0.6的湿回弹比率；至少约0.65的湿回弹比率；约0.6-约0.8的湿回弹比率；至少约0.7的空隙体积分数和约1.5微米-约60微米的液力直径；至少约0.7的空隙体积分数和约3微米-约20微米的液力直径；约30-约200磅/3,000平方英尺的基重；和约100-约150磅/3,000平方英尺的基重。
本发明的另一个方面涉及制造吸收性纤维素网幅的低压缩方法，其包括从造纸供料形成初生网幅；在于第一速度下运行的多孔性成形载体上将该初生网幅脱水到约10-约30％的稠度；将处于10-约30％的稠度下的网幅急速转移到在比成形载体的第一速度更缓慢的第二速度下运行的稀松结构织物上；利用以下(i)和(ii)在稀松结构织物上将网幅进一步脱水到约30-约60％的稠度(i)将贴靠所述网幅的稀松结构织物与流体分配膜和抗再湿毡结合成三件组合体穿过辊隙进入到部分地由多个夹辊构成的压力腔室中，该流体分配膜贴靠稀松结构织物的远离网幅的那一侧，其中抗再湿毡贴靠该网幅，和(ii)从该分配膜到网幅施加压缩空气压力梯度因此使该网幅脱水；和干燥该网幅并且对造纸供料进行选择和对工艺进行控制，使得干燥的网幅具有至少0.7的空隙体积分数，(优选)约3-约20微米的液力直径和至少约0.65的湿回弹比率。
本发明的又一个方面涉及制造吸收性纤维素网幅的低压缩方法，其包括从造纸供料形成初生网幅；在于第一速度下运行的多孔性成形载体上将该初生网幅脱水到约10-约30％的稠度；将该网幅急速转移到稀松结构织物上；利用以下(i)和(ii)在稀松结构织物上将该网幅进一步脱水到约30-约60％的稠度(i)将贴靠所述网幅的稀松结构织物与流体分配膜和抗再湿毡结合成三件组合体穿过辊隙进入到部分地由多个夹辊构成的压力腔室中，该流体分配膜贴靠稀松结构织物的远离网幅的那一侧，其中抗再湿毡贴靠该网幅，和(ii)从该分配膜到网幅施加压缩空气压力梯度因此使该网幅脱水；和在网幅保持在稀松结构织物中的同时，将该网幅干燥到至少约90％的稠度。典型地，在网幅保留在压印织物中的同时，将该网幅干燥到至少约92％的稠度；优选地，在网幅保留在稀松结构织物中的同时，将该网幅干燥到至少约95％的稠度。在网幅保持在稀松结构织物中的同时，可用多个圆筒干燥器对该网幅进行干燥和/或在网幅保持在稀松结构织物中的同时，可用冲击空气干燥器对该网幅进行干燥。
本发明的再一个方面涉及制造吸收性纤维素网幅的低压缩方法，其包括从造纸供料形成初生网幅；在于第一速度下运行的多孔性成形载体上将该初生网幅脱水到约10-约30％的稠度；将处于10-约30％的稠度下的网幅急速转移到在比成形载体的第一速度更缓慢的第二速度下运行的稀松结构织物上；利用以下(i)和(ii)在稀松结构织物上将该网幅进一步脱水到约30-约60％的稠度(i)将贴靠所述网幅的稀松结构织物与流体分配膜和抗再湿毡结合成三件组合体穿过辊隙进入到部分地由多个夹辊构成的压力腔室中，该流体分配膜贴靠稀松结构织物的远离网幅的那一侧，其中抗再湿毡贴靠该网幅，和(ii)从该分配膜到网幅施加压缩空气压力梯度因此使该网幅脱水；将该网幅非压缩地转移到杨克式烘缸中；并干燥该网幅。该网幅优选用以下所述的聚乙烯醇起绉粘合剂粘附于杨克式烘缸中。可以用波形的起绉刮刀或利用常规的起绉刮刀使网幅从杨克式烘缸上起绉。
另外地，所述网幅在没有起绉刮刀的情况下从杨克式烘缸上剥离。
本发明的更进一步方面是制造吸收性纤维素片材的方法，其包括从造纸供料形成具有纤维取向的表观随机分布的初生网幅；将该网幅急速转移到稀松结构织物上；利用以下(i)和(ii)将该网幅干燥到约30-约60％的稠度(i)将贴靠所述网幅的稀松结构织物与流体分配膜和抗再湿毡结合成三件组合体穿过辊隙进入到部分地由多个夹辊构成的压力腔室中，该流体分配膜贴靠稀松结构织物的远离网幅的那一侧，其中抗再湿毡贴靠该网幅，和(ii)从该分配膜到网幅施加压缩空气压力梯度因此使该网幅脱水；其后将该网幅转移到在第一速度下运行的移动转移面上；利用起绉织物将该网幅在约30-约60％的稠度下从转移面上进行织物起绉，该起绉步骤在转移面和起绉织物之间确定的织物起绉辊隙中在压力下发生，其中该织物在比所述转移面的速度更缓慢的第二速度下运行，对织物图案、辊隙参数、Δ速度和网幅稠度进行选择，使得该网幅从表面上起绉并且再分配在起绉织物上以形成具有网状结构的网幅，该网状结构具有不同纤维取向的多个互联区域，其中包括至少(i)在相对于纵向而言的横向上具有取向偏向的多个纤维富集区域和(ii)多个集束区域，该纤维富集区域利用集束区域来互联，该集束区域的纤维取向偏向偏离了纤维富集区域的纤维取向；并且干燥该网幅。典型地，网幅在约10-约100％的织物起绉下从转移面上进行织物起绉；优选地，网幅是在至少约40％的织物起绉率下从转移面上进行织物起绉。在一些情况下，网幅是在至少约60％的织物起绉率下从转移面上进行织物起绉和在仍然其它情况下网幅是在至少约80％的织物起绉率下从转移面上进行织物起绉。所述转移面可以是旋转圆筒的表面和所述网幅可以用起绉粘合剂施加于旋转圆筒表面上。本发明的仍然再一些其它特征和优点将在下面的描述和附图中变得更明显。
附图简述本发明参考下面的附图来详细描述，其中相同的编号表示相似的部分并且其中

图1是包括多个高基重区域的网眼网幅的显微照片(8x)，这些高基重区域由在它们之间延伸的较低基重区域所连接；图2是显示了图1的网幅的放大图(32x)的显微照片；图3是显示了被放置在用于制造网幅的起绉织物上的图1的网眼网幅的显微照片(8x)；图4是显示了用17％织物起绉率生产的具有19磅/令的基重的网幅的显微照片；图5是显示了用40％织物起绉率生产的具有19磅/令的基重的网幅的显微照片；图6是显示了用28％织物起绉生产的具有27磅/令的基重的网幅的显微照片；图7是吸收性片材的表面图像(10x)，标明了针对表面和截面SEM来选取样品的区域；图8-10是在图7中见到的从片材上取得的材料样品的表面SEM；图11和12是在横穿MD的截面上的图7所示片材的SEM；图13和14是在沿着MD的截面上的图7所示片材的SEM；图15和16是在也沿着MD的截面上的图7所示片材的SEM；图17和18是在横穿MD的截面上的图7所示片材的SEM；图19是用于实施本发明的方法的第一造纸机的示意图；图19A是用于实施本发明的方法的图19的第一造纸机的放大详细示意图；图19B-19E是说明根据本发明所使用的波形起绉刮刀的几何结构的示意图；图20是用于实施本发明的方法的第二造纸机的示意图；和图21是用于实施本发明的方法的又一个造纸机的示意图；图22是用于实施本发明的方法的再一个造纸机的示意图；详细描述本发明在以下参考几个实施方案进行描述。此类讨论仅仅是为了举例说明的目的。在所附权利要求中阐明的本发明的精神和范围之内，针对具体实施例的改进对于本领域技术人员来说是显而易见的。
在这里使用的术语给出了与紧接着在下面阐明的它的普通的含义和定义，除非上下文另外指明。
本发明产品的吸收性用简单的吸收性测试器来测量。简单的吸收性测试器是测量薄织物、卫生巾或手巾的样品的亲水性和吸收性的特别有用的装置。在这一测试中2.0英寸直径的薄织物、卫生巾或手巾的样品被安放在顶部平直的塑料盖与底部开槽的样品板之间。该薄织物、卫生巾或手巾样品圆盘利用1/8英寸宽圆周凸缘区域来固定就位。样品没有由夹持器压住。通过1mm直径导管将73的去离子水在底部样品板的中心处引入到样品中。该水处于-5mm的静水压头。在测量的开始时由仪器机构所引入的脉冲引发流动。水因此利用毛细管作用被薄织物、卫生巾或手巾样品从这一中心进入点沿径向向外浸渗。当水浸渗的速率下降到低于0.005gm水/5秒时，该测试终止。从贮器中除去并被样品吸收的水的量被称量并报导为多少克的水/平方米的样品或多少克的水/克的片材。在实践中，使用M/K Systems Inc.Gravimetric Absorbency Testing System。这是可从M/K SystemsInc.，12 Garden Street，Danvers，Mass.，01923获得的商业系统。也称为SAT的WAC或吸水容量(water absorbent capacity)实际上由仪器本身测得。WAC被定义为重量-对-时间曲线具有“零”斜率的点，即样品已经停止吸收。测试的终止标准是以经过固定的时间之后所吸收的水重量的最大变化来表示的。这基本上是重量-对-时间曲线的零斜率的估测。该程序使用经过5秒时间间隔的0.005g的变化作为终止标准；除非规定了“Slow SAT”，在这种情况下中断标准是在20秒内的1mg。
在整个说明书和权利要求中，当我们谈到具有纤维取向的表观随机分布(或使用类似术语)的初生网幅时，我们是指当把已知的成形技术用于将供料沉积在成形织物上时所导致的纤维取向的分布。当在显微镜下观察时，纤维即使有随机取向的外观，取决于从喷丝头到丝网的速度，仍然有相对于纵向取向的显著偏向，其使得网幅的纵向拉伸强度超过横向拉伸强度。
除非另作说明，“基重”、BWT、bwt等等是指产品的3000平方英尺令的重量。稠度是指初生网幅的固体百分含量，例如，按照绝对干燥的基础来计算。“空气干燥”是指包含按照惯例对于纸浆至多约10％水分和对于纸张至多约6％水分的残留水分。具有50％水和50％绝对干燥的纸浆的初生网幅具有50％的稠度。
在这里报导的厚度(caliper)和/或膨松度可以使用所说明的1、4或8片卡尺来测量。片材被堆叠和在堆叠体的中心部分上进行厚度测量。优选，将测试样品在23°±1.0℃(73.4°±1.8)的氛围中在50％相对湿度下调理至少约2小时，和然后用Thwing-Albert Model89-II-JR或Progage Electronic Thickness Tester，以2-英寸(50.8-mm)直径测砧，539±10克静重和0.231英寸/秒下降速率进行测量。对于成品的测试，每片待测试产品必须具有与销售产品相同的层数。对于通常的测试，选择八个片材并堆叠在一起。对于卫生巾的测试，在堆叠之前将卫生巾展开。对于从绕线器上退绕的基片的测试，待测试的各片材必须具有与从绕线器上退绕生产的相同层数。因为对从造纸机卷筒上松下的基片的测试，必须使用单层(single plies)。片材在MD上定向排列被堆叠在一起。在通常的压花或印刷产品上，如果完全有可能的话，在这些区域中避免取测量值。膨松度也能够通过将厚度除以基重，以体积/重量的单位表示。
术语“纤维素”、“纤维素片材”等等意在包括引入了纤维素作为主要成分的造纸纤维的任何产品。“造纸纤维”包括包含纤维素纤维的原始纸浆或再循环(二次)纤维素纤维或纤维混合物。适合于制造本发明的网幅的纤维包括非木纤维，如棉纤维或棉衍生物，马尼拉麻，洋麻，沙巴草(sabai grass)，亚麻，细茎针草，稻草，黄麻，甘蔗渣，乳草属植物绒毛纤维，和菠萝叶纤维；以及木纤维，如从每年落叶树和针叶树获得的那些，其中包括软木纤维，如北方和南方软木牛皮纸纤维；硬木纤维，如桉树，枫木，桦树，山杨等。造纸纤维可利用现有技术领域技术人员熟悉的许多化学制浆方法中的任何一种从它们的来源物质中游离出来，此类方法包括硫酸盐、亚硫酸盐、多硫化物、碱法制纸浆等等。如果需要的话，纸浆可通过化学方法漂白，其中包括使用氯、二氧化氯、氧、碱金属过氧化物等。本发明的产品可以包括常规纤维(不论从原始纸浆还是从再循环的来源得到)和高粗糙度富含木质素的管式纤维的共混物，如漂白的化学热机械纸浆(BCTMP)。“供料”和类似术语是指包括用于制造纸类产品的造纸纤维、任选的湿强度树脂、解粘结剂和类似原料的水性组合物。
起绉织物和类似术语是指适合于实施本发明的方法的携带图案的织物或带，并且优选是足够可渗透的使得在网幅保持在起绉织物中的同时使该网幅干燥。对于网幅被转移到另一个织物或表面(不是该起绉织物)而进行干燥的情况，该起绉织物可具有较低的渗透性。
“织物侧”和类似术语是指网幅的与起绉和干燥用织物接触的那一侧。“干燥器侧”和“圆筒侧”是指网幅的与网幅的织物侧相对的那一侧。
“织物起绉比率”表示在起绉的带或织物与转移圆筒或表面之间的速度差并且被定义为紧接着在起绉之前的网幅速度与紧接着在起绉之后的网幅速度的比率，例如织物起绉比率＝转移圆筒速度/起绉织物速度织物起绉也能够表示为按照下式计算的百分比织物起绉，百分数＝[织物起绉比率-1]×100％从具有750fpm的表面速度的转移圆筒到具有500fpm的速度的织物发生起绉的网幅具有1.5的织物起绉比率和50％的织物起绉。
类似地，急速转移比率＝供给织物速度/接收织物速度。
急速转移比率，％＝(急速转移比率-1)×100％。
“fpm”指英尺/分。
在压力辊隙中使织物起绉的过程中，纤维被再分配于织物上，使得该工艺能够容忍低于理想成形条件的条件，就象有时对于长网成形器所见到的那样。长网造纸机的成形段包括两个主要部件，流浆箱和长网造纸机平台。后者由在各个排水控制设备上运行的丝网组成。实际的成形是沿着长网造纸机平台进行的。排水、取向的剪切和沿着该平台产生的湍流的流体动力效应通常是在成形过程中的控制因素。当然，通常在比纸幅的构造元件更大的规模上，流浆箱也在该过程中具有重要的影响作用。因此流浆箱可在如下方面引起大规模的效应在跨越该机器的全宽度上的流量、速度和浓度的分布的变化；由接近刮刀(slice)的加速流动在纵向之前产生并在纵向上定向排列的旋涡条纹；和随时间变化的脉冲或流入到流浆箱中的脉动。MD-定向排列的旋涡在流浆箱排出料中的存在是常见的。长网成形器进一步描述在如下文献中The Sheet Forming Process，Parker，J.D.，Ed.，TAPPIPress(1972，1994年再版)Atlanta，GA。
MD是指纵向和CD是指横向。
辊隙参数包括而不限制于轧点压力、辊隙长度、支承辊硬度、织物挺进角、织物引出角、均匀性以及在辊隙的表面之间的Δ速度。辊隙长度指辊隙表面发生接触的长度。
术语“非压缩地”转移网幅到杨克式烘缸或其它表面上是指基本上在网幅的整个表面上该网幅未被压缩的转移，这是当为了将网幅脱水的目的通过使用真空辊和压辊将湿网幅从湿压毡上施加于杨克式烘缸上时的情况。利用织物接头(knuckle)局部压缩或成形基本上不使网幅脱水或引起整个压缩。因此，从稀松结构织物上转移到圆筒表面上的这一转移在本质上是非压缩式的。
稀松结构织物和类似术语是指具有相当大的开孔面积和织构的织物，如以下描述的压印织物和干燥器织物。
PLI或pli是指磅力/线性英寸。
应用于组合物的组分的“主要”和类似术语是指此类组分占以活性成分为基础的组合物的至少50wt％。水性组合物的水含量被排除。
Pusey和Jones(P&J)硬度(凹陷)是根据ASTM D 531测量的，并且是指凹陷数(标准试样和条件)。
干拉伸强度(MD和CD)、拉伸率、它们的比率、模量、断裂模量、应力和应变是用标准Ins tron试验设备或以各种方式构型设计的其它合适的伸长拉伸试验机来测量的，典型地使用在23°±1℃(73.4°±1)的气氛中在50％相对湿度下调理了2小时的薄织物或手巾的3或1英寸宽的带材。拉伸测试是在2英寸/分的十字头速度下进行的。模量以磅/英寸/英寸的伸长来表示，除非另有说明。
拉伸比率简单地是由前述方法测定的数值的比率。除非另作说明，拉伸性能是干片材性能。
移动式转移面是指这样一个表面，网幅从该表面上起绉进入到起绉织物中。移动式转移面可以是下面所述的转鼓的表面，或可以是连续光滑运送带的表面或具有表面织构等的另一种移动织物。移动式转移面需要支承网幅并有利于高固体起绉(可从下面的讨论中领会到)。
Δ速度是指速度的差异。
下面所述的空隙体积和/或空隙体积比率是通过用非极性POROFIL液体饱和片材并测量所吸收的液体的量来测定的。所吸收的液体的体积等价于在片材结构内的空隙体积。百分重量增加(PWI)表示为所吸收液体的克数/在片材结构中的纤维的克数再乘以100(如以下所示)。更具体地说，对于待测试的各单层片材样品，选择8个片材并裁切成1英寸×1英寸正方形(在纵向上1英寸和在横向上1英寸)。对于多层产品样品，各层是作为独立实体来测量的。多层样品应该从用于测试的各层位置上分离成独立的单层和共8个片材。为了测量吸收性，称量和记录各试样的干燥重量，精确至0.0001克。将试样置于含有比重为1.875克/立方厘米的POROFIL液体(可从CoulterElectronicsLtd.，Northwell Drive，Luton，Beds，England；PartNo.9902458获得)的盘子中。在10秒后，用镊子在一个角的非常小的边缘(1-2毫米)处夹起该试样并从液体中取出。让该角在最上面来夹持试样，并让过量液体经过30秒滴淌掉。在#4滤纸(Whatman Lt.，Maidstone，England)上轻拍试样较低的一角(低于1/2秒接触)，以除去任何过量的最后部分液滴。立即称量该试样，在10秒之内，记录重量(精确至0.0001克)。各试样的PWI(表示为POROFIL液体的克数/纤维的克数)计算如下PWI＝[(W2-W1)/W1]×100％其中“W1”是试样的干重，克；和“W2”是试样的湿重，克。
全部八个独立试样的PWI按照以上所述方法来测定，八个试样的平均值是样品的PWI。
空隙体积比率是通过将PWI除以1.9(流体的密度)并将所得比率表示为百分数来计算的，而空隙体积(克/gm)简单地是重量增加率；即，PWI除以100。无量纲的空隙体积分数和/或空隙体积％容易通过计算由前述程序测定的流体和纤维的相对体积来从空隙体积(克/gm)计算，即，空隙体积分数是被片材吸收的Porofil液体的体积除以纤维材料的体积加上所吸收的Porofil液体的体积(总体积)或按以下方程式计算空隙体积分数＝(空隙体积×流体的比容积)/(空隙体积×流体的比容积+纤维的比容积)＝空隙体积×0.533/(空隙体积×0.533+纤维的比容积)除非另有说明，纤维的比容积作为整数(unity)取得。因此当该术语在这里使用时，具有6克/gm的空隙体积的产品具有3.2/4.2或0.76的空隙体积分数以及按76％的百分数计的空隙体积。
本发明的产品和方法有利地用纤维素纤维作为在供料和产品中的主要成分纤维来进行实施，用量一般大于该产品的75wt％和典型地大于90wt％。然而，本领域技术人员将会认识到，本发明可以用其它合适供料来进行实施。
本发明优选产品的特征在于从表征流过片材的流动的雷诺数导出的较高液力直径。通过纤维状纤维素片材的气流的雷诺数能够从它的定义，作为在流动中的某一点上惯性力与粘滞力的比率来推算 其中β/α液力直径，它的量度是长度，被理解为流过该片材的空隙的流股的几何结构。
参数α和β可从实验数据测定，如果新变量φ定义为
显然，观察到φ与G(质量速度)成线性关系；此外α和β与(φ，G)曲线的截距和斜率有关。另外，仅仅两组φ和G的值是建立线性关系所需要的。
在工程单元中，φ可以计算为

其中M＝28.964lbm/lbmole*gc＝32.174ft-lbm/lbf·sec2上游压力，P1＝2116.2lbf/ft2*片材厚度，L＝7.29×10-4ftR＝1545ft-lbf/lbmol-DegRT1＝518.67DegR*ρ＝0.07647lbm/ft@patm&T1*μ＝1.203×10-5lbm/ft.sec**国际标准大气压表1-液力学特性的样品计算

斜率103079.8截距189472.6α＝截距/μ α(ft-2)1.575×1010β＝斜率 β(ft-1)1.031×105液力直径(HD) β/α(ft)6.544×10-6
其它细节可以在共同待审的美国专利申请序列号No.10/042,513，标题为“Wet Crepe Throughdry Process for MakingAbsorbent Sheet and Products Thereof”，代理案卷号No.2196-1中找到。
本发明的产品具备在湿压缩恢复试验中显示的湿回弹率。特别适当的量度是衡量产品从压缩状态弹性恢复的能力的湿回弹比率。为了测量该参数，制备各试样，其由切成2.5”(6.4cm)正方形的两个或多个经调理(24小时@50％RH，73(23℃))的干燥样品片材的堆叠体组成，得到优选在0.2和0.6g之间的堆叠体质量。测试程序是以干燥样品的处理开始的。通过使用去离子水的细雾对样品均匀地施加水分，使含水比率(水的克数/干燥纤维的克数)达到大约1.1。这是通过施加95-110％添加的水分来进行的，基于经调理的样品质量。这使典型的纤维素材料落入一个湿度范围内，在该范围中物理性能对于水分含量是相对不敏感的(例如，敏感性比低于70％的含水比率的情况低得多)。然后将润湿的样品放入测试设备中。程序控制的强度测量设备以压缩模式使用，以对样品施用规定系列的压缩周期。样品到0.025psi(0.172kPa)的初始压缩提供了初始厚度(周期A)，在此之后有加荷到2psi(13.8kPa)的两次重复，接着是卸载(周期B和C)。最终，样品再次被压缩到0.025psi(0.172kPa)，获得最终厚度(周期D)。(这一程序的细节，包括压缩速度，在以下给出)。
可以考虑湿回弹率的3种测量值，其对于在堆叠体中使用的样品层的数量是相对不敏感的。第一种测量值是湿试样在2psi(13.8kPa)下的蓬松度。这被称作“压缩膨松度”。第二种测量值(与下列实施例更相关)被称作“湿回弹比率”，它是在压缩测试(周期D)结束时在0.025psi(0.172kPa)下的湿样品厚度与在测试(周期A)开始时测量的在0.025psi(0.172kPa)下的湿样品的厚度的比率。第三种测量值是“荷载能量比率”，它是在如上所述的程序中湿样品的在第二次压缩到2psi(13.8kPa)(周期C)时的荷载能量与在第一次压缩到2psi(13.8kPa)(周期B)时的荷载能量的比率。当荷载作为厚度的函数来绘图时，荷载能量是当样品从无荷载状态进入到该周期的峰值荷载时在曲线下方的面积。对于纯粹的弹性材料，回弹和荷载能量比率是整数。所述的三种测量值与在堆叠体中的层数是相对无关的并且用作湿回弹率的有用的量度。一种也称作压缩比率，它被定义为在达到2psi(13.8kPa)的第一个压缩周期中在峰值荷载下湿样品厚度与在0.025psi(0.172kPa)下的初始湿厚度的比率。
在进行湿压缩恢复率的测量时，样品应该在TAPPI条件(50％RH，73(23℃))下调理至少24小时。试样被模切成2.5”×2.5”(6.4×6.4cm)正方形。经调理的样品重量应该接近0.4g，如有可能的话，为了有意义的对比在0.25-0.6g范围内。如果片材基重低于65克，则通过使用2个或多个片材的堆叠体达到0.4g的目标质量。例如，对于标称30克片材，3个片材的堆叠体一般接近0.4g总质量。
压缩测量通过使用Instron(RTM)4502万能试验机来进行，它的操作界面装有826PC计算机运行的Instron(RTM)XII系列软件(1989版)和版本2固件。对于样品压缩，将100kN测力传感器与2.25”(5.72cm)直径圆形压板一起使用。下压板具有球形轴承组件，以使压板精确定向排列。下压板在上压板施加荷载(30-100lbf)(130-445N)的同时被固定就位，以确保表面平行。上压板必须也用标准环形螺母固定就位，以当施加荷载时消除在上压板中的运动。
在启动后的至少一个小时的预热之后，使用仪器控制面板将延伸仪设定到零距离，与此同时使压板进行接触(在10-30lb(4.5-13.6kg)的荷载下)。由于上压板是自由悬挂的，平衡已校准的测力传感器以达到零点读数。应该周期性地对延伸仪和测力传感器进行检查以防止基线漂移(零点的位移)。测量必须在控制的湿度和温度环境中，根据TAPPI技术规格(50％±2％RH和73(23℃))来进行。然后将上压板提高到0.2英寸的高度并将Instron的控制交给计算机。
通过使用Instron系列XII循环测试软件，用由按以下顺序的3个循环模块(指令集)组成的7个标记物(离散事件)来建立仪器程序
标记物1模块1标记物2模块2标记物3模块3标记物4模块2标记物5模块3标记物6模块1标记物7模块3模块1指示十字头以1.5in/min(3.8cm/min)速度下降，直到施加0.1lb(45g)的荷载为止(Instron设定值是-0.1lb(-45g)，因为压缩被定义为负力)。通过位移来实施控制。当达到目标荷载时，外加的荷载降至零。
模块2指示从0.05lb(23g)的外加荷载到8lb(3.6kg)的峰值的十字头范围，然后以0.4in/min(1.02cm/min)速度回到0.05lb(23g)。通过使用Instron软件，控制模式是位移，限制类型是荷载，第一级为-0.05lb(-23g)，第二级为-8lb(-3.6kg)，停留时间是0秒，和转换的数目是2(压缩，然后松弛)；对于模块的末尾规定“无作用(no action)”。
模块3使用位移控制和限制类型来简单地以4in/min(10.2cm/min)的速度将十字头提高至0.2in(0.51cm)，具有为0的停留时间。其它Instron软件设定是在第一级为0，第二级为0.2in(0.51cm)，1个转换，和在模块末尾的“无作用”。
当按以上给出的顺序(标记物1-7)执行时，Instron程序将样品压缩到0.025psi(0.1lbf)
，松驰，然后压缩到2psi(8lb)[13.8 kPa(3.6kg)]，随后解压缩并将十字头升高至0.2in(0.51cm)，然后将样品再次压缩到2psi(13.8kPa)，松驰，将十字头升高至0.2in(0.51cm)，再次压缩到0.025psi(0.1lbf)
，并然后升高十字头。数据记录应该是在对于模块2而言不大于每0.02”(0.051cm)或0.4lb(180g)(无论那一个优先考虑)的间隔，和对于模块1而言不大于0.01lb(4.5g)的间隔来进行的。优选，数据记录是在模块1中每0.004lb(1.8g)的间隔以及在模块2中每0.05lb(23g)或0.005in(0.13mm)(无论那一个优先考虑)的间隔来进行。
系列XII软件的结果输出经过设定可以提供对于标记物1、2、4和6在峰值荷载(在各0.025(0.172kPa)和2.0psi(13.8kPa)峰值荷载)下的伸长(厚度)，对于标记物2和4的荷载能量(两次压缩到2.0psi(13.8kPa)，先前分别称作周期B和C)，以及最终厚度与初始厚度的比率(最后一次与第一次0.025psi(0.172kPa)压缩的厚度的比率)。荷载/厚度结果在模块1和2的执行过程中被描绘在屏幕上。
在进行测量时，干燥、经调理的样品被润湿(施加72-73(22.2-22.8℃)的去离子水)。用细雾均匀地施加水分以便达到初始样品质量的大约2.0倍的湿样品质量(施加了95-110％添加水分，优选100％添加水分，以经调理的样品质量为基础；这一水平的水分应该得到在1.1和1.3g水/g烘干纤维之间的绝对含水比率-其中烘干指在105℃的烘箱中干燥至少30分钟)。水雾应该均匀地施加到分离的片材(1个以上片材的堆叠体)上，其中喷雾到各片材的正面和背面上以确保均匀的水分施加。这可通过使用常规的塑料喷雾瓶来进行，用容器或其它阻隔体阻断该喷雾的大部分，让该喷雾范围的仅仅约上部10-20％-细雾-接近样品。喷雾源在喷雾过程中应该与样品相距至少10”。通常，必须小心地确保样品被细喷雾均匀地润湿。在施加水分以达到目标水分含量的过程中，必须对样品进行若干次称量。在对于干燥样品的压缩试验的完成与水分施加的完成之间应该不超过3分钟。在从最终的喷雾到后续的压缩试验的开始之间的45-60秒为内部芯吸和喷雾的吸收提供了时间。在干压缩程序的完成与湿压缩程序的起始之间的间隔是3-4分钟。
一旦达到了所希望的质量范围(由数字天平指示)，样品在Instron下压板上居中放置并启动试验程序。在测量之后，将样品放入到105℃的烘箱中进行干燥，随后记录烘干重量(样品应该干燥30-60分钟，在此之后测量干燥重量)。
在压缩到2psi(13.8kPa)的两个压缩周期之间发生蠕变回复，因此在两个周期之间的时间是重要的。对于在这些Instron测试中使用的仪器设定值，在压缩到2psi(13.8kPa)的两个压缩循环中的压缩的开始之间有30秒时间(±4秒)。压缩的开始被定义为测力传感器读数超过0.03lb(13.6g)的点。同样地，在第一次厚度测量(坡升至0.025psi(0.172kPa))中压缩的开始与在压缩到2psi(13.8kPa))的后续压缩循环的开始之间有5-8秒间隔。在压缩到2psi(13.8kPa)的第二个压缩循环的开始与为了最终厚度测量所进行的压缩的开始之间的间隔是大约20秒。
起绉粘合剂任选地用于将网幅固定到下面所述的转移圆筒上。粘合剂优选是吸湿性的、可再润湿的、基本上非交联性的粘合剂。优选粘合剂的例子是包括在Soerens等人的美国专利No.4,528,316中描述的一般类型的聚(乙烯醇)。其它合适粘合剂已公开在2002年4月12日提交的标题为“Improved Creping Adhesive Modifier andProcess for Producing Paper Products”的共同待审的美国临时专利申请序列号No.60/372,255(代理案卷No.2394)。′316专利和′255申请的公开内容被引入这里供参考。合适的粘合剂任选在其中提供改性剂等等。在很多情况下优选在粘合剂中少量地或根本不使用交联剂；使得树脂在使用中基本上是不可交联的。
起绉粘合剂可包括热固性或非热固性树脂、成膜性半结晶聚合物和任选的无机交联剂和改性剂。任选地，本发明的起绉粘合剂还可包括任何现有技术中公认的组分，其中包括但不限于有机交联剂、烃油、表面活性剂或增塑剂。
可使用的起绉改性剂包括包含至少一个非环状酰胺的季铵配合物。该季铵配合物也可含有能够与烷基化剂或季铵化剂反应的一个或几个氮原子(或其它原子)。这些烷基化剂或季铵化剂可含有零个、一个、两个、三个或四个含非环状酰胺的基团。含酰胺的基团由下面的结构通式表示
其中R7和R8是有机或无机原子的非环状分子链。
优选的非环状双酰胺季铵配合物可具有以下通式 其中R1和R2可以是长链非环状饱和的或不饱和的脂族基团；R3和R4可以是长链非环状饱和的或不饱和的脂族基团，卤素，氢氧根，烷氧基化脂肪酸，烷氧基化脂肪醇，聚氧化乙烯基团，或有机醇基团；和R5和R6可以是长链非环状饱和的或不饱和的脂族基团。改性剂是以基于起绉粘合剂组合物的总固体量的从约0.05％到约50％，更优选从约0.25％到约20％，和最优选从约1％到约18％的量存在于起绉粘合剂中。
改性剂包括可从Goldschmidt Corporation of Essen/Germany或以Washington Crossing，PA为基地的Process ApplicationCorporation获得的那些。从Goldschmidt Corporation获得的合适起绉改性剂包括但不限于VARISOFT222 LM，VARI SOFT222，VARISOFT110，VARISOFT222LT，VARISOFT110 DEG和VARISOFT238。从Process Application Corporation获得的合适的起绉改性剂包括但不限于PALSOFT 580 FDA或PALSOFT 580C。
用于本发明的其它起绉改性剂包括但不限于描述在WO/01/85109中的那些化合物，该专利以全部内容引入这里供参考。
用于本发明中的起绉粘合剂可包括任何合适的热固性或非热固性树脂。根据本发明的树脂优选是选自热固性和非热固性聚酰胺树脂或乙醛酸化聚丙烯酰胺树脂。用于本发明的聚酰胺可以是支化或未支化的，饱和或不饱和的。
用于本发明的聚酰胺树脂可包括与用作湿强度树脂的同样一般类型的聚氨基酰胺-表氯醇(PAE)树脂。PAE树脂例如描述在“Wet-Strength Resins and Their Applications”，Ch.2，H.Epsy，标题为“Alkaline-Curing Polymeric Amine-EpichlorohydrinResins”中，它以全部内容引入这里供参考。根据本发明可使用的优选PAE树脂包括表卤代醇(优选表氯醇)的水溶性聚合物反应产物，和从多亚烷基多胺和含有约3到约10个碳原子的饱和脂族二元羧酸衍生的具有仲胺基团的水溶性聚酰胺。
可以在美国专利No.5,338,807(授权于Espy等人)中找到非热固性阳离子聚酰胺树脂的非穷举的列举，该专利被引入这里供参考。非热固性树脂可以直接通过在水溶液中的由二羧酸和甲基双(3-氨基丙基)胺形成的聚酰胺，与表氯醇进行反应来合成。羧酸类可包括具有约2到12个碳原子的饱和和不饱和二羧酸，包括例如草酸，丙二酸，琥珀酸，戊二酸，己二酸，pilemicacid，辛二酸，壬二酸，癸二酸，马来酸，衣康酸，邻苯二甲酸和对苯二甲酸。己二酸和戊二酸是优选的，其中己二酸是最优选的。脂族二羧酸和芳族二羧酸(如邻苯二甲酸)的酯以及此类二羧酸或酯的结合物都可以使用。
用于本发明的热固性聚酰胺树脂可以从表卤代醇树脂和含有仲胺或叔胺的聚酰胺的反应产物制造。在此类树脂的制备中，二元羧酸首先与多亚烷基多胺，任选在水溶液中，在适合于生产水溶性聚酰胺的条件下进行反应。树脂的制备是通过水溶性的酰胺与表卤代醇(特别是表氯醇)反应形成水溶性热固性树脂来完成。
水溶性、热固性聚酰胺-表卤代醇树脂的制备已描述在授权于Kiem的美国专利No 2,926,116；3,058,873；和3,772,076中，所有这些专利以全部内容被引入这里供参考。
聚酰胺树脂可以DETA为基础，而不是所概括的多胺。此类聚酰胺树脂的结构的两个实例在以下给出。结构1显示了两种类型的端基二酸和单酸型基团
结构1结构2显示了具有以二酸基为基础的一个端基和以氮基团为基础的另一个端基的聚合物 结构2需要指出的是，虽然两个结构是以DETA为基础，但是其它多胺可用来形成这一聚合物，包括可具有叔酰胺侧链的那些。
聚酰胺树脂具有约80-约800厘泊的粘度和约5％-约40％的总固体。聚酰胺树脂是以大约0％-约99.5％的量存在于根据本发明的起绉粘合剂中。根据另一个实施方案，聚酰胺树脂是以大约20％-大约80％的量存在于根据本发明的起绉粘合剂中。在又一个实施方案中，聚酰胺树脂是以基于起绉粘合剂组合物总固体量的约40％-约60％的量存在于起绉粘合剂中。
根据本发明可使用的聚酰胺树脂能够从以Naperville，Illinois为基地的Ondeo-Nalco Corporation和以Wilmington，Delaware为基地的Hercules Corporation获得。从Ondeo-Nalco Corporation获得的根据本发明可使用的起绉粘合剂树脂包括但不限于CREPECCEL675NT，CREPECCEL675P和CREPECCEL690HA。可从Hercules Corporation获得的合适的起绉粘合剂树脂包括但不限于HERCULES 82-176，Unisoft 805和CREPETROL A-6115。
根据本发明可使用的其它聚酰胺树脂包括，例如在美国专利No5,961,782和6,133,405中描述的那些，两者被引入这里供参考。
起绉粘合剂也可包括成膜用的半结晶聚合物。用于本发明的成膜用半结晶聚合物能够选自，例如半纤维素、羧甲基纤维素，和最优选包括聚乙烯醇(PVOH)。用于起绉粘合剂中的聚乙烯醇可具有约13,000-约124,000道尔顿的平均分子量。根据一种实施方案，聚乙烯醇具有约80％-约99.9％的水解度。根据另一个实施方案，聚乙烯醇具有约85％-约95％的水解度。在又一个实施方案中，聚乙烯醇具有约86％-约90％的水解度。同样，根据一种实施方案，聚乙烯醇优选具有约2厘泊-约100厘泊的粘度(在20℃下使用4％水溶液测得)。根据另一个实施方案，聚乙烯醇具有约10-约70厘泊的粘度。在又一个实施方案中，聚乙烯醇具有约20-约50厘泊的粘度。
典型地，聚乙烯醇是以大约10％-90％或20％-约80％或更多的量存在于起绉粘合剂中。在一些实施方案中中，聚乙烯醇是以基于起绉粘合剂组合物总固体量的约40％-约60％(重量)的量存在于起绉粘合剂中。
根据本发明可使用的聚乙烯醇包括可从Monsanto Chemical Co.和Celanese Chemical获得的那些。从Monsanto Chemical Co.获得的合适聚乙烯醇包括Gelvatol，其中包括但不限于GELVATOL 1-90，GELVATOL 3-60，GELVATOL 20-30，GELVATOL 1-30，GELVATOL 20-90和GELVATOL 20-60。对于Gelvatol，第一个数字表示聚乙酸乙烯酯的百分残留率和下一个系列的数字当乘以1,000时得到与平均分子量对应的数。
用于起绉粘合剂中的Celanese Chemical聚乙烯醇产品(从AirProducts获得的直到2000年10月为止先前命名为Airvol的产品)如下所示
表2-用于起绉粘合剂的聚乙烯醇

14％水溶液，20℃起绉粘合剂也可包括一种或多种无机交联盐或试剂。此类添加剂据信根据本发明最好少量使用或根本不使用。多价金属离子的非穷举的列举包括钙，钡，钛，铬，锰，铁，钴，镍，锌，钼，锡，锑，铌，钒，钨，硒和锆。金属离子的混合物都能使用。优选的阴离子包括乙酸根，甲酸根，氢氧根，碳酸根，氯根，溴根，碘根，硫酸根，酒石酸根和磷酸根。优选的无机交联盐的例子是锆盐。根据本发明的一个实施方案可使用的锆盐能够选自具有+4价态的一种或多种锆化合物，如碳酸锆铵，乙酰丙酮酸锆，乙酸锆，碳酸锆，硫酸锆，磷酸锆，碳酸钾锆，磷酸钠锆和酒石酸钠锆。合适的锆化合物包括，例如描述在美国专利No.6,207,011中的那些，它被引入在这里供参考。
无机交联盐可以约0％-约30％的量存在于起绉粘合剂中。在另一个实施方案中，无机交联剂可以约1％-约20％的量存在于起绉粘合剂中。在又一个实施方案中，无机交联盐可以基于起绉粘合剂组合物总固体量的约1％-约10％的量存在于起绉粘合剂中。根据本发明可使用的锆化合物包括可从EKA Chemicals Co.(以前的Hopton Industries)和Magnesium Elektron，Inc获得的那些。从EKA Chemicals Co.获得的合适商品锆化合物是AZCOTE 5800M和KZCOTE 5000以及从Magnesium Elektron，Inc.获得的是AZC或KZC。
任选地，根据本发明的起绉粘合剂包括现有技术公认的任何其它组分，其中包括但不限于有机交联剂，烃油，表面活性剂，两性表面活性剂，湿润剂，增塑剂或其它表面处理剂。有机交联剂的广泛但非穷举的列举包括乙二醛，马来酸酐，双马来酰亚胺，双丙烯酰胺和表卤代醇。有机交联剂可以是环状或非环状化合物。用于本发明的增塑剂包括丙二醇，二甘醇，三甘醇，二丙二醇和甘油。
起绉粘合剂可作为单种组合物使用或以其组分部分使用。更具体地说，聚酰胺树脂可以与聚乙烯醇(PVOH)和改性剂独立地使用。
根据本发明，吸收性纸幅是通过将造纸纤维分散到水性供料(淤浆)中并将该水性供料沉积到造纸机器的成形丝网上来制备的。任何合适的成形流程都可以使用。例如，除了长网成形器之外的广泛但非穷举的列举包括新月形成形器，C-形包裹双网成形器，S-形包裹双网成形器或真空胸辊成形器。成形织物可以是任何合适的多孔单元，其中包括单层织物、双层织物、三层织物、光聚合物织物等等。在成形织物领域中的非穷举的背景技术包括美国专利No s.4,157,276；4,605,585；4,161,195；3,545,705；3,549,742；3,858,623；4,041,989；4,071,050；4,112,982；4,149,571；4,182,381；4,184,519；4,314,589；4,359,069；4,376,455；4,379,735；4,453,573；4,564,052；4,592,395；4,611,639；4,640,741；4,709,732；4,759,391；4,759,976；4,942,077；4,967,085；4,998,568；5,016,678；5,054,525；5,066,532；5,098,519；5,103,874；5,114,777；5,167,261；5,199,261；5,199,467；5,211,815；5,219,004；5,245,025；5,277,761；5,328,565；和5,379,808，全部这些专利以它们的全部内容被引入这里供参考。特别为本发明使用的一种成形织物是由Voith Fabrics Corporation，Shreveport，LA制得的Voith织物系列成形织物2164。
可将水性供料在成形丝网或织物上的泡沫形成用作控制片材在织物起绉时的渗透性或空隙体积的手段。泡沫形成技术已公开在美国专利No.4,543,156和加拿大专利No.2,053,505中，它们的公开内容被引入这里供参考。发泡的纤维供料是由纤维与发泡的液体载体混合所得的水性淤浆制成，并且刚好在后者被引入到流浆箱中之前制成。提供到该系统中的纸浆淤浆具有约0.5-约7wt％纤维的稠度，优选约2.5-约4.5wt％的稠度。纸浆淤浆被添加到含有50-80％空气(按体积计)的包括水、空气和表面活性剂的起泡液中，利用来自自然湍流的简单混合作用和在处理部件所固有的混合作用来形成具有约0.1-约3wt％纤维的稠度的起泡纤维供料。纸浆作为低稠度淤浆的添加会导致从成形丝网中回收过量的起泡液。过量的起泡液从系统中排出并可以在其它地方使用或经过处理从中回收表面活性剂。
所述供料可含有化学添加剂以改变所生产的纸的物理性能。这些化学品能够由本领域技术人员很好地理解并且可以按照任何已知的结合方式来使用。此类添加剂可以是表面改性剂，软化剂，解粘剂，强度助剂，胶乳，不透明剂，荧光增白剂，染料，颜料，施胶剂，阻隔性化学品，助留剂，不溶粘料，有机或无机交联剂，或它们的组合；所述化学品任选地包括多元醇，淀粉，PPG酯，PEG酯，磷脂，表面活性剂，多胺，HMCP(疏水改性的阳离子聚合物)，HMAP(疏水改性的阴离子聚合物)等等。
纸浆可与强度调节剂如湿强度剂、干强度剂和解粘剂/软化剂等等混合。合适的湿强度剂是本领域技术人员已知的。有用的强度助剂的全面但非穷举的列举包括脲-甲醛树脂，三聚氰胺甲醛树脂，乙醛酸化聚丙烯酰胺树脂，聚酰胺-表氯醇树脂等等。热固性聚丙烯酰胺是通过如下生产的让丙烯酰胺与二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)反应生产出阳离子型聚丙烯酰胺共聚物，其最终与乙二醛反应生产出阳离子交联湿强度树脂(乙醛酸化聚丙烯酰胺)。这些材料概括性地描述在授权于Coscia等人的美国专利No 3,556,932和授权于Williams等人的美国专利No 3,556,933中，其中两者都以全部内容引入这里供参考。这一类型的树脂是由Bayer Corporation以PAREZ 631NC商品名销售。不同摩尔比的丙烯酰胺/-DADMAC/乙二醛可用于生产交联树脂，其可用作湿强度剂。此外，其它二醛可代替乙二醛以产生热固性湿强度特性。特别有用的用途是聚酰胺-表氯醇湿强度树脂，它的例子是由Hercules Incorporated of Wilmington，Delaware以商品名Kymene557LX和Kymene 557H以及由Georgia-Pacific Resins，Inc.以商品名Amres销售。这些树脂和制造树脂的方法已描述在美国专利No.3,700,623和美国专利No.3,772,076中，每个专利以全部内容引入这里供参考。聚合物-表卤代醇树脂的进一步描述已在Chapter2Alkaline-Curing Polymeric Amine-Epichlorohydrin，由Espy在WetStrength Resins and Their Application(L.Chan，Editor，1994)之中给出，该文献以全部内容被引入这里供参考。湿强度树脂的适度全面的列举由Westfelf描述在Cellulose Chemistry andTechnology，13卷，第813页，1979中，它被引入这里供参考。
同样地可以包括合适的临时湿强度剂。有用的临时湿强度剂的全面但穷举的列举包括脂族和芳族醛，其中包括乙二醛，丙二醛，丁二醛，戊二醛和双醛淀粉，以及取代的或反应的淀粉，二糖，多糖，脱乙酰壳多糖，或具有醛基和任选的氮基团的单体或聚合物的其它已反应聚合物反应产物。代表性的含氮聚合物，它适宜地与含醛的单体或聚合物反应，包括乙烯基-酰胺，丙烯酰胺和相关的含氮聚合物。这些聚合物为含有醛的反应产物赋予正电荷。另外，其它从市场上可买到的临时湿强度剂(如由Bayer制造的PAREZ 745)与例如在美国专利No.4,605,702中公开的那些一起都能够使用。
临时湿强度树脂可以是包括用于提高纸类产品的干和湿拉伸强度的醛单元和阳离子单元的各种水溶性有机聚合物之中的任何一种。此类树脂描述在美国专利Nos.4,675,394；5,240,562；5,138,002；5,085,736；4,981,557；5,008,344；4,603,176；4,983,748；4,866,151；4,804,769和5,217,576。可以使用由National Starchand Chemical Company of Br idgewater，N.J.以商标CO-BOND1000和CO-BOND1000 Plus销售的改性淀粉。在使用以前，阳离子醛式水溶性聚合物可通过将维持在大约240的温度和约2.7的pH下的大约5％固体的水性淤浆预热大约3.5分钟来制备。最后，该淤浆可通过添加水来骤冷和稀释，以生产在低于约130下大约1.0％固体的混合物。
也可从National Starch and Chemicl Company获得的其它临时湿强度剂是以商标CO-BOND1600和CO-BOND2300销售的。这些淀粉是作为胶态水分散体提供并且在使用之前不需要预热。
可使用临时湿强度剂如乙醛酸化聚丙烯酰胺。临时湿强度剂如乙醛酸化聚丙烯酰胺树脂是通过如下生产的让丙烯酰胺与二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)反应以生产阳离子型聚丙烯酰胺共聚物，它最终与乙二醛反应生产出阳离子交联临时性或半永久性湿强度树脂(乙醛酸化聚丙烯酰胺)。这些材料概括性描述在授权于Coscia等人的美国专利No 3,556,9 2和授权于Williams等人的美国专利No 3,556,933中，其中两者都以全部内容引入这里供公开。这一类型的树脂是由Bayer Industries以PAREZ 631NC商品名销售。不同摩尔比的丙烯酰胺/DADMAC/乙二醛可用于生产交联树脂，其可用作湿强度剂。此外，其它二醛可用来代替乙二醛以产生湿强度特性。
合适的干强度剂包括淀粉，瓜尔豆胶，聚丙烯酰胺，羧甲基纤维素等等。特别有用的是羧甲基纤维素，它的例子是由HerculesIncorporated of Wilmington，Delaware以商品名Hercules CMC销售的。根据一个实施方案，纸浆可以含有约0-约15磅/吨的干强度剂。根据另一个实施方案，纸浆可以含有约1-约5磅/吨的干强度剂。
合适的解粘剂同样地是本领域技术人员已知的。解粘剂或软化剂也可以被引入到纸浆中或在网幅形成之后喷雾在网幅上。本发明也可以与软化剂材料一起使用，后者包括但不限于从部分酸中和的胺衍生的那一类型的酰氨基胺盐。此类材料已公开在美国专利No.4,720,383中。Evans，Chemistry and Industry，1969年7月5日，第893-903页；Egan，J.Am.Oil Chemist′s Soc.，Vol.55(1978)，第118-121页；和Trivedi等人，J.Am.Oil Chemist′s Soc.，1981年6月，第754-756页，以它们的全部内容引入这里供参考，指明软化剂常常仅仅作为复杂混合物，而不是作为单一化合物来商购获得。尽管下面的讨论集中于主要品种，但应该理解，实际上通常可使用市场上可买到的混合物。
Quasoft202-JR是合适的软化剂材料，它可以通过将油酸和二亚乙基三胺的缩合产物加以烷基化来形成。使用不足的烷基化剂(例如，硫酸二乙酯)和仅仅一个烷基化步骤，随后进行pH调节以使非乙基化物质质子化的合成条件将得到由阳离子乙基化和阳离子非乙基化物质组成的混合物。较少比例(例如，约10％)的所得酰氨基胺环化得到咪唑啉化合物。因为这些材料的仅仅咪唑啉部分是季铵化合物，在组成上总体是pH-敏感的。因此，在使用这一类型的化学品的本发明实施中，在流浆箱中的pH应该是大约6-8，更优选6-7和最优选6.5-7。
季铵化合物，如二烷基二甲基季铵盐也是合适的(特别当该烷基含有约10-24个碳原子时)。这些化合物的优点是对于pH相对不敏感。
可使用可生物降解的软化剂。代表性可生物降解的阳离子型软化剂/解粘剂已公开在美国专利Nos.5,312,522；5,415,737；5,262,007；5,264,082；和5,223096中，所有的这些专利以全部内容引入在这里供参考。所述化合物是季属氨化合物的可生物降解的二酯，季铵化的胺-酯，和用季铵氯化物和二酯双二十二碳烯基二甲基氯化铵官能化的可生物降解的植物油型酯，并且其是代表性的可生物降解的软化剂。
在一些实施方案中，特别优选的解粘剂组合物包括季属胺组分以及非离子表面活性剂。
在一些实施方案中，特别优选的解粘剂组合物包括季属胺组分以及非离子表面活性剂。
适合本发明使用的合适稀松结构织物包括单层、多层或复合材料，优选有网眼状结构，如现有技术中公知的干燥器织物或压印织物。织物可具有下列特性中的至少一种(1)在起绉织物的与湿网幅接触的一侧(“顶”侧)上，纵向(MD)线条的数量/英寸(目数)是10-200和横向(CD)线条的数量/英寸(支数)也是10-200；(2)线条直径典型地小于0.050英寸；(3)在顶侧上，在MD接头的最高点与CD接头的最高点之间的距离是约0.001-约0.02或0.03英寸；(4)在这两层面之间有在急速转移或织物起绉步骤中通过MD或CD线条形成的接头，其给予片材为三维山/谷外观的外形结构；(5)织物可以任何合适的方式取向以便实现对于产品的加工和性能而言的预期效果；长的经纱接头可以在顶侧上以增大在产品中的MD脊，或长的纬纱接头可以在顶侧上(如果在网幅从转移圆筒转移到起绉织物上时希望有更多的CD脊影响起绉特性的话)；和(6)织物在制成之后显示出悦目的某些几何图案，其典型地在每两个到50个经纱之间重复。合适的商购粗糙织物包括由Voith Fabrics制造的多种织物。
稀松结构织物可以因此属于在Farrington等人的美国专利No.5,607,551，第7-8栏中描述的类型，以及描述在Tr okhan的美国专利No.4,239,065和Ayers的美国专利No.3,974,025中的织物。此类织物可具有约20-约60网眼/英寸并且是从直径典型为约0.008-约0.025英寸的单丝聚合物纤维形成的。经纬单丝两者可以但不一定地具有相同的直径。
在一些情况下长丝经过编织和至少在Z-方向(织物的厚度)上进行互补螺旋花式构型设计，以获得第一组或阵列的两组长丝的共平面型顶面-平面交叉；和预定第二组或阵列的亚顶面交叉。所述阵列是散布的，这样顶面-平面交叉部分在织物的顶面中限定了一排柳条吊篮状空腔，这些空腔在纵向(MD)和横向(CD)上以交错排列关系配置，和因此各空腔跨越了至少一个亚顶面交叉。这些空腔通过包括多个顶面-平面交叉部分的桩状轮廓离散地在视野中包围在平面视图中。织物的环可以包括热塑性材料的热定形单丝；共平面型顶面-平面交叉的顶面可以是单平面的平整表面。本发明的特定实施方案包括缎纹编织物以及三个或更多个梭口的杂混纹编织物，和约10×10-约120×120根长丝/英寸(4×4-约47×47/厘米)的网孔支数。虽然网孔支数的优选范围是约18×16-约55×48根长丝/英寸(9×8-约22×19/厘米)。
代替以上刚描述过的压印织物，干燥器织物可以用作稀松结构织物(如果希望这样的话)。合适织物已描述在授权于Lee的美国专利No5,449,026(编织式样)和5,690,149(堆叠MD扁丝式样)以及授权于Smith的美国专利No.4,490,925(螺旋形式样)中。
急速转移在约10-30％之间、优选低于30％的网幅稠度下进行并且作为固定缝隙转移来实施(与在压力下的织物起绉不同)；典型地，急速转移在约10-约30％的急速转移比率下在约10-约30％的稠度下进行，而在加压辊隙中的高固含量织物起绉通常处于至少35％的稠度下。对于急速转移的更多细节在授权于Wells等人的美国专利No.4,440,597中出现。典型地，急速转移是通过使用真空协助网幅从给体织物上分离和之后让它附着于接收或受体织物上来进行的。相反，在织物起绉步骤中不需要真空，因此当我们谈到织物起绉“在压力下”进行时我们是指受体织物加荷载贴合于转移面上，虽然真空辅助可在系统进一步变复杂的情况下使用(只要真空的量不足以干涉该纤维的重排或再分布就行)。
如果使用长网成形器，则网幅可以用真空箱和蒸汽掩蔽层来调理，直至它达到了适合于转移到另一种织物中的固体含量为止。
纤维的所需再分布可通过稠度、织物或织物图案、辊隙参数、Δ速度、以及在转移面和起绉织物之间的速度差异的合适选择来实现。至少100fpm，200fpm，500fpm，1000fpm，1500fpm或甚至超过2000fpm的Δ速度是在一些条件下实现纤维的所希望的再分布和各项性能的结合所需要的，这将从下面的讨论中变得更清楚。在很多情况下，约500fpm-约2000fpm的Δ速度将是足够的。初生网幅的形成，例如流浆箱喷流和成形丝网或织物速度的控制同样是重要的，以便获得该产品的所希望的性能(尤其MD/CD拉伸比率)。
对下面的突出参数进行选择或控制以便在产品中实现所希望的一组的特性在该工艺的特定点(尤其在织物起绉时)的稠度；织物图案；织物起绉辊隙参数；织物起绉比率；Δ速度，尤其转移面/起绉织物和流浆箱喷流/成形丝网；和网幅的织物起绉后处置。本发明的产品与常规产品在下表3中进行对比。
表3-典型的网幅性能的对比

*密耳/8片本发明提供了以下优点较低等级的或其它可获得的能源可用于提供干燥网幅的热能。就是说，根据本发明不需要提供穿透干燥质量的热空气或适合于干燥罩用的热空气，因为干燥器圆筒可以从包括废物回收或来自例如共生源(co-generation source)的热回收在内的任何热源来加热。本发明的另一个优点是它可以利用大部分的现有制造设备如圆筒干燥器和平直造纸机的长网成形器以便制造供薄织物和手巾用的优质基材，需要对现有设备进行仅仅适度的改进，因此大大降低了制造高级产品所需的资本投资。
实施本发明的一种优选方式包括圆筒干燥所述网幅，与此同时该网幅与也可用作干燥用织物的起绉织物接触。圆筒干燥可单独或与冲击空气干燥相结合使用，如果按照以下所述那样两层干燥段布局是可用的，则该结合是尤其合适的。冲击空气干燥也可以用作干燥网幅的唯一手段，因为如果需要的话该网幅保持在织物中。合适的旋转冲击空气干燥设备已描述在授权于Watson的美国专利No.6,432,267和授权于Watson等人的美国专利No.6,447,640中。由于本发明的工艺能够在现有设备上容易地实施，可有利地使用任何现有的平直干燥器，从而同样节约资金。
在整个说明书和权利要求中，当我们谈到在网幅保持“在起绉织物中”的同时干燥该网幅或使用类似术语时，我们是指相当大部分的网幅伸入到起绉织物的空隙中，同时当然另一较大部分的网幅与其紧密接触。
一些优选的织物起绉产品通过参考图1-18来进行理解。这些产品是通过从在压力辊隙中的圆筒表面上织物起绉来制备的。图1是极低基重、网眼式的网幅1的显微照片，该网幅具有由多个较低基重连接区域3互联的多个较高基重伞形区域(pileated region)2。连接区域3的纤维素纤维具有沿着其在伞形区域2之间延伸的方向发生偏向的取向，这也许在图2的放大图中可最佳地看出。在局部基重区域中的取向和变化是令人惊讶的，这是鉴于以下事实得出的初生网幅具有当在从转移面中进行湿织物起绉之前形成并主要地未被扰乱地转移到转移面上时具有清楚的随机纤维取向。所赋予的有序结构在极低基重区域中可明显看出，其中网幅1具有开孔部分4并因此是网眼状结构。
图3显示了网幅和起绉织物5，在从转移圆筒上起绉之前在通常随机形成到40-50％左右的稠度之后纤维在湿起绉辊隙中再分配在该起绉织物上。
尽管包括伞形和再定向的区域的结构在极低基重的网眼式实施方案中容易观察到，但是当基重增加时同样能够看见本发明产品的有序结构，其中纤维的包覆区域6罩住伞形和连接区域(就象在图4-6中见到的那样)，因此片材7具有基本上连续的表面(就象特别在图4和6中见到的那样)，其中较暗的区域具有较低的基重，而几乎实心白色区域是被相对压缩的纤维。
工艺参数变量等等的影响也可以从图4-6中看出。图4和5两者显示19磅片材；然而，根据基重变化的图案在图5中更显著，因为织物起绉高得多(40％对17％)。同样地，图6显示了在28％起绉下的较高基重网幅(27磅)，其中伞形区域、连接区域和包覆区域全部是明显的。
纤维从通常随机排列再分布到包括取向偏向的有图案的分布之中以及与起绉织物结构对应的纤维富集区域之中仍然可以参考图7-18来看出。
图7是显示纤维素网幅的显微照片(10X)，从该纤维素网幅制备了一系列的样品并获得扫描电子显微照片(SEM)以进一步显示纤维结构。在图7的左侧，显示了一个表面区域，从该区域制得了SEM表面图像8、9和10。在这些SEM中可以看出，连接区域的纤维具有沿着它们在伞形区域之间的方向发生偏向的取向，正如前面关于显微照片所指出的。在图8、9和10中进一步看出，所形成的包覆区域具有沿着纵向的纤维取向。该结构特征在图11和12中相当引人注目地得以显示。
图11和12是沿着图7的XS-A线的视图(截面)。尤其在200倍放大(图12)下看出，纤维向着观察平面或纵向来取向，因为当样品截切时大部分的纤维被切断。
图13和14(沿着图7的样品的XS-B线的截面)显示了较少的切断纤维(尤其在显微照片的中间部分上)，再次显示了在这些区域中的MD取向偏向。在图13中显示，在左侧的纤维富集区域中看见了U型折叠。也参见图15。
图15和16是图7的样品沿着XS-C线的截面的SEM。在这些图中看出，伞形区域(左侧)“堆叠”成更高的局部基重。另外，在图16的SEM中看出，大量的纤维已经在伞形区域(左侧)中被切断，显示出纤维在相对于MD而言的横向方向(在这种情况下沿着CD)在这一区域中的再定向。也值得注意的是，从左到右所观察到的纤维末端的数量减少，表明从伞形区域离开时向着MD取向。
图17和18是沿着图7的XS-D线截切的截面的SEM。在这里看出随着跨越CD，纤维取向偏向发生变化。在左边，在连接区域或集束区域中，看见大量的“末端”，表明MD偏向。在中间，随着伞形区域的边缘横跨而有较少的末端，表明有更多CD偏向，直到另一个连接区域接近为止，并且切断纤维再次变得更丰富，再次表明增加了MD偏向。
本发明的方法也适用于没有织物起绉时所制造的产品。这些产品的结构相似于穿透干燥片材。
现在参见图19和19A，其示出了造纸机10，该造纸机包括成形段12、急速转移面14、气流脱水站16、杨克式烘缸18和卷取筒20。
成形段12在现有技术中指双网成形器并且包括流浆箱22，第一丝网24和第二丝网26。第一丝网24承载于辊28和30上并经由成形辊32。第二丝网26安装在辊34，36，38，40，42以及成形辊32上。流浆箱22将供料沉积在丝网24上，这将在下面描述。
造纸机10也包括稀松结构织物44，它从成形段延伸到杨克式烘缸18。从图中可以看出，稀松结构织物44安放在辊46，48，50，52，52a，54，54a，56，58，压辊60，辊62和辊64上。该织物也承载于气流脱水站中，如图19、19A中所示。气流脱水站16包括部分地由辊68，70，72和74，以及侧板(如75)所构成的压力腔室66。在脱水站中还包括流体分配膜76和抗再湿毡78。膜76承载在辊72和74以及另一个支承辊80上。毡78承载在脱水辊68以及附加支承辊82和84上。
流体分配膜76适宜是半渗透膜，它已公开在美国专利申请No.US2004/0089168，标题为“Semipermeable Membrane WithIntercommunicating Pores for Pressing Apparatus”。该膜具有约0.1英寸或更低的厚度，并且包括成形的织物，该织物通过在尺寸、形状、频率和/或图案经过选择以提供所需渗透性的成形织物中形成许多连通孔而变成半渗透性的。渗透性适宜选择为大于零和低于约5CFM/平方英尺(由TAPPI测试方法TIP 0404-20测得)，和更优选，选择为大于零和低于约2CFM/平方英尺。因此，半渗透薄膜76同时是对气体和对液体有限度可渗透的。通过从极为渗透性的载体织物开始，然后在该载体织物中形成许多连通孔，而将膜制成半渗透性的。该载体织物已经在其中施加了由热熔性和非热熔性纤维的共混物形成的毛絮，该毛絮被针刺入载体织物中。将热量施加于针刺的载体织物/毛絮以熔化该热熔性纤维，后者进而留下连通孔形式的空隙(类似于泡沫海绵的那些空隙)。
抗再湿毡78经过构型设计以便提供水从网幅中流出的单向流。合适的毡在标题为“Anti-Rewet Felt for Use in a PapermakingMachine”的美国专利No.6,616,812中见到。抗再湿毡优选是至少双层织物，具有穿孔或多孔的聚合物膜层。对于合适的毡的其它细节可参见该′812专利的第3-4栏。
造纸机10通过从流浆箱22将供料沉积到成形丝网24上来运行。该供料以低稠度(低于1％)施加于丝网上，优选通过使用真空成形辊在丝网上形成初生网幅86。就是说，辊32优选是真空成形辊。在丝网24上，在急速转移到稀松结构织物44之前，该初生网幅具有典型在约20-25％范围内的稠度。然而，在图中所示的急速转移辊隙88中急速转移到稀松结构织物44上的过程中，网幅更通常具有约10-约30％的稠度。为了增加网幅的稠度，任选提供真空箱31。在这方面，织物或丝网24在第一速度下在箭头90的方向上运行，该第一速度通常大于稀松结构织物4 4在由箭头92指明的方向上运行的速度。网幅因此在急速转移辊隙88中经历微收缩。通常急速转移比率是约10％-约30％，如20-25％。就是说，在网幅从丝网24上转移到稀松结构织物44上时，该网幅是微收缩的。然后将网幅在由箭头94指明的方向上由稀松结构织物44输送到气流脱水站16。所述织物和网幅穿过第一加压辊隙96进入到腔室66，该腔室保持在升高的压力下，使得空气或其它气体穿过膜76、网幅86和毡78被驱出，从而将网幅脱水。在这方面应该认识到，压力腔室部分地在辊68，70，72和74之间构成。在图中看出，承载网幅86的稀松结构织物44与流体分配膜76和抗再湿毡78相结合成三件组合体并穿过辊隙96进入到部分地由多个夹辊构成的压力腔室中，流体分配膜贴靠在稀松结构织物的远离网幅的那一侧上，其中抗再湿毡直接贴靠在网幅上。当网幅与织物一起通过辊隙96而进入到压力腔室中时，该网幅通过在腔室中的升高的压力而脱水，该压力迫使干燥介质通过膜76然后通过织物44然后通过网幅和然后通过毡78，之后通过辊68或通过在辊中的凹槽离开(如果希望这样的话)。当织物44在纵向上行进时，网幅和织物44离开压力腔室66并通过离开辊隙98。
尽管脱水站16是在网幅与织物接触的同时由辊隙96、98对于网幅施加压力的压缩设备，但发生了很小的不可逆密实化(如果有的话)。该网幅保持较高膨松度并且由附加起绉提供附加的膨松度(如果希望是这样的话)。
可以看出，压力腔室66在其尾部由末端板如板75或其它合适的壁界定，这样可以将腔室66中的内压力维持得足够的高以确保通过网幅的流动，从而使该网幅脱水。在腔室中的压力优选是足够的压力，这样跨越网幅和织物有至少约30psi的压降。在压力腔室中网幅被脱水到优选约45-50％的稠度，之后才离开辊隙98。辊隙是界定该腔室的特别适宜的方法。不希望受任何理论束缚，可以相信，合适的半透膜、毡和压力的使用使得网幅被压缩空气压力干燥到较高的稠度，但不引起网幅的通道化或其它破坏。在入口和出口辊隙96、98中的压缩不会显著减少膨松度和吸收性。在气流脱水并离开辊隙98之后，网幅向着杨克式烘缸前进(如箭头100所示)并且以非压缩方式被压在杨克式烘缸圆筒101上，以保持在急速转移辊隙88中赋予的膨松度。优选，用含有聚乙烯醇的粘合剂将网幅粘附于杨克式烘缸圆筒上。在圆筒101上网幅被典型地干燥到约94-约98％的稠度，之后利用起绉刮刀103进行起绉并通过辊102、104输送到卷取筒20。刮刀103可以是在图19B-图19E中看见的并公开在美国专利No.5,690,788中的波形起绉刮刀。当用于薄织物产品的生产时，波形起绉刮刀的使用已经显示出赋予了几个优点。通常，使用波形刮刀起绉的薄织物产品具有更高的厚度，增大的CD拉伸率，和更高的空隙体积(与使用常规起绉刮刀生产的可比薄织物产品相比)。受到波形刮刀的使用之影响的所有这些变化倾向于与薄织物产品的改进的柔软度触觉有关。
图19B-19E说明了可用于实施本发明的优选的波形起绉刮刀103的一部分，其中凸纹表面105在长度上无限地延伸，典型地超过100英寸长度和常常达到26英尺以上的长度(对应于在大型现代造纸机上的杨克式烘缸的宽度)。可将具有无限长度的有专利权的波形刮刀的柔韧性刮刀适宜地放置于卷筒上并在采用连续起绉系统的机器上使用。在此情况下刮刀长度是杨克式烘缸的宽度的若干倍。刮刀103的高度通常是几个英寸，而本体的厚度通常是几分之一英寸。
如在图19B-19E中所说明的，有专利权的波形刮刀的波形切削刃107被沿着表面105的一个边缘布置的并在该边缘中形成的细锯齿109构成，从而构成了波形啮合表面。切削刃107优选经过构型和尺寸设计以便当按照在图19中所示那样定位时与杨克式烘缸101实现连续的波形啮合，也就是说，该刮刀在通常平行于杨克式烘缸圆筒的轴的蜿蜒线中连续地接触杨克式烘缸圆筒。在特别优选的实施方案中，有连续波形啮合表面111，它具有与多个在基脚(foot)117周围的新月形区域115毗邻的多个基本上共线的直线延伸区域113，该基脚117位于刮刀的与杨克式烘缸相邻设置的侧边119的上部。波形表面111因此经过构型设计，使得当以波形或蜿蜒波状图案使用时在杨克式烘缸圆筒的宽度上发生连续面-面接触。每英寸齿数可以取作延伸区域113的数目/英寸，和齿高取作在121处标明的凹槽的高度H。
参见图20，显示了用于实施本发明的另一个造纸机110。造纸机110包括成形段112，急速转移区域114，气流脱水站116，在118处指明的干燥段，以及卷取筒120。成形段112包括双网成形器，以及流浆箱122，第一丝网124和第二丝网126。丝网124安放在支承辊128，130以及真空成形辊132上。段112任选地包括真空箱131。丝网126安放在多个支承辊134，136，138，140和142以及成形辊132上。织物或丝网124接近稀松结构织物144，后者携带所形成的网幅前进以进行脱水和干燥，这将在本文中进一步描述。
稀松结构织物144安放在多个支承辊146，148，150，152，152A，154，154A，156，158以及多个圆筒干燥器上，如图中所示。
脱水站116包括构成压力腔室166的多个辊。更具体地说，压力腔室166是在辊168，170，172和174之间构成的。进一步提供了流体分配膜176和抗再湿毡178。膜176安放在辊180，172和174上，而毡178安放在辊168，182和184上。
干燥段118包括多个圆筒干燥器118a，118b，118c，118d，118e，和118f。
为了形成吸收性片材，供料在低稠度下由流浆箱122沉积到织物124上。典型地，该初始稠度是低于1％。初生网幅186由真空成形辊132部分地脱水，典型地脱水到约20-约25％的稠度。
在其初始形成后，初生网幅186在由箭头190指明的方向上被输送到急速转移辊隙188。织物124在第一速度下运行，该速度大于稀松结构织物144在由箭头192指明的方向上运行的速度。因此，当网幅被转移到稀松结构织物144上时，该网幅在辊隙188中经历微收缩而增加膨松度。约10-30％的急速转移比率是优选的，其是约20-25％的稠度。在急速转移后，网幅在由箭头194指明的方向上运行到气流脱水站116。
在气流脱水站网幅首先通过第一密封辊隙196进入腔室166中，该腔室典型地维持在升高的压力下，正如以上对于图19所指出的那样。当网幅穿过气流脱水站时，在腔室166中的升高压力迫使空气或其它气体穿过膜176，织物144，网幅186和毡178。因此迫使水从初生网幅中驱出，该网幅被提高至典型约45-50％的稠度。网幅经由加压辊隙198离开腔室166并在方向200(称为纵向)上由织物144输送到干燥站118，到达在干燥段118中的圆筒干燥器118a，118b，118c，118d，118e和118f。其后，网幅从织物144上分离并缠绕在卷筒120上，后者任选地与另一个支承辊202配合。典型地，网幅在约94-约98％的稠度下被卷绕。在本发明的一些实施方案中，希望除去在工艺过程中的开式前纺，如在起绉和干燥织物与卷筒120之间的开式前纺。这可容易地通过将起绉织物延伸到卷筒鼓并将网幅直接从织物转移到卷筒上来实现(按照概括性地在授权于Rugowski等人的美国专利No.5,593,545中所公开的那样)。
在干燥器段118中，圆筒118b、d和f位于第一排和圆筒118a、118c和118e位于第二排。圆筒118a、118c和118e直接接触网幅而在另一排中的圆筒接触织物。在其中网幅通过织物从圆筒118b、d和f上分离的这一双排排列中，有时有利的是在118b和118d处提供冲击空气干燥器(它们可以是钻孔的圆筒)，从而用图解法在b和d处分别标明了气流。
参见图21，显示了用于实施本发明的又一个造纸机210。造纸机210具有成形段212，织物起绉区域214，气流脱水站216，干燥段218和缠绕卷筒220。成形段212包括流浆箱222以及成形丝网224(作为长网成形器的部件)。织物224因此被承载在成形辊232上，其可以是如上所述的真空成形辊。织物同样地由支承辊227，228和230支承。任选提供的是在通常于231处标明的成形平台上的真空脱水箱。
成形丝网224经过构型设计后可以按照与以上讨论的在图19和20中指明的几乎相同的方式输送网幅到稀松结构织物244上。稀松结构织物244安放在辊246，248，250，252，252A，254，254A，256，258以及干燥圆筒218a，218b，218c，218d，218e和218f上。该织物也由构成压力腔室的辊所支承，就象以上关于图19和20所讨论的那样(这些部件编号在200以上，以便于说明)。干燥段包括干燥圆筒218a等，而卷取筒包括配合辊302。
气流脱水站216包括部分地由辊268，270，272和274构成的压力腔室266。也提供的是膜276和毡278，它们分别被支承在辊280，272和274以及268，282和284上，正如在图中所示。为了形成吸收性片材，供料从流浆箱222沉积到长网造纸机成形丝网224上并通过辊232以及任选通过真空箱231和蒸汽掩蔽层进行真空脱水，形成初生网幅286。网幅286在由箭头290指明的方向上被输送到急速转移辊隙288。在辊隙288处，网幅具有约20-25％的稠度。在那里，网幅在急速转移条件下被转移到稀松结构织物244上。典型地，10-30％的急速转移比率在这一点上被应用于网幅上。就是说，网幅经历在现有技术中已知的微收缩，这是鉴于以下事实得出的织物224在方向290上运行的速度快于织物244在方向292上运行的速度。从急速转移辊隙，网幅被输送到脱水站并穿过压力进入辊隙296而进入到保持在升高的压力下的压力腔室266。借助于这一压力，迫使空气或其它脱水气体通过膜276，织物244，网幅以及毡278，通过圆筒268或消耗掉。网幅在这里优选被脱水到约45-约50％的稠度。在脱水后，网幅离开压力离开辊隙298并继续在箭头300的方向上在织物244上前行通过干燥段218。在干燥圆筒218a-218f上，网幅进一步被干燥到约94-98％的稠度，之后被卷绕在卷取筒220上。
参见图22，显示了用于实施本发明的又一个造纸机310。造纸机310具有成形段312，急速转移区域314，气流脱水站316，高固含量织物起绉站400，干燥段318，以及缠绕卷筒320。成形段312包括流浆箱322以及成形丝网324(作为长网成形器的部件)。织物324因此被支承在成形辊332上，其可以是如上所述的真空成形辊。该织物同样地由支承辊327，328和330支承。任选提供的是通常于331处标明的真空脱水箱。
成形丝网324经过构型设计后可以按照与以上讨论的在图19、20和21中指明的几乎相同的方式输送网幅到稀松结构织物344上。织物344是稀松结构织物并安放在辊346，348，350，352，356和诸如此类的辊以及压辊358上。气流脱水站316与如上所述的站216基本上相同。
为了形成吸收性片材，供料从流浆箱322沉积到长网造纸机成形丝网324上并通过辊332以及任选通过真空箱331进行真空脱水，形成初生网幅386。网幅386在由箭头390指明的方向被输送到急速转移辊隙388。在辊隙388处，网幅具有约20-25％的稠度。在那里，该网幅在急速转移条件下被转移到稀松结构织物344上。典型地，10-30％的急速转移比率在这一点上被应用于网幅。就是说，网幅经历在现有技术中已知的微收缩，这是鉴于以下事实得出的织物324在方向390上运行的速度快于织物344在方向392上运行的速度。从起绉辊隙，网幅被输送到脱水站316并穿过压力进入辊隙而进入到保持在升高的压力下的压力腔室。借助于这一压力迫使空气或其它脱水气体通过湿网幅。网幅在这里优选被脱水到约30-约60％的稠度。在气流脱水后，网幅离开该腔室并在箭头300的方向上在织物344上继续前行。在工艺过程的该点处，纤维具有纤维取向的表观随机分布。
当网幅在纵向上行进时，在被转移到转移辊402上之前网幅典型地升至约30-约60％的稠度。转移辊402具有在预定速度下旋转的旋转转移面404。网幅借助于压辊358从织物344上转移到辊402的表面404上。辊358可以是瓦式压辊，任选引入瓦片，以便协助转移该网幅。因为织物344是压印织物或干燥器织物，在转移到旋转圆筒402上时网幅的稠度没有太大变化，并且该转移是非压缩式的。该转移在转移辊隙408中进行，在此网幅386被转移到圆筒402的表面404上并被输送到另一个稀松结构织物344′上。
起绉粘合剂任选地用于将网幅固定到圆筒402的表面上。
网幅在起绉辊隙410中从表面404上起绉，其中该网幅被转移到起绉织物上并最优选在起绉织物上重排，这样它不再具有纤维取向的表观随机分布，而取向是图案化的。就是说，网幅在起绉之后在纵向以外的方向上具有非随机的取向偏移。为了改进加工，优选的是起绉辊412具有较柔软的复盖物，例如，具有约25-约90的Pusey和Jones硬度的复盖物。
在辊隙410中的织物起绉是在压力下进行的，就是说，辊412和起绉织物344’以约40-约80磅/线性英寸(pli)的压力被压靠在辊402上。织物344’在比圆筒402的表面404更低的速度下运行，据此10、20、40％或更大的织物起绉率被施加于网幅上。
在起绉后，网幅用圆筒318a-318f干燥并缠绕在卷筒320上，正如关于另一个实施方案所讨论的那样。
气流脱水站16，116，216和316的合适组件在下列美国专利和专利申请出版物中可以找到(i)专利6,645,420，标题“Method of Forminga Semipermeable Membrane With Intercommunicating Pores for aPressing Apparatus”；6,616,812，标题“Anti-Rewet Felt for Use ina Papermaking Machine”；6,589,394，标题“Controlled-Force End SealArrangement for an Air Press of a Papermaking Machine”；6,562,198，标题“Cross-Directional，Interlocking of Rolls in an Air Press ofa Papermaking Machine”；6,419,79 3，标题“Paper Making ApparatusHaving Pressurized Chamber”；6,416,631，标题“Pressing ApparatusHaving Semipermeable Membrane”；6,381,868，标题“Device forDewatering a Material Web”；6,287,427，标题“Pressing ApparatusHaving Chamber Sealing”；6,274,042，标题“Semipermeable Membranefor Pressing Apparatus”；6,248,203，标题“Fiber Web Laminationand Coating Apparatus Having Pressurized Chamber”；6,190,506，标题“Paper Making Apparatus Having Pressurized Chamber”；和6,161,303，标题“Pressing Apparatus Having Chamber End Sealing”；(ii)专利申请出版物-2004/0089168，标题“Semipermeable MembraneWith Intercommunicating Pores for Pressing Apparatus”；2003/0153443，标题“Elastic Roller for a Pressing Apparatus”；2003/0146581，标题“Sealing Arrangement”；2003/0056925，标题“Anti-Rewet Felt for Use in a Papermaking Machine”；2003/0056923，标题“Controlled-Force End Seal Arrangement for an Air Press ofa Papermaking Machine”；2003/0056922，标题“Main Rollfor an AirPress of a Papermaking Machine”；2003/0056921，标题“Cross-Directional Interlocking of Rolls in an Air Press of aPapermaking Machine”；和2003/0056919，标题“Cleaning aSemipermeable Membrane in a Papermaking Machine”。
尽管本发明已经用几个实施例相关地进行了描述，在本发明的精神和范围内的就这些实施例的改进对于本领域技术人员来说是显而易见的。考虑到上述讨论，现有技术中的相关知识和以上关于背景和详细描述所讨论的包括共同待审的专利申请在内的参考文献，它们的公开内容全部被引入这里供参考，因此进一步描述认为是不必要的。
权利要求
1.制造吸收性纤维素网幅的低压缩方法，其包括a)从造纸供料形成初生网幅；b)在于第一速度下运行的多孔性成形载体上将该初生网幅脱水到约10-约30％的稠度；c)将处于10-约30％的稠度下的网幅急速转移到在比成形载体的第一速度更缓慢的第二速度下运行的稀松结构织物上；d)利用以下(i)和(ii)在稀松结构织物上将网幅进一步脱水到约30-约60％的稠度(i)将贴靠所述网幅的稀松结构织物与流体分配膜和抗再湿毡结合成三件组合体穿过辊隙进入到部分地由多个夹辊构成的压力腔室中，该流体分配膜贴靠稀松结构织物的远离网幅的那一侧，其中抗再湿毡贴靠网幅，和(ii)从分配膜到网幅施加压缩空气压力梯度因此使该网幅脱水；和e)干燥该网幅。
2.根据权利要求1的方法，其中该网幅在约15-约25％的稠度被急速转移。
3.根据权利要求1的方法，其中该网幅在约10％-约30％的急速转移比率下被急速转移。
4.根据权利要求3的方法，其中该网幅在约15％-约25％的急速转移比率下被急速转移。
5.根据权利要求1的方法，其中该初生网幅是在长网成形器上形成的。
6.根据权利要求5的方法，其中该初生网幅在成形段中被脱水到约20％-约25％的稠度。
7.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅通过从分配膜到稀松结构织物跨越该网幅施加压缩空气压力而脱水到约45-约55％的稠度。
8.根据权利要求1的方法，其中该网幅具有约5％-约20％的CD拉伸率。
9.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有至少约5％的CD拉伸率和低于约1.75的MD/CD拉伸比率。
10.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有至少约5％的CD拉伸率和低于约1.5的MD/CD拉伸比率。
11.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有至少约10％的CD拉伸率和低于约2.5的MD/CD拉伸比率。
12.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有至少约15％的CD拉伸率和低于约3.0的MD/CD拉伸比率。
13.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有至少约20％的CD拉伸率和低于约3.5的MD/CD拉伸比率。
14.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有至少约6g/cc的膨松度。
15.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有至少约7.5g/cc的膨松度。
16.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有至少约10g/cc的膨松度。
17.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有至少约15g/cc的膨松度。
18.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有至少约5g/g的吸收性。
19.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有至少约7g/g的吸收性。
20.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有至少约9g/g的吸收性。
21.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有至少约11g/g的吸收性。
22.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有至少约13g/g的吸收性。
23.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有约0.7-约0.9的空隙体积分数。
24.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有约0.75-约0.85的空隙体积分数。
25.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有至少约0.6的湿回弹比率。
26.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有至少约0.65的湿回弹比率。
27.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有约0.6-约0.8的湿回弹比率。
28.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有至少约0.7的空隙体积分数并显示出在约1.5微米-约60微米之间的液力直径。
29.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有至少约0.7的空隙体积分数并显示出在约3微米-约20微米之间的液力直径。
30.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有约30-约200磅/3,000平方英尺的基重。
31.根据权利要求1的方法，其中该干燥的网幅具有约100-约150磅/3,000平方英尺的基重。
32.制造吸收性纤维素网幅的低压缩方法，其包括a)从造纸供料形成初生网幅；b)在于第一速度下运行的多孔性成形载体上将该初生网幅脱水到约10-约30％的稠度；c)将处于10-约30％的稠度下的网幅急速转移到在比成形载体的第一速度更缓慢的第二速度下运行的稀松结构织物上；d)利用以下(i)和(ii)在稀松结构织物上将网幅进一步脱水到约30-约60％的稠度(i)将贴靠所述网幅的稀松结构织物与流体分配膜和抗再湿毡结合成三件组合体穿过辊隙进入到部分地由多个夹辊构成的压力腔室中，该流体分配膜贴靠稀松结构织物的远离网幅的那一侧，其中抗再湿毡贴靠网幅，和(ii)从分配膜到网幅施加压缩空气压力梯度因此使该网幅脱水；e)干燥该网幅；和f)选择造纸供料和控制步骤a-e，使得干燥的网幅具有至少0.7的空隙体积分数，约1.5-约60微米的液力直径和至少约0.65的湿回弹比率。
33.根据权利要求32的方法，其中该干燥的网幅具有约3-约20微米的液力直径。
34.制造吸收性纤维素网幅的低压缩方法，其包括a)从造纸供料形成初生网幅；b)在于第一速度下运行的多孔性成形载体上将该初生网幅脱水到约10-约30％的稠度；c)将该网幅转移到稀松结构织物上；d)利用以下(i)和(ii)在稀松结构织物上将该网幅进一步脱水到约30-约60％的稠度(i)将贴靠所述网幅的稀松结构织物与流体分配膜和抗再湿毡结合成三件组合体穿过辊隙进入到部分地由多个夹辊构成的压力腔室中，该流体分配膜贴靠稀松结构织物的远离网幅的那一侧，其中抗再湿毡贴靠网幅，和(ii)从分配膜到网幅施加压缩空气压力梯度因此使该网幅脱水；和e)在网幅保持在稀松结构织物上的同时，将该网幅干燥到至少约90％的稠度。
35.根据权利要求34的方法，其中在网幅保持在稀松结构织物上的同时，将该网幅干燥到至少约92％的稠度。
36.根据权利要求34的方法，其中在网幅保持在稀松结构织物上的同时，将该网幅干燥到至少约95％的稠度。
37.根据权利要求34的方法，其中在网幅保持在稀松结构织物中的同时，用多个圆筒干燥器对该网幅进行干燥。
38.根据权利要求37的方法，其中在网幅保持在稀松结构织物中的同时，用冲击空气干燥器对该网幅进行干燥。
39.根据权利要求34的方法，其中在网幅保持在稀松结构织物中的同时，用冲击空气干燥器对该网幅进行干燥。
40.制造吸收性纤维素网幅的低压缩方法，其包括a)从造纸供料形成初生网幅；b)在于第一速度下运行的多孔性成形载体上将该初生网幅脱水到约10-约30％的稠度；c)将处于约10-约30％的稠度下的网幅急速转移到在比成形载体的第一速度更缓慢的第二速度下运行的稀松结构织物上；d)利用以下(i)和(ii)在稀松结构织物上将该网幅进一步脱水到约30-约60％的稠度(i)将贴靠所述网幅的稀松结构织物与流体分配膜和抗再湿毡结合成三件组合体穿过辊隙进入到部分地由多个夹辊构成的压力腔室中，该流体分配膜贴靠稀松结构织物的远离网幅的那一侧，其中抗再湿毡贴靠网幅，和(ii)跨越该网幅从分配膜到稀松结构织物施加压缩空气压力梯度因此使该网幅脱水；e)将该网幅非压缩地转移到杨克式烘缸中；和f)干燥该网幅。
41.根据权利要求40的方法，其中该网幅从杨克式烘缸上起绉。
42.根据权利要求41的方法，其中该网幅用波形起绉刮刀从杨克式烘缸上起绉。
43.根据权利要求40的方法，其中该网幅在没有起绉刮刀的情况下从杨克式烘缸上剥离。
44.根据权利要求40的方法，其中该网幅用起绉粘合剂施加于旋转圆筒表面上。
45.根据权利要求44的方法，其中该起绉粘合剂主要是聚乙烯醇。
46.制造吸收性纤维素片材的方法，其包括a)从造纸供料形成具有纤维取向的表观随机分布的初生网幅；b)将该网幅急速转移到稀松结构织物上；c)利用以下(i)和(ii)将该网幅干燥到约30-约60％的稠度(i)将贴靠所述网幅的稀松结构织物与流体分配膜和抗再湿毡结合成三件组合体穿过辊隙进入到部分地由多个夹辊构成的压力腔室中，该流体分配膜贴靠稀松结构织物的远离网幅的那一侧，其中抗再湿毡贴靠网幅，和(ii)从分配膜到网幅施加压缩空气压力梯度因此使该网幅脱水；d)其后将该网幅转移到在第一速度下运行的移动转移面上；e)利用起绉织物将该网幅在约30-约60％的稠度下从转移面上进行织物起绉，该起绉步骤在转移面和起绉织物之间确定的织物起绉辊隙中在压力下发生，其中该织物在比所述转移面速度更缓慢的第二速度下运行，对织物图案、辊隙参数、Δ速度和网幅稠度进行选择，使得该网幅从表面上起绉并且再分配在起绉织物上以形成具有网状结构的网幅，该网状结构具有不同纤维取向的多个互联区域，其中包括至少(i)在相对于纵向而言的横向上具有取向偏向的多个纤维富集区域和(ii)多个集束区域，该纤维富集区域利用集束区域互联，该集束区域的纤维取向偏向偏离了纤维富集区域的纤维取向；和f)干燥该网幅。
47.根据权利要求46的方法，在约10-约100％的织物起绉率下织物从转移面上起绉。
48.根据权利要求46的方法，在至少约40％的织物起绉率下织物从转移面上起绉。
49.根据权利要求46的方法，在至少约60％的织物起绉率下织物从转移面上起绉。
50.根据权利要求46的方法，在至少约80％的织物起绉率下织物从转移面上起绉。
51.根据权利要求46的方法，其中该转移面是旋转圆筒的表面。
全文摘要
制造吸收性纤维素网幅的低压缩方法，其包括从造纸供料形成初生网幅；在于第一速度下运行的多孔性成形载体上将该初生网幅脱水到约10－约30％的稠度；将处于10－约30％的稠度下的网幅急速转移到在比成形载体的第一速度更缓慢的第二速度下运行的稀松结构织物上；利用以下(i)和(ii)在压印织物上将该网幅进一步脱水到约30－约60％的稠度(i)将贴靠所述网幅的稀松结构织物与流体分配膜和抗再湿毡结合成三件组合体穿过辊隙进入到部分地由多个夹辊构成的压力腔室中，该流体分配膜贴靠稀松结构织物的远离网幅的那一侧，其中抗再湿毡贴靠网幅，和(ii)从分配膜到网幅施加压缩空气压力梯度因此使该网幅脱水；和干燥该网幅。优选地，该方法包括选择造纸供料和控制工艺过程的步骤，使得干燥的网幅具有至少0.7的空隙体积分数，约3－约20微米的液力直径和至少约0.65的湿回弹比率。任选提供的是在压力辊隙中的高固含量织物起绉。
文档编号D21F3/02GK101014739SQ200580020328
公开日2007年8月8日 申请日期2005年6月28日 优先权日2004年7月1日
发明者F·C·默里, G·温特 申请人:福特詹姆斯公司