CN101198735A - 适用于生产有图案的非织造布机器的滚筒和所获得的织物 - Google Patents

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Abstract

本发明的镍滚筒包括第一部分(12)和第二部分(13)，所述第一部分的侧壁在其第一水平面设置有穿孔(14)，所述第二部分的侧壁在与所述第一水平面不同的第二水平面设置有穿孔(14)。所述发明可以被用于生产非织造布。

Description

适用于生产有图案的非织造布机器的滚筒和所获得的织物
本发明涉及用于生产有图案的非织造布纺织产品的机器和由所述机器生产的非织造布。
在WO03/008691中，描述了一种用于非织造布的压花图案生产的滚筒。使用的所述设备在不使用金属桥将所述外形的内部连接到其外部上就不可能生产闭合的外形。其结果必然是图案由不连续的长丝定义。反过来说，本发明提出在非织造布上通过连续的外形定义图案。
在US 5 115 544中，通过将非织造布通过滚筒上方并在它通过所述滚筒上方时在所述非织造布上喷射水流来生产图案。设想了两种方案在所述非织造布上产生凹纹图案。在这两种方案中，出于直接与所述滚筒有关的技术原因或出于与产品有关的原因，在定义所述图案的所述长丝的宽度上或所述图案的宽度上有局限性。在图3，4和5中描述的压花布的情况中，设计长丝的细度由所述压花的非织造布的变形性质限制在最小范围中并由其在没有机器支撑下“在空气中”不可能具有的大的压花表面限制在最大范围中。通过整体的装置生产的压花，熔接或缠结到如图7至10中所显示的多孔布上，所述压花区域是整体的，排水是不可能的。纤维会随着水流从整体上脱落。宽度大于2mm的长丝在所述非织造布中产生孔伤，这是由于在所述区域的所述纤维密度太低。
在EP 0 705 932 B2中，描述的非织造布即使在它受到强制力时仍保持它的三维结构。图13和14描述了一个有助于达到这个目的的滚筒。它以具有圆锥形孔的弧坑穿孔，对此可以解释为所述圆锥体的角度111必须使它不沿着平坦且平滑的侧壁的外表面。图14显示所述侧壁的外表面的开口率(opening ratio)十分高。
在EP 0 776 391中，描述了随机的微穿孔的滚筒。
本发明克服了这些缺点同时解决了不同的问题。它使得所获得非织造布在凸出部分和凹入部分定义的图案中均具有低水平的发毛程度，其可以具有连续的外形并可以具有大于2mm的尺寸。因此，它不但可以产生由特意描绘的长丝定义的图案，而且同样可以产生不是由针槽或棱线描绘的长丝定义的图案，而是以在它的整体上凸出或在它的整体上凹入的自定义的“一个整体”的形式。
本发明的目的是一个金属滚筒，所述金属滚筒具有在第一水平面的至少一个第一侧壁区域和在不同于所述第一水平面的第二水平面的至少一个第二侧壁区域，所述至少一个第一侧壁区域上设置有由第一整体部分定义的贯穿的穿孔，所述至少一个第二侧壁区域上设置有由第二整体部分定义的贯穿的穿孔，其特征在于，
-所述穿孔的尺寸在0.1至1.2mm之间，
-在所述至少一个第一侧壁区域和所述至少一个第二侧壁区域的穿孔的数量在每平方厘米40至200之间，并且
-开口率在3至60％之间，并优选在5至15％之间。
本发明的滚筒具有粗糙表面(open surface)(小开口率)。这种特性意味着由本发明生产的产品具有低水平的发毛程度。所述滚筒使得缠结随着图案同时产生。由于自由纤维端(发毛端)结合到纤维团(互相连接的纤维)，从而自由纤维端(发毛端)在数量上受到限制。现有的图案技术具有不能使缠结发生的大的粗糙表面，这意味着在图案形成过程中会增加发毛程度。
所述滚筒优选由镍制造，但它同样可以由其它金属或合金制造，特别是由铜制造。
在至少一个第一侧壁区域和至少一个第二侧壁区域的穿孔的数量优选在每平方厘米80至130之间。
从喷射水流到水流通过所述图案形成滚筒被抽吸的这段时间，所述图案可以仅仅通过水流的精确控制有效地形成。对于纤维十分短并因此更易移动的湿法成网产品而言控制水流特别重要，水流通过所述穿孔的分布和尺寸来控制。
为了在所述非织造布中获得没有产生孔眼的优良的图案，这些穿孔的尺寸在0.1至1.2mm之间并且所述穿孔的密度必须在40至200/cm2之间。
如果所述穿孔的尺寸小于0.1mm或其密度小于40/cm2，所述排水率在局部是不充分的，这就可能产生由于所述纤维的大位移引起的孔眼。
如果所述穿孔的尺寸大于1.2mm或其密度大于200/cm2，所述粗糙表面则会过大以至于不能保持所述纤维，所述纤维将随着水被拉伸并被抽吸，从而在所述非织造布中产生未受控制的孔眼。
下面给出的对照例显示所述穿孔尺寸的决定性的特性：
包括80％的纤维素纤维和20％的聚酯纤维的每单位面积质量40g/m2的湿法成网非织造布使用滚筒压花。所述滚筒具有以人字纹(chevron)形状模仿机织纺织品外观的图案。所述滚筒具有直径0.5mm的穿孔和10/cm2的穿孔密度。在所述滚筒上形成图案后，由于在处理过程中排水不良，所述非织造布具有除人字纹图案之外的随机尺寸和位置的孔眼。
包括80％的纤维素纤维和20％的聚酯纤维的每单位面积质量40g/m2的湿法成网非织造布使用滚筒压花。所述滚筒具有以人字纹形状模仿机织纺织品外观的图案。所述滚筒具有直径0.3mm的穿孔和100/cm2的穿孔密度。在所述滚筒上形成图案后，所述非织造布具有人字纹图案和均匀的表面条件。
所述贯穿的穿孔优选尺寸在0.3至0.8mm之间。穿孔尺寸指穿孔的外切圆的直径。所述穿孔可以采用任意形状并且特别是圆形，矩形，或椭圆形。所述穿孔优选在所述滚筒的侧壁上随机分布。每个穿孔的表面可以在0.008至1.5mm2之间。所述开口率在3至60％之间并优选在5至15％之间，所述开口率的百分比是被穿孔表面相对于所述滚筒的全部侧壁的比值。
优选地，所述穿孔是圆柱形的，优选具有圆形的横截面，但是它们同样可以具有正方形或其它形状的横截面。因此所述滚筒的外部的侧壁上的一个穿孔所覆盖的表面积等于所述滚筒的内部的侧壁上的同一个穿孔所覆盖的表面积。
优选地，所述第一层厚度在0.3至2mm之间并且所述第二层厚度在0.3至2mm之间。
一般而言，所述滚筒有若干均位于同一个第一水平面上的第一侧壁区域和若干均位于同一个第二水平面上的第二侧壁区域。优选地，为了在非织造布上获得良好的图案效果，所述滚筒的至少一个第一侧壁区域和至少一个第二侧壁区域的沿着所述侧壁的所述外表面的最小假想内切圆具有大于0.5mm，并优选大于2mm的直径。
例如，如果第一侧壁区域是铁锤的形式，就意味着最小内切圆是对应于所述铁锤把手而不是对应内切于所述铁锤前部的圆。
根据更优选的实施例，在某一个侧壁区域的外表面的高度变化，并优选在全部侧壁区域的高度变化小于0.05并优选小于0.01mm。这与EP 0 705 932B的教导直接矛盾。由于其有助于水刺缠结(hydro-bonding)，这就使得所获得的表面相对于纤维有较小的损害，这赋予所述非织造布更规则的外观。
通过距离所述滚筒轴位于相同半径处的点定义水平面。在同一个并相同水平面上的所有点位于给定直径的同一个并相同滚筒的侧壁上。同一个区域的外表面的高度以相同方式定义。
根据ISO标准4287进行高度变化的测量，所述ISO标准4287以符号zt显示。使用联邦计量及鉴定局METAS的针式仪器。
测量仪器是具有精确基准平移运动单位的针式仪器。所述针臂的运动用干涉测量仪(interferometrically)测量。在每个测量点的垂直分辨率是10nm。水平位移分辨率是0.25μm。对于廓形评价的测量范围遍布到120mm(水平)和6mm(垂直)。所述针的金刚石针尖在它的端部具有大约2μm的半径和90°的顶角。所述静态测量力小于1mN。所述针式仪器使用标准刻度直接与基本公制单位结合。
本发明的滚筒通过限制所述滚筒的表面上的短纤维的摘除来减少清洁操作的频率，特别是所述滚筒被用于湿法成网产品的情况下，湿法成网产品对这种现象高度敏感并且当使用所述滚筒时减少了与湿法成网产品有关的短纤维损失。
本发明同样独立的目的在于用于有图案的非织造布纺织产品生产的穿孔的金属滚筒，其特征在于所述滚筒由至少两层组成，其中对应于第一水平面的第一层组成了具有由第一整体部分定义的具有贯穿的穿孔的至少一个第一侧壁区域，并且其中对应于第二水平面的至少一个第二层组成了具有由第二整体部分定义的具有贯穿的穿孔的至少一个第二侧壁区域。
所述穿孔的图案滚筒可以以两个阶段生产。在第一阶段，镍或其它金属通过丝网印刷技术电解地沉积在导电铸模上。制造显示所述底部穿孔的设计的照相底片。这个底片随后被施加在铸模上，所述铸模具有所述穿孔的滚筒的非常精确的内径。这个铸模首先用光敏层涂覆。随后在光辐射下曝光，再冲洗所述铸模。仅仅没有在辐射下曝光的涂覆区域保留在铸模上。其随后被浸入电解池中。镍或其它金属沉积在未用光敏层涂覆的区域上。在大约8小时后，所述沉积物达到它的最佳厚度。随后，所述滚筒从所述铸模移开。再次用光敏层涂覆所述滚筒。显示所述标记图案的新的底片被施加在所述滚筒上。其随后在光辐射下曝光。冲洗所述滚筒。仅仅没有在辐射下曝光的涂层区域保留在铸模上。其被浸入在电解池中。镍或其它金属被沉积在未用光敏层涂覆的先前生产的滚筒的区域上。镍或其它金属不填充所述下面的滚筒的穿孔。所述穿孔因此被延伸到新沉积的镍或其它金属上。在大约10小时后，所述新的沉积物达到它的最佳厚度。所述滚筒随后从所述电解池中移出并清除掉光敏层残留物。
本发明的另一个目的是用于生产根据本发明的滚筒的方法，其中：
-制造出一个可以显示穿孔设计的照相底片，
-所述底片被施加到铸模上，所述铸模具有所述滚筒的内径并且在一些部分用光敏层涂覆，
-所述铸模在光辐射下曝光，仅仅没有在辐射下曝光的涂层区域保留在铸模上，
-金属随后通过电解被沉积在未涂覆部分以获得具有穿孔的下面的滚筒，
-将所述下面的滚筒从所述铸模上移开，
-用光敏层涂覆所述下面的滚筒的一些区域，
-将显示标记图案的另一个底片施加在所述下面的滚筒上，
-在光辐射下曝光所述下面的滚筒，仅留滚筒上涂覆层的未被曝光区域，获得曝光后的滚筒，
-金属通过电解被沉积在曝光后的滚筒上，所述金属在不填充所述下面的滚筒的穿孔下被沉积在未用所述光敏层涂覆的区域上以获得整体的滚筒，和
-从所述整体的滚筒上去除光敏层残留物以获得所述滚筒。
本发明的另一个目的是用于生产有图案的非织造布的机器，其包括在本发明的滚筒的侧壁的外表面上的水流喷射器和用于在所述滚筒和所述喷射器之间传送无图案棉卷的装置。当从所述滚筒出来时，所述非织造布棉卷具有与所述滚筒图案相匹配的图案。
非织造布可以包括天然或人造或合成的纤维。非织造布通常通过梳理或气动梳理技术获得；它们同样可以包括通过所谓的纺丝粘合(spunbonding)技术或甚至熔喷法获得的连续的热塑性长丝。非织造布同样可以通过所谓的湿法成型获得，并且它们同样可以通过许多方法的结合获得，像例如纺丝粘合加上梳理纤网，纺丝粘合加上天然纱线通过气流成型空气动力学地沉积并喷射缠丝。获得了基于纤维胶，纤维胶/聚酯混合物和棉花的30至150g/m2非织造布的良好结果。但是这个数据清单不是限制性的。包括凸出图案的非织造布厚度通常在0.5mm至2.5mm之间，并且所述凸出部分优选高出0.3至2.0mm，并更优选的高出0.5至1.5mm。所述凸出部分的厚度以下述方法测量：所述厚度通过将所述非织造布放入推荐的标准EDANA ERT 30.5-99中的一个用于测量非织造布的厚度的装置中。所述凸出部分的高度用八倍放大倍率的测微标尺放大器测量。八倍放大倍率的放大器同样可以用来测定丝状长丝伸出的自由端的距离和其数目。
非织造布可以在用于水力缠结非织造布的现有的机器上进行第一缠结处理并且随后立即连续地传送到形成本发明的主题的机器中。但是，这是本发明机器的其中一个优点，未缠结的棉卷同样可以通过本发明的机器直接处理用于生产有图案的非织造布，从而可以不仅同时产生图案而且可以水力缠结所述非织造布。从而就提供了在没有降低其机械和视觉特性的情况下产生具有较低的水力缠结能量和较少的布料的有图案的非织造布的机会。
为了实现所述图案设计施加的所述处理，水流的直径可以在80至170微米之间并优选在100至140微米之间。每平方米水流的数量在1000至5000之间并优选在1500至4000之间。在所述喷射器中的水压在10至400巴之间并优选在80至250巴之间。通常，所述滚筒中的负压在-20毫巴至-200毫巴之间并且所述滚筒以每分钟1至400米的速度由现有的转盘传动装置驱动。
本发明的最后目的是包括缠结的长丝单体的非织造布，其中图案是压花的，其特征在于，从所述具有图案的非织造布表面伸出的长丝单体的自由端(发毛端)具有一段小于0.5mm的长度并且这些伸出端的数量小于5/5mm2。使用新的滚筒着以图案的所述非织造布的发毛程度稍微比现有技术的情况低些。通过事实进行解释，所述新滚筒具有缠结表面，其促进纤维团中的纤维端的结合。
本发明的非织造布可以没有困难地在一个表面上被赋予连续外形的图案。沿着所述表面的所述图案的尺寸由最小假想内切圆定义，可以大于2mm，并且所述图案可以具有在0.3至2mm之间的均匀深度，并且优选所述深度在0.5至1.5mm之间。这就使得我们可以沿着所述表面获得图案的尺寸，并且如果图案是圆形的，可以获得图案半径，或者如果图案是矩形的，可以获得图案长度，如果图案大于2mm，不但可以获得线性定义的图案，而且还可以获得非线性定义的图案，图案不仅可以通过印制在所述非织造布上的等高线形成，还可以由印制在所述非织造布上的它本身在水平面上的差异而形成。
本发明的非织造布特别可以用作为化妆擦拭布，清洁擦拭布或婴儿擦拭布。
仅仅包括纤维素纤维或高达60％聚酯纤维比例的纤维素纤维和聚酯纤维的混合物的湿法成网薄片获得了每单位面积质量在40g/cm2和120g/cm2之间的优良结果。在这种情况下，由于图案形成所需要的水流远远小于在已知的水力图案技术中使用的水流，通过所述图案形成方法产生的纤维损失小于并低于全部产品重量的5％。
优选的本发明的非织造布包括10至100％重量百分比的纤维素纤维或热塑性聚合物长丝并优选是两者的混合物，所述混合物相当于100％。
在所附的附图中，仅仅通过举例的方式给出：
图1是生产根据本发明的有图案的非织造布的设施的立面简图；
图2是包括图1中的本发明的滚筒部件的剖视图；
图3是显示本发明的图示，图3a是滚筒和喷射器单元的侧视图，而图3b是图3a中圆形围绕部分的放大图；
图4是本发明滚筒侧壁的一部分的放大图；
图5，6和7分别显示凸出图案和凹入图案的形成。
显示在图1中的设施包括用于形成未缠结非织造布纤网V的系统1，纤网V通过传送带2从设施1中出来，并在位于传送带2和本发明滚筒4之间的传送带3上传送。朝着所述纤网V的路径在所述滚筒4上设置有两个加压水流喷射器5。在纤网V继续其路径传送至干燥机8和绕线机9前，所述纤网V继续它的路径经过第二个安装有喷射器7的本发明的滚筒6。
图2显示图1所示的设施的一部分，所述部分主要包括所述滚筒4。所述滚筒4被装到圆柱形的固定的吸水箱10上，所述吸水箱朝着所述喷射器5安装有三个吸水槽11。滚筒4本身在它的侧壁的外表面包括凸出区域12和凹入区域13。沿着所述滚筒的径向考虑，所述凸出区域12位于比所述凹入区域13稍高的水平面。所述滚筒由镍制造。它包括在一个前沿上的传送带，用于利用发动机驱动所述滚筒。所述吸水箱10的内部连接到吸水泵。
所述滚筒的组成可以在图3中更清楚地看到。特别是可以看到所述滚筒在所述凹入区域13和所述凸出区域12中都设置有穿孔14。
图4显示角度a，所述角度a介于所述滚筒的侧壁的外表面和连接高水平面区域12至低水平面区域13之间的壁之间，其小于或等于96°，并大于90°。
图5显示在所述非织造布上的凸出线15的产生和图6显示在所述非织造布上的凹入16的产生。
图7显示在所述非织造布上大尺寸图案的形成，其不是由图5和6中所示的两个基本径向的壁17和18的线定义，而通过单独的轮廓壁19定义。
下面的实施例显示本发明。
实施例1
包括50％的纤维素纤维和50％的PET纤维的55g/m2的棉卷(图2)，使用喷射器5在15巴的压力下来产生直径140μm间隔0.45mm的水流幕帘，使所述棉卷被预湿，并且所述棉卷在多孔渗水布传送带2和微穿孔的图案滚筒4之间被压紧，以每分钟50米的速度前进。所述棉卷在未预缠结的情况下直接被传送到所述图案滚筒。所述滚筒具有直径0.3mm的圆形微穿孔并在每平方厘米中包括100个微穿孔。所述图案滚筒具有如前面描述的具有微穿孔的浮雕表面。在所述滚筒表面的所述高水平面和所述低水平面之间的距离是1mm。所述高水平面区域与低水平面区域的比例是20％，从而所采用的图案由在所述滚筒上的凸出图案组成并因此在所述产品上形成凹入图案，随后用喷射器5和5’处理，所述喷射器5和5’分别在压力50和100巴下产生直径120μm间隔0.6mm的水流幕帘。
所述棉卷随后在连接到真空发生器的吸水毡层上传送，随后在通风炉中以150℃干燥，随后缠绕成卷。获得的非织造布具有凹入图案，所述凹入图案超过其表面的20％，并且具有0.5mm2伸出长度的每5mm2上4个长丝单体的发毛度。
实施例2
以120m/分前进的由60/40的聚丙烯/纤维胶制造的40mm长的1.7分特克斯(dtex)纤维的混合物组成的60g/m2的棉卷被预湿，并以与实施例1相似的方式被压紧并被传送到现有技术已知的微穿孔的缠结滚筒上。在这个滚筒上，所述棉卷由两个喷射器缠结，随后被传送到图案滚筒，在此处棉卷用与实施例1中描述的相似的方法处理。所述图案滚筒具有微穿孔的浮雕表面。所述滚筒表面的所述高水平面和所述低水平面之间的距离是1.5mm。所述高水平面区域与低水平面区域的比例是85％，从而所采用的图案由在所述滚筒上的凹入图案组成并因此在所述产品上形成凸出图案。获得的非织造布具有凸出图案，所述凸出图案超过其表面的15％，并且具有0.4mm伸出长度的每5mm2上3个长丝单体的发毛度。这种图案由边长1cm的凸出正方形组成。

Claims (19)

1.金属滚筒，其具有在第一水平面的至少一个第一侧壁区域(12)和在不同于所述第一水平面的第二水平面的至少一个第二侧壁区域(13)，所述至少一个第一侧壁区域(12)上设置有由第一整体部分定义的贯穿的穿孔(14)，所述至少一个第二侧壁区域(13)上设置有由第二整体部分定义的贯穿的穿孔(14)，其特征在于，
-所述穿孔的尺寸在0.1至1.2mm之间，
-在所述至少一个第一侧壁区域和所述至少一个第二侧壁区域的穿孔的数量在每平方厘米40至200之间，并且
-开口率在3至60％之间，并优选在5至15％之间。
2.用于生产有图案的非织造布纺织产品的穿孔的金属滚筒，其特征在于，它由至少两层组成，其中对应于第一水平面的第一层组成了具有由第一整体部分定义的贯穿的穿孔(14)的至少一个第一侧壁区域(12)，并且其中对应于第二水平面的至少一个第二层组成了具有由第二整体部分定义的贯穿的穿孔(14)的至少一个第二侧壁区域(13)。
3.根据前述任意一项权利要求所述的滚筒，其特征在于，所述穿孔的尺寸在0.1至1.2mm之间。
4.根据前述任意一项权利要求所述的滚筒，其特征在于，在所述至少一个第一侧壁区域和所述至少一个第二侧壁区域的穿孔的数量在每平方厘米40至200之间。
5.根据前述任意一项权利要求所述的滚筒，其特征在于，所述开口率在3至60％之间，并优选在5至15％之间。
6.根据前述任意一项权利要求所述的滚筒，其特征在于，在全部所述侧壁区域的外表面的高度变化小于0.05mm，并优选小于0.01mm。
7.根据前述任意一项权利要求所述的滚筒，其特征在于，所述滚筒由镍制造。
8.根据前述任意一项权利要求所述的滚筒，其特征在于，所述侧壁是一整片。
9.根据前述任意一项权利要求所述的滚筒，其特征在于，所述第一层厚度在0.3至2mm之间并且所述第二层厚度在0.3至2mm之间。
10.根据前述任意一项权利要求所述的滚筒，其特征在于，所述滚筒具有若干均位于同一个所述第一水平面上的第一侧壁区域。
11.根据前述任意一项权利要求所述的滚筒，其特征在于，所述滚筒具有若干均位于同一个所述第二水平面上的第二侧壁区域。
12.根据前述任意一项权利要求所述的滚筒，其特征在于，所述滚筒的区域的沿着所述侧壁的所述外表面的最小假想内切圆具有大于0.5mm，并优选大于2mm的直径。
13.用于生产有图案的非织造布的机器，包括在滚筒的侧壁的外表面上的水流喷射器(5)和在所述喷射器(5)前面的滚筒和所述喷射器(5)之间传送无图案棉卷(V)的装置，其特征在于，所述滚筒是根据前述权利要求所述的滚筒。
14.包括缠结的长丝单体的非织造布，其中的图案是压花的，其特征在于，从所述具有图案的非织造布表面伸出的所述长丝单体的自由端具有小于0.5mm的长度并且这些伸出端的数量小于5/5mm2。
15.根据权利要求14所述的在一个侧壁有连续外形图案的非织造布，其特征在于，沿着所述表面的所述图案的尺寸由最小假想内切圆定义，其大于2mm，并且所述图案具有在0.3至2mm之间的均匀图案深度，并且所述深度优选在0.5至1.5mm之间。
16.根据权利要求14或15所述的非织造布，其特征在于，所述非织造布包括10至100％的纤维素纤维。
17.根据权利要求14至16中的任意一项所述的非织造布，其特征在于，所述非织造布包括10至100％的组成图案的热塑性聚合物的连续长丝。
18.根据权利要求14至17中的任意一项所述的非织造布，其特征在于，所述非织造布以婴儿擦拭布，化妆擦拭布或清洁擦拭布的形式。
19.用于生产根据权利要求1至12中的任意一项所述的滚筒的方法，其特征在于：
-制造出一个可以显示穿孔设计的照相底片，
-所述底片被施加到铸模上，所述铸模具有所述滚筒的内径并且在一些部分用光敏层涂覆，
-所述铸模在光辐射下曝光，以使仅仅没有在辐射下曝光的涂层区域保留在铸模上，
-金属随后通过电解被沉积在未涂覆部分以获得具有穿孔的下面的滚筒，
-将所述下面的滚筒从所述铸模上移开，
-用光敏层涂覆所述下面的滚筒的一些区域，
-将显示标记图案的另一个底片施加在所述下面的滚筒上，
-在光辐射下曝光所述下面的滚筒，仅留滚筒上涂覆层的未被曝光区域，获得曝光后的滚筒，
-金属通过电解被沉积在曝光后的滚筒上，所述金属在不填充所述下面的滚筒的穿孔下被沉积在未用所述光敏层涂覆的区域上以获得整体的滚筒，和
-从所述整体的滚筒上去除光敏层残留物以获得所述滚筒。
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