较低湿压降的限制小孔干燥介质及以此制造纸张的方法技术

本发明专利技术提供一种干燥纤维素纤维结构的装置。该装置包括具有穿透的孔的微孔介质。孔为干燥过程中气流的限制小孔。穿过微孔介质有较低的压降。较低的压降降低了干燥过程中的能量消耗，且／或以一定的能量消耗获得更高的干燥效果。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于吸湿性初期纸幅的装置，初期纸幅通过空气穿透式干燥形成纤维素纤维结构，特别涉及一种在空气穿透式干燥过程中可节能的装置。
技术介绍
吸湿纸幅包括纤维素结构、吸湿泡沫材料等。纤维素纤维结构已经成为日常生活用品的主要成分。在面巾纸、卫生纸和纸手巾中都可以找到纤维素纤维结构。在纤维素纤维结构的制造过程中，将分散在液体载体中的纤维素纤维浆沉淀在成型丝网上以制成初期纸幅。制成的潮湿初期纸幅可以通过已知装置中的任一种或几种的组合进行干燥，但这些已知方法都会影响制成的纤维素纤维结构的特性。例如，干燥装置和过程可能影响制成的纤维素纤维结构的柔软性、纸张厚度、抗拉强度和吸湿性。用于干燥纤维素纤维结构的方法和装置也影响制造该结构的速度，而这种速度是不应该受到这种干燥方法和装置限制的。一种干燥装置的实例是毛毡带。毛毡干燥带被长期使用，通过液体载体的毛细流动渗透进与初期纸幅保持接触的可渗透毛毡介质来完成对初期纤维素纤维结构的脱水。然而，将纤维素纤维结构脱水到毛毡带中以及使用毛毡带脱水会导致要被干燥的初期纤维素纤维结构总体上处于均匀压缩和压实状态。制成的纸张通常较硬且触摸起来不柔软。毛毡带干燥也可以辅之以真空装置或者一对相对的压力辊。压力辊使得与纤维素纤维结构相对的毛毡的机械压缩达到最大。毛毡带干燥实例在1982年5月11日授予Bolton的4，329，201号美国专利和1989年12月19日授予Cowan等的4，888，096号美国专利中都有说明。通过真空脱水且不使用毛毡带干燥纤维素纤维结构的方法为本领域中的技术人员所熟知。纤维素纤维结构的真空脱水是当水分以液体形式存在时机械地从纤维素纤维结构中去除水分。而且，如果与模塑型板带一起使用，真空就使得纤维素纤维结构中各分离区域偏转到干燥带偏转吸管中，从而使纤维素纤维结构的不同区域具有了不同的水分。类似地，通过真空装置并辅之以利用具优选孔尺寸的多孔烘缸形成的毛细管渗流来干燥纤维素纤维结构也是本领域中技术人员所熟知的。这种真空驱动的干燥技术实例在具有共同受让人的1985年12月3日授予Chuang等的4，556，450号美国专利和1990年11月27日授予Jean等的4，973，385号美国专利中都有说明。在另一种干燥工艺中，通过空气穿透式干燥法干燥纤维素纤维结构的初期纸幅已经取得巨大成功。在典型的空气穿透式干燥方法中，带孔的透气干燥带支撑着要被干燥的初期纸幅。热气流穿过纤维素纤维结构然后通过透气带，或者相反。气流主要通过蒸发来干燥初期纸幅。与透气带中的小孔相重合并被偏转吸入小孔中的区域得以优先干燥。与透气带中的凸起部分相重合的区域被气流干燥的程度要轻些。对用于空气穿透式干燥法中的透气带所作的几项改进已经在本领域中实现了。例如，透气带可被制成为具有高开放区，例如至少40％。或者，可制成透气性降低的带子。可通过添加树脂混合物以堵塞带子上织纱之间缝隙的方式来降低透气性。可以将干燥带浸渍上金属颗粒以增强其导热性并降低其热辐射系数，或者还有一种方法，用包含连续网格的光敏树脂制成干燥带。干燥带特别应适应高温气流，至少达815摄氏度(1500华氏度)。这类空气穿透式干燥技术的实例在下列专利中都可以找到1975年7月1日再颁给Cole等的Re．28，459号美国专利；1979年10月30日授予Rotar的4，172，910号美国专利；1981年2月24日授予Rotar等的4，251，928号美国专利；1985年6月9日授予Torkhan且具有共同受让人的4，528，239号美国专利，该专利包括在此处的参考文献中；1990年5月1日授予Todd的4，921，750号美国专利。另外，为了调整还处于等待干燥的初期纸幅状态的纤维素纤维结构，在本领域中已经做了几项尝试。这些尝试使用干燥带或者带有Yankee罩的红外干燥器。干燥方法的实例在1986年4月22日授予Smith的4，583，302号美国专利和1990年6月24日授予Sundovist的4，942，675号美国专利中都有说明。上述技术、甚至是特别针对空气穿透式干燥的技术都解决不了干燥多区域纤维素纤维结构时所遇到的问题。例如，纤维素纤维结构的第一区与第二区相比具有较小的绝对湿度、密度或定量，但与第二区相比就具有相对较高的空气流动能力。这种相对较高的空气流动能力的产生是因为第一区的较小绝对湿度、密度或定量为空气穿过该区提供了与之相称的较低流阻。当一种等待干燥的多区域、多凸起纤维素纤维结构传送到Yankee干燥鼓上时问题变得更为严重。在Yankee干燥鼓上，纤维素纤维结构的各自独立的分离区域与受热烘缸的外周紧密接触，来自罩板的热空气进入与受热烘缸相对的纤维素纤维结构的表面。然而，典型情况是与Yankee干燥鼓上接触最紧密的区域是高密度或高定量区。当从纤维素纤维结构去除部分水分后，高密度或高定量区与低密度或低定量区干燥程度不一样。低密度区的优选干燥是通过Yankee干燥鼓罩上气流的对流传热实现的。于是，纤维素纤维结构的生产率必须放慢，以便补偿处理高密度或高定量区的较多水分。要完成纤维素纤维结构高密度和高定量区的干燥且要防止已干燥低密度或低定量区被来自罩板的空气烧焦或燃烧，Yankee罩板的空气温度必须降低并且纤维素纤维结构在Yankee罩板上滞留的时间必须延长，即降低生产率。现有技术中的各方法(不包括使用机械挤压方式，例如毛毡带)还有另一个缺点，各方法都依赖于支撑等待干燥的纤维素纤维结构。气流先流过纤维素纤维结构，并随后流过支撑带，或者通过干燥带流向纤维素纤维结构。通过干燥带或通过纤维素纤维结构的流阻的差别放大了纤维素纤维结构内部水分分布的差别，以及／或者在先前不存在水分分布差异的区域产生差异。针对这个问题作的一项技术改进在1994年1月4日授予Ensign等且具有共同受让人的5，274，930号美国专利中有说明，并揭示了与空气穿透式干燥法共同使用的纤维素纤维结构的限制小孔干燥法，该专利包括在此处的参考文献中。该专利教导了一种使用微孔干燥介质的装置，该介质具有的流阻比纤维素纤维结构的纤维间隙流阻要大。微孔介质因此就成为空气穿透式干燥法中的限制小孔，以致在干燥过程中就可以获得相同或者至少比较均匀的水分分布。解决干燥问题的另一项技术改进在具有共同受让人的1995年8月1日授予Ensign等的5，543，107号美国专利、1996年12月19日授予Ensign等的5，584，126号美国专利、1996年12月17日授予Ensign等的5，584，128号美国专利中都有说明，这些专利所揭示的内容在此处引作参考。Ensign等的’126号、’128号专利揭示了多种用于空气穿透干燥纤维素纤维结构的区域限制小孔装置。不过，Ensign等的’126号、’128号和’930号专利并未揭示当遇到液体或两相流时如何使通过微孔干燥介质的压降最小。压降的量值非常重要。随着给定流速下穿过介质时压降的减小，驱动用于吸取气流穿过装置的风扇所需马力也就越小。降低风扇马力是一项重要的节能措施。反过来说，在相同的马力和压降下就可以吸取更多的气流穿过纤维素纤维结构，从而提高干燥速度。干燥速度提高就提高了造纸机的产量。Ensign等关于限制小孔空气穿透式干燥装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于与空气穿透干燥式造纸装置一起使用的微孔介质，所述介质的孔尺寸小于或等于２０微米，所述微孔介质在流速为４０ｓｃｆｍ／０．０８７平方英尺下的湿压降小于或等于４．０英寸汞柱，优选的是湿压降小于或等于３．５英寸汞柱，更优选的是湿压降小于或等于３．０英寸汞柱。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小迈克尔G斯特尔杰斯，保罗D特罗克汉，唐纳德E恩赛因，
申请(专利权)人：宝洁公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]