CN1094107A - 纤维素纤维结构限制孔干燥方法、装置和制得的纤维结构 - Google Patents

Abstract

用于干燥具有恒定基重和/或密度或基重和/ 或密度不同的多层纤维素纤维结构的方法和设备。 其在用公知的方法和设备干燥之前水分分布不均。 在气流通道内提供微孔介质使水分分布相同或更均 匀，该气流通道比纤维素纤维结构胚里纤维之间空隙 有更大的流动阻力。微孔介质在干燥中的限制气流 的小孔，是一种多层的叠层，各薄层有尺寸相继增加 或减小的孔。其优点在于使进入下一较粗糙层的各 薄层的下凹和变形减至最小并减少微孔介质和纤维 素纤维结构之间的侧向气流。

Description

本发明涉及纤维素纤维结构，特别是具有通气性干燥的织物胚的纤维素结构。

纤维素纤维结构已经成为日常生活中的常用品，它已经应用于表面织物、卫生纸和擦手纸上。

纤维素纤维结构领域的一个最新的发展是提供多层纤维素纤维结构。多层纤维素纤维结构被认为其某一层的纤维素纤维结构与相邻一层的纤维素纤维结构在基重（basis  weight），密度或二者上都不一样。

在应用纤维的生产中，多层纤维素纤维结构具有经济上的优点。而且多层可以满足纤维素纤维结构消费者想要的各种功能。例如提供吸水性、抗张强度，甚至还可以由不同层提供不透明度。

在纤维素纤维结构的生产中，分散在液体载体中的纤维素纤维湿的织物胚被沉积到成形线网上。湿织物胚可用几种已知装置的任意一种或其结合进行干燥。每种干燥装置都将影响得到的纤维素纤维结构的性质。例如，干燥方法和装置可影响得到的纤维素纤维结构的柔软性，厚度，抗张强度和吸水性。用来干燥纤维素纤维结构的方法和装置也会影响生产速率，这种速率并不受这些干燥方法和装置的限制。

一种干燥装置的实例是毛毡带。毛毡干燥带长时被用于通过进入一个与织物胚保持接触的透水毛毡介质的液体载体毛细管流来脱去纤维素纤维结构中的水分。然而把纤维素纤维结构中的水份脱到毛毡带中和用毛毡带去给纤维素纤维结构脱水，会导致需干燥的纤维素纤维结构织物胚全部均匀的压缩或压实。

毛毡带干燥可以通过真空或对压滚进行，挤压滚可以使毛毡带与纤维素纤维结构之间的压缩达到最大程度。毛毡带干燥的实例在Bolton的1982年5月11日公开的U.S.4，329，201及Cowan等人于1989年12月19日公开的U.S.4，888，096中已有描述。

然而，一般来说，毛毡带不适合生产和干燥有多层的纤维素纤维结构。由于含在不同层中的水份总量不同，还要避免前面提到的纤维素纤维结构的总体压紧，干燥具有多层纤维素纤维结构的其它装置就优选考虑了。

例如通过真空脱水来干燥纤维素纤维结构而不借助毛毡带在本领域中是已知的。当水是液态时，真空脱纤维素纤维结构中的水分可通过机械的方法从纤维素纤维结构中脱去水份。而且真空偏折纤维素纤维结构的分离层进入干燥带的偏折导管内。并大大促使了纤维素纤维结构不同层中含有不同量的水份。类似的，用有优选孔大小的多孔圆柱体，借助毛细管流通过真空干燥纤维素纤维结构在本领域中是已知的。这样的真空驱动干燥技术的实例在普通转让的1985年12月3日公开的授予Chuang等人的U，S，4，556，450和1990年11月27日公开的授予Jean等人的U，S，4，973，385中有所描述。

还有在另一种干燥的方法中，通过通气干燥纤维素纤维结构的织物胚也已取得了显著成效。在一种典型的空气干燥方法中，一个有小孔的透气带支撑要干燥的织物胚。热气流通过纤维素纤维结构，然后通过这个渗透带。反之亦然。

在透气带内叠合在一起并偏拆进透气带中的小孔的这些层被优选干燥，而且所得到的纤维素纤维结构的厚度会增加。在透气带中叠在一起的这些层的接合处被干燥到较小的程度。通过蒸发空气流主要干燥织物胚。

在本领域中，已经实行了一些用于通气干燥的透气带的改进。例如，透气带被制成有大的开孔面积（至少40%），或者制成具有减少透气率的带子。减少透气率可通过采用一种树脂混合物去填充在带上织线之间的孔隙来完成。干燥带里注入金属微粒以提高其导热性和减少辐射率，或另一方面，干燥带能以由连续网络组成的感光树脂构制。干燥带特别适于高达大约815℃（1500华氏度）的高温气流。这种通过气流干燥技术可从下处找到，它们是Cole等人于1975年7月1日再颁的U，S，Re，28459;Rotar，于1979年10月30日公开的U，S，4，1772，910;Rotar等人于1981年2月24日公开的U，S，4，251，928;普通转让的Trokhan于1985年7月9日公开的U，S，4，528，239;和Todd于1990年5月1日公开的U，S，4，921，750。

另外，当还有织物胚需要干燥时，在本领域内对稳定纤维素纤维的干燥型作了几种尝试。这样的尝试可用干燥带或与Yankee套相结合的红外线干燥器。这样的成型干燥实例在Smith于1986年4月22日公开的U，S，4，583，302及Sundovist于1990年7月24日公开的U，S，4，942，675中有描述。

在前述领域中，特别建议通气干燥时没有提到干燥多层纤维素纤维结构时会遇到的问题。例如，当纤维素纤维结构的第一层比第二层具有较少的绝对湿度，密度或基重时，一般第一层比第二层将有相对大的气流量通过。这种相对大的气流量的产生是因为第一层具有较小的绝对湿度、密度和基重，使得通过这层的空气流动阻力成比例减少。

当待干燥的多层纤维素纤维结构被输送到YanKee干燥滚筒上，这个问题就显得更明显了。在YanKee干燥滚筒上，隔离的单个纤维素纤维结构层与热圆柱体的圆周紧密接触，来自干燥滚筒套内的热空气被引到对着热圆柱体的纤维素纤维结构表面上。但是，一般与YanKee干燥圆筒最紧密接触发生在高密度或高基重层处，这些层没有那些低密度或低基重层那样干燥。低密层的干燥优先通过与YanKee干燥滚筒套内气流进行对流换热来完成。因此，为补偿高密度或高基重层较大湿度，纤维素纤维结构的生产率必然降低了。为了让具有高密度和高基重的纤维素纤维结构层得到完全干燥，为了防止从YanKee干燥滚筒套内来的空气把已干燥的低密度或低基重层烤焦或燃烧，YanKee套内的空气湿度需降低，并且在YanKee套内的纤维素纤维结构的滞留时间需增加，这样也就降低了生产率。

在现有技术的方法中（除了由机械压缩，如毛毡带）另一个缺点是它们都依靠支撑纤维素纤维结构来干燥。气流直接朝向纤维素纤维结构并被输送通过支撑带，或者换一种办法，气流通过干燥带到纤维素纤维结构上。通过带或纤维素纤维结构的气流阻力的差别使纤维素纤维结构内的水分分布的差别增大了并且/或在原来没差别之处水份分布也产生了不均。然而在此工艺里没有做使气流适合纤维素纤维的各种不同层的差别的尝试。

特别地，在此工艺中没做这样的尝试：将纯净的直接的空气流离开需这种气流最少量的低密度或低基重层而进入含水量相对多的高密度，或高基重层。同样促使纤维素纤维结构每层得到均匀干燥的尝试也没有做。

因此，本发明的目的提供一种设备和方法使直接空气流在限制性小孔通气干燥方法中基本相等的流向并通过低密度，低基重层和高密度、高基重层。这样的设备和方法预期采用限制性小孔通气干燥、常规的压力毛毡、红外线干燥等以及它们的结合的纸生产。

本发明还有一个目的是提供一种设备和方法来减少通过空气干燥或YanKee滚筒干燥制造工艺步骤生产纤维素纤维结构出现的限制速率的发生。最后，本发明的目的是用这种方法和设备来生产多层纤维素纤维结构。

本发明包括一种和限制性小孔通气干燥设备一起使用的微孔介质。这种微孔介质和其中有水份分布的纤维素纤维的织物胚结合使用并为气流通过织物胚提供限制性小孔。

在一实施例中，本发明包括一种设备，它在织物胚的一侧有空气干燥带用来输送微孔介质以及配置在织物胚的相反一侧的微孔介质用来试图提供基本均匀的气流流向或通过织物胚。该设备还包括使气流通过织物胚的装置，其中微孔介质限制性小孔用于空气流通过织物胚。在用该设备干燥后的水份分布是相同的或更均匀。

在另一实施例中，本发明包括一种方法用于限制性小孔通气干燥纤维素纤维结构。此方法包括：提供待干燥织物胚的步骤，使气流通过织物胚的装置。从一边支撑织物胚的干燥带和相对干燥带的微孔介质。使气流通过织物胚，其中微孔介质是气流里的限制性小孔。通过这种方法干燥后的织物胚内的水份分布相同或更均匀。

虽然，包括权利要求的说明特别指出了，并清楚地表述了本发明，相信从以下按照附图的描述中会使人更好理解，在附图中，相同的部件给出相同的代号：

图1是按本发明制得的多层纤维素纤维结构的上层平面图像。

图2是按本发明纸张生产机器的侧视图。

图3A是在一可渗透水的圆柱体（内部压力为负压）上一按照本发明的微孔介质的侧视图。

图3B是在一可渗透水的圆柱体上（内部压力是正压）的一按照本发明的微孔介质辊的侧视图。

图4是按照本发明所示各种薄层的微孔介质的顶面图像。

本发明用来生产如图1所示的纤维素纤维结构10。如上所述并由图所示纤维素纤维结构（10），可由单层（12）组成或优选由多层（12）组成。纤维素纤维结构（10）适用于消费品如面巾纸，卫生纸和擦手纸。

纤维素纤维结构10的纤维是一种有一很大一维尺寸（沿纤维纵轴），其它二维与其比较尺寸相对较小（垂直于纤维纵轴的两个径向、且它们也互相垂直），因此，线性是近似的。微观检验纤维可显示其它二维尺寸与纤维的第一维尺寸比较是小的，这另外的二维小尺寸在整个纤维的轴向长度上，基本上不需要相等，也不需要保持恒定。重要的是，仅要求纤维在它的轴向范围内能够弯曲，能够粘结到另外的纤维上，可通过液体载体分布并且接着干燥。

由纤维素纤维结构（10）组成的纤维可是合成的，如聚烯烃或聚酯;最好是纤维素如棉绒纤维，人造丝，或甘蔗渣，更好是木浆如软木（裸子植物或具松果的）或硬木（被子植物或落叶的）。木浆纤维的纤维素混合物包括由长约2.0到4.5毫米，直径约25到50微米的软木纤维和在本文中已描述过的已被发现加工很好的长小于1毫米，直径约12到25微米的硬木纤维。

纤维可通过任意浆化工艺制得，这些工艺包括化学过程如亚硫酸盐、硫酸盐和苏打工艺以及机械方法如磨削基本。另外，纤维可通过化学方法和机械方法结合制得或可重复利用。这里描述的对于纤维素纤维结构（10）所采用的纤维的类型、组合物及方法对本发明不是关键的。

参照图2以及用于造纸使用的设备15，按本发明实际工艺的第一步是提供一个纤维素纤维的含水分散体。纤维素纤维的含水分散体放入机头箱（20）内，如图所示，可用一个机头箱20，但是为了互换作用在生产纸张过程中可用多个机头箱20。机头箱20或机头箱（20）组和制备造纸用纤维的含水分散体的设备在普通转让的Morgan等人于1976年11月30日公开的U，S，3，994，771和普通转让的Trokhan于1985年7月16日公开的U，S，4，529，480中已充分描述了。这些专利在此一并作为参考，为了在造纸纤维的制备和分散中所示的使用的设备。

造纸纤维的含水分散体，以液体载体从机头箱（20）被输送到成形带如Fourdrinier线制品带上（22）。Fourdrinier带（22）由一个胸辊和多个回转辊支撑，另外，通常与Fourdrinier带（22）联系的是成形板，真空箱，张力辊，清扫指示器等，这些在本领域中是众所周知的，在这里不作进一步的讨论和说明。

造纸纤维的含水分散体用来在Fourdrinier线制品带（22）上和其它成形线制品带上形成织物胚。这里应用“织物胚”指的是一层在以下讨论的干燥步骤之前的造纸工艺过程期间的Fourdrinier带（22）或其他成形带上经受重新分布作用的纤维沉淀物。常规的真空箱（26）等可用来连续地从含水织物胚21中除去水分。

织物胚（21）被输送到第二个造纸带上，具体为干燥带（28），可使用任何空气可透过的空气干燥带。一个特别挑选的干燥带（28）应用一连续的感光树脂网。特别优选的干燥带（28）可按普通转让的TroKhan于1985年7月9日公开的U，S，4，528，239来制得，上述专利在这里一并作为参考，为了适用于本发明所使用的所示的干燥带28。如果需要，干燥带（28）可由一个织物背部提供。优选，具有这样一个织物背部的干燥带（28）可按照普通转让的Hood等人于1991年10月22日公开的U，S，5，059，283和Trokhan于1991年12月17日公开的U，S，5，073，235来制得。

通过施加不同压力到织物胚21，可以将织物胚（21）从成形带（22）输送到干燥带（28）上。具体说来，织物胚（21）可通过把织物胚（21）与成形带（22）分离的转换头（24）转换，并使其偏转进入干燥带（28）的孔内并同时脱去织物胚（21）中的水分。织物胚（21）由真空箱（26）固定在干燥带（28）上。不管用什么方法，人们认为只要织物胚（21）从成形带（22）被输送到干燥带（28）上，对织物胚（21）使加不同流体压力的其它装置也可采用。

真空箱（26）提供纤维素纤维结构（10）的多层（12）的附加偏移而进入干燥带（28）的孔中。该偏移引起多层（12）偏移而比没有偏移的多层12具有不同的密度和/或基重。真空箱（26）产生机械脱去织物胚（12）中的水分。另外，或除了真空箱（26）之外按照普通转让的Chuang等人于1985年12月3日公开的U，S，4，556，450制得的一种辊子也可采用，该专利在此引作参考，为了所示设备15可用它机械地脱去织物胚21的水分。

在织物胚21从干燥带（28）上除去之后，干燥带（28）可用水指示器（没有表示）清洁以除去纤维素纤维结构（10）纤维，粘合剂以及类似的保持并粘附到干燥带上的杂物。干燥带（28）还可有乳浊液被用来作用作为释放剂，通过降低氧剥蚀作用而延长带的有效寿命，优选的乳浊液和分布方法公开在上述的普通转让的Trokhan的与1991年12月17日出版的U，S，5，073，235中。

这里从生产过程的分布，织物胚含有水分。相应与织物胚（21）的重复型，水分布大体上是均匀的。但更可能的是分布不均的，织物胚里的重复型是由于不同基重和/或密度层的类似型所造成的。通过软性射线的图象分析或本领域中已知的其它设备，可以定性地以相应于重复型的尺度确定其水分分布。

按照本发明，干燥带（28）把织物胚（21）输送到装置（15）使通气干燥过程中的气流直接的平均地流向并流过低密度和低基重层（12）及高密度和高基重层（12）。按照本发明该装置（15）包括微孔干燥介质，支撑该介质和待干燥的胚的纤维素纤维结构（10）的装置和引起气流通过微孔干燥介质（30）和胚的纤维素纤维结构（10）的装置。

特别地，干燥带（28）把纤维素纤维结构（10）输送到有轴向可转动的多孔圆柱体（32）。按照本发明多孔圆柱体（32）圆周覆盖着微孔介质（30）。在此描述的实施例中，多孔圆柱体（32）的内部可以是负压，尽管在以后的描述中多孔圆柱体可以相对于大气压的正压提供。正压一定足够以提供流体流通过纤维素纤维结构（10），最好超过在微孔介质（30）的临界压力以免任何液态水出现在孔隙中。对在此描述的方案，负压为大约2.5到30.5厘米汞柱（1到12英寸汞柱），已经发现满意工况最好是17.8到25.4厘米汞柱（7到10英寸汞柱）。

对照图3A，干燥带28从入口辊（34）到移送辊（36）缠绕着多孔圆柱体（32）并对着一段弧定义为环节。负压使加到整个该环节上以除去织物胚中的水，并进入多孔圆柱体（32）的内部。然后基本已干燥的织物胚在移送辊36处离开多孔圆柱32，优选稠度至少30%、更优选稠度是50%。

在织物胚（21）和多孔圆柱（32）相接触时期内，前述的干燥带（28）在环节的外面，覆盖着微孔介质（30）的多孔圆柱体（32）是在环节的里面，并且织物胚（21）在外干燥带（28）和内微孔介质（30）之间。由于多孔圆柱体（32）里面的负压，排出气流就穿过由干燥带（28）、织物胚（21），微孔介质（30）及多孔圆柱体（32）形成的叠层。

再参照图2，用来生产纤维素纤维结构（10）的设备（15）还带有套（54），以供给热空气流来干燥织物胚（21）。特别地，套（54）提供干燥的热气流用于空气流通过织物胚（21）。重要的是空气流不能给织物胚（21）增加水分，而是通过蒸发和机械作用去除水分。值得注意的是如果只使用机械方法去水，空气必需是饱和的。优选套（54）提供从室温到290℃（500F）的气流，更优选大约是93℃到约150℃（200到300F）的温度，以用于空气流通过织物胚21。

用相对低的温度的一个优点是减少干燥带（28）和纤维素纤维结构（10）的过早的损坏、或烧焦、燃烧或产生恶臭的各种倾向，在生产过程期间使用较低温度空气流并可节省能量。按照该装置构造并供给这样的套，这已被本领域的专业人员了解了，因此这里不做进一步说明。

当织物胚（21）被引进微孔介质（30）和多孔圆柱（32）时，它将有约5%到50%的稠度，根据进入的水分，纤维组分，微孔介质（30）的几何形状，织物胚（21）的基重，织物胚在微孔介质（30）里的滞留时间，气流量、湿含量、以及通过织物胚（21）的温度，这种胚可以干燥到约25%到100%的稠度。

通常，随织物胚（21）的基重增加，它在微孔介质（30）中的滞留时间也增长是必须的。例如，设备（15）应该提供织物胚（12）在微孔介质（30）上的最少250毫秒的滞留时间以使织物胚（21）有大约每平方米0.02千克（每平方英尺12磅）的基重和30%到50%的稠度。

这里用到“微孔介质”指的是那些允许气流通过和能用来导向，制造，精制或减少气流到另外元件的任意元件。另外元件可以是微孔介质（30）的上流元件或下流元件。微孔介质（30）通常是平的或任意的所希望的形状元件。最好微孔介质（30）内的孔是比纤维素纤维结构内的孔的水力半径较小和很好地分布以提供大致均匀的气流到这种气流范围内的所有纤维素纤维结构（10）上。另一方面，由于气流通过微孔介质（30）流动路径（几个转向、节流、小管等）的阻力较高，虽然提供的限制性小孔是均匀分布的，但气流通过微孔介质30可能仍会受影响。

参照图4，微孔介质（30）产生的限制性小孔用于气流通过干燥带28并特别通过织物胚（21），这里用到的“限制性小孔”指的是对空气流提供最大流阻的单个元件的元件。重要的是这种气流通过干燥带（28），织物胚（21），微孔介质（30）圆柱体的流动阻力的结合以及穿过上述的压差，以至在这种气流中微孔介质（30）是限制性小孔。通过在微孔介质（30）上具有对气流的限制性小孔，相邻，可提供全部各种的以及不同的纤维素纤维结构10的层12大致均匀的空气流。尽管本发明没有被任意的这样原理所限制。

如图3A所示，干燥织物胚（12）的同样气流最终流过微孔介质（30）到多孔圆柱体（32）和它的内部。因此，通过微孔（30）的流动路径必需有一定尺寸和形状以提供这种气流路径中的限制性小孔。这里用到“流动路径”指的是气流按照干燥工艺部分直接通过的区域或各种区域结合。

微孔介质（30）和纤维素纤维结构（10）应是接触关系，特别对于图3B的流动布置，以防止它们之间产生强制通风的空气流向或通过纤维素纤维结构（10）被其单个层12的流动阻力所限制。强制通风使气流能横向流向并通过织物胚（21）并防碍所希望的均匀空气流向并通过织物胚21。在这里应用的气流被认为是“横向”的，当这种气流在织物胚（21）的邻近处时，它有一个平行于微孔介质（30）平面的主要输送方向。

当织物胚（21）被微孔介质（30）和与之联系的工艺干燥后，它里面的水分分布是相同的或比干燥以前更均匀了。任何情况下，按以往的工艺通气干燥方法所发生的水分分布不均不会产生和/或增大。再次以相应于织物胚21内重复型的尺度估量这种水分分布。定性的对水分分布均匀度可用软性X射线图象分析或能提供一个适宜尺度的相对测定值的任意其它装置来确定。

可以预言，对图3A的方案，纤维素纤维结构（10）能与微孔介质（30）间隔一段小的距离，提供一在它们之间密封气流的中间网格。这样的安排由纤维素纤维结构（10）能使微孔介质（30）的污染及磨损减至最小。

如图4所示的微孔介质（30）由层结构组成。然而使用单层微孔介质（30）是可行的，这取决于它的强度，特别是对于选择的造纸工艺中所采用上述压差和流体阻力的结合。

微孔介质（30）和用来生产纤维素纤维结构（10）的整个装置（15）被认为有经纬方向。这里用“经度”方向指的是纤维素纤维结构（10）的平面内并平行于整个造纸设备（15）的输送方向。用“纬度”方向指的是纤维素纤维结构（10）胚平面垂直于经度方向的方向，并且通常是在生产中输送的横向。

微孔介质（30）的第一到第五层38，40，42，44，或46，能由任意这样材料制得，这些材料能承受造纸工艺中固有的和易发生的热、水分和压力，不会对纤维素纤维结构（10）产生有害影响或性能。重要的是微孔介质（30）叠层在生产过程中不能过分偏转或变形垂直于织物胚（21）的平面，否则通过此处的所希望的均匀的气流通过不能保持。薄层38，40，42，44和46或产生流体阻力的其他元件的组合可用于微孔介质30，所述的流体阻力是在操作中流动路经的限制性小孔并且在操作中没有偏转和不太充分支撑纤维素纤维结构（10）。仅仅需要的是每层38，40，42，44或46由下层38，40，42，44或46支撑而不产生过量偏转。

对这里描述的方案，一叠层有第一个薄层（38）最靠近并且甚至与织物胚（21）相接触和可用来穿过它的大约6到7微米大小的作用孔。这第一层（38）由金属经线和纬线纤维的Datch斜纹织物形成。径向纤维直径约0.038毫米（0.0015英寸），纬向纤维直径约0.025毫米（0.001英寸）。径向和纬向纤维编织成第一薄层38有一大约0.071毫米（0.0028英寸）内径，并在经线方向上每厘米大约有128条纤维（每英寸325条），在纬线方向每厘米大约906条纤维（每英寸2300条纤维）。第一层（38）可用砑光机砑光按要求增加它的流动阻力。

对于这里描述的方案，一叠层含第二层40是在第一层38下面并与第一层38接触。它可有一约93微米的方孔。这样的第2层（40）由金属的径向和纬向纤维的平的方格织物形成。径向纤维直径约0.076毫米（0.003英寸），纬向纤维直径大约也是0.076毫米（0.003英寸）径向和纬向纤维编织成一薄层有约0.152毫米（0.006英寸）的内径，在经线方向上每厘米有59条纤维（每英寸150条），纬线方向上每厘米大均59条纤维（每英寸150条纤维）。

对这里描述的方案，一叠层具有第三层42，它在第二层（40）下面并与第二层40接触。它有一个约234微米（0.092英寸）的方孔，在经线方向每厘米大约有24条纤维（每英寸60条纤维），并在纬线方向条数也一样是适合的。这种第三层（42）由金属的经线和纬线纤维编织成的光滑平面方形织物形成。径向和纬向纤维直径均约0.191毫米（0.075英寸）。径向纤维和纬向纤维可编织成一薄层有约0.254毫米（0.0100英寸）的内径，在径向和纬向上都有约每厘米24条纤维（每英寸60条）。

对在这里描述的方案可使用的一叠层有第四层（44）在第三层（42）下面。它有一个约265到285微米的作用孔。这样的第四层（44）由金属的径向和纬向纤维的光滑Dutch织物形成。径向纤维直径约0.584毫米（0.023英寸），纬向纤维直径约0.419毫米（0.0165英寸）。它们编织成内径约0.813毫米（0.032英寸）径向约每厘米5条纤维（每英寸12条），纬向约每厘米25条纤维（每英寸64条）的薄层。

对在此描述的方案，第五层（46）在第四层（44）下面并与多孔圆柱体（32）四周接触，第五层（46）由一穿孔的金属板构成。穿孔板厚约1.52毫米（0.060英寸），上有直径为2.38毫米（0.0938英寸）的孔，两孔之间等距离间隔4.76毫米（0.188英寸）且按60°并相等的交错排列。

第一到第四层38，40，42，和44由304L不锈钢制成。第五层（46）则由304不锈钢制成。合适的微孔介质（30）由Greensboro的Purolator  Products  Company，North  Carolina  as  Poroplate  Part  No.174218-07提供。如果需要第一层（38）可直接从德国的Haver  &  Boecker  of  Oelde  Westfalen定购325×2300DTW  8织物，按要求用砑光机砑光高达10%。

微孔介质（30）可以从第五层到第一层由钨惰性气全熔透焊接，以形成微孔介质（30）希望的形状和尺寸。一种特殊需要的形状是圆筒壳，用于多孔圆柱（32）。有圆柱外壳形状的微孔介质（30）通过一热装连接到多孔圆柱（32）上，为实现热装，微孔介质（30）被加热，且不被加热装置污染，然后放到多孔圆柱（32）外侧，随着微孔介质（30）的冷却，让其热套在多孔圆柱（32）周围。热装必需充分以防止在微孔介质（30）和多孔圆柱（32）之间产生角度偏转并充分地克服微孔介质（30）的叠层38，40，42，44和46内任意不平滑，而不会对其产生不适当的应力。

最好多孔圆柱（32）带有圆周表面适于调节的圆柱形微孔介质（30）。圆周表面可是圆柱形的并带有一组穿透孔和轴向定位凸缘中间孔。沿圆周方向，孔和凸缘可以是圆周相隔15.75毫米（0.620英寸），孔的轴向间隔约有60毫米（2.362英寸）。凸缘的径向间隔约6毫米（0.24英寸），圆周方向的宽度3毫米（0.19英寸）。孔直径约12毫米（0.472英寸），到下排孔的轴向位移约12.7毫米（0.500英寸）。在凸缘底部该圆周径向厚度约43毫米（1.69英寸）。这种布置提供圆周表面有约12%的开孔面积和近似27.1厘米（10.67英寸）型样重复。

当然，没有必要对前述应用的叠层38，40，42，44和46进行精确布置数量、尺寸以获得本发明的益处。因此任何有细孔和孔的第一层38和下边叠层38，40，42，44，46的任意结合，所述孔可提供足够合适的流动阻力，并且足够小以防止在上面的层偏转进入细孔或孔内是适当的。通过纤维素纤维结构（10）对着多孔圆柱（32）环节内部是使气流透过纤维素纤维结构（10）的一种装置。这种气流产生的装置一般由鼓风机，风扇和真空泵组成，这些在本领域中是已知的，这里不再作更深一步讨论。

一般来说，在气流下流方向具有增加孔尺寸的一个多层微孔介质（30）能增强通过微孔介质（30）在平行于织物胚（21）的平面内的横向气流。当然，重要的是主要气流产生垂直于织物胚（21）的平面，以便附加的汽化损耗。当水仍以液态形式存在时，织物胚（21）里的水就被除去。

特别希望液体水从织物胚（21）中除去，以便不致在蒸发过程中要去掉液体蒸发的潜能而浪费能量。因此，通过用设备（15）和这里描述的方法，使液体蒸发和用机械方法去掉液体水而脱去织物胚（21）中的水，而有效利用能量。当然，由于均匀的气流使所有前面提过的脱水发生对纤维素纤维结构（10）的不同层（12）的密度或基重没有受破坏或偏移。

通过使用如上公开的具有每厘米128条径向纤维和每厘米906条纬向纤维和6微米大小的孔的微孔介质（30），就能保证这种微孔介质（30）的限制性小孔用于气流通过一个纤维素纤维结构（10）织物胚，这个胚内径为0.15到1.0毫米（0.006到0.040英寸），基重约为每平米0.013千克到每平米0.065千克（每3000平方英寸8到40磅）。一般认为随流过织物胚（21）、和微孔介质（30）的压差的增加或减少，织物胚（21）基重或密度的增加或减少，叠层38，40，42，44和46，特别是与织物胚（21）接触的第一层（38）的孔的大小也随之而调整。

再参照图2，在纤维素纤维结构（10）离开有微孔介质（30）的多孔圆柱体（32）后，纤维素纤维结构（10）被认为得到气流限制性小孔通气干燥。限制性小孔通气干燥胚（50）在干燥带（28）上从带出辊（36）输送到另外的干燥器如透气干燥器，红外干燥器，非热性干燥器或YanKee干燥筒（56）或动力冲击干燥器如套（58），干燥器可单独使用或和别的干燥设备联合使用。

这里描述的生产过程对使用YanKee干燥筒（56）特别适用。当在该制造工艺中使用YanKee干燥筒（56）时，由YanKee干燥筒（56）圆周来的热量传导给与YanKee干燥筒56圆周接触的限制性小孔通气干燥胚（50）。借助压力辊（52）装置或本领域中熟知其它装置将限制性小孔通气干燥胚（50）从干燥带（28）输送到YanKee干燥筒（56）上。在输送限制性小孔通气干燥胚50到YanKee干燥筒56上之后，限制性小孔通气干燥胚（50）在YanKee干燥筒（56）被干燥，其稠度最少达95%。

通过用起绉胶粘剂可把限制性小孔通气干燥胚（50）临时粘附在YanKee干燥筒（56）上。典型的起绉胶粘剂包括聚乙烯醇基胶，例如Bates于1975年12月16日公开的U，S，3，926，716中就有记载。这里该专利一并作为参考，为了表示一种胶粘剂，通过将其用于双方可用来把一个限制性小孔通气干燥胚（50）粘结到一个YanKee干燥筒（56）上。

干燥胚可随意的缩短，以便其径向长度减少，纤维素纤维随分断纤维而重新排列成纤维结合。缩短纤维可通过几种方法来完成，本领域中最普通公知并优选的是起绉，在起绉操作中，限制性小孔通气干燥胚（50）被粘附到一个坚硬的表面上，如YanKee干燥筒（56）的表面上，然后用医用刀片（60）将其从该表面剥离。在起绉并从YanKee干燥筒（56）中移去后，纤维素纤维结构（10）就能随需要砑光或用其它方法转换了。

参照图3B，如果需要，多孔圆柱（32）可被提供正的内部压力，如，以便多孔圆柱（32）的内部压力高于大气压。在这种布置中气流发生方向从多孔圆柱（32）的内部流向多孔圆柱32的外边。

这样的布置要求干燥带（28）被静止地配置在织物胚（21）径向表面以及微孔介质（30）被静止地配置在织物胚21径向里面并与织物胚21相接触。在图3B布置中有正的内部压力，气流从微孔介质30的最粗糙的和第五薄层（46）流向并通过第一层（38），通过第一层（38）流向并通过织物胚（21），在通过织物胚（21）后，气流继续流动路径通过干燥带28。

在图3A和3B说明负压和正压多孔辊有一定优点。例如：图3A所示的负压多孔圆柱体（32）有使织物胚（21）和微孔介质（30）紧密接触的优点，促进气流分布均匀，而且负压多孔圆柱（32）被认为比正压多孔圆柱（32）去除织物胚中水的效率要高。相反如图3B所示的正压多孔圆柱（32）有如下优点，在其上干燥的并且接着进入存留在微孔介质（30）的有最细孔的第一层（38）上或里面的，从空气，水、或纤维素纤维结构（10）中产生的污染倾向较少。

通过预测，微孔介质（30）可放置在多孔圆柱（32）的表面上，并且限制性小孔通气干燥胚（50）保持在没有分离的干燥带（28）的适当位置。当然，这种布置需要把织物胚干燥到足够的稠度使它在微孔介质（30）上保持接触并优选与负压多孔圆柱32一起使用。当限制性小孔通气干燥胚（50）基本干燥离开微孔介质（30）后，或当在所希望的相对高温气流中时，这种布置有其特殊的优越性。

多孔圆柱（32）可有不同区，每区有不同压力。这种布置为产生负压或正压和使气流流向并穿过要使用的织物胚（21）而采用少的设备费用。例如，负压多孔圆柱体（32）的第一区提供相对小的差压，特别是产生比微孔介质（30）里新月形限制性小孔的临界压低的差压，第二区产生更大差压，第三区产生的差压低于或等于第一区差压，但由于第二区有比临界压高的压力，就能使气流从此通过。例如，第一区能提供差压约10.2到17.8厘米汞柱（4到7英寸汞柱）。第二区可提供压差约22.9厘米汞柱（9英寸汞柱）以便使小孔里的水充分排空。第三区可以保持在特殊系统的临界差压或稍低于特殊系统的临界差压，以便节省能量，但仍提供良好气流。

这些区没必要在微孔介质（30）上提供相同的织物胚（21）的滞留时间。特别地，为了进一步节省能量，有较大压差的第二区圆周比比第一区和第三区较小。

如果需要为一个给定的多孔（10）圆柱（32）安排一个有特殊压力的区，二个或多个孔圆柱32可以被串联使用，每个具有不同的正的或负的内部压力。另外，还可能串联两个或多个多孔圆柱（32），一个有负的内部压力，另一个有正的内部压力。

还有另一种变化（没有表示），上述讨论的微孔介质（30）呈现为环形带状是可能的，这种环形带平行于干燥带（28）-足够的距离以获得所需的滞留时间。织物胚（21）仍是微孔介质（30）带和干燥带（28）的中间层。如以上讨论图3A和图3B，这样一种微孔介质（30）带由具有网格尺寸和足够数量的聚酯或尼龙纤维的单个薄层制成。如以上所希望的是气流通过织物胚21的限制性小孔。

微孔介质（30）装置缠绕在如图2-3B的多孔圆柱（32）上，可预计比呈带状的微孔介质（30）有某些优越性。例如，多孔圆柱32的型式，微孔介质将预期有更大的完整性和较长的寿命，但对纤维素纤维结构（10）焊缝处将会有较大不同。

相反，优选地微孔介质的环形带装置容易清洗，因为回洗用一般的淋浴技术就可完成。再者，单个薄层聚酯带有这样优点：更多回洗实际上是通过微孔介质（30）的孔均匀喷出的，这样的装置在微孔介质失效时比把微孔介质合并在多孔圆柱上时更容易恢复可操作性。并具有较狭窄的焊缝。在一多层微孔介质（30）内，如图4所示，更多的回洗水被引入在相邻的层38，40，42，44，46之间或通过相邻的层38，40，42，44和46之间的侧流中，部分地由于多孔圆柱（32）里的圆周内孔的形状，回洗水不太均匀地穿过最需回洗的第一层（38）的最细的孔。

有可能微孔介质（30）而不是上面已讨论过的微孔介质（30）的编织层装置38，40，42，44和46可被化学侵蚀，微孔介质（30）由烧结热的，等压缩的烧结金属制成，或可依照上述的普通转让的Chuang等人于1985年12月3日公开的U，S，4，556，450中给出方法制得。

在微孔介质（30）的每种装置中，如最重要的第一层（38）提供最大的流动阻力而且一般具有最细的孔，通过微孔介质（30）的一个面，特别是该微孔介质（30）的面保持与纤维素纤维结构（10）相接触。这种布置减少侧流空气通过微孔介质（30），更好地使与这种侧流空气相联系的不均匀空气分布减至最小。

很显然，本发明还有很多其他方案和变化。所有这些都在附属的权利要求范围之内。

Claims (14)

1、一种微孔介质和在其内分布着水分的纤维素纤维的织物胚结合，用于限制性小孔通气干燥造纸设备，所述的微孔介质包括有为空气流通过所述织物胚的限制性小孔，以便所述的水分分布在气流通过该处后相同或更均匀。

2、一种微孔介质和在其中分布着水分的纤维素纤维的织物胚结合，用于限制性小孔通气干燥造纸设备，所述的微孔介质包括有为空气流通过所述织物胚的限制性小孔，以便使所述的水分分布在气流通过该处后相同或更均匀，其中所述的限制性小孔由含多个薄层的叠层组成，所述多层的每个薄层有使所述气流通过的多个孔。

3、一种按权利要求2的介质，其中具有最大流动阻力的薄层是在所述微孔介质的一个表面上，该表面与织物胚接触。

4、一种设备，用于限制性小孔通气干燥在其内分布着水分的纤维素纤维的织物胚，所述的设备包括：

一种使气流通过织物胚的装置;

为支撑织物胚和并与其一个面接触的透气干燥带。

放置在织物胚相对侧的微孔介质，其中所述微孔介质是为空气流通过所述织物胚的限制性小孔，以便使所述的水分分布在气流通过该处后相同或更均匀。

5、一种按照权利要求4的设备还包括一个多孔圆柱体，其中所述的微孔介质配置在圆柱体四周。

6、一种按照权利要求5的设备，其中所述圆柱有一负内部压力。

7、一种按照权利要求5的设备，其中所述圆柱有一正内部压力。

8、一种按照权利要求4的设备，其中所述微孔介质以环形带状配置。

9、一种用于限制性小孔通气干燥纤维素纤维结构的方法，所述的方法包括下述步骤：

提供需干燥的一个纤维素织物胚并在其中有水分分布;

提供为使气流通过所述织物胚的一种装置;

提供干燥带支撑所述织物胚;

提供一种在所述干燥方向相反的所述织物胚一侧的微孔介质以便所述织物胚是所述干燥带和微孔介质的中间层，其中所述的微孔介质是用于所述气流的限制性小孔。

配置所述织物胚在所述干燥带上;

使气流通过所述织物胚和所述微孔介质以便使所述水分分布在气流通过所述织物胚后相同或更均匀。

10、一种按照权利要求9的方法，其中所述气流通过所述织物胚的方向是从所述的干燥带到所述微孔介质。

11、一种按照权利要求9的方法，其中所述气流通过所述织物胚的方向是从所述的微孔介质到所述的干燥带。

12、一种按照权利要求9的方法生产的纤维素纤维结构。

13、一种按照权利要求10的方法生产的纤维素纤维结构。

14、一种按照权利要求11的方法生产纤维素纤维结构。

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