CN101680178B - 结构化的成形织物 - Google Patents

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Abstract

一种造纸机所用的织物(28)，该织物包括多根纬纱、多根经纱，以及由纬纱和经纱的完全织纹组织产生的机织物。完全织纹组织中的每根纬纱的顺序是：从起始点开始，然后连续经过三根相邻经纱之上，在一根经纱下，在一根经纱上，在三根经纱下，在一根经纱上，并在一根经纱下，然后所述顺序重复。

Description

结构化的成形织物
相关申请的交叉引用
本申请是美国专利申请号为10/768,550的部分继续申请，上述美国专利申请题为“在造纸机中结构化织物上材料成网的装置和方法”，提交日为2004年1月30日。
技术领域
本发明涉及在造纸机上形成结构化纤维网幅的方法，更具体地说，本发明涉及在造纸机中的结构化成形织物上形成结构化纤维网幅的方法和装置。
背景技术
在湿法模制工艺中，在纤维网幅仍湿时，用新月形成形装置构造中的结构化织物在网幅上压印三维表面。这样的发明公开于国际公开No.WO03/062528A1中。公开了一种吸水箱，目的是为了在湿的时候透过结构化织物排除空气来产生三维结构而整形纤维网幅。该三维表面是纤维网幅部分的物理移动所致。类似于上述方法，美国专利No.4,191,609中公开了一种穿透干燥(TAD)技术。该TAD技术公开了怎样传递已成形网幅并将之模压成压印织物。幅片固含量(sheet solids)大于15％的网幅会发生变形。这发生在纤维网幅中的低密度枕垫区域(pillow area)内。因为已成形的网幅膨胀得充斥其中的凹处，所以这种枕垫区域的织物单位重量低。在压印织物(impression fabric)上对纤维网幅压印出图案，是通过使真空透过压印织物而模压纤维网幅来进行的。
已知湿法模制工艺中，当纤维网幅仍然湿时，使用结构化织物压印网幅上的三维表面来形成纤维网幅。这样的发明公开于国际公开No.WO03/062528A1中。已知采用成形织物，该成形织物具有承载层和纹饰层，纹饰层中形成压印节点，该压印节点对幅片进行压印，以增大表面起伏程度。这样的发明公开于美国专利No.5,429,686中。然而，这项专利没有教导在幅片上形成枕垫(pillows)，枕垫的形成在穿透干燥(TAD)应用场合中有效脱水尤其在ATMOSTM造纸机中是必需的。美国专利No.6,237,644教导了使用这样的织物，其被编织成具有在经纬向上都有至少三根纱线的格子网眼图案。此参考文件教导了使用图案织物以在清楚的图案中形成凹痕。部分纤维网幅的物理位移是一种用来形成三维表面的技术。TAD技术公开于美国专利No.4，191,609中。该TAD技术公开了怎样传递已成形的网幅并将之模压成压印织物。幅片固含量大于15％的网幅上会发生变形。这在低织物单位重量纤维网幅中产生低密度枕垫区域，这是因为已成形的网幅膨胀得充斥凹处。通过使真空透过压印织物以对纤维网幅模压，纤维网幅被压印出图案。
图19-21示出的现有织纹组织例如M织纹和图22-24示出的G织纹说明了现有技术织物，由于窝腔的深度浅，这种织物限制了可嵌入纤维网幅中的松散材料量。M织纹和G织纹的织纹组织各以5×5图案为基础，以确定窝腔的位置和形状。这些织物中的窝腔在图19和22中以深色区域显示。这些窝腔的形状和深度使得可进入其中的松散材料被限制在不足所需量。
该技术领域中所需要的是结构化的成形织物，该织物会使其上所形成的薄纸和毛巾纸的厚度、松厚度和吸收性增大。
发明内容
本发明提供一种在使用机织结构织物的造纸机上生产具有低密度的高织物单位重量枕垫区域(pillow area)的结构化纤维网幅的方法。
本发明在于一种形式的造纸机用织物，该织物包括多根纬纱、多根经纱，以及由纬纱和经纱的完全组织图案产生的机织物。完全组织图案中的每根纬纱具有的顺序是：从起始点开始，然后连续地经过三根相邻经纱之上，一根经纱下，一根经纱上，三根经纱下，一根经纱上并在一根经纱下，然后重复该顺序。
本发明的一个优点是，为了制造膨松薄纸，该成形织物具有窝腔(pockets)，该窝腔由浮于三根横向纱线之上的经纱和浮于三根纵向纱线之上的纬纱组成。
本发明的另一个优点是，它在膨松薄纸幅片上形成改进的表面区域和在制造薄纸幅片中改善机器性能。
本发明的再一个优点是，使用ATMOSTM构思完美形成高密度枕垫区域，幅片成形在结构化织物上进行。
附图说明
本发明的上述及其他特征与优点，以及其实现方式，通过参照以下结合附图对本发明实施例的描述将更明白，并更好地理解本发明，附图中：
图1是示出以本发明方法的实施例成形结构化网幅的截面示意图；
图2是现有技术方法中的结构化网幅的部分截面图；
图3是在图1的机器上制造的本发明实施例的结构化网幅的部分截面图；
图4示出图2中网幅部分已随后经历压榨干燥工序；
图5示出图3中本发明一部分纤维网幅已随后经历压榨干燥工序；
图6示出本发明成形部段(section)上所得的纤维网幅；
图7示出现有技术方法中成形部段上所得的纤维网幅；
图8示出本发明纤维网幅的脱水；
图9示出现有技术的结构化网幅的纤维网幅脱水；
图10示出本发明纤维网幅上的压榨点；
图11示出现有技术的结构化网幅的压榨点；
图12示出本发明造纸机的一种实施例的截面示意图；
图13示出本发明造纸机另一种实施例的截面示意图；
图14示出本发明造纸机另一种实施例的截面示意图；
图15示出本发明造纸机另一种实施例的截面示意图；
图16示出本发明造纸机另一种实施例的截面示意图；
图17示出本发明造纸机另一种实施例的截面示意图；以及
图18示出本发明造纸机另一种实施例的截面示意图；
图19是被称为M织纹织物的现有技术的机织物；
图20是图19中机织物的纬纱和经纱位置的示意图；
图21是图19和20中机织物的经纱路线示意图；
图22是被称为G织纹织物的现有技术的机织物；
图23是图22中机织物的纬纱和经纱的位置示意图；
图24是图22和23中机织物的经纱路线示意图；
图25是图1中机织物的织纹组织的图例；
图26是图1和图25中机织物的经纱交叉纬纱的示意图；
图27示出图1和图25～26中机织物的经纱和/或纬纱的织纹组织；
图28是图1和25～27中机织物的纸侧视图；
图29是图1和25～29中机织物的相反侧视图；以及
图30是图1和25～29中机织物纸侧上产生的压印。
在所有附图中，相应的附图标记表明对应的部件。本文中所阐明的各例证以一种方式举例说明了本发明的一种优选实施例，而且这些例证不得认为是以任何方式限定本发明的范围。
具体实施方式
现在参照附图，而且更具体地参照图1，图中有纤维网幅机20，其包括网前箱22，该网前箱22在成形织物26和结构化织物28之间排出纤维浆24。辊30和32引导织物26使得对着浆24和结构化织物28将张力施加到织物26上。结构化织物28由成型辊34支承，该成型辊34以与一结构化织物28和成形织物26的速度匹配的表面速度旋转。结构化织物28具有最高点28a和最低点28b，该最高点和最低点使结构化织物上形成的网幅38产生相应的结构。结构化织物28沿方向W移动，并当水分M从纤维浆24驱出时，结构化纤维网幅38便成形。脱离浆24的水分M穿过成形织物26，并收集于白水回收装置36中。当网幅38成形时，纤维浆24中的纤维绝大部分集中在最低点28b。
结构化织物28包括在纺织机上交织的经纱和纬纱。结构化织物28可织成平幅或环形的形式。结构化织物28的最终网目数在95×120和26×20之间。就制造薄卫生纸而言，优选的网目数是51×36或更大，并且更优选58×44或更大。对于纸巾制造商来说，优选的网目数是42×31或更少，并且更优选36×30或更少。结构化织物28可具有4梭口或以上完全组织的循环图样，优选5梭口或更多的完全组织。结构化织物28的经纱直径在0.12mm和0.70mm之间，而纬纱直径在0.15mm和0.60mm之间。窝腔高(即最高点28a和最低点28b之间的偏差)在约0.07mm和0.60mm之间。结构化织物28中所用的纱线可为任何横截面形状，例如，圆形、椭圆形或者扁平的。结构化织物28的纱线可由任何颜色的热塑性或热固性聚合材料制造。可对结构化织物28的表面进行处理，以产生所需的表面能、热阻、抗磨性及/或抗水解性。聚合材料的印刷图案(如丝网印刷的图案)可应用于结构化织物28，以提高其将美学图案赋予网幅38的能力，或者提高网幅38的质量。这样的图案可采取另一项专利申请中所记叙的、类似于薄膜的弹性体铸造结构的形式。结构化织物28在最高点28a的10％或更大之处具有顶表面平坦接触区域，优选20％或更大，并且更优选30％，因所制特定产品而异。通过研磨结构化织物28的顶表面可使结构化网幅28上最高点28a处的接触区域增大，或者可在该接触区域上形成顶表面平坦的弹性体铸造结构。该顶表面还可接受热压光处理来增大平坦度。
成型辊34优选是实心的。水分透过成形纤维26，但不透过结构化织物28。这有利地将结构化纤维网幅38形成得比现有技术更松厚或者更具吸收性。
现有技术的脱水方法，借助负压经由结构化织物除去水分。它形成如图2中所见的截面图。现有技术的结构化网幅40的窝腔高D相当于最低点和最高点间的尺寸差。最低点出现在C测量点，而最高点出现在A测量点。现有技术方法中，形成顶表面厚度A。现有技术的侧壁尺寸B和枕垫(pillow)厚度C由水分透过结构化织物而产生。在现有技术的结构中，尺寸B小于尺寸A，尺寸C小于尺寸B。
对比之下，正如图3和图5中所示出的，对于所述用途而言，结构化网幅38的窝腔高D类似于现有技术的。然而，侧壁厚度B′和枕垫厚度C′则超过网幅40的可比尺寸。这有利地因在结构化织物28上以低密度形成结构化网幅38所致，而且排除水分的方向同现有技术相反。这产生较厚的枕垫尺寸C′。如图5所示，甚至在纤维网幅38经历压榨干燥工序之后，尺寸C′仍基本上大于Ap′。有利的是，与现有技术相比，本发明产生的纤维网幅在枕垫区域有较大的织物单位重量。而且，纤维间的粘合在使网幅膨胀至最低点的压印工序中也不被破坏。
根据现有技术，已成形的网幅真空传递到结构化织物中。然后，幅片必须膨胀，以充满结构化织物的轮廓。这样做时，纤维必须散开运动。因此，这些枕垫区域中织物单位重量较低，因而厚度小于幅片A点处的。
现在参照图6至11，以简单示意图解释该方法。
如图6所示，用结构化织物28的外形所固有的结构将纤维浆24成形为网幅38。成形织物26是多孔的，而且在成形过程中允许水分排出。此外，如图8所示，还经由脱水织物82将水排出。因为存在于结构化织物28的结构中的枕垫区域C′之故，所以经由织物82排除水分不会导致成形网幅中的枕垫区域C′压缩。
图7示出的现有技术网幅是用常规成形织物成形的，例如在双网成形装置中夹在两个常规成形织物之间，特征在于平坦均匀的表面。正是这种纤维网幅在湿整形阶段产生立体结构，产生图2所示的纤维网幅。采用传统压榨织物的传统薄页纸造纸机会有接近100％的接触区域。例如在本发明中，或者例如在TAD机中，结构化纤维的正常接触区域一般比常规机器的接触区域小得多，因所制产品的具体图案而异，在15％到35％的范围之内。
图9和图11中示出现有技术网幅结构，其中水分透过结构化织物33排出，如图7所示，使网幅成形，并当网幅中的纤维被吸入所述结构中时，使枕垫区域C的织物单位重量低。整形可以通过向网幅40施加压力或者在压力下迫使网幅40遵循结构化织物33的结构来进行。当纤维移动到枕垫区域C中时，这还会引起纤维撕裂。随后在该扬克烘缸52上压榨，如图11所示，进而降低区域C中的织物单位重量。对比之下，在本发明中，水透过脱水织物82排出，如图8所示，保留了枕垫区域C′。图10中的枕垫区域C′是未加压区域，其压贴在扬克烘缸52上时，支承在结构化织物28上。加压区域A′是大部分所施压力被传递掉的区域。枕垫区域C′的织物单位重量高于举例说明的现有技术结构的织物单位重量。
枕垫区域因本发明所增大的线布质量比，尤其是较高的织物单位重量，而比被压缩区域携带更多的水，导致本发明比现有技术具有至少两个有利方面，如图10和11所示。首先，因为网幅在接触到扬克烘缸52表面的部分中织物单位重量较低，所以它由于接触到扬克烘缸52的纤维质量较小而能使网幅以较先前可到达的较低总幅片固相含量顺利传送到扬克烘缸表面52，较低的织物单位重量意味着运送到与扬克烘缸52接触点上的水较少。压缩区域比枕垫区域更干燥，因此可将总网幅固形物量较低的网幅完全传送到另一个表面，例如扬克烘缸52表面。其次，该构造考虑到在扬克烘缸罩54中采用高温而不至于烫焦或烧毁枕垫区域，而烫焦或烧毁发生在现有技术枕垫区域中。扬克烘缸罩54温度往往大于350℃，优选大于450℃，甚而更优选大于550℃。因此，本发明能够以低于现有技术的平均扬克烘缸烘干前压榨固含量(average pre-Yankee press solids)运行，更充分地利用扬克烘缸罩干燥系统的生产能力。本发明能够允许在扬克烘缸之前以少于40％、少于35％甚而低到25％的网幅38的固形物量运行。
由于网幅38用结构化织物28来成形，所以织物28的所述窝腔中完全填满纤维。
因此，与现有技术相比，在该扬克烘缸表面52，网幅38具有高达约100％的较大接触区域，这是因为网幅38在接触扬克烘缸表面52的侧面上几乎是平坦的。同时，网幅38的枕垫区域C′保持未被加压，因为它们被结构化织物28的最低点保护起来(图10)。仅仅压榨网幅的25％就可顺利地获得干燥效率。
正如图11中可看到的那样，现有技术网幅40与扬克烘缸表面52的接触区域比根据本发明制造的网幅38的接触区域小得多。
现有技术网幅40的较小接触区域因网幅40此刻遵照结构化织物33结构的整形所致。
由于现有技术网幅40与扬克烘缸表面52的接触区域较小，所以干燥效率也较低。
现在，再参照图12，图中示出一种结构化纤维网幅38形成方法的实施例。结构化织物28将三维结构网幅38传送到前置脱水装置50，通过吸水箱67再到扬克烘缸辊52，在此情况下网幅被传递到扬克烘缸辊52和扬克烘缸罩部位54，以进行附加烘干和起皱，然后缠绕在卷轴(图中未示出)上。
紧接结构化织物28置有靴形压榨器56，将其贴紧扬克烘缸辊52定位。结构化网幅38与扬克烘缸辊52接触并转移到其表面上，以进行进一步烘干并随后起皱。
紧接结构化织物28置有吸水箱58，以在-0.2至-0.8bar的真空下于公称20gsm网幅上达到15～25％固含量，优选的工作压力水平(operating level)为-0.4至-0.6bar。结构化织物28所运送的网幅38接触脱水织物82，并继续朝真空辊60行进。真空辊60在-0.2至-0.8bar真空度下运行，优选的工作压力水平为至少-0.4bar。为了改进脱水效果，热风罩62可选择性地套在真空辊60上。举例来说，如果使用44毫米厚度钢的商用扬克烘缸和鼓风速度145m/s的常规烘缸罩，则对纸巾使用1400m/min以上的生产速度，对卫生纸使用1700m/min以上的生产速度。
可选择性地安装蒸汽箱来代替烘缸罩62，向网幅38供给蒸汽。优选的是，该蒸汽箱具有一种影响网幅38的水分再干燥横剖面的分段的设计。真空辊60内部真空区域的长度可从200mm至2,500mm，优选的长度为300mm至1,200mm，而更优选的长度在400mm到800mm之间。网幅38离开吸水辊60时的固含量为25％至55％，因安装方案而异。吸水箱67和热风供给源65可用来提高网幅38在真空辊60之后和在扬克烘缸辊52之前的固形物量。金属丝网转向辊69还可以是带有热风供给源罩的吸水辊。辊56包括靴形压榨器，其靴宽度为80mm或更大，优选的是120mm或更大，最大峰值压力小于2.5MPa。为了形成甚至更长的辊隙，以便于将网幅38传送到扬克烘缸52，结构化织物28上所承载的网幅38可在与靴形压榨器56相关的压榨辊隙之前接触到扬克烘缸辊52的表面。此外，在结构化织物28移离压榨机56之后可保持这种接触。
脱水织物82可具有一种连到毛毡层的渗透性机织底布。该底布包括纵向(机器方向)纱线和横向纱线。纵向纱线是3股复丝加捻纱线。横向纱线是单丝纱线。纵向纱线也可以是单丝纱线，而且构造可为典型的多层结构。在两种情况下，底布都用细毛毡纤维针刺，所用细毛毡纤维的重量小于或等于700gsm，优选小于或等于150gsm并且更优选小于或等于135gsm。毛毡纤维包封住基本结构，赋予基本结构足够稳定性。针刺工序可径直穿过通道而完成。对接触幅片的表面加热，以改进幅片表面平滑度。纵向纱线的横截面积大于横向纱线的横截面积。纵向纱线是复丝，它可以包括数以千计的纤维。底布借助针刺工序与毛毡层连接，产生径直穿过的排水通道。
在脱水织物82的另一种实施例中，包括织物层、至少两个毛毡层、抗再润湿层和胶合剂。底布基本类似于前面的说明。毛毡层中的至少一层包括低熔点双组分(bi-compound)纤维，以在加热时增补纤维与纤维的粘合。在底布的一侧上，附有抗再润湿层，该抗再润湿层可用胶粘剂、熔融法或者针刺法粘附于底布上，其中抗再润湿层中所含的材料与底布层和毛毡层连接。抗再润湿层由弹性体材料制成，藉此成形弹性体薄膜，该薄膜上有多个通孔。
毛毡层藉针刺与脱水织物82连在一起。这有利地在整个毛毡层中留下许多针孔。抗再润湿层是多孔的，在整个该层上具有水通道或者直通微孔。
在脱水织物82的再另一种实施例中，其构造基本类似于先前谈及给脱水织物82的至少一侧添加疏水层的构造。疏水层不吸水，但是它确实通过其中的微孔来控制水分。
在脱水织物82的再一种实施例中，底布上附贴了用聚合物如聚氨酯制造的纹帘网格(lattice grid)上，该纹帘网格被置于底布的顶面上。该网格可利用各种已知方法置于底布上，例如挤压技术或者丝网印刷技术。纹帘网格可相对于纵向纱线和横向纱线以角取向方式置于底布上。尽管此取向的结果是纹帘的任何部分都不与纵向纱线对齐，但是其他的取向也可利用。该纹帘可具有均匀网格图案，该图案可部分地不连续。此外，网格结构相互连接之间的材料可采取迂回路径，而不是基本笔直的。纹帘网格由合成材料例如聚合物或者具体来说聚氨酯构成，它本身因其固有的附着特性而贴附于底布上。
在脱水织物82的再另一种实施例中，包括了渗透性底布，该底布具有纵向纱线和横向纱线，它们附着于网格上。该网格由复合材料构成，该复合材料可与关于脱水织物82的上述实施例所描述的相同。网格包括纵向纱线，纵向纱线周围形成有复合材料。网格是由复合材料和纵向纱线形成的复合结构。纵向纱线可预先包以复合材料，然后基本平行地成排置入模具，该模具用来再加热复合材料，使之再流动成为图案。附加的复合材料也可置入模具中。然后网格结构(亦称复合层)借助许多技术中的一种技术连接到底布上，所述许多技术包括将网格层压于渗透性织物上；当复合材料包覆线贴靠渗透性织物或者借助再熔融网格定位到底布上时，将复合材料包覆线熔融。另外，可用胶粘剂将网格附着在渗透性织物上。
毛毡纤维可包括两层：上层和下层。毛毡纤维是针刺到底布和复合层中的，从而形成具有至少一个外毛毡层表面的脱水织物82。毛毡材料本质上是多孔的，另外针刺工序不仅将这些层联接在一起，它也形成很多细小的渗透性空隙，这些渗透性空隙扩展到脱水织物82的结构中或者完全透过脱水织物的结构。
脱水织物82的透气性为5至100立方英尺/分钟，优选19立方英尺/分钟或更大，并且更优选35立方英尺/分钟或更大。脱水织物82中的平均孔隙直径为5至75微米，优选25微米或更大，并且更优选35微米或更大。疏水层可用合成聚合材料、羊毛或者聚酰胺如耐纶6制成。抗再润湿层和复合层可用薄弹性渗透膜制成，该膜用层压到底布上的合成聚合材料或者聚酰胺制成。
毛毡纤维层由0.5分特至22分特的纤维制成，并可含有低熔点双组分(bi-compound)纤维，以在加热时增补纤维与纤维的粘合。粘合可能因使用低温可熔纤维、颗粒物及/或树脂而产生。脱水织物厚度可小于2.0毫米，或者小于1.50毫米，或者小于1.25毫米或者小于1.0毫米。
脱水织物82的优选实施例也在PCT/EP2004/053688和PCT/EP2005/050198中也作了记叙，这些专利文件在此一并引作参考。
现在，再参照图13，图中示出本发明的再另一种实施例，该实施例基本类似于图12中示出的发明，不同之处在于用压带机64代替热风罩62。压带机64包括一种能对围绕吸水辊60传送网幅38的结构化织物28的非幅片接触侧加压的渗透带66。压带机64的织物66亦称延展的辊隙加压带或者线圈织物(link fabric)，以大于辊60的吸水区的压榨长度，以60KN/m的织物张力运行。
织物66的优选实施例和所需的操作调解，也在PCT/EP2004/053688和PCT/EP2005/050198中也作了记叙，这些专利文件在此一并引作参考。
上述的参考文献也完全可应用于后面各实施例中所描述的脱水织物82和挤压织物66。
当压力施加到结构化织物28上的时候，网幅38中的高纤维密度枕垫区域容纳于结构化织物28主体内时不受压力影响，就像它们在扬克烘缸辊隙中那样。
带66是特别设计的延展的辊隙挤压带66，用例如增强聚氨酯及/或螺旋形线圈织物制成。带66是渗透性的，因此允许空气透过该带流动，以提高压带机64的排水能力。水分透过脱水织物82从网幅38中排出，并进入真空辊60。
带66产生50～300KPa且优选大于100KPa范围内的低度压榨。这能使直径为1.2米的吸水辊具有大于30KN/m且优选大于60KN/m的织物张力。由真空辊60间接支承的渗透带66贴靠织物28的压榨长度，至少同辊60中的吸水区一样长。尽管带66的接触部分可短于吸水区。
渗透带66的图案由穿透其上的孔组成，该图案例如可能是钻孔、激光切割、蚀刻而成的，或者在其中织成的。渗透带66可为单面的(monoplanar)，无针槽。在一种实施例中，带66的表面具有针槽，而且沿着压带机64中渗透带66的运动的部分与织物28接触。各针槽与一组孔连接，以允许带66中空气通过和分配。空气沿着针槽分配，这些针槽构成邻近接触区域的开放区域，在该接触区域中，带66的表面对网幅38施加压力。空气透过这些孔进入渗透带66，随后沿着针槽移动，透过织物28、网幅38和织物82。孔的直径可大于针槽的宽度。针槽的横截面轮廓可为大致矩形、三角形、梯形、半圆形或者半椭圆形。渗透带66联同真空辊60的组合，是一种已证明能提高幅片固含量至少15％的组合。
带66的另一种结构实例是薄螺旋形线圈织物，该螺旋形线圈织物可为带66中的增强结构，或者该螺旋形线圈织物本身将用作带66。在织物28内，存在着一种三维结构，这种三维结构反映在网幅38中。网幅38具有更厚的枕垫区域，这些枕垫区域在压榨过程中受到保护，犹如它们在结构化织物28主体内那样。因而，压带机机组64对网幅38进行的压榨不对网幅质量产生不利影响，虽然它提高了真空辊60的脱水率。
现在，再参照图14，该图所示基本上类似于图13所示的实施例，但附加了热风罩68，它置于压带机64之内，以提高压带机64结合真空辊60的脱水能力。
现在，再参照图15，图中示出本发明的再另一种实施例，该实施例基本上类似于图13所示的实施例，但其中包括增压烘缸70，该增压烘缸与结构化织物28相遇。网幅38遭遇增压烘缸70的热表面，结构化织物38围绕增压烘缸70移动，同时另一机织物72支撑在结构化织物28的上表面上。在机织物72的上表面，是导热织物74，该导热织物既与机织物72接触又与冷却套管76接触，该冷却套管将冷却作用和压力施予所有织物和网幅38。这时，网幅38中纤维密度较高的枕垫区域由于容纳在结构化织物28主体之内再次免受压力。因而，压榨工序不对网幅质量产生不利影响。增压烘缸70的干燥速率超过400kg/hrm2，优选大于500kg/hrm2。增压烘缸70的构思是产生足够的压力，以将网幅38固定在烘缸的热表面上，从而防止鼓泡。折角点织物(knuckle points fabric)28处形成的蒸汽透过织物28，并在织物72上冷凝。接触冷却套管的织物74将织物72冷却，冷却套管本身温度降至远低于蒸汽的温度。从而使蒸汽凝结，以避免压力增大，因此避免网幅38鼓泡。冷凝水收集在机织物72中，该织物用脱水装置75脱水。现已证明，随着增压烘缸70的尺寸的变化，真空辊60就可不需要了。此外，随着增压烘缸70的尺寸变化，网幅38可在增压烘缸70的表面上起皱，从而免除对扬克烘缸52的需求。
现在，再参照图16，示出本发明的再另一种实施例，该实施例基本上类似于图13中公开的发明，但其另外增设气动压力装置78，该气动压力装置是四辊组合压力装置，它同高温空气一起使用，并称为HPTAD，在网幅38转移至扬克烘缸52之前用来对网幅进行附加干燥。四辊组合压力装置78包括主辊和通风辊和两个柱帽辊(cap roll)。该组合压力装置的用途是用来提供能被加压的密封室。该压力室容纳高温空气，例如150℃或更高，而且处于比常规TAD技术高得多的压力下，例如大于1.5psi，产生比常规TAD高得多的干燥速率。高压热风透过任选的空气散布织物，透过网幅38和织物28进入通风辊。空气散布织物可防止网幅38跟随四个柱帽辊中的一个。空气散布织物有很多空隙，其渗透性等于或大于织物28的渗透性。HPTAD的干燥速率取决于网幅38进入HPTAD时的固形物含量。优选的干燥速率至少为500kg/hr/m2，该速率为常规TAD机的至少两倍。
HPTAD方法的优点是幅片脱水得以改进而在纸质、尺寸紧凑以及能效方面无明显损失。另外，它能使扬克烘缸前(pre-Yankee)的固含量更高，这提高了本发明的速度潜力。此外，HPTAD的紧凑尺寸能使现有机器改装。HPTAD的紧凑尺寸和它是一个封闭系统的事实意味着它可容易地保温并最佳化成为提高能效的装置。
现在，再参照图17，图中示出本发明的另一种实施例。除了增设双行程(two-pass)HPTAD 80以外，这非常类似于图13和图16。在此情况下，用两根通风辊使结构化织物38相对于图16所示结构的停留时间倍增。如同上述实施例中那样，可用任选的粗网格织物。热的增压空气透过织物28上所承载的网幅38，并到两根通风辊上。现已证明，取决于HPTAD的构造和尺寸，可将一个以上的HPTAD串联起来，这能免除对辊60的需要。
现在，再参照图18，可用常规双网成形装置90来替代上述实例中所示的新月形成形装置。成型辊可为实心辊或者空心辊(open roll)。倘若使用空心辊，须当心防止透过结构化织物的脱水量太大，以免枕垫区域中的织物单位重量损失。外成形织物93可为标准成形织物，或可为例如美国专利No.6,237,644中所公开的成形织物。内成形织物91须是比外成形织物粗糙得多的结构化织物91。可能需要真空箱92来保证网幅以结构化金属丝网91支撑，并且不随外金属丝网90移动。网幅38用真空装置转移到结构化织物28上。转移可为静止真空靴或者真空辅助的旋转拾取辊94。第二结构化织物28至少为同样粗糙度，且优选比第一结构化织物91更加粗糙。由这一点来看，该方法与前讨论的方法相同。网幅从第一结构化织物到第二结构化织物的配准度并不精确，因而一些枕垫会在膨胀过程中损失一些织物单位重量，由此损失一些本发明的好处。然而，选择这种方法能以差速进行转送，这已经证明可改进某些幅片特性。上面讨论到的任何除水装置都可和双网成形装置和常规TAD一样使用。
本发明中网幅38的纤维分布与现有技术的纤维分布正好相反，这是由于现有技术透过成形织物除水，而不透过结构化织物除水。密度低枕垫区域的织物单位重量比周围压缩区域高，这与常规TAD纸相反。在该方法中，这允许高百分比的纤维保持未压缩。对于公称的20gsm网幅，用篮筐法测量的幅片吸收能力等于或大于12克水每克纤维，并往往超过15克水每克纤维。幅片松厚度等于或大于10cm3/gm，优选大于13cm3/gm。压光前，卫生纸的幅片松厚度预计等于或大于13cm3/gm。
采用测量吸收性的篮筐法，将5克纸置入篮筐。随后称量容有纸的篮筐，并放到装有20℃水的小型容器中持续60秒。在60秒的浸泡时间以后，从水中取出篮筐，使之排水60秒，随后再次称量。随后，将重量差除以纸重，得吸附和保有在纸中的每克纤维所保有水的克数。
网幅38由纤维浆24形成，由网前箱22在成形织物26和结构化织物28之间排出该纤维浆24。随着网幅38成形，辊34转动并支承织物26和28。水分M流经织物26并收集在白水回收装置36中。正是用这种方式除水，才使网幅38的枕垫区域比透过结构化织物28除水能保持更大的织物单位重量，并因此保持厚度。从网幅38中排除足量水分能使织物26移离网幅38，以使网幅38能行进到干燥阶段。网幅38保持结构化织物28的图案，并保留可能有的织物26所赋予的任何区域性渗透性效果。
再次参照图1，图中示出造纸机20，其包括网前箱22，该网前箱22在成形织物26和机织结构化织物28之间排出纤维浆24。辊30和32引导织物26的方式是对着浆24和机织结构化织物28将张力施加到织物上。机织结构化织物28由成型辊34支承，该成型辊以同机织结构化织物28和成形织物26的速度匹配的表面速度旋转。结构化织物28具有最高点28a和最低点28b，该最高点和最低点赋予在结构化织物上成形的网幅38相应的结构。结构化织物28沿W方向移动，并当水分M从纤维浆24驱出时，结构化纤维网幅38便成形。脱离浆24的水分M穿过成形织物26，并收集于白水回收装置36中。网幅38成形时，纤维浆24中的纤维绝大部分集中在最低点28b。
当纤维浆24从网前箱22中出来时，其浓度甚低，约为0.1～0.5％。在成形部出口端，网幅38的浓度增加到约7％。结构化织物28传送网幅38，从网幅首先由网前箱22置于结构化织物上之处一直到扬克烘缸，以便由此形成边界明确、有最大松厚度和吸收能力的纸结构。网幅38具有不寻常的厚度、松厚度和吸收性，比采用制造纸巾所用的常规TAD织物高30％。用33～37％干燥度下工作的ATMOSTM系统可极流畅地将网幅38转送至扬克烘缸，这个干燥度与60～75％的TAD相比算是高水分含量。在ATMOSTM构造中运行是没有干燥度损失的，因为结构化织物28具有窝腔深度(最低点)而没有叉节(最高点)，所以脱水织物、网幅38、结构化织物28和带之间没有紧密度损失，这是采用ATMOSTM系统能达到所需干燥度的关键所在。
现在，再参照图25-27，机织结构化织物28包括在纺织机上交织的经纱和纬纱。结构化织物28可织成平幅或环形的形式。结构化织物28的表面接触面积在网幅侧上为15至40％，优选为25至30％，最优选约28％。
如图25和26中所示，由于织纹组织保持所述窝腔到更深的高度，所以形成几乎正方形窝腔的循环花纹组织，这是因为有一个平面形成得低于基本上环绕窝腔的接触水平面。由于本发明的织纹组织，可看作最高点28a和最低点28b间错位的窝腔深度基本上交叉窝腔而发生。窝腔的边界同机织结构化织物28中形成的另一个相邻窝腔的部分边界共有。窝腔深度和窝腔的大小产生窝腔容积。各窝腔的容积为1.0mm3至3.0mm3，优选的容积在1.5mm3到2.5mm3之间，最优选的容积约2.0mm3。
机织结构化织物28中所用的纱线可为任何横截面形状，例如，圆形、椭圆形、扁平型或正方形。机织结构化织物28的纱线可用任何颜色的热塑性或者热固性聚合材料制造。表面特征42可为扁平的、突出的、下陷的或者单根经纱及/或纬纱表面上的其他形态。在对机织结构化织物28织造之后，可应用这样的表面特征42。例如，上表面可借热压光来提高平坦度。机织结构化织物28的渗透率在300cfm和1,600cfm之间，优选范围为500cfm至1,000cfm，最优选值约为750cfm。
图27所示的经纱图案也反映了纬纱图案。例如，图26中可自上而下看到经纱1的图案，同样从左至右是纬纱3的图案。经纱1越过纬纱1之上，在纬纱2下，在纬纱3上，在纬纱4，5和6下，在纬纱7上，在纬纱8下，随后在纬纱9和10上。其他各纱线的图案以同样方式描述在图25、26和27中给出的信息中。
机织结构化织物28的完全组织花型借助于图25～27中十根纬纱和经纱作了描述。该织物可看作具有从起始点偏离10×10花纹组织的织纹组织。图27中示出的任何织纹组织都可选择来示范花纹组织的偏移。例如，选择纱线号7来详细说明，起始点本身具有零偏移，纱线号6向右偏移三根交叉纱线，纱线5从起始位置起偏移六个位置，纱线4向右偏移九个位置。以类似的方式，纱线3偏移两个，纱线2偏移五个，纱线1偏移八个，纱线10偏移一个，纱线9偏移四个，纱线8偏移七个。因为花纹组织是重复的，所以偏移可从任何一根纱线起计算，所选的纱线是图案的起始点。以类似的方法，偏移可描述成负偏移，它可看作图案向左偏移。人们注意到，相邻的纱线从相交纱线起彼此偏移奇数个位置。而且下一个相邻的纱线偏移偶数个相交纱线。正如先前提到的那样，图27所示的织纹组织同样适用于图案的纬向或经向，由此制造对称性的图案。
本发明的织纹图案有利地具有100至300个所述窝腔每平方英寸的窝腔密度，优选150至300个所述窝腔每平方英寸，最优选的值约为200个窝腔每平方英寸。在每个10×10根纱线的完全花型内，至少有八个全窝腔。这些全窝腔存在于经纱1和2与纬纱3和4的交点、经纱3和4与纬纱7和8的交点、经纱4和5与纬纱4和5的交点、经纱5和6与纬纱1和2的交点、经纱6和7与纬纱8和9的交点、经纱7和8与纬纱5和6的交点、经纱8和9与纬纱2和3的交点，以及经纱9和10与纬纱9和10的交点。如图25和26中可看到的那样，沿着完全花型四侧中每侧的各个边缘还有半个窝腔，该完全花型起的作用是与重复图案中窝腔的相应一半互相连接。
结构化织物28的表面接触面积在15％至40％范围内，优选范围为25％至30％，最优选的值约28％。结构化织物28的厚度在0.03至0.08英寸范围内，优选0.04至0.06英寸，最优选的值为0.05英寸。
如前面提到的那样，这种窝腔比现有技术的窝腔深，这是因为它们处于低于环绕这些每个所述窝腔的接触水平面上。如图12-18所示，机织结构化织物28同造纸机20一起使用，涉及ATMOSTM系统上(但是也可用在常规TAD上)的成形位置、E-TAD上的移圈位置或者Metso概念机上的位置。
织纹组织的视图也示于图28和图29，图30示出结构化织物28可能压印的俯视图。图28是纸侧织纹的照片，图29是结构化织物28相反侧的照片。图28和29实质上相似，因为该织纹组织图具有对称的性质。图30示出表明结构化织物28的各接触点的压印。纬纱比经纱显眼(prouder)，这能反映纬纱和经纱的相对尺寸、纱线的成形或者使用因数如使用时结构化织物28上的张力。
尽管已根据至少一种实施例记叙了本发明，但本发明仍可在本公开的实质和范围之内加以改变。因此，本申请意在涵盖任何变更、用途或者本发明使用其一般原理的适应性。此外，本申请还意在涵盖诸如偏离本公开内容而落到本发明和所附权利要求书所属技术领域中已知的或者惯例范围内的内容。

Claims (38)

1.一种造纸机，包括：
压带机，包括：
具有外表面的辊；
具有第一侧的渗透带，所述渗透带被引导经过所述辊的一部分，所述渗透带具有至少为30KN/m的张力，所述第一侧具有至少10％的接触区域；
以及
横越所述辊的至少一种织物，所述至少一种织物包括机织物，该机织物具有纸侧和相反侧，所述机织物具有纬纱和经纱的完全织纹组织，所述完全织纹组织包括编号为1-10的十根经纱和编号为1-10的十根纬纱，其中：
纬纱1在所述经纱1、3、7、9和10的所述纸侧上，并且所述纬纱1在所述经纱2、4、5、6和8的所述相反侧上；
纬纱2在所述经纱4、6、7、8和10的所述纸侧上，并且所述纬纱2在所述经纱1、2、3、5和9的所述相反侧上；
纬纱3在所述经纱1、3、4、5和7的所述纸侧上，并且所述纬纱3在所述经纱2、6、8、9和10的所述相反侧上；
纬纱4在所述经纱1、2、4、8和10的所述纸侧上，并且所述纬纱4在所述经纱3、5、6、7和9的所述相反侧上；
纬纱5在所述经纱1、5、7、8和9的所述纸侧上，并且所述纬纱5在所述经纱2、3、4、6和10的所述相反侧上；
纬纱6在所述经纱2、4、5、6和8的所述纸侧上，并且所述纬纱6在所述经纱1、3、7、9和10的所述相反侧上；
纬纱7在所述经纱1、2、3、5和9的所述纸侧上，并且所述纬纱7在所述经纱4、6、7、8和10的所述相反侧上；
纬纱8在所述经纱2、6、8、9和10的所述纸侧上，并且所述纬纱8在所述经纱1、3、4、5和7的所述相反侧上；
纬纱9在所述经纱3、5、6、7和9的所述纸侧上，并且所述纬纱9在所述经纱1、2、4、8和10的所述相反侧上；以及
纬纱10在所述经纱2、3、4、6和10的所述纸侧上，并且所述纬纱10在所述经纱1、5、7、8和9的所述相反侧上。
2.权利要求1所述的造纸机，其中所述渗透带具有至少为25％的开孔面积。
3.权利要求1所述的造纸机，其中所述渗透带的所述接触区域至少为25％。
4.权利要求1所述的造纸机，还包括其他织物，所述机织物和所述其他织物在所述渗透带和所述辊之间移动，所述其他织物具有第一侧和第二侧，所述其他织物的所述第一侧至少部分地与所述辊的所述外表面接触，所述其他织物的所述第二侧至少部分地与纤维网幅的第一侧接触，所述机织物具有第一侧和第二侧，所述机织物的所述第一侧至少部分地与所述渗透带的所述第一侧接触，所述机织物的所述第二侧至少部分地与纤维网幅的第二侧接触。
5.权利要求4的造纸机，其中所述其他织物是渗透性脱水带、带有至少一个带层的毡，以及金属丝网中的一种。
6.权利要求5的造纸机，其中所述纤维网幅是薄纸幅。
7.权利要求6的造纸机，其中所述薄纸幅形成在所述机织物上。
8.权利要求1的造纸机，其中所述机织物形成多个窝腔，所述多个窝腔中的每个都具有1.0mm3到3.0mm3的窝腔容积。
9.权利要求8的造纸机，其中所述多个窝腔具有横过所述机织物表面的100到300个窝腔每平方英寸的窝腔密度。
10.权利要求8的造纸机，其中所述机织物具有0.03英寸到0.08英寸的厚度。
11.权利要求10的造纸机，其中所述机织物具有在300cfm和1,600cfm之间的渗透性。
12.权利要求1的造纸机，其中所述完全织纹组织包括至少八个窝腔。
13.权利要求4的造纸机，其中所述其他织物是机织物。
14.一种在造纸机中使纤维网幅经受加压的方法，该方法包括步骤：
在机织物上运载纤维网幅；
用渗透带的一部分对纤维网幅的接触区域施加压力，所述接触区域至少为10％；
使空气透过所述渗透带的开孔区域并透过纤维网幅，所述渗透带的张力为至少30kN/m，所述机织物具有纸侧和相反侧，所述纸侧至少部分接触纤维网幅的一部分，所述机织物具有纬纱和经纱的完全织纹组织，所述完全织纹组织包括编号为1-10的十根经纱和编号为1-10的十根纬纱，其中：
经纱1在所述纬纱1、3、7、9和10的所述纸侧上，并且所述经纱1在所述纬纱2、4、5、6和8的所述相反侧上；
经纱2在所述纬纱4、6、7、8和10的所述纸侧上，并且所述经纱2在所述纬纱1、2、3、5和9的所述相反侧上；
经纱3在所述纬纱1、3、4、5和7的所述纸侧上，并且所述经纱3在所述纬纱2、6、8、9和10的所述相反侧上；
经纱4在所述纬纱1、2、4、8和10的所述纸侧上，并且所述经纱4在所述纬纱3、5、6、7和9的所述相反侧上；
经纱5在所述纬纱1、5、7、8和9的所述纸侧上，并且所述经纱5在所述纬纱2、3、4、6、和10的所述相反侧上；
经纱6在所述纬纱2、4、5、6和8的所述纸侧上，并且所述经纱6在所述纬纱1、3、7、9和10的所述相反侧上；
经纱7在所述纬纱1、2、3、5和9的所述纸侧上，并且所述经纱7在所述纬纱4、6、7、8和10的所述相反侧上；
经纱8在所述纬纱2、6、8、9和10的所述纸侧上，并且所述经纱8在所述纬纱1、3、4、5和7的所述相反侧上；
经纱9在所述纬纱3、5、6、7和9的所述纸侧上，并且所述经纱9在所述纬纱1、2、4、8和10的所述相反侧上；以及
经纱10在所述纬纱2、3、4、6和10的所述纸侧上，并且所述经纱10在所述纬纱1、5、7、8和9的所述相反侧上。
15.权利要求14的方法，其中所述渗透带具有至少为25％的开孔面积。
16.权利要求14的方法，其中所述渗透带的所述接触区域至少为25％。
17.权利要求14的方法，其中纤维网幅的所述接触区域是比远离所述部分的区域被所述渗透带的所述部分挤压得更强烈的区域。
18.权利要求14的方法，其中所述渗透带的所述部分包括无孔、无凹坑且无针槽的大致平坦的表面，所述渗透带被引导经过辊。
19.权利要求14的方法，还包括步骤：
在所述机织物上形成纤维网幅；和
在所述机织物上传送纤维网幅，直到纤维网幅传递到扬克烘缸。
20.权利要求14的方法，其中至少所述纬纱和所述经纱之一包括整形部分，所述整形部分包括突起、凹陷和压平区域中的至少一个。
21.权利要求20的方法，其中所述整形部分是压平区域。
22.权利要求21的方法，其中所述压平区域是在用所述纬纱和所述经纱编织所述机织物后成形的。
23.权利要求14的方法，其中所述机织物形成多个窝腔，所述多个窝腔中的每个都具有1.0mm3到3.0mm3的窝腔容积。
24.权利要求23的方法，其中所述多个窝腔具有横过所述机织物表面的100到300个窝腔每平方英寸的窝腔密度。
25.权利要求23的方法，其中所述织物具有0.03英寸到0.08英寸的厚度。
26.权利要求25的方法，其中所述织物具有在300cfm和1,600cfm之间的渗透性。
27.权利要求14的方法，其中所述完全织纹组织包括至少八个窝腔。
28.一种用在造纸机中的加压装置，包括：
渗透性的第一织物；
渗透性的第二织物，置于所述第一织物和所述第二织物之间的纸幅；
与所述第一织物接触的压力产生元件；
与所述第二织物接触的支承结构的支承表面；
差动压力装置，该差动压力装置在所述第一织物和所述支承表面之间提供差动压力，所述差动压力作用于所述第一织物、所述纸幅和所述第二织物中的至少一个上，所述纸幅受到机械压力并经受液压，以使水从所述纸幅排出，该加压装置被布置成允许空气在透过所述第一织物、纸幅和所述第二织物的方向上流动，所述第一织物包括：
多根纬纱；
多根经纱；和
由所述纬纱和所述经纱的完全织纹组织产生所述第一织物的机织物，所述完全织纹组织中的每根所述纬纱具有的顺序是：从起始点开始，然后连续经过三根相邻经纱之上，在一根经纱下，在一根经纱上，在三根经纱下，在一根经纱上，并在一根经纱下，所述顺序重复。
29.权利要求28所述的加压装置，其中所述第一织物是穿透干燥的织物。
30.权利要求28所述的加压装置，其中所述第一织物具有三维结构。
31.权利要求28所述的加压装置，其中所述第二织物包括毡和毛毡层中的至少一个。
32.权利要求28所述的加压装置，其中所述多根纬纱包括第一纬纱和相邻所述第一纬纱的第二纬纱，所述第二纬纱的所述起始点偏离所述第一纬纱的所述起始点奇数根经纱。
33.权利要求32所述的加压装置，其中所述多根纬纱还包括相邻所述第二纬纱的第三纬纱，所述第三纬纱的所述起始点偏离所述第一纬纱的所述起始点偶数根经纱。
34.权利要求33所述的加压装置，其中所述多根纬纱还包括第四纬纱、第五纬纱、第六纬纱、第七纬纱、第八纬纱、第九纬纱和第十纬纱，这些纬纱各自邻接用数字表示的在前的和随后的纬纱，各奇数纬纱的所述起始点偏离所述第一纬纱偶数根经纱。
35.权利要求34所述的加压装置，其中所述第二纬纱的所述起始点在第一方向上偏离所述第一纬纱的所述起始点3根经纱。
36.权利要求35所述的加压装置，其中所述第十纬纱的所述起始点在第二方向上偏离所述第一纬纱的所述起始点3根经纱，所述第二方向与所述第一方向相反。
37.权利要求36所述的加压装置，其中所述纬纱的所述起始点在所述第一方向上如下偏离所述第一纬纱的所述起始点：
偏移
所述第一纬纱0个位置
所述第二纬纱3个位置
所述第三纬纱6个位置
所述第四纬纱9个位置
所述第五纬纱2个位置
所述第六纬纱5个位置
所述第七纬纱8个位置
所述第八纬纱1个位置
所述第九纬纱4个位置
所述第十纬纱7个位置。
38.一种在造纸机中压榨并烘干纤维网幅以进行加压的方法，该方法包括步骤：
用压力产生元件加压该纤维网幅，该纤维网幅位于至少第一织物和第二织物之间；
同时使空气移动透过该纤维网幅以及透过所述第一织物和所述第二织物中的至少一个，所述第一织物为机织物，该机织物具有纸侧和相反侧，所述纸侧至少部分地与该纤维网幅的一部分接触，所述机织物具有纬纱和经纱的完全织纹组织，所述完全织纹组织包括编号为1-10的十根经纱和编号为1-10的十根纬纱，其中：
经纱1在所述纬纱1、3、7、9和10的所述纸侧上，并且所述经纱1在所述纬纱2、4、5、6和8的所述相反侧上；
经纱2在所述纬纱4、6、7、8和10的所述纸侧上，并且所述经纱2在所述纬纱1、2、3、5和9的所述相反侧上；
经纱3在所述纬纱1、3、4、5和7的所述纸侧上，并且所述经纱3在所述纬纱2、6、8、9和10的所述相反侧上；
经纱4在所述纬纱1、2、4、8和10的所述纸侧上，并且所述经纱4在所述纬纱3、5、6、7和9的所述相反侧上；
经纱5在所述纬纱1、5、7、8和9的所述纸侧上，并且所述经纱5在所述纬纱2、3、4、6和10的所述相反侧上；
经纱6在所述纬纱2、4、5、6和8的所述纸侧上，并且所述经纱6在所述纬纱1、3、7、9和10的所述相反侧上；
经纱7在所述纬纱1、2、3、5和9的所述纸侧上，并且所述经纱7在所述纬纱4、6、7、8和10的所述相反侧上；
经纱8在所述纬纱2、6、8、9和10的所述纸侧上，并且所述经纱8在所述纬纱1、3、4、5和7的所述相反侧上；
经纱9在所述纬纱3、5、6、7和9的所述纸侧上，并且所述经纱9在所述纬纱1、2、4、8和10的所述相反侧上；而且
经纱10在所述纬纱2、3、4、6和10的所述纸侧上，并且所述经纱10在所述纬纱1、5、7、8和9的所述相反侧上。
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