专利名称：具纹理不透水造纸用带及其制造方法和利用其的造纸过程的制作方法
技术领域：
本发明涉及造纸过程中使用的带；具体地说，涉及一种可减小纸张被重新弄湿危险的不透水的带；更具体地说，涉及可以生产有纹理的纸巾纸的不透水的带，利用该带制造的纸，和制造这种纸和带的方法。
造纸用的带是技术上众所周知的。造纸用的带用来脱水，和将纤维素纤维送入造纸机中。该纤维素纤维变成一个初期的胚胎网膜，在干燥后就成为成品。
一般，造纸用的带不会使造出的纸具有某种纹理。这种“纹理”是指纸的基本重量，和/或更具体地，是纸的密度的变化。这些变化比在普通造纸过程中产生的，和因起皱纹或因潮湿造成的微小收缩引起的普通变化造成的变化大。这种造纸用带可以是利用空气穿过进行干燥的带，或通常的压制毛毡。这种带包括一个框架和可以除去水的增强结构。
有纹理的纸是消费者比较喜爱的，因为这种纸较软，吸水性更好，使用的纤维较少。然而，制造有纹理的纸一般需要空气穿透进行干燥，比较昂贵。
上述这种形式的、用于制造有纹理的纸的造纸用带的缺点是，这种造纸用带透水。由于透水的关系，这种带有再次变潮湿的危险。当从在该带上制造的纸中除去的水，离开该纸，又再返回该纸上时，就出现重新变潮湿现象。重新变潮湿可有许多原因造成。重新变潮湿的典型的原因是被毛毡带至纸的引入点的水过多。
技术上已知一些不透水的带。例如，纽约的Albany International ofAlbany公司，已出售一种名为Trans帝的不透水的带。Trans带以及根据先前技术的其他的不透水带的缺点是，不能用它们来生产有纹理的纸。
技术上克服这个缺点的一个措施是，制造一个有花纹的压印滚子。该有花纹的压印滚子与该不透水的带并列放置，在它们之间形成一个间隙。纸从该带与该有花纹的压印滚子之间的间隙通过。在该间隙中，花纹被压印在纸上，形成有纹理的纸。
然后，将该有纹理的纸送至一个压力滚子中，将该纸压在该压力滚子和一个扬基(Yankee)干燥鼓轮之间的第二个间隙上。然而，由于该第二个间隙的压缩作用，在该压力滚子上，先前压印在该纸上的纹理减少或甚至消失。在该压力滚子和扬基(Yankee)干燥鼓轮之间的第二个间隙中的压缩作用，使纸变平，造成原来在该Trarns带和压印滚子之间的间隙中形成的纹理消失。
本发明提供了一种带有不透水带的造纸机。另外，本发明还提供了用于这种造纸机中，和可生产有纹理的纸的带。本发明还提供了一种在这种不透水带上生产的，在制造过程的各个工序中，不会使纹理减少的有纹理的纸。
本发明包括一种不透水的造纸用带。该不透水的造纸用的带有二个相对的表面一个是面向纸张的正面，另一个是背面。在造纸过程中，该带的面向纸张的正面使纸上作出纹理。该造纸用带的面向纸张的正面是有纹理的。
图1为根据先前技术的，在压缩区域有一条不透水带的示例性造纸机的垂直侧视图；图2为根据本发明的造纸用带的局部的垂直侧视图；图3为根据本发明的一种双金属丝网式造纸机(twin wire papermakingmachine)的垂直侧视图；图4为图3所示的造纸机的局部放大的垂直侧视图，虚线表示不太优选，但可以接受的包覆方式，而实线则表示优选的包覆方式；图5为根据本发明的，具有单独的压缩毛毡的、顶部固定的造纸机的垂直侧视图。
参见图1，图中表示了根据先前技术的一种示例性造纸机10。该造纸机10有一个机头箱12。该机头箱12将分散在液体载体中的纤维素纤维桨，分布在一个成形金属丝网14上。该液体载体通过该成形金属网14排出，形成一个纸22的胚胎网膜。
该纸22从该成形金属丝网14，输送至一块不透水的干燥用的织物上。该不透水的织物放在造纸机10的压缩区域中。该纸22再从该干燥用织物，输送至任何技术上已知的干燥装置中。干燥装置的例子包括红外线干燥器，利用空气穿过的干燥器，和另一种选择方案是扬基(Yankee)干燥鼓轮20。该纸22可以利用技术上已知的方法，按透视法缩小。
如果希望的话，当在干燥用的织物上时，该纸22可在二个滚子，压力滚子24和背面滚子26之间进行压印。该压力滚子24和背面滚子26并列放置，在它们之间形成一个间隙。当纸22通过该间隙时，挤掉在该纸22中的一些水。如果希望的话，可在该纸22和压力滚子24之间，放入一块可选的毛毡。
如技术上已知的那样，该纸22可以用透视法缩小。透视法缩小可通过使该纸22从一个刚性表面，最好为一个圆筒上起皱纹来实现。为此，普通使用扬基(Yankee)干燥鼓轮20。如在技术上众所周知那样，起皱纹是利用一个刮浆刀完成的。起皱纹也可以根据1992年4月24日授予Sawdai的共同转让的美国专利4，919，756号中所述的方法进行；这里引入该专利供参考。另外一种方法或另外，按透视法缩小也可以根据1984年4月3日授与Wells等人的共同转让的美国专利4，440，597号中所述，通过湿的微小压缩方法来进行，这里引入该专利供参考。
由于没有任何装置来使纸22具有不同的基本重量，或最好是不同的密度，因此，图1所示的造纸机10制造的纸22是没有纹理的。这里所用的术语“有纹理的”纸22，在整张纸上，具有按非任意重复方式设置的基本重量或密度互不相同的许多区域。
改进图1所示的造纸机10的一个措施是使用一种不透水的，用于干燥的织物和一个有花纹的压印滚子。该有花纹的压印滚子，在它与上述背面滚子26之间的间隙中，压印该纸22，如上所述那样。通过压印该纸22，在纸22上形成纹理。然而，该纹理只能维持至该纸22通过一个干燥传输滚子和上述扬基(Yankee)干燥鼓轮20之间形成的间隙为止。在这个间隙中，如果不是全体的话，至少该纹理的大部分都从纸22上被压缩下去，基本上使该纸回复至原来平的状态。
参见图2，根据本发明的带15是不透水的，并可在制造出的纸22上形成花纹。根据本发明的带有一个面对纸张的正面30和一个背面32。该正面30上有纹理，并且在普通用途中，可以与纸22接触，传送该纸和在该纸上形成纹理。在造纸过程中，该带的背面32与造纸机10接触，具体地是与造纸机10的驱动滚子和被动滚子接触。一般，该带的正面30朝外，而其背面32朝内。
从宏观上看，根据本发明的造纸用带15是单面为平面形的。该造纸用带15的平面形成了该带的X-Y方向。该带15的Z方向与上述X-Y方向和该造纸用带15的平面垂直。同样，可将根据本发明的纸22想象为宏观上看是单面为平的，并位于上述不透水带的X-Y平面上。该纸22的Z-方向与纸22的X-Y方向和纸22的平面垂直。
现在更详细地来说明该带15。根据本发明的带15包括二个主要零件框架42和增强结构44。框架42放在带15的朝向纸的正面，并有纹理。最好，该框架42包括一种硬化的聚合物感光树脂。
该框架42的纹理形成一种预先确定的花纹，可在本发明的纸22上压印上相同的花纹。框架42的一种特别优选的花纹是一种基本上连续的网络。如果该框架42选择这种基本上为连续的网络花纹，则在该带15的第一个表面和第二个表面之间，可以有分离的盲孔46。该基本上连续的网络花纹包围，并限定着这些盲孔46。
该带15的第二个表面为该带15与造纸机接触的表面。该第二个表面上可以带有包括与上述盲孔46不同的通道的背面网络花纹。这些通道形成该带15的第二表面上的背面纹理中的不规则部分。该通道可供空气在该带15的X-Y平面内泄漏之用，使该泄漏的空气不需要在Z方向上，通过该带15的盲孔46。
根据本发明的带15的第二个主要零件是增强结构44。与框架42相同，该增强结构44也具有第一个，或面向纸的表面；和第二个，或面向造纸机，与面向纸22的表面相对的表面。该增强结构44主要地是放在该带15的二个相对的表面之间，并可以有一个与该带15的背面一致的表面。该增强结构44为该框架42提供支承。如果不愿意用编织织物作为该增强结构44，则无纺织物，筛网，网或者许多通孔的平板也有适当的强度，可以支承本发明的框架42。
根据本发明的带15可以按照下述共同转让的美国专利中的任何一个专利所述的方法制造1985年4月30日授予Johnson等人的4，514，345号，1985年7月9日授予Trokhan的4，528，239号，在1992年3月24日授予Smurkoski等人的5，098，522号和1993年11月9日授予的5，260，171号，1994年1月4日授予Trokhan的5，275，700号，1994年7月12日授予Rasch等人的5，328，565号，1994年8月2日授予Trokhan等人的5，334，289号，1995年7月11日授予Rasch等人的5，431，786号，1996年3月5日授予Stelljes Jr等人的5，496，624号，1996年3月19日授予Trokhan等人的5，500，277号，1996年5月7日授予Trokhan等人的5，514，523号，1996年9月10日授予Trokhan等人的5，554，467号，1996年10月22日授予Trokhan等人的5，566，724号，1997年4月29日授予Trokhan等人的5，624，790号，和1997年5月13日授予Ayers等人的5，628，876号。这里引入这些专利供参考。
如下列共同转让的美国专利所述，该框架42可以用于一个毛毡增强结构441996年9月17日授予Trokhan等人的5，556，509号，1996年12月3日授予Ampulski等人的5，580，423号，1997年3月11日授予Phan的5，609，725号，1997年5月13日授予Trouhan等人的5，629，052号，1997年6月10日授予Ampulski等人的5，637，194号，和1997年10月7日授予McFarland等人的5，674，663号。这里引入这些专利供参考。
如上所述，根据本发明的带15可以用感光树脂制成。制造这种带15的一个示例性方法，在上述引入供参考的几个专利中作了说明。下面，将说明几个为了完成制造过程所必需的与先前技术的不同之点。
首先，提供液体形式的感光树脂。将树脂涂布在通常为一个大卷的该带的背面上。将具有透明和不透明区域的一个遮罩与该感光树脂并列放置，最好是放在该感光树脂上面。使光化学辐射通过该遮罩的透明区域。通过该遮罩的透明区域的辐射，使遮罩下面的树脂硬化，形成一条不透水的带15。
然而，重要的是该带15不仅是要不透水，而且在该带的面向纸张的正面30上应有纹理。“纹理”是指，从外形方面来说，该带15可在纸22上压印出纹理；更具体地说，在正常的造纸过程中，可使该纸22具有不同的密度。该纹理在Z方向上的凹凸不平度，超过在正常和普通的不透水带制带过程产生的凹凸不平度。这些凹凸不平处在Z方向的深度，至少大约为0.002英寸，较好是至少大约为0.005英寸，较理想是至少约为0.010英寸，更好是至少大约为0.015英寸，但最好是不大于0.050英寸。用于制造吸湿性强，厚而柔软，从审美观点来看令人愉快的薄纸的该带15正面纹理的凹凸不平的深度范围最好为大约0.010～0.030英寸。
上述纹理是按下述方法在带15上形成的。上述光化学辐射沿着与该带15的平面垂直的方向，和偏离轴线(即不垂直)方向二个方向作用在该带15上。利用该偏离轴线的辐射，可使与该遮罩上的不透明区域对齐，而且在该不透明区域下面的树脂，以及与该遮罩上由透明区域对准的树脂硬化。然而，在上述不透明区域下面的树脂，只能在该遮罩下面有限的深度上硬化。但是，紧接在该遮罩的不透明区域下面的树脂，由于光化学辐射入射角的关系，不能硬化。偏离轴线，即不垂直的光化学辐射，应足以使树脂在整个带15的X-Y平面上硬化。对于这里所述的实施例，具有在X-Y平面上的长轴和短轴半径分别为0.08英寸和0.06英寸的椭圆形不透明区域的遮罩，和偏离垂直方向大约±10°的光化学辐射，可以在该带正面纹理上，形成深度大约为0.015英寸的盲孔46形式的凹凸不平部分。
偏离轴线的光化学辐射，可以是从一个辐射源发出的；或者是经该增强结构44反射后再散开的。当然，具有普通技术水平的人也会知道，该帝正面纹理的凹凸不平部分在X-Y方向的尺寸，应与该遮罩的不透明区域在X-Y方向的尺寸匹配。
这里所述的带认为是不透水的。所谓“不透水”是指水不能通过该带中尺寸为50微米或更大的任何一根毛细管。
该不透水带15也可以有其他几种实施例。例如，该不透水带不是必需要有增强结构44。如果希望的话，没有增强结构44的不透水带15的表面，可以用上述的感光树脂浇注制成。另外，如商业上出售的Trans带那样，也可以用聚氨酯泡沫材料来制造该不透水带。另外，还可以预言，橡胶和硅树脂涂层也可以用来使该带具有不透水性。使该带不透水的材料可以采用任何已知的方法涂敷在该带上，例如，印刷，喷涂，刮刀涂层，其他涂层方法，或最好是浸渍法。浸渍可通过将该带浸入某种物质的浴中来进行。
根据本发明的带可以制成在其X-Y平面上帝有包括半连续，连续或分离的花纹；或这些花纹的组合的纹理。如果希望分离式的花纹，则可以使用具有单个的、向外伸出的脊部的造纸用带。根据本发明的这种带，可以从授予Trokhan的，共同转让的美国专利4，239，065号中所述的带开始来制造。这里引入该专利供参考。另外，根据本发明的这种带也可以从英国Scapa Group公司销售的“光谱膜片”(Spectra Membrane)开始制造。根据共同转让的美国专利4，239，065号或Spectra带制造的任何一种上述的带，浸没在液体树脂中，达到不浸没该带向外伸出的脊部的深度。如上所述使树脂硬化，使该带具有不透水性，但留下上述脊部的花纹，使该不透水带15保留其面向纸张的正面30的原来的纹理。
在利用任何一种方法或材料，使该带15具有不透水性之后，如上所述，通过在该带上浇注感光树脂，可使该带15具有纹理。另一种方法是，该纹理可以通过作出针迹来形成，或有选择地从该带中取出一些材料而形成。不论该纹理是如何形成的，或该带是如何制成的，该纹理都可包括任何所希望的在X-Y平面上的花纹。该纹理可以是不连续的、半连续的、或最好是连续的。
一个预先认为是优选的实施例，使用的是通常的不透水毛毡。该不透水的毛毡加在该帝的背面32上，使该帝具有不透水性。然后，通过将上述脊部缝入该带的面向纸张的正面30中，使该带的正面带有许多吸水的脊部。这样，就形成了具有可使纸22帝有纹理，还可以从该纸22上吸收水的脊部的一种不透水带。这里所用的术语“脊部”是指凸起在该带的正面30的平面之上，并向外伸出的一种花纹。
参见图3-4，根据本发明的带，不需要对其原来的形状作很大的改变，就可用在造纸机10上。虽然，有上述的一个单一的间隙就足够了，但根据本发明的造纸机10上最好有二个间隙。在这种优选的二个间隙的结构中，上述的背面滚子26与一个真空压力滚子24并列放置，形成第一个间隙；而利用一个压印滚子28与该背面滚子26形成第二个间隙。该真空压力滚子24脱去纸22中的水，增加纸的稠性。该不透水的带15对纸22进行压印，它在上述压印滚子28和背面滚子26之间的间隙中，在纸上形成纹理。
业内人士可以理解，根据造纸机10结构的不同，可能需要选择一个技术上已知的双金属丝网结构。在这种情况下，纸22不是放在上述的成形金属丝网14上，输送至该不透水带15上的；而是放在毛毡17上，输送至该不透水带15上的。参见图5，可看出，纸22从上述成形金属丝网14，输送至不透水带15，然后送至可以使用毛毡17的间隙中。
不利用真空帮助，使纸22很容易地从该成形金属丝网14或毛毡17，输送至该不透水带15是很重要的，因为真空对该不透水带15是不容易实现的。因此，使该不透水带15向着该成形金属丝网14扩张是有帮助的，如图所示。在这个结构中，该成形金属丝网14和不透水带15会聚至一点，它们之间的夹角最好为1°～45°，然而，90°的夹角也是可以的。利用一根转动杆或空转滚子50，可以有助于成形金属丝网14和不透水带15会聚至一点，如图所示。另外，该转动杆或空转滚子50也可以放在与图示相对的位置上，使该成形金属丝网14和不透水帝15的受拉伸一例和受压缩一侧位置转换，并可使离心力方向相反。然后，该成形金属丝网14和不透水带一起，运转一段适当的距离。
如果希望的话，该造纸机10可以利用一台延伸间隙压力机作为上述压印滚子28。这种延伸间隙压力机可以根据1997年7月22日授予Kivimaa等人并转让给Valmer公司的美国专利5，650，049号，1997年9月2日授予Schiel等人并转让给Voith公司的美国专利5，662，777号，或1995年6月21日，以Mentele名字公布，并转让给Belait公司的专利申请WO 95/16821号制造。这里引入这些专利供参考。
在本发明中，在纸22输送至扬基(Yankee)干燥鼓轮20之前和直至送至该鼓轮上，该纸22均保持与上述不透水帝的纹理对齐；并且在输送对不会使纸22上的纹理消失。当然，该纸22最后可用任何方法干燥，只要不破坏其纹理即可。该扬基(Yankee)干燥鼓轮20只是已知的干燥方法和干燥装置的一个示例性实施例。
权利要求
1．一种不透水的造纸用的带，所述不透水的造纸用带具有一个面向纸张的正面和与它相对的一个背面，其中，所述面向纸张的正面，在造纸过程中，使所制造的纸具有纹理。
2．一种造纸用的带，所述造纸用带是不透水的，并具有一个面向纸张的正面和一个与它相对的背面，所述造纸用带的所述面向纸张的正面上作出纹理。
3．如权利要求1和2所述的带，其中，所述带包括感光树脂，所述感光树脂涂布在所述带的面向纸张的所述正面上。
4．如权利要求3所述的带，其中，所述感光树脂包括一个基本上为连续的网络花纹。
5．如权利要求1，2，3或4所述的造纸用的带，其中，所述带还包括一个增强结构。
6．一种制造不透水的造纸用带的方法，所述方法包括下列步骤提供液体的感光树脂；提供一个具有透明区域和不透明区域的遮罩；使所述遮罩与所述树脂并列放置，使所述树脂上的多个第一区域，与所述遮罩的所述透明区域并列放置；使光化学辐射通过所述遮罩的所述透明区域，并辐射在所述树脂上，从而所述光化学辐射可使与所述遮罩的所述透明区域并列放置的所述树脂的一部分硬化；所述光化学辐射相对于所述遮罩的平面成一定角度，至少某些所述的角度不与所述遮罩的平面垂直，因此与所述遮罩的所述不透明区域并列放置的所述树脂的一部分，不会硬化；从所述树脂上取下所述遮罩；和将所述没有硬化的树脂除去，形成具有纹理的造纸用带，所述纹理由所述硬化的树脂形成。
7．如权利要求5和6所述的方法，其中，所述增强结构基本上不透水。
8．一种造纸的方法，所述方法包括下列步骤提供一个纸的胚胎网膜；提供一条不透水的造纸用带，所述不透水的造纸用带具有一个面向纸张的正面和与它相对的背面，所述不透水的造纸用帝的所述面向纸张的正面上有纹理；将所述纸放在所述不透水帝的所述面向纸张的正面上；提供一个与所述纸并列放置的压印滚子，以形成一个间隙；使所述纸通过所述间隙，从而所述不透水的造纸用带的正面上的所述纹理，在所述纸上形成纹理；和在保持所述纹理的条件下，使所述纸干燥。
9．如权利要求8所述的方法，其中，所述干燥所述纸22的步骤包括将所述纸从所述不透水的造纸用带输送至一个扬基(Yankee)干燥鼓轮上的步骤。
10．如权利要求8和9所述的方法，该方法还包括下列步骤提供一块毛毡；和将所述毛毡放在所述间隙中，使所述纸在所述毛毡和所述不透水带的中间。
全文摘要
一种不透水的造纸用带。该造纸用带有一个背面和一个面向纸张的正面。该造纸用带面向纸张的正面上作有纹理。该正面在该造纸用带上制造的纸上,作出纹理,最好,使纸上形成不同的密度。该造纸用带的面向纸张的正面上,可以包括感光树脂。该造纸用带可以与一个压印滚子一起使用,该压印滚子可使纸上与该造纸用带的脊部一致的区域变得密实。这种带适合用于具有或没有扬基(Yankee)干燥鼓轮的造纸机。
文档编号D21F1/10GK1282392SQ98812293
公开日2001年1月31日 申请日期1998年12月7日 优先权日1997年12月17日
发明者奥斯曼·波拉特, 沃德·W·奥斯腾多夫, 罗伯特·S·阿姆普尔斯基 申请人:宝洁公司