CN114311859A - 制作具有波纹状介质和凸印介质的多层纸板的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制造纸板产品的系统和方法，其特征在于纸板产品中具有至少一种波纹状介质和至少一种凸印介质。纸板产品可以进一步包括一个或多个面层，这些面层黏接至波纹状介质、凸印介质或这两者。一般而言，波纹状介质可以表现为一种呈现交叉波纹化程序产生的凹槽以使得产生的凹槽与纸张产品的机器方向垂直(或至少不一致)的纸张产品。凸印介质的特征可在于纸张产品展现由线性凸印程序产生的凹槽，使得所产生的凹槽与该纸张产品的该机器方向对齐。线性凸印介质利用到纸在机器方向上的自然强度，因此所得纸板产品更加坚固且生产更加高效。

Description

制作具有波纹状介质和凸印介质的多层纸板的系统和方法
本申请是申请日为2017年3月31日，申请号为201780033139.8，名称为“制作具有波纹状介质和凸印介质的多层纸板的系统和方法”的发明专利申请的分案申请。
背景技术
现代造纸技术在造纸厂使用造纸机生成纸卷，而此纸卷继而可由纸板制造商用于生成纸板产品(即波纹状纸板)。结果，可以从连续工作的机器生产出纸卷。现代造纸机通常借由诸多物质造纸，其中包括木浆，木浆包含木纤维(但也可能使用其他纤维)。这些纤维趋于细长且适于并排对齐。纤维以可从造纸机的调浆箱进给至移动筛网上的浆料形式开始。在现代造纸机中，纤维倾向于彼此对齐并与筛网在其中移动的方向对齐。下层纤维的此对齐方向称为纸张的主要方向，并与机器方向一致。因此，主要方向通常简称为机器方向(machine direction，MD)，并且生成的纸张具有相关联的MD值。
当用纸张来制造纸板产品时，可以将纸板产品的多个部分或多层波纹化。传统的波纹机会沿纸张的交叉方向(cross direction，CD)对下层纸张产品进行波纹化，从而无法利用纸张在机器方向上的自然强度偏差。另外，由于纸板制作方案中的交叉波纹化技术，无法驾驭纸张在机器方向上更高的自然强度质量。因此，生产传统纸板产品的公司仍就固守纸板产品强度有限的陈旧生产工艺。
附图说明
结合附图，参照下述具体实施方式将会更好地理解并更容易领会权利要求书的各方面和许多附带优势。其中，图6至图11是源自美国专利申请案第15/077,250号的附图。在附图中：
图1为根据本文所述主题的一种或多种实施例的可以作为一个或多个纸板产品的一部分的波纹状介质的等距剖视图。
图2为根据本文所述主题的一种或多种实施例的可以作为一个或多个纸板产品的一部分的凸印介质的等距剖视图。
图3A和图3B为根据本文所述主题的一种实施例的具有至少一种波纹状介质和至少一种凸印介质的纸板产品的等距剖视图。
图4为根据本文所述主题的一种实施例的配置以生产图3A和3B及图5A和5B中的纸板产品的机器的各方面的图示。
图5A和图5B为根据本文所述主题的一种实施例的纸板产品的等距剖视图，该纸板产品具有波纹状介质和凸印介质并且具有置于这两种介质之间的面层。
图6为用于将纸张进给至传统波纹化台中的机器的各方面的图示。
图7为由图6的传统波纹化辊产生的波纹纸张产品的一部分的图示。
图8为根据本文所述主题的一种实施例的用于在机器方向上将纸张进给至凸印台中的机器的各方面的图示。
图9是根据本文所述主题的一种实施例的由图8的凸印辊产生的凹槽纸张产品的一部分的图示。
图10为根据本文所述主题的一种实施例的用于在机器方向上将纸张进给至刻划台中的机器的各方面的图示。
图11是根据本文所述主题的一种实施例的由图10的刻划辊产生的刻划纸张产品的一部分的图示。
具体实施方式
下面提出的讨论使得本领域技术人员能够制造并使用本文揭示的主题。在不脱离本具体实施方式的精神和范围的情况下，本文描述的一般性原理可应用于除上文详述外的其他实施例和应用。本发明并非旨在限于所示的实施例，而应当赋予与本文揭示或建议的原理和特性一致的最宽范围。
总体而言，本文所述的主题可以涉及一种用于制作由具有至少一种波纹状介质(有时称为波纹凹槽)和至少一种凸印介质(有时称为凸印凹槽)的纸张产品制成的纸板产品的系统和方法。纸板产品可进一步包括黏接至波纹状介质、凸印介质或这两者的一个或多个面层(有时称为衬垫或壁面)。一般而言，波纹状介质可以表现为一种呈现波纹化程序产生的凹槽以使得产生的凹槽与纸张产品的机器方向垂直(或至少不一致)的纸张产品。也就是说，波纹状介质具有纸张的交叉方向上的凹槽。凸印介质可以表现为一种呈现凸印程序产生的凹槽以使得产生的凹槽与纸张产品的机器方向对齐的纸张产品。
当制作纸板产品以使波纹状介质和凸印介质黏接并在任一外表面上侧接面层时，所得纸板产品的特性优于仅使用波纹状介质的传统纸板产品。这是因为凸印介质是使用利用到纸张产品机器方向的自然强度的线性凸印程序制成。在同一纸板产品中具有交叉波纹状介质和线性凸印介质的基本概念也可能存在其他排列，包括在波纹状介质与凸印介质之间安置面层并在纸板产品的一个或两个外壁上具有面层。下文参照图1至图5讨论本文揭示的主题的各种实施例的这些优点及附加方面。
在讨论各种实施例之前，本文提出关于交叉波纹化和线性凸印的简要讨论。如上简述，传统纸板产品包括传统制作的波纹状介质，例如交叉波纹状介质。交叉波纹状介质具有垂直于纸张产品的最下层纤维形成的凹槽。这就导致凹槽与大多数下层纤维错位，因此无法利用纸张的MD值的自然强度(若与CD值相比)。这样无法利用纸张的MD值会导致在制造纸板产品时丧失实现特定纸板强度的机会。也就是说，必然要用更多纸张(更重的纸张、更大的凹槽等)才能实现所需的纸板强度。
线性凸印介质与交叉波纹状介质的不同之处在于，产生的凹槽与纸张产品的MD值相一致。这就使得凹槽与大部分下层纤维对齐，因此充分利用纸张MD值的自然强度(若与CD值相比)。当要实现特定纸板强度时，利用纸张MD值可以提高纸板产品的制造效率。也就是说，仅需用更少的纸张(更轻的纸张、更小的凹槽等)就能实现所需的纸板强度。在2016年3月22日提交的题为“用于藉由相对于机器方凸印而在纸张产品中进行开槽的系统及方法(SYSTEM AND METHOD FOR INDUCING FLUTING IN APAPER PRODUCT BY EMBOSSING WITHRESPECT TO MACHINE DIRECTION)”的美国专利申请案第15/077,250号中更详细讨论制作、生成及使用线性凸印介质的各方面，该案全部内容出于全面目的以引用的方式并入本文。因此，将在本文的最后描述该美国专利申请案第15/077,250号的内容，现参照图1至图5予以讨论。
图1为根据本文所述主题的一种或多种实施例的可以作为一个或多个纸板产品的一部分的波纹状介质120的等距剖视图。该图示出可由如传统波纹化程序形成的波纹状介质120的一部分的等距视图。也就是说，借由在交叉波纹技术中使初始纸张产品穿过波纹化辊而形成凹槽121，使得凹槽121形成为与纸张产品的大部分下层纤维125垂直(例如，不一致)且与机器方向122不一致。如上文简要讨论，因为凹槽121在纸张的交叉方向上形成(例如，与大部分下层纤维125不一致)，所以交叉波纹状介质120不会利用纸张产品在机器方向上的自然强度。
尽管未能利用纸张在机器方向122上的自然强度，但生产图1的交叉波纹状介质120相对较为便宜并且通过便于购置的工业用波纹机就能广泛生产。这种波纹状介质120可为如下参照图3A/3B所讨论的纸板产品的一个部件/一层。
图2为根据本文所述主题的一种或多种实施例的可以作为一个或多个纸板产品的一部分的凸印介质130的等距剖视图。该图示出可由凸印程序形成的凸印介质130的一部分的等距视图。也就是说，藉由使用线性凸印技术使初始纸张产品通过凸印辊而形成凹槽131，使得凹槽131形成为与纸张的大部分下层纤维125一致。凹槽131也形成为与机器方向122一致。线性凸印介质130在纸张的机器方向122上形成凹槽131(例如，与大部分下层纤维125一致)时会利用纸张在机器方向122上的自然强度。因此，线性凸印介质130确实利用到纸张在机器方向122上的自然强度。这种凸印介质130可以是如下参照图3A/3B所讨论的纸板产品的另一组件/另一层。
图3A和图3B为根据本文所述主题的一种实施例的具有至少一种波纹状介质120和至少一种凸印介质130的纸板产品100的等距剖视图。在该实施例中，纸板产品包括四层：第一面层110、波纹状介质120、凸印介质130以及第二面层140。如图所示，第一面层110可形成耦接至第一波纹状介质120的一侧的顶侧外壁(虽然与纸板产品100的对齐的顶部/底部方向基准为任意)。耦接可通过施加至波纹状介质120的顶侧上的各凹槽的顶点的黏合剂，使得面层110被胶合至在其中施加黏合剂的波纹状介质120。在其他实施例中，可在耦接至波纹状介质120之前向整个面层110施加胶合剂。
同样，第二面层140可形成耦接至凸印介质130的一侧的底侧外壁(再次指出，顶部/底部方向基准为任意)。耦接可通过施加至凸印介质130的底侧上的各凹槽顶点的黏合剂，使得面层140胶合至施加黏合剂的凸印介质140。在其他实施例中，可在耦接至凸印介质130之前向整个面层140施加胶合剂。
更进一步，波纹状介质120及凸印介质130也可使用黏合剂而彼此黏合。波纹状介质120的凹槽在交叉方向上对齐，而凸印介质130的凹槽在机器方向上对齐，因此这两种介质之间的接触点将位于相应凹槽顶点的交叉处。通过这种方式，波纹状介质120与凸印介质130相对于彼此固定，因为黏合剂将一种介质直接固定在另一种介质上。
将所有这四层组装并黏接后，所得纸板产品100比传统纸板产品更加坚固，因为线性凸印介质130利用了下层纸张产品的优异MD值。从图3B中还可看出，这五层在组装后使得凸印介质130的凹槽与波纹状介质120的凹槽垂直(或至少不一致)。这就导致附加的纸板强度，因为相应介质的凹槽相对于彼此垂直(或至少是不一致的)。图中未示出的其他实施例可以包括介质与面层的任何组合，使得至少一种介质是波纹状介质120，而至少一种介质是凸印介质130。
在图3A/3B所示的实施例中，波纹状介质120显示为具有凹槽轮廓(称为C形凹槽)。凹槽轮廓是具体说明诸如凹槽高度、凹槽间距、每直线脚的凹槽数等各种凹槽量度的一组标准化参数。其他标准化凹槽轮廓包括A形凹槽、B形凹槽、E形凹槽、F形凹槽和R形凹槽。因此，在该实施例中，波纹状介质120包括正弦形状的C形凹槽图案。更进一步，凸印介质130也显示为具有C形凹槽轮廓，但显然，凹槽相对于下层纸张的机器方向呈线性。凸印介质130还具有不同的形状，因为凹槽轮廓的特征在于三角形图案。在图中未示出的其他实施例中，凸印介质130可具有与波纹状介质120不同的凹槽轮廓，诸如E形凹槽轮廓。
在又一些其他实施例中(同样未示出)，波纹状介质120和凸印介质130的凹槽在组装时可以彼此对齐。波纹状介质120仍会具有在纸张的交叉方向上产生的波纹化凹槽，而凸印介质130仍会具有在纸张的机器方向上产生的凹槽。但是，在纸板组装过程中，两种介质中的某一种可以转换90度，以使两种介质120和130的凹槽对齐，同时仍利用到利用纸张的MD值的线性凸印介质130。
在图中未示出的另一种实施例中，纸板产品100可以包括如图3A/3B的纸板产品中所示的四层，但纸板产品100可以包括刻划介质(未示出)来代替凸印介质130。刻划介质可以通过刻划过程展现凹槽轮廓，使得刻划实际上产生开槽介质。因此，在该实施例中，纸板产品100可以包括第一面层110、波纹状介质120、刻划介质(未示出)以及第二面层140。进一步的实施例可以包括在机器方向上或在交叉方向上在一个或两个面层110和140上的附加刻划。
如参照图3A/3B所讨论，产生的凸印介质130的凹槽与机器方向122一致。因此，纸张的长的下层纤维125(图2)与凹槽方向保持对齐。使长的下层纤维125(图2)与相应凹槽对齐导致凹槽与纸张的更大MD值一致(与CD值相比)。交叉波纹化技术必然导致凹槽与纸张的CD值一致。区别在于，线性凸印程序借由在机器方向上对齐凹槽来利用纸张的MD值。因此，产生凹槽的凸印程序允许使用更少的总纤维来实现所得纸板产品(诸如纸板产品100)的特定强度。
这样具有线性凸印介质130的纸板产品能够进一步提高多层次效率，并成功重新平衡造纸商与纸板制造商/纸箱制造商的利益。首先，线性凸印允许造纸商在最初向造纸机筛网上倾倒纸浆纤维时不再需要小心控制纸浆纤维的对齐(更确切而言，纸浆纤维的错位)。为了提高交叉方向上的强度，造纸商可采用包括调浆箱的造纸机，该调浆箱在机器方向上削弱下层长纤维的自然对齐。利用线性凸印会减少或消除在交叉方向上提高强度的需要。因此，造纸商能够致力于提升造纸机的速度。
其次，纸板制造商采用较少的纸张材料就能生产纸板产品。本文所讨论的线性凸印介质130仅需较少的材料就能生产开槽介质。也就是说，在传统的波纹机中，开槽介质所需的纸张多于面层部分所需的纸张(在线性条件下)。因此，达成双重效率增益：通过使凹槽和面层的MD值一致，在制造波纹状纸板中使用较少的总体纸张量，并且所得纸板的强度更高。
如参照图1和图4讨论的实施例具有呈现正弦曲线形状的凹槽的波纹状介质120。更进一步，凸印介质130显示为具有三角形凹槽轮廓。然而，其他实施例可能包括任一种介质的凹槽的不同形状，包括锯齿形、梯形或任何曲线形状。下面参照图4的机器讨论图1至图3的纸板产品的附加方面。
图4为根据本文所述主题的一种实施例的配置以制作图1中的纸板产品100的机器400的各方面的图示。在该实施例中，机器包括用于制作纸板产品的五个进给辊410、420、430、440和445。这些进给辊包括第一面层进给辊410、波纹状介质进给辊420、凸印介质进给辊430、第二面层进给辊440和中间面层进给辊445。应当指出，纸张在波纹化之前卷绕在波纹状介质进给辊420上，并且纸张在凸印之前卷绕在凸印介质进给辊430上。各相应进给辊的纸张的重量及组成可以不同并且专门针对各自用途而设计。
来自各纸卷的纸张可从各相应纸卷退绕并且朝向经配置以将各层纸张组合在一起形成所得纸板产品的组合器450进给。在各种实施例中，机器400中的进给辊的组合可与图4中所示的组合不同。例如，如图4所示的进纸辊的配置可以制作具有五层的纸板产品(如下参照图5A/5B所讨论)。为了制作图3A/3B的纸板产品100，可以仅使用四个进纸辊；这一实施例中的进纸辊将包括第一面层进给辊410、波纹状介质进给辊420、凸印介质进给辊430和第二面层进给辊440。参照图4的其他讨论着重于该实施例。
在进入组合器450之前，来自进给辊的至少一些纸张可穿过用于将纸张形成介质的台架。如本文和行业中所使用，介质可指已形成为具有凹槽的纸张的纸张产品。因此，波纹状介质进给辊420可以将纸张进给至彼此对齐的第一波纹化辊421a和第二波纹化辊421b中。随着纸张退离波纹化台(例如，波纹化辊421a和421b)，它变成如上参照图1所讨论的波纹状介质120。然后，波纹状介质120被进给至组合器450中以与其他材料组合。同理，凸印介质进给辊430可将纸张进给至彼此对齐的第一凸印辊431a和第二凸印辊431b中。随着纸张退离凸印台(例如，凸印辊431a和431b)时，它变成如上文参照图2所讨论的凸印介质130。然后，凸印介质130被进给至组合器450中以与其他材料组合。
在制作图3A/3B的纸板产品的实施例中，通过使用诸如黏接、固化、润湿、干燥、加热和化学处理等各种技术，在组合器450中将第一面层110、波纹状介质120、凸印介质130和第二面层140组合。所得纸板产品100具有至少一种交叉波纹状介质120和至少一种线性凸印介质130。
其他机器400的实施例可以经配置以制作具有不同纸张、面层和介质布局的不同纸板产品。例如，可以包括中间面层进给辊445，用以进给待布置于交叉波纹状介质120与线性凸印介质130之间的中间面层446。因此，可以将五层进给至组合器450，以制作使这五层组装在一起的纸板产品。下面参照图5A/5B来讨论这种纸板产品。
图5A和图5B为根据本文所述主题的一种实施例的纸板产品500的等距剖视图，该纸板产品500具有波纹状介质120和凸印介质130并具有置于这两种介质120和130之间的中间面层446。在该实施例中，纸板产品500包括五层：第一面层110、波纹状介质120、中间面层446、凸印介质130和第二面层140。如图所示，第一面层110可以形成耦接至波纹状介质120一侧的顶侧外壁(但关于纸板产品500对齐的方向基准为任意)。耦接可以通过施加到波纹状介质120的顶侧上的每个凹槽顶点的黏合剂，使得面层110耦接至施加黏合剂的波纹状介质120。同样，第二面层140可以形成耦接至凸印介质130一侧的底侧外壁(再次指出，方向基准为任意)。耦接可通过施加至凸印介质130的底侧上的各凹槽顶点的黏合剂，使得面层140胶合至施加黏合剂的凸印介质130。
另外，波纹状介质120和凸印介质130也可以通过使用黏合剂而胶合至中间面层446。通过这种方式，波纹状介质120与凸印介质130相对于彼此黏接，因为黏合剂使各种介质保持在中间面层446上。将所有这五层组装并黏接后，所得纸板产品500比传统纸板产品更加坚固，因为线性凸印介质130利用了下层纸张产品的优异MD值。从图5B中还可看出，这五层在组装后使得凸印介质130的凹槽与波纹状介质120的凹槽垂直(或至少不一致)。这就产生额外的纸板结构和强度，因为相应介质的凹槽彼此相对垂直(或至少不一致)。
本文所讨论的主题适于各种修改和替代构造，但在附图中显示并在上文详细阐述本文说明的某些实施例。然而，应当理解，这并非旨在将权利要求限制于所揭示的具体形式，相反，这旨在涵盖权利要求的精神和范围内的所有修改、替代构造和等同方案。
以下是美国专利申请案第15/077,250号的以引用的方式并入本文的内容。
如果在造纸工艺结束时卷绕纸张，纸卷就是在机器方向上卷绕的纸张。由于下层纤维在纸张的机器方向上对齐，与垂直于机器方向的交叉方向(cross direction，CD)相比，纸张本身在机器方向上表现出更高的强度。也就是说，纸张在交叉方向上比机器方向上更容易弯曲、折叠或变形，这是因为CD值小于MD值。
当使用纸张来制造纸板产品时，用于纸板产品的纸张部分可为波纹状。传统的波纹机将沿纸张的交叉方向(CD)对下层纸张产品进行波纹化，从而无法利用到纸张在机器方向上的自然强度偏差。造纸商尝试在将纤维进给至造纸机的调浆箱处的初筛时破坏纤维的自然对齐，这种解决方案会增强交叉方向强度(但却有损于机器方向强度)。但这种解决方案会降低造纸机的运行速度以及造纸机的效率。因此，传统的波纹化技术牺牲了造纸效率才能在交叉方向上实现更高的纸张强度。另外，纸板制作方案中的交叉波纹化技术无法驾驭纸张在机器方向上更高的自然强度质量。
总体而言，本文揭示的主题可以涉及一种用于在纸张的机器方向上在纸张中产生凹槽的系统和方法。在传统纸板制作的制造设置中，纸卷可以在机器方向上退绕且在交叉方向上波纹化。在交叉方向上的波纹化无法利用纸张的MD值。通过在与纸张的下层纤维(例如，机器方向)相同的方向上进行凸印或刻划产生凹槽利用到用于在纸板产品中创建开槽介质的纸张在机器方向上的自然强度。
在一种实施例中，一种制作用于纸板产品的凹槽的方法包括在机器方向上从纸卷退绕纸张。随后，凸印台或刻划台对纸张进行凸印或刻划以产生凹槽。所产生的凹槽同样与纸张的机器方向对齐，从而使凹槽与较高的MD值(与CD值相比)相符。另外，与传统波纹化相比，用于凹槽的线性凸印纸张或刻划纸张大幅减少卷取量。参阅图6至图11所讨论的实施例的详细描述，这些及其他方面将更为显而易见。
图6为用于将纸张进给至传统波纹化辊中的机器9100的各方面的图示。当然，传统的波纹机会具有若干额外的方面和部件，但出于讨论目的，仅需如图6所描绘的这些部分。在该图中，可以从进给辊退绕纸卷9110，以便可以在第一方向9122上向适于定形、裁切、模制、组合或以其他方式将纸张9110变成新产品的机器进给纸张9120的前缘。简明起见，在图6中仅示出波纹化台。因此，随着从纸辊9110退绕纸张9120，纸张9120在第一方向9122上传送。
图6中的纸张9120可以被进给至波纹器中，该波纹机包括第一波纹化辊9130a，该第一波纹化辊9130a与第二波纹化辊9130b对齐以与之协作。因此，随着在第一波纹化辊9130a与第二波纹化辊9130b之间进给纸张9120，波纹化辊中的肋条使纸张形成所需的凹槽形状。也就是说，纸张9120按照网状序列围绕第一波纹化辊9130a和第二波纹化辊的肋条形成，产生波纹状纸张。所得产品是凹槽纸张9150，其展现出与各波纹化辊9130a和9130b的肋条形状相似的形状。凹槽纸张9150则可称为波纹状介质并且可以与附加的纸张结合使用以形成波纹状纸板，其具有胶合至一个或多个面层的一个或多个波纹状介质。
对纸张进行波纹化以便用于制造波纹状纸板的某一问题在于，开槽介质所需的纸张明显多于面层所需的纸张。这是非常明显的问题，因为围绕波纹化肋条形成并折叠纸张时，走纸的总体长度相比波纹状纸板产品的平坦面层部分而言变得行程更长。该线性差异通常称为“卷取系数(take-up factor)”。根据凹槽的尺寸，卷取系数可能相当高(例如，对于常见的C形凹槽轮廓而言达到43％)。在图6中的波纹机9100上按高达每分钟1500英尺的速度制造凹槽纸张9150。
在专门生产纸卷的造纸厂生产纸张。随后，将纸卷运送到纸板制作工厂，机器(将其中某些部分示为图6中的机器9100)可坐落于这些制纸板工厂中。由造纸实体来完成造纸工序，并且由不同的实体来生产纸板产品，因此各实体的利益经常发生分歧。
一种利益分歧的实例包括在造纸厂生产下层纸张9120的方法和机器。如图6中的展开部分所示，纸张的下层纤维9125趋于细长且在机器方向9122上彼此相互对齐。随着造纸机的速度加快，从调浆箱快速向外进给浆料，下层纤维自然趋于进一步沿造纸机的机器方向对齐。这就产生最终的纸张产品，其具有在机器方向上对齐的最下层纤维。如下文进一步讨论，纸板制造商可能倾向纸张中具有高度错位的纤维(例如，不限机器方向而朝向所有方向排列的纤维)。在讨论原因之前，先讨论造纸工艺的其他方面。
如上所述，纸张9120的机器方向表现出比纸张的交叉方向更大的强度特性(MD值)以及更大的抗弯曲性(CD值)。这主要是由于造纸的性质促使下层纤维在机器方向上对齐。当然，当随后在下一个制造阶段退绕纸卷9110时，如图6所示，纸张9120的机器方向与波纹化程序的机器方向9122保持对齐。
在图6的机器9100中，波纹化辊9130a和9130b在纸张9120的交叉方向上对纸张进行波纹化。也就是说，对纸张9120进行波纹化相对于机器方向9122而言并非呈线性，并且任何所得凹槽的方向既垂直于波纹机方向9122也垂直于纸张9120的机器方向。参照图7对此予以详述。
图7为由图6的传统波纹机9100产生的所得波纹纸张产品9150的一部分的图示。该图示出凹槽纸张9150的一部分的等距视图。图7中示出机器方向9122，其垂直于凹槽方向，因为凹槽处于纸张的交叉方向。如图所示，下层纤维9125与纸张的机器方向保持对齐，这个纸张的机器方向同样与波纹机方向9122对齐。然而，凹槽是垂直于最下层的纤维9125形成。这就导致凹槽与纤维错位，因此不会利用到纸张的MD值的自然强度(若与CD值相比)。这样无法利用纸张的MD值会导致实现特定纸板强度时降低制造纸板产品的效率。也就是说，必然要用更多的纸张(更重的纸张、更大的凹槽等)才能实现所需的纸板强度。
为了提高纸张中的CD值(出于纸板制作的特殊目的)，造纸商可能需要有意尝试错开下层纤维，以使纸张产品在交叉方向上的强度更高。这可能导致机器方向上的强度下降，但由于在交叉方向上对纸张产品进行波纹化，最终会在完成的纸板产品或纸箱产品中形成更高的强度。通常，通过在造纸机上的调浆箱处进行搅拌实现有意地错开下层纤维，但这却会以造纸机的速度为代价。
因此，纸板制造商更倾向于CD值较大的纸张产品，因为波纹机会在交叉方向上进行波纹化。然而，造纸商则更倾向于生产下层纤维在机器方向上对齐的纸张(例如，MD值更大)，因为这种对齐无需繁复的设备并允许造纸机在更快的速度下运行。这种利益分歧则会导致造纸商在效率上或纸板制造商在产品上让步，而这皆因交叉方向的波纹化所致。本发明的其余部分阐述重新均衡这种利益的线性凸印或线性刻划技术。
图8为根据本文所述主题的一种实施例的用于在机器方向上将纸张进给至凸印台中的机器9200的各方面的图示。在该实施例中，可以退绕纸卷9110，以便将纸张9120进给至凸印台中的一对凸印辊9230a和9230b中。凸印辊9230a和9230b包括与机器方向9122对齐的肋条，如图8的展开框所示。也就是说，凸印辊9230a和9230b的凹沟和凹谷将在机器方向9122上产生凹槽，其同样与纸张的较大MD值相一致。另外，凸印台可以具有附加的特征，其中包括适于调节纸张的部分，诸如加热、润湿或加湿区段。简洁起见，本文不再进一步讨论创建线性凸印的凹槽的这些及其他额外方面。
凸印是通过凸印辊9230a和9230b使纸张伸展和变形的程序。通过凸印辊9230a与配对凸印辊9230b紧密对齐来挤压纸张9120时，纸张9120趋于远离凸印辊9230a和9230b之间的接触点伸展。此时，由于纸张在交叉方向上伸展，所得的凸印纸张9250具有更宽的宽度。但是，凸印纸张9250此时包括凹槽，使得预凸印纸张9120的原始宽度几乎等同于所得开槽介质的宽度。另外，纸张9120的长度(如由纸张9120的机器方向限定)也保持不受凸印程序的影响。
如下在图9中进一步讨论，凸印程序产生几乎为零的卷取系数，在一些应用中，产生为零的卷取系数。这是因为凹槽并非简单地围绕波纹化肋条形成，而实际上是拉伸形成所需的图案。该凸印图案随后产生类似于波纹化的凹槽图案。因此，通过凸印产生凹槽会使效率大幅提高(例如，就C形凹槽轮廓而言，使伸长系数减小达43％)，同时还会利用到构成开槽介质9250的纸张的MD值。
在图8的实施例中，凸印辊9230a和9230b的凹沟和凹谷呈曲线，这样就能产生正弦曲线形凹槽。其他实施例可以包括三角形图案、锯齿形图案、半矩形图案或任何其他的凸印图案，由此在通过凸印辊9230a和9230b进给的下层纸张9120中产生某种形状的凹槽。在其他实施例中，凸印辊中只有一个可能具有产生凹槽的特定形状，同时配对辊可能呈平坦状(未示出)。在又一些实施例中，机器9200可以包括用于第二凸印台和第三凸印台的附加凸印辊(未示出)，用来产生或加强所需的凹槽。
图9为根据本文所述主题的一种实施例的由图8的凸印台产生的所得凹槽纸张产品9250的一部分的图示。如参照图8所讨论，产生的凹槽与机器方向9122一致。因此，纸的下层长纤维9125与凹槽方向保持对齐。使下层长纤维与凹槽对齐导致凹槽与纸张的更大MD值一致(与CD值相比)。图6的机器9100的交叉波纹化技术必然会形成与纸张的CD值相一致的波纹化，故使用图8的机器9200的线性凸印程序通过使凹槽在机器方向上对齐而利用纸张的MD值。因此，图8的机器9200的产生凹槽的凸印程序使用更少的总纤维就能实现波纹状纸板的特定强度。
这样的线性凸印系统和方法能够产生多层次的效率并且成功地重新平衡造纸商与纸板制造商/纸箱制造商的利益。首先，线性凸印允许造纸商在最初向造纸机筛网上倾倒纸浆纤维时不再需要小心控制纸浆纤维的对齐(更确切而言，纸浆纤维的错位)。重申一遍，为了提高交叉方向上的强度，造纸机可以包括尝试对抗下层长纤维在机器方向上自然对齐的调浆箱。利用线性凸印会减少或消除在交叉方向上提高强度的需要。因此，造纸商能够致力于提升造纸机的速度。
其次，纸板制造商采用较少的纸张材料就能生产纸板产品。本文所讨论的线性凸印系统和方法产生的开槽介质仅需较少的材料就能进行生产。也就是说，在传统的波纹机中，开槽介质所需的纸张多于面层部分所需的纸张(在线性条件下)。因此，达成双重效率增益：通过使凹槽与面层的MD值一致，在制造波纹状纸板中使用较少的总体纸张量，并且所得的纸板中具有较高的强度。
如参照图8和图9讨论的实施例具有产生凹槽的正弦曲线形状的凸印台。然而，其他实施例可以包括凸印辊的不同形状(诸如，三角形、锯齿形等)或更加简单的刻划台。参照图10和图11讨论的实施例是由除参照图8和图9所讨论的实施例的正弦曲线形状以外的程序成形或形成的凹槽的实例。
图10为根据本文所述主题的一种实施例的用于在机器方向上将纸张进给至刻划台中的机器的一部分的图示。在该实施例中，可以退绕纸卷9110，以便将纸张9120进给至刻划台中的一对刻划辊9330a和9330b中。刻划辊9330a和9330b包括与机器方向9122对齐的肋条，如图10的展开框中所示。也就是说，刻划辊9330a和9330b的凹沟和凹谷将在机器方向9122上产生导致凹槽的刻划，其同样与纸张9120的机器方向相对齐。
类似于凸印，刻划是通过刻划辊9330a和9330b使纸张伸展或变形的程序。当通过刻划辊9330a与配对刻划辊9330b紧密对齐来挤压纸张9120的一部分时，纸张9120趋于远离刻划点伸展。
此时，由于纸张在交叉方向上伸展，所得的刻划纸张9350具有较宽的宽度。但是，刻划纸张9350此时包括凹槽，以使预刻划纸张9120的原始宽度几乎等同于所得开槽介质的宽度。另外，纸张9120的长度(如由纸张9120的机器方向限定)也保持不受刻划程序的影响。如前文关于凸印所述，刻划程序形成几乎为零的卷取系数。这是因为凹槽并非简单地围绕波纹化肋条形成，而实际上是拉伸形成所需的图案。该刻划图案随后产生类似于波纹的凹槽图案。因此，通过刻划产生凹槽会提高效率，同时还能利用构成开槽介质9350的纸张的MD值。
图11为根据本文所述主题的一个实施例的由图10的刻划辊产生的所得刻划纸张产品的一部分的图示。在图11中，以稍夸张的方式示出从平坦纸张所产生的形状变化，由此刻划导致不同的凹槽三角形状。使用三角形锯齿凸印台，这种不同的三角形图案会更加明显，但概念上仍保持不变。由刻划辊9330a和9330b所产生的刻划使得在纸张机器方向上产生的凹槽与波纹机方向9122以及纸张本身的细长纤维9125对齐。
1.第一方面，本申请提供一种提高效率的制造纸张产品的方法，所述方法包括：
在第一方向上从纸卷退绕纸张；
在所述第一方向上将退绕的纸张进给至一对或多对凸印辊中；以及
在所述第一方向上在所述纸张中产生凹槽。
2.根据第一方面所述的方法，其进一步包括：当在所述纸张中产生凹槽时，拉伸所述纸张。
3.根据第一方面所述的方法，其进一步包括：将所述凹槽纸张与一个或多个附加纸张产品相组合，以形成纸板产品。
4.根据第一方面所述的方法，其进一步包括：
在所述第一方向上将所述凹槽纸张进给至裁纸机中；以及
按一个或多个间隔裁切所述凹槽纸张。
5.根据第一方面所述的方法，其进一步包括：
在所述第一方向上将所述凹槽纸张进给至施胶机中；以及
将所述凹槽纸张胶合至一个或多个面层。
6.根据第一方面所述的方法，其进一步包括：
在所述第一方向上将所述凹槽纸张进给至纸板制作机中；将无槽纸张与所述凹槽纸张协同地进给至所述纸板制作机中；以及
制作纸板产品，其使得所述凹槽纸张相对于所述无槽纸张形成零卷缩。
7.根据第一方面所述的方法，其中，从所述纸卷退绕的纸张包括MD值大于CD值的纤维图案。
8.根据第一方面所述的方法，其中，所述第一方向包括机器方向。
9.根据第一方面所述的方法，其中，所述第一方向包括相对于下层对齐纤维的所述纸张的机器方向。
10.第二方面，本申请提供一种提高效率的制造纸张产品的方法，所述方法包括：
在第一方向上从纸卷退绕纸张；
在所述第一方向上将退绕的纸张进给至一对或多对刻划辊中；以及
在所述第一方向上在所述纸张中进行刻划。
11.根据第二方面所述的方法，其进一步包括：当在所述纸张中进行刻划时，拉伸所述纸张。
12.根据第二方面所述的方法，其进一步包括：将所述刻划纸张与一个或多个附加纸张产品相组合，以形成纸板产品。
13.根据第二方面所述的方法，其进一步包括：
在所述第一方向上将所述刻划纸张进给至纸板制作机中；
将无刻纸张与所述刻划纸张协同地进给至所述纸板制作机中；以及
制作纸板产品，其使得所述刻划纸张相对于所述无刻纸张形成零卷缩。
14.根据第二方面所述的方法，其中，从所述纸卷退绕的纸张包括MD值大于CD值的纤维图案。
15.根据第二方面所述的方法，其中，所述第一方向包括机器方向。
16.根据第二方面所述的方法，其中，所述第一方向包括相对于下层对齐纤维的所述纸张的机器方向。
17.第三方面，本申请提供一种机器，包括：
纸张进给辊，其经配置以在机器方向上将纸张进给至后续阶段；以及
凹槽产生台，其经配置以在所述机器方向上接收所述纸张且配置以在所述机器方向上在所述纸张中产生凹槽。
18.根据第三方面所述的机器，其中，所述凹槽产生台进一步包括一对凸印辊，其经配置以在进给至所述凹槽产生台的纸张中产生正弦曲线形凹槽。
19.根据第三方面所述的机器，其中，所述凹槽产生台进一步包括一对凸印辊，其经配置以在进给至所述凹槽产生台的纸张中产生三角形凹槽。
20.根据第三方面所述的机器，其中，所述凹槽产生台进一步包括一对刻划辊，其经配置以在进给至所述凹槽产生台的纸张中产生刻划的凹槽。
本文所讨论的主题适于各种修改和替代构造，但在附图中显示并在上文详细阐述本文说明的某些实施例。然而，应当理解，这并非旨在将权利要求限制于所揭示的具体形式，相反，这旨在涵盖权利要求的精神和范围内的所有修改、替代构造和等同方案。

Claims (9)

1.一种制造具有改进结构的纸板产品的方法，所述方法包括：
在机器方向上对具有初始宽度的第一纸张进行凸印，所述凸印是通过将所述第一纸张穿过一对凸印辊而进行的，所述一对凸印辊具有分别对齐的隆起和凹沟，所述凸印形成具有在机器方向上产生的凸印凹槽并保持所述初始宽度的凸印介质；
在交叉方向上对第二纸张进行波纹化，所述波纹化是通过将所述第二纸张穿过一对波纹化辊而进行的，所述一对波纹化辊具有分别匹配的隆起和凹沟，所述波纹化形成具有在交叉方向上产生波纹化凹槽的波纹状介质；以及
使所述凸印介质相对于所述波纹状介质黏接。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括将所述凸印介质直接黏接至所述波纹状介质。
3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括将所述波纹状介质黏接至第一面层的第一侧且将所述凸印介质黏接至第二面层的第一侧。
4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括将面层黏接至所述凸印介质，使得所述面层被安置成与所述波纹状介质分置。
5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括将面层黏接至所述波纹状介质，使得所述面层被安置成与所述凸印介质分置。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述凸印介质包括具有E形凹槽轮廓的凹槽，并且所述波纹状介质包括具有C形凹槽轮廓的凹槽。
7.一种机器，其包括：
第一纸张进给辊，所述第一纸张进给辊经配置以将纸张进给至波纹化台；
第二纸张进给辊，所述第二纸张进给辊经配置以将具有初始宽度的纸张进给至凸印台；
至少一对波纹化辊，所述至少一对波纹化辊具有分别匹配的隆起和凹沟，并且所述至少一对波纹化辊经配置以对进给至波纹化台的纸张进行交叉波纹化，以制成具有波纹化凹槽的交叉波纹状介质；
至少一对凸印辊，所述至少一对凸印辊具有分别对齐的隆起和凹沟，并且所述至少一对凸印辊经配置以对进给至凸印台的纸张进行线性凸印，以制成具有凸印凹槽并保持所述初始宽度的线性凸印介质；
用于将所述交叉波纹状介质与所述线性凸印介质组合的台架。
8.根据权利要求7所述的机器，其进一步包括：
第三纸张进给辊，其经配置以将第一面层进给至所述组合的台架，使得所述第一面层黏接至所述交叉波纹状介质和所述线性凸印介质中的一个，以使面层与所述波纹状介质和所述凸印介质的组合相结合；以及
第四纸张进给辊，其经配置以将第二面层进给至所述组合的台架，使得所述第二面层黏接至所述交叉波纹状介质和所述线性凸印介质中的另一个。
9.根据权利要求7所述的机器，其进一步包括第四纸张进给辊，其经配置以将面层进给至所述组合的台架，使得所述面层黏接至所述交叉波纹状介质且黏接至所述线性凸印介质。
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