專利名稱：借助于選擇地閉塞排水制造纖維素纖維結(jié)構(gòu)的方法和設(shè)備以及由此制造的纖維素纖維結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造纖維素纖維結(jié)構(gòu)的方法和設(shè)備，這種纖維素結(jié)構(gòu)具有多種定量區(qū)，特別是具有包括含基本上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)的高定量區(qū)在內(nèi)的多種定量區(qū)。這種纖維素纖維結(jié)構(gòu)一般是在紙中實現(xiàn)的，這種紙具有相互經(jīng)定量來區(qū)別的三種或更多種區(qū)域。
纖維素纖維結(jié)構(gòu)，例如紙，在這一技術(shù)領(lǐng)域中是眾所周知的?，F(xiàn)在，這樣的纖維結(jié)構(gòu)共用于毛巾紙、衛(wèi)生紙、面巾紙等等。
為了滿足消費者的需要，這些纖維素纖維結(jié)構(gòu)必須平衡幾種競爭的利益。例如，為了使纖維素纖維結(jié)構(gòu)在正常使用的時候或者在沒有施加過度的拉力時不致撕破或扯碎，纖維素纖維結(jié)構(gòu)必須具有足夠的抗張強(qiáng)度。為了能用纖維素纖維結(jié)構(gòu)迅速地吸收流體并完全保留液體，纖維素纖維結(jié)構(gòu)還必須是能吸收的。為了使纖維素纖維結(jié)構(gòu)在使用的時候觸覺上是令人喜愛的并且是不粗糙的，它應(yīng)該還表現(xiàn)出足夠的柔軟性。為了使纖維結(jié)構(gòu)在使用者看來不是薄的或低質(zhì)量的，它應(yīng)該顯示出高度的不透明性。相對于這些競爭利益的這個背景，為了能夠有利可圖地制造和銷售纖維素纖維結(jié)構(gòu)而且對消費者來說它還是買得起的，它必須是經(jīng)濟(jì)的。
上述性能之一的抗張強(qiáng)度，是纖維結(jié)構(gòu)在使用期間保持其物理完整性的能力。以纖維素纖維結(jié)構(gòu)中在張力下最弱的連接來控制抗張強(qiáng)度。由于纖維素纖維結(jié)構(gòu)將通過這種最弱的區(qū)域破裂或撕破，因此纖維素纖維結(jié)構(gòu)將表現(xiàn)出不大于經(jīng)受拉伸載荷的纖維素纖維結(jié)構(gòu)中任何區(qū)域的抗張強(qiáng)度。
借助于增加纖維素纖維結(jié)構(gòu)的定量，可以改進(jìn)纖維素纖維結(jié)構(gòu)的抗張強(qiáng)度。但是，增加定量需要在制造中使用較多的纖維素纖維，這導(dǎo)致較高的費用和需要較多地使用用于原料的自然資源。
吸收能力是使纖維素纖維結(jié)構(gòu)吸引和保留所接觸的液體的性能。根據(jù)想要的纖維素纖維結(jié)構(gòu)的最終用途，必須考慮保留液體的絕對量和纖維結(jié)構(gòu)吸收所接觸液體的速度這兩者。纖維素纖維結(jié)構(gòu)的密度影響吸收能力。如果纖維素纖維結(jié)構(gòu)太緊密，纖維間的空隙就可能太小，對于預(yù)期的用途，吸收速度就可能不是足夠大。如果空隙太大，使毛細(xì)管吸引所接觸液體的作用減至最小，而且由于表面張力的限制，纖維結(jié)構(gòu)將不保留液體。
柔軟性是纖維素纖維結(jié)構(gòu)賦予使用者的皮膚特別想要的觸覺感覺的能力。柔軟性受體積彈性模量(纖維柔軟性、纖維結(jié)構(gòu)、鍵合密度和自由纖維的長度)，表面結(jié)構(gòu)(皺紋出現(xiàn)率、各種區(qū)域的大小和平滑度)，以及粘滑表面的摩擦系數(shù)的影響。柔軟性與纖維素纖維結(jié)構(gòu)抗垂直于其平面方向變形的能力成反比。
不透明性是纖維素纖維結(jié)構(gòu)防止或減少光透過的性能。不透明性直接與定量、密度和纖維素纖維結(jié)構(gòu)的纖維分布的均勻性有關(guān)。具有相對比較大的定量或纖維分布均勻性的纖維素纖維結(jié)構(gòu)，相對于一定的密度還將具有比較大的不透明性。增加密度將使不透明性增加到一定程度，超過這種密度增加的進(jìn)一步致密化將減小不透明性。
在上述各種性能之間的一種綜合平衡是使纖維素纖維結(jié)構(gòu)在具有特定定量的基本上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)中含有相互分離的零定量孔隙。與保證垂直于纖維素纖維結(jié)構(gòu)平面的彎曲度的基本上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)相比，分離的孔隙是比較低定量的區(qū)域，因此它增加了纖維素纖維結(jié)構(gòu)的柔軟性。以連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)確定孔隙的范圍，這種網(wǎng)絡(luò)具有想要的定量并且能控制纖維結(jié)構(gòu)的抗張強(qiáng)度。
在現(xiàn)有技術(shù)中這些纖維素結(jié)構(gòu)是已知的。例如，1962年5月15日頒發(fā)給Greiner等人的美國專利3034180公開了具有兩面交錯的孔隙和兩面對準(zhǔn)的孔隙的纖維素纖維結(jié)構(gòu)。此外，現(xiàn)有技術(shù)中公開的纖維素纖維結(jié)構(gòu)具有各種形狀的孔隙。例如，有空隙的纖維素纖維結(jié)構(gòu)具有幾個缺點。在纖維素纖維結(jié)構(gòu)中這些孔隙是透光的，這可能使消費者感到纖維結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和強(qiáng)度比要求的要差。這些孔隙一般太大以致于不能吸收和保留任何液體，這是由于上述薄頁紙和毛巾紙產(chǎn)品所遇到的液體的有限的表面張力所致。為了獲得足夠的抗張強(qiáng)度，還必須增加孔隙周圍網(wǎng)絡(luò)的定量。
除了零定量的有孔隙的變質(zhì)情況以外，已經(jīng)償試去形成具有相互分離的非零低定量區(qū)的纖維素纖維結(jié)構(gòu)，它非必須地容許有連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)。例如，1985年4月30日頒發(fā)Johnson等人的美國專利4514345公開了一種具有分離的非零低定量的六角形區(qū)域的纖維結(jié)構(gòu)。在1979年3月13日頒發(fā)給Boulton的美國專利4144370中公開了一種用于紡織織物中的同樣組成的結(jié)構(gòu)。
這些參考文獻(xiàn)中公開的沒有孔隙的結(jié)構(gòu)提供了在分離的低定量區(qū)不透明性有一點增加并且有一些吸收能力的優(yōu)點，但是沒有解決分離的非零低定量區(qū)承受很小的拉伸載荷的問題，因此限制了纖維素纖維結(jié)構(gòu)的總耐破強(qiáng)度。此外，Johnson等人和Boulton都沒有講授纖維素纖維結(jié)構(gòu)在分離的低定量區(qū)具有比較高的不透明性。
通常，通過將其中均勻地夾帶纖維素纖維的液體載體沉積在裝有纖維保持液體能通過的成形部件的設(shè)備上，來制造纖維素纖維結(jié)構(gòu)。這種成形部件通?？赡苁瞧矫娴?，一般是環(huán)狀的帶。
上述參考文獻(xiàn)和另外的講授，例如1967年5月30日頒發(fā)給Osborne的美國專利3322617，1962年3月20日頒發(fā)給Griswold的美國專利3025585，和1964年12月1日頒發(fā)給Heller等人的美國專利3159530，公開了適于制造含有分離的低定量區(qū)的纖維素纖維結(jié)構(gòu)的各種設(shè)備。借助于連接在用于制造纖維素纖維結(jié)構(gòu)的設(shè)備的成形部件上的直立的突起物的圖案，產(chǎn)生根據(jù)這些講授的分離的低定量區(qū)域。然而，在每一份上述參考文件中，直立的突起物是以規(guī)則的重復(fù)的圖案排列的。這種圖案可以包括相對于相鄰的突起物交錯排列或者與相鄰的突起物排成直線的突起物。每個突起物(無論排成直線的還是交錯排列的)與相鄰的突起物是等距的。實際上，對于突起物Heller等人使用織成的長網(wǎng)線。
等距的突起物排列是現(xiàn)有技術(shù)中的另一個缺點。具有這種排列的設(shè)備，在遍及全部液體透過的用于制造纖維素纖維結(jié)構(gòu)的成形部件的部分上，提供大體上均勻和相同的流動阻力(從而提供纖維素纖維的排水和沉積)。由于對于液體載體的排水的相等的流動阻力出現(xiàn)在相鄰?fù)黄鹞镏g的空間中，所以大體上相同數(shù)量的纖維素纖維被沉積在液體透過的區(qū)域中。因此，雖然在設(shè)備的每個區(qū)域中不一定任意地或均勻地排列，但是纖維將被比較均質(zhì)和均勻地沉積，并且纖維將形成具有相同纖維分布和排列的纖維素纖維結(jié)構(gòu)。
1905年7月25日頒發(fā)給Motz的美國專利795719中公開了現(xiàn)有技術(shù)中每個突起物與相鄰的突起物沒有等距的一種講授。然而，Motz公開的以一般無規(guī)則圖案排列的突起物不能有利地分布纖維素纖維，因此不能在現(xiàn)行中最有效地使上述性能的任何一個達(dá)到最大值或優(yōu)化上述性能的多數(shù)。
因此，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，尤其是克服以競爭利益所表現(xiàn)出的問題，這種競爭利益是在沒有不適當(dāng)?shù)貭奚魏纹渌阅芑蛘卟恍枰唤?jīng)濟(jì)地或不適當(dāng)?shù)厥褂米匀毁Y源的情況下，保持高抗張強(qiáng)度、高吸收能力、高柔軟性和高度的不透明性。具體地說，本發(fā)明的目的是提供用于制造纖維素纖維結(jié)構(gòu)，例如紙的方法和設(shè)備，這種制造是借助于設(shè)備中對于纖維的液體載體的排水所具有的多種和不同的流動阻力來進(jìn)行的。
借助于存在于設(shè)備中的對于流動的比較高和比較低阻力的區(qū)域，對于纖維素纖維沉積的定向和圖案，人們可以實現(xiàn)較大程度的控制，并且可以獲得在這一技術(shù)中至今還不知道的纖維結(jié)構(gòu)。通常，在液體透過、纖維保留的成形部件的特定區(qū)域的流動阻力和相應(yīng)于成形部件的這種區(qū)域所得到的纖維素纖維結(jié)構(gòu)的區(qū)域的定量之間，存在反比關(guān)系。因此，流動阻力比較低的區(qū)域?qū)a(chǎn)生纖維素纖維結(jié)構(gòu)中具有比較高定量的相應(yīng)區(qū)域，并且反過來也是一樣。
尤其是，流動阻力比較低的區(qū)域應(yīng)該是連續(xù)的，以便形成連續(xù)的高定量纖維網(wǎng)絡(luò)和不損失抗張強(qiáng)度。流動阻力比較高的區(qū)域(該區(qū)域在纖維素纖維結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生定量比較低的區(qū)域)可以任意地或者是分離的，或是連續(xù)的。
根據(jù)本發(fā)明，成形部件是具有許多相互以所具有的不同流動阻力加以區(qū)別的區(qū)域的成形帶。液體載體根據(jù)由此產(chǎn)生的流動阻力而且與這種阻力成反比地通過成形帶的一些區(qū)域排水。例如，如果存在一些不能透水的區(qū)域，比如成形帶中的突起物或堵塞，就沒有液體載體可以通過這些區(qū)域排水，因此只有比較少的纖維或沒有纖維將被沉積在這些區(qū)域中。
因此對于規(guī)定的圖案(夾帶在液體載體中的纖維素纖維將以這種圖案被沉積)，本發(fā)明成形帶的流動阻力是極其嚴(yán)格的。通常，在成形帶的流動阻力較小的區(qū)域?qū)⒊练e較多的纖維，這是因為較多的液體載體可以通過這些區(qū)域排水。但是，應(yīng)該認(rèn)識到，成形帶上特定區(qū)域的流動阻力不是恒定的，它隨時間的函數(shù)而變化。
發(fā)生這種變化是由于隨著纖維素纖維被沉積在成形帶的某一區(qū)域上，纖維素纖維將閉塞這一區(qū)域，使它的流動阻力增加。在某一區(qū)域閉塞和增加流動阻力通常的結(jié)果是減少通過這一區(qū)域排水的液體載體的量，并且進(jìn)而減少以后和更以后沉積在這一相同區(qū)域的纖維的量。
本發(fā)明包含一種單薄層纖維素纖維結(jié)構(gòu)，它含有以非無規(guī)則重復(fù)圖案排列的至少三種區(qū)域。第一種區(qū)域與其他兩種區(qū)域相比具有比較高的定量，并含有確定其他兩種區(qū)域范圍的基本上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)。第二種區(qū)域與其他兩種區(qū)域相比具有比較低的定量，并由第一種區(qū)域確定它的范圍。第三種區(qū)域相對于其他兩種區(qū)域具有中等的定量，并與第二種區(qū)域并列，第二種區(qū)域周圍地與它鄰接。尤其是，第二種區(qū)域可以大體上是與第三種區(qū)域鄰接的，更詳細(xì)地說，它可以確定第三種區(qū)域的范圍，甚至可以是圍繞著第三種區(qū)域。在一個優(yōu)選的實例中，第二種區(qū)域的纖維素纖維的大多數(shù)被大體上成輻射狀地定向。
按照其中懸浮有纖維素纖維的液體載體沉積在液體透過、纖維保留的成形部件上的方法，可以制造本發(fā)明的纖維素纖維結(jié)構(gòu)。液體載體以兩種同步的段通過成形部件排水，這兩種同步的段是分別與成形帶中高流速區(qū)域和低流帶區(qū)域相對應(yīng)的高流速段和低流速段。由于纖維素纖維閉塞了這些區(qū)域，因此兩種段的流速都隨時間的函數(shù)而減少。以通過相應(yīng)區(qū)域的初始質(zhì)量流速來相互地區(qū)別這些段。
用包括液體透過、纖維保留的成形部件的設(shè)備，可以制造本發(fā)明的纖維素纖維結(jié)構(gòu)。成形部件有兩種區(qū)域，即高流速區(qū)域和低流速區(qū)域。成形帶還具有通過成形帶的液體載體流不能透過的一些突起物。按照與要在成形帶上形成的纖維素纖維結(jié)構(gòu)的區(qū)域的定量相對應(yīng)的圖案，來布置這些突起物。按照與要在成形帶上形成的纖維素纖維結(jié)構(gòu)的區(qū)域的定量相對應(yīng)的圖案，來布置這些突起物和兩種區(qū)域。
成形部件可以裝有用于以三種不同定量的圖案保留纖維素纖維的裝置。用于以某種圖案保留纖維素纖維的裝置可以包括具有不同水力半徑的成形部件中的區(qū)域。
通過成形部件中直立的突起物形成圖案的排列，通過每個突起物與相鄰?fù)黄鹞锸堑染嗟牟⑶颐總€突起物具有一個通過它液體能透過的小孔，通過使突起物分組以致一些突起物與相鄰?fù)黄鹞锸堑染嗟牟⑶乙恍┩黄鹞锱c相鄰?fù)黄鹞锸遣坏染嗟?，或者通過上述內(nèi)容的組合，可以使這些區(qū)域的水力半徑不同。
雖然本說明書以詳細(xì)地指出和清楚地要求本發(fā)明的權(quán)利要求來結(jié)束，但是，應(yīng)該認(rèn)識到，通過以下引用連帶附圖的說明書，將更好地理解本發(fā)明，附圖中同樣的標(biāo)記數(shù)字指定相同的部分，用數(shù)字右上角的撇號表示相似的部分，并且

圖1是具有三種可相互區(qū)別的區(qū)域的本發(fā)明纖維素纖維結(jié)構(gòu)的顯微照像圖的俯視圖;
圖2是可用于制造本發(fā)明纖維素纖維結(jié)構(gòu)的設(shè)備的圖解的側(cè)面立視圖;
圖3是沿圖2中的線3-3所取的成形部件的局部的側(cè)面立視圖;
圖4是沿圖3中線4-4所取的并且具有穿過每個突起物的一個小孔的圖3的成形部件的局部的俯視圖;
圖5是成形部件的一個可能的實例的圖解俯視圖，該部件的第一種突起物以特定的距離與第二種突起物等距，并且第一種突起物距第三種突起物的距離更大;和圖6是成形帶的一個可能的實例的圖解俯視圖，成形帶具有一些突起物，突起物有穿過它們的小孔，突起物與相鄰的突起物以不同的間隔被分組。
產(chǎn)品如圖1中所說明的，本發(fā)明的纖維素纖維結(jié)構(gòu)20有三種區(qū)域第一種高定量區(qū)域24，第二種中等定量區(qū)域26，第三種低定量區(qū)域28。每個區(qū)域24、26或28都是由近似于線性的纖維組成的。
纖維是纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的組成部分，與其他兩個相對很小的尺寸(相互直立的，是兩個半徑并且是垂直于纖維的長軸的)相比，纖維有一個很大的尺寸(沿纖維的長軸)，因此纖維是近似線性的。雖然與纖維的最主要的尺寸相比，纖維的顯微鏡觀察可能顯示出兩個其他尺寸是小的，但是這兩個其他的小尺寸既不需要大體上是相等的，也不需要在纖維的整個軸線長度上是恒定的。重要的只是纖維能相對于它的軸線彎曲，能與其他纖維連接和能被液體載體分布。
包含在纖維素纖維結(jié)構(gòu)中的纖維可以是合成的，例如聚烯烴或聚酯;優(yōu)選的是纖維素的，例如棉短絨、人造纖維或蔗渣;更優(yōu)選的是木漿，例如軟木(裸子樹或針葉木)或硬木(被子樹木或闊葉木)。如同在這里所使用的那樣，只要纖維結(jié)構(gòu)20包含至少約50%重量或至少約50%體積的纖維素纖維，就認(rèn)為纖維結(jié)構(gòu)20是“纖維素的”，這些纖維素纖維包括不僅限于以上列舉的那些纖維。用于此處所述的纖維素纖維結(jié)構(gòu)20，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用良好的是木漿纖維的纖維素混合物，這種木漿纖維包含長度約2.0至約4.5毫米、直徑約25至約50微米的軟木纖維和長度小于約1毫米、直徑約12至約25微米的硬木纖維。
如果選擇木漿纖維用于纖維素纖維結(jié)構(gòu)20，通過包括一些化學(xué)方法(例如亞硫酸鹽、硫酸鹽和堿法)在內(nèi)的制漿方法和機(jī)械方法(例如磨石磨木漿)，可以制造這些纖維。換句話說，通過化學(xué)和機(jī)械方法的結(jié)構(gòu)可以制造這些纖維，或者可以是回用纖維。所用纖維的種類、組合和加工不是本發(fā)明的關(guān)鍵。
纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的不同區(qū)域24、26和28具有硬木和軟木纖維的相同或均勻的分布，是不必要的，甚至也是不可能的。另一方面，通過用于制造纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的設(shè)備的具有較小流動阻力的區(qū)域形成的區(qū)域24、26和28將含有較大百分比的軟木纖維，這是很可能的。此外，在纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的整個厚度中，硬木纖維和軟木纖維可以成層狀結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的纖維素纖維結(jié)構(gòu)20可見地是二度空間的和平面的，不過不一定是平滑的。在第三個尺寸方面，纖維素纖維結(jié)構(gòu)20可以具有某一厚度。但是，與實際的最初兩個尺寸相比，或者與就最初兩個尺寸而論制造具有比較大尺寸的纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的能力相比，第三個尺寸是很小的。
本發(fā)明的纖維素纖維結(jié)構(gòu)20包含一個單薄層。但是，應(yīng)該認(rèn)識到，其中任何一個或全部是根據(jù)本發(fā)明制造的兩層或更多層單薄層，可以面對面的關(guān)系結(jié)合，形成一個整體的層制品。因為單薄層在干燥之前具有一定厚度，除非增加纖維或者從薄層上除去纖維，這一厚度不變，所以只要從以下討論的成形部件上取下，就認(rèn)為本發(fā)明的纖維素纖維結(jié)構(gòu)20是一個“單薄層”。按照要求，纖維素纖維結(jié)構(gòu)20以后可以被壓花，或者仍然是未壓花的。
用相互區(qū)別區(qū)域24、26和28的內(nèi)涵性能，可以限定本發(fā)明的纖維素纖維結(jié)構(gòu)。例如，纖維結(jié)構(gòu)20的定量是相互區(qū)別區(qū)域24、26和28的一個內(nèi)涵性能。正如這里所用的，如果在纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的平面內(nèi)，如果一種性能沒有一個取決于一些值的集合的值，這個性能就被認(rèn)為是“內(nèi)涵的”。內(nèi)涵性能的一些例子包括纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的密度、投影的毛細(xì)管尺寸、定量、溫度、壓縮模量和拉伸模量等等。正如在這里所用的那樣，取決于纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的輔助系統(tǒng)或成分的不同的一些值的集合的性能被認(rèn)為是“外延的”。外延性能的一些例子是纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的重量、質(zhì)量、體積克和分子量。
本發(fā)明的纖維素纖維結(jié)構(gòu)具有至少三種不同的定量，這些定量被分配在至少三種可識別的地區(qū)之間，這些地區(qū)叫做纖維結(jié)構(gòu)20的“區(qū)域”。就象在這里所用的那樣，定量是以纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的單位面積的克力測得的重量，其中的單位面積是在纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的平面中量出的。測定定量的單位面積的尺寸和形狀取決于具有不同定量的區(qū)域24、26和28的相對的和絕對的尺寸和形狀。
這一技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)熟練人員將認(rèn)識到，當(dāng)指定的區(qū)域24、26或28被認(rèn)為具有某一定量時，在這些指定區(qū)域24、26或28的范圍以內(nèi)，正常的和預(yù)期的定量可能出現(xiàn)變動和變化。例如，如果在微觀程度上，測定纖維間空隙的定量，就會得出零的表觀定量，然而事實上除非正測到纖維結(jié)構(gòu)20中的孔隙，區(qū)域24、26或28的定量是大于零的。因此，這些變動和變化是制造方法的正常的和預(yù)期的結(jié)果。
劃分不同定量的相鄰區(qū)域24、26或28的準(zhǔn)確界限，或者不同定量的相鄰區(qū)域24、26或28之間的準(zhǔn)確界線是完全明顯的，這些是不必要的。重要的只是每單位面積的纖維的分布在纖維結(jié)構(gòu)20的不同位置上是不同的，并且以非無規(guī)則的重復(fù)圖案出現(xiàn)這種不同的分布。這種非無規(guī)則的重復(fù)圖案與用于制造纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的液體能透過、纖維保留的成形部件的外形中的非無規(guī)則的重復(fù)圖案相符合。
區(qū)域24、26和28的不同的定量為這些區(qū)域24、26和28的不同的不透明性創(chuàng)造條件。雖然最好是不透明性的立場是整個纖維素纖維結(jié)構(gòu)20具有相同的定量，但是相同定量的纖維素纖維結(jié)構(gòu)20不能優(yōu)化纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的其他性能，例如濕紙耐破強(qiáng)度。然而，對于此處所述的纖維素纖維結(jié)構(gòu)20，通?？梢哉J(rèn)為，與具有較小定量的區(qū)域例如中等定量區(qū)域26或低定量區(qū)域28相比，相對比較高定量的區(qū)域24具有較大的不透明性。
優(yōu)選的是使非無規(guī)則重復(fù)圖案鑲嵌成花紋，以便將相鄰區(qū)域24、26和28共同而又有利地并列。由于已知和預(yù)定了在制造方法中使用的設(shè)備的性能，通過是“非無規(guī)則的”，內(nèi)涵地限定的區(qū)域24、26和28被認(rèn)為是可預(yù)測的，并且它們可能出現(xiàn)。通過“重復(fù)”，在纖結(jié)構(gòu)20中不至一次地形成圖案。
纖維結(jié)構(gòu)20的內(nèi)涵地區(qū)別區(qū)域24、26和28可以是“分離的”，以致具有相同定量的相鄰區(qū)域24、26或28不是連接的。另一方面，貫穿纖維結(jié)構(gòu)20整體的具有某一定量的區(qū)域24、26或28可以是“基本上連續(xù)的”，以致這些區(qū)域24、26或28實質(zhì)上以其主要尺寸的一個或兩個延伸到整個纖維結(jié)構(gòu)20中。
當(dāng)然，應(yīng)該認(rèn)識到，如果象制造的那樣，纖維結(jié)構(gòu)20很大，而與制造期間的纖維結(jié)構(gòu)20的尺寸相比區(qū)域24、26和28很小，也就是說相差幾個數(shù)量級，完全可預(yù)測不同區(qū)域24、26和28中的準(zhǔn)確散布和圖案可能是困難的，以至是不可能的，而且還認(rèn)為圖案是非無規(guī)則的。但是，重要的只是以大體上象想要的那樣的圖案散布這些內(nèi)涵地限定的區(qū)域24、26和28，以提供使纖維結(jié)構(gòu)20適合于其預(yù)定用途的特性。
對于這一技術(shù)中技術(shù)熟練人員來說，顯而易見的是可能存在少量的過渡區(qū)域，它們的定量是相鄰區(qū)域24、26或28的定量的中間值，就面積而論，這些過渡區(qū)域不可能獨立地重要到足以被認(rèn)為是有不同于相鄰區(qū)域24、26或28的定量的定量。這些過渡區(qū)域是在已知的正常生產(chǎn)變動范圍以內(nèi)，而且是根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的纖維結(jié)構(gòu)20的固有性質(zhì)。
纖維結(jié)構(gòu)20的圖案的尺寸可以從約1.5至約390個分離的區(qū)域26/厘米2(從10至2500個分離的區(qū)域26/英寸2)不等，優(yōu)選的是從約11.6至約155個分離的區(qū)域26/厘米2(從75至1000個分離的區(qū)域26/英寸2)不等，更優(yōu)選的是從約23.3至約85.3個分離的區(qū)域26/厘米2(從150-550個分離的區(qū)域26/英寸2)不等。
對于該技術(shù)中技術(shù)熟練人員來說，顯而易見的是，因為圖案變得比較精細(xì)(每平方厘米具有更多個分離的區(qū)域24、26或28)，所以可以使用相對比較大百分比的較小尺寸的硬木纖維，并且可以相應(yīng)地減少較大尺寸的軟木纖維的百分比。如果使用過多的較大尺寸的纖維，這些纖維可能不能與以下所述的制造纖維結(jié)構(gòu)20的設(shè)備的外形相一致。如果這些纖維不能真正地與上述設(shè)備和外形相一致，這些纖維可能跨過設(shè)備的好幾個外形區(qū)域，導(dǎo)致未形成圖案的纖維結(jié)構(gòu)20。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，對于具有約31個分離的區(qū)域/厘米2(200外分離的區(qū)域26/英寸2)的纖維結(jié)構(gòu)20，含有約60%北方軟木牛皮紙纖維和約40%硬木牛皮紙纖維的混合物的效果良好。
如果圖1中所說明纖維結(jié)構(gòu)20是要被用作消費品的，例如用作毛巾紙或薄頁紙，在纖維結(jié)構(gòu)20的平面內(nèi)的兩個垂直的方向上，纖維結(jié)構(gòu)20的高定量區(qū)域24最好是基本上連續(xù)的。這兩個垂直的方向是成品的平行和垂直的邊緣或者是產(chǎn)品制造的平行和垂直的方向，這是不必要的，除非在兩個垂直的方向上向纖維素纖維結(jié)構(gòu)施加拉力，以致可以比較容易地接納所施加的任何拉伸載荷而不會因這種拉伸載荷過早地出現(xiàn)產(chǎn)品的預(yù)期的拉伸載荷的方向。
本發(fā)明的纖維素纖維結(jié)構(gòu)包含三種區(qū)域，即如上所述的第一種高定量區(qū)域24、第二種中等定量區(qū)域26和第三種低定量區(qū)域28。區(qū)域24、26和28是按照以更詳細(xì)地敘述的非無規(guī)則的重復(fù)圖案排列的。
基本上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)的一個例子是圖1的纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的高定量區(qū)域24。在1987年1月20日頒發(fā)給Trokhan的美國專利4637859中公開了具有基本上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)的纖維素纖維結(jié)構(gòu)的其他一些例子，為了說明具有基本上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)的其他纖維素纖維結(jié)構(gòu)，在這里引用這些例子以供參考。雖然基本上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)中的中斷不是優(yōu)選的，但是它是容許的，只要這些中斷實質(zhì)上不有害地影響纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的這些部分的主要性能。
與此相反，低定量的和中等定量的區(qū)域26和28在整個高定量的基本上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)24中可以是不連續(xù)的和散布的。低的和中等定量的區(qū)域26可以被認(rèn)為是一些被周圍基本上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)的高定量區(qū)域24所圍繞的島嶼。不連續(xù)的低定量區(qū)域28和不連續(xù)的中等定量區(qū)域26還形成非無規(guī)則的、重復(fù)的圖案。
可以按照上述兩個垂直方向的一個或兩者，使不連續(xù)的低定量區(qū)域28和不連續(xù)的中等定量區(qū)域26錯開或者排成一直線。雖然象上面所提到的，可以存在少量的過渡區(qū)域，但是最好是高定量的基本上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)24形成圍繞著不連續(xù)低定量區(qū)域28的圖案網(wǎng)絡(luò)。
高定量區(qū)域24是相鄰的、連接的，并且它確定了低和中等定量區(qū)域26和28的界線。將中等定量區(qū)域26與低定量區(qū)域28并列。低定量區(qū)域28可以周圍地鄰接中等定量區(qū)域26的界線，或者低定量區(qū)域28可以確定中等定量區(qū)域26的界線。因此，雖然在表面面積上中等定量區(qū)域26不一定比相鄰的低定量區(qū)域28小，但是中等定量區(qū)域26在直徑尺寸上與它相比一般是比較小的。
低定量區(qū)域28可以是進(jìn)一步連接的，甚至是圍繞著中等定量區(qū)域26的。在高定量區(qū)域24的范圍內(nèi)，低和中等定量區(qū)域26的相應(yīng)的排列取決于成形帶42中不同流動阻力的高和低流速段區(qū)域的排列。
可以以不同的方向?qū)⑷N區(qū)域24、26和28的纖維有利在排成一直線。例如，通?？梢园凑諉我坏姆较?，擇優(yōu)地使包含基本上連續(xù)的高定量區(qū)域24的纖維排成一直線，這與相鄰的突起物59之間的環(huán)狀空間65和基本上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)和制造工藝的機(jī)器方向的影響相對應(yīng)。
成直線保證了通常相互平行的纖維有比較高程度的連接。這種比較高程度的連接在高定量區(qū)域24產(chǎn)生了比較高的抗張強(qiáng)度。由于高定量區(qū)域24承擔(dān)和傳遞了施加在整個纖維素纖維結(jié)構(gòu)上的位伸載荷，所以在高定量區(qū)域24中的這種高抗張強(qiáng)度是有利的。
比較低定量區(qū)域28包含一些纖維，這些纖維的大多數(shù)通常是成輻射狀地定向的，并且從低定量區(qū)域28的中心向外發(fā)散。如果低定量區(qū)域28是圍繞著中等定量區(qū)域26的，那么對于中等定量區(qū)域26的中心，低定量區(qū)域的纖維也是向外成輻射狀定向的。此外，如圖1所示的那樣，低定量區(qū)域28和中等定量區(qū)域26可以是而且最好是相互同心的。
設(shè)備用于制造本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)20的設(shè)備的許多部件在造紙技術(shù)中是眾所周知的。如圖2所示，設(shè)備可以包含裝置44，它用于沉積液體載體和其中夾帶的纖維素纖維在液體能透過、纖維保留的成形部件上。
液體能透過纖維保留的成形部件可以是成形帶42，它是設(shè)備的核心，代表設(shè)備的一個部件，這個部件與制造這里所述的和權(quán)利要求所要求的纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的現(xiàn)有技術(shù)不一致。特別是，液體能透過、纖維保留的成形部件有一些形成纖維結(jié)構(gòu)20的低和中等定量區(qū)域26的突起物59，和有形成纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的高定量區(qū)域24的環(huán)狀空間。
該設(shè)備可以進(jìn)一步包含第二級帶46，在流盡大多數(shù)液體載體和使纖維素纖維保留在成形帶42上以后，傳送纖維結(jié)構(gòu)20到帶46上。第二級帶46可以進(jìn)一步包含關(guān)節(jié)或凸出物的圖案，此圖案與纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的區(qū)域24、26和28不一致。成形帶42和第二級帶46向箭頭A和B各自所指的方向運行。
在液體載體和夾帶的纖維素纖維在成形帶42上沉積之后，根據(jù)已知的干燥裝置50a和50b中之一或兩者，干燥纖維結(jié)構(gòu)20，例如通過干燥器50a吹干和/或楊克式烘缸50b。此設(shè)備還可以包含一個用于使纖維結(jié)構(gòu)20縮短或起皺的裝置，例如刮刀刀片68。
如果對于用于制造纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的設(shè)備的成形部件選擇成形帶42，如圖3所示，成形帶42有兩個相互相反的面，即第一面53和第二面55。第一面53是成形帶42的接觸被成形的纖維素結(jié)構(gòu)20的纖維的表面。在這一技術(shù)中已將第一面53稱為成形帶42的紙接觸面。第一面53有兩個外形截然不同的區(qū)域53a和53b。通過垂直地偏離成形帶的第二和相反的面55的量來區(qū)別區(qū)域53a和53b。這種垂直的偏差被認(rèn)為是在Z-方向上的。此外所用的“Z-方向”指的是離開和通常垂直于成形帶42的XY平面的方向，如果認(rèn)為成形帶42是一個平面的二維結(jié)構(gòu)的話。
成形帶42應(yīng)該能經(jīng)受生產(chǎn)和制造纖維素的二維結(jié)構(gòu)的已知的所有應(yīng)力和加工條件。根據(jù)1985年4月30日給Johnson等人的美國專利4514345的講授，特別是根據(jù)Johnson等人的專利的圖5，可以制造特別優(yōu)選的成形帶42，為了說明本發(fā)明使用的特別適合的成形部件和制造這樣的成形部件的方法，在這里引用這篇專利以供參考。
在至少一個方向上，尤其是從該帶的第一面53，穿過成形帶42，到成形帶42的第二面55的方向上，成形帶42是液體能透過的。此處所用的“液體能透過的”指的是可以輸送纖維漿的液體載體通過成形帶42而不出現(xiàn)顯著的阻礙的情況。當(dāng)然，施加輕微的壓差幫助輸送液體通過成形帶42以確保成形帶42有適當(dāng)?shù)耐高^程度，這是有幫助的，以至是必要的。
但是，成形帶42的整個表面面積是液體能透過的，這是不必要的，以至是不要求的。必要的只是從纖維漿中容易除去纖維漿的液體載體，使沉積纖維的初期的纖維結(jié)構(gòu)20留在成形帶42的第一面53上。
成形帶42還是纖維保留的。如果一個部件以肉眼可見的圖案或幾何圖形保留大部分沉積在它上面的纖維，而不考慮任何特定纖維的定向或排列，此處所用的這個部件就被認(rèn)為是“纖維保留的”。當(dāng)然，既不要求纖維保留的部件將保留沉積在它上面纖維的100%(尤其是把纖維的液體載體從這樣的部件上排盡時)，也不要求這樣的保留是恒定的。必要的只是使纖維保留在成形帶42或其他纖維保留部件上經(jīng)過一段時間，這一段時間足以使一些加式步驟被令人滿意地完成。
可以認(rèn)為成形帶42具有增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57和一些形成圖案排列的突起物59，這些突起物59以面對面的關(guān)系被連接到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57上，這樣來確定兩個相互相反的面53和55。增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57可以包含有小孔的部件，例如織成的網(wǎng)或其他有多孔的網(wǎng)格。增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57大體上是液體能透過的。適合的有小孔的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57是一個具有如俯視圖中所看到的那樣約6-5線/厘米(15.2-127線/英寸)網(wǎng)眼尺寸的網(wǎng)，雖然應(yīng)該認(rèn)識到經(jīng)線經(jīng)常重疊，如上所述可以是雙倍支數(shù)的。但線間的孔通?？梢允欠叫蔚?，或者具有任何想要的其他截面?？梢杂镁埘ダw維、編織或非編織的織物制成這些線。尤其是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)52雙重網(wǎng)眼的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57是作用良好的。
增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57的一個面55基本上宏觀地可以是單平面的，并且包含成形帶42的向外定向的面53。成形帶42的向內(nèi)定向的面往往被稱為成形帶42的背面，并且如以上所提到的那樣，這個面接觸用于造紙生產(chǎn)的設(shè)備的剩余部分的至少一部分。增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57的相對的向外定向的面53可以被稱為成形帶42的接觸纖維面，這是因為以上所討論過的纖維漿被沉積在成形帶42的這個面53上。
如圖3所示，形成圖案排列的突起物59被連接到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57上，并且最好包含一些連接到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57上和從向內(nèi)定向的面53向外伸出來的獨立的突起物59。由于形成圖案的突起物59接受沉積在成形帶42上的纖維漿并實際上為這種纖維漿所覆蓋，所以也可以認(rèn)為突起物59是纖維接觸的。
可以用已知的任何方法將突起物59連接到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57上，所用的特別優(yōu)選的方法是以包括可硬化的聚合的光敏樹脂的間歇式的方法把大多數(shù)突起物59連接到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57上，而不是單獨地連接每個形成圖案排列的突起物59到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57上。最好是通過控制大量的通常是液體的物質(zhì)來構(gòu)成形成圖案排列的突起物59，以致當(dāng)固化時，這種物質(zhì)與增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57連接并形成突起物59的一部分，并且如圖3所示，以接觸關(guān)系至少局部地圍繞增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57。
如圖4中所示，應(yīng)該布置突起物59的形成圖案的排列，以便使纖維漿的纖維可以偏轉(zhuǎn)進(jìn)入的大多數(shù)水溝在Z方向上從突起物59的自由端53b延伸到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57的向外定向面53的近側(cè)的垂直切面53a。這種布置為成形帶42提供了規(guī)定的外形，并為液體載體和其中的纖維流動到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57上創(chuàng)造條件。相鄰的突起物59之間的水道具有視突起物59的圖案、尺寸和間隔而定的確定的流動阻力。
突起物59是分離的，優(yōu)選的是有規(guī)律地彼此留有一定間隔的，以使在纖維結(jié)構(gòu)20基本上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)24中不形成大規(guī)模的薄弱部位。液體載體可以通過相鄰的突起物59之間的環(huán)狀空間65排放到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57上，并在增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57上沉積纖維。更優(yōu)選的是，以非無規(guī)則的重復(fù)圖案分布突起物59，以便纖維結(jié)構(gòu)20的基本連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)24(它是圍繞突起物59和在突起物59之間形成的)更均勻地分配施加在整個纖維結(jié)構(gòu)20上的拉伸載荷。最優(yōu)選的是，在排列中突起物59是雙邊地錯開的，以便使制成的纖維結(jié)構(gòu)20中的相鄰的低定量區(qū)域28在可能施加拉伸載荷的每一個主要方向上不排成一直線。
參見圖3，突起物59是直立的，突起物59以它們的近側(cè)端被連接到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57的向外定向面53上，并且突起物59離開這個面53延伸到遠(yuǎn)側(cè)端或自由端53b，遠(yuǎn)側(cè)端或自由端53b從增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57的向外定向面53確定了形成圖案排列的突起物59的最遠(yuǎn)的垂直變化。因此，以兩個垂直切面確定了成形帶42的向外定向面53。通過突起物59的近側(cè)端53a被連接在上面增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57的表面，來確定向外定向面53的近側(cè)垂直切面，當(dāng)然，這考慮到了突起物59的在固化時包圍增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57的任何物質(zhì)。通過形成圖案排列的突起物59的自由端53b，來確定向外定向面59的遠(yuǎn)側(cè)垂直切面。通過增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57的另一面，來確定成形帶42的相反的和向內(nèi)定向的面55，當(dāng)然，這考慮到了突起物59的在固化時包圍增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57的任何物質(zhì)，這個面55是與突起物59的延伸方向相反的。
突起物59可以從增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57的向外定向的面53的近側(cè)垂直切面向外延伸到成形帶42的高度大約0至約1.3毫米(0至0.050英寸)。顯然，如果突起物59在Z方向上的延伸程度為零，那么就使纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的定量更接近于恒定。因此，如果想要使纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的相鄰的高定量區(qū)域24和低定量區(qū)域28之間在定量上的差值減小到最低限度，一般應(yīng)該使用較短的突起物59。
如圖4所示，突起物59最好沒有尖的棱角，尤其是在XY平面上，以便避免在圖1的纖維素纖維結(jié)構(gòu)20產(chǎn)生的高定量區(qū)域24中的應(yīng)力集中。特別優(yōu)選的突起物59是曲線的菱形形狀的，它的截面象一個切成圓角的菱形。
不考慮突起物59的截面面積，突起物59的側(cè)面一般可以是相互平行的，并且垂直于成形帶42的平面。另一方面，如圖3所示，突起物59可以是有點錐形的，形成截頭圓錐體形狀。
突起物59具有均勻的高度，或者突起物59的自由端53b與增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57的向外定向面53的近側(cè)的垂直切面53a的距離是相等的，這些是不必要的。如果想要把比圖示的那些圖案復(fù)雜的一些圖案引入到纖維結(jié)構(gòu)20中，這一技術(shù)中技藝熟練的人將認(rèn)識到，通過具有由直立的突起物的幾個Z方向上的高度所確定的外形，這是可以達(dá)到的，與通過其他高度的突起物59確定的纖維結(jié)構(gòu)20的區(qū)域中出現(xiàn)的情況相比，上述每個高度產(chǎn)生不同的定量。另一方面，通過一些其他方法，例如，將相同尺寸的突起物59連接到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57上，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57具有一個相對于突起物59的Z方向的延伸能很大地變化的平面，使成形帶42具有通過兩個以上的垂直切面所確定的向外定向面53，用這種成形帶可以達(dá)到把比圖示的那些圖案復(fù)雜的一些圖案引入到纖維結(jié)構(gòu)中。
如圖4所示，在面積上，以成形帶42的預(yù)定表面面積的百分比計，突起物59的形成圖案的排列可以從最小值約為20%成形帶42的總預(yù)定表面面積到最大值約為80%成形帶42的總預(yù)定表面面積變化，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57提供了成形帶42的預(yù)定表面面積的剩余部分。突起物59的形成圖案的排列對成形帶42的總的預(yù)定表面的面積所做的貢獻(xiàn)被看作是每個突起物的預(yù)定面積的集合，其中每個突起物的預(yù)定的面積取的是垂直地對著增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57的向外定向面53的最大投影。
應(yīng)該認(rèn)識到，突起物59對成形帶42的總的表面面積的貢獻(xiàn)減小，前面所述的纖維結(jié)構(gòu)20的高定量的基本上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)24就增加，結(jié)果使經(jīng)濟(jì)地使用原料減至最小。此外，隨著纖維長度的增加，應(yīng)該增加成形帶42的近側(cè)垂直切面53a的相鄰?fù)黄鹞?9之間的表面面積，否則纖維不能覆蓋突起物59并且不能進(jìn)入相鄰?fù)黄鹞?9之間的水溝到由近側(cè)垂直切面53a的表面面積所確定的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57上。
成形帶42的第二面55具有一個規(guī)定的和容易看出的外形，或者可以是基本上宏觀地單平面的。此外所用的“基本上宏觀地單平面的”指的是成形帶42的幾何形狀，當(dāng)這種成形帶被放置在二維結(jié)構(gòu)上時，它與絕對平面只有很小的可容許的不一致，這種偏差在制造以上所述的和以下權(quán)利要求所要求的纖維素纖維結(jié)構(gòu)20中不能不利地影響成形帶42的性能。只要較大尺寸的偏差不妨礙成形帶42的第一面53的外形，并且成形帶42可以被用于本說明書中所述的加工步驟，那么外形的或基本上宏觀地平面的第二面55的任何一種幾何形狀都是可以接受的。成形帶42的第二面55可以接觸在制造纖維結(jié)構(gòu)20的加工中所用的設(shè)備，在該技術(shù)中已將這一面叫做成形帶42的機(jī)器一側(cè)。
在成形帶42的液體能透過部分中，突起物59確定了具有多種和相互不同的流動阻力的環(huán)狀空間65。圖4中說明了一種可以形成不同區(qū)域的方法。為了在相鄰的突起物59之間形成基本連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)的環(huán)狀空間65，圖4的成形帶的每個突起物59與相鄰的突起物的距離是相同的。
通過大多數(shù)突起物59的近似的中心或通過每個突起物59在Z方向上的延伸，是小孔63，在突起物59的自由端53b和增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57的向外定向面53的近側(cè)的垂直切面53a之間，小孔63提供了液體通路。
通過突起物的小孔63的流動阻力與相鄰的突起物59之間的環(huán)狀空間65的流動阻力不同，而且一般比它大。因此，與通過特定的突起物59的自由端53b內(nèi)的并由這個自由端53b所限定的小孔排水的液體載體相比，一般比較多的液體載體將通過相鄰的突起物59之間的環(huán)狀空間65排水。因為與通過相鄰?fù)黄鹞?9之間的環(huán)狀空間65排水的液體載體相比，較少的液體載體通過小孔63排水，所以與沉積在小孔63下面的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57上的纖維相比，相對較多的纖維被沉積在相鄰?fù)黄鹞?9之間的環(huán)狀空間65下面的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57上。
環(huán)狀空間65和小孔63分別確定了成形帶42中的高流速區(qū)和低流速區(qū)。因為與通過小孔63的流速相比，通過環(huán)狀空間65的流速是比較大的(由于小孔63的流動阻力比較大)，所以與通過小孔63的初始質(zhì)量流速相比，通過環(huán)狀空間65的液體載體的初始質(zhì)量流速將是比較大的。
應(yīng)該認(rèn)識到，因為突起物59是不能透過液體載體的，所以將沒有液體載體通過突起物59流動。但是，隨突起物59的遠(yuǎn)側(cè)端53b的高度和纖維素纖維的長度而定，纖維素纖維可以被沉積在突起物59的遠(yuǎn)側(cè)端53b上。
正如這里所使用的那樣，“初始質(zhì)量流速”指的是液體載體最初被引入到成形帶42上并被沉積在成形帶42上時的液體載體的流速。當(dāng)然，應(yīng)該認(rèn)識到，隨著確定上述兩種流速區(qū)的小孔63和環(huán)狀空間65被懸浮在液體載體中并被成形帶42所保留的纖維素纖維閉塞，以質(zhì)量流速作為時間的函數(shù)，這兩個流速區(qū)將減小。小孔63和環(huán)狀空間65之間在流動阻力上的差異提供了一種以成形帶42的不同區(qū)域中的圖案保持纖維素纖維的不同定量的方法。
由于承認(rèn)在通過高和低流速區(qū)的液體載體的初始流速之間存在一個階躍突變，因此通過這些區(qū)域的流速的差被稱為“階變排水”。如上所述，可以有利地采用階變排水，以纖維素纖維結(jié)構(gòu)20中的鑲嵌成花紋的圖案來沉積不同量的纖維。
更詳細(xì)地說，將以大體上對應(yīng)于成形帶42的高流速區(qū)(環(huán)狀空間65)和用于制造纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的方法的高流速段的非無規(guī)則重復(fù)圖案，出現(xiàn)高定量區(qū)域24。將以大體上對應(yīng)于成形帶的低流速區(qū)域(小孔63)和用于制造纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的方法的低流速段的非無規(guī)則重復(fù)圖案，出現(xiàn)中等定量區(qū)域26。將以對應(yīng)于成形帶42的突起物59和既不對應(yīng)于用于制造纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的方法的高流速段又不對應(yīng)于該方法的低流速段的非無規(guī)則重復(fù)圖案，出現(xiàn)低定量區(qū)域28。
根據(jù)該技術(shù)中技術(shù)熟練人員所熟知的方法，可以容易地測定整個成形帶42的流動阻力。然而，由于高和低流速區(qū)的尺寸小，所以測定高和低流速區(qū)的流動阻力和上述區(qū)域流動阻力之間的差值是比較困難的。但是，在研究中可以從水力半徑推導(dǎo)出流體阻力。通常流體阻力與水力半徑成反比。
一個區(qū)域的水力半徑等于該區(qū)域的面積除以該區(qū)域的濕潤周長。分母時常包括一個常數(shù)，例如4。然而，由于對于這個目的重要的只是檢驗這些區(qū)域的水力半徑之間的差異，所以根據(jù)要求可以包括這個常數(shù)或者可以省去這個常數(shù)。在代數(shù)學(xué)上這可以被表示為水力半徑＝ (流動面積)/(KX濕潤周長)其中的流動面積是通過突起物59的小孔的面積，或是單位網(wǎng)絡(luò)之間的流動面積，也就是象以下更充分地詳細(xì)說明的那樣，是由相鄰的突起物形成的環(huán)狀空間的最小的重復(fù)圖案。這個流動面積不考慮由突起物59下面的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57所施加的任何限制。幾種常見的形狀的水力半徑是眾所周知的，并且可以在許多參考資料中找到，例如Mark'sStandardHandbookforMechanicalEngineers，eighthedition，為了說明幾種常見的形狀的水力半徑和講授如何去找到一些不規(guī)則形狀的水力半徑，在這里引入這份參考資料以供參考。
對于在圖4中所說明的成形帶，所考慮的兩種區(qū)域的定義如下。高流速區(qū)包含圍繞突起物59的環(huán)狀圓周。對于給定的突起物59，在XY方向上的環(huán)狀的圓周的范圍是從該突起物59到相鄰?fù)黄鹞?9的徑向距離的一半。因此，相鄰?fù)黄鹞?9之間的區(qū)域69將具有一個在那里定中心的邊界，這個邊界是與確定相鄰?fù)黄鹞?9之間的上述環(huán)狀空間65的相鄰的突起物59的環(huán)狀圓周有共同邊界的。
此外，因為突起物59在Z方向上延伸到高于增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57的剩余部分的高度的高度，因為在更多的纖維將保留在突起物59的頂部而不是被流入到小孔63或相鄰?fù)黄鹞镏g的環(huán)狀空間65中之前，必須使沉積在對應(yīng)于小孔63和相鄰?fù)黄鹞镏g的環(huán)狀空間65的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57的部分上的纖維增加到自由端53b的高度，所以沒有多少纖維將被沉積在蓋在突起物59上的區(qū)域中。
成形帶42的一個非限定的例子具有52雙重網(wǎng)眼編織增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57，根據(jù)本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種成形帶工作良好。增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57是由經(jīng)線直徑約為0.15毫米(0.006英寸)、緯線直徑約為0.18毫米(0.007英寸)的線制成的，它的有空隙面積約為45-50%。以大約12.7毫米(0.5英寸)水壓差，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57可以通過大約36300標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘(1280標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/分鐘)的氣流。考慮到由成形帶42的兩個面53和55之間的編織圖案所形成的叉節(jié)，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57的厚度大約是0.76毫米(0.03英寸)。
連接到成形帶42的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57上的，是許多對稱錯開的突起物59。每個突起物在機(jī)器方向上與相鄰?fù)黄鹞锏拈g距大約為19.9毫米(0.785英寸)，在橫過機(jī)器的方向上與相鄰?fù)黄鹞锏拈g距大約為10.8毫米(0.425英寸)。以大約47個突起物59/厘米2(300個突起物59/英寸2)的密度提供這些突起物。
每個突起物59在橫過機(jī)器的方向上的對角之間的寬度大約為9.1毫米(0.357英寸)，在機(jī)器的方向上的對角之間的長度大約為13.6毫米(0.537英寸)。突起物59在Z方向上從增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57的向外定向面53的近側(cè)垂直切面53a向突起物59的自由端53b延伸大約0.8毫米(0.003英寸)。
每個突起物都有一個小孔63，這個小孔處于突起物的中心并從突起物的自由端53b延伸到突起物的近側(cè)垂直切面53a，以便突起物的自由端53b與增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57互通液體。每個處于突起物中心的小孔63一般是成橢圓形形狀的，它的長軸約為5.9毫米(0.239英寸)，短軸為大約4.1毫米(0.160英寸)。小孔63占突起物59的表面面積的大約29%。由于突起物59連接到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57上，所以使成形帶42具有為大約490標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘(13900標(biāo)準(zhǔn)立方英尺/分鐘)的透氣率和水壓差約為12.7毫米(0.5英寸)的氣流。
上述成形帶42產(chǎn)生了圖1中說明的纖維結(jié)構(gòu)20。但是應(yīng)該認(rèn)識到，上述例子是非限定的，在增強(qiáng)結(jié)構(gòu)、突起物59、通過突起物59的小孔63和/或相鄰?fù)黄鹞镏g的環(huán)狀空間65中的很多變化是可行的，而且是在本發(fā)明的權(quán)利要求所要求的范圍內(nèi)。
如圖2中所說明的該設(shè)備還包含一個裝置44，它用于使液體載體和夾帶的纖維素纖維沉積在它的成形帶42上，更詳細(xì)地說是沉積在具有不連續(xù)的直立的突起物59的成形帶42的面53上，以致增強(qiáng)結(jié)構(gòu)57和突起物59完全被纖維漿所覆蓋。在這一技術(shù)中是眾所周知的網(wǎng)前箱44，可以有利地被用于這一目的。雖然幾種類型的網(wǎng)前箱44在這一技術(shù)中是已知的，但是已被發(fā)現(xiàn)工作良好的一種網(wǎng)前箱44是一般的長網(wǎng)造紙機(jī)的網(wǎng)前箱44，它通常連續(xù)地施加和沉積纖維漿到成形帶42的向外定向的面53上。
用于沉積纖維漿的裝置44和成形帶42是相對地相互運動的，以致通?？梢詫⒁恢铝康囊后w載體和所夾帶的纖維素纖維以連續(xù)的方法沉積在成形帶42上。另一方面，可以以間歇的方法將液體載體和所夾帶的纖維素纖維沉積在成形帶42上。最好是可以調(diào)整用于在流體能透過的成形帶42上沉積纖維漿的裝置44，以致隨著成形帶42和沉積裝置44之間的差示運動的速度增加或減少，可以在每單位時間里分別將較大量或較小量的液體載體和所夾帶的纖維素纖維沉積在成形帶42上。
還可以裝有裝置50a和/或50b，用于干燥纖維漿，從纖維的胚胎期的纖維結(jié)構(gòu)20到形成濃度至少為90%的二維的纖維結(jié)構(gòu)20。在造紙技術(shù)中熟知的任何常規(guī)的干燥裝置50a和/或50b都可以被用來干燥纖維漿的胚胎期的纖維結(jié)構(gòu)20。例如，毛毯壓榨、熱罩、紅外線輻射、鼓風(fēng)穿透干燥器50a和楊克式烘缸50b，只使用每一種或者混合使用，在這一技術(shù)領(lǐng)域中這些干燥裝置是令人滿意的和眾所周知的。一種特別優(yōu)選的干燥方法是順序地使用鼓風(fēng)穿透干燥器50a和楊克式烘缸50b。
如果想要，如圖2所示，本發(fā)明的設(shè)備還可以包含一個乳液輥66。在上述加工過程中，乳液輥66將有效量的化學(xué)化合物分布到成形帶42上，或者如果要求分布到第二級帶46上。這種化學(xué)化合物起剝離劑的作用，以防止纖維結(jié)構(gòu)20對于成形帶42或第二級帶46的不希望有的粘附。此外，乳液輥66可以被用于沉積化學(xué)化合物來處理成形帶42或第二級帶46，由此來延長它們的使用壽命。最好是當(dāng)成形帶42上沒有與它接觸的纖維結(jié)構(gòu)20時，將乳液加到該成形帶42的向外定向的構(gòu)形面53上。一般，這將在纖維結(jié)構(gòu)已被從成形帶42上輸送走之后并且成形帶42是在返回的路上時發(fā)生。
用作乳液的優(yōu)選的化學(xué)化合物包括含有如下成分的組合物。這些成分是水，由TexacoOilCompanyofHoustom，Texas以產(chǎn)品牌號R&O68Code702出售的稱為RegalOil的高速輪機(jī)油;由SherexChemicalCompany，Inc.ofRollingMeadows，Illinois以AOGENTAIOO出售的二甲基二硬脂酰氯化銨;由Procter&GambleCompanyofCincinnati，Ohio制造的十六烷醇;和一種抗氧劑，例如是由AmericanCyanamidofWayne，NewJersey以Cyanox1790出售的抗氧劑。如果需要，還可以使用清洗噴水管或噴頭在纖維結(jié)構(gòu)20被從成形帶42上輸送走以后，來清洗遺留有纖維和其它殘余物的成形帶42。
在本發(fā)明形成纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的過程中，一個非強(qiáng)制的但是非常優(yōu)選的步驟是在纖維結(jié)構(gòu)20被干燥之后將它縮短。如這里所用的那樣，“縮短”指的是通過重新排列纖維和破壞纖維與纖維的連接來減少纖維結(jié)構(gòu)20的長度?？梢杂脦追N熟知方法的任何一種，最常見的和優(yōu)選的是起皺，來完成縮短。
起皺步驟可以同借助于使用上述楊克式烘缸50b的干燥步驟共同來完成。在起皺操作中，纖維素纖維結(jié)構(gòu)20被粘附到一個表面上，最好是被粘附到楊克式烘缸上，然后通過刮刀刀片68和纖維結(jié)構(gòu)被粘附到上面的表面之間的相對運動，用刮刀刀片68將纖維結(jié)構(gòu)20從該表面上除去。用一個與上述表面和刮刀刀片68之間相對運動垂直方向的分量而且最好是大體上垂直于該方向，使刮刀刀片68定位。
還可以設(shè)置一個向纖維結(jié)構(gòu)20選定部分施加壓差的裝置。壓差可以導(dǎo)致區(qū)域24、26和28的增密或減密。可以在排出過多的液體載體之前，在該方法的任何一個步驟中施加這一壓差，最好是當(dāng)纖維結(jié)構(gòu)20還是胚胎似的纖維結(jié)構(gòu)20時，施加這個壓差。如果在施加壓差以前排走了過多的液體載體，纖維可能太挺硬，不足以與突起物59的形成圖案排列的外形相符合，因此制得的纖維結(jié)構(gòu)20沒有所述的不同密度的區(qū)域。
如果需要，通過使用施加壓差到纖維結(jié)構(gòu)20的選擇部分的裝置，可以根據(jù)密度進(jìn)一步細(xì)分纖維結(jié)構(gòu)20的區(qū)域24、26和28的數(shù)目。這就是說通過這里所述的設(shè)備和方法，可以控制特定定量的每個區(qū)域24、26或28，因此使特定的定量的每個這樣的區(qū)域24、26或28將具有一個以上的密度。
例如，如果想要增加纖維與纖維的鍵合，并因此而提高纖維結(jié)構(gòu)20的抗張強(qiáng)度，可行的是增加基本上連續(xù)網(wǎng)絡(luò)的高定量區(qū)域24的選擇部分的密度?？梢酝ㄟ^將纖維素纖維結(jié)構(gòu)20從成形帶42輸送到第二級帶46上來做到這一點，第二級帶46具有與成形帶42的不連續(xù)的突起物59不相重合的突出部分。在輸送期間(或之后)，第二級帶46的突出部分?jǐn)D壓纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的區(qū)域24、26和28的選擇的部分，導(dǎo)致這些部分發(fā)生增密。
當(dāng)然，因為比較多的纖維存在于高定量區(qū)域24中，所以與給予中等定量區(qū)域26或低定量區(qū)域28的部分的相比，將把較大程度的增密給予高定量區(qū)域24中的部分。因此，通過選擇地將適當(dāng)程度的增密與纖維素纖維結(jié)構(gòu)20相結(jié)合，人們可以把增密只給予高定量區(qū)域中的選擇的部分，可以把增密給予高定量和中等定量區(qū)域中的選擇的部分，或者把增密給予高、中等和低定量區(qū)域24、26和28中的選擇的部分。
因此，通過使用選擇的增密，能夠制造具有四種區(qū)域的結(jié)構(gòu)具有特定密度的高定量區(qū)域24，具有比高定量區(qū)域24的剩余部分相對較大密度的高定量區(qū)域24，中等定量的區(qū)域26和低定量區(qū)域28。另一方面，能夠制造具有五種區(qū)域的纖維結(jié)構(gòu)20;第一種密度的高定量區(qū)域24，具有相對較大密度的高定量區(qū)域24，具有第一種密度的中等定量區(qū)域26，具有相對較大密度的中等定量區(qū)域26，和低定量區(qū)域28。最后，當(dāng)然能夠制造具有六種區(qū)域的纖維素纖維結(jié)構(gòu)20;具有第一種密度的高定量區(qū)域24，具有相對較大密度的高定量區(qū)域24，具有第一種密度的中等定量區(qū)域26，具有第一種密度的低定量區(qū)域28，和具有相對較大密度的低定量區(qū)域28。
當(dāng)選擇的部分被第二級帶46的突出部分?jǐn)D壓時，這些部分被增密并招致較多的纖維與纖維的鍵合。這種增密增加了這些部分的抗張強(qiáng)度，并增加了整個纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的抗張強(qiáng)度。
另一方面，為了增加這些部分的厚度和吸收能力，可以使不同區(qū)域24、26或28的選擇的部分減密。通過從成形帶42傳送纖維素纖維結(jié)構(gòu)20到第二級帶46上，可以發(fā)生減密，第二級帶46具有與突起物59或纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的不同區(qū)域24、26和28不相重合的真空能透過的區(qū)域63。在傳送纖維素纖維結(jié)構(gòu)20到第二級帶46上以后，一個是正壓或負(fù)壓的液體壓差被施加到第二級帶46的真空能透過的區(qū)域63上。在垂直于第二級帶46的平地中，液體壓差導(dǎo)致與真空能透過的區(qū)域63相重合的每個部分的纖維的偏移。通過偏移受到液體壓差的部分的纖維，使纖維離開了纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的平面，因此增加了厚度。
施加液體壓差到與第二級帶46的真空能透過的區(qū)域63相重合的纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的部分的一種優(yōu)選的設(shè)備是真空箱47，它施加負(fù)壓的液體壓差到不與纖維素纖維結(jié)構(gòu)20接觸的第二級帶46的面上。
方法根據(jù)包含保持大多數(shù)纖維纖維被夾帶在液體載體中的步驟的方法，可以制造本發(fā)明的纖維素纖維結(jié)構(gòu)20。纖維素纖維不溶于液體載體中，而只不過是被分散在液體載體中。還提供一個液體能透過、纖維保留的成形部件，例如成形帶42和用于使液體載體和夾帶的纖維素纖維沉積在成形帶42上的裝置44。
成形帶42具有分別由環(huán)狀空間65和小孔63所限定的高流速的和低流速的區(qū)域。成形帶還具有直立的突起物59。
如圖2所說明的那樣，液體載體和夾帶的纖維素纖維被沉積在成形帶42上。在兩個同步的階段中，即高流速段和低流速段，使液體載體通過成形帶42排水。在高流速段中，以給定的初始流速使液體載體通過液體能透過的高流速區(qū)排水，直到出現(xiàn)閉塞(或者液體載體不再被引入到成形帶42的這個部分)為止。
在低流速段中，液體載體以低于通過高流速區(qū)的初始流速的給定的初始流速通過成形帶的低流速區(qū)排水。
當(dāng)然，因為成形帶42中高和低流速區(qū)兩者預(yù)期的閉塞，所以通過這兩個區(qū)的流速作為時間的函數(shù)而減小。如果不被任何理論所束縛，在高流速區(qū)閉塞之前，可以選擇地閉塞低流速區(qū)。
基于一些因素，例如低流速區(qū)的流動面積、濕潤周長、形狀和分布，首先出現(xiàn)的區(qū)域閉塞可能是因為該區(qū)域的水力半徑較小和流動阻力較大所致。低流速區(qū)例如包含通過突起物59的小孔63，這些小孔63的流動阻力比相鄰?fù)黄鹞?9之間的液體能透過的環(huán)狀空間的大。
分析方法不透明度為了使不透明度中的相對差別定量，可以和C-mountedDageMTImodelNC-70型攝象機(jī)共同使用由NikonCompany出售的SMZ-2T型立體顯微鏡。通過目鏡或在計算機(jī)監(jiān)視器上二維地觀察，可以立體地看到來自顯微鏡的圖象。通過由DataTranslationofMarlboro制造的視頻卡可以使來自裝在顯微鏡上的攝象機(jī)的模擬數(shù)據(jù)數(shù)字化，并且可以用由一臺AppliCo.ofCupertino，california制造的MacIntoshIIX計算機(jī)分析上述模擬數(shù)據(jù)。用于上述數(shù)字化和分析的適合的軟件是從NationalInstituteofHealth，inWashington，D.C.購得的IMAGE，版本1.31。
通過目鏡，利用顯微鏡的立體性能來確定其中纖維大體上是在試樣的平面內(nèi)的試樣的面積和具有垂直于試樣的平面偏移的纖維的試樣的其它面積，這樣來觀察試樣?？梢灶A(yù)期的是，具有垂直于試樣的平面偏移的纖維的面積的密度低于具有大體上位于試樣平面內(nèi)的纖維的面積的密度。應(yīng)該選擇上述纖維分布的每一種的一個代表的兩種面積進(jìn)行進(jìn)一步分析。
為了便于使用者識別令人感興趣的試樣的區(qū)域，可以使用一個手持的不透明膜片，它有一個稍大于要被分析的區(qū)域的透明的觀察窗。使令人感興趣的區(qū)域以顯微鏡載物臺為中心，這樣來布置試樣。將膜片放在試樣上面，結(jié)果是使透明的觀察窗對準(zhǔn)要被分析的區(qū)域的中心和找準(zhǔn)這一區(qū)域。然后使這個區(qū)域和觀察窗對準(zhǔn)監(jiān)視器的中心。應(yīng)該除去膜片以便觀察窗的任何透明性能不使該分析出現(xiàn)偏差。
當(dāng)試樣是在顯微鏡的載物臺上時，調(diào)節(jié)背景燈光以致比較細(xì)的纖維變成看得見的。確定臨界灰度，將臨界灰度指定為與比較小的尺寸的毛細(xì)管的灰度相一致。如上所述，已發(fā)現(xiàn)總數(shù)為256的灰度工作良好，其中0代表完全白色的外觀，255代表完全黑色的外觀。對于在這里所述的這些試樣來說，在對毛細(xì)管的檢測中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)大約0-125的臨界灰度工作良好。
現(xiàn)在將整個選擇的區(qū)域雙著色，這是因為該區(qū)域所具有的第一種顏色代表成不連續(xù)質(zhì)點的檢測到的毛細(xì)管和代表以灰度的明暗所表示的未檢測的纖維的存在。通過使用軟件中找到的鼠形光標(biāo)器或完全正方的圖形，從圍繞的試樣的部分切割整個的選擇區(qū)域并將它粘貼。代表透過試樣厚度的毛細(xì)管的投影的臨界灰度質(zhì)點數(shù)和它們的平均尺寸(以單位面積計)，用軟件可以容易地被制表。質(zhì)點尺寸的單位將以象素表示，或者如果希望的話，可以是標(biāo)定的微米，由此來確定各毛細(xì)管的實際的表面面積。
對于令人感興趣的第二種區(qū)域，重復(fù)這個方法。使第二種區(qū)域在監(jiān)視器上處于中心，然后隨意地用手持的膜片從試樣的剩余部分切割和粘貼該區(qū)域。再計算代表透過試樣厚度的毛細(xì)管的投影的監(jiān)界質(zhì)點，并將它們的平均尺寸制表。
考慮中的區(qū)域24、26和28之間在不透明度方面的任何差別現(xiàn)在被定量了。如上所述，預(yù)計高定量區(qū)域24的區(qū)域24的不透明度將大于中等定量區(qū)域26的不透明度，中等定量區(qū)域26的不透明度將高于低定量區(qū)域28的不透明度。
定量通常在垂直于纖維結(jié)構(gòu)20的平面的方向上，通過光學(xué)地觀察(如果希望可在放大的情況下觀察)纖維結(jié)構(gòu)20，可以定性地測定本發(fā)明的纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的定量。如果在纖維的量上的不同，特別是從垂直于平面的任何直線看到的量的不同，以非隨意的規(guī)則的重復(fù)圖案出現(xiàn)，那么通?？梢源_定定量的不同以同樣的形式出現(xiàn)。
特別是，對于堆積在其它纖維頂上的纖維的量的判斷與確定任何特定區(qū)域24、26或28的定量或者任兩個區(qū)域24、26或28之間在定量上的差別有關(guān)。通常，將用成反比的透過不同區(qū)域24、26或28的光的量的差別來表示這樣的區(qū)域24、26或28中定量的差別。
如果希望更精確地確定相對于一個不同的區(qū)域24、26或28的一個區(qū)域24、26或28的定量，通過使用多次曝光(multipleexposure)的軟X-射線制成試樣的X-射線照相的圖象并且隨后分析圖象，使相應(yīng)差別的這樣的數(shù)量定量。使用軟X-射線和圖象分析圖象，使相應(yīng)差別的這樣的數(shù)量定量。使用軟X-射線和圖象分析技術(shù)，將一組具有已知定量的樣品與纖維結(jié)構(gòu)的試樣比較。分析使用三種膜片一種用于顯示不連續(xù)的低定量區(qū)域28，一種用于顯示高定量區(qū)域24的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，一種用于顯示過渡區(qū)域。在下面的敘述中，將提到存儲通道。然而，應(yīng)該認(rèn)識到，雖然這些特定的存儲通道涉及到特定的例子，但是以下確定定量的敘述不是如此限制的。
在對照中，為了確定和校準(zhǔn)試樣的灰度圖象，將樣品和試樣同時照射軟X-射線。試樣所接受的軟X-射線和底片上所顯示的圖象的明暗度與代表X-射線的通路中的纖維結(jié)構(gòu)20中的纖維的特征的物質(zhì)量成比例。
如果希望，可以使用由HewlettPackardCompany，ofPaloAlto，California提供的HewlettPackardFaxitronX-射線裝置來進(jìn)行軟X-射線照射。由E.I.DupontNemours&Co.ofWilmington，Delaware以NDT35出售的X-射線膠片和JOBO膠片處理回轉(zhuǎn)管裝置(JOBOfilmprocessorrotarytubeunits)可以被有利地用于形成下文中所述的試樣的圖象。
由于不同的X-射線裝置之間的預(yù)期的和正常的誤差，所以操作者必須為每種X-射線裝置調(diào)定最佳的曝光條件。就象此處所用的那樣，F(xiàn)axitron機(jī)有一個尺寸為約0.5毫米的X-射線源、一個0.64毫米厚的鈹窗和3毫安的連續(xù)電流。膠片與射線源的距離大約為61厘米，電壓約為8kVp。變化的參數(shù)只是曝光時間，調(diào)節(jié)曝光時間，以便當(dāng)按如下所述制作頻率曲線時數(shù)字化的圖象會產(chǎn)生最大的對比度。
將試樣沖切成約2.5×約7.5厘米(1×3英寸)的尺寸。如果希望的話，可以用記號來標(biāo)記試樣，使具有可區(qū)別的定量的區(qū)域24、26和28的位置能準(zhǔn)確地確定。通過用小的打孔器從試樣中沖切三個孔，可以將適合的記號引入到試樣中。對于此處所述的一些實例來說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)直徑約為1.0毫米(0.039英寸)的打孔器工作良好。這些孔可以是共線的或以三角形圖案排列。
如下所述，可以將這些記號用于使特定的定量的區(qū)域24、26和28與由其它內(nèi)涵性能(例如厚度和/或密度)區(qū)別的區(qū)域24、26和28相適應(yīng)。在試樣上設(shè)置記號以后，用分析天平將試樣稱量，精確到4位有效數(shù)字。
將DupontNDT35膠片放在FaxitronX-射線裝置上，使膠片的感光乳劑面向上，并將沖切的試樣放在這個膠片上。同時將5個大約15毫米×15毫米的標(biāo)定樣品也放在X-射線裝置上，這些樣品的定量是已知的(接近試樣的不同區(qū)域24、26和28的定量并以這些定量為界)，它們的面積是已知的，結(jié)果是每當(dāng)試樣被曝光和形成圖象的時候都可以獲得以灰度標(biāo)定的準(zhǔn)確的定量。以壓力調(diào)節(jié)器所設(shè)定的約1psi的壓力，將氦氣引入到Faxitron中過約5分鐘，以便使空氣被清除，從而使空氣對X-射線的吸收減小到最低限度。該射線裝置的曝光時間被設(shè)定為約2分鐘。
在試樣室用氦氣清除后，將試樣曝光于軟X-射線中。當(dāng)完成曝光時，將膠片傳送到安全盒中，在由E.I.DupontNemours&Co.推薦的標(biāo)準(zhǔn)條件下顯影，來形成完整的X-射線照相的圖象。
用2.2，2.5，3.0，3.5和4分鐘的曝光時間，重復(fù)前述步驟。然后通過使用由VisionTenofTorrence，California，制造的高分辨率放射鏡線性掃描器以8位模式對以每個曝光時間形成的膠片圖象進(jìn)行數(shù)字化處理?？梢砸员硎?.9×8.9厘米的X-射線照片的1024×1024個不連續(xù)點的空間分辨率將圖象數(shù)字化。用于這個目的的適合的軟件包括由VisionTen制作的RadiographicImagingTransmissionandArchive(RITA)。然后繪制這些圖象的頻率曲線，來記錄出現(xiàn)每個灰度值的頻率。對于每個曝光時間，記錄標(biāo)準(zhǔn)偏差。
所有的以下步驟都采用產(chǎn)生最大標(biāo)準(zhǔn)偏差的曝光時間。如果曝光時間不能得出最大標(biāo)準(zhǔn)偏差，那么應(yīng)將曝光時間的范圍擴(kuò)大到超出以上舉例的范圍。應(yīng)該重新計算與擴(kuò)大的曝光時間的圖象有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。重復(fù)這些步驟直到清楚的最大標(biāo)準(zhǔn)偏差變得明顯為止。用最大標(biāo)準(zhǔn)偏差使通過數(shù)據(jù)中的散布所得到的對比度達(dá)到最大限度。對于圖8-14中舉例的那些試樣，約2.5至約3.0分鐘的曝光時間被認(rèn)為是最佳值。
通過使用高分辨率的線性掃描器以1比1的縱橫比在1024×1024的監(jiān)視器上顯示圖象和使用由VisionTen提供的RadiographicImagingTransmissionandArchive軟件來儲存、測試和顯示圖象，而將最佳射線照片以12位模式重新數(shù)字化。將掃描器的物鏡調(diào)整到每1024個象素約8.9厘米的視野?，F(xiàn)在，以12位模式掃描膠片，對線性的和由高至低檢查的圖表進(jìn)行平均，使圖象轉(zhuǎn)變回8位模式。
使這個圖象顯示在1024×1024線的監(jiān)視器上。檢查灰度值以確定橫過不被試樣或標(biāo)定樣品所妨礙的X-射線照片的曝光面積的任何梯度。如果滿足以下三個標(biāo)準(zhǔn)的任何一個，就認(rèn)為這個X-射線照片是合格的從一側(cè)到另一側(cè)，就灰度值而論，膠片的背景不含梯度;
從頂部到底部，就灰度值而論，膠片的背景不含梯度;
僅在一個方向上存在著一個梯度，即，在X-射線照片的頂部從一側(cè)到另一側(cè)的灰度差與X-射線照片底部在梯度上的同樣的差別相適應(yīng)。
確定是否可以滿足第三個條件的一種可能的簡化方法是，檢查位于X-射線照片的四個角上的象素的灰度值，這些角是相鄰的試樣的圖象。
通過用LibraryofImageProcessorSoftware(LIPS)軟件，可以用由Gould，Inc.，ofFremont，California制造的和以DigitizedEquipmentCorporationVAX8350計算機(jī)作主機(jī)的GouldModelIp9545ImageProcessor，來完成剩余的步驟。
通過對令人感興趣的試樣的選擇區(qū)域使用算法，選擇代表以上所列的標(biāo)準(zhǔn)的膠片背景的部分。將這些區(qū)域放大到1024×1024個象素的尺寸，以模擬膠中的背景。施加高斯濾光鏡(基體尺寸為29×29)使形成的圖象變得平滑。然后，將被確定為既不含試樣又不含標(biāo)樣的這個圖象作為膠片背景保存。
從在膠片背影上含有試樣圖象的局部圖象用數(shù)字計算的方法減去這種膠片背影，形成一個新的圖象。用于數(shù)字的減去的算法規(guī)定，0和128之間的灰度值應(yīng)被定為零值，129和255之間的灰度值應(yīng)該從1至127被重新制圖(使用公式X-128)。重新制圖作相減圖象中出現(xiàn)的負(fù)結(jié)果方面的修正。記錄下最大值、最小值、標(biāo)準(zhǔn)偏差值、中等值、平均值和每個圖象面積的象素面積。
保存只含有試樣和標(biāo)樣的新圖象供將來參考。然后將算法用于對于含有標(biāo)樣的每個圖象面積選擇地設(shè)定分別確定的圖象面積。對于每個標(biāo)樣，測定灰度的頻率曲線。然后使這些分別確定的面積頻率曲線化。
然后使用出自前述步驟的頻率曲線數(shù)據(jù)推導(dǎo)出描述質(zhì)量與灰度的關(guān)系的回歸公式，并且用這些數(shù)據(jù)計算出質(zhì)量/灰度分式的系數(shù)。自變量是平均灰度，因變量是每個標(biāo)定樣品中每個象素的質(zhì)量。因為零灰度被規(guī)定為具有零質(zhì)量，所以該回歸公式不得不具有一個零的y截距。該公式可以利用任何普通的電子表格程序，并可以在普通的臺式個人計算機(jī)上進(jìn)行操作。
然后用算法確定只含有試樣的圖象的面積。保存存儲通道1中顯示的這個圖象以供進(jìn)一步的參考，還將該圖象按照每個灰度出現(xiàn)的數(shù)值分類。然后用回歸公式與分類的圖象數(shù)據(jù)一起來確定總的計算質(zhì)量?；貧w公式的形式為Y＝A×X×N其中Y等于每個灰度倉(bin)的質(zhì)量;A等于來自回歸分析的系數(shù);X等于灰度(范圍為0-255);N等于每個倉(由分類的圖象所確定的)中的象素數(shù)。所有Y值的總和得出總的計算質(zhì)量。為了精確起見，隨后將該值與由稱量所確定的實際的試樣的質(zhì)量相比較。
將存儲通道1的標(biāo)定圖象顯示在監(jiān)視器上，并用算法來分析圖象的256×256個象素的面積。然后將該面積在每個方向上同等地放大6倍。從這個結(jié)果的圖象形成以下所有的圖象。
如果希望的話，對于不同的區(qū)域24、26和28的部分，可以選擇在存儲通道6中顯示的、包含大約10個不同區(qū)域24、26或28的非無規(guī)則的重復(fù)圖案的結(jié)果圖象的地區(qū)。保存存儲通道6中顯示的結(jié)果圖象以供將來參考。通過使用裝有光筆的數(shù)字化小平板，可以用交互性的圖示掩蔽程序確定高定量區(qū)域24和低定量區(qū)域28之間的過渡區(qū)域。操作者應(yīng)該主觀地手動地用光筆在不連續(xù)區(qū)域26和連續(xù)區(qū)域24和28之間的中點在不連續(xù)區(qū)域26周圍劃線并填寫這些區(qū)域26。對于每個在其周圍劃了線的區(qū)域26，操作者應(yīng)確保形成一個封閉的環(huán)。這個步驟在任何一些不連續(xù)區(qū)域26周圍和在它們之間形成一個界限，根據(jù)灰度的明暗度的變化可以區(qū)別這一界限。
然后，通過一個位平面復(fù)制前述步驟中形成的圖示掩蔽，以調(diào)整所有的掩蔽值(例如區(qū)域26中的)到零值，和調(diào)整所有的非掩蔽值(例如區(qū)域24和28中的)到128。保存這個掩蔽以供將來參考。然后，使覆蓋不連續(xù)區(qū)域26的這個掩蔽圍繞每個掩蔽區(qū)域26的四周向外擴(kuò)大4個象素。
然后，通過擴(kuò)大的掩蔽復(fù)制存儲通道6的上述放大的圖象。這產(chǎn)生了存儲通道4中顯示的圖象，該圖象只有被侵蝕的高定量區(qū)域24的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)。保存存儲通道4的圖象供將來參考，并按照每個灰度值出現(xiàn)的數(shù)值將該圖象分類。
通過使灰度值從0-128重新修整成斜坡128-0的查表法，復(fù)制原始的掩蔽。這種重新修整成斜坡具有使掩蔽倒轉(zhuǎn)的作用。然后將這個掩蔽在被操作者所劃的界限周圍向內(nèi)擴(kuò)大4個象素。這具有侵蝕不連續(xù)區(qū)域26的作用。
通過第二個擴(kuò)大的掩蔽復(fù)制存儲通道6的放大圖象，來產(chǎn)生侵蝕的低定量區(qū)域28。然后，保存存儲通道3中顯示的結(jié)果的圖象供將來參考，并按照每個灰度出現(xiàn)的數(shù)值將該圖象分類。
為了得到過渡區(qū)域的象素值，將兩個4象素寬的區(qū)域擴(kuò)大變?yōu)楦吆偷投康膮^(qū)域28，其中一個應(yīng)該結(jié)合由擴(kuò)大的掩蔽所形成的并且在存儲通道3和5中顯示的兩個侵蝕的圖象。這是通過先將侵蝕圖象之一輸入到一個存儲通道中而將另一個侵蝕圖象輸入到另一個存儲通道中完成的。
使用存儲通道2的圖象作掩蔽，將存儲通道2的圖象復(fù)制在存儲通道4的圖象上。因為將存儲通道4的第二個圖象用作掩蔽通道，所以只有非零象素將被復(fù)制在存儲通道4的圖象上。這種方法產(chǎn)生一個圖象，除了沒有9個象素寬的過渡區(qū)域(來自每次放大的4個象素和來自操作者所劃的區(qū)域26的界限的1個象素)以外，該圖象含有侵蝕的高定量區(qū)域24和侵蝕的低定量區(qū)域28。保存這個沒有過渡區(qū)域的、在存儲通道2中顯示的這個圖象供將來參考。
因為在存儲通道2的過渡區(qū)域的圖象中用于過渡的象素值都為零，并且人們知道該圖象不能含有大于127的灰度值(從相減算法得到的)，所以將所有零值調(diào)整到255。將在存儲通道2中的、來自侵蝕的高和低定量區(qū)域28的所有非零值調(diào)整到零。這產(chǎn)生了一個圖象，將該圖象保存以供將來參考。
為了得到過渡區(qū)的灰度值，通過存儲通道5的圖象復(fù)制存儲通道6的圖象，以獲得只有9個象素寬的過渡區(qū)域。保存存儲通道3中顯示的這個圖象以供參考，并按每個灰度值出現(xiàn)的數(shù)值將該圖象分類。
為了能測量低定量區(qū)域28、高定量區(qū)域24和過渡區(qū)域在定量上的相對差別，于是通過由標(biāo)樣推導(dǎo)出的回歸公式，分別使用出自以上分類和在存儲通道3、5和4中顯示的圖象的每一個的數(shù)據(jù)。通過得自圖象的頻率曲線的每灰度倉(bin)的質(zhì)量總和，確定任一區(qū)域24、26或28的總質(zhì)量。在考慮到任何放大的情況下，通過把質(zhì)量值除以象素面積，計算出定量。
可以將存儲通道3-5和7的每個區(qū)域的分類的圖象數(shù)據(jù)表示為頻率曲線，并且可以將這些數(shù)據(jù)以頻率分布為縱坐標(biāo)對質(zhì)量(灰度)制圖。如果繪出的曲線是單一型的，那么可能準(zhǔn)確地進(jìn)行區(qū)域的選擇和掩蔽的主觀制圖。還可以將圖象偽著色，以致使每種顏色對應(yīng)于包括在以下表中的定量的窄范圍，作為著色制圖的可能的模型。
然后根據(jù)灰度范圍將由前述的這個步驟制成的圖象偽著色。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)以下的灰度表適合于纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的未起皺的樣品。
灰度范圍顏色0黑1-5深蘭6-10淺蘭11-15綠16-20黃21-25紅26+白起皺的試樣一般具有比另外的類似的未起皺的試樣更高的定量。發(fā)現(xiàn)以下的表適于供纖維素纖維結(jié)構(gòu)20的起皺的試樣使用灰度范圍顏色0黑1-7深蘭8-14淺蘭15-21綠22-28黃29-36紅36+白可以將所得到的圖象轉(zhuǎn)出到一個打印機(jī)/繪圖機(jī)上。如果希望的話，可以橫過上述任一圖象劃游標(biāo)線，得出灰度的分布圖。如果該分布圖提供定性的重復(fù)圖案，那么這就是進(jìn)一步表示定量的非無規(guī)則的重復(fù)圖案存在于纖維結(jié)構(gòu)20的試樣中。
如果希望的話，通過使用電子束光源代替上述軟X-射線，可以確定定量的差別。如果希望對于定量的成象和確定使用電子束，在1990年10月24日以Luner等人的名義公開的歐洲專利說明書0393305A2中陳述了一種適合的方法，為了說明確定纖維結(jié)構(gòu)20的不同區(qū)域24、26和28在定量上的差別的適合的方法，在這里引用該說明書供參考。
變化預(yù)言很可能發(fā)生的是，可以形成具有中等定量區(qū)域26的基本連續(xù)網(wǎng)絡(luò)的纖維素纖維結(jié)構(gòu)20，而不是具有不連續(xù)的中等定量區(qū)域26的纖維素纖維結(jié)構(gòu)20。通過使用具有如圖5中舉例的那樣留有間隔的突起物59的成形帶42′，可以預(yù)言地制造這樣的纖維素纖維結(jié)構(gòu)20。在圖5的成形帶42′中，選擇的突起物59比較密集地被群集在一起，結(jié)果使相鄰?fù)黄鹞?9之間的環(huán)狀空間65′具有較小的水力半徑，因此，對于使夾帶在液體載體中的纖維素纖維被沉積在環(huán)狀空間65′上，表現(xiàn)出較大的阻力。
使選擇的突起物59的這樣的群集58與其它形成單獨的群集58的突起物59留有間隔。與間隔比較小的突起物59之間的液體能透過的環(huán)狀空間65′相比，突起物59相鄰的群集58之間的液體能透過的環(huán)狀空間65″具有相對較小的流動阻力。正如以上所述的那樣，成形帶42′的突起物59的群集59鑲嵌成花紋和形成非無規(guī)則的重復(fù)圖案。
通過在相鄰的突起物59之間形成不同的間隔，可以使成形帶42獲得具有與群集58之間的間隔成反比的流動阻力的液體能透過的環(huán)狀空間65′和65″。當(dāng)然，應(yīng)該認(rèn)識到，纖維結(jié)構(gòu)20的區(qū)域24、26或28的定量通常還將是與任何給定的液體能透過的環(huán)狀空間65′或65″的流動阻力成反比。
根據(jù)圖5的成形帶42′生產(chǎn)的纖維結(jié)構(gòu)20和根據(jù)圖3的成形帶4-2生產(chǎn)的纖維結(jié)構(gòu)20之間的一個預(yù)期的差異是，根據(jù)成形帶42′形成的纖維結(jié)構(gòu)20的中等定量區(qū)域26的纖維通常將以制造纖維結(jié)構(gòu)20的方法的主要方向被排成直線，而不是相對于中等定量區(qū)域26的中心或相對于低定量區(qū)域28成輻射狀地被定向。
如圖6中預(yù)示地舉例那樣，可以將使纖維素纖維圖案地保留在成形帶42和42′上的上述方法相結(jié)合。在圖6中，顯示出成形帶42″具有布置在群集中的兩種相鄰的突起物59，以致相鄰的突起物59之間的獨立的環(huán)狀空間65′和65″具有不同的流動阻力。另外，突起物59設(shè)有小孔63′，小孔63′的流動阻力通常與相鄰?fù)黄鹞镏g的液體能透過的環(huán)狀空間65′或65″的流動阻力相等，或者可以與該流動阻力不同。
復(fù)合的變化是可能的。例如，成形帶42(未進(jìn)行圖示說明)具有一些突起物59，在想要的突起物59上有一尺寸的小孔63，而在其它的突起物59上有第二尺寸的小孔63(并且還有第三尺寸的小孔63)，這是可能的。還有另一種變化是，使不同尺寸的小孔63結(jié)合到同一個突起物中。例如，菱形突起物59可以有兩個靠近菱形的尖上的小的小孔63和一個在菱形中心的大的小孔63。
此外，成形帶42(未進(jìn)行圖示說明)有突起物59的群集，其中相鄰?fù)黄鹞镏g有一種間隔，相鄰的群集之間有第二種間隔，相鄰群集的群系之間有第三種間隔，這也是可能的。
當(dāng)然，可以將復(fù)合的突起物59的間隔變化與復(fù)合的小孔63的尺寸變化相結(jié)合，以構(gòu)成更進(jìn)一步的組合。所有這些變化和變更都是在以下權(quán)利要求所規(guī)定的本發(fā)明的范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種單薄層纖維素纖維結(jié)構(gòu)，其特征在于包含至少三種以非無規(guī)則的重復(fù)圖案排列的區(qū)域第一種相對高定量的區(qū)域，包含基本上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)；第二種相對低定量的區(qū)域，由上述第一種區(qū)域確定它的范圍并且它與上述第一種區(qū)域是相鄰的；以及相對于上述第一種和第二種區(qū)域的定量是中等定量的第三種區(qū)域，它與上述第二種區(qū)域并列。
2.權(quán)利要求1的纖維素纖維結(jié)構(gòu)，包含至少四種區(qū)域，其中上述相對高定量的第一種區(qū)域包含兩種相對高定量的具有相互不同密度的區(qū)域，每個上述高定量區(qū)域都包含基本上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)
3.權(quán)利要求2的纖維素纖維結(jié)構(gòu)，包含至少五種區(qū)域，其中上述第一種相對高定量的區(qū)域包含兩種相對高定量的具有相互不同密度的區(qū)域，上述第三種中等定量的區(qū)域包含兩種中等定量的具有相互不同密度的區(qū)域。
4.權(quán)利要求3的纖維素纖維結(jié)構(gòu)，包含至少六種區(qū)域，其中上述第一種相對高定量的區(qū)域包含兩種相對高定量的具有相互不同密度的區(qū)域，上述第三種中等定量的區(qū)域包含兩種中等定量的具有相互不同密度的區(qū)域，上述第二種低定量的區(qū)域包含兩種低定量的具有相互不同密度的區(qū)域。
5.權(quán)利要求1的纖維素纖維結(jié)構(gòu)，其中上述第二種區(qū)域是大體上與上述第三種區(qū)域連接的。
6.權(quán)利要求5的纖維素纖維結(jié)構(gòu)，其中上述第二種區(qū)域大體上是圍繞著上述第三種區(qū)域。
7.權(quán)利要求1的纖維素纖維結(jié)構(gòu)，其中上述第二種區(qū)域的纖維大體上是成輻射狀定向的。
8.一種單薄層纖維素纖維結(jié)構(gòu)，其特征在于包含至少三種以非無規(guī)則重復(fù)圖案排列的區(qū)域第一種基本上連續(xù)的承受載荷的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域;第二種不連續(xù)的區(qū)域，與上述第一種區(qū)域相比每單位面積上它具有極少的纖維;以及成輻射狀地跨接上述第一種網(wǎng)絡(luò)區(qū)域到上述第二種不連續(xù)的區(qū)域的第三種區(qū)域。
9.一種制造單薄層纖維素纖維結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于包含以下步驟-使大多數(shù)纖維素纖維懸浮在液體載體中;-準(zhǔn)備一個具有液體能透過的區(qū)域的纖維保留的成形部件;-提供一個用于使上述纖維和上述載體沉積在上述成形部件上的裝置;-使上述纖維和上述載體沉積在上述成形部件上;-順序地以兩段使上述載體通過上述成形部件排水，這兩段是上述載體通常通過上述液體能透過的全部區(qū)域大體上均勻地排水的第一段;和上述載體主要通過選擇的區(qū)域排水并以較小的速度通過非選擇區(qū)域排水的第二段。
10.權(quán)利要求9的方法，其中，通過用上述纖維素纖維閉塞上述非選擇區(qū)域，使排水的上述步驟的上述第二段發(fā)生。
11.一種用于形成纖維素纖維結(jié)構(gòu)的設(shè)備，這種纖維素纖維結(jié)構(gòu)具有以非無規(guī)則的重復(fù)圖案沉積的至少三種相互不同的定量，這種設(shè)備的特征在于包含-個液體能透過、纖維保留的成形部件，該部件具有夾帶纖維素纖維的液體可以排水通過的區(qū)域;和-通過順序地使液體載體通過上述成形部件排水進(jìn)入兩個段中，用上述纖維素纖維閉塞上述成形部件的預(yù)定區(qū)域的一個裝置，在第一段中上述載體以臨界速度通過上述部件排水經(jīng)過一段時間，同時在流速低于上述臨界流速的第二段中使上述液體載體排水通過上述成形部件經(jīng)過一段較少的時間。
12.權(quán)利要求11的設(shè)備，其中所述的選擇閉塞裝置包含上述夾帶纖維素纖維的液體可以排水通過的不同水力半徑的一些區(qū)域。
13.權(quán)利要求12的設(shè)備，其中所述的選擇閉塞的裝置包含有小孔的、液體能透過的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)和形成圖案排列的突起物，這些突起物以每個突起物的近側(cè)端連接到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)上并且向外延伸到每個突起物的自由端，大多數(shù)上述突起物具有至少一個貫穿突起物的液體能透過的小孔，以致這些小孔所對準(zhǔn)的上述增強(qiáng)結(jié)構(gòu)部分與這些突起物的自由端是液體連通的，每個這種突起物被液體能透過的環(huán)狀空間所圍繞。
14.權(quán)利要求13的設(shè)備，其中貫穿突起物的小孔的水力半徑小于該突起物與相鄰?fù)黄鹞镏g的環(huán)狀空間的水力半徑。
15.權(quán)利要求12的設(shè)備，其中所述的閉塞裝置包含有小孔的、液體能透過的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)和形成圖案排列的突起物，這些突起物以每個突起物的近側(cè)端連接到增強(qiáng)結(jié)構(gòu)上并且向外延伸到每個突起物的自由端;上述形成圖案的排列是這樣被安排的，使第一個突起物與相鄰的第二個突起物以第一個距離隔開，這個距離是平行于增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的平面量取的，使第一個突起物與相鄰的第三個突起物以第二個距離隔開，這個距離也是平行于增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的平面量取的，因此上述第一個間隔距離和第二個間隔距離是彼此不相等的;上述每個突起物被液體能透過的環(huán)狀空間所圍繞。
16.權(quán)利要求15的設(shè)備，其中第一個突起物和第二個突起物之間的環(huán)狀空間的水力半徑小于第一個突起物和第三個突起物之間的環(huán)狀空間的水力半徑。
全文摘要
一種纖維素纖維結(jié)構(gòu)，它具有以定量相互區(qū)別的多種區(qū)域。該結(jié)構(gòu)是一種紙，它具有基本上連續(xù)的高定量網(wǎng)絡(luò)和確定不連續(xù)的中等定量區(qū)域范圍的不連續(xù)的低定量區(qū)域。形成低定量區(qū)域的纖維素纖維可以相對于該區(qū)域的中心成輻射狀地被定向?？捎镁哂胁煌鲃幼枇Φ膮^(qū)域的成型帶來形成這種紙。這種紙的區(qū)域的定量通常與在上面形成這樣的區(qū)域的成型帶區(qū)域的流動阻力成反比。不同流動阻力的區(qū)域保證使含有懸浮的纖維素纖維的液體載體通過成形帶的不同區(qū)域選擇地排水。
文檔編號D21F11/14GK1068863SQ9210889
公開日1993年2月10日 申請日期1992年6月27日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月28日
發(fā)明者P·D·托特洛漢, D·V·范, L·L·赫斯頓 申請人:普羅格特-甘布爾公司