CN1282393A - 以减小的能量输入制造低密度纸巾的方法 - Google Patents

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Abstract

非挤压性脱水设备产生气流,该气流可以用来以能效方式除去纤维素织物中的水分。而且,可以改造湿压机,以便用比穿透干燥法高的能量/资金效率经济地制造低密度纸巾。例如,通过使气体穿过织物,并且其能效比使用相同速度真空脱水所能得到的能效高至少10%,这样,纤维素织物可以从热后成形稠度非挤压脱水成持水稠度的约25%。在具体的实施例中,可以利用每英寸纸张宽度约13或更小马力使织物非挤压脱水到持水稠度的至少70%,或者利用每英寸纸张宽度约30或更小马力使织物非挤压脱水到持水稠度的至少80%,二者都是在2500英尺/分钟或更大的速度下实现。

Description

以减小的能量输入制造低密度纸巾的方法
发明背景
本发明通常涉及制造纤维素织物的方法，特别是涉及以减小的能量输入制造低密度纸制品例如纸巾的方法。
在制造纸制品如纸毛巾、餐巾纸、纸巾、擦拭纸和类似物时，通常有两种不同的制造原纸的方法。这些方法通常称为温压法和穿透干燥法。尽管这两种方法在工序的前端和后端可能相同，但在初始成形后，水从湿织物中去除的方式存在明显地差别。
更特别地，在湿压法中，新成形的湿织物通常传送到造纸用的毛毯上，然后当它仍由毛毯支承时，靠住蒸汽加热式杨琪(Yankee)干燥机的表面压榨。然后，典型地具有约40％稠度的脱水过的织物在杨琪式蒸汽烘燥机的热表面上干燥。接着，织物起绉以变得柔软，并展开为最终的纸张。湿压法的一个缺点是压榨步骤使织物的密度增加，因此减少了纸张的松密度和吸收率。随后的起绉步骤只能部分恢复这些期望的纸张性能。
在穿透干燥法中，新成形的织物传送到一个相对多孔的织物带上，并且使热气体穿过织物以便非挤压性地干燥。然后，将由此产生的织物传送到用来起绉的杨琪干燥机上。由于织物在传送到杨琪干燥机时已基本干燥，织物的密度不会由于传送而显著增加。而且，穿透干燥纸张的密度本来就比较低，这是因为当织物支承在穿透干燥织物带时已干燥。穿透干燥法的缺点是工作能量损耗较高，且穿透干燥机的资金成本高。
在穿透干燥法中，通过至少两个步骤脱去水：先真空脱水，然后穿透干燥。根据具体的配料，速度和当地能量成本，首先通过真空脱水使纸张从约10％的热后成形稠度增加至约20-28％稠度。已经公知在低稠度下除去水的费用相对低，但是随着更多的水除去，除去水的费用按指数规律增加。因此，通常采用真空脱水，直到附加的除去水的费用高于随后的穿透干燥阶段为止。
在穿透干燥阶段，能量成本也根据工序和配料细节而变化，但在所有情况下需要最小为每磅脱去的水1000BTU，因为这是水蒸发的潜热。实际上，每磅除去的水通常需要约1500BTU，额外的BTU与使水达到沸点所需的显热和系统中的能量损失有关。尽管穿透干燥需要较高的能量输入，然而，由于将最终决定产品质量，该工序已经成为柔软、松散的纸巾所选择的工序。对于用新纸巾机制造一流质量纸巾而言，花费额外的资金和能量成本制造理想的纸巾通常是有利可图的。
但是，由于绝大多数现有的纸巾机采用较旧的湿压法，所以对生产商来说，寻找将现有湿压机改造以生产顾客满意的低密度制品与此同时改造现有机器的成本不高的方法，具有特别重要性。当然，有可能将湿压机改制成穿透干燥结构，但这通常由于成本高昂而被禁止。为适应穿透干燥机和相关设备，许多复杂和昂贵的改变是必须的。因此，人们已经对寻找改进现有湿压机与此同时不显著改变机器设计的方法产生了极大兴趣。
在专利权人Andersson等于1993年7月27日公布的美国专利5，230，776中，描述了一种通过改进湿压机以生产更柔软、松密度更高的纸巾的简单方法。该专利公开了用金属网类型的穿孔带代替毛毯，并且将织物夹在成形金属网和接近压辊的该穿孔带之间。本发明还公开了附加的脱水装置，例如蒸汽喷吹管，吹风喷嘴和/或独立的压榨毛毯，它们可以归在夹心结构的范围内，以便在杨琪烘燥缸前进一步增加干燥固体内容物。据说这些附加的干燥装置使改进的温压机以至少与穿透干燥机的速度基本相等的速度运行。
降低进入杨琪干燥机的织物的含湿量，以保持机器的速度，并防止织物起泡或缺乏粘合度，这是很重要的。参见美国专利5，230，776，其中使用一种独立的压榨毛毯，有可能以与传统的湿压机相同的方式使织物的密度增加。这样，由于独立的压榨毛毯引起的密度增加，将对织物松密度和吸收率产生负面影响。
而且，用于使织物脱水的气体喷嘴本身在水去除或能量效率方面是无效的。在纸张上吹气体以使之干燥在本领域中是公知的，它用于杨琪干燥机罩中以便对流烘燥。然而，在杨琪罩中，喷嘴喷出的绝大部分气体不会渗透穿过织物。这样，如果不加热到很高温度，大部分气体将被浪费，而且没有用来有效的去除水。在杨琪干燥机罩中，气体被加热到900华氏温度，并允许长时间驻留以实施干燥。
这样，在本领域中缺乏和需要的是以传统的湿压速度在湿压机上制造低密度纸巾的方法，特别是，伴随有能量输入减少的制造顾客满意的低密度制品的方法。
发明概述
业已发现，气流可以用来以能效方式从纤维素织物中非挤压性地除去水。特别是，可将湿压机改造以制造性质与穿透干燥机所制造的纸巾类似的纸巾，同时保持能效和生产率。改进湿压机，以便与穿透干燥改造相比以较低的成本制造纸巾，与此同时维持必要的生产率以便使转换经济可行。再具体一些讲，改进湿压机，以便与穿透干燥法相比，在能量/资金更有效的情况下更经济的制造低密度的纸巾。
因此，本发明的一个实施例涉及制造纤维素织物的方法，该方法包括：a)将造纸纤维的水悬浮液淀积在一个循环的成形织物带上以形成湿织物，该造纸纤维具有持水稠度；并且b)通过使气体穿过织物，以比以相同速度利用真空脱水可获得的能效至少大10％的能效，将织物从后成形稠度非挤压性脱水到持水稠度的约25％。
纸浆样品的“持水值”，这里称为WRV，是在标准条件下离心脱水后由湿纸浆样品存留的水的测量值。WRV对于估计纸浆有关在纸巾机上脱水行为的特性来说是有用的工具。确定纸浆的WRV的一种合适的方法是TAPPI有效方法256，该方法256提供离心力的标准值，离心脱水时间和样本制备。可利用各种商业测试实验室通过TAPPI测试或其变化形式进行WRV测试。对本发明来说，样本提交给华盛顿的塔科马的Weyerhaeuser技术中心进行测试。
在下面的实例所描述的混和配料混合物中，WRV是指单独配料组分的算术平均值。而且，WRV是指在离心脱水后水的克数与纤维的克数之比。
纸浆样品的“持水稠度”，这里用WRC代表，可以由下面的公式利用WRV计算出来：
WRC=(1/(1+WRV))×100这里使用术语WRC，因为它表示具有给定WRV的纸浆样品来说使用非热装置可得到的最大稠度。
术语“能效”(EE)这里用来指对每英寸纸张宽度的给定马力(Hp/in)而言，后脱水稠度除以WRC的值。与传统机构例如真空脱水、吹箱，其混合机构和类似机构相比，这里所述的非热、非挤压脱水机构提供改进的能效。而且，现有的非热、非挤压脱水机构的能量需求比穿透干燥有显著改善。特别是，对于非挤压脱水来说，本发明的总能耗显著低于穿透干燥所需的理论最小值1000BTU/磅显著低的整体能量耗费，本发明例如是每磅除去的水约750BTU或更低，特别是每磅除去的水约500BTU或更低，更特别的是每磅除去的水约400BTU或更低，例如每磅除去的水约350BTU。
真空脱水是通常在包括穿透干燥纸巾机的造纸机上进行的脱水。具体来讲，由连续的织物带支承的纸张在与最终气体/水流的收集装置连接的一个或多个吸嘴或孔上载送，同时通过泵，通常是液体环式泵，例如那些由Nash工程公司提供的那些泵，使纸张下面保持真空。气体/水混合物送到分离器，在该分离器中使用标准的气体/水分离器，例如由Burgess Manning提供的那些分离器使上述气体/水流分离。
纸张的对着真空吸嘴的一侧暴露到环境大气中，以便通常被称为纸张两面的压降(或ΔP)的脱水驱动力，是在真空箱中达到的真空能级和大气压力之差(基本上是水银压力计测出的零英寸真空)。因而，总脱水驱动力不能超过海平面上的29.92英寸汞柱，大气压力和完全真空之差。在实际使用中，可达到不超过25英寸的驱动力，并且在工业有效速度下这使后脱水稠度限制到小于30％。相反，在本发明的方法中，脱水的驱动力可以更大，因为在与收集装置相对一侧的正压力装置相对于织物整体密封，并且用来增加脱水力。
因而，本发明的另一个实施例涉及一种制造纤维素织物的方法，该方法包括步骤：a)将造纸纤维的水悬浮液淀积在一个循环的成形织物带上以形成湿织物，该造纸纤维具有持水稠度，织物具有纸张宽度；并且b)通过使气体穿过织物，并且在2500英尺/分钟或更大的速度下使用每英寸纸张宽度约13或更小的马力，将织物从后成形稠度非挤压性脱水到持水稠度的至少70％的稠度。
本发明的另一个实施例涉及一种制造纤维素织物的方法，该方法包括步骤：a)将造纸纤维的水悬浮液淀积在一个循环的成形织物带上以形成湿织物，该造纸纤维具有持水稠度，织物具有纸张宽度；并且b)通过使气体穿过织物，并且在2500英尺/分钟或更大的速度下使用每英寸纸张宽度约30或更小的马力，将织物从后成形稠度非挤压性脱水到持水稠度至少80％的稠度。
最好，使用气压装置，该气压装置包括可操作地连接并整体密封在一起的气体增压室和真空箱，使湿纸巾织物非热和非挤压地脱水。来自气体增压室的加压流体流经湿织物，并由真空箱抽空。在具体的实施例中，气压装置适合在约3或更少的压力比下操作。对本发明来说，术语“压力比”(PR)定义为绝对气室压力或气体压力除以真空压力。绝对压力可以表示成绝对的磅/平方英寸(psia)。约20英寸汞柱真空或更大的传统的真空脱水水平，和约3或更多的压力比通常需要达到比约20％更高的稠度。
如这里所使用的，“非挤压脱水”和“非挤压干燥”分别指从纤维素织物脱去水的脱水或干燥方法，不包括在干燥或脱水过程中导致一部分织物显著的稠度增加或受挤压的辊隙挤压或其它步骤。
如这里所使用的“整体密封”和“整体密封过的”的术语指：气体增压室和湿织物间的关系，气体增压室与织物可操作地联系并间接接触，因此，当气体增压室在织物两面存在约30英寸汞柱或更大的压差下操作时，供给气体增压室的气体中约85％或更多的气体透过织物流动；以及气体增压室和收集装置间的关系，气体增压室与织物和收集装置可操作地联系并间接接触，因此，当气体增压室和收集装置在织物两面存在约30英寸汞柱或更大的压差下操作时，供给气体增压室的气体中约85％或更多的气体透过织物流进收集装置内。
对着真空箱或吸入箱仅仅设置蒸汽吹管，吹喷管或类似装置的前脱水装置没有整体密封，并且或者在以相同能量输入时不能得到同等的脱水稠度，或者需要明显较大的能量输入以得到相同的脱水稠度。后文所讨论的实例比较了整体密封的气压装置和传统的脱水装置的能量和脱水特征。
主要是由于在织物两面产生了很高的压差，和由此形成的透过织物的气流，因此，气压装置能使湿织物脱水到非常高的稠度。在具体的实施例中，例如，气压装置可使织物的稠度增加约3％或更大，特别是约5％或更大，如约5％至约20％，更特别是约7％或更大，例如从约7％至20％。这样，离开气压装置的湿织物的稠度可以是约25％或更大，约26％或更大，约27％或更大，约28％或更大，约29％或更大，并最好约30％或更大，特别是约31％或更大，更特别是约32％或更大，如从约32％至42％，特别是约33％或更大，甚至更特别是约34％或更大，如从约34％至42％，还有更特别是约35％或更大。
当机器以工业有效速度操作时，气压装置能够得到这些稠度水平。如这里所使用的造纸巾机的“高速操作”或“工业有效速度”指至少与下述值或范围中的任何一个相同的机器速度，该速度单位是英尺/分钟：1，000；1，500；2，000；2，500；3，000；3，500；4，000；4，500；5，000；5，500；6，000；6，500；7，000；8，000；9，000；10，000，和以上述任意值为上限和下限的一个范围内。可选的蒸汽喷淋器或类似装置可以在气压装置之前使用，以便增加后气压装置稠度和/或改变织物的横向湿度廓线。而且，当机器速度较低并且在气压装置内的停留时间较长时，可以获得较高的稠度。
由气压装置提供的湿织物两面的压差可以是25英寸汞柱或更高，例如从约25至约120英寸汞柱，特别是约35英寸汞柱或更高，例如从约35至约60英寸汞柱，并且更特别是从约40至约50英寸汞柱高。通过气压装置的气体增压室使湿织物一侧的流体压力保持大于0至约60磅/平方英寸(psig)，特别是大于0至约30psig，更特别是约5psig或更大，例如约5至约30psig，并且更特别是仍从约5至约20psig，从而可部分获得上述压差。气压装置的收集装置最好用作真空箱，该真空箱在0至约29英寸汞柱真空，特别是0至约25英寸汞柱真空，特别是大于0至约25英寸汞柱真空，且更特别是从约10至约20英寸汞柱真空，例如约15英寸汞柱真空下操作。收集装置最好但不是必须与气体增压室形成整体密封，并且抽真空，以便它用作气体和液体的收集装置。在气体增压室和收集装置中的压力水平最好受监视并可控制到预定水平。
显然，在气压装置内使用的加压流体与环境气体密封隔开，以产生穿过织物的相当大的气体流，该气体流导致气压装置的巨大的脱水压力。经过气压装置的加压流体流适当的是从开口区域的每平方英寸从约5至约500标准立方英尺/分钟(SCFM)，特别是开口区域的每平方英寸约10SCFM或更大，例如从开口区域的每平方英寸约10至约200SCFM，更特别的是开口区域的每平方英寸约40SCFM，例如从开口区域的每平方英寸约40至约120SCFM。理想的是，供给气体增压室的加压流体中70％或更大的，特别是80％或更大的，更特别的是90％或更大的加压流体经过湿织物抽到真空箱内。对本发明来说，术语“标准立方英尺/分钟”指在14.7磅/平方英寸绝对值和60华氏温度(°F)下测得的每分钟立方英尺数。
术语“气体”和“加压流体”这里可互换使用以指代用于使织物脱水的气压装置内使用的任何气体物质。气体物质适当的包括空气，蒸汽或类似物。最好，加压流体包括具有环境温度的气体，或者加热气体，该加热气体是仅通过加压的方法使温度升高到约300°F或较小，特别是约150°F或较小的气体。
对本申请来说，使用由设备制造商提供的设备性能数据计算气压装置和真空脱水需要的气流能量。
以康奈提格州的Norwalk的Nash工程公司公布的性能数据为基础，利用下面的公式计算传统上用于纸巾制造的标准液环式真空泵的真空马力。
每英寸纸张宽度的马力=((-0.03797)+(0.06150×PR)+(3.97168÷SCFM))×SCFM÷W；
其中：PR=上游psia/下游psia；
SCFM=在14.7psia和60°F下，以标准立方英尺/分钟为单位的气流量；
W=以英寸计的纸张宽度。
以MO的springfield的Turblex有限公司公布的性能数据为基础，利用下面的公式计算双叶片压缩机的压缩气体马力(功率)。
每英寸纸张宽度的马力=((-0.05674)+(0.057009×PR)+(18.79257÷SCFM))×SCFM÷W；
其中：PR=上游psia/下游psia；
SCFM=在14.7psia和60°F下，以标准立方英尺/分钟为单位的气流量；
W=以英寸计的纸张宽度。
以前述公式为基础，比较真空泵和气体压缩机的能量需求，在图15中以图形表示。下面的结论可以由该等式和图形导出：a)在调查的压差的整个范围内，与真空相比压缩气体需要较少的能量；例如，在20英寸汞柱压差下，压缩气体需要10马力/英寸纸张宽度，该值是真空所需的30马力/英寸纸张宽度的三分之一；b)在接近绝对真空(29.92英寸汞柱)时真空能量可增加到无穷大，而压缩气体能量在已检查过的压差范围内线性增加；并且c)特别是在高海拔时，压缩气体可提供比用真空物理可能获得的更大的压差。
其它气流脱水装置或设备的能量需求可以由设备制造商提供的性能数据确定以计算马力。
本方法适用于制造各种吸收产品，包括面巾，浴用纸巾，毛巾，餐巾、擦拭巾、绉纸、线性纸板、新闻用纸或类似产品。对本发明来说，术语“纤维素织物”用来泛指在不考虑成品结构的情况下包含或由纤维素纤维组成的织物。
纸巾织物可以使用气压装置脱水并且在三维织物带上模制，以便在模制后具有约8立方厘米/克(cc/g)或更大，特别是约10cc/g或更大，且更特别是约12cc/g或更大的松密度，并且在带有具纹理有孔织物带的加热烘燥缸上压榨之后，保持该松密度。
在具体的实施例中，在加热烘燥缸上可部分干燥织物，并且在约40％至约80％稠度下湿起绉，然后干燥(后干燥)到约95％或更大的稠度。适合的后干燥设备包括一个或多个圆筒干燥机，如杨琪干燥机和空罐干燥机、穿透干燥机或任何其它商用干燥设备。或者，模制织物可在加热烘燥缸上完全干燥和干燥起绉。在加热烘燥缸上的干燥度取决于这些因素，如织物速度、干燥机大小、织物的潮湿量等。
利用本发明的能效脱水机构的各种机器结构和技术在下列文件中公开，即由M.Hermans等人在1996年5月14日申请，名称为“制造软纸巾的方法和设备”，申请号为08/647，508的美国专利申请；由M.Hermans等人在与本申请同一天申请的，名称为“在一种改造的传统湿压机器上制造纸巾的方法”，申请号未知的美国专利申请；由F.Hada等人在与本申请同一天申请的，名称为“使湿织物脱水的气压装置”，申请号未知的美国专利申请；由F.Druecke等人在与本申请同一天申请的，名称为“制造低密度弹性织物的方法”，申请号未知的美国专利申请；和由S.L．Chen等人在与本申请同一天申请的，名称为“低密度弹性织物和制造这种织物的方法”，申请号未知的美国专利申请；它们在此提供作为参考。
本发明可采用许多纤维类型包括硬木或软木、稻草(麦秆)、亚麻、马利筋籽绒纤维、马尼拉麻、大麻纤维、洋麻纤维、甘蔗渣、棉花、芦苇或类似材料。可使用所有已知的造纸纤维包括漂白或未漂白的纤维，天然形成的纤维(包括木纤维和其它纤维素纤维、纤维素衍生物和化学方法硬化或交联纤维)，或合成纤维(合成造纸纤维包括聚丙烯、丙烯酸、芳族聚酰胺、醋酸盐和类似物制成的某些形式的纤维)，原始和再生或回收纤维、硬木和软木，和已经用机械方法制成纸浆(如磨木浆)，用化学方法制成纸浆(包括但不仅限于牛皮纸浆制法和亚硫酸盐制浆粕法)，用热机械方法制成纸浆，用化学热机械方法制成纸浆或类似方法制成纸浆的纤维。可以使用上述或相关种类的纤维的任何子集的混合。纤维可以多种在本领域中公知的有利方式制备。制备纤维的有用方法包括分散使其弯曲和改善其干燥性能，它在例如1994年9月20日公布的美国专利5，348，620中和1996年3月26日公布的美国专利5，501，768中公开，这两个专利都是M.A.Hermans等人发明的。
还可是使用化学添加剂，并可将该化学添加剂添加到原始纤维、纤维浆液中，或在生产期间或之后添加到织物上。这种添加剂包括不透明剂，颜料、增湿强剂、增干强剂、软化剂、润滑剂、保湿剂、杀病毒剂、杀菌剂、缓冲剂、蜡(waxes)、含氟聚合物、气味控制材料和除臭剂、沸石、染料、荧光染料或漂白剂、香料、分离剂、植物和矿物油、胶粘剂、超吸附剂、表面活化剂、增水剂、紫外线阻滞剂、抗菌剂、洗涤剂、杀菌剂、防腐剂、芦芸提取物、维他命E或类似添加剂。化学添加剂不必均匀添加，但可以在不同位置和从纸巾的一侧到另一侧变化。淀积在织物部分表面上的疏水材料可用来增强织物的性能。
可使用一个或多个流浆箱。这个或这些流浆箱可以分层，从而可以在织物成形过程中由单个流浆箱喷射产生多层结构。在具体的实施例中，织物由分层或成层的流浆箱制成，以便在织物的一侧优先淀积短纤维来改善柔软性，然后在织物的另一侧或对于三层或更多层织物来说在内层淀积较长的纤维。织物最好在有孔的成形织物带的循环环路上成形中，在该环路上允许流体排出和织物部分脱水。来自多流浆箱的多初级织物可在潮湿状态下层叠或机械地或化学地接合，以便形成多层的单个织物。
从下述描述中可看到本发明的许多特点和优点。在下面的描述中，参照附图说明本发明的优选实施例。这些实施例不代表本发明的全部范围。因此，这里权利要求书被认为表达了本发明的全部保护范围。
附图的简要描述
图1典型地表示用于制造低密度纤维素织物的方法的工艺流程图。
图2典型地表示图1的方法所用的气压装置的放大端视图，同时气压装置的气体增压室密封装置相对于湿织物和真空箱位于升高位置。
图3典型地表示图2的气压装置的端视图。
图4典型地表示通常沿图2的线4-4的平面截取的放大截面视图，但是密封装置顶靠织物带被加载。
图5典型地表示通常沿图2的线5-5的平面截取的与图4类似的放大截面图。
图6典型地表示布置成抵靠织物带的气体增压室密封装置的若干部件的透视图，出于说明目的，部分剖开并用截面表示。
图7典型地表示图2的气压装置的替代密封结构的放大截面图。
图8典型地表示图2的气压装置的替代密封结构的放大示意图。
图9典型地表示后文所描述的实例1和2的总能量与后脱水稠度的关系图表。
图10典型地表示后文所描述的实例3和4的总能量与后脱水稠度的关系图表。
图11典型地表示后文所描述的实例5和6的总能量与后脱水稠度的关系图表。
图12典型地表示后文所描述的实例7和8的总能量与后脱水稠度的关系图表。
图13典型地表示对于从实例1至8的数据的总能量与后脱水稠度的关系图表。
图14典型地表示对于从实例1至8的数据的总能量与效能的关系图表。
图15典型地表示如上所述的真空泵和气体压缩机能量需求的比较图。
发明的详细描述
现在参考附图来详细地描述本发明，其中在不同附图中对相同的元件采用相同的标号表示。为简单起见，示意性表示了用来限定几种织物带运行路线的不同张紧辊，但未予编号。对于原料制备，流浆箱、成形织物带、织物传送、起绉和干燥可使用不同的传统造纸设备和操作。尽管如此，为了提供可供本发明的各实施例使用的背景介绍，图中表示了具体的传统部件。
利用图1所示的设备可实施本发明的方法。形成为造纸纤维浆液的初级纸织物10从流浆箱12淀积在有孔的成形织物带14的循环环路中。浆液的稠度和流速决定了干织物的单位重量，该单位重量较好的是在约5和约80克/平方米(gsm)之间，并且最好在约8和约40gsm之间。
初级织物10在成形织物带14上承载的同时，通过本领域中公知的箔片、吸箱和其它设备(未表示)使该初级织物10部分脱水。本发明为了实现高速操作，在烘燥缸之前的传统纸巾脱水方法可能导致不能充分去除水分，这样就需要辅助脱水装置。在图示实施例中，在烘燥缸之前气压装置16用来使织物10非挤压性脱水。所示气压装置16包括布置在织物10上的加压气体的气体增压室18的装置，布置在成形织物带14下，并与加压气体的气体增压室可操作地联系的真空箱20，和支承织物带22。当穿过气压装置16时，湿织物10夹在成形织物带14和支承织物带22之间，以便密封抵靠织物，而不会损坏织物。
气压装置提供水分除去的基本比率，使织物在连接到杨琪干燥机上之前能够得到高过30％的干燥水平，最好基本上不需要挤压脱水。在后文中会更详细地描述气压装置16的几个实施例。其它合适的实施例公开在美国专利申请号为08/647，508上，该专利文件是M.A.Hermans等人的在1996年5月14日申请，名称为“制造软纸巾的方法和设备”，和在同一天由F.Hada等人中请的名称为“使温织物脱水的气压装置”的申请号未知的美国专利申请。
然后，脱去水的织物10可以经过湿压工序和结束工序，以便制造理想的最终产品。例如，织物可从成形织物带传送到带纹理、有孔织物带上，随后，织物和带纹理织物带压在加热的杨琪(Yankee)干燥机的表面上。在具体的实施例中，织物可以急速传送到带纹理织物带上，这公开于由M.Hermans等人、在与本申请同一天申请的、名称为“以一种改进的传统湿压机器制造纸巾的方法”的、申请号未知的美国专利申请中。或者，气压装置16可与下列专利申请文件公开的穿透干燥法相结合，即由M.Hermans等人在1996年5月14日申请，名称为“制造软纸巾的方法和设备”，申请号为08/647，508的美国专利申请。
图2-5表示用来使湿织物10脱水的气压装置200。气压装置200通常包括一个上气体增压室202，该上气体增压室202与成真空箱204形式的下收集装置结合在一起。当湿织物10夹在上支承织物带206和下支承织物带208之间时，该湿织物10在气体增压室和真空箱之间沿纵向205移动。气体增压室和真空箱可操作地彼此联接，这样供给气体增压室的加压流体穿过湿织物，并且经真空箱移走或排出。
每个连续的织物带206和208在一系列辊(未表示)上移动，以便以本领域中公知的方式引导、驱动和拉伸织物带。织物带的拉伸调节到预定值，适当的从约10至约60磅/线性英寸(pli)，特别是从约30至约50pli，且最好是从约35至约45pli。可用于经气压装置200传送湿织物10的织物带包括几乎任何流体可渗透的织物带，例如Albany International 94M，Appleton Mills 2164B或类似物。
图2表示横跨湿织物10的宽度的气压装置200的端视图，而图3表示沿纵向205的气压装置的侧视图。在这两幅图中，气体增压室202的几个部件表示在相对于湿织物10和真空箱204的一个上升或回缩位置。在回缩位置，加压流体不可能有效密封。本发明中，气压装置的“回缩位置”意味着气体增压室202的部件不碰撞湿织物和支承织物带。
图示的气体增压室202和真空箱204安装在合适的框架结构210中。所示框架结构包括由许多垂直朝向的支承条212分开的上和下支承板211。气体增压室202限定了一个室214(图5)，该室214适合接纳加压流体，该加压流体穿过与加压流体源(未表示)可操作地连接的一个或多个合适的气体管215来供给。相应地，真空箱204限定了许多真空箱(下面结合图5描述)，该真空箱最好分别通过合适的流体导管217和218(图3，4和5)与低和高真空源可操作地连接。然后，从湿织物10中脱离的水分从气流中分离。用来安装气压装置的部件的各种紧固件在图中表示但未标号。
图4和5表示气压装置200的放大截面视图。在这些图中，所示气压装置是在操作位置，其中气体增压室202的部件降低到保持与湿织物10和支承织物带206和208碰撞的关系。已经发现碰撞的程度导致加压流体以最小接触力适当密封，并因此减少后文将更详细的描述的织物带磨损。
气体增压室202包括静止部件202，该静止部件固定安装到框架结构210上，和密封装置260，该密封装置相对于框架结构和湿织物可移动地安装。另外，整个气体增压室相对于框架结构可移动地安装。
特别参考图5，气体增压室的静止部件220包括一对上支承装置，这两个上支承装置彼此分隔开并布置在上支承板211之下。上支承装置限定了的外表面224，该外表面彼此相向，并且部分位于增压室214之间。上支承装置还限定了朝向真空箱204的下表面226。在所述实施例中，每个下表面226限定了一个细长凹陷部分228，上气动加载管固定安装在其中。上气动加载管230适当的位于横向的中心，并且最好在湿织物的整个宽度上延伸。
气体增压室202的静止部件220还包括一对下支承装置240，这对下支承装置240彼此分隔开并且与上支承装置222垂直隔开。下支承装置限定了顶表面242和外表面244。顶表面242直接朝向上支承装置222的底表面，并且如图所示，限定了细长凹陷部分246，下气动加载管248固定安装在其中。下气动加载管248适当的位于横向的中心，并且适当的在湿织物的约50％至100％宽度上伸展。在图示实施例中，横向支承板250与下支承装置的外表面224固定地连接，并且用来使密封装置260垂直移动更稳定。
另外参见图6，密封装置260包括一对横向密封件，该横向密封件被称为相互分隔开的CD密封件262(图4-6)，若干与CD密封件连接的托架263(图6)，和一对纵向密封件，该纵向密封件被称为MD密封件264(图4和6)。CD密封件262相对于静止部件220可垂直移动。可选择的但理想的托架263固定安装在CD密封件上，以提供结构支承，这样，与CD密封件一起垂直移动。在纵向205，MD密封件264布置在上支承装置222之间和CD密封件262之间。如下文详细所述，MD密封件的一些部分相对于静止部件220可垂直移动。在横向，MD密封件布置在湿织物10的边缘附近。在一个特定的实施例中，为了适应湿织物宽度的可能变化范围，MD密封件在横向可移动。
图示的CD密封件262包括一个主直立壁部分266，一个从壁部分的顶部270向外突出的横向凸缘268，和一个安装在壁部分的相对底部274上的密封片272(图5)。这样，向外突出的凸缘268形成基本上垂直于密封装置的移动方向的相对的上和下控制表面276和278。壁部分266和凸缘268可包括如图所示的分离的部件或一个单独部件。
如上所述，密封装置260的部件可在图2和3中所示的回缩位置与图4和5中所示的操作位置之间垂直移动。特别是，CD密封件262的壁部分266布置在位置控制板250内，并可相对于其滑动。垂直移动量由横向凸缘268在上支承装置222的底表面226和下支承装置240的顶表面242之间移动的能力来确定。
横向凸缘268的垂直位置以及CD密封件262通过启动气动加载管230和248来控制。加载管可操作的与气动源和气压装置的控制系统(未表示)连接。启动上加载管230可产生作用于CD密封件262的上控制表面276上的向下的力，从而导致凸缘268向下运动到与下支承装置240的顶表面242接触为止，或者在下加载管248或织物带张力产生的向上的力作用下停止运动。通过启动下加载管248和使上加载管失活，这样可实现CD密封件262的回缩。在这种情况下，下加载管在下控制表面278上向上施压，使凸缘268向着上支承装置222的底表面移动。当然，上和下加载管可在不同压力下操作，以使CD密封件移动。用来控制CD密封件垂直运动的另一种装置可包括其它形式的连接，如气缸，液压缸，螺栓，千斤顶，机械连接件，或其它适当的装置。Kent，Ohio的Seal Master公司可提供适当的加载管。
如图5所示，一对桥跨板279跨过上支承装置222和CD密封件262之间的间隙，以防止加压流体逃逸。这样，桥跨板限定了增压室214的一部分。桥跨板可固定安装在上支承装置的外表面224上，并可相对于CD密封件的内表面滑动，反之亦然。桥跨板可由流体可渗透的半刚性低摩擦材料例如LEXAN，金属板或类似物制成。
密封片272的功能与气压装置的其它特点结合，以便尽量减小加压流体沿纵向在气体增压室202和湿织物10之间逃逸。另外，密封片最好以降低织物带磨损量的方式成形。在具体的实施例中，密封片由弹性塑料化合物，陶瓷，涂层金属基片或类似物制成。
特别参见图4和6，MD密封件264相互隔开，并适合防止加压流体沿气压装置的侧边流失。图4和6分别表示其中一个MD密封件264，MD密封件264靠近湿织物10的边缘沿横向布置。如图所示，每个MD密封件包括一个横向支承件280，一个端定纸框带282，该端定纸框带可操作地与横向支承件280连接，一个驱动器284，该驱动器用来使端定纸框带相对于横向支承件移动。横向支承件280通常靠近湿织物10的侧边布置，并且通常位于CD密封件262之间。如图所示，每个横向支承件限定了一个指向下的通道281(图6)，其中安装有端定纸框带。另外，每个横向支承件限定了环形孔283，环形孔内安装有驱动器284。
由于气缸驱动器284，端定纸框带282可相对于横向支承件280垂直移动。联结件285(图4)将端定纸框带与气缸驱动器的输出轴联结。联结件可包括一个或多个反T形杆，因此端定纸框带可在通道281内滑动，例如用于更换。
如图6所示，横向支承件280和端定纸框带282限定了狭槽，以容纳流体不可渗透密封带286，例如O形环材料或类似物。密封带有助于密封气压装置的增压室214以防泄露。设置密封带的狭槽在横向支承件280和端定纸框带282之间的交界面处最好扩宽，以便适应这些部件之间的相对移动。
桥跨板287(图4)布置在MD密封件264和上支承板211之间，并固定安装在上支承板上。气体室214(图5)的横向部分由桥跨板限定。密封装置例如流体不可渗透的衬垫材料最好布置在桥跨板和MD密封件之间，以允许其相对移动，并可防止加压流体流失。
与CD密封件262的垂直位置无关，驱动器284适当的使端定纸框带282抵靠着上支承织物带206受控制的装载和卸载。载荷可精确的得到控制以符合必要的密封力。当不需要消除全部的端定纸框和织物带磨损时，端定纸框带可缩回。适当的驱动器可由Bimba公司提供。或者，可使用弹簧(未表示)，因此，尽管可能牺牲控制端定纸框位置的能力，但可使端定纸框保持抵靠织物带。
参见图4，每个端定纸框带282具有靠近联结件285布置的一个顶表面或边290，一个相对的底表面或边292，该底表面或边292在使用时布置成与织物带206接触，和侧表面或边294，该侧表面或边294紧邻CD密封件262。底表面292的形状适当的适合与真空箱204的曲率配合。在CD密封件262碰撞织物带的位置，底表面292的形状最好符合织物带碰撞的曲率。这样，底表面的中心部分296在纵向上由分隔开的端部298横向包围。中心部分296的形状通常与真空箱的形状一致，与此同时，端部298的形状通常适应由CD密封件262引起的织物带的偏移。为防止突出的端部298磨损，在CD密封件262回缩之前，端定纸框带最好缩回。端定纸框带最好由气体不可渗透的材料制成，该材料可使织物带的磨损降至最小。适合端定纸框的具体材料包括聚乙烯，尼龙或类似物。
MD密封件264最好可在横向移动，这样最好可滑动的布置成抵靠CD密封件262。在图示的实施例中，在横向上的MD密封件264的移动由螺纹轴或螺钉305控制，该螺纹轴或螺钉305由托架306固定就位(图6)。螺纹轴305穿过横向支承件280内的一个螺纹孔，轴的转动使MD密封件264沿轴移动。还可使用在横向上用来使MD密封件移动的另一种装置，例如气动装置或类似物。在一个可选择的实施例中，MD密封件固定安装在CD密封件上，因此，整个密封装置一起上升和下降(未表示)。在另一个可选择的实施例中，横向支承件280固定安装在CD密封件上，端定纸框带适合不依靠CD密封件(未表示)来移动。
真空箱204包括一个盖300，该盖300具有顶表面302，下支承织物带208在该顶表面上移动。真空箱盖300和密封装置260最好略微弯曲，以便于织物控制。图示的真空箱盖沿纵向205从前边缘至后边缘设有第一外密封滑轨311，第一密封真空区312，第一内密封滑轨313，包围三个内部滑轨315，317和319的一系列共四个高真空区域314，316，318和320，第二内密封滑轨321，第二密封真空区322，和第二外密封滑轨323(图5)。这些滑轨和区域中的每一个最好在横向上跨过织物的全宽伸展。每个滑轨包括最好由陶瓷材料制成的顶表面，以便抵靠下支承织物带208安置，与此同时不会导致显著的织物带磨损。适合的真空箱盖和滑轨可由塑料，尼龙，涂层钢或类似物制成，并可由JWI公司或IBS公司获得。
四个高真空区域314，316，318和320是盖300内的通道，它们可操作的与一个或多个真空源(未表示)连接，从而抽至较高的真空能级。例如，高的真空区可在0至25英寸汞柱的真空下操作，特别是约10至约25英寸汞柱真空。作为另一种图示的通道，盖300可限定若干孔或其它形状的开口(未表示)，它们与真空源连接，以产生经过织物的加压流体流。在一个实施例中，高的真空区包括一些喷嘴，经测量，每个喷嘴在纵向上的尺寸为0.375英寸，并且该喷嘴伸展跨过湿织物的全宽。在织物上的任何给定点暴露在加压流体流内的滞留时间，在图示的实施例中是跨过喷嘴314，316，318和320的时间，适当的约为10毫秒或更少，特别是约7.5毫秒或更少，更特别的是5毫秒或更少，例如约3毫秒或更少，甚至约为1毫秒或更少。高压真空吸嘴的数量和宽度以及机器的速度决定滞留时间。选择的滞留时间取决于湿织物内包含的纤维类型和理想的脱水量。
可采用第一和第二密封真空区312和322以尽量减少加压流体从气压装置流出的损失。密封真空区是盖300内的通道，它可与一个或多个真空源(未表示)可操作的连接，与四个高真空区相比，该真空源理想的抽至较低的真空度。特别是，密封真空区的理想真空度是0至约100英寸水柱真空。
气压装置200的结构最好是将CD密封件262布置在密封真空区312和322内。特别是，在气压装置的前侧上的CD密封件262的密封片272沿纵向布置在第一外密封滑轨311和第一内密封滑轨313之间，特别是其之间的中部。CD密封件的后密封片272沿纵向类似的布置在第二内密封滑轨321和第二外密封滑轨323之间，特别是其之间的中部。结果，密封装置260可下降，因此CD密封件向着真空箱偏离湿织物10和织物带206和208的正常的运行轨迹，为了说明目的，在图5中以略放大的比例表示。
密封真空区312和322的作用在于尽量减少加压流体从横跨湿织物10的宽度的气压装置200流失。在密封真空区312和322内的真空从气体增压室202抽吸加压流体并从气压装置外部抽吸外界气体。结果，气流从气压装置的外部引入密封真空区，而不是加压流体在相反方向上泄露。由于高真空区和密封真空区之间的真空相对差，来自气体增压室的绝大多数加压流体流入高真空区而不是密封真空区。
在图7部分表示的另一个实施例中，密封真空区312和322中的任一个或两个没有抽成真空。相反，在密封区312和322(只表示了322)内布置可变形的密封定纸框330，以防止加压流体在纵向泄露。在这种情况下，气压装置在纵向由碰撞织物带206和208和湿织物10的密封片272，和布置成紧邻或与可变形密封定纸框330接触的织物带和湿织物密封。CD密封件262碰撞织物带和湿织物，且CD密封件通过可变形密封定纸框330布置在织物带和湿织物的另一侧上，在该位置，发现所述外形形成特别有效的气体增压室密封。
可变形的密封定纸框330最好伸展跨过湿织物的全宽，以密封气压装置200的前端或后端或二者均封闭。当可变形密封定纸框跨过织物全宽伸展时，密封真空区可与真空源脱离连接。在气压装置的后端采用一个全宽可变形密封定纸框的位置，在气压装置的下游可采用真空装置或吹箱，以便当织物带分离时，使织物10保持在其中一个织物带上。
可变形的密封定纸框330最好包括这样两种材料，一种材料是相对于织物带208优先磨损的材料，这意味着当使用织物带和材料时，材料磨损的同时织物带不会发生明显的磨损，另一种材料是弹性的，当碰撞织物带时可偏离。在任一种情况下，可变形的密封定纸框最好是气体不可渗透的，并且最好包括具有高的空隙率的材料，例如闭孔膜或类似物。在一个特定的实施例中，可变形密封定纸框包括测得的厚度为0.25英寸的闭孔膜。最佳的是，可变形密封定纸框本身磨损以配合织物带的路径。可变形密封定纸框最好附带有垫板332以用于结构支承，例如铝杆。
在没有使用全宽密封定纸框的实施例中，织物横向需要一些种类的密封装置。本领域中公知的上述可变形密封定纸框或其它适当的装置可用于阻碍加压流体流经织物带从湿织物横向向外流动。
对于形成横过织物的有效密封来说，发现在均匀横过湿织物宽度的上支承织物带206内的CD密封件的碰撞度是一个重要的因素。还发现必需的碰撞度是上和下支承织物带206和208的最大张力、织物两面且在增压室214和密封真空区312和322之间的压差、和CD密封件262和真空箱盖300之间的间隙的函数。
另外参见图10所示的气压装置的后密封部分的示意图，在上支承织物带206内的CD密封件262的最小理想碰撞量，h(min)，发现由下列方程表示：
h(min)=(T/W)*[cosh(Wd/T)-1]；
其中，T是以磅/英寸为单位的测出的织物带的张力；
W是以psi为单位测出的织物两面的压差；和
D是以英寸单位测出的纵向上的间隙。
图8表示后CD密封件262使上支承织物带206偏移箭头“h”所示的量。上和下支承织物带206和208的最大张力由箭头“T”表示。织物带张力由Huyck公司提供的标准张力计或其它适当的方法测量。沿纵向测出的CD密封件的密封片272和第二内密封滑轨321之间的间隙由箭头“d”表示。用来确定碰撞程度的间隙“d“是在密封片272的较高压差一侧上的间隙，即朝向增压室上的间隙，这是因为在该侧上的压差对于织物带和织物的位置具有最大的影响。最好，密封片和第二外滑轨323之间的间隙几乎与间隙“d”相同甚至更小。
调节CD密封件262的垂直位置至如上所述的最小碰撞度是CD密封效果的决定因素。在确定密封的效果时，施加在密封装置260上的加载力起着较小的作用，并且只需调节到需要的量，以保持必需的碰撞度。当然，织物带磨损量将对气压装置200的商业应用带来不利影响。为了达到有效的密封，与此同时织物带基本上不会磨损，碰撞度最好等于或略大于上述最小碰撞度。为了尽量减少织物带横过其宽度的磨损程度不一致，施加在织物带上的力最好在横向上保持恒定。这可通过或者CD密封件受控制和均匀的加载，或者CD密封件受控制的位置和CD密封件的碰撞的均匀几何外形加以实现。
在使用中，控制系统使气体增压室202的密封装置260下降到操作位置。首先，CD密封件262下降，因此密封片272碰撞上支承织物带206到上述程度。特别是，在上和下加载管230和248内的压力经调节，以便使CD密封件262向下运动，直到通过横向凸缘268与下支承装置240接触从而使运动停止为止，或者直到通过织物带张力平衡为止。第二，MD密封件264的端定纸框带282下降到与上支承织物带接触或紧邻。结果，气体增压室202和真空箱204均抵靠湿织物密封，以防止加压流体流出。
然后，启动气压装置，因此，加压流体填满气体增压室202，且形成透过织物的气流。在图7所示的实施例中，高真空和低真空分别作用在高真空区314，316，318和320和密封真空区312和322上，以便于气体流动，密封和去除水。在图5的实施例中，加压流体从气体增压室流到高真空区314，316，318和320，可变形密封定纸框330在横向上密封气压装置。湿织物两面产生的压差和透过织物产生的气流使织物有效的脱水。
气压装置的许多结构和操作特点有助于只允许很少的加压流体选逸，同时织物带很小量的磨损。开始，气压装置200使用碰撞织物带和湿织物的CD密封件。确定碰撞度以便使CD密封的效果最佳。在一个实施例中，气压装置利用密封真空区312和322，以产生流入横过湿织物宽度的气压装置内的外界气体。在另一个实施例中，可变形密封件330布置在与CD密封件相对的密封真空区312和322内。在任一种情况下，为了尽量减少在气体增压室202和真空箱204之间的配合表面精确对齐的需要，CD密封件262最好布置成至少部分在真空箱盖300的通道内。而且，密封装置260可抵靠静止部件例如与框架结构210连接的下支承装置240加载。结果，气压装置的加载力独立于气体增压室内的加压流体压力。由于使用织物带低磨损材料和润滑系统，织物带磨损降至最低。适当的润滑系统可包括化学润滑剂，例如乳化油，分离剂或其它类似化学物，或水。典型的润滑剂的应用方法包括以均匀方式在横向上喷射稀释的润滑剂，水或气体的雾化溶液，浓度更高的毛毯擦拭溶液，或者其它喷射系统应用中公知的方法。
通过观察可知在较高的充气压力下运行的能力取决于防止泄漏的能力。通过与以前或预期的操作相比过大的气流，增加的操作噪音，潮气的散布，和在极端情况下，包括孔和线的湿织物内的规则或不规则的偏移等可检测泄露的存在。通过校准或调节气压装置的密封部件来维修以避免泄露。
在气压装置中，在横向上的均匀的气流可理想的提供均匀的织物脱水。横向上的流动均匀性可随压力和真空侧面上的机构例如渐缩的管道而改进，可利用计算的流体动力模型来设计其形状。因为织物单位重量和潮气含量不可能在横向上均匀，最好采用附加装置以便在横向上获得均匀的气流，例如在压力或真空侧面设有气流调节器的独立控制的区域根据纸张性质使气流变化，一个挡板，它用于在湿织物之前使气流获得显著的压降，或其它引导装置。另一种控制CD脱水均匀性的方法还可包括外部装置，例如区域性的控制蒸汽喷射器，例如Dublin.Ohio的Honeywell-Measurex Systems公司提供的Devronizer蒸汽喷射器或类似装置。
实例
下面的实例有助于更详细地了解本发明。特定的含量，比例，组分和参数都是示范性的，并非用以具体地限制本发明的范围。在每个实例中，通过上述方法计算马力值。
实例1
混合比例为50/50的北方软木牛皮纸和桉木浆的混合物制成纸浆并在4％稠度下停30分钟。配料混合物的持水值是1．37，产生42.19的WRC。纤维混合物在林赛2164B成形织物带上成形为纸张，该成形织物带以2500英尺/分钟的速度运行。然后，利用真空，使制成的具有约10和20磅/2880ft2的单位重量和约9％至13％稠度的纸张进一步脱水。从实例1得到的测试结果在后面的表1中显示，并用小写字母“a”表示。
实例2
用附加到系统上的气压装置重复实例1的实验，以便增加和/或替换一部分真空脱水系统。与成形织物带相同的支承织物带用来与气压装置一起夹住织物。气压装置的气体增压室在约150华氏温度下用气体加压至15或23磅/平方英寸，并且在恒定的15英寸汞柱真空下操作真空箱。纸张暴露在最终的45和62英寸汞柱压差和从58至135SCFM/平方英寸纸张宽度的范围的气流下，滞留时间是.75或2.25毫秒。根据实验条件，气压装置使织物稠度增加约5-10％。从实例2得到的测试结果在下面的表1中显示，并用大写字母“A”表示。
                     表1
    ID     总能量(HP/In of纸张宽度) 后脱水稠度(％) 后脱水稠度/WRC
    aaaaAAAAAAAA     7.68.37.48.132.418.719.116.923.521.324.010.6     23.525.826.223.233.829.531.830.135.535.834.932.1     0.560.610.610.550.800.700.750.710.840.850.830.76
在图9-14中，符号“■”(稍小)用来表示仅用真空箱使织物脱水的数据；符号“▲”用来表示使用真空箱和气压装置的相结合来使织物脱水的数据；空心正方形用来表示仅使用气压装置使织物脱水的数据。
图9-13表示根据实例1-8的数据，稠度与能量的关系图表。更具体讲，这些图表显示了在纵坐标上得到的后脱水阶段稠度与在横坐标上的使配料脱水过程中消耗的总能量/英寸的关系。图示的每种配料表示稠度和能量输入之间的特质关系。
对每一个该图表来讲，应记住给真空脱水设备的附加能量输入不会按线性关系增加稠度。如图15所示，当接近绝对真空时，真空能量增加到无穷大。
图9表示实例1和2的使织物脱水的总能量与后脱水稠度的关系图表。该图表表示对北方软木牛皮纸和桉树类配料而言，在相同能量输入条件下，气压装置能够获得比真空脱水高约7％的稠度。换句话说，在表1数据的基础上，气压装置能够将配料脱水成WRC的大于70％，而在相同的能量输入下真空脱水只能够获得WRC的约60％。
实例3
与实例1所述实验类似，使用混合比例为50/50的北方软木牛皮纸和桉木浆的混合物制成纸浆并在4％稠度下停30分钟，该混合物已经由美国专利5，348，620公开。配料混合物的持水值是1.33，产生42.92的WRC。纤维混合物在林赛2164B成形织物带上形成纸张，该成形织物带以2500英尺/分钟的速度运行。然后，利用真空，使制成的具有约10和20磅/2880ft2的单位重量和约9％至13％稠度的纸张进一步脱水。从实例3得到的测试结果在后面的表2中显示，并用小写字母“b”表示。
实例4
用附加到系统上的气压装置重复实例3的实验，以便增加和/或替换一部分真空脱水系统。与成形织物带相同的支承织物带用来与气压装置一起夹住织物。气压装置的气体增压室在约150华氏温度下用气体加压至15或23磅/平方英寸，并且在恒定的15英寸汞柱真空下操作真空箱。纸张暴露在最终的45和62英寸汞柱压差和从65至129SCFM/平方英寸纸张宽度的范围的气流下，滞留时间是.75或2.25毫秒。根据实验条件，气压装置使织物稠度增加约6-15％。从实例4得到的测试结果在下面的表2中显示，并用大写字母“B”表示。
                     表2
    ID     总能量(HP/In of纸张宽度) 后脱水稠度(％) 后脱水稠度/WRC
    bbbbBBBBBBBB     7.77.57.47.228.126.928.712.029.816.218.618.6     20.525.821.926.232.032.135.930.339.232.936.536.8     0.480.600.510.610.750.750.840.710.910.760.850.85
图10表示实例3和4的使织物脱水的总能量与后脱水稠度的关系图表。该图表表示对于北方软木牛皮纸和散布的桉树类配料而言，在相同能量输入的条件下，气压装置能够获得比用真空脱水高约7％的稠度。换句话说，在表2数据的基础上，气压装置能够将配料脱水成WRC的大于70％，而在相同的能量输入下真空脱水只能够获得WRC的约50-60％。
实例5
与实例1所述的实验类似，使用100％的再生纤维(来自美国威斯康星州DePere的Fox河纤维的纸巾脱墨商品纸浆)制成纸浆，并在4％稠度下停30分钟。配料混合物的持水值是1.72，产生36.76的WRC。纤维在林赛2164B成形织物带上形成纸张，该成形织物带以2500英尺/分钟的速度运行。然后，利用真空，使制成的具有约10和20磅/2880ft2的单位重量和约9％至13％稠度的纸张进一步脱水。从实例5得到的测试结果在后面的表3中显示，并用小写字母“c”表示。
实例6
用附加到系统上的气压装置重复实例5的实验，以便增加和/或替换一部分真空脱水系统。与成形织物带相同的支承织物带用来与气压装置一起夹住织物。气压装置的气体增压室在约150华氏温度下用气体加压至15或23磅/平方英寸，并且在恒定的15英寸汞柱真空下操作真空箱。纸张暴露在最终的45和62英寸汞柱压差和从43至124SCFM/平方英寸纸张宽度的范围的气流下，滞留时间是.75或2.25毫秒。根据实验条件，气压装置使织物稠度增加约2-8％。从实例6得到的测试结果在下面的表3中显示，并用大写字母“C”表示。
                     表3
    ID     总能量(HP/In of纸张宽度) 后脱水稠度(％) 后脱水稠度/WRC
    ccccCCCCCCCC     10.09.59.69.67.716.417.34.58.723.48.614.1     23.324.423.024.530.731.132.229.026.231.629.428.7     0.640.670.630.670.840.850.880.790.710.860.800.78
图11表示实例5和6的使织物脱水的总能量与后脱水稠度的关系图表。该图表表示对于再生纤维配料而言，在相同能量输入的条件下，气压装置能够获得比用真空脱水高约5％的稠度。换句话说，在表2数据的基础上，气压装置能够将配料脱水成WRC的70％-85％，而在相同的能量输入下真空脱水只能够获得WRC的约60-70％。
实例7
与实例1所述实验类似，使用混合比例为25/75的软木BCTMP和南方硬木牛皮纸浆的混合物制成纸浆并在4％稠度下停30分钟。配料混合物的持水值是1.68，产生37.31的WRC。纤维在林赛2164B成形织物带上形成纸张，该成形织物带以2500英尺/分钟的速度运行。然后，利用真空，使制成的具有约10和20磅/2880ft2的单位重量和约9％至13％稠度的纸张进一步脱水。从实例7得到的测试结果在后面的表4中显示，并用小写字母“d”表示。
实例8
用附加到系统上的气压装置重复实例7的实验，以便增加和/或替换一部分真空脱水系统。与成形织物带相同的支承织物带用来与气压装置一起夹住织物。气压装置的气体增压室在约150华氏温度下用气体加压至15或23磅/平方英寸，并且在恒定的15英寸汞柱真空下操作真空箱。纸张暴露在最终的45和62英寸汞柱压差和从66至174SCFM/平方英寸纸张宽度的范围的气流下，滞留时间是.75或2.25毫秒。根据实验条件，气压装置使织物稠度增加约5-10％。从实例8得到的测试结果在下面的表4中显示，并用大写字母“D”表示。
                     表4
    ID     总能量(HP/In of纸张宽度) 后脱水稠度(％) 后脱水稠度/WRC
    ddddDDDDDDDD     10.712.110.712.05.618.96.615.517.18.918.73.7     22.323.622.223.828.733.230.128.929.727.629.924.8     0.600.630.580.630.770.890.810.770.780.730.790.65
图12表示实例7和8的使织物脱水的总能量与后脱水稠度的关系图表。该图表表示对于软木BCMTP/南方硬木牛皮纸配料而言，在相同能量输入的条件下，气压装置能够获得比用真空脱水高约5-6％的稠度。换句话说，在表4数据的基础上，气压装置能够将配料脱水成WRC的70％-80％，而在相同的能量输入下真空脱水只能够获得WRC的约55-65％。
图13表示从图9-12的数据累积。该图表表示对所有被测试的配料而言，在相同能量输入的条件下，气压装置能够获得比用真空脱水高约5-7％的稠度。精确的数字随配料与配料的不同而变化，但是与真空脱水技术相比，气压装置的优点是一致的。
图9-13的数据和有关纤维的WRV构成图14。图14表示了后脱水阶段稠度除以WRC与耗费的整个能量/英寸的关系图表。在这种情况下，与气压装置脱水所得的数据一样，所有真空脱水数据合并。但是，最终的气压装置数据不与真空脱水曲线匹配。对给定的能量来说，与使用传统的真空脱水技术相比，通过气压装置脱水获得的后脱水阶段稠度除以WRC的值明显较高。该差发生在所有种类的配料和单位重量上。
为了概括图9-14的数据，每种配料具有对应于每种脱水技术的特质。换句话说，一些配料，特别是是较低WRV的那些配料，要比其它配料脱水更容易。对给定能量输入而言，易脱水配料具有相对高的稠度。相反，对给定能量输入而言，那些具有高WRV的配料具有相对低的稠度。对给定的脱水技术而言，通过稠度除以WRC，稠度/能量关系可以更紧密聚合。在这种情况下，对给定的脱水技术而言，可以构造理论上可获得的脱水与能量之比的单一百分比关系。当使用不同的脱水技术比方说气压脱水时，相似但不同的稠度/能量关系存在，并且可以构造不同的稠度/WRC与能量之比分组，从而再次取消每种配料的影响。本发明的要点是对所有的配料、单位重量、稠度和能量输入而言，气压脱水的稠度/WRC与能量之比的分组比传统的真空脱水(已有技术)分组高。
前面详细地描述是出于解释的目的。这样，在不超出本发明的实质和范围的前提下，本发明可作许多修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分的可替代或可选择的特征可用来形成其它实施例。另外，两个命名的部件可代表同样结构的部分。而且，可使用不同的替代工艺和设备构造，例如，特别是原料制备、流浆箱、成形织物带、织物传送器、起绉和干燥。因而，本发明不应受所述具体实施例的限制，而应受权利要求书及其等效范围的限制。

Claims (29)

1．一种制造纤维素织物的方法，该方法的步骤包括：
a)将造纸纤维的水悬浮液淀积在一个循环的成形织物带上，以形成湿织物，造纸纤维具有持水稠度；并且
b)通过使气体穿过织物，以比以相同速度使用真空脱水可获得的能效至少大10％的能效，将织物从后成形稠度非挤压性脱水到持水稠度的约25％。
2．一种在湿压纸巾机上制造低密度纤维素织物的能效方法，该方法的步骤包括：
a)将造纸纤维的水悬浮液淀积在一个循环的成形织物带上，以形成湿织物，造纸纤维具有持水稠度；
b)通过使气体穿过织物，以比以相同速度使用真空脱水可获得的能效至少大10％的能效，将织物从后成形稠度非挤压性脱水到持水稠度的约25％；
c)将湿织物传送到烘燥缸上；并且
d)使织物干燥到最终的干燥度。
3．一种制造纤维素织物的方法，该方法包括步骤有：
a)将造纸纤维的水悬浮液淀积在一个循环的成形织物带上，以形成湿织物，该造纸纤维具有持水稠度，织物具有纸张宽度；并且
b)通过使气体穿过织物，并且在2500英尺/分钟或更大的速度下使用每英寸纸张宽度约13或更小的马力，将织物从后成形稠度非挤压性脱水到持水稠度的至少70％的稠度。
4．一种制造纤维素织物的方法，该方法包括步骤：
a)将造纸纤维的水悬浮液淀积在一个循环的成形织物带上，以形成湿织物，该造纸纤维具有持水稠度，织物具有纸张宽度；并且
b)通过使气体穿过织物，并且在2500英尺/分钟或更大的速度下使用每英寸纸张宽度约30或更小的马力，将织物从后成形稠度非挤压性脱水到持水稠度的至少80％的稠度。
5．如权利要求1所述的方法，其特征在于通过使气体穿过织物，并且在2500英尺/分钟或更大的速度下使用每英寸纸张宽度约25或更小的马力，将织物从后成形稠度非挤压性脱水到持水稠度的至少70％的稠度。
6．如权利要求1所述的方法，其特征在于以比以相同速度利用真空脱水可获得的能效大约20％或更大的能效，将织物从后成形稠度非挤压性脱水到持水稠度的约25％。
7．如权利要求1所述的方法，其特征在于以比以相同速度利用真空脱水可获得的能效大约30％或更大的能效，将织物从后成形稠度非挤压性脱水到持水稠度的约25％。
8．如权利要求1所述的方法，其特征在于以比以相同速度利用真空脱水可获得的能效至少大约50％或更大的能效，将织物从后成形稠度非挤压性脱水到持水稠度的约25％。
9．如权利要求3所述的方法，其特征在于当在2500英尺/分钟的速度下测试时，使用每英寸纸张宽度约13或更小的马力，将织物从后成形稠度非挤压性脱水到持水稠度的至少70％的稠度。
10．如权利要求3所述的方法，其特征在于通过使气体穿过织物，并且在2500英尺/分钟或更大的速度下使用每英寸纸张宽度约13或更小的马力，将织物从后成形稠度非挤压性脱水到持水稠度的约75％或更大的稠度。
11．如权利要求3所述的方法，其特征在于在2500英尺/分钟或更大的速度下，使用每英寸纸张宽度约13或更小的马力，将织物从后成形稠度非挤压性脱水到30％或更大的稠度。
12．如权利要求3所述的方法，其特征在于在2500英尺/分钟或更大的速度下，使用每英寸纸张宽度约13或更小的马力，将织物从后成形稠度非挤压性脱水到35％或更大的稠度。
13．如权利要求3所述的方法，其特征在于在2500英尺/分钟或更大的速度下，使用每英寸纸张宽度约13或更小的马力，将织物从后成形稠度非挤压性脱水到39％或更大的稠度。
14．如权利要求4所述的方法，其特征在于通过使气体穿过织物，并且在2500英尺/分钟或更大的速度下使用每英寸纸张宽度约25或更小的马力，将织物从后成形稠度非挤压性脱水到持水稠度的至少80％的稠度。
15．如权利要求4所述的方法，其特征在于通过使气体穿过织物，并且在2500英尺/分钟或更大的速度下使用每英寸纸张宽度约15或更小的马力，将织物从后成形稠度非挤压性脱水到持水稠度的至少80％的稠度。
16．如权利要求1，2，3或4所述的方法，其特征在于在使织物非挤压脱水步骤中，总能耗小于1000BTU/每磅除去的水。
17．如权利要求2所述的方法，其特征在于利用1000BTU/每磅除去的水的能耗，除去在织物已经达到20％稠度后直至即将要接触烘燥缸之前所除去的水。
18．如权利要求1或2所述的方法，其特征在于在使织物脱水期间使用每英寸纸张宽度约13或更少的马力。
19．如权利要求1，2，3或4所述的方法，其特征在于穿过织物的气体具有小于约300华氏度的温度。
20．如权利要求19所述的方法，其特征在于穿过织物的气体具有小于150华氏度的温度。
21．如权利要求1，2，3或4所述的方法，其特征在于织物被非挤压脱水到约30％或更大的稠度。
22．如权利要求21所述的方法，其特征在于织物被非挤压脱水到约33％或更大的稠度。
23．如权利要求1，2，3或4所述的方法，其特征在于织物具有约100克/平方米或更小的单位重量。
24．如权利要求1，2，3或4所述的方法，其特征在于后成形稠度是约9％至约13％。
25．如权利要求1，2，3或4所述的方法，其特征在于非挤压性脱水设备包括气压装置，该气压装置包括密封的气体增压室和真空箱，以便供给气压装置的基本上所有气体都穿过织物。
26．如权利要求25所述的方法，其特征在于气压装置在约3或更小的压力比下操作。
27．如权利要求25所述的方法，其特征在于以每分钟每平方英寸开放区域约100或更大的标准立方英尺的气流操作气压装置。
28．如权利要求25所述的方法，其特征在于非挤压性脱水设备还包括位于气压装置之前的一个或多个真空箱。
29．如权利要求26所述的方法，其特征在于真空箱在小于15英寸汞柱下操作。
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