CN107921723A - 通过拉挤成型工艺制造可再制浆的纸绳和纸带的方法和相关装置 - Google Patents
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Abstract
提供了一种用于形成纸带的方法。所述方法可以包括从基础纸张提供纸条以及引导所述纸条穿过第一模具以形成中间绳。所述方法还可以包括从所述第一模具引导所述中间绳穿过第二模具,所述中间绳以基本上无捻状态离开所述第二模具。还提供了用于形成纸带的相关设备和装置。
Description
技术领域
本公开总体涉及纸绳和纸带,并且更具体地涉及通过拉挤成型形成的可再制浆的纸带。
背景技术
捆扎机通常用来捆绑物体。捆扎机可以围绕叠堆施加带,以便将这些物体捆绑在一起。在一些情况下,用来捆绑物体(诸如浆捆)的常规带已由金属丝、钢和塑料制成。针对浆捆使用这样的材料已证明是有问题的,因为浆捆通常必须与带一起进行再制浆。因此,再制浆可能会受到阻碍,因为由不支持可再制浆性的材料制成的带必须在启动再制浆过程之前被移除。
为了解决这样的问题,典型的解决方案已包括使用由纸制成的带来捆绑浆捆。这种常规的纸带可以通过将纸捻成绳、索或线来生产。在一些情况下,常规的纸带可以通过将纸条折叠成纸带来生产。在其它情况下,常规的纸带可以通过将纸条折叠成和捻成纸带的组合来生产。
然而,常规的纸带已导致除了制造成本的增加之外,纸带的强度有限,以及在一些情况下,可再制浆性方面的附加困难。例如,常规的纸带可能需要紧密的加捻以将绳保持在其固结和圆柱状的圆形形状,从而进一步导致冗长且昂贵的制造工艺。类似地,折叠的纸带可能需要在一个或多个位置处折叠纸条以形成纸带。纸带的多次加捻和折叠可能导致纤维和纸取向不断改变,这导致纸带的强度损失。此外,加捻和折叠可能抑制水渗透到纸带中,这又阻碍纸带的可再制浆性。因此,解决强度损失的典型解决方案可能需要使用更加庞大并且因此成本更高的原纸。其它解决方案可能需要添加合成纤维以提高常规纸带的拉伸强度。然而,合成纤维(诸如人造丝、玻璃、尼龙、聚丙烯、聚乙烯等)可能阻碍纸带的可再制浆性和机器的运转性。
发明内容
本文所述的实施方案提供了用于形成纸绳和纸带的具有高效且稳健的成形因素的方法、装置、设备和机器。根据一个实施方案,用于形成纸带的方法可以概括为包括提供多个纸条以及引导所述多个纸条中的每一个穿过相应的第一拉挤成型绳模具以形成中间绳。可以从所述相应的第一拉挤成型绳模具引导所述中间绳中的每一个穿过第二拉挤成型绳模具,所述中间绳以基本上无捻状态离开所述第二拉挤成型绳模具以形成无捻绳。可以引导所述无捻绳穿过拉挤成型带模具,所述无捻绳形成所述纸带。
根据另一个实施方案,用于形成绳的方法可以概括为包括从基础纸张提供纸条以及引导所述纸条穿过第一拉挤成型绳模具以形成中间绳。所述方法还可以包括从所述第一拉挤成型绳模具引导所述中间绳穿过第二拉挤成型绳模具,所述中间绳以基本上无捻状态离开所述第二拉挤成型绳模具以形成无捻绳。
根据另一个实施方案,用于形成纸带的设备可以概括为包括:纸条传送系统,所述纸条传送系统被配置为传送多个纸条;以及多个第一组拉挤成型绳模具,所述第一组拉挤成型绳模具中的每一个具有第一容器,所述第一容器被配置为接收所述多个纸条并将所述纸条压紧成中间绳。所述设备还可以包括具有多个第二容器的第二拉挤成型绳模具,所述第二容器被配置为接收所述中间绳并将所述中间绳压紧成无捻绳。所述设备还可以包括具有第三容器的拉挤成型带模具,所述第三容器被配置为接收所述无捻绳并将所述无捻绳压紧成所述纸带。
根据又一个实施方案,用于形成纸带的设备可以概括为包括:纸条传送系统,所述纸条传送系统被配置为传送多个纸条;以及多个第一组拉挤成型绳模具,所述第一组拉挤成型绳模具中的每一个具有第一容器,所述第一容器被配置为接收所述多个纸条并将所述纸条压紧成中间绳。所述设备还可以包括:具有多个第二容器的第二拉挤成型绳模具,所述第二容器被配置为接收所述中间绳并将所述中间绳压紧成无捻绳;以及具有第三容器的拉挤成型带模具,所述第三容器被配置为接收所述无捻绳并将所述无捻绳压紧成所述纸带。
附图说明
图1是根据一个实施方案的用于形成无捻绳的设备的透视图。
图2是根据另一个实施方案的用于形成无捻绳的设备的透视图。
图3是根据另一个实施方案的用于形成无捻绳的设备的透视图。
图4是根据另一个实施方案的用于形成无捻绳的设备的透视图。
图5是根据另一个实施方案的用于形成无捻绳的设备的透视图。
图6是示出根据所公开主题的实施方案的无捻绳的极限拉伸强度的图。
图7是根据另一个实施方案的用于形成无捻绳的设备的透视图。
图8是根据一个实施方案的用于压紧无捻绳的设备的透视图。
图9是根据一个实施方案的拉挤成型带模具的透视图。
图10是图9的拉挤成型带模具的局部透视图,其中为清楚起见去除了某些部件,示出了拉挤成型带模具已接收多根无捻绳。
图11是用于将水溶性粘合剂注射到拉挤成型带模具中的设备的透视图。
图12是根据一个实施方案的纸带的俯视平面图。
图13是根据一个实施方案的带拉挤成型机的示意性框图。
图14是根据一个实施方案的带拉挤成型机的示意性框图。
图15是根据一个实施方案的带拉挤成型机的示意性框图。
图16是示出根据所公开主题的实施方案的商业上制造的基准化纸带的极限拉伸强度的关系的图。
图17是示出根据所公开主题的实施方案的纸带的极限拉伸强度的图。
图18是示出根据所公开主题的实施方案的纸带的极限拉伸强度的图。
图19是示出根据所公开主题的实施方案的基础纸张的抗张指数的图。
图20是示出根据所公开主题的实施方案的基础纸张的抗张指数的图。
具体实施方式
在以下描述中,阐述了某些具体细节以便提供对各种所公开的实施方案的充分理解。相关领域的技术人员将认识到,可以在没有这些具体细节中的一个或多个的情况下实践实施方案。在其它情况下,可能不会详细地示出或描述与纸带机及相关设备和方法相关联的公知结构和装置,以避免不必要地模糊实施方案的描述。
除非上下文另有要求,否则在整个说明书和随后的权利要求书中,词语“包括(comprise)”及其诸如“包括(comprises)”和“包括(comprising)”的变型是以开放性包括意义解释的,即为“包括,但不限于。”
整个本说明书中对“一个实施方案”或“实施方案”的提及意味着结合该实施方案所描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施方案中。因此,短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”在整个本说明书中各地方的出现不一定全都提及相同的实施方案。此外,特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或多个实施方案中。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的,除非内容另外明确地指明,否则单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数指代。还应当指出的是,除非内容另外明确地指明,否则术语“或”的含义通常包括“和/或”。
图1示出根据一个实施方案的用于形成无捻绳1的设备10。设备10可以包括可旋转卷轴(未示出),原纸围绕所述可旋转卷轴卷绕。卷绕的原纸可以形成卷筒(例如,紧密卷绕的卷筒),当原纸从旋转的卷轴拉出时,所述卷筒可以退绕以提供纸条2。在一些实施方案中,纸条2可以涂覆有粘合剂。粘合剂可以是水溶性粘合剂,诸如聚乙烯醇(“PVOH”)。例如,原纸可以从可旋转卷轴退绕并被引导到涂覆系统,所述涂覆系统可以被配置为涂覆原纸并供应经涂覆的纸条2。在一些实施方案中,围绕可旋转卷轴卷绕的原纸可以预涂覆有水溶性粘合剂以供应经涂覆的纸条2。在包括图1所示的实施方案的其它实施方案中,纸条2可以保持未涂覆并且从退绕的原纸供应。设备10可以包括附加部件,诸如被电机驱动的辊(例如捏夹辊),为清楚起见所述辊已去除,并且所述辊被配置为用足够的力从可旋转卷轴拉动纸条2以引起可旋转卷轴的旋转。纸条2可以被选择为具有一定宽度W。例如,纸条2的宽度W可以被选择为满足某些要求,例如强度要求、最终使用要求等,如下面更详细讨论的那样。
纸条2被引导和/或拉动穿过拉挤成型绳模具4(例如,漏斗式模具、喷嘴式模具等)。同样,纸条2可以使用各种装置(诸如,例如捏夹辊)被引导和/或拉动穿过拉挤成型绳模具4,所述装置可以由马达等驱动。在图1所示的实施方案中,拉挤成型绳模具4是漏斗式模具5,例如移液管。漏斗式模具5包括具有容器9的主体7。容器9设置在入口孔11与出口孔12之间。容器9包括恒定截面部分14和锥形截面部分16。恒定截面部分14从入口孔11延伸并且包括第一壁17,所述第一壁围绕并从而形成第一容积18。恒定截面部分14平滑地过渡到锥形截面部分16。锥形截面部分16从恒定截面部分14延伸并且包括第二壁19,所述第二壁围绕并从而形成第二容积20。锥形截面部分16渐缩或变细,从而终止在出口孔12处。在一些实施方案中,在锥形截面部分16之后还可以包括恒定的固定宽度区域(未示出)。如图1所示,纸条2被拉动穿过漏斗式模具5,从而穿过容器9,其中漏斗式模具5逐渐压紧和/或固结纸条2,以使得离开漏斗式模具5的纸条2形成中间绳1a,所述中间绳1a具有大致圆柱形形状。
设备10还包括拉挤成型绳模具21(例如,漏斗式模具、喷嘴式模具等)。中间绳1a被引导和/或拉动穿过拉挤成型绳模具21。同样,中间绳1a可以使用各种装置(诸如,例如捏夹辊)被拉动穿过拉挤成型绳模具21,所述装置可以由马达等驱动。在图1所示的实施方案中,拉挤成型绳模具21是喷嘴式模具22。喷嘴式模具22包括具有容器28的主体26。容器28设置在入口孔30与出口孔32之间。容器28包括恒定截面部分34和锥形截面部分36。锥形截面部分36从入口孔30延伸并且包括第一壁38,所述第一壁围绕并从而形成第一容积40。锥形截面部分36渐缩或变细,从而平滑地过渡到恒定截面部分34。恒定截面部分34从锥形截面部分36延伸并且包括第二壁41,所述第二壁围绕并从而形成第二容积42。恒定截面部分34终止在出口孔32处。中间绳1a被引导和/或拉动穿过喷嘴式模具22,从而通过穿过容器28,其中喷嘴式模具22将中间绳1a逐渐压紧和/或固结成无捻绳1。同样,使中间绳1a穿过喷嘴式模具22的容器28继续压紧和/或固结中间绳1a,以使得无捻绳1可以具有大致压紧的圆柱形形状。以这种方式形成的无捻绳1有利地省略和/或避免添加与加捻、折叠和/或其任何组合相关联的附加步骤。
所示出的模具(例如4、5、21、22)可以包括其它部件,诸如模板、模瓦、模具组、衬套、销等,为了清楚起见,所述其它部件未示出,但处在所公开主题的范围内。此外,所示出的模具(例如4、5、21、22)可以由各种材料制成,诸如铝、钨、不锈钢、低摩擦且高耐磨的塑料或陶瓷基材料或其它合适的材料。
图2示出根据另一个实施方案的用于形成无捻绳101的设备100。设备100包括拉挤成型绳模具(例如漏斗式模具105)以及位于漏斗式模具105附近的多个拉挤成型绳模具(例如喷嘴式模具122a、122b、122c),纸条102被引导和/或拉动通过这些拉挤成型绳模具。同样,漏斗式模具105包括具有容器109的主体107。容器109设置在入口孔110与出口孔112之间。容器109包括恒定截面部分114和锥形截面部分116。恒定截面部分114从入口孔110延伸并且包括第一壁117,所述第一壁围绕并从而形成第一容积118。恒定截面部分114平滑地过渡到锥形截面部分116。锥形截面部分116从恒定截面部分114延伸并且包括第二壁119,所述第二壁围绕并从而形成第二容积120。锥形截面部分116渐缩或变细,从而终止在出口孔112处。纸条102被引导和/或拉动穿过漏斗式模具105,从而穿过容器109,其中漏斗式模具105逐渐压紧和/或固结纸条102,以使得离开漏斗式模具105的纸条102形成中间绳101a,所述中间绳101a具有大致圆柱形形状。
中间绳101a随后被引导和/或拉动穿过喷嘴式模具122a以形成无捻绳101。同样,喷嘴式模具122a包括具有容器128a的主体126a。容器128a设置在入口孔130a与出口孔132a之间,并且包括恒定截面部分134a和锥形截面部分136a。如上所讨论的,锥形截面部分136a从入口孔130a延伸并且包括第一壁138a,所述第一壁围绕并从而形成第一容积140a。锥形截面部分136a渐缩或变细,从而逐渐过渡到恒定截面部分134a,并且包括第二壁141a,所述第二壁围绕并从而形成第二容积142a。
无捻绳101随后被引导和/或拉动穿过喷嘴式模具122b、122c。喷嘴式模具122b还包括具有容器128b的主体126b。容器128b设置在入口孔130b与出口孔132b之间,并且包括恒定截面部分134b和锥形截面部分136b。如上所讨论的,锥形截面部分136b从入口孔130b延伸并且包括第一壁138b,所述第一壁围绕并从而形成第一容积140b。锥形截面部分136b渐缩或变细,从而逐渐过渡到恒定截面部分134b,并且包括第二壁141b,所述第二壁围绕并从而形成第二容积142b。
喷嘴式模具122c还包括具有容器128c的主体126c。容器128c设置在入口孔130c与出口孔132c之间,并且包括恒定截面部分134c和锥形截面部分136c。如上所讨论的,锥形截面部分136c从入口孔130c延伸并且包括第一壁138c,所述第一壁围绕并从而形成第一容积140c。锥形截面部分136c渐缩或变细,从而逐渐过渡到恒定截面部分134c,并且包括第二壁141c,所述第二壁围绕并从而形成第二容积142c。
如图2所示,喷嘴式模具122a、122b、122c彼此邻近定位。相应的容器128a、128b、128c的入口孔130a、130b、130c和出口孔132a、132b、132c和/或第一容积140a、140b、140c和第二容积142a、142b、142c被选择为以接续的方式在大小和/或容积上减小或降低。例如,喷嘴式模具122a的入口孔130a和出口孔132a被选择为具有比喷嘴式模具122b的入口孔130b和出口孔132b更大的直径。类似地,喷嘴式模具122a的容器128a的第一容积140a和第二容积142a被选择为大于喷嘴式模具122b的容器128b的第一容积140b和第二容积142b。以这种方式,当纸条102被引导和/或拉动穿过漏斗式模具105、中间绳101a被引导和/或拉动穿过喷嘴式模具122a、并且无捻绳101被引导和/或拉动穿过每个接续的喷嘴式模具122b、122c时,纸带102可以被有利地逐渐压缩和/或压紧。此外,尽管图2所示的实施方案示出喷嘴式模具122a、122b、122c,但是在其它实施方案中,设备100可以包括任何数量的拉挤成型绳模具,诸如,例如喷嘴式模具或漏斗式模具。
在一些实施方案中,喷嘴式模具122a、122b、122c中的一个或多个可以被配置为当中间绳101a和/或无捻绳101被引导和/或拉动穿过相应的容器128a、128b、128c时加热中间绳101a和/或无捻绳101。在包括图2所示的实施方案的一些实施方案中,喷嘴式模具122c可以被配置为加热无捻绳101。喷嘴式模具122c可以包括电加热系统,诸如线圈等,以加热无捻绳101。在其它实施方案中,喷嘴式模具122c可以包括用于加热无捻绳101的其它系统和方法,诸如加热器、灯等,其可以被配置为加热无捻绳101。以这种方式,由喷嘴式模具122c提供的热量可以促进无捻绳101的压紧和/或固结。例如,当拉动涂覆有水溶性粘合剂(诸如PVOH)的无捻绳101时,由喷嘴式模具122c提供的热量或液体(诸如,例如水)的施加可以活化粘合剂的表面粘着性。因此,当无捻绳101穿过喷嘴式模具(例如,122a、122b、122c)时,水溶性粘合剂的表面粘着性的活化可以促进无捻绳101的压缩和/或固结。
在一些实施方案中,各个模具4、5、21、22等的入口孔和出口孔(例如,入口孔11、30,出口孔12、32等)以及容积(例如,第一容积18、40和第二容积20、42等)被有利地选择为赋予某些强度特性。例如,在一些实施方案中,入口孔(例如,11、30)可以被选择为具有约2.4mm至2.8mm的入口直径。出口孔(例如,12、32)可以被选择为具有约1.2mm至1.6mm的出口直径。在一些实施方案中,模具4、5、21、22的锥形截面部分(例如,锥形截面部分16、36)可以被选择为具有约3mm至5mm的纵向长度。以这种方式选择各个模具促进压紧和/或固结纸条,以使得纸条可以具有改善的强度性能。
图3示出根据另一个实施方案的用于形成无捻绳201的设备200。设备200提供这样的变体,其中,单侧经涂覆的纸条202被引导和/或拉动穿过润湿系统208。在包括图3所示的实施方案的一些实施方案中,纸条202的一侧涂覆有水溶性粘合剂,诸如PVOH。在一些实施方案中,润湿系统208可以包括超细雾化喷嘴、水雾浴、蒸汽室或施加微量液体(诸如水)的其它系统,以活化纸条202的粘合剂涂层。在包括图3所示的实施方案的一些实施方案中,润湿系统208包括两对辊244a、244b(统称为辊244)。在一些实施方案中,成对的辊244中的至少一个辊(诸如,例如成对的下辊244b中的底部辊)浸没在液体浴中。在一些实施方案中,液体可以是水或其它合适的液体。当下辊244b中的底部辊旋转通过液体浴时,下辊244b和上辊244a被配置为经由其外表面248b、248a接收液体,例如,水。成对的下辊244b中的顶部辊的表面经由槽250填充有液体。具体地,槽250被配置为接收液体(例如,水)或其它合适的液体并且润湿辊244a的外表面248a。当纸条202被引导和/或拉动穿过润湿系统208时,辊244可以相对于彼此旋转或彼此一起旋转。以这种方式,润湿系统208可以润湿涂覆有水溶性粘合剂的纸条202。液体(诸如水)的施加可以活化粘合剂的表面粘着性以促进无捻绳201的压紧和固结。在一些实施方案中,润湿系统208可以包括可商购获得的辊,诸如AniloxTM辊。然而,可以促进从其中穿过的物体的润湿的其它辊处在所公开主题的范围内。
图4示出根据另一个实施方案的用于形成无捻绳301的设备300。设备300提供这样的变体,其中,纸条302可以包括多个纵向延伸的狭缝350以限定多个条带部分352。在一些实施方案中,设备300可以包括切片机(slicer)、刀具、切条机(slitter)或其它合适的装置,以将纸条302纵向切割、刮削或切片成所述多个条带部分352。在一些实施方案中,狭缝350可以在横向方向上等距间隔开,以使得条带部分352中的每一个横向延伸相同的距离。在一些实施方案中,狭缝350中的一个或多个可以在横向方向上不均匀地间隔开,以使得条带部分352中的每一个横向延伸不同的距离。
如图4所示,条带部分352被引导和/或拉动穿过如上所讨论的拉挤成型绳模具(例如,漏斗式模具305)和多个拉挤成型绳模具(例如,喷嘴式模具322a、322b、322c)以形成无捻绳301。在一些实施方案中,纸条302可以涂覆有粘合剂,诸如水溶性PVOH。此外,在一些实施方案中,经涂覆的纸条302可以被拉动和/或引导穿过润湿系统(例如,润湿系统208)。在其它实施方案中,纸条302在被拉动和/或引导穿过漏斗式模具305时可以保持未涂覆。
图5示出根据另一个实施方案的用于形成无捻绳401的设备400。设备400提供这样的变体,其中,纸条402可以包括多个纵向延伸的穿孔450以限定多个条带部分452。在一些实施方案中,设备400可以包括穿孔枪、针或其它合适的装置以形成穿孔450。在一些实施方案中,穿孔450可以在横向方向上等距间隔开,以使得条带部分452中的每一个横向延伸相同的距离。在一些实施方案中,穿孔450中的一个或多个可以在横向方向上不均匀地间隔开,以使得条带部分452中的每一个横向延伸不同的距离。
同样,如图5所示,条带部分452被引导和/或拉动穿过如上所讨论的拉挤成型绳模具(例如,漏斗式模具405)和多个拉挤成型绳模具(例如,喷嘴式模具422a、422b、422c)以形成无捻绳401。在一些实施方案中,纸条402可以涂覆有粘合剂,诸如水溶性PVOH。此外,在一些实施方案中,经涂覆的纸条402可以被拉动和/或引导穿过润湿系统(例如,润湿系统208)。在其它实施方案中,纸条402在被拉动和/或引导穿过漏斗式模具405时可以保持未涂覆。
图4和5所示的实施方案促进增加无捻绳(例如,无捻绳1、101、201、301、401)的强度性质。本发明人已通过实验发现,切片、穿孔或一般而言地提供条带部分(例如,352、452)促进通过拉挤成型绳模具(例如,漏斗式模具305、405和喷嘴式模具322a、322b、322c、422a、422b、422c)的入口孔和出口孔来压紧和/或固结纸条(例如,纸条302、402),这限制、禁止或减少纸条(例如,纸条302、402)的卷曲和/或扭曲。
图6示出其中纵轴对应于拉伸载荷并且横轴对应于延伸长度的图。实线对应于根据一个实施方案的由15根无捻绳(其各自通过手拉纸条穿过拉挤成型绳模具而形成)组装的带,并且虚线对应于根据另一个实施方案的由15根无捻绳(其各自通过手拉切条的纸条部分穿过拉挤成型绳模具而形成)组装的带。无捻绳由具有等距间隔开的狭缝以限定四个纸条部分的纸条形成。宽度为19mm的纸条被切条成具有相等宽度(19/4mm)的4个纵向纸条部分。两种无捻绳的带都涂覆有粘合剂,以给出12%w/w含量的最终涂层重量。如图6所示,由对应于虚线的切片的条制成的无捻绳的实施方案表现出12%的极限强度增加。
图7示出根据另一个实施方案的用于形成无捻绳501的设备500。设备500提供这样的变体,其中,设备500包括浸渍系统560。浸渍系统560被配置为接收无捻绳501并且包括器皿562和辊564。器皿562包括液体以涂覆和/或浸渍无捻绳501。在一些实施方案中,液体可以包括水溶性PVOH粘合剂,所述水溶性PVOH粘合剂可以包含保水剂,诸如羧甲基纤维素钠。PVOH溶液中的保水剂起到将水保留在溶液中以放慢纸张变湿的速度的作用。与纸的加捻绳(其中,添加保水剂是不必要的,因为紧密加捻的纸绳减缓水的渗透)相比,将保水剂添加到水溶性粘合剂介质防止润湿的无捻绳在其穿过喷嘴式模具的拉挤成型过程中断裂。对于一些商业水溶性PVOH等级,可以省略诸如羧甲基纤维素钠的保水剂添加。关于绳和带的柔韧性,与常规的绳和带(其中,纸条的加捻将自然柔韧性赋予绳并从而赋予最终的纸带)相比,无捻绳和相关的带自然地不太柔韧。因此,水溶性粘合剂可以或应该包含水溶性增韧剂(诸如聚丙二醇(分子量=2000))以增强无捻绳的柔韧性。如图7所示,纸条502被引导和/或拉动穿过拉挤成型绳模具(例如,漏斗式模具505)以形成中间绳501a,并且随后,中间绳501a被引导和/或拉动穿过第二组拉挤成型绳模具(例如,第一喷嘴式模具522a)以形成无捻绳501。随后,在浸渍系统560设置在第一喷嘴式模具522a与第二喷嘴式模具522b之间的情况下,无捻绳501被引导和/或拉动穿过第二喷嘴式模具522b。当辊564旋转时,无捻绳501从第一喷嘴式模具522a拉出并且抵靠PVOH润湿辊564的顶部表面拉动以用水溶性粘合剂(例如,可以包含保水剂(诸如羧甲基纤维素)并且可以或应该包含水溶性增韧剂(诸如聚丙二醇(分子量=2000))的水溶性PVOH粘合剂)浸渍或涂覆无捻绳501。在用可以包含保水剂(诸如羧甲基纤维素钠)并且可以或应该包含水溶性增韧剂(诸如聚丙二醇(分子量=2000))的水溶性PVOH粘合剂浸渍无捻绳501之后,无捻绳501被引导和/或拉动穿过第二喷嘴式模具522b。在一些实施方案中,第二喷嘴式模具522b可以被配置为加热无捻绳501。在一些实施方案中,无捻绳501可以被拉动和/或引导穿过可以被加热或可以不被加热的第三喷嘴式模具、第四喷嘴式模具或任何数量的喷嘴式模具以形成无捻绳501。此外,在一些实施方案中,一个或多个器皿562和辊564可以放置在第一喷嘴式模具522a与任何后续喷嘴式模具(诸如喷嘴式模具522b)和/或定位在喷嘴式模具522b之后的任何数量的后续喷嘴式模具之间。
此外,在一些实施方案中,喷嘴式模具中的一个或多个可以被配置为加热无捻绳501。如上所讨论的,可以被配置为加热无捻绳501的喷嘴式模具可以包括用于加热无捻绳的电加热系统或其它系统和方法,诸如加热器、灯等。同样,当纸条502形成为中间绳501a和无捻绳501时,漏斗式模具和喷嘴式模具(例如,505、522a、522b)的大小可以被设计为促进压紧和/或固结纸条502。例如,相应的漏斗式模具和喷嘴式模具的入口孔和出口孔以及第一容积和第二容积可以以接续的方式逐渐减小,以促进压紧和/或固结纸条502、中间绳501a和无捻绳501。
图8示出根据一个实施方案的用于压紧无捻绳601并用于将无捻绳601引导并组装到拉挤成型带模具中的设备600。虽然结合无捻绳601来描述实施方案,但是如下面更详细讨论的,将加捻绳压紧、引导并组装到拉挤成型带模具中处在所公开主题的范围内。
无捻绳601可以根据本文所述的各种实施方案形成。图8所示的设备600可以可选地和/或附加地促进压紧和/或固结无捻绳601。设备600包括多个引导和压紧辊系统670。尽管图8所示的实施方案包括三个引导和压紧辊系统670,但是在其它实施方案中,设备600可以包括一对引导和压紧辊系统670或任何数量的引导和压紧辊系统670。引导和压紧辊系统670包括第一组辊672,所述第一组辊包括顶部辊674和底部辊676。顶部辊674定位成与底部辊676相邻以限定第一通道间隙680。第一通道间隙680被配置为在无捻绳601从其中穿过时引导并压缩和/或压紧无捻绳601。
引导和压紧辊系统670包括第二组辊682,所述第二组辊包括左侧辊684和右侧辊686。左侧辊684定位成与右侧辊686相邻以限定第二通道间隙688。第二通道间隙688被配置为在无捻绳601从其中穿过时压缩和/或压紧无捻绳601。具体地,第一组辊672和第二组辊682被布置成使得第一组辊672和第二组辊682相对于彼此以一定的角度取向。例如,第一组辊672基本上水平取向,而第二组辊682基本上竖直取向,其中第一组辊672的取向基本上垂直于第二组辊682。然而,在其它实施方案中,第一组辊672和第二组辊682的取向可以布置成相对于彼此平行,或以任何其它合适的角取向布置。
在包括图8所示的实施方案的一些实施方案中,设备600可以可选地和/或附加地包括一个或多个带槽导辊689,诸如,例如带槽支承。在一些实施方案中,设备600可以不包括引导和压紧辊系统670,并且可以仅包括带槽导辊689。在一些实施方案中,设备600可以包括一个、两个、三个或任何数量的带槽导辊689。例如,图8所示的实施方案包括定位成与多个第一组辊672和第二组辊682相邻的一对带槽导辊689。带槽导辊689包括围绕带槽导辊689的外表面691的凹部690。凹部690定位在外表面691上,以使得当加捻或无捻的绳601穿过引导和压紧辊系统670时凹部690可以接收加捻或无捻的绳601。具体地,带槽导辊689的凹部690被配置为进一步压紧和/或固结加捻或无捻的绳601。此外,当加捻或无捻的绳601可以被进给到如下面更详细讨论的带形成装置时,带槽导辊689也促进加捻或无捻的绳601的对准。
图9和10示出根据一个实施方案的拉挤成型带模具810。拉挤成型带模具810包括上部构件842和下部构件844。上部构件842被配置为联接到下部构件844。上部构件842可以经由紧固件等联接到下部构件844。紧固件的使用将允许打开拉挤成型带模具810以允许在需要时放置绳。上部构件842为大致矩形形状,并且包括内侧845和外侧846。内侧845和外侧846包括相应的表面848、847,所述表面是大致平坦的表面并且彼此平行。下部构件844包括内侧849和外侧850。内侧包括从入口孔852延伸到出口孔853的凹部851。凹部851包括锥形截面部分855和恒定截面部分856。锥形截面部分855从入口孔852渐缩或变细,从而平滑地过渡到恒定截面部分856。恒定截面部分856从锥形截面部分855纵向延伸到出口孔853。具体地,恒定截面部分856中的凹部851具有一定的宽度W和一定的厚度T。恒定截面部分856的宽度W保持基本上恒定,并且被选择为形成具有宽度W的纸带860。在一些实施方案中,恒定截面部分856的厚度T可以具有约1mm至1.2mm的范围。在其它实施方案中,恒定截面部分856的宽度W可以被选择为使得纸带860具有任何期望的宽度W。恒定截面部分856的厚度T可以被选择为至少与进入入口孔852的无捻绳801的直径相等或比其大约0.1mm至0.2mm。同样,选择恒定截面部分856以具有一定厚度T促进压紧和/或固结,并因此改善纸带860的强度性能。在其它实施方案中,恒定截面部分856的厚度T可以被选择成使得纸带860具有任何期望的厚度T。
如图10中最佳所示,根据本文所述的各种实施方案(例如,1、101、201、301、401、501、601、701),入口孔852被配置为接收从其中穿过的多根加捻或无捻的绳801。当加捻或无捻的绳801被引导和/或拉动穿过凹部851的锥形截面部分855时,加捻或无捻的绳801在横向方向上被逐渐压紧和/或固结。此后,加捻或无捻的绳801通过恒定截面部分856,其中加捻或无捻的绳801在横向方向上继续被压紧和/或固结,从而将加捻或无捻的绳801联接到彼此,以形成具有所选择的宽度W的纸带860。此外,以这种方式压紧和/或固结加捻或无捻的绳801促进减小加捻或无捻的绳801中的每一个之间的间隙。在加捻或无捻的绳801之间具有减小的或狭窄的间隙的情况下形成纸带860有利地改善纸带860的极限拉伸强度性能。
在一些实施方案中,拉挤成型带模具810可以维持在室温下。将拉挤成型带模具810维持在室温下可以促进涂覆在无捻绳801上或施加到无捻绳的任何粘合剂维持在液相中。如上所讨论的,在一些实施方案中,可以用水溶性粘合剂(例如,可以包含保水剂(诸如羧甲基纤维素钠)并且可以或应该包含水溶性增韧剂(诸如聚丙二醇(例如:分子量=2000))的水溶性PVOH)浸渍和/或涂覆无捻绳801。在这种情况下,例如,带形成装置810可以保持在室温下以促进任何残余的水溶性粘合剂保留在液相中。在一些实施方案中,拉挤成型带模具810可以加热到所选择的温度。例如,拉挤成型带模具810可以包括电加热系统(诸如线圈等)以在无捻绳801穿过凹部时加热它们。在一些实施方案中,拉挤成型带模具810可以包括用于加热加捻或无捻的绳801的其它系统和方法,诸如加热器、灯等。
此外,在一些实施方案中,拉挤成型带模具810可以加热到约50-90℃范围内的温度。更一般地,当经涂覆的或未涂覆的加捻或无捻的绳801穿过拉挤成型带模具810的凹部851时,拉挤成型带模具810可以加热到合适的温度,所述合适的温度可以最小化拉挤成型带模具810中的摩擦力。更进一步,当无捻绳801被压紧和/或固结以形成纸带860时,加热拉挤成型带模具810还可以有利地促进无捻绳的干燥。
图11示出用于将粘合剂(诸如水溶性粘合剂,例如,可以包含保水剂(诸如羧甲基纤维素钠)并且可以或应该包含水溶性增韧剂(诸如聚丙二醇(例如,分子量=2000))的水溶性PVOH粘合剂)注射到加捻或无捻的绳901的设备900。设备900包括拉挤成型带模具910和注射装置915。注射装置915可以包括与水溶性粘合剂的器皿(未示出)或其它供应部流体连通的一个或多个导管917。注射装置915可以包括联接到所述一个或多个导管917的注射头918。如图11所示,注射头918定位在拉挤成型带模具910的进入孔952的近侧。具体地,注射装置915被配置为当加捻或无捻的绳901进入拉挤成型带模具910时喷射、注射或施加水溶性粘合剂。在一些实施方案中,设备900可以包括定位成与拉挤成型带模具910相邻的浸渍系统(例如,560)。在这种实施方案中,加捻或无捻的绳901可以在进入拉挤成型带模具910之前用水溶性粘合剂(例如,可以包含保水剂(诸如羧甲基纤维素钠)并且可以或应该包含水溶性增韧剂(诸如聚丙二醇(例如:分子量=2000))的水溶性PVOH粘合剂)浸渍。
图12示出根据本文所述的设备、方法和装置的实施方案形成的纸带706。纸带706通过将十四根无捻绳701引导穿过具有凹部(例如,凹部851)的拉挤成型带模具(例如,拉挤成型带模具810、910)的实施方案而形成,所述凹部具有恒定截面部分(例如,恒定截面部分856),所述恒定截面部分具有约1.2mm的厚度T(未示出)和约17mm的宽度W。所有的无捻绳701都利用水溶性PVOH粘合剂(其可以包含保水剂(诸如羧甲基纤维素钠)的注射而涂覆,同时穿过拉挤成型带模具(例如,拉挤成型带模具810、910)而拉挤成型。最终的带具有12%w/w的PVOH粘合剂含量的涂层。后续的拉伸强度测试显示,与由加捻绳形成的可商购获得的常规纸带相比,极限拉伸强度性能显著改善(参见例如图17)。
图13是根据一个实施方案的带拉挤成型机1110的示意性框图。带拉挤成型机1110可以包括一个或多个可旋转卷轴(未示出),原纸围绕所述可旋转卷轴卷绕。卷绕的原纸可以形成卷筒(例如,紧密卷绕的卷筒),当原纸从一个或多个旋转的卷轴拉出时,所述卷筒可以退绕。在图13所示的实施方案中,围绕一个或多个可旋转卷轴卷绕的原纸预涂覆有水溶性粘合剂(诸如,可以或应该包含水溶性增韧剂(诸如聚丙二醇(例如:分子量=2000))的PVOH)以提供多个预涂覆的纸条1002。带拉挤成型机1110包括第一驱动器系统1012,所述第一驱动器系统包括可操作地联接到一组捏夹辊的马达。第一驱动器系统1012被配置为将纸条1002拉动穿过润湿系统1008和模具1014,诸如,例如拉挤成型绳模具(例如,漏斗式模具5、105、205、305、405、505和喷嘴式模具22、122a、122b、122c等)。具体地,纸条1002被引导和/或拉动穿过润湿系统1008(诸如,例如润湿系统208),所述润湿系统可以通过加热或液体施加来活化粘合剂的表面粘着性。如上所讨论的,润湿系统1008可以包括雾化喷嘴、水雾浴、蒸汽室或将液体(诸如水)施加到纸条1002以活化水溶性粘合剂的表面粘着性的其它系统。
在穿过润湿系统1008之后,纸条1002随后被引导和/或拉动穿过第一组拉挤成型绳模具1014。如上所讨论的,在一些实施方案中,多个纸条1002中的每一个可以首先被拉动和/或引导穿过相应数量的拉挤成型绳模具(诸如漏斗式模具(例如,漏斗式模具5、105、205、305等))以形成中间绳。中间绳可以随后被拉动和/或引导穿过多个拉挤成型绳模具,诸如彼此邻近定位的喷嘴式模具(例如,喷嘴式模具22、122a、122b、122c等)。多个喷嘴式模具(例如,喷嘴式模具22、122a、122b、122c等)中的每一个可以包括容器(例如,容器9、109等)以接收并压紧相应的中间绳和无捻绳1001。在一些实施方案中,形成为中间绳的纸条1002可以从漏斗式模具引导到相应数量的喷嘴式模具(例如,喷嘴式模具22、122a、122b、122c等)。中间绳被引导和/或拉动穿过第一组拉挤成型绳模具1014以形成无捻绳1001。
在包括图13所示的实施方案的一些实施方案中,多个第一组拉挤成型绳模具1014中的一个或多个可以包括电加热系统,诸如线圈等。在一些实施方案中,多个第一组拉挤成型绳模具1014中的一个或多个可以包括加热器、灯或其它合适的装置以加热并干燥无捻绳1001。
在穿过第一组拉挤成型绳模具1014之后,第二驱动器系统1069可以引导和/或拉动无捻绳1001穿过第二组拉挤成型绳模具1016。同样,如上所讨论的,在一些实施方案中,多根无捻绳1001中的每一个可以可选地首先被拉动和/或引导穿过相应数量的拉挤成型绳模具(诸如漏斗式模具(例如,漏斗式模具5、105、305等))。无捻绳1001可以随后被拉动和/或引导穿过多个拉挤成型绳模具,诸如彼此邻近定位的喷嘴式模具(例如,喷嘴式模具22、122a、122b、122c等)。所述多个拉挤成型绳模具(例如,喷嘴式模具22、122a、122b、122c等)中的每一个可以包括容器(例如,容器9、109等)以接收并压紧相应的无捻绳1001。在一些实施方案中,无捻绳1001可以从可选的漏斗式模具引导到相应数量的拉挤成型绳模具(例如,喷嘴式模具22、122a、122b、122c等)。尽管在图13所示的带拉挤成型机1110的实施方案中,第二组拉挤成型绳模具1016不包括用于加热无捻绳1001的装置,但是在其它实施方案中,多个第二组模具1016中的一个可以包括用于加热无捻绳1001的装置。
带拉挤成型机1110包括例如类似于引导和压紧辊系统670的一个或多个引导和压紧辊系统1070、以及例如类似于带槽导辊689的一个或多个带槽导辊1089。在一些实施方案中,无捻绳1001中的每一个可以被引导到所述一个或多个引导和压紧辊系统1070和/或带槽导辊1089中的相同的一个。在其它实施方案中,无捻绳1001中的每一个可以被引导到所述一个或多个引导和压紧辊系统1070和/或带槽导辊1089中的相应的一个。如上所讨论的,引导和压紧辊系统1070和/或带槽导辊1089可以促进进一步压紧和/或固结无捻绳1001并将无捻绳1001引导到例如类似于浸渍系统560的浸渍系统1060。
浸渍系统1060可以包括器皿(例如,器皿562)和辊(例如,辊564)。器皿(例如,器皿562)可以包括用于涂覆和/或浸渍无捻绳1001的液体,诸如可以包含保水剂(诸如羧甲基纤维素钠)并且可以或应该包含水溶性增韧剂(诸如聚丙二醇(例如:分子量=2000))的水溶性PVOH粘合剂或任何其它合适的水溶性粘合剂。当辊(例如,辊564)旋转时,无捻绳1001抵靠PVOH润湿辊(例如,辊564)的顶部表面拉动以用水溶性PVOH粘合剂(其可以包含保水剂(诸如羧甲基纤维素钠)并且可以或应该包含水溶性增韧剂(诸如聚丙二醇(例如:分子量=2000)))浸渍或涂覆无捻绳1001。例如,涂覆液的一个配方由去离子水中的24%w/w的PVOH和2%的羧甲基纤维素钠组成。涂覆液的第二配方由19%w/w的PVOH和19%w/w的聚丙二醇(分子量=2000)组成。
带拉挤成型机1110还包括拉挤成型带模具1020,诸如,例如拉挤成型带模具810、900。无捻绳1001中的每一个被拉动和/或引导到拉挤成型带模具1020。如上所讨论的,拉挤成型带模具1020可以将无捻绳1001压紧并联接成纸带1062,诸如,例如纸带860。在包括图13所示的实施方案的一些实施方案中,拉挤成型带模具1020可以包括用于例如经由电加热系统(诸如线圈、加热器、灯等)加热PVOH、水溶性PVOH粘合剂(其可以包含保水剂(诸如羧甲基纤维素钠)并且可以或应该包含水溶性增韧剂(诸如聚丙二醇(例如:分子量=2000)))和无捻绳1001的装置。
在一些实施方案中,带拉挤成型机1110可以可选地和/或附加地包括例如类似于注射装置915的注射装置1015。如上所讨论的,注射装置1015可以包括与器皿流体连通的一个或多个导管(例如,导管917),所述器皿包含水溶性粘合剂,诸如可以包含保水剂(诸如羧甲基纤维素钠)并且可以或应该包含水溶性增韧剂(诸如聚丙二醇(例如:分子量=2000))的水溶性PVOH粘合剂或任何其它合适的水溶性粘合剂。注射装置1015可以包括连接到所述一个或多个导管(例如,导管917)的注射头(例如,注射头918),所述注射头被配置为当无捻绳1001进入拉挤成型带模具1020(诸如拉挤成型带模具1020的锥形部分)时喷射、注射或施加水溶性粘合剂。可替代地,带拉挤成型机1110可以包括定位成与拉挤成型带模具1020相邻的浸渍系统(例如,浸渍系统560)。
带拉挤成型机1110还包括带干燥器1049。带干燥器1049可以被配置为供应室温下的气流以促进纸带1062的干燥。在一些实施方案中,带干燥器1049可以被配置为供应更高温度下的气流以在增加的温度下加速纸带1062的干燥。在一些实施方案中,带拉挤成型机1110可以可选地、附加地或可替代地包括其它干燥系统,诸如加热辊、灯等。如图13所示,带拉挤成型机1020包括另外的多个驱动器系统1069,所述多个驱动器系统具有可操作地联接到捏夹辊的马达。驱动器系统1069定位成与带干燥器1049相邻。所述多个驱动器系统1069单独地或与第一驱动器系统1012组合地被配置为拉动、驱动、引导和/或引导纸条1002、中间绳、无捻绳1001和/或纸带1062。在纸带1062穿过带干燥器1049之后,纸带1062卷绕在卷轴上以形成带卷1077或卷筒。
图14是根据另一个实施方案的带拉挤成型机2110的示意性框图。带拉挤成型机2110可以包括一个或多个可旋转卷轴(未示出),原纸围绕所述可旋转卷轴卷绕。卷绕的原纸可以形成卷筒(例如,紧密卷绕的卷筒),当原纸从一个或多个旋转的卷轴拉出时,所述卷筒可以退绕以提供多个纸条。图14所示的实施方案提供这样的变体,其中,围绕一个或多个可旋转卷轴卷绕的原纸没有预涂覆有粘合剂,并且被配置为提供未涂覆的纸条2002。
带拉挤成型机2110包括第一驱动器系统2012,所述第一驱动器系统包括可操作地联接到一组捏夹辊的马达。第一驱动器系统2012被配置为将纸条2002引导和/或拉动穿过第一组拉挤成型绳模具1014。如上所讨论的,在一些实施方案中,多个纸条2002中的每一个可以首先被拉动和/或引导穿过相应数量的拉挤成型绳模具(诸如漏斗式模具(例如,漏斗式模具5、105、305等))以形成中间绳。中间绳可以随后被拉动和/或引导穿过多个拉挤成型绳模具,诸如彼此邻近定位的喷嘴式模具(例如,喷嘴式模具22、122a、122b、122c等)。所述多个拉挤成型绳模具(诸如喷嘴式模具(例如,喷嘴式模具22、122a、122b、122c等))中的每一个可以包括容器(例如,容器9、109等)以接收并压紧相应的中间绳和无捻绳2001。在一些实施方案中,形成为中间绳的纸条2002可以从漏斗式模具引导到相应数量的拉挤成型绳模具,诸如喷嘴式模具(例如,喷嘴式模具22、122a、122b、122c等)。中间绳被引导和/或拉动穿过第一组拉挤成型绳模具2014以形成无捻绳2001。
带拉挤成型机2110包括第一浸渍系统2060,所述第一浸渍系统可以包括器皿(例如,器皿562)和辊(例如,辊564)。器皿(例如,器皿562)可以包括用于涂覆和/或浸渍无捻绳2001的液体,诸如可以包含保水剂(诸如羧甲基纤维素钠)并且可以或应该包含水溶性增韧剂(诸如聚丙二醇(例如:分子量=2000))的水溶性PVOH粘合剂或任何其它合适的水溶性粘合剂。当辊(例如,辊564)旋转时,无捻绳2001抵靠PVOH润湿辊(例如,辊564)的顶部表面拉动以用水溶性PVOH粘合剂(其可以包含保水剂(诸如羧甲基纤维素钠)并且可以或应该包含水溶性增韧剂(诸如聚丙二醇(例如:分子量=2000)))浸渍或涂覆无捻绳2001。在穿过第一浸渍系统2060之后,无捻绳2001可以被引导和/或拉动穿过第二组拉挤成型绳模具2016。同样,如上所讨论的,在一些实施方案中,多根无捻绳2001中的每一个可以可选地首先被拉动和/或引导穿过相应数量的拉挤成型绳模具(诸如漏斗式模具(例如,漏斗式模具5、105、305等))。无捻绳2001可以随后被拉动和/或引导穿过多个拉挤成型绳模具,诸如彼此邻近定位的喷嘴式模具(例如,喷嘴式模具22、122a、122b、122c等)。所述多个拉挤成型绳模具(诸如喷嘴式模具(例如,喷嘴式模具22、122a、122b、122c等))中的每一个可以包括容器(例如,容器9、109等)以接收并压紧相应的无捻绳2001。在一些实施方案中,无捻绳2001可以从可选的漏斗式模具引导到相应数量的拉挤成型绳模具,诸如喷嘴式模具(例如,喷嘴式模具22、122a、122b、122c等)。在包括图14所示的实施方案的一些实施方案中,多个第二组拉挤成型绳模具2016中的一个或多个可以包括用于加热无捻绳2001的装置,例如,电加热系统,诸如线圈等。在一些实施方案中,多个第二组模具2016中的一个或多个可以包括加热器、灯或其它合适的装置以加热纸的无捻绳2001。
带拉挤成型机2110包括例如类似于引导和压紧辊系统670的一个或多个引导和压紧辊系统2070、以及例如类似于带槽导辊689的一个或多个带槽导辊2089。在一些实施方案中,无捻绳2001中的每一个可以被引导到所述一个或多个引导和压紧辊系统2070和/或带槽导辊2089中的相同的一个。在其它实施方案中,无捻绳2001中的每一个可以被引导到所述一个或多个引导和压紧辊系统2070和/或带槽导辊2089中的相应的一个。如上所讨论的,引导和压紧辊系统2070和/或带槽导辊2089可以促进进一步压紧和/或固结无捻绳2001并将无捻绳2001引导到第二浸渍系统2061,诸如,例如浸渍系统560。
第二浸渍系统2061可以包括器皿(例如,器皿562)和辊(例如,辊564)。器皿(例如,器皿562)可以包括用于涂覆和/或浸渍无捻绳2001的液体,诸如可以包含保水剂(诸如羧甲基纤维素钠)并且可以或应该包含水溶性增韧剂(诸如聚丙二醇(例如:分子量=2000))的水溶性PVOH粘合剂或任何其它合适的水溶性粘合剂。当辊(例如,辊564)旋转时,无捻绳2001可以抵靠PVOH润湿辊(例如,564)的顶部表面拉动以用水溶性PVOH粘合剂(其可以包含保水剂(诸如羧甲基纤维素钠)并且可以或应该包含水溶性增韧剂(诸如聚丙二醇(例如:分子量=2000)))浸渍或涂覆无捻绳2001。
带拉挤成型机2110还包括例如类似于拉挤成型带模具810、910的拉挤成型带模具2020。无捻绳2001中的每一个被拉动和/或引导到拉挤成型带模具2020。如上所讨论的,拉挤成型带模具2020可以将无捻绳2001压紧并联接成纸带2062,诸如,例如带860。在包括图14所示的实施方案的一些实施方案中,拉挤成型带模具2020可以包括用于例如经由电加热系统(诸如线圈、加热器、灯等)加热PVOH和无捻绳2001的装置。
在一些实施方案中,带拉挤成型机2110可以可选地和/或附加地包括例如类似于注射装置915的注射装置2015。如上所讨论的,注射装置2015可以包括与器皿流体连通的一个或多个导管(例如,导管917),所述器皿包含水溶性粘合剂,诸如可以包含保水剂(诸如羧甲基纤维素钠)并且可以或应该包含水溶性增韧剂(诸如聚丙二醇(例如:分子量=2000))的水溶性PVOH粘合剂或任何其它合适的水溶性粘合剂。注射装置2015可以包括连接到所述一个或多个导管(例如,导管917)的注射头(例如,注射头918),所述注射头被配置为当无捻绳2001进入拉挤成型带模具2020(诸如拉挤成型带模具2020的锥形部分)时喷射、注射或施加水溶性粘合剂。可替代地,带拉挤成型机2110可以包括定位成与拉挤成型带模具2020相邻的浸渍系统(例如,浸渍系统560)。
带拉挤成型机2110还包括带干燥器2049。带干燥器2049可以被配置为供应室温下的气流以促进纸带2062的干燥。在一些实施方案中,带干燥器2049可以被配置为供应更高温度下的气流以在增加的温度下加速纸带2062的干燥。在一些实施方案中,带拉挤成型机2110可以可选地、附加地或可替代地包括其它干燥系统,诸如加热辊、灯等。如图14所示,拉挤成型带模具2020包括另外的多个驱动器系统2069,所述多个驱动器系统具有可操作地联接到捏夹辊的马达。驱动器系统2069定位成与带干燥器2049相邻。所述多个驱动器系统2069单独地或与第一驱动器系统2012组合地被配置为拉动、驱动、引导和/或引导纸条2002、中间绳、无捻绳2001和/或纸带2062。在纸带2062穿过带干燥器2049之后,纸带2062被引导并卷绕在卷轴上以形成带卷2077。
图15是根据另一个实施方案的带拉挤成型机3110的示意性框图。带拉挤成型机3110提供这样的变体,其中,可以通过一个或多个可旋转卷轴(未示出)提供多根加捻绳3005(例如,加捻纸条)。
带拉挤成型机3110包括例如类似于引导和压紧辊系统670的一个或多个引导和压紧辊系统3070、以及例如类似于带槽导辊689的一个或多个带槽导辊3089。在一些实施方案中,加捻绳3005中的每一个可以被引导到所述一个或多个引导和压紧辊系统3070和/或带槽导辊3089中的相同的一个。在其它实施方案中,加捻绳3005中的每一个可以被引导到所述一个或多个引导和压紧辊系统3070和/或带槽导辊3089中的相应的一个。如上所讨论的,压紧辊系统3070和/或带槽导辊3089可以促进进一步压紧和/或固结加捻绳3005并将加捻绳3005引导到浸渍系统3060,诸如,例如浸渍系统560。
浸渍系统3060可以包括器皿(例如,器皿562)和辊(例如,辊564)。器皿(例如,器皿562)可以包括用于涂覆和/或浸渍加捻绳3005的液体,诸如可以包含保水剂(诸如羧甲基纤维素钠)并且可以或应该包含水溶性增韧剂(诸如聚丙二醇(例如:分子量=2000))的水溶性PVOH粘合剂或任何其它合适的水溶性粘合剂。当辊(例如,辊564)旋转时,加捻绳3005抵靠PVOH润湿辊(例如,辊564)的顶部表面拉动以用水溶性PVOH粘合剂(其可以包含保水剂(诸如羧甲基纤维素钠)并且可以或应该包含水溶性增韧剂(诸如聚丙二醇(例如:分子量=2000)))浸渍或涂覆加捻绳3005。
带拉挤成型机3110还包括拉挤成型带模具3020,诸如,例如拉挤成型带模具810、900。加捻绳3005中的每一个被拉动和/或引导到拉挤成型带模具3020。如上所讨论的,拉挤成型带模具3110可以将加捻绳3005压紧并联接成纸带3062。在包括图15所示的实施方案的一些实施方案中,拉挤成型带模具3010可以包括用于例如经由电加热系统(诸如线圈、引线、加热器、灯等)加热PVOH和加捻绳3005的装置。
在一些实施方案中,带拉挤成型机3110可以可选地和/或附加地包括例如类似于注射装置915的注射装置3015。如上所讨论的,注射装置3015可以包括与器皿流体连通的一个或多个导管(例如,导管917),所述器皿包含水溶性粘合剂,诸如可以包含保水剂(诸如羧甲基纤维素钠)并且可以或应该包含水溶性增韧剂(诸如聚丙二醇(例如:分子量=2000))的水溶性PVOH粘合剂或任何其它合适的水溶性粘合剂。注射装置3015可以包括连接到所述一个或多个导管(例如,导管917)的注射头(例如,注射头918),所述注射头被配置为当加捻绳3005进入拉挤成型带模具3020时喷射、注射或施加水溶性粘合剂。可替代地,带拉挤成型机3110可以包括定位成与拉挤成型带模具3020相邻的浸渍系统(例如,浸渍系统560)。
带拉挤成型机3110还包括带干燥器3049。带干燥器3049可以被配置为供应室温下的气流以促进纸带3062的干燥。在一些实施方案中,带干燥器3049可以被配置为供应更高温度下的气流以在增加的温度下加速纸带3062的干燥。在一些实施方案中,带拉挤成型机3110可以可选地、附加地或可替代地包括其它干燥系统,诸如加热辊、灯等。如图15所示,带拉挤成型机3110包括多个驱动器系统3069,所述多个驱动器系统具有可操作地联接到捏夹辊的马达。驱动器系统3069定位成与带干燥器3049相邻。所述多个驱动器系统3069单独地或组合地被配置为拉动、驱动、引导和/或引导加捻绳3005和/或纸带3062。在纸带3062穿过带干燥器3049之后,纸带3062卷绕在卷轴上以形成带卷3077。
如上面更详细讨论的,纸带(例如,纸带502、860、1062、2062、3062)的各种实施方案有利地形成为在纸条(例如,纸条1、101、201、301、401等)之间具有减小的间隙。发明人已通过各种实验程序发现,可以在纸带的极限拉伸强度与纸带的堆积密度(bulk density)之间建立线性关系。堆积密度可以与带中的纸条的数量和纸条间间隙的数量相关,或更具体地,与带的线性重量相对于纸带的横截面的比率相关。图16是其中纵轴对应于纸带的极限拉伸载荷并且横轴对应于纸带的堆积密度的图。如图16所示,较高的堆积密度导致商业上制造的纸带的极限拉伸强度的提高。
图17是其中横轴对应于纸带的堆积密度并且纵轴对应于极限拉伸载荷的图。具体地,图17示出实验测试结果,其将根据本文所述的各种实施方案的由无捻绳(NTS)形成的纸带与由加捻纸绳形成的常规纸带进行比较。如图17所示,根据本文所述的各种实施方案形成的纸带导致纸带的极限拉伸强度的显著提高。
图18是其中横轴对应于带的每线性英尺的纸重并且左纵轴对应于极限拉伸载荷并且右纵轴对应于相对的极限拉伸载荷的图。具体地,图18示出实验测试结果,其将根据本文所述的各种实施方案的由拉挤成型的无捻绳(NTS)形成的纸带的每线性英尺的纸重和纸带的极限拉伸载荷与由加捻纸绳形成的常规纸带进行比较。如图18所示,根据本文所述的各种实施方案的纸带可以提供超越常规纸条的实质上成本有效的拉伸强度提高,诸如,例如54.1kgf/(克/线性英尺)与44.5kgf/(克/线性英尺)相比。
此外,除本文所述的各种方法、装置和设备之外或替代本文所述的各种方法、装置和设备,纸带的极限拉伸强度也可以在一些实施方案中通过强化形成纸带的原纸而提高。例如,在一些实施方案中,原纸可以在造纸之前通过纸浆精制(诸如机械精制(例如,打浆)、化学干燥和/或湿强度添加剂等)而强化。
图19示出北方漂白软木牛皮浆(“NBSK”)的纸浆精制的实验结果。横轴对应于加拿大标准游离度(“CSF”)水平,并且纵轴对应于抗张指数。TAPPI标准方法T-205用来从精制到不同的CSF水平的NBSK纸浆制备60g/m2的手抄纸。如图19所示,通过将NBSK纸浆精制到各种CSF水平,可以实现抗张指数的显著提高,诸如在约425CSF水平下的抗张指数为在约617CSF水平下的未精制纸浆的160%。
在一些实施方案中,形成纸带的原纸可以通过添加强度添加剂来强化。强度添加剂可以是湿的和/或干的,诸如阳离子淀粉、合成聚合物、纤维素衍生物和/或纤维素长丝(filament)。在本文所述的各种实施方案中,例如,在无捻绳和/或加捻绳通过本文所述的各种方法、系统、装置、设备在拉挤成型机中形成纸带的情况下,纤维素长丝的添加可以传递优于其它强度添加剂和纤维素衍生物的优点,如果绳例如是湿的话,则尤其如此。纤维素长丝可以帮助提高它们已掺入其中的纸的湿强度。这种增加的湿强度可以进而在湿纸制造过程中提供对纸或幅材断裂的更好抵抗。此外,例如,湿纸无捻绳将更好地抵抗来自拉挤成型机的拉动动作的张力,从而防止拉挤成型期间的绳断裂并改善机器运转性能。
图20示出通过添加强度添加剂来提高极限拉伸强度的实验结果。横轴对应于强度添加剂的w/w百分比,并且纵轴对应于抗张指数。TAPPI标准方法T-205用来从精制到425CSF水平的NBSK纸浆制备60g/m2的手抄纸。然后,阳离子淀粉和/或纤维素长丝添加到NBSK纸浆。如图19所示,向NBSK纸浆添加0.75%w/w的阳离子淀粉使手抄纸抗张指数增加了高达约18%。此外,约1.5%w/w的阳离子淀粉和约5%w/w的纤维素长丝与纸浆的组合使手抄纸抗张指数增加了高达约32%。
尽管上面所讨论的实施方案通过纸浆精制和/或添加强度添加剂来强化基础纸张而提高极限拉伸强度,但是在其它实施方案中,基础纸张也可以通过增加基础纸张的基重、造纸期间优化纤维取向等来改善。
2015年6月3日提交的美国临时专利申请序列号62/170,443的公开内容整体并入本文中。
此外,上述各种实施方案可以被组合以提供另外的实施方案。根据上面的详细描述,可以对实施方案进行这些和其它改变。通常,在以下权利要求书中,所使用的术语不应该被解释为将权利要求限制为说明书和权利要求书中所公开的具体实施方案,而是应该被解释为包括所有可能的实施方案以及这种权利要求所拥有的等价物的全部范围。因此,权利要求不受本公开的限制。
Claims (49)
1.一种用于形成纸带的方法,所述方法包括:
提供多个纸条;
引导所述多个纸条中的每一个穿过相应的第一拉挤成型绳模具以形成中间绳;
从所述相应的第一拉挤成型绳模具引导所述中间绳中的每一个穿过第二拉挤成型绳模具,所述中间绳以基本上无捻状态离开所述第二拉挤成型绳模具以形成无捻绳;以及
引导所述无捻绳穿过拉挤成型带模具,所述无捻绳形成所述纸带。
2.根据权利要求1所述的方法,其还包括:
通过引导所述纸条穿过所述第一拉挤成型绳模具的锥形部分来压紧所述多个纸条。
3.根据权利要求1所述的方法,其还包括:
通过抵靠PVOH润湿辊的顶部表面拉动所述无捻绳来浸渍所述无捻绳,以用水溶性PVOH粘合剂浸渍所述无捻绳。
4.根据权利要求3所述的方法,其中所述水溶性PVOH粘合剂包括水溶性增韧剂和保水剂中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的方法,其中所述水溶性增韧剂包括聚丙二醇。
6.根据权利要求4所述的方法,其中所述保水剂包括羧甲基纤维素钠。
7.根据权利要求3所述的方法,其还包括:
在用所述水溶性PVOH粘合剂润湿所述无捻绳之后加热所述无捻绳。
8.根据权利要求1所述的方法,其还包括:
从所述第二拉挤成型绳模具引导所述无捻绳穿过多个拉挤成型绳模具。
9.根据权利要求8所述的方法,其还包括:
通过抵靠PVOH润湿辊的顶部表面拉动所述无捻绳来浸渍所述无捻绳,以用水溶性PVOH粘合剂浸渍所述无捻绳,所述水溶性PVOH粘合剂包括保水剂和水溶性增韧剂中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的方法,其还包括:
加热所述无捻绳,所述加热在所述无捻绳被引导穿过所述多个拉挤成型绳模具中的一个时发生。
11.根据权利要求1所述的方法,其还包括:
通过引导所述无捻绳穿过所述拉挤成型带模具的锥形部分和恒定截面部分来压紧所述无捻绳。
12.根据权利要求1所述的方法,其还包括:
引导所述无捻绳穿过引导和压紧辊系统,在引导所述无捻绳穿过所述拉挤成型带模具之前所述引导和压紧辊系统压紧并固结所述无捻绳。
13.根据权利要求1所述的方法,其还包括:
引导所述无捻绳穿过带槽导辊,在引导所述无捻绳穿过所述拉挤成型带模具之前所述带槽导辊压紧并固结所述无捻绳。
14.根据权利要求1所述的方法,其还包括:
注射水溶性PVOH粘合剂以用PVOH涂覆所述无捻绳,所述注射在将所述无捻绳引导到所述拉挤成型带模具中之后发生,所述PVOH粘合剂包括保水剂和水溶性增韧剂中的至少一种。
15.根据权利要求14所述的方法,其还包括:
在所述无捻绳进入所述拉挤成型带模具的锥形部分之后加热所述无捻绳。
16.一种方法,包括:
从基础纸张提供纸条;
引导所述纸条穿过第一拉挤成型绳模具以形成中间绳;以及
从所述第一拉挤成型绳模具引导所述中间绳穿过第二拉挤成型绳模具,所述中间绳以基本上无捻状态离开所述第二拉挤成型绳模具以形成无捻绳。
17.根据权利要求16所述的方法,其还包括:
通过引导所述纸条穿过所述第一拉挤成型绳模具的锥形部分来压紧所述纸条。
18.根据权利要求17所述的方法,其还包括:
通过引导所述中间绳穿过所述第二拉挤成型绳模具的锥形部分和恒定截面部分来压紧所述中间绳。
19.根据权利要求16所述的方法,其还包括:
在提供所述纸条之前精制用来形成所述基础纸张的纸浆,所述精制增加了所述纸条的强度性能。
20.根据权利要求19所述的方法,其还包括:
在形成所述基础纸张之前将强度添加剂添加到所述纸浆。
21.根据权利要求20所述的方法,其中所述强度添加剂包括淀粉和纤维素长丝中的至少一种。
22.根据权利要求16所述的方法,其还包括:
在形成所述无捻绳之前将所述纸条切割成多个纸条部分,所述切割增加了所述无捻绳的强度性能。
23.根据权利要求22所述的方法,其中所述切割包括对所述纸条进行切片和穿孔中的至少一种。
24.根据权利要求16所述的方法,其还包括:
通过抵靠PVOH润湿辊的顶部表面拉动所述无捻绳来浸渍所述无捻绳,以用水溶性PVOH粘合剂浸渍所述无捻绳。
25.根据权利要求24所述的方法,其中所述水溶性PVOH粘合剂包括水溶性增韧剂和保水剂中的至少一种。
26.根据权利要求25所述的方法,其中所述水溶性增韧剂包括聚丙二醇。
27.根据权利要求25所述的方法,其中所述保水剂包括羧甲基纤维素钠。
28.根据权利要求24所述的方法,其还包括:
加热所述无捻绳,所述加热促进涂覆在所述无捻绳上的PVOH的活化和所述无捻绳的压紧。
29.根据权利要求16所述的方法,其还包括:
从所述第二拉挤成型绳模具引导所述无捻绳穿过多个拉挤成型绳模具,所述多个拉挤成型绳模具中的每一个具有通道,所述通道的容积从所述多个拉挤成型绳模具中的第一个到每个接续的拉挤成型绳模具减小。
30.根据权利要求29所述的方法,其还包括:
通过抵靠PVOH润湿辊的顶部表面拉动所述无捻绳来浸渍所述无捻绳,以用水溶性PVOH粘合剂浸渍所述无捻绳,所述水溶性PVOH粘合剂包括保水剂和水溶性增韧剂中的至少一种。
31.根据权利要求30所述的方法,其还包括:
加热所述无捻绳以促进涂覆在所述无捻绳上的PVOH的活化和所述无捻绳的压紧,所述加热在所述无捻绳被引导穿过所述多个拉挤成型绳模具中的最后一个时发生。
32.根据权利要求16所述的方法,其还包括:
用粘合剂涂覆所述基础纸张,所述粘合剂包括PVOH。
33.根据权利要求32所述的方法,其还包括:
在引导从涂覆有PVOH基粘合剂的所述基础纸张提供的所述纸条穿过所述多个拉挤成型绳模具中的所述第一个之前,引导所述纸条穿过润湿系统,所述润湿系统提供液体溶液以活化所述PVOH。
34.一种用于形成纸带的设备,所述设备包括:
纸条传送系统,所述纸条传送系统被配置为传送多个纸条;
多个第一组拉挤成型绳模具,所述第一组拉挤成型绳模具中的每一个具有第一容器,所述第一容器被配置为接收所述多个纸条并将所述纸条压紧成中间绳;
具有多个第二容器的第二拉挤成型绳模具,所述第二容器被配置为接收所述中间绳并将所述中间绳压紧成无捻绳;以及
具有第三容器的拉挤成型带模具,所述第三容器被配置为接收所述无捻绳并将所述无捻绳压紧成所述纸带。
35.根据权利要求34所述的设备,其中所述第二容器包括:
入口部分,所述入口部分具有入口孔和形成锥形容积的锥形壁;以及
出口部分,所述出口部分具有出口孔和形成出口容积的恒定壁,所述中间绳从所述入口孔进入所述第二容器并从所述出口孔离开所述第二容器。
36.根据权利要求34所述的设备,其中所述第三容器包括:
入口部分,所述入口部分具有入口孔和形成锥形容积的锥形壁;以及
出口部分,所述出口部分具有出口孔和形成出口容积的恒定壁,所述无捻绳从所述入口孔进入所述第三容器并从所述出口孔离开所述第三容器。
37.根据权利要求34所述的设备,其还包括:
彼此相邻布置的多个第二拉挤成型绳模具。
38.根据权利要求37所述的设备,其还包括:
浸渍器皿,所述浸渍器皿定位成与所述多个第二拉挤成型绳模具中的第一个相邻,所述浸渍器皿被配置为用PVOH涂覆所述无捻绳。
39.根据权利要求38所述的设备,其中所述浸渍器皿包括辊,所述辊被配置为用水溶性PVOH粘合剂浸渍所述无捻绳,所述PVOH粘合剂包括保水剂和水溶性增韧剂中的至少一种。
40.根据权利要求39所述的设备,其还包括:
加热装置,所述加热装置被配置为加热所述多个第二拉挤成型绳模具中的至少一个,所述加热促进涂覆在所述无捻绳上的所述PVOH的活化和所述无捻绳的压紧。
41.根据权利要求34所述的设备,其还包括:
注射器,所述注射器被配置为当所述无捻绳被接收在所述拉挤成型带模具中时注射水溶性PVOH粘合剂。
42.根据权利要求34所述的设备,其还包括:
引导和压紧辊系统,所述引导和压紧辊系统被配置为在引导所述无捻绳穿过所述拉挤成型带模具之前压紧并固结所述无捻绳。
43.根据权利要求34所述的设备,其还包括:
带槽导辊,所述带槽导辊被配置为在引导所述无捻绳穿过所述拉挤成型带模具之前压紧并固结所述无捻绳。
44.根据权利要求34所述的设备,其还包括:
带干燥系统,所述带干燥系统被配置为加热离开所述拉挤成型带模具的所述纸带。
45.一种带成形机,包括:
纸绳传送系统,所述纸绳传送系统被配置为传送多根纸绳;以及
具有容器的拉挤成型带模具,所述容器被配置为接收并压紧所述纸绳以形成纸带。
46.根据权利要求45所述的带成形机,其还包括:
引导和压紧辊系统,所述引导和压紧辊系统被配置为在引导所述纸绳穿过所述拉挤成型带模具之前压紧并固结所述纸绳。
47.根据权利要求46所述的带成形机,其还包括:
带槽导辊,所述带槽导辊被配置为在引导所述纸绳穿过所述拉挤成型带模具之前压紧并固结所述纸绳。
48.根据权利要求45所述的带成形机,其中所述纸绳是加捻绳和无捻绳中的至少一种。
49.根据权利要求45所述的带成形机,其还包括:
带干燥系统,所述带干燥系统被配置为加热离开所述拉挤成型带模具的所述纸带;以及
卷轴,所述卷轴被配置为卷绕所述纸带以形成带卷。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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