專利名稱：表面積增大的纖維結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造較高強(qiáng)度、柔軟的吸收纖維網(wǎng)氈，如紙氈的方法。更進(jìn)一步地講，本發(fā)明涉及帶一定結(jié)構(gòu)的纖維網(wǎng)氈、用于制造這種帶結(jié)構(gòu)的纖維網(wǎng)氈的設(shè)備以及制造方法。
背景技術(shù)：
由纖維網(wǎng)氈制得的產(chǎn)品可以用于多種用途。例如紙巾、面紙、尿布以及類似物經(jīng)常用于現(xiàn)代工業(yè)化社會(huì)中。對(duì)這種產(chǎn)品的大量需求形成了對(duì)這類產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)的要求。如果紙產(chǎn)品，如紙巾、面紙、尿布、手紙、拖把頭及類似物需要執(zhí)行所需的任務(wù)而且獲得更廣泛的認(rèn)可，它們就必須具有某些物理特性。
在這些特性中，較重要的是強(qiáng)度、柔軟度和吸收性。強(qiáng)度是紙氈在使用過程中保持其物理完整性的能力。柔軟性是消費(fèi)者將該紙用于所需目的時(shí)他們所感受到的愉快的觸感。吸收性使該紙吸收并保持流體特別是水、水溶液和懸浮液。重要的不僅在于一定紙量所能保持的絕對(duì)流體量，還在于該紙吸收流體的速度。
可以從下列普通轉(zhuǎn)讓的美國專利中了解到包括加強(qiáng)部件和樹脂結(jié)構(gòu)的對(duì)流空氣干燥造紙帶和/或用這些帶制得的纖維網(wǎng)氈，這些美國專利作為參考而引入本文4,514,345(1985年4月30日授予Johnson等人)；4,528,239(1985年7月9日授予Trokhan)；4,529,480(1985年7月16日授予Trokhan)；4,637,859(1987年1月20日授予Trokhan)；5,098,522(1992年3月24日授予Smurkoski等人)；5,245,025(1993年9月14日授予Trokhan等人)；5,260,171(1993年11月9日授予Smurkoski等人)；5,275,700(1994年1月4日授予Trokhan)；5,328,565(1994年7月12日授予Rasch等人)；5,334,289(1994年8月2日授予Trokhan等人)；5,431,786(1995年7月11日授予Rasch等人)；5,496,624(1996年3月5日授予Stelljes，Jr.等人)；5,500,277(1996年3月19日授予Trokhan等人)；5,514,523(1996年5月7日授予Trokhan等人)；5,527,428(1996年6月18日授予Trokhan等人)；5,554,467(1996年9月10日授予Trokhan等人)；5,566,724(1996年10月22日授予Trokhan等人)；5,624,790(1997年4月29日授予Trokhan等人)；5,628,876(1997年5月13日授予Ayers等人)；5,679,222(1997年10月21日授予Rasch等人)；5,714,041(1998年2月3日授予Ayers等人)；5,900,122(1999年5月4日授予Huston)；以及5,948,210(1999年9月7日授予Huston)。
在上述現(xiàn)有技術(shù)的帶中，樹脂結(jié)構(gòu)與可以透過流體的加強(qiáng)部件(如紡織結(jié)構(gòu)，或氈)連接在一起。該樹脂結(jié)構(gòu)可以是連續(xù)的、半連續(xù)的，包括多個(gè)獨(dú)立的突起物，或者其任意組合。該樹脂結(jié)構(gòu)由加強(qiáng)部件向外延伸，形成該帶的網(wǎng)面(即在造紙過程中，網(wǎng)放在該表面上)、與該網(wǎng)面相對(duì)的背面以及在它們之間延伸的偏向?qū)Ч?。該偏向?qū)Ч芴峁┝嗽谠旒堖^程中在施加壓差時(shí)供造紙纖維偏向的空間。由于這一質(zhì)量，這些造紙帶在本領(lǐng)域內(nèi)作為“偏向部件”而為人們所知。術(shù)語“造紙帶”和“偏向部件”在本文中交替使用。
公開在上述專利中的在這種偏向部件上制成的紙，通常其特征在于具有至少兩個(gè)不同的區(qū)域具有第一高度并且通常具有相對(duì)較高密度的區(qū)域，以及由第一區(qū)域延伸到第二高度并且通常具有相對(duì)較低密度的區(qū)域。第一區(qū)域通常由還沒有偏向到偏向?qū)Ч苤械睦w維形成，而第二區(qū)域通常由已經(jīng)偏向到該偏向部件偏向?qū)Ч苤械睦w維形成。利用具有連續(xù)樹脂結(jié)構(gòu)和多個(gè)離散分布在其中的獨(dú)立偏向?qū)Ч艿膸е频玫募埌ㄟB續(xù)的高密度網(wǎng)絡(luò)區(qū)和多個(gè)分布在其中的獨(dú)立的低密度支撐物(或圓頂)，后者是分開的并且由網(wǎng)絡(luò)區(qū)延伸。該連續(xù)高密度網(wǎng)絡(luò)區(qū)主要是設(shè)計(jì)用來提供強(qiáng)度，而多個(gè)低密度支撐物主要是設(shè)計(jì)用來提供柔軟性和吸收性。這種帶已經(jīng)在工業(yè)上成功制造，如Bounty紙巾，Charmin衛(wèi)生紙，以及Charmin Ultra衛(wèi)生紙，所有這些產(chǎn)品均由本受讓人制造和銷售。
典型地，纖維結(jié)構(gòu)的某些吸收性方面與其表面積高度關(guān)聯(lián)。也就是說，對(duì)于給定的纖維網(wǎng)氈(包括纖維組合物、基礎(chǔ)重量等)來說，該氈的表面積越大，氈的吸收性就越高。在帶有一定結(jié)構(gòu)的氈中，低密度的分布在氈中的支撐物增加了氈的表面積，從而增加了氈的吸收性。但是通過增加包括相對(duì)較低密度的支撐物的面積來增加氈的表面積將會(huì)導(dǎo)致包括相對(duì)較高密度的網(wǎng)絡(luò)區(qū)(用于產(chǎn)生強(qiáng)度)的氈面積下降。也就是說，增加包括支撐物的面積相對(duì)于包括網(wǎng)絡(luò)的面積的比將對(duì)紙張的強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響，其原因在于支撐物與網(wǎng)絡(luò)區(qū)相比具有相對(duì)較低的內(nèi)在強(qiáng)度。因此，人們非常需要保持好主要提供強(qiáng)度的高密度網(wǎng)絡(luò)區(qū)的表面積與主要提供柔軟性和吸收性的低密度網(wǎng)絡(luò)區(qū)的表面積之間的比例的平衡性。
現(xiàn)在，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)高密度區(qū)域與低密度區(qū)域的面積在纖維結(jié)構(gòu)中可以有效地獨(dú)立，例如纖維結(jié)構(gòu)的表面積可以增加，但不會(huì)犧牲纖維結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。更進(jìn)一步地講，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過使用本發(fā)明的偏向部件形成新型纖維結(jié)構(gòu)，相對(duì)較低密度和吸收性支撐物的表面積可以充分增加，但不會(huì)降低相對(duì)較高密度網(wǎng)絡(luò)的面積。
因此，本發(fā)明提供了一種新型具有較高強(qiáng)度、柔軟且吸收性纖維結(jié)構(gòu)以及用于制造這種纖維結(jié)構(gòu)的方法。更具體地講，本發(fā)明提供了一種具有至少兩個(gè)區(qū)域的纖維結(jié)構(gòu)具有第一高度以及由第一區(qū)域延伸從而限定第二高度的第二區(qū)域，該第二區(qū)域具有較高的表面積，這可以增加纖維結(jié)構(gòu)的吸收性能。
本發(fā)明還提供了一種纖維結(jié)構(gòu)，其中第二區(qū)域包括纖維圓頂和由該圓頂向外延伸的纖維懸臂部分。該纖維懸臂部分增加了第二區(qū)域的表面積并且在一些實(shí)施方案中形成袋子，該袋子基本上包括在該纖維懸臂部分與第一區(qū)域之間的間隙空間。這些袋子能容納額外的液體并且進(jìn)一步增加了纖維結(jié)構(gòu)的吸收性。
本發(fā)明還提供了用于制造這種纖維結(jié)構(gòu)的新型偏向部件。更具體地講，本發(fā)明提供了具有帶圖案的結(jié)構(gòu)的偏向部件，該結(jié)構(gòu)具有形成間隙的懸掛部分，在制造本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)的過程中，纖維會(huì)偏向到該間隙中，從而形成纖維懸臂部分。
本發(fā)明的還提供了用于制造這種偏向部件的方法。在一種實(shí)施方案中，這種偏向部件具有多層結(jié)構(gòu)，它是通過將至少兩層面對(duì)面連接在一起而形成的。這些層中每一層均具有偏向?qū)Ч懿糠?。一層的偏向?qū)Ч懿糠质强赏高^流體的并且其位置使得該層一部分對(duì)應(yīng)于其它層的偏向?qū)Ч懿⑶矣纱硕哂卸鄠€(gè)懸掛部分。
在另一實(shí)施方案中，這種偏向部件包括單層結(jié)構(gòu)，其中懸掛部分通過將一層可固化的材料經(jīng)過本發(fā)明的新型遮蔽罩進(jìn)行固化而形成，該遮蔽罩包括不同的不透明區(qū)域。
在另一實(shí)施方案中，這種偏向部件可以通過將一層可固化的材料經(jīng)過本發(fā)明的新型遮蔽罩進(jìn)行固化而形成，該遮蔽罩具有不透明區(qū)域和透明區(qū)域以及三維構(gòu)形。
本發(fā)明還提供了用于選擇性固化可固化材料，如光敏樹脂材料方法中的新型遮蔽罩。這種遮蔽罩還可以用于制造本發(fā)明的偏向部件。更具體地講，本發(fā)明提供了一種具有透明區(qū)域和不透明區(qū)域圖案的遮蔽罩，該不透明區(qū)域具有不同的不透明度。
本發(fā)明還提供了一種遮蔽罩，其中不透明區(qū)具有在至少一個(gè)方向上梯度性逐漸變化的透明度。本發(fā)明還提供了一種遮蔽罩，它具有組合圖案，包括透明/不透明區(qū)域圖案與由該遮蔽罩至少一面延伸的突起物的三維圖案。本發(fā)明還提供了用于制造本發(fā)明的遮蔽罩的方法。
發(fā)明概述本發(fā)明的偏向部件包括具有網(wǎng)面和與該網(wǎng)面相對(duì)的背面的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可以由任何合適的材料制成，包括但不限于彈性材料(例如光敏樹脂)、塑料，金屬、含金屬的聚合物等。該結(jié)構(gòu)的背面限定了X-Y平面。該結(jié)構(gòu)的厚度在與X-Y平面垂直的Z方向上、在網(wǎng)面與背面之間延伸。
該結(jié)構(gòu)包括多個(gè)在Z方向上由X-Y平面延伸的基體以及多個(gè)懸掛部分，它由多個(gè)基體向側(cè)面延伸，其中所述的懸掛部分在Z方向上由X-Y平面升高，從而在X-Y平面與懸掛部分之間形成間隙空間。雖然該懸掛部分本身無需平行于X-Y平面，但懸掛部分可以沿基本上平行于該X-Y平面的方向“延伸”意味著該懸掛部分由該基體“側(cè)向”延伸(即不平行于Z方向)。在一種實(shí)施方案中，該結(jié)構(gòu)具有多層(夾層)結(jié)構(gòu)，它是由至少下列兩層形成的面對(duì)面連接在一起的第一層和第二層。這些層中每一層具有頂表面和與該頂表面相對(duì)的底表面。每一層可以具有一個(gè)導(dǎo)管部分，它包括至少一個(gè)偏向?qū)Ч埽搶?dǎo)管沿Z方向由該頂表面向底表面延伸。該導(dǎo)管部分可以由頂表面向底表面延伸通過該層的整個(gè)厚度。第一層的底表面形成該結(jié)構(gòu)的背面，第二層的頂表面形成該結(jié)構(gòu)的網(wǎng)面。在多層偏向部件方案(即偏向部件包括多層)中，有多個(gè)基體由第一層形成。
根據(jù)本發(fā)明，在例舉的雙層偏向部件(即該偏向部件包括兩層)中，第二層包括多個(gè)懸掛部分，它們在Z方向上由該X-Y平面升高，從而在X-Y平面與懸掛部分之間形成間隙空間。在本發(fā)明制造纖維結(jié)構(gòu)的方法中，這些間隙空間可以容納多個(gè)纖維，從而形成該纖維結(jié)構(gòu)的纖維懸臂部分。
本發(fā)明的偏向部件還包括位于網(wǎng)面與至少一部分結(jié)構(gòu)背面之間的加強(qiáng)部件。該加強(qiáng)部件可以透過流體的、不可透過流體的，或者部分可以透過流體的(意味著某些加強(qiáng)部件部分可以是可透過流體的，而其它部分則不可以)。加強(qiáng)部件的例子包括但不限于紡織部件、氈、網(wǎng)線或其組合。在包括多層偏向部件的實(shí)施方案中，加強(qiáng)部件典型地位于第一層頂表面與至少一部分第一層底表面之間，此時(shí)在加強(qiáng)部件與第二層懸掛部分之間形成間隙空間。
在本發(fā)明的多層偏向部件中，每一層可以包括基本上連續(xù)的結(jié)構(gòu)、基本上半連續(xù)的結(jié)構(gòu)、多個(gè)獨(dú)立的突起物或其任何結(jié)合。在例舉的雙層偏向部件中，第一層與第二層結(jié)合的例子包括但不限于下列例子第一種偏向部件，其中第一層包括基本上連續(xù)的帶圖案的網(wǎng)絡(luò)，在它們之間限定了第一種多個(gè)獨(dú)立的偏向?qū)Ч埽业诙影ɑ旧线B續(xù)的帶圖案的網(wǎng)絡(luò)，在它們之間限定了第二種多個(gè)獨(dú)立的偏向?qū)Ч埽坏诙N偏向部件，其中第一層包括基本上連續(xù)的帶圖案的網(wǎng)絡(luò)，它們之間限定了第一種多個(gè)獨(dú)立的偏向?qū)Ч?，而且第二層包括半連續(xù)的帶圖案的網(wǎng)絡(luò)；第三種偏向部件，其中第一層包括基本上連續(xù)的帶圖案的網(wǎng)絡(luò)，它們之間限定了第一種多個(gè)獨(dú)立的偏向?qū)Ч?，而且第二層包括多個(gè)獨(dú)立的突起物；第四種偏向部件，其中第一層包括半連續(xù)的帶圖案的網(wǎng)絡(luò)，而且第二層包括基本上連續(xù)的帶圖案的網(wǎng)絡(luò)，它們之間限定了第二種多個(gè)獨(dú)立的偏向?qū)Ч?；第五種偏向部件，其中第一層包括第一半連續(xù)的帶圖案的網(wǎng)絡(luò)，而且第二層包括第二半連續(xù)的帶圖案的網(wǎng)絡(luò)；第六種偏向部件，其中第一層包括半連續(xù)的帶圖案的網(wǎng)絡(luò)，而且第二層包括多個(gè)獨(dú)立的突起物；第七種偏向部件，其中第一層包括多個(gè)獨(dú)立的突起物，而且第二層包括基本上連續(xù)的帶圖案的網(wǎng)絡(luò)，它們之間限定了第二種多個(gè)獨(dú)立的偏向?qū)Ч?；第八種偏向部件，其中第一層包括多個(gè)獨(dú)立的突起物，而且第二層包括半連續(xù)的帶圖案的網(wǎng)絡(luò)；第九種偏向部件，其中第一層包括第一種多個(gè)獨(dú)立的突起物，而且第二層包括第二種多個(gè)獨(dú)立的突起物。
第一層和/或第二層可以是可透過流體的或部分可透過流體的。部分可透過流體的層的一個(gè)例子包括具有多個(gè)獨(dú)立導(dǎo)管的層，其中至少部分偏向?qū)Ч苡貌豢赏高^流體的材料“封閉”。
一種用于制造多層偏向部件的方法，包括下列步驟形成具有頂表面和與該頂表面相對(duì)的底表面的第一層并且限定一個(gè)X-Y平面，第一層還包括在第一層頂表面與底表面之間延伸的第一導(dǎo)管；形成第二層，它具有頂表面、與該頂表面相對(duì)的底表面以及在該頂表面與底表面之間延伸的第二導(dǎo)管部分。
將第一層與第二層面對(duì)面連接起來，從而使第一層的頂表面面對(duì)第二層的底表面，其中與第一層的第一導(dǎo)管部分相對(duì)的第二層的懸掛部分與X-Y平面隔開一段距離，從而在X-Y平面與所述的第二層的懸掛部分之間形成間隙空間。
第一層和第二層中的一個(gè)或兩個(gè)可以通過由下列步驟組成的方法制造提供由一個(gè)成型表面支承的液體光敏樹脂涂層，該涂層具有第一厚度；提供固化輻射源；提供具有透明區(qū)域和不透明區(qū)域預(yù)選圖案的遮蔽罩并且將遮蔽罩定位于液體光敏樹脂涂層與固化輻射源之間，從而使該遮蔽罩不透明區(qū)域遮住涂層區(qū)域以避免固化輻射，同時(shí)該遮蔽罩的透明區(qū)域使涂層的其它區(qū)域暴露；通過將該涂層透過該遮蔽罩向固化輻射暴露而使未覆蓋的區(qū)域固化，同時(shí)使遮住的涂層區(qū)域不固化，從而獲得部分完成的涂層；由部分完成的涂層基本上全部除去未固化的液化光敏樹脂，留下硬化的樹脂結(jié)構(gòu)。
任選地，可以提供一層背膜并且將其定位在成型表面與液體光敏樹脂涂層之間，從而保護(hù)成型表面，避免被液體樹脂污染。
可供選擇地或者除了上述制造涂層的方法以外，每一層涂層或兩層涂層均通過提供預(yù)定厚度的涂層，并且在其中形成具有預(yù)定形狀的多個(gè)開孔且根據(jù)預(yù)定圖案而形成。
如果需要具有加強(qiáng)部件的偏向部件，該方法還包括提供合適的由成型表面支承的加強(qiáng)部件的步驟，該加強(qiáng)部件具有與成型表面相對(duì)的下側(cè)和與下側(cè)相對(duì)的上側(cè)，還包括將液體光敏樹脂涂層沉積在加強(qiáng)部件上側(cè)的步驟。
任選地，例如通過輥、棒、刀或者本領(lǐng)域內(nèi)已知的其它合適的手段，可以對(duì)涂層厚度進(jìn)行控制。
在一種實(shí)施方案中，第一層和第二層同時(shí)在兩個(gè)成型面上制造，而后在加壓夾緊中相互接觸，從而連接在一起。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案，將第一層的頂表面以及第二層的底表面中至少一個(gè)保持在部分固化狀態(tài)的步驟是使第一層與第二層在接觸時(shí)連接在一起所必需的。可供選擇地或者另外地，第一層和第二層可以用一種粘接材料而連接在一起。在一種實(shí)施方案中，第一層的頂表面和/或第二層的底表面包括化學(xué)活性成分，該成分可以導(dǎo)致或者有助于使第一層和第二層連接在一起。
每一個(gè)懸掛部分具有包括該結(jié)構(gòu)網(wǎng)側(cè)面的網(wǎng)定向表面以及與其相對(duì)的背面。在懸掛部分與X-Y平面之間形成的或者在懸掛部分與加強(qiáng)部件之間形成的間隙空間，更具體地是在該懸掛部分背面與X-Y平面或加強(qiáng)部件之間形成的。本發(fā)明設(shè)計(jì)了多個(gè)懸掛部分背面的形狀和結(jié)構(gòu)，所有這些均可以采用本發(fā)明所說方法中的一種來形成。懸掛部分可以具有基本上與X-Y平面平行的背面。該懸掛部分還可以具有與網(wǎng)定向平面不平行的背面。懸掛部分可以是彎曲的、環(huán)形的、“波浪形”背面，或者背遮蔽罩有不同的不規(guī)則形狀。
當(dāng)從與X-Y平面垂直的特定橫截面觀察時(shí)，該懸掛部分可以在橫截面上形成“懸臂”部分或“橋臂”部分。用于本文中時(shí)，術(shù)語“懸臂″懸掛部分是指懸掛部分在與X-Y平面垂直的橫截面上至少具有一個(gè)自由端，而“橋臂”懸掛部分是在與X-Y平面垂直的橫截面上將至少兩個(gè)相鄰基體連接(或“橋接”)起來的懸掛部分。
與上述這些層的不同圖案相似的是，網(wǎng)面與該結(jié)構(gòu)的背遮蔽罩有基本上連續(xù)的圖案，基本上半連續(xù)的圖案，或者由多個(gè)獨(dú)立突起物形成的圖案。作為一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)的圖案與作為該結(jié)構(gòu)網(wǎng)面或背面的圖案之間的差異在于在作為一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)中，該結(jié)構(gòu)的總厚度是基于該結(jié)構(gòu)的連續(xù)、半連續(xù)或不連續(xù)而考慮的；而在該結(jié)構(gòu)的網(wǎng)面和背面中，只有網(wǎng)面或背面的相關(guān)表面才是基于相關(guān)表面的連續(xù)、半連續(xù)或不連續(xù)而考慮的。
作為一個(gè)整體，不管是多層的還是單層的，該結(jié)構(gòu)均具有可以透過流體的導(dǎo)管部分，它由網(wǎng)面延伸到該結(jié)構(gòu)的背面。在一種實(shí)施方案中，該結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)網(wǎng)面和背面包括基本上連續(xù)的圖案，該連續(xù)的圖案具有多個(gè)獨(dú)立的分布在其中的開口，其中多個(gè)獨(dú)立開口包括多個(gè)獨(dú)立的偏向?qū)Ч堋Ｈ绻枰?，網(wǎng)面或背面中的多個(gè)開口中部分可以用不可透過流體的材料封閉，形成不可透過流體的部分。
另一種用于制造偏向部件或其一層的方法的實(shí)施方案包括下列步驟提供由成型表面支撐的液體光敏樹脂的涂層，該涂層具有頂表面、與其相對(duì)并且面對(duì)該成型表面的底表面，還有在頂表面與底表面之間限定的預(yù)先第一厚度；提供固化輻射源；提供一種遮蔽罩，它具有透明區(qū)域和不透明區(qū)域，該不透明區(qū)域包括至少第一不透明區(qū)域和第二不透明區(qū)域，其中第一不透明區(qū)域具有第一不透明度，而第二不透明區(qū)域具有低于第一不透明度的第二不透明度。
將該遮蔽罩定位在該涂層與固化輻射源之間；透過該遮蔽罩固化該液體光敏樹脂，其中第一不透明層遮蓋該涂層的第一區(qū)域，防止固化輻射，從而阻止該涂層第一區(qū)域透過該涂層的第一厚度而固化，第二不透明區(qū)域部分遮蓋該涂層的第二區(qū)域，從而輻射固化該涂層的第二區(qū)域到預(yù)定的第二厚度，該第二厚度小于該涂層的第一厚度，而且該透明區(qū)域使該涂層的第三區(qū)域暴露，從而允許固化輻射透過該涂層的第一厚度固化第三區(qū)域，由此形成部分完成的偏向部件；并且從該部分完成的偏向部件上基本除去全部未固化的液體光敏樹脂，由此留下硬化的樹脂結(jié)構(gòu)，形成肉眼觀察時(shí)呈單一平面的、帶圖案的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有由該涂層頂表面形成的網(wǎng)面以及由該涂層底表面形成的背面并且限定X-Y平面。
所形成的結(jié)構(gòu)包括多個(gè)由該涂層的第三區(qū)域延伸的基體以及多個(gè)由該涂層的第二區(qū)域懸掛部分，其中懸掛部分由多個(gè)基體向側(cè)面延伸，并與X-Y平面隔開，從而在X-Y平面與懸掛部分之間形成間隙空間。
本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)至少包括兩個(gè)區(qū)域第一種多個(gè)微型區(qū)域(或者僅第一區(qū)域)，它們限定第一平面并且具有第一高度，第二種多個(gè)微型區(qū)域(或者僅第二區(qū)域)，它們由第一平面延伸，限定第二高度，其中至少部分第二多個(gè)微型區(qū)域包括纖維圓頂以及在第二高度由圓頂側(cè)向延伸的纖維懸臂部分。用于本文中時(shí)，纖維圓頂和由其延伸的懸臂部分包括“支撐物”。但是，應(yīng)當(dāng)明白部分支撐物沒有懸臂部分。
第一和第二種多個(gè)微型區(qū)域中每一個(gè)基本上是連續(xù)的、基本上是半連續(xù)的、由多個(gè)獨(dú)立的突起物形成、或者包括它們的組合。如果第一種多個(gè)微型區(qū)域包括基本上連續(xù)的并且肉眼觀察時(shí)呈單平面網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，第二種多個(gè)微型區(qū)域可以包括多個(gè)獨(dú)立的支撐物，它們分布在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中，至少部分支撐物包括由網(wǎng)絡(luò)區(qū)域延伸的纖維圓頂和由該圓頂側(cè)向延伸的纖維懸臂部分。
部分纖維懸臂部分由第一平面升高，從而形成袋子，它基本上包括位于第一平面與纖維懸臂部分之間的間隙空間。這些袋子據(jù)信提供額外的空間，用于在使用該纖維結(jié)構(gòu)過程中容納液體并且增加其吸收性能。纖維結(jié)構(gòu)的纖維懸臂部分還增加了其總表面積，從而更加有助于增加纖維結(jié)構(gòu)的吸收性。在與X-Y平面垂直的橫截面中，構(gòu)成該纖維懸臂部分的至少一個(gè)支撐物的總截面周長與所說支撐物截面基數(shù)的比為4/1或更高。
部分支撐物，不管它們是否包括連續(xù)的圖案、半連續(xù)的圖案或獨(dú)立的突起物，在與X-Y平面垂直的橫截面上可能沒有明確限定的纖維懸臂部分。但即使沒有纖維懸臂部分，本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)提供了第二種多個(gè)微型區(qū)域的表面積增加的優(yōu)點(diǎn)。因此，在另一方面，本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)包括第一種多個(gè)限定第一平面且具有第一高度的微型區(qū)域以及第二種多個(gè)由第一平面向外延伸形成第二高度的微型區(qū)域，其中在至少一個(gè)與第一平面垂直的截面中，第二種多個(gè)微型區(qū)域包括支撐物，該支撐物具有在第一高度測量的橫截面周長和橫截面基數(shù)，其中橫截面與橫截面基數(shù)的比為4/1或更高。
纖維結(jié)構(gòu)的不同區(qū)域可以具有不同的基重和/或不同的密度，和/或不同的纖維組成。在一種實(shí)施方案中，第一種多個(gè)微型區(qū)域的密度大于第二種多個(gè)微型區(qū)域的密度。在另一種實(shí)施方案中，第二種多個(gè)微型區(qū)域的基重大于第一種多個(gè)微型區(qū)域的基重。在另一種實(shí)施方案中，長纖維相對(duì)于短纖維數(shù)量比可以變化，從而該比值為1.0、大于1.0，或小于1.0。相對(duì)于第一種多個(gè)微型區(qū)域的高密度和第二種多個(gè)微型區(qū)域的低密度而言，本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)具有中等密度。該纖維懸臂部分可以具有這種中等密度。
本發(fā)明的夾層結(jié)構(gòu)包括至少兩個(gè)夾層至少一個(gè)夾層包括上述纖維結(jié)構(gòu)。在一種實(shí)施方案中，本發(fā)明的夾層纖維結(jié)構(gòu)至少包括連接在一起的第一夾層和第二夾層。第一夾層包括纖維板，該纖維板具有至少兩個(gè)區(qū)域并且包括第一種多個(gè)微型區(qū)域，它們限定第一平面并且具有第一高度，第二種多個(gè)微型區(qū)域，它們包括由第一平面向外延伸的多個(gè)纖維圓頂，限定第二高度，還包括在第二高度由圓頂側(cè)向延伸的纖維懸臂部分。該夾層結(jié)構(gòu)中的其它夾層可以具有、也可以沒有纖維懸臂部分。當(dāng)然，其它夾層可以通過本領(lǐng)域內(nèi)的已知的任何一種方法制得，包括但不限于對(duì)流空氣干燥和常規(guī)工藝?？梢詫⑦@些夾層連接在一起，從而使一個(gè)夾層的纖維懸臂部分與其它夾層面對(duì)面。可供選擇地，具有纖維懸臂部分的夾層可以通過與具有纖維懸臂部分的夾層相對(duì)的一面而連接在一起。
在包括至少兩個(gè)夾層的夾層纖維結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)夾層具有與第一平面隔開的纖維懸臂部分，從而形成基本上包括在第一平面與纖維懸臂部分之間形成間隙空間的袋子。而后，如果兩個(gè)夾層連接在一起，從而一個(gè)夾層的纖維懸臂部分面對(duì)其它夾層的纖維懸臂部分，那么，可以將一個(gè)夾層的至少部分纖維懸臂部分放置于在該纖維懸臂部分與其它夾層第一平面之間形成的袋子中。兩個(gè)夾層的這種連接據(jù)信提供了有限的夾層相互之間的移動(dòng)，至少在一個(gè)側(cè)向方向上，而不會(huì)撕開夾層或分開該夾層。這種移動(dòng)性據(jù)信有助于本發(fā)明的夾層纖維結(jié)構(gòu)的柔軟性和吸收性?？晒┻x擇地，該夾層可以連接在一起，從而使它們各自的纖維懸臂部分對(duì)著相反的方向。
一種用于制造本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)的方法，包括下列步驟提供一種上述本發(fā)明的偏向部件；提供多根纖維并且將多根纖維沉積在偏向部件上；使部分多根纖維偏向到該偏向部件的偏向?qū)Ч苤?，從而使部分偏向纖維沉積于在X-Y平面與該偏向部件懸掛部分之間形成的間隙空間中，由此獲得部分完成的纖維結(jié)構(gòu)；以及將部分完成的纖維結(jié)構(gòu)從偏向部件上分離，由此形成本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)。
該方法還包括將其上帶有部分完成的纖維的偏向部件壓向加壓表面，例如Yankee干燥筒表面的步驟，從而加大一部分部分完成的纖維結(jié)構(gòu)的密度。
使部分多根纖維偏向的步驟可以包括將一種機(jī)械壓力施加到部分纖維上，或者向多根纖維上施加流體壓差，如真空壓力。在一種實(shí)施方案中，位于偏向部件上的網(wǎng)氈可以用一種柔軟的材料板覆蓋，從而將該網(wǎng)置于該柔軟材料板與偏向部件之間。該柔軟材料板的空氣透過性低于該偏向部件的空氣透過性。該柔軟材料板還可以是不透氣的。將流體壓差施加到材料板上可以使至少部分材料板向造紙帶偏向，并且至少使部分網(wǎng)偏向到該造紙帶導(dǎo)管中。
多根纖維可以選自本領(lǐng)域內(nèi)已知的任何纖維，例如纖維素纖維、合成纖維或其任意組合。多根纖維還可以以潤濕的纖維網(wǎng)形式提供，其中部分網(wǎng)可以有效地偏向到該偏向?qū)Ч芎驮谄虿考覓觳糠趾蚗-Y平面之間形成的間隙空間中。
本發(fā)明還提供了一種遮蔽罩，用于固化可固化材料，如光敏樹脂材料的方法中，該方法適用于制造本發(fā)明的偏向部件。在一種實(shí)施方案中，本發(fā)明的遮蔽罩包括具有頂面和與頂面相對(duì)的底面以及透明區(qū)域與不透明區(qū)域的圖案，其中不透明區(qū)域至少包括具有第一不透明度的第一不透明區(qū)域，并且第二不透明區(qū)域具有與第一不透明度不同的第二不透明度。
該透明區(qū)域和不透明區(qū)域包括非隨機(jī)的和重復(fù)的圖案。不透明區(qū)域可包括基本上是連續(xù)的圖案、基本上是半連續(xù)的圖案、由多個(gè)獨(dú)立的突起物形成的圖案、或者它們的任意組合。此外，第一不透明區(qū)域和第二不透明區(qū)域可包括非隨機(jī)的和重復(fù)的圖案。第一不透明區(qū)域、第二不透明區(qū)域或者這兩個(gè)區(qū)域均包括基本上是連續(xù)的圖案、基本上是半連續(xù)的圖案、由多個(gè)獨(dú)立的突起物形成的圖案、或者它們的任意組合。第二不透明區(qū)域靠近或與第一不透明區(qū)域分開。
不透明區(qū)域包括兩個(gè)以上不同的透明度。例如，本發(fā)明的遮蔽罩包括第三不透明區(qū)域，它具有介于第一不透明度與第二不透明度之間的第三不透明度。
在一種實(shí)施方案中，不透明區(qū)域包括至少在一個(gè)方向上逐漸變化的梯度不透明度。梯度不透明度的區(qū)域包括第一不透明區(qū)域、第二不透明區(qū)域，或者與它們分開。梯度不透明度可以變化，可以等量增加，也可以不等量增加，可以在一個(gè)方向上，也可以在幾個(gè)方向上變化。
在另一種實(shí)施方案中，該遮蔽罩的表面包括三維構(gòu)形，例如由遮蔽罩至少一側(cè)伸出的突起圖案。由遮蔽罩底側(cè)伸出的突起物可以設(shè)計(jì)成印制在可固化材料的涂層中，從而在涂層中形成相應(yīng)的凹形或間隙。由遮蔽罩頂側(cè)延伸的突起物可以設(shè)計(jì)成提供間隙，液體可固化材料可以流入該間隙，從而形成與該遮蔽罩表面相似的輪廓結(jié)構(gòu)。突起物圖案中的一種或兩種可以包括基本上連續(xù)的結(jié)構(gòu)、基本上半連續(xù)的結(jié)構(gòu)、多個(gè)獨(dú)立的突起物或其任何結(jié)合。突起物圖案中的一種或兩種可以與透明區(qū)域和不透明區(qū)域的圖案相對(duì)應(yīng)，從而形成組合非隨機(jī)的和重復(fù)的圖案。在這樣一種實(shí)施方案中，不透明區(qū)域包括該突起物的末梢表面。
在該遮蔽罩的一種實(shí)施方案中，透明區(qū)域和不透明區(qū)域的圖案是獨(dú)立的，并且可以與突起物的圖案分開。這種遮蔽罩包括復(fù)合的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)通過面對(duì)面并列的第一部件和第二部件而形成，其中第一部件形成透明區(qū)域和不透明區(qū)域，而第二部件形成突起物圖案。在這種復(fù)合遮蔽罩中的第一和第二部件可以相互重疊，形成組合的非隨機(jī)的和重復(fù)的不透明區(qū)域和突起物圖案。
具有不同透明度的遮蔽罩可用于固化可固化材料的方法中，該方法用于制造本發(fā)明的偏向部件。例如，當(dāng)包括第一和第二不透明度的遮蔽罩位于固化輻射源和可固化材料涂層之間從而選擇性遮蓋涂層以避免固化輻射時(shí)，具有第一不透明度的第一不透明區(qū)域遮蓋該涂層的第一區(qū)域，以避免固化輻射，從而使第一區(qū)域在整個(gè)涂層厚度上保持未固化，具有第二不透明度的第二不透明區(qū)域部分遮蓋該涂層第二區(qū)域，從而在小于涂層整個(gè)厚度的部分厚度上讓固化輻射固化該涂層，而透明區(qū)域使該涂層的第三區(qū)域暴露，從而使固化輻射能夠在整個(gè)厚度上固化可固化材料。
如果將具有梯度不透明度的遮蔽罩用于固化涂層，具有梯度不透明度的區(qū)域?qū)⒄谏w涂層相應(yīng)的區(qū)域，阻止固化輻射，從而使所述的相應(yīng)區(qū)域的固化厚度是逐漸變化的，所述的逐漸變化的厚度與該遮蔽罩逐漸不透明區(qū)域的逐漸變化的不透明度相對(duì)應(yīng)。例如，如果梯度不透明度在一個(gè)方向上以相等增加量或減少量變化(增加或減少)，涂層相應(yīng)區(qū)域的固化深度也以相等的減少量或增加量逐漸變化。當(dāng)然，梯度不透明度可以不均勻增加地變化。
本發(fā)明的遮蔽罩可以通過包括下列步驟的方法制造提供具有基本上均勻厚度的薄透明材料，如透明膜；根據(jù)第一種預(yù)定圖案在該材料上形成不透明區(qū)域圖案；以及根據(jù)第二種預(yù)定圖案將該材料壓花。該方法可以設(shè)計(jì)成使得第一種預(yù)定的圖案基本上與第二種預(yù)定的圖案相對(duì)應(yīng)，從而形成復(fù)合非隨機(jī)重復(fù)圖案。例如，形成不透明區(qū)域和對(duì)材料壓花的步驟可以同時(shí)進(jìn)行。形成不透明區(qū)域圖案的步驟可以包括在透明材料的選定區(qū)域上涂覆油墨。選定的區(qū)域可以包括該材料浮雕區(qū)域的末梢表面。
具有不同不透明度區(qū)域的遮蔽罩可以在多步驟的方法中形成，該方法包括印刷透明膜，形成具有一定起始不透明度的不透明區(qū)域圖案，然后按照需要第二次(第三次、第四次等)印刷該膜，從而形成具有另一種(或幾種)不同于起始不透明度的不透明度的不透明區(qū)域圖案。不同的不透明度還可以在一步印刷法，如利用Gravure輥，該輥包括具有不同深度以容納油墨的圖案。在印刷過程中，由Gravure輥轉(zhuǎn)移到透明膜上的油墨將具有不同強(qiáng)度的區(qū)域，反映該輥圖案不同的深度。其它形成不透明區(qū)域的方法可以用于本發(fā)明中，包括但不限于化學(xué)法、電磁法、激光、熱等。
另一方面，采用上述三維遮蔽罩來制造本發(fā)明的偏向部件的方法包括下列步驟提供由成型表面支撐的液體可固化材料的涂層，該涂層具有面對(duì)成型表面的底表面、與底表面相對(duì)的頂表面，還有在頂表面與底表面之間限定的第一厚度；提供一種固化輻射源，該輻射源設(shè)計(jì)成可以放出固化輻射以使由成型表面支撐的涂層固化；提供一種具有第一透明區(qū)域和不透明區(qū)域圖案和由遮蔽罩一面向外延伸的突起物第二圖案的遮蔽罩；將該遮蔽罩置于該涂層與固化輻射源之間，從而使突起物第二圖案至少部分浸沒在該涂層中，由此在其中形成三維間隙；固化該可固化材料，其中第一圖案的不透明區(qū)域至少部分遮蓋該涂層的選定區(qū)域，以避免固化輻射，從而使選定的區(qū)域透過至少部分第一厚度而固化，由此形成部分完成的偏向部件；以及從部分完成的偏向部件基本上除去全部未固化的材料，留下形成該偏向部件的硬化的樹脂結(jié)構(gòu)，該偏向部件包括肉眼觀察時(shí)呈單一平面的、帶圖案的結(jié)構(gòu)，它具有由涂層頂表面形成的網(wǎng)面和由涂層底表面形成的背面。
如上所說，第一圖案、第二圖案或第一圖案與第二圖案是非隨機(jī)的且重復(fù)的。根據(jù)遮蔽罩特定方案，該遮蔽罩可以定位成使得突起物第二圖案浸沒在選定的區(qū)域，該區(qū)域至少部分被遮蔽罩第一圖案的不透明區(qū)域遮蓋?？晒┻x擇地或者另外地，該遮蔽罩的定位使得突起物第二圖案浸沒在沒有被該遮蔽罩第一圖案的不透明區(qū)域遮蓋的區(qū)域中。
在一種實(shí)施方案中，該遮蔽罩包括復(fù)合結(jié)構(gòu)，它由至少一種膜和與其并列的浮雕部件形成，該浮雕部件形成突起物第二圖案。在這種實(shí)施方案中，該浮雕部件、該膜或它們兩者可以包括不透明的區(qū)域。如果浮雕部件和膜均包括不透明的區(qū)域，則有利于使得浮雕部件的不透明區(qū)域和該膜的不透明區(qū)域相互對(duì)應(yīng)，形成透明和不透明區(qū)域的第一種圖案。
該浮雕部件可以是對(duì)固化輻射透明的?？晒┻x擇地，該浮雕部件可以是不能透過固化輻射的。在一種實(shí)施方案中，該浮雕部件帶有間隙從中穿過。這種浮雕部件可以包括，例如但不限于，帶有敞開區(qū)域的紡織部件或網(wǎng)線。
采用復(fù)合遮蔽罩制造偏向部件的方法包括下列步驟提供由成型表面支撐的液體可固化材料的涂層，該涂層具有面對(duì)成型表面的底表面、與底表面相對(duì)的頂表面，還有在頂表面與底表面之間限定的第一厚度；提供一種固化輻射源，它設(shè)計(jì)成放出固化輻射來固化由成型表面支撐的可固化的液體材料的涂層；提供浮雕部件并且將該浮雕部件與該涂層的頂表面并排放置，從而將浮雕部件至少部分浸沒在該涂層中，由此在涂層中形成間隙圖案；提供一種膜并且將該膜與浮雕部件并排放置，其中結(jié)合在一起的浮雕部件與膜包括透明區(qū)域和不透明區(qū)域的圖案，其中不透明區(qū)域遮蓋該涂層的區(qū)域，防止固化輻射，同時(shí)透明區(qū)域使該涂層的其它區(qū)域暴露；通過將該涂層透過浮雕部件和該膜向固化輻射源暴露而使該涂層暴露的區(qū)域固化，同時(shí)不固化遮蓋的涂層區(qū)域，由此形成部分完成的偏向部件；以及從部分完成的偏向部件基本上除去全部未固化的材料，留下硬化的樹脂結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括肉眼觀察時(shí)呈單一平面的、帶圖案的結(jié)構(gòu)，它具有由涂層頂表面形成的網(wǎng)面和由涂層底表面形成的背面。
在其工業(yè)運(yùn)用中，本文中所描述的每一種制造偏向部件的方法可以包括一個(gè)連續(xù)的過程。例如，采用三維遮蔽罩制造偏向部件的連續(xù)過程包括下列步驟提供由成型表面支撐的液體可固化材料的涂層，并且沿機(jī)器方向連續(xù)移動(dòng)成型表面與該涂層，該涂層具有面對(duì)成型表面的底面、與該底面相對(duì)的頂面以及在該頂面與底面之間限定的第一厚度；提供一種固化輻射源，它設(shè)計(jì)成能連續(xù)放出固化輻射來固化由沿機(jī)器方向移動(dòng)的成型表面支撐的涂層；連續(xù)提供透明膜；連續(xù)印刷該膜，從而在其上形成不透明區(qū)域第一圖案；連續(xù)壓花該膜，在其中形成突起物第二圖案；連續(xù)移動(dòng)具有不透明區(qū)域第一圖案和突起物第二圖案的膜，從而使所說的膜定位在該涂層與固化輻射源之間，由此使得突起物第二圖案至少部分浸沒在涂層中，從而在其中形成三維間隙；連續(xù)固化該可固化材料，其中第一圖案的不透明區(qū)域至少部分遮蓋該可固化材料的選定區(qū)域，以避免固化輻射，從而使選定的區(qū)域透過至少部分第一厚度而固化，由此形成部分完成的偏向部件；以及由部分完成的偏向部件連續(xù)基本上除去全部未固化的材料，留下形成該偏向部件的硬化的樹脂結(jié)構(gòu)，該偏向部件包括肉眼觀察時(shí)呈單一平面的、帶圖案的結(jié)構(gòu)，它具有由涂層頂表面形成的網(wǎng)面和由涂層底表面形成的背面。
附圖簡述

圖1是本發(fā)明偏向部件一種實(shí)施方案的平面示意圖，該偏向部件包括由面對(duì)面連接在一起的第一層和第二層形成的結(jié)構(gòu)，第一層和第二層中每一層包括連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和分布其中的多個(gè)獨(dú)立的偏向?qū)Ч堋?br> 圖2是沿圖1中2-2線獲得的偏向部件瞬間截面圖，還顯示了設(shè)置在該偏向部件上的本發(fā)明的纖維網(wǎng)氈。
圖3是本發(fā)明偏向部件另一種實(shí)施方案的平面示意圖，該偏向部件包括由面對(duì)面連接在一起的第一層和第二層形成的結(jié)構(gòu)，其中第一層包括連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)和第二層包括半連續(xù)網(wǎng)絡(luò)。
圖4是沿圖3中4-4線獲得的偏向部件的瞬間截面示意圖。
圖5是本發(fā)明偏向部件另一種實(shí)施方案的平面示意圖，該偏向部件包括由面對(duì)面連接在一起的第一層和第二層形成的結(jié)構(gòu)，其中第一層包括連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)和第二層包括多個(gè)獨(dú)立突起物。
圖6是沿圖5中6-6線獲得的偏向部件的瞬間截面示意圖。
圖7是本發(fā)明偏向部件另一種實(shí)施方案的平面示意圖，該偏向部件包括由面對(duì)面連接在一起的第一層和第二層形成的結(jié)構(gòu)，其中第一層包括半連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)和第二層包括連續(xù)網(wǎng)絡(luò)。
圖8是沿圖7中8-8線獲得的偏向部件的瞬間截面示意圖。
圖9是本發(fā)明偏向部件另一種實(shí)施方案的平面示意圖，該偏向部件包括由面對(duì)面連接在一起的第一層和第二層形成的結(jié)構(gòu)，其中第一層和第二層中每一層均包括半連續(xù)網(wǎng)絡(luò)。
圖10是沿圖9中10-10線獲得的偏向部件的瞬間截面示意圖。
圖10A是沿圖9中10A-10A線獲得的偏向部件的瞬間截面示意圖。
圖11是本發(fā)明偏向部件另一種實(shí)施方案的平面示意圖，該偏向部件包括由面對(duì)面連接在一起的第一層和第二層形成的結(jié)構(gòu)，其中第一層包括半連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)和第二層包括多個(gè)獨(dú)立突起物。
圖12是沿圖11中12-12線獲得的偏向部件的瞬間截面示意圖。
圖12A是沿圖11中12A-12A線獲得的偏向部件的瞬間截面示意圖。
圖13是本發(fā)明偏向部件另一種實(shí)施方案的平面示意圖，該偏向部件包括由面對(duì)面連接在一起的第一層和第二層形成的結(jié)構(gòu)，其中第一層包括多個(gè)獨(dú)立的突起物和第二層包括連續(xù)網(wǎng)絡(luò)。
圖14是沿圖13中14-14線獲得的偏向部件的瞬間截面示意圖。
圖15是本發(fā)明偏向部件另一種實(shí)施方案的平面示意圖，該偏向部件包括由面對(duì)面連接在一起的第一層和第二層形成的結(jié)構(gòu)，其中第一層包括多個(gè)獨(dú)立突起物和第二層包括半連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)。
圖16是沿圖15中16-16線獲得的偏向部件的瞬間截面示意圖。
圖17是本發(fā)明偏向部件另一種實(shí)施方案的平面示意圖，該偏向部件包括由面對(duì)面連接在一起的第一層和第二層形成的結(jié)構(gòu)，其中第一層和第二層中每一層均包括多個(gè)獨(dú)立的突起物。
圖18是沿圖17中18-18線獲得的偏向部件的瞬間截面示意圖。
圖19是用于制造本發(fā)明中偏向部件的方法的一種實(shí)施方案的側(cè)視圖。
圖20是用于制造本發(fā)明的偏向部件的一種實(shí)施方案中一段的平面示意圖，它顯示了具有透明區(qū)域和不透明區(qū)域的遮蔽罩，該遮蔽罩置于可固化材料涂層的頂部。
圖21是用于制造偏向部件的方法的一種實(shí)施方案的截面示意圖，它示意性地顯示了透過圖20中所示的遮蔽罩選擇性固化可固化材料涂層，該圖是沿圖20中21-21線而獲得的。
圖22A-22C是用于制造本發(fā)明的偏向部件的方法的一種實(shí)施方案的局部示意圖，每一個(gè)圖顯示了具有透明和不透明區(qū)域的遮蔽罩的例舉性方案。
圖23是用于制造圖22A中所示的偏向部件的方法的一種實(shí)施方案的截面示意圖，它示意性顯示了透過圖22中所示的遮蔽罩可選擇性地固化可固化材料涂層，該圖是沿圖22A中23-23線而獲得的。
圖24是與圖23中所示相似的瞬間截面示意圖，該圖沿圖22B中24-24線獲得。
圖25是與圖22和24中所示相似的瞬間截面示意圖，該圖沿圖22C中25-25線獲得。
圖25A是與圖24中所示相似的瞬間截面示意圖，該圖顯示該遮蔽罩三維圖案的實(shí)施方案。
圖26是本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)的平面示意圖，該結(jié)構(gòu)包括基本上連續(xù)的并且肉眼觀察時(shí)呈單一平面的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域以及分布在其中的多個(gè)獨(dú)立的支撐物。
圖27是圖26中所示纖維網(wǎng)氈的瞬間截面示意圖，該圖沿27-27線獲得。
圖28是本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)的平面示意圖，該結(jié)構(gòu)包括半連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域圖案和支撐物。
圖29是圖28中所示纖維網(wǎng)氈的瞬間的截面示意圖，該圖沿29-29線獲得。
圖30是本發(fā)明的部分纖維結(jié)構(gòu)的瞬間截面示意圖，該圖更加詳細(xì)地顯示了具有纖維懸臂部分的支撐物。
圖31是另一個(gè)與圖30中相似的纖維結(jié)構(gòu)瞬間的截面示意圖。
圖32-41是本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)例子的截面顯微照相圖。
圖42是用于根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案制造纖維結(jié)構(gòu)的方法的側(cè)視圖。
圖43是本發(fā)明夾層纖維結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施方案的截面示意圖，該結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)連接在一起的夾層。
圖44是本發(fā)明夾層纖維結(jié)構(gòu)的另一種實(shí)施方案的截面示意圖，該結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)連接在一起的夾層。
圖45和46是顯示現(xiàn)有技術(shù)的纖維結(jié)構(gòu)的截面結(jié)構(gòu)例子的顯微照相。
圖47是示于圖46中的現(xiàn)有技術(shù)纖維結(jié)構(gòu)的支撐物的截面示意圖。
圖48和49是本發(fā)明的多層偏向部件的另一種實(shí)施方案的瞬間截面示意圖，它包括第一層和第二層，第一層的變形度大于第二層的變形度。在圖48中，偏向部件沒有壓力，在圖49中，該偏向部件處于壓力下。
圖50是用于制造本發(fā)明的偏向部件的方法的實(shí)施方案的側(cè)視圖，該圖顯示了用于制造具有突起物的遮蔽罩的方法。
圖51是用于制造本發(fā)明的偏向部件的方法的實(shí)施方案的側(cè)視圖，該方法采用三維浮雕部件。
圖52是用于制造本發(fā)明的偏向部件的方法的實(shí)施方案的側(cè)視圖，其中該遮蔽罩包括復(fù)合結(jié)構(gòu)。
圖52A是沿圖52中箭頭A方向獲得的浮雕部件的局部平面圖。
圖53是本發(fā)明的偏向部件的實(shí)施方案的瞬間側(cè)視圖，該部件具有不能透過流體的偏向?qū)Ч堋?br> 圖54是本發(fā)明的方法的一種實(shí)施方案的瞬間截面示意圖，其中纖維放置在本發(fā)明的偏向部件與可變形材料板之間。
發(fā)明詳述偏向部件圖如1至18中所示，本發(fā)明的偏向部件10包括肉眼觀察時(shí)呈單一平面的、帶圖案的結(jié)構(gòu)20。帶圖案的結(jié)構(gòu)20可以由多種材料制得，包括但不限于樹脂材料，金屬，金屬浸漬樹脂，塑料或者它們的任意組合。但是，用于本文中時(shí)，術(shù)語“結(jié)構(gòu)”不包括由相互垂直的交織長絲，如成型線或類似形成的結(jié)構(gòu)。這種包括多個(gè)相互垂直長絲的結(jié)構(gòu)可以用作本發(fā)明的偏向部件中的加強(qiáng)部件，正如下文中所討論的，但不構(gòu)成偏向部件10的“結(jié)構(gòu)”。
如果偏向部件10的結(jié)構(gòu)20是由樹脂材料或者其它具有不足內(nèi)在強(qiáng)度的材料制成的，或者其所具有的圖案在沿機(jī)械方向拉動(dòng)時(shí)會(huì)變形時(shí)(如下文中所定義)，典型地，可以用一種加強(qiáng)部件50來增強(qiáng)偏向部件10的結(jié)構(gòu)20。當(dāng)帶圖案的結(jié)構(gòu)20包括半連續(xù)的圖案或者含有多個(gè)獨(dú)立突起物的圖案時(shí)，該加強(qiáng)部件50是必需的，正如在下文中詳細(xì)討論的那樣。加強(qiáng)部件50位于網(wǎng)面21與至少部分結(jié)構(gòu)20的背面22之間。雖然加強(qiáng)部件50通常平行于該結(jié)構(gòu)的背面22，但部分加強(qiáng)部件50可以延伸到結(jié)構(gòu)20的背面22之外，從而在結(jié)構(gòu)20的背面22中形成表面不規(guī)則，如下文中所述。在一些實(shí)施方案中，加強(qiáng)部件50可以包括結(jié)構(gòu)20的背面22。
帶圖案的結(jié)構(gòu)20可以與加強(qiáng)部件50連接在一起。加強(qiáng)部件50具有上面51和與上面51相對(duì)的底面52。該結(jié)構(gòu)20的網(wǎng)面21與加強(qiáng)部件50的上面51向著一個(gè)方向，該結(jié)構(gòu)20的背面22與該加強(qiáng)部件50的底面52向著相反的方向。如本文中所說，結(jié)構(gòu)的背面22形成X-Y平面。由于加強(qiáng)部件50最典型地是靠近結(jié)構(gòu)20的背面22(圖2，4，6，8，10，12，14，16和18)，因此也可以說在一些實(shí)施方案中，加強(qiáng)部件50作為一個(gè)整體限定了X-Y平面。熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的人員將會(huì)明白，符號(hào)“X”、“Y”，以及“Z”表面笛卡爾座標(biāo)系，其中當(dāng)偏向部件10置于一平坦表面上時(shí)，相互垂直的“X”和“Y”限定了由結(jié)構(gòu)20的背面22(或者由加強(qiáng)部件50)形成的參考平面，而“Z”限定了與X-Y平面正交的平面。用于本文中時(shí)，術(shù)語“Z-方向”代表與X-Y平面垂直的任何方向。類似地，術(shù)語“Z-尺寸”代表與Z方向平行測得的尺寸、距離或參數(shù)。但是應(yīng)當(dāng)細(xì)心地注意到在Z方向“延伸”的部件本身不一定嚴(yán)格平行于Z方向；術(shù)語在Z方向上“延伸”在本文中僅指該部件在不平行于X-Y平面的方向上延伸。類似地，沿平行于X-Y平面的方向“延伸”的部件作為一個(gè)整體，不一定平行于X-Y平面；這種部件的方向可以不平行于Z方向。
熟悉本領(lǐng)域的人員將會(huì)明白加強(qiáng)部件50以及偏向部件10作為一個(gè)整體不一定(確實(shí)在一些實(shí)施方案中不一定)在其整個(gè)長度上具有平面結(jié)構(gòu)，特別是當(dāng)用于典型的用來制造本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)500的方法中時(shí)，這是因?yàn)檠h(huán)帶形式的偏向部件將會(huì)以箭頭“B”(圖42)所示方向移動(dòng)而經(jīng)過設(shè)備。此外，置于平坦表面上并且具有肉眼可見的“X-Y”平面的偏向部件10一般用于描述通?？勺冃蔚钠虿考?0中幾個(gè)部件的相對(duì)幾何形狀。熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的人員將會(huì)明白當(dāng)偏向部件10彎曲或呈非平面時(shí)，X-Y平面將跟隨偏向部件10的形狀。
用于本文中時(shí)，含有“肉眼可見”或“肉眼觀察”的術(shù)語是指當(dāng)置于兩維結(jié)構(gòu)下考慮時(shí)該結(jié)構(gòu)的總體幾何形狀。相反，“顯微可見”或“顯微觀察”是指與其總幾何形狀無關(guān)的相應(yīng)結(jié)構(gòu)的較小細(xì)節(jié)。例如，在偏向部件10的范疇內(nèi)，術(shù)語“肉眼觀察呈平面”是指當(dāng)置于兩維結(jié)構(gòu)中時(shí)，該偏向部件作為一個(gè)整體僅僅具有偏離絕對(duì)平面的較小的和可以容忍的變形，這些變化不會(huì)對(duì)該偏向部件的性能產(chǎn)生不利影響。同時(shí)，該偏向部件10所帶的圖案結(jié)構(gòu)20具有微觀三維偏向?qū)Ч芎蛻覓觳糠謭D案，正如下文中所描述的那樣。
結(jié)構(gòu)20包括多個(gè)基體30和多個(gè)懸掛部分49。多個(gè)基體30在Z方向上延伸。如果偏向部件10包括加強(qiáng)部件50，多個(gè)基體30可以與加強(qiáng)部件50連接在一起并且由此向外延伸。懸掛部分49由多個(gè)基體30側(cè)向延伸。多個(gè)懸掛部分49典型地在至少一個(gè)與X-Y平面平行的方向上延伸。由于實(shí)際上有無數(shù)個(gè)與X-Y平面平行的方向，因此懸掛部分49的方向可以根據(jù)所需的最終產(chǎn)品形狀而進(jìn)行選擇，該最終產(chǎn)品形狀受到特定的制造偏向部件10的方法或者制造纖維結(jié)構(gòu)的方法，或者這兩種方法的控制，正如下文中所說。
多個(gè)基體30在它們之間形成了間隙?；w30間的間隙形成了所謂的“偏向?qū)Ч堋薄Ｔ撈驅(qū)Ч芤訸方向上、由網(wǎng)面21向結(jié)構(gòu)20的背面22延伸并且提供了在本發(fā)明的造紙方法中使多根纖維偏向其中的空間，由此形成纖維結(jié)構(gòu)500上所謂的纖維“支撐物”540(圖27-41)。在可以透過流體的偏向部件10中，導(dǎo)管在結(jié)構(gòu)20的整個(gè)厚度上由網(wǎng)面21向著背面22延伸。結(jié)構(gòu)支撐物540具有低于纖維結(jié)構(gòu)500其它部件的密度，因此作為一個(gè)整體，它有助于保證纖維結(jié)構(gòu)500的吸收性和柔軟性。支撐物540具有高于纖維結(jié)構(gòu)500其它部分的基重。支撐物540還有助于增加纖維結(jié)構(gòu)500的總表面面積，從而進(jìn)一步增加了其吸收性和柔軟性。
用于本文中時(shí)，所謂要求懸掛部分49在至少一個(gè)方向上由多個(gè)基體延伸，是指每一個(gè)懸掛部分49當(dāng)從與X-Y平面垂直的截面方向觀察時(shí)，會(huì)沿某個(gè)方向側(cè)向延伸，該方向不平行于Z方向并且基本上平行于X-Y平面。用于本文中時(shí)，所謂要求懸掛部分49由X-Y平面升高，是指在懸掛部分49或至少其一部分與X-Y平面之間、在Z方向上有一個(gè)自由間隙或間隙。也就是說，該懸掛部分49是“懸掛的”，因?yàn)樗鼈冇蒟-Y平面或加強(qiáng)部件50升高，并且在該懸掛部分與X-Y平面之間存在一個(gè)空隙或間隙。但是，應(yīng)當(dāng)注意的是，懸掛部分49不一定在懸掛部分49的整個(gè)長度上形成間隙。也就是說，只要懸掛部分49本身不直接與加強(qiáng)部分50連接在一起，該懸掛部分49在一些長度點(diǎn)上與加強(qiáng)部件50接觸，其原因在于例如偏向部件10或懸掛部分49不平或變形。另外，懸掛部分49與X-Y平面之間的間隙在它們各自的形狀與尺寸，包括Z-尺寸上會(huì)有所不同，例如它們對(duì)于全部或部分懸掛部分49來說不必是相同的。例如，一個(gè)懸掛部分49與加強(qiáng)部件50之間的距離可以不同于另一個(gè)懸掛部分49與加強(qiáng)部件50之間的距離(圖25)。此外，X-Y平面與不同懸掛部分之間的距離可以逐漸變化或者是不規(guī)則的(圖23-24)。
懸掛部分49可以與基體30是一體的，也可以與基體牢固連接。用于本文中時(shí)，“一體”的懸掛部分是指在制造本發(fā)明的偏向部件10的方法的一種實(shí)施方案中、與形成基體30時(shí)一起形成的懸掛部分49，正如下文中詳細(xì)描述的那樣(圖22A-25A)?！斑B接的”懸掛部分是與基體30分開制造、而后牢固地與基體30連接的那些懸掛部分。連接的懸掛部分49的例子也在介紹偏向部件10實(shí)施方案的下文中有描述，此偏向部件10包括多層結(jié)構(gòu)，更具體地說是一種例舉性的兩層偏向部件10以及一種用于制造該部件的方法(圖1-19)。在這樣一種實(shí)施方案中，包括偏向部件10的連接層之一形成多個(gè)基體30，而其它層形成懸掛部分49。為方便起見，包括多個(gè)基體30的層在本文中還用參考數(shù)字30表示。
當(dāng)從與X-Y平面垂直的截面觀察時(shí)，本發(fā)明的偏向部件10包括兩種懸掛部分49一基于與基體的關(guān)系“橋接的”懸掛部分和“懸臂”懸掛部分。兩個(gè)術(shù)語“橋接的”和“懸臂”在本文中常規(guī)使用并且用來說明橋接的懸掛部分是跨過或“橋接”至少兩個(gè)基體之間的距離的懸掛部分49，從而將至少兩個(gè)基體連接在一起。橋接的懸掛部分例如示圖9、10A、15、24、25和25A中。最典型地但不一定地，這兩個(gè)連接的基體是相近的基體。但是可以設(shè)想出這樣一些實(shí)施方案，其中相互連接的基體不是相互靠近的，但可以被另一個(gè)基體或其它基體隔開。(例如參見圖15，由右邊“正弦形”第二層部件數(shù)第一個(gè)。)另一個(gè)其中橋接懸掛部分與不相鄰兩個(gè)基體相互連接的實(shí)施方案是結(jié)構(gòu)20，其中的兩個(gè)基體具有不同的高度，從而至少部分具有較小高度的基體沒有達(dá)到懸掛部分(未示出)。這些相對(duì)較短的基體可以定位在相對(duì)較高的基體中間，這些相對(duì)較高的基體通過橋接懸掛部分而相互連接。
懸臂懸掛部分是當(dāng)在特定的截面觀察時(shí)由一個(gè)基體30側(cè)向延伸但沒有達(dá)到相鄰基體30的懸掛部分49。懸臂懸掛部分例如示圖12和23中。
應(yīng)當(dāng)明白在某些例子中，同樣一個(gè)懸掛部分49當(dāng)在一個(gè)截面中觀察時(shí)是“橋接的”，而在另一個(gè)截面中觀察時(shí)是“懸臂”。例如，在圖10的截面視圖中，某些懸掛部分49(通過第二半連續(xù)層40而形成，如下文中充分詳細(xì)描述的那樣)似乎形成“懸臂”部分，而其它懸掛部分49似乎完全未支撐。同時(shí)，在沿第二層40的線性半連續(xù)部件之一獲得的圖10A的橫截面視圖中，懸掛部分49似乎是一個(gè)“橋接”部分，因?yàn)樗邕^或橋接至少兩個(gè)相鄰的基體(由第一層30形成，如下文中所述)。
每一個(gè)懸掛部分49具有指向網(wǎng)的表面49a和背面49b(圖10和10A)。用于本文中時(shí)，術(shù)語“指向網(wǎng)的表面”是指形成結(jié)構(gòu)20的網(wǎng)面21的懸掛部分49的表面。當(dāng)該網(wǎng)置于偏向部件10上時(shí)，指向網(wǎng)的表面49a與網(wǎng)靠近。在其中偏向部件10包括加強(qiáng)部件50的實(shí)施方案中，指向網(wǎng)的表面49a指向加強(qiáng)部件50的反向。典型地但不一定地，該指向網(wǎng)的表面49a平行于X-Y平面。背面49b是指懸掛部分49的表面，它與指向網(wǎng)的表面49a相對(duì)。在其中偏向部件10包括加強(qiáng)部件50的實(shí)施方案中，背面49b面對(duì)加強(qiáng)部件50并且更進(jìn)一步說是面對(duì)其上側(cè)51。
圖2、4、6、8、10、10A、12、14、16、18、23-25、25A、48和49在截面方向顯示了懸掛部分49的各種實(shí)施方案。借助于圖23-25，參考數(shù)字“49”(與括號(hào)內(nèi)的下標(biāo)無關(guān))在本文中用于通常是指任何懸掛部分，而不管其特定的實(shí)施方案如何。類似地，參考數(shù)字“49a”和“49b”(與括號(hào)內(nèi)的下標(biāo)無關(guān))通常分別表示懸掛部分49上指向網(wǎng)的表面和背面，而不管這些表面特定的實(shí)施方案如何。每一個(gè)括號(hào)內(nèi)的下標(biāo)“(1)”、“(2)”、“(3)”等表示懸掛部分49及其相應(yīng)指向網(wǎng)的表面49a和背面49b的例舉性實(shí)施方案，正如在下文中充分詳細(xì)描述的那樣。
背面49b基本上平行于X-Y平面和/或平行于指向網(wǎng)的表面49a，正如在圖2、4、6、8、10、12、14、16、18和25中所最佳顯示的那樣。圖23和24顯示了其中某些懸掛部分49的背面49b不平行于指向網(wǎng)的表面49a并且不平行于X-Y平面。在圖23中，例如，懸掛部分49(2)、49(3)和49(4)分別具有背面49b(2)、49b(3)和49b(4)，它們均相對(duì)于X-Y平面而“呈一定角度”。此外，背面49b不一定是線性的或平坦的。例如，在圖23和24中，懸掛部分49(1)和49(5)分別具有基本上呈線性的或平坦的背面49b(1)和49b(5)，而懸掛部分49(3)和49(4)(圖23)，和49(6)和49(7)(圖24)分別具有彎曲的(凹的或凸的)背面49b(3)和49b(4)(圖23)，和49b(6)和49b(7)(圖24)。
應(yīng)當(dāng)明白，上述懸掛部分49及其背面49b的實(shí)施方案僅僅是例舉用來說明本發(fā)明的，不是要對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制。實(shí)際上，懸掛部分49及其指向網(wǎng)的表面和背面49a和49b可以有無限量的可能的結(jié)合、變化和相互取向，包括環(huán)形、彎曲的和不規(guī)則的形狀，所有這些均由本發(fā)明設(shè)想出。它們?nèi)靠梢杂扇缦挛闹兴f的本發(fā)明的偏向部件10的新型制造方法而設(shè)計(jì)和制造。
在如圖1-18中所示的幾個(gè)例舉性實(shí)施方案中，偏向部件10的結(jié)構(gòu)20包括多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，它們是通過至少第一層30和以面對(duì)面關(guān)系與第一層30相連的第二層40形成的。結(jié)構(gòu)20包括“至少兩層”的要求是指本發(fā)明的結(jié)構(gòu)20可以包括兩層以上，如三層、四、五層等等(未示出)，正如本領(lǐng)域內(nèi)的人員容易明白的那樣。第一層和第二層30、40中每一層均具有頂表面和與該頂表面相對(duì)的底表面。例如在圖4、6、8、10中看到的那樣，第一層30具有頂表面31和與該頂表面31相對(duì)的底表面32。類似地，第二層40具有頂表面41和與該頂表面41相對(duì)的底表面42。在所形成的結(jié)構(gòu)20中，第一層30的頂表面31與第二層40的底表面42接觸。第二層40的頂表面41包括結(jié)構(gòu)20的網(wǎng)面21，并且第一層30的底表面32包括結(jié)構(gòu)20的背面22。熟悉本領(lǐng)域的人員將會(huì)明白，術(shù)語“頂”和“底”僅僅是用來說明在幾個(gè)截面視圖中示出的偏向部件10的區(qū)域。當(dāng)然，在制造過程中，該偏向部件10可以定位成使得該“底”表面位于該“頂”表面之上。
第一層30和第二層40中的每一層均具有導(dǎo)管部分，它包括至少一個(gè)偏向?qū)Ч?。因此，第一?0具有第一導(dǎo)管部分，它包括至少一個(gè)第一偏向?qū)Ч?5，第二層40包括第二導(dǎo)管部分，它包括至少一個(gè)第二偏向?qū)Ч?5。用于本文中時(shí)，術(shù)語“第一偏向?qū)Ч堋?5代表第一層30中的一個(gè)孔或者一個(gè)空的空間，該孔或空間在Z方向上由頂表面31向第一層30的底表面32延伸并且設(shè)計(jì)成可以在制造本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)500的過程中容納多根纖維。類似地，術(shù)語“第二偏向?qū)Ч堋?5代表第二層40中的一個(gè)孔或者一個(gè)空的空間，該孔或空間在Z方向上由頂表面41向第二層40的底表面42延伸，并且設(shè)計(jì)成可以在制造本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)500的過程中容納多根纖維。
在一些實(shí)施方案中，該導(dǎo)管部分由頂表面向底表面延伸，穿過該層的整個(gè)厚度，從而導(dǎo)致該層是可以透過流體的。在制造過程中置于偏向部件上的纖維在流體壓力差，如通過真空或者通過機(jī)械壓力的影響下，可以偏向到偏向?qū)Ч?5、45中。偏向到偏向?qū)Ч苤械睦w維形成該纖維結(jié)構(gòu)的纖維“支撐物”或“圓頂”，正如在下文中詳細(xì)解釋的那樣。
第一層30與第二層40以面對(duì)面的關(guān)系連接在一起，從而使第二層40的某些部分在Z方向上與第一層30的偏向?qū)Ч?5相對(duì)應(yīng)。第二層40的這些部分由于在Z方向上定位在第一層30的偏向?qū)Ч?5的上方，從而在Z方向上由X-Y平面升高，X-Y平面與第一層30的底表面處于一個(gè)平面，由此形成上述懸掛部分49。用于本文中時(shí)，術(shù)語“對(duì)應(yīng)”及其替代詞是指兩個(gè)部件之間或數(shù)個(gè)部件中的相互位置關(guān)系，其中它們各自對(duì)X-Y平面的幾何投影形成共同區(qū)域。
在一些實(shí)施方案中，加強(qiáng)部件50基本上是可透過流體的?？梢酝高^流體的加強(qiáng)部件50包括紡織網(wǎng)或帶孔的部件、一種氈或其任意組合。在幾件普通轉(zhuǎn)讓的美國專利，如5,275,700和5,954,097中公開了多種可以透過流體的加強(qiáng)部件50，這些文獻(xiàn)的公開內(nèi)容作為參考而引入本文。加強(qiáng)部件50包括氈，也稱為“壓氈”，正像常規(guī)造紙工藝中所用的那樣。結(jié)構(gòu)20可以應(yīng)用到加強(qiáng)部件50上，正如在下列專利中所說的那樣普通轉(zhuǎn)讓的美國專利5,549,790(1996年8月27日授權(quán)給Phan)；5,556,509(1996年9月17日授權(quán)給Trokhan等人)；5,580,423(1996年12月3日授權(quán)給Ampulski等人)；5,609,725(1997年3月11日授權(quán)給Phan)；5,629,052(1997年5月13日授權(quán)給Trokhan等人)；5,637,194(1997年6月10日授權(quán)給Ampulski等人)；5,674,663(1997年10月7日授權(quán)給McFarland等人)；5,693,187(1997年12月2日授權(quán)給Ampulski等人)；5,709,775(1998年1月20日授權(quán)給Trokhan等人)；5,795,440(1998年8月18日授權(quán)給Ampulski等人)；5,814,190(1998年9月29日授權(quán)給Phan)；5,817,377(1998年10月6日授權(quán)給Trokhan等人)以及5,846,379(1998年12月8日授權(quán)給Ampulski等人)，這些文獻(xiàn)公開的內(nèi)容均作為參考而引入本文。
可供選擇地，加強(qiáng)部件50可以是不透過流體的。不可透過流體的加強(qiáng)部件50可包括如聚合樹脂材料，它們可以與用于制造本發(fā)明的偏向部件10的結(jié)構(gòu)20的材料相同，也可以與之不同；塑料材料；一種金屬；任何其它合適的天然或人造材料；或其任意組合。熟悉本領(lǐng)域的人員將會(huì)明白，不可透過流體的加強(qiáng)部件50可以使偏向部件10作為一個(gè)整體也是不可透過流體的。
應(yīng)當(dāng)明白，加強(qiáng)部件50可以是部分可透過流體的和部分不可透過流體的。也就是說，加強(qiáng)部件50的某些部分可以是流體可透過的，而加強(qiáng)部件50的另一部分是流體不可透過的。例如，在多層偏向部件10中，其中偏向部件50位于該結(jié)構(gòu)的背面22的附近，該加強(qiáng)部件50的不可透過流體的部分可以使第一層30相應(yīng)的偏向?qū)Ч?5“封閉”，即與加強(qiáng)部件50上不可透過流體的部分相應(yīng)對(duì)的第一層偏向?qū)Ч?5將不具有穿過第一層30的流體透過性(即由頂面31到第一層30的底面32)。
如果需要，可以使用包括Jacquard編織物加強(qiáng)部件50。作為例證的具有Jacquard編織物的帶可以從美國專利5,429,686(1995年7月4日授權(quán)給Chiu等人)；5,672,248(1997年9月30日授權(quán)給Wendt等人)；5,746,887(1998年5月5日授權(quán)給Wendt等人)；和6,017,417(2000年1月25日授權(quán)給Wendt等人)中找到，這些文獻(xiàn)的內(nèi)容作為參考而引入本文，其目的在于說明可以用于該加強(qiáng)部件50中的Jacquard編織物的基本構(gòu)造。據(jù)信在上述專利中所述的Yankeeless法可以由本發(fā)明的偏向部件10獲益。
根據(jù)本發(fā)明，可以將一個(gè)、數(shù)個(gè)或全部第一層30的偏向?qū)Ч?5“封閉”或“關(guān)閉”，如圖53中所述以及如普通轉(zhuǎn)讓的美國專利5,972,813(1999年10月26日授權(quán)給Polat等)中所述，該專利的公開內(nèi)容作為參考而引入本文。在如圖53中所示的偏向部件的實(shí)施方案中，第一層30的偏向?qū)Ч?5由材料33“封閉”，由此使得導(dǎo)管35不透過流體，包括空氣和水。正如上面所引用的專利中所說，可以采用聚氨酯泡沫、橡膠和硅樹脂來制作不可透過流體的偏向?qū)Ч?5。
第一層30和第二層40中每一層可以包括基本上連續(xù)的結(jié)構(gòu)、基本上半連續(xù)的結(jié)構(gòu)、多個(gè)獨(dú)立的突起物或其任何結(jié)合。用于本文中時(shí)，術(shù)語“基本上連續(xù)的結(jié)構(gòu)”是指結(jié)構(gòu)20中的一層，在該層中，人們可以通過在整個(gè)線長度上完全處在該層或能夠完全穿過該層的連續(xù)線而將該層上或該層中任意兩個(gè)點(diǎn)連接起來。也就是說，連續(xù)的結(jié)構(gòu)20在所有平行于X-Y平面的方向上具有基本上“連續(xù)的”的性質(zhì)，并且僅在偏向部件10的邊緣處終止。連續(xù)的結(jié)構(gòu)20最佳地示于圖1中，在該圖中，第一層30和第二層40包括連續(xù)的結(jié)構(gòu)；示于圖3和5中，在該圖中，只有第一層30包括連續(xù)的結(jié)構(gòu)；以及示于圖7和13中，在該圖中，只有第二層40包括連續(xù)的結(jié)構(gòu)。術(shù)語“基本上”(與連續(xù)相關(guān))是指雖然絕對(duì)連續(xù)的結(jié)構(gòu)20是優(yōu)選的(而且在設(shè)計(jì)和制造偏向部件10時(shí)有意如此)，稍微有些偏離絕對(duì)連續(xù)是可以接受的，只要這些偏離不會(huì)明顯影響偏向部件10設(shè)計(jì)和所需性能。在包括基本上連續(xù)的結(jié)構(gòu)的層中，導(dǎo)管部分典型地包括多個(gè)分散在整個(gè)結(jié)構(gòu)中并且由該結(jié)構(gòu)包圍的獨(dú)立的偏向?qū)Ч堋?br> 術(shù)語“基本上半連續(xù)的結(jié)構(gòu)”是指結(jié)構(gòu)20的一層，該層除了至少一個(gè)平行于X-Y平面的方向以外、在所有平行于X-Y平面的方向上具有“連續(xù)性”，并且在該層中，人們不能通過在整個(gè)線長度上完全在該層上或在能夠完全穿過該層中的連續(xù)線而將該層上或該層中任意兩個(gè)點(diǎn)連接起來。當(dāng)然，半連續(xù)的結(jié)構(gòu)可以僅僅在一個(gè)平行于X-Y平面的方向上具有連續(xù)性。半連續(xù)結(jié)構(gòu)20最佳地示于圖9中，在該圖中，每一個(gè)第一層30和第二層40包括一個(gè)半連續(xù)的結(jié)構(gòu)；示于圖7和11中，在該圖中僅有第一層30包括半連續(xù)的結(jié)構(gòu)；以及示于圖3和15中，在該圖中，僅有第二層40包括半連續(xù)結(jié)構(gòu)。與上述連續(xù)圖案相類似，雖然在除了至少一個(gè)方向以外的所有方向上絕對(duì)連續(xù)性是優(yōu)選的，但稍微偏離這種連續(xù)性是可以接受的，只要這些偏離不會(huì)明顯影響偏向部件10的性能。在包括半連續(xù)結(jié)構(gòu)的層中，導(dǎo)管部分典型地包括半連續(xù)的偏向?qū)Ч?，即偏向?qū)Ч茉诔酥辽僖粋€(gè)平行于X-平面的方向以外所有方向上均具有連續(xù)性。當(dāng)然，半連續(xù)偏向?qū)Ч芸梢詢H在一個(gè)平行于X-Y平面的方向上具有連續(xù)性。
術(shù)語“多個(gè)獨(dú)立的突起物”是指包括獨(dú)立的、相互分開的突起物的結(jié)構(gòu)20中的一層，這些突起物在所有平行于X-Y平面的方向上是不連續(xù)的。包括多個(gè)突起物的結(jié)構(gòu)20最佳地示于圖17中，其中每一個(gè)第一層30和第二層40包括多個(gè)突起物；示于圖13和15中，其中只有第一層30包括多個(gè)突起物；以及示于圖5和11中，其中只有第二層40包括多個(gè)突起物。如果各個(gè)層由多個(gè)獨(dú)立的突起物形成，這種層的導(dǎo)管部分可以看成是一個(gè)包圍獨(dú)立的突起物的連續(xù)的偏向?qū)Ч?。用于本文中時(shí)，除非另有說明，否則術(shù)語“導(dǎo)管部分”和“至少一個(gè)偏向?qū)Ч堋蓖ǔ＞枋鏊蓄愋偷钠驅(qū)Ч塥?dú)立的偏向?qū)Ч?、連續(xù)的偏向?qū)Ч芤约鞍脒B續(xù)的偏向?qū)Ч堋?br> 在關(guān)于表面的上下文中，與整個(gè)結(jié)構(gòu)相反的是，術(shù)語“基本上連續(xù)的”表面是指這樣一種結(jié)構(gòu)20的表面(不管它是網(wǎng)面21的表面或背面22的表面)，其中人們可以通過在整個(gè)張長度上完全穿過此表面的連續(xù)線將表面上的任意兩個(gè)點(diǎn)連接起來；并且術(shù)語“其中上半連續(xù)的”表面是指結(jié)構(gòu)20的表面，該表面在除了至少一個(gè)平行于X-Y平面的方向的所有方向上具有“基本連續(xù)性”，而且在該表面上，人們不能通過在整個(gè)長度上完全穿過此表面的連續(xù)線將表面上任意兩個(gè)點(diǎn)連接起來。
應(yīng)當(dāng)明白，本發(fā)明設(shè)想出了偏向部件，其中至少層30、40中的一個(gè)層包括連續(xù)圖案、半連續(xù)圖案和包含多個(gè)獨(dú)立的突起物的任意組合。例如，第一層30包括半連續(xù)圖案與多個(gè)獨(dú)立突起物的組合(未示出)，或者連續(xù)圖案與多個(gè)排列在連續(xù)圖案中的獨(dú)立偏向?qū)Ч艿莫?dú)立的突起物的組合(未示出)。結(jié)構(gòu)20與偏向?qū)Ч艿膸缀谓Y(jié)構(gòu)不一定要相似或者在任何給定的層中重復(fù)。
根據(jù)本發(fā)明，偏向部件10的多層結(jié)構(gòu)中的每一層均具有特定產(chǎn)生的開放面積R。用于本文中時(shí)，術(shù)語“特定產(chǎn)生的開放面積”(R)是指一給定單元的層表面積的所有偏向?qū)Ч艿睦鄯e投影開放面積(∑R)與該單元給定面積(A)之比，即R＝∑R/A，其中每一個(gè)導(dǎo)管的投影開放面積由沿與X-Y平面平行的平面測得的這種導(dǎo)管的最小投影開放面積形成。特定的開放面積可以表達(dá)成一個(gè)分?jǐn)?shù)或百分比。例如，如果一個(gè)假設(shè)的層具有兩千個(gè)偏向?qū)Ч?，它們分布在三萬平方毫米的整個(gè)單元表面積(A)，并且每一個(gè)偏向?qū)Ч芫哂?平方毫米的突起開放面積，則所有2000個(gè)偏向?qū)Ч艿睦鄯e投影開放面積(∑R)為1萬平方毫米(5平方毫米×2.000＝10,000平方毫米)，則這個(gè)假設(shè)的層的特定產(chǎn)生的開放面積為R＝1/3，33.33％(1萬平方毫米除以3萬平方毫米)。在本文中所例舉的雙層偏向部件10中，第一層30具有第一特定產(chǎn)生的開放面積R1，而第二層40具有第二特定產(chǎn)生的開放面積R2。
每一個(gè)導(dǎo)管的累積投影開放面積基于與X-Y平面平行的最小投影開放面而測定，由于某些偏向?qū)Ч茉谠搶拥恼麄€(gè)長度或厚度上可能是不均勻的-即分別從層30或40的頂表面31或41到底表面32或42。例如，某些偏向?qū)Ч?5、45可以是錐形的，即頂表面開孔大于或小于底表面的(例如參見圖2)，正象在普通轉(zhuǎn)讓的美國專利5,900,122和5,948,210中所述的那樣，該文獻(xiàn)的公開內(nèi)容作為參考而引入本文。在其它方案中，各個(gè)導(dǎo)管(35，45)最小的開放面積可以位于層(30，40)的頂表面(31，41)和底表面(32，42)之間。
在每一個(gè)層30，40中，各個(gè)層特定產(chǎn)生的開放面積至少可以是1/5(或20％)，更具體地講，至少2/5(或者40％)，更具體地講至少為3/5(或60％)。根據(jù)本發(fā)明，第一特定產(chǎn)生的開放面積R1可以大于、基本上等于、或小于第二特定產(chǎn)生的開放面積R2。
在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，第一層30可以具有第一變形D1，它不同于第二層40的第二變形D2。用于本文中時(shí)，術(shù)語“變形”是指該層改變其形狀同時(shí)又足以在施加外力或壓力，典型地是當(dāng)將偏向部件10壓向加壓表面，如Yankee干燥筒的情況下保持其體積的能力。圖48和49是偏向部件10的另一種實(shí)施方案，其中第一層的變形度D1在大于第二層的變形度D2。在圖48中，偏向部件10沒有壓力。在圖49中，偏向部件10處于施加壓力的情況下，該壓力基本上平行于Z方向，即基本上垂直于偏向部件10的總平面。在壓力下，具有較大變形的第一層30部分減小了其厚度，同時(shí)側(cè)向膨脹(即在平行于X-Y平面的方向上)。與之同時(shí)，第二層40具有較低的變形，它基本上不會(huì)改變其厚度(或者相對(duì)于第一層而言，改變較小)。直接與第一層30相連的第二層40的某些部分在Z方向壓力下可以偏向第一層30。第二層40的一些懸掛部分49會(huì)偏向第一層30的偏向?qū)Ч?5，從而進(jìn)一步選擇性地使分布在其中的纖維結(jié)構(gòu)500部分致密。(為了清楚起見，纖維結(jié)構(gòu)沒有示于圖48和49中)。
可以設(shè)想這些層中至少有一層包括彈性材料。此外，這些層之一可以具有不同于其它層的彈力或彈性。用于本文中時(shí)，術(shù)語“彈力”或“彈性”是指變形的(受壓的)層在變形力除去以后在其自身調(diào)整下基本恢復(fù)其尺寸和形狀的能力。更進(jìn)一步地講，一種彈性可變形層在變形力除去以后幾乎可以立即能夠基本上恢復(fù)其原來的未受壓厚度。更進(jìn)一步地講，在制造本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)的連續(xù)過程中，這種恢復(fù)將發(fā)生在該連續(xù)過程的重復(fù)循環(huán)中施加下一個(gè)變形力之前。該彈性材料的例子包括但不限于硅橡膠、聚氨酯橡膠、聚苯乙烯-丁二烯橡膠、天然橡膠、合成橡膠，及其任意組合。
還可以設(shè)想至少層30和40中的一層可以包括可壓縮材料。用于本文中時(shí)，“可壓縮性”是指材料在施加外力情況下減小其體積的能力。例如，可壓縮層在施加壓力的情況下可以減小其厚度，但不會(huì)明顯地側(cè)向膨脹。也是彈性的可壓縮材料可以由其自由的未受壓的厚度壓縮成較小的厚度(如通過Z方向壓力)。在保持該材料處于壓縮結(jié)構(gòu)的力量釋放以后，該材料會(huì)膨脹回到厚度基本上等于，或者至少約為其自由的未受壓厚度的95％的狀態(tài)。在連續(xù)造紙過程(其中使用了本發(fā)明的偏向部件10)中，該未受壓厚度的恢復(fù)將發(fā)生在下一個(gè)壓力施加之前。可壓縮材料的例子包括但不限于任何合適結(jié)構(gòu)的開放的或閉孔發(fā)泡材料，部分材料可以與合適的樹脂混合起來。
用于制造偏向部件的方法根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案，制造偏向部件10的方法通常包括形成至少兩個(gè)層30，40，每一個(gè)層具有自己的結(jié)構(gòu)，而后將兩個(gè)層30，40面對(duì)面連接在一起，從而使一個(gè)層的部分在Z方向上與其它層的偏向?qū)Ч芟鄬?duì)應(yīng)，由此形成懸掛部分49。每一個(gè)層30，40具有其自身的偏向?qū)Ч懿糠?。參考圖19-21可以更進(jìn)一步地說明本發(fā)明的用于制造偏向部件10的這種方案。
在圖19中，結(jié)構(gòu)20的第一層30采用第一成型表面100形成，第二層40采用第二成型表面200形成。用于本文中時(shí)，術(shù)語“成型表面”是指被設(shè)計(jì)成用來支撐一層合適的可固化材料涂層，如一種液化光敏樹脂涂層的一個(gè)成型單元。可固化材料直接沉積在該成型表面上，或者可以沉積在背襯膜上，該膜是用來覆蓋該成型表面，以避免液體可固化材料對(duì)其產(chǎn)生污染。在圖19所示的實(shí)施方案中，第一種可固化材料例如包括一種液體光敏樹脂，將該材料沉積在由第一背襯膜130覆蓋的第一成型表面100上；第二種可固化材料400沉積在由第二背襯膜230覆蓋的第二成型表面200上。成形表面100、200分別通過包括第一筒101和第二筒201的第一和第二成型單元形成。在如圖19所示的連續(xù)工藝的實(shí)施方案中，筒101和201相互對(duì)著旋轉(zhuǎn)，其中第一筒101以順時(shí)鐘方向旋轉(zhuǎn)。但是應(yīng)當(dāng)明白，成型表面100、200中至少一個(gè)可以包括一個(gè)非環(huán)形或非彎曲的部件，即成型表面100、200中的一個(gè)或兩個(gè)可以是平坦的或平面的，或者如果需要，具有其它合適的結(jié)構(gòu)。
如果需要，成型表面可以包括一個(gè)可變形的表面，如在普通轉(zhuǎn)讓的美國專利5,275,700中所述，該文獻(xiàn)的公開內(nèi)容作為參考而引入本文。當(dāng)在制造如第一層30的過程中將加強(qiáng)部分50壓入可變形成型表面中時(shí)該可變形成型表面形成突起物，這些突起物將可固化的材料由某些區(qū)域排出，它們在固化時(shí)將會(huì)沿結(jié)構(gòu)20的背面22定位。這將導(dǎo)致偏向部件10形成所謂的“帶紋理的”背面22，背面22具有通道，在其中形成紋理不規(guī)則性。這些紋理不規(guī)則性在某些偏向部件10的方案中是有利的，因?yàn)樗鼈兛梢苑乐乖谄虿考?0與造紙?jiān)O(shè)備表面(例如，真空盒的表面或拾鞋表面)之間形成真空密封，從而在它們之間產(chǎn)生“泄漏”并且因此而減輕了在用于制造本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)500的氣流干燥過程中施加真空所帶來的不利結(jié)果。產(chǎn)生這種泄漏的其它方法公開在普通轉(zhuǎn)讓的美國專利5,718,806；5,741,402；5,744,007；5,776,311；和5,885,421中，這些文獻(xiàn)的公開內(nèi)容作為參考而引入本文。
還可以采用在普通轉(zhuǎn)讓的美國專利5,624,790；5,554,467；5,529,664；5,514,523；和5,334,289中所述的所謂的“分光透過技術(shù)”來產(chǎn)生，這些文獻(xiàn)的公開內(nèi)容作為參考而引入本文。偏向部件通過將光敏樹脂涂層涂覆到具有不透明部分的加強(qiáng)部件上，而后將該涂層透過遮蔽罩并且通過該加強(qiáng)部件向激發(fā)波長的光暴露，該遮蔽罩具有透明的和不透明的區(qū)域。
另一種形成背面不規(guī)則的方法包括使用帶紋理的成型表面或帶紋理的阻擋膜，如普通轉(zhuǎn)讓的美國專利5,364,504；5,260,171；和5,098,522中所述，這些文獻(xiàn)公開的內(nèi)容作為參考而引入本文。通過將光敏樹脂澆注在加強(qiáng)部件上同時(shí)加強(qiáng)部件在帶紋理的表面上移動(dòng)，然后將該光敏樹脂涂層透過遮蔽罩向激發(fā)波長的光暴露，可以制造該偏向部件，上述遮蔽罩具有透明和不透明的區(qū)域。
如圖19中所示，提供第一和第二背襯膜130、230來分別保護(hù)第一和第二成型表面100、200，并且?guī)椭鷱某尚捅砻?00、200上除去部分完成的涂層30、40。在圖19所示的連續(xù)工藝中，背襯膜130、230分別沿箭頭D3、D4所示的方向移動(dòng)。例如，在圖19所示的實(shí)施方案中，第一背襯膜130作為單用途膜表示，該膜由供料輥131a供應(yīng)，同時(shí)繞到接受輥131b上，并且一般在用后拋棄；第二背襯膜230顯示包括環(huán)狀帶，該帶繞返回輥231移動(dòng)，并且在清洗站232處清洗并重復(fù)使用。
為了閱讀方便，下面將就制造第一層30來說明制造單一層30、40的過程。應(yīng)當(dāng)明白，在圖19所示的實(shí)施方案中，制造第二層40的過程與第一層30的相似，只有幾處不同之處，并將在下面說明。
在圖19所示的實(shí)施方案中，形成第一層30的方法包括下列步驟。如果偏向部件10具有加強(qiáng)部件，則首先提供第一加強(qiáng)部件50。如上所述，第一加強(qiáng)部件50具有上側(cè)51和下側(cè)52。第一加強(qiáng)部件50由第一成型表面100支撐，從而使第一加強(qiáng)部件50的下側(cè)52面對(duì)第一成型表面100并且可以接觸，或者如果如上所述使用這種背襯膜，則由第一背襯膜130接觸100。典型地，但不一定非要如此，第一加強(qiáng)部件50置于與第一背襯膜130直接接觸的位置。在圖19所示的連續(xù)方法中，第一加強(qiáng)部件50由供料輥50a供應(yīng)。在本發(fā)明中還設(shè)想出，第一加強(qiáng)部件50可以以環(huán)形狀帶方式提供，例如在普通轉(zhuǎn)讓的美國專利4,514,345中所述，該文獻(xiàn)公開的內(nèi)容作為參考而引入本文。在圖19中，第一加強(qiáng)部件50在第一機(jī)器方向MD1上移動(dòng)。
在本文中使用術(shù)語“機(jī)器方向”與傳統(tǒng)的在造紙過程中使用該術(shù)語相一致。在造紙過程中，該術(shù)語是指與紙氈移過造紙?jiān)O(shè)備的方向平行。在制造偏向部件10的連續(xù)工藝中，術(shù)語“機(jī)器方向”是平行于本發(fā)明的方法中可固化材料涂層(或者可能使用的加強(qiáng)部件)的移動(dòng)方向的方向。應(yīng)當(dāng)明白，該機(jī)器方向是由相對(duì)于涂層在該方法特定點(diǎn)處的移動(dòng)所定義的相對(duì)術(shù)語。因此，機(jī)器方向可以(并且典型地確實(shí))在本發(fā)明給定的方法中變化數(shù)次。術(shù)語“第一機(jī)器方向”MD1和“第二機(jī)器方向”MD2分別是指第一和第二層30、40的方向，正如熟悉本領(lǐng)域的人員很容易明白的那樣。術(shù)語“橫過機(jī)器方向”是指與該機(jī)器方向垂直并且平行于所制造的偏向部件10的總平面或X-Y平面的方向。
第一可固化材料300的涂層，例如一種液體光敏樹脂材料的涂層涂覆到第一加強(qiáng)部件50上，更進(jìn)一步地講，涂覆到其上側(cè)51上?？梢允褂萌魏芜m合將液體可固化材料涂覆到加強(qiáng)部件50的技術(shù)。例如，如圖19中所示，可以采用一種噴嘴160。典型地，第一可固化材料300應(yīng)均勻地涂覆在第一加強(qiáng)部件50的整個(gè)寬度上或其一部分上。加強(qiáng)部件50的寬度與成型表面100的寬度在橫過機(jī)器的方向上延伸。如果加強(qiáng)部件50具有設(shè)計(jì)成可以透過第一種可固化材料300的間隙，例如包括多個(gè)交織紗的加強(qiáng)部件(如圖1-0和11-18中所示)，該可固化材料應(yīng)涂覆成使足量的可固化材料經(jīng)過第一加強(qiáng)部件50，從而實(shí)現(xiàn)在其中的牢固連續(xù)。
適合用于制造第一層30和第二層40中一個(gè)或兩個(gè)的可固化材料可以較容易地選自多種市售產(chǎn)品，例如，該可固化材料可以包括液體光敏樹脂，如聚合物，在適當(dāng)輻射，典型地為紫外光線影響下可以固化或交聯(lián)。包含更多有關(guān)液體光敏樹脂信息的參考文獻(xiàn)包括Green等人的“Photocross-linkable Resin Systems，”宏觀科學(xué)評(píng)論-宏觀化學(xué)(J.Macro-Sci.Revs.Macro Chem.)，C21(2)，187-273(1981-82)；Bayer的“紫外固化技術(shù)的回顧”Tappi Paper Synthetics Conf.Proc.，1978年九月號(hào)25至27頁，pp.167-172；以及Schmidle的“紫外可固化柔性涂層”涂層織物雜志(J.of Coated Fabrics)，第八卷，(1978年七月號(hào)10至20頁)。所有這三篇文獻(xiàn)均作為參考而引入本文。合適的液體光敏樹脂的例子包含在Merigraph系列樹脂中，該樹脂由MacDermid GRAPHICARTS，Incorporated，of Wilmington，Del制造。
下一個(gè)步驟是可選擇的，包括將涂層的厚度控制在預(yù)先選擇的數(shù)值下。在一些實(shí)施方案中，這種預(yù)選的數(shù)值可以受所需的第一層30的厚度控制并且將影響所形成的偏向部件10的厚度。在其它實(shí)施方案中，如果偏向部件10僅包括一層時(shí)，涂層的厚度將為所形成的偏向部件10的厚度。這種所產(chǎn)生的偏向部件10的厚度主要取決于偏向部件10所期待的用途。例如當(dāng)該偏向部件10用于本文中所述的制造纖維結(jié)構(gòu)的方法中時(shí)，該偏向部件10的厚度典型是約為0.3毫米至10.0毫米。當(dāng)然，其它用途要求更厚的偏向部件，其厚度可以高達(dá)30.0毫米，甚至更厚，這些均包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在該方法中，可以使用任何合適的控制第一層30厚度的手段。例如，如圖19中所示，它采用一種輥111a。輥111a與成型表面100之間，或者更進(jìn)一步地說是輥111a與背襯膜130之間的靜高可以通過任何常規(guī)的手段(未示出)由人工或機(jī)械進(jìn)行控制。
遮蔽罩下一個(gè)步驟包括提供一種遮蔽罩110，并且將遮蔽罩110置于第一可固化材料300與固化輻射源120之間。對(duì)于光敏樹脂來說，固化輻射源120可以包括如汞弧燈。如圖19-25中所示，遮蔽罩110包括相當(dāng)薄的且可變形的結(jié)構(gòu)，典型地是膜性質(zhì)的，它具有頂面110a和與該頂面110a相對(duì)的底面110b。在某些實(shí)施方案中，遮蔽罩110可以與涂層接觸而并列。如圖20中所示，遮蔽罩110包括透明的區(qū)域112和不透明的區(qū)域114。用于本文中時(shí)，術(shù)語“不透明度”和“不透明的”是指該遮蔽罩110的某些區(qū)域缺乏透明度或半透明度，而且代表那些區(qū)域的遮蔽程度，如不能透過或部分透過固化輻射射線。
遮蔽罩110的主要目的在于遮蔽涂層中的某些區(qū)域，即被不透明的區(qū)域114遮蔽的、沒有向固化輻射暴露的那些區(qū)域。遮蔽罩110的透明區(qū)域112可以使其它(未遮蔽的或部分遮蔽的)涂層區(qū)域暴露并且接收固化輻射，這將使這些未遮蔽的部分硬化，即固化。典型地，該涂層的遮蔽區(qū)域形成與要形成的層的偏向?qū)Ч?5所需的圖案對(duì)應(yīng)的預(yù)選圖案。具有三維結(jié)構(gòu)的遮蔽罩還可以用于在涂層上印制圖案，如下文所述。
本發(fā)明的遮蔽罩110可以具有多個(gè)不同的透明度，即遮蔽罩110可以具有不透明度不同的不透明區(qū)域114。那些不同的不透明度可以包括離散的不透明度和/或梯度不透明度。用于本文中時(shí)，術(shù)語“梯度不透明度”是指具有梯度變化強(qiáng)度的不透明度。梯度不透明度沒有將一種不透明度與其它不透明度分開來的確定的“邊界線”。也就是說，梯度不透明度是一種非單一的不透明度，其中不透明度在至少一個(gè)方向上的變化是逐漸增加的，而不是離散的。
一種制造具有不同不透明度的區(qū)域的遮蔽罩10的方法包括印刷透明的膜，以形成具有一定起始不透明度的不透明區(qū)域的圖案，然后第二次印刷該膜，以形成具有另一種不同于起始不透明度的不透明度的不透明區(qū)域的圖案。例如，首先，用油墨印刷該膜，以形成具有起始不透明度的區(qū)域，而后再次印刷，將油墨涂覆到至少幾個(gè)已經(jīng)具有起始不透明度的區(qū)域上，由此增加所說幾個(gè)區(qū)域的不透明度。在另一種方法中，可以使用印刷輥，如其上具有不同深度的圖案以接收油墨的Gravure輥，在一步印刷中形成不同的不透明度。在印刷過程中，沉積到透明膜上的油墨將具有強(qiáng)度不同的區(qū)域，它們反映了輥上不同圖案的深度。在本發(fā)明中可以使用其它一些形成不透明區(qū)域的方法。這些方法包括但不限于化學(xué)法、電磁法、激光法、加熱法等。
在如圖22A至22C所示的遮蔽罩的例舉性實(shí)施方案中，遮蔽罩110具有第一不透明區(qū)域114a，它具有第一不透明度，第二不透明區(qū)域114b具有低于第一不透明度的第二不透明度(在本文中也定義為“部分”不透明)。術(shù)語“部分不透明的”以及“部分透明的”在本文中可以交替使用。第一不透明區(qū)域114a和第二不透明區(qū)域114b可以形成不連續(xù)的圖案，這些圖案包括多個(gè)獨(dú)立的區(qū)域(圖22A至22C)，半連續(xù)圖案(未示出)，或者基本上連續(xù)的圖案(未示出)。第二不透明區(qū)域114b可以包括靠近第一不透明區(qū)域114a的區(qū)域(圖22A至22C)。
遮蔽罩110可以以循環(huán)圈形式制得(其全部細(xì)節(jié)未在圖19中示出，但對(duì)于熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的人員來說是顯而易見的)，也可以由供料輥(圖50)提供到接受輥(未示出)。如圖19和50中所示，遮蔽罩110以箭頭D1所示的方向移動(dòng)，在夾輥111a下方變向，在這里，它可以開始與第一層300的表面接觸，移動(dòng)到遮蔽罩引導(dǎo)輥111b，在該輥附近，遮蔽罩脫離與第一層300的接觸。
遮蔽罩100可以由任何合適的材料制得，該材料可以提供不透明區(qū)域和透明區(qū)域?？勺冃蔚臄z影膠片性質(zhì)的材料是適用的。這種可變形的膜可以包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯、纖維素或任何其它合適的材料或其任意組合。不透明區(qū)域114可以通過本領(lǐng)域內(nèi)已知的任何簡便的方法施加到遮蔽罩110上，如噴涂、照相、Gravure、多功能照相或旋轉(zhuǎn)屏蔽印刷法。例如，通過印刷多條不透明度增加變化的線或者通過使用具有不同光學(xué)強(qiáng)度的油墨，可以形成梯度不透明度，其中總的不透明度在至少一個(gè)方向上逐漸變化。采用具有逐漸變化的不同深度的輥花紋槽(接收油墨)的印刷輥，也可以形成梯度不透明度，該油墨當(dāng)在印刷過程中由輥轉(zhuǎn)移到該膜上時(shí)，將具有反映該輥圖案不同深度的不同強(qiáng)度的區(qū)域。重復(fù)放上兩層或更多層遮蔽罩，每一個(gè)遮蔽罩具有其自己的透明/不透明區(qū)域圖案，從而形成具有組合的不透明度的組合結(jié)構(gòu)，這也是在本發(fā)明中想出的。
普通轉(zhuǎn)讓的專利申請(qǐng)系列09/346,061，發(fā)明名稱為“具有向斜圖案結(jié)構(gòu)的造紙帶和由其所造的紙”(Papermaking Belts Having PatternedFramework With Synclines Therein And Paper Made Therewith)，申請(qǐng)日為1999年7月1日，申請(qǐng)人為Trokhan，在此作為參考而引入本文。該申請(qǐng)公開了一種結(jié)構(gòu)，它被向斜斷開(在其網(wǎng)面上)并分開。該結(jié)構(gòu)、向斜和偏向?qū)Ч芊謩e將第一、第二和第三強(qiáng)度性能數(shù)值施加到在這些帶部分上形成的紙區(qū)域上。對(duì)應(yīng)于向斜的紙區(qū)域的強(qiáng)度性能的數(shù)值是對(duì)應(yīng)于該結(jié)構(gòu)和偏向?qū)Ч艿募垍^(qū)域的數(shù)值的中間值。例如，如果該帶用作氣流干燥帶，對(duì)應(yīng)于向斜的紙區(qū)域的強(qiáng)度低于對(duì)應(yīng)于該結(jié)構(gòu)的紙區(qū)域的強(qiáng)度，但高于對(duì)應(yīng)于偏向?qū)Ч艿募垍^(qū)域的強(qiáng)度；而如果該帶用作成型線，則對(duì)應(yīng)于該向斜的紙區(qū)域的基重可以高于對(duì)應(yīng)于該結(jié)構(gòu)的紙區(qū)域的密度，但低于對(duì)應(yīng)于偏向?qū)Ч艿募垍^(qū)域的基重。
遮蔽罩110可以采用光敏材料，如光敏膠片來制造。在這種情況下，可以通過選擇性地向光線暴露預(yù)定的膜區(qū)域，可以形成不透明的區(qū)域。采用Ozalid或重氮方法來由可變光學(xué)強(qiáng)度源制造復(fù)制件。典型的源可以黑白的或灰色調(diào)性質(zhì)的。復(fù)制件可以在不同的底層上形成，但出于本發(fā)明的目的，它們也可以在透明的聚酯膜上形成，該聚酯膜上覆蓋了感光重氮染料。首先將含有所需圖像的透明原件與帶涂層的聚酯膜接觸。而后將原件和復(fù)制件向紫外光暴露，典型地該紫外光來自汞弧燈。光線首先通過透明原件。復(fù)制件上感光的涂層在向光線暴露的膜區(qū)域中被破壞掉，最后留下那些透明的區(qū)域。在由原圖案遮蔽的區(qū)域中，感光的涂層作為潛在的圖像而保留下來。在原件與復(fù)制件分開以后，將復(fù)制件向氨氣暴露。氨與剩余的重氮染料反應(yīng)并且在膜上形成可見的且基本上持久的圖像。復(fù)制件上圖像的強(qiáng)度與原件上圖像的光學(xué)強(qiáng)度成正比。這些膜適合在光聚合方法中用作遮蔽罩。重氮再生設(shè)備一般由A.M.Bruning Company of Itasca，IL出售。合適的裝置是Bruning Model 750。類似的裝置由The Diazit Company，Inc.of Youngsville，NCb出售。合適的來自Diazit Company裝置是Executrac。
在某些實(shí)施方案中，遮蔽罩110具有三維形態(tài)。用于本文中時(shí)，術(shù)語“三維形態(tài)”是指遮蔽罩110的Z方向尺寸，它大于制造遮蔽罩110的材料的厚度。例如，遮蔽罩110的三維形態(tài)可以包括由遮蔽罩110的總平面的突起物(當(dāng)該遮蔽罩110被置于平坦的表面上進(jìn)行觀察時(shí))。這些突起物由遮蔽罩110的頂側(cè)110a、底側(cè)110b或者兩側(cè)110a和110b向外延伸(圖24和25A)并且具有規(guī)則/重復(fù)的或不規(guī)則的/非重復(fù)性的圖案。在圖24中，遮蔽罩的底側(cè)110b具有由其上延伸的突起物115的圖案。當(dāng)將這類遮蔽罩110置于涂層附近時(shí)，突起物115的圖案可以印刷到涂層中，從而形成相應(yīng)的凹槽圖案。圖25A顯示了本發(fā)明的遮蔽罩110，它包括兩種突起物115圖案一種突起物圖案115a由頂側(cè)110a延伸，而另一種突起物圖案115b由遮蔽罩110的底側(cè)110b延伸。由遮蔽罩110頂側(cè)延伸的突起物115a是空心的并且形成間隙，流體可固化材料流入該間隙，在結(jié)構(gòu)20的網(wǎng)面21上形成相應(yīng)的突起物。
突起物115a、115b的圖案中任何一個(gè)均與透明區(qū)域112和不透明區(qū)域114的圖案相關(guān)。因此突起物115a、115b的圖案和不透明區(qū)域114/透明區(qū)域112的圖案可以組合起來，形成所需的偏向部件10的結(jié)構(gòu)20的三維圖案(圖25A)，而不管遮蔽罩110是否具有由該遮蔽罩頂面110a延伸的突起物115a的圖案、由遮蔽罩110的底面110b延伸的突起物115b的圖案或者兩種突起物圖案115a、115b。
突起物115可以是整體的，也可以是附加的。用于本文中時(shí)，整體的突起物是由構(gòu)成遮蔽罩110的或者屬于遮蔽罩110本身的材料制成，這樣，該整體突起物不能與遮蔽罩110的其它部分分開。在遮蔽罩110中形成整體突起物的一種方法示于圖50中。在圖50中，遮蔽罩膜118以供料輥形式提供。用印花輥190以支撐輥191為支撐，對(duì)遮蔽罩膜118進(jìn)行印花。如圖50中所示，不透明區(qū)域114可以通過在壓花的同時(shí)也印刷不透明區(qū)域114的圖案而形成。例如，可以將油墨涂覆到印花輥190上，更進(jìn)一步地講，涂覆到該輥壓花突起物的遠(yuǎn)端表面上，此時(shí)可以使用例如部分浸沒在含有合適油墨的油墨貯器193中的油墨輥192。還可以將油墨噴涂到印刷輥192上，或者直接噴涂到壓花輥190上(沒有示出兩種變體)?？晒┻x擇地或者除了將合適的油墨沉積在壓花輥190上以外，例如可以在通過由噴涂器195接受油墨的輥190a進(jìn)行壓花以后，再印刷壓花膜118(如圖50中破折線所示)。除此以外或者可供選擇地，也可以使用本領(lǐng)域內(nèi)已知的其它手段，如化學(xué)法、電磁法、激光、加熱法等，從而在遮蔽罩110中形成不透明的區(qū)域。
在圖50中，當(dāng)其上具有油墨的壓花輥190壓印膜118時(shí)，通過接觸，它會(huì)以預(yù)定的圖案，如對(duì)應(yīng)于壓花輥190上壓花突起物的圖案，將油墨涂覆到膜118上。當(dāng)遮蔽罩110接觸可固化的材料涂層300時(shí)，突起物115的圖案將在涂層300中形成相應(yīng)的間隙的“負(fù)”圖案。例如，遮蔽罩110可以印刷成使得突起物115的遠(yuǎn)端表面足夠不透明，從而防止對(duì)不透明區(qū)域115對(duì)應(yīng)的涂層區(qū)域固化。因此，通過在固化步驟之前將一些樹脂從遮蔽的涂層部分中排除，可以減少因避免輻射并且隨后被沖洗掉的液體樹脂的量。因此，通過使用本發(fā)明的三維遮蔽罩，人們可以節(jié)省足夠量的可固化材料。
用于本文中時(shí)，附加的突起物是由本身不屬于遮蔽罩110的材料形成的突起物。附加的突起物可以獨(dú)立于遮蔽罩而制造。但它不排除用與遮蔽罩110相同的材料制成的附加突起物115。附加的突起物可以通過如粘接劑或者通過化學(xué)方法而與遮蔽罩110連接，從而與其形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)?？晒┻x擇地，附加突起物的圖案可以獨(dú)立地提供并且疊加在涂層300上，它獨(dú)立于遮蔽罩110并且不與遮蔽罩110相連，如圖51中所示。附加的突起物可以由多種合適的材料制成，包括有機(jī)和無機(jī)材料，例如但不限于塑料、樹脂、玻璃、木材、金屬、皮革、紡織品及其任意組合。
在圖51中，三維遮蔽罩110包括具有透明和不透明區(qū)域圖案的第一部件410和壓花部件810。第一部件410在輥111a、111b、111c和111d周圍移動(dòng)；而壓花部件810由輥810a提供。第一部件410和壓花部件810均被送入在涂層300和夾輥110a之間形成的夾縫中，在該夾縫處，第一部件410和壓花部件810一起形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中透明和不透明區(qū)域112/114的圖案以及突起物115的圖案合作形成所需的偏向部件10的結(jié)構(gòu)20的三維圖案。據(jù)信，這種結(jié)構(gòu)在控制(如果需要的話，還有改變)透明/不透明圖案112/114與突起物115的圖案兩者關(guān)系方面可以提供更大的靈活性。
圖52顯示了該方法的另一種實(shí)施方案，其中遮蔽罩110由至少兩個(gè)獨(dú)立的部件形成。在圖52中，第一部分410包括圍繞輥111a、111b、111c和111d移動(dòng)的循環(huán)透明膜，第一部件410與壓花部件810均被送入在涂層300與夾輥110a之間形成的夾縫中。最佳地示于圖52A中的壓花部件810的一種實(shí)施方案包括可以透過空氣的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以例如通過交織的長絲，或者通過模具鍛造、模具成型或者通過本領(lǐng)域內(nèi)已知的任何其它的手段而形成。當(dāng)然，示于圖51a中的圖案是一種例舉性的實(shí)施方案，在該壓花部件810中可以使用多種其它適合的圖案。
當(dāng)膜410和壓花部件810在輥111a和111b之間移動(dòng)時(shí)，它們形成復(fù)合遮蔽罩110，其中壓花部件810在涂層300中形成三維圖案并且與之同時(shí)，可以遮蔽涂層300上的選定區(qū)域，防止固化輻射。透明膜410還可以用于防止涂層300上的區(qū)域擴(kuò)展到壓花部件810的輪廓范圍以外。如果需要，膜410還可以具有不透明區(qū)的圖案，從而與壓花部件810的圖案一起起作用?？晒┻x擇地，壓花部件810可以是透明的或半透明的，從而膜410單獨(dú)形成不透明的區(qū)域。
在如圖51和52中所示的實(shí)施方案中，在所述的部件410、810開始接觸之前，組成復(fù)合三維遮蔽罩的兩個(gè)部件可以連接在一起，即使是暫時(shí)的，例如通過一種粘接劑(如在圖52中通過一種粘接劑涂覆器420噴涂到第一部件410上)，或者通過壓花部件810，或者是同時(shí)采用這兩種方式。這樣可以防止壓花部件810在輥111a和111b之間過分淹沒在涂層300中，或者當(dāng)在壓花部件810與第一部分410之間需要對(duì)準(zhǔn)時(shí)，防止與第一部件410不對(duì)準(zhǔn)。
下一個(gè)步驟包括將第一可固化材料300通過遮蔽罩110向來自源120的固化輻射暴露，從而使得在沒有完全被不透明區(qū)域114a遮蔽的那些區(qū)域中，即在可以透過透明區(qū)域112或透過遮蔽罩110的部分透明(或部分不透明的)區(qū)域的那些區(qū)域中的涂層固化。在圖19中所示的實(shí)施方案中，背襯膜130、加強(qiáng)部件50、第一可固化材料300和第一遮蔽罩110形成一個(gè)單元，它們一起由夾輥111a移動(dòng)到遮蔽罩引導(dǎo)輥111b。第一可固化材料300處于夾輥111a與遮蔽罩引導(dǎo)輥111b中間并且定位在背襯膜130與加強(qiáng)部件50與第一成型表面100毗連的地方，將該材料300向由固化輻射源120產(chǎn)生的固化輻射暴露。如果可固化的材料包括液體光敏樹脂，通?？梢赃x擇一種曝光燈來提供照明，該照明基本上處在可以引起液體光敏樹脂固化的波長范圍內(nèi)。該波長是液體光敏樹脂的一個(gè)特征?？梢允褂萌魏魏线m的照明源，如汞弧、脈沖氙、無電極以及熒光燈。通常，固化可以通過在可固化材料的涂層暴露區(qū)域內(nèi)，預(yù)定深度或厚度的涂層變成固體或部分的變成固體來顯示。反過來說，未暴露的區(qū)域或者固化輻射達(dá)不到的部分仍然保持流體狀態(tài)并且可以由涂層中除去。
輻射的強(qiáng)度及其持續(xù)時(shí)間取決于向輻射暴露的區(qū)域中所需的固化程度。對(duì)于光敏樹脂來說，暴露強(qiáng)度的絕對(duì)值和時(shí)間取決于樹脂的化學(xué)性質(zhì)、其光學(xué)特性、所選擇的圖案以及涂層的厚度或者需要固化的區(qū)域深度。此外，固化輻射的暴露強(qiáng)度和入射角度對(duì)所形成結(jié)構(gòu)的預(yù)選圖案的壁中是否存在錐度有重要影響。普通轉(zhuǎn)讓的美國專利5,962,860(1999年10月5日授權(quán)，專利權(quán)人為Trokhan等人)的公開內(nèi)容作為參考而引入本文。該專利揭示了一種用于產(chǎn)生供光敏樹脂固化用的受控輻射的裝置，它包括具有多處細(xì)長反射面的反射鏡，這些反射面是可調(diào)的，從而可以將固化輻射基本上指向所需的方向。該專利還揭示了輻射控制裝置，它包括與輻射源并排相連的小型反射器，用于控制固化輻射的方向與強(qiáng)度。
下一步驟包括由部分完成的第一層中基本上除去全部未固化的第一可固化材料300。在圖19所示的實(shí)施方案中，在遮蔽罩引導(dǎo)輥111b附近，遮蔽罩110和背襯膜130從包括加強(qiáng)部件50和部分完成的第一層的復(fù)合結(jié)構(gòu)通過物理方法被分開。該復(fù)合結(jié)構(gòu)第一層移動(dòng)到第一除去鞋119的附近，在這里，可以施加真空或者其它手段到該復(fù)合結(jié)構(gòu)上，從而可以由該復(fù)合結(jié)構(gòu)上除去幾乎全部仍然呈液態(tài)的(未固化的)材料。
第二層40可以通過基本上相似的方法由第二可固化材料400制造。在某些實(shí)施方案中，第二層40沒有與第二可固化材料400永久連接的加強(qiáng)部件。在制造第二層40的過程中，使用第二加強(qiáng)部件60是適宜的，特別是當(dāng)?shù)诙?0包括半連續(xù)的圖案或者多個(gè)獨(dú)立的突起物圖案時(shí)。第二加強(qiáng)部件60可包括一個(gè)臨時(shí)加強(qiáng)部件。用于本文中時(shí)，術(shù)語“臨時(shí)加強(qiáng)部件”是指該加強(qiáng)部件在制造特定的(第一或第二)層和/或?qū)⒌谝粚雍偷诙舆B接在一起的步驟中使用并且在完成其設(shè)想的功能以后被除去，從而在最終的偏向部件中不包括該部件。該臨時(shí)加強(qiáng)部件可以由任何合適的材料，如可變形的板或膜材料，制成。這種可變形的板可以包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯、纖維素或任何其它合適的材料或其任意組合。較為有利的是使用臨界表面能大于可固化材料的材料。
但是，上述內(nèi)容不排斥實(shí)施方案中第二層40具有與第二層40永久連接的第二加強(qiáng)部件60的實(shí)施方案，如圖11和12A中所示。這種與第二層40永久連接的加強(qiáng)部件不應(yīng)明顯影響纖維偏向到偏向部件10的偏向?qū)Ч?，包括在第一?0中形成的偏向?qū)Ч?5中的能力。為此，這種加強(qiáng)部件60可以例如包括多個(gè)交織紗，其中平行的紗被足夠的間距隔開，以使加強(qiáng)部件60對(duì)該纖維達(dá)到偏向部件10的偏向?qū)Ч苤械哪芰Φ母蓴_達(dá)到最小。
較為有利的是將包括所謂的“臨時(shí)連接紗”的加強(qiáng)部件用于第二層40。普通轉(zhuǎn)讓的PCT申請(qǐng)WO 99/14425，1999年3月25日公開，名稱為“具有臨時(shí)連接紗的多層有孔帶”(Multiple Layer Foraminous Belts WithFugitive Tie Yarns)公開了一種在造紙過程中用于支撐纖維素結(jié)構(gòu)的帶以及制造該帶的方法。該帶包括一個(gè)加強(qiáng)部件(此加強(qiáng)部件具有兩層與網(wǎng)接觸的第一層和面對(duì)機(jī)器的第二層)以及包括固化的光敏樹脂的圖案層(此圖案層具有多個(gè)導(dǎo)管)。通過整體或附加連接紗將加強(qiáng)部件的兩層連接在一起，從而使至少部分位于導(dǎo)管中的連接紗在該光敏樹脂固化以后被除去。這些“臨時(shí)”連接紗對(duì)于光輻射來說基本上是透明的，并且當(dāng)不再需要它們來穩(wěn)固該加強(qiáng)部件上面向網(wǎng)的層和面向機(jī)器的層之間的關(guān)系時(shí)，可以通過化學(xué)和機(jī)械方法將它們除去。更進(jìn)一步地講，位于導(dǎo)管中的部分臨時(shí)連接紗可以被除去，從而使帶的性能，如凸出的開放面積在整個(gè)帶上基本上是各向同性的。除去該臨時(shí)連接紗的手段可以包括由噴淋系統(tǒng)提供的溶解與機(jī)械能的組合，該系統(tǒng)是該帶制造和造紙過程中的一部分。適合用作臨時(shí)連接紗的材料包括用化學(xué)和機(jī)械手段可控制地除去的那些材料。PCT申請(qǐng)WO 99/14425的內(nèi)容作為參考而引入本文。
在圖19中，臨時(shí)加強(qiáng)部件60以沿用箭頭MD2表面的第二機(jī)器方向繞著輥240、241和242移動(dòng)的循環(huán)帶形式表示。但是可以明白，該臨時(shí)加強(qiáng)部件60可以以纏繞到卷輥上的供料輥的形式提供，它與用于上述背襯膜130的包括供料輥131a和卷輥131b的結(jié)構(gòu)相似。
與制造第一層30的步驟相似，第二可固化材料400的涂層和臨時(shí)加強(qiáng)部件60可以由第二成型表面200支撐。第二可固化材料400可以用例如噴嘴260，來沉積。第二可固化的材料400可以與第一可固化材料300相同，也可以與之不同。通過如夾輥211a可以將第二可固化的材料400的涂層的厚度控制在預(yù)選的數(shù)值下。正如前面所解釋的那樣，所形成的偏向部件10的厚度(或卡鉗值)由第一層30和第二層40厚度之和獲得。第二可固化材料400的涂層透過第二遮蔽罩210而向來自第二固化輻射源220的固化輻射暴露，該第二遮蔽罩210具有透明和不透明區(qū)域的圖案。第二遮蔽罩210以箭頭D2所示的方向移動(dòng)，在夾輥211a下轉(zhuǎn)向，在該夾輥外，第二遮蔽罩210開始與第二涂層400的表面接觸，接著移動(dòng)到位于第二遮蔽罩210可以脫離與第二涂層400接觸的表面附近的遮蔽罩引導(dǎo)輥211b。然后，例如通過第二除去鞋219，基本上所有未固化的第二可固化材料400將從部分完成的第二層40中除去，在那里，可以向復(fù)合結(jié)構(gòu)上施加真空，從而由該復(fù)合結(jié)構(gòu)上除去有效量的液體未固化的材料。
在第一和第二層30、40基本上形成以后，第二層30和第二層40在圖19中用“N1”表示的夾點(diǎn)處面對(duì)面連接在一起?？梢允褂萌魏纬Ｒ?guī)的手段將第一和第二層30，40連接在一起。在圖19所示的實(shí)施方案中，第一層30圍繞第一夾輥140移動(dòng)，第二層40圍繞第二夾輥240移動(dòng)。夾點(diǎn)N1在夾輥140和240各自外表面之間形成。第一和第二層30，40的兩個(gè)圖案的相互對(duì)準(zhǔn)是需要的，這樣可以在夾點(diǎn)N1處獲得一個(gè)由兩個(gè)各自的圖案重迭形成的所需組合三維圖案。
根據(jù)本發(fā)明方法的一種實(shí)施方案，第一層30和第二層40固化至這樣一種程度，使得它們各自的接觸表面保持一定的粘接性，這樣的粘接性足夠使第一和第二層30，40在相互接觸時(shí)牢固連接。也就是說，當(dāng)?shù)谝粚雍偷诙?0，40在夾點(diǎn)N1處接觸時(shí)，相互面對(duì)的第一和第二層30，40的外表面將保持足夠的表面能量，并且由于未完全硬化而能夠連接在一起。參照?qǐng)D19，第一層30的頂表面31和第二層40的底表面42在夾點(diǎn)N1處接合在一起之前，可以不固化至完全硬化的狀態(tài)，而可以保持在部分固化的狀態(tài)，從而保持足夠的表面能，以使第一層和第二層30，40連接在一起。
第一和第二層30，40在夾點(diǎn)N1處的連接可以容易地通過由第一夾輥和第二夾輥140，240施加的壓力而形成。在夾點(diǎn)N1處，第一和第二表面30，40相互對(duì)壓，結(jié)合在一起的結(jié)構(gòu)在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)由夾點(diǎn)N1進(jìn)一步移動(dòng)到夾點(diǎn)N2?？梢允褂萌魏纬Ｒ?guī)的手段在第一層和第二層30，40上施加壓力，從而將它們牢固連接在一起。在圖19中，示意性地顯示了輔助壓輥150和250將第一和第二層30，40相互對(duì)壓。
在包括連接在一起第一層和第二層30，40的部分完成的偏向部件10離開夾點(diǎn)N2以后，它開始進(jìn)入樹脂洗滌淋洗站124和樹脂洗滌站排放管125附近，此外，復(fù)合結(jié)構(gòu)可以用水或其它合適的液體完全沖洗掉，以基本上除去全部保留的未固化的(并且仍然是液體的)材料300，400，這些材料可以經(jīng)過樹脂洗滌站排放管125而從系統(tǒng)中排出。此外，如果需要，可以使用附加的樹脂除去鞋(未示出)來通過真空或其它方法除去任何殘留的未固化的材料300，400。而后進(jìn)行最后的固化，例如由位于所形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)20背面上的固化輻射源121和122進(jìn)行該固化，從而完成將層30，40連接在一起以及將復(fù)合結(jié)構(gòu)硬化，由此形成本發(fā)明的偏向部件10。如已經(jīng)采用臨時(shí)加強(qiáng)部件60，則可以將臨時(shí)加強(qiáng)部件60在基本上形成偏向部件10時(shí)在夾點(diǎn)N2處與第二層40分開或從中除去，這取決于該方法特定的實(shí)施方案。
本發(fā)明設(shè)想出這樣一種實(shí)施方案，其中第一層和第二層30，40中的一層或兩層或者至少它們各自的接觸表面31，42包括一種或幾種化學(xué)活性成分，以使第一層和第二層30，40連接在一起或者有助于它們連接在一起。用于本文中時(shí)，術(shù)語“化學(xué)活性成分”是指在一定條件下可以和與其接觸的另一種材料形成化學(xué)鍵或其它良好關(guān)系的材料。合適的材料包括引物和偶聯(lián)劑。該引物包括多功能和多成分配方。功能團(tuán)之一能夠與第一層的材料形成化學(xué)鍵，而另一個(gè)功能團(tuán)與第二層形成鍵或有效關(guān)聯(lián)。用于將甲基丙烯酸酯光聚合物層和聚酯層連接在一起的這種材料的一個(gè)例子是由丙烯酯根作末端的聚丁二烯。這種成分還具有輔助粘接劑，如乙烯共聚物(丙烯酸乙烯酯/氯化物/醇三元共聚物)。合適的偶聯(lián)劑包括鈦酸鹽和鋯酸鹽偶聯(lián)劑，它們由Kenrich Petrochemicals Inc.of Bayonne，NJ出售。不受理論的束縛，據(jù)信這些基于鈦和鋯的四官能有機(jī)金屬偶聯(lián)劑起作用的原因在于中心金屬的四價(jià)有利于電子共享，這提高了不同材料之間的粘接性能?；瘜W(xué)活性成分本身可以存在于第一可固化材料300和第二可固化材料400中的至少一種中?？晒┻x擇地，該化學(xué)活性成分可以加入到第一可固化材料和第二可固化材料300，400中至少一種或者第一層和第二層的接觸表面中的至少一種中。在圖19中，第一化學(xué)活性成分示意性地用涂覆器127噴涂在第一層30的頂表面31上；第二化學(xué)活性成分示意性地用涂覆器227噴涂在第二層40的底表面42上。這種化學(xué)活性成分的化學(xué)組成主要取決于第一和第二可固化材料300，400的化學(xué)組成。例如，如果第一和第二可固化材料300，400是相同的并且包括液體光敏樹脂，則可以將額外的液體光敏樹脂涂覆到連接在一起的表面31和42中的一個(gè)或兩個(gè)表面上。在連接以后，可以提供外加的紫外線輻射，以使殘余單體仍然存在于層30，40中的涂覆樹脂交聯(lián)。
熟悉本領(lǐng)域的人員將會(huì)明白除了第一和第二化學(xué)活性成分以外，可以采用多種粘接劑材料來使第一和第二層30，40連接在一起或者有助于它們連接在一起。可以設(shè)想在這些實(shí)施方案中，在連接步驟之前，至少第一層和第二層30，40中的一個(gè)將完全固化成最終的硬化狀態(tài)。
根據(jù)另一種實(shí)施方案，第一層和第二層30，40中的一個(gè)或兩個(gè)可以通過首先提供具有預(yù)定厚度的合適材料板而后在其中形成導(dǎo)管部分而制得。例如，可以通過本領(lǐng)域內(nèi)已知的任何常規(guī)手段，如通過化學(xué)方法、印刷、激光切割來形成多個(gè)獨(dú)立的偏向?qū)Ч?。如果這些層中的一個(gè)層包括半連續(xù)的圖案或者包括多個(gè)獨(dú)立突起物的圖案，則它可以通過提供單個(gè)獨(dú)立的部件并且將這些單個(gè)獨(dú)立的部件與其它層連接在一起而形成。
圖22A至25A示意性地顯示了本發(fā)明的偏向部件10的幾個(gè)實(shí)施方案，以及采用本發(fā)明的具有不同不透明度和梯度不透明度的遮蔽罩110來制造這種偏向部件10的方法。也可以采用下面所述的方法來制備包括多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合結(jié)構(gòu)20的任何一層。對(duì)于制備層30，40中的一個(gè)的過程來說，該方法中的多個(gè)步驟與上面所說的制備單個(gè)層的方法步驟相似，因此無需重復(fù)說明，熟悉本領(lǐng)域的人員很容易明白這兩種方法所共有的全部細(xì)節(jié)。
如圖22A至25A中所示以及如上所述，遮蔽罩110具有透明的區(qū)域112和不透明的區(qū)域114。不透明區(qū)域114至少包括具有第一不透明度的第一不透明區(qū)域114a和具有與第一不透明度不同的第二不透明度的第二不透明區(qū)域114b。例如，第一不透明度可以大于第二不透明度。第一不透明區(qū)域114a具有大于第二不透明區(qū)域114b的光學(xué)密度。在圖22A至25A所示的實(shí)施方案中，第一不透明度是完全阻止由第一不透明區(qū)域遮蔽的可固化材料區(qū)域(在本文中定義為“第一區(qū)域”)固化的不透明度。在該固化材料包括光敏樹脂的情況下，典型地，絕大多數(shù)這種第一不透明區(qū)域114a是純黑的，它完全阻擋了激發(fā)波長的光。與之同時(shí)，具有第二不透明度的遮蔽罩的第二不透明區(qū)域114b可以使遮蔽的涂層(本文中定義為“第二區(qū)域”)部分固化，即固化到一定深度或厚度，而這些第二區(qū)域的其它厚度保持不固化。當(dāng)固化材料包括光敏樹脂時(shí)，這種第一不透明區(qū)域114a可以是“灰色”的，它允許激發(fā)波長的固化光線透過該涂層達(dá)一定深度，即透過該涂層厚度的預(yù)定部分。
當(dāng)可固化材料的涂層透過具有不同不透明度的區(qū)域的遮蔽罩110，受到來自源120的固化輻射時(shí)，被第一不透明區(qū)域114a遮蔽的涂層的第一區(qū)域在整個(gè)涂層厚度上保持不固化(如液體)，而由第二不透明區(qū)域114b遮蔽的涂層的第二區(qū)域僅在部分涂層厚度上保持不固化，如圖23至25中所示。在給定的固化輻射強(qiáng)度下，可以對(duì)第二不透明度進(jìn)行選擇，從而預(yù)先選擇和控制所需的固化輻射透過程度，以透過所需的深度或厚度(在本文中定義為“第二厚度”)使涂層固化。透明區(qū)域112使得該涂層的其它部分(在本文中定義為“第三區(qū)域”)在整個(gè)涂層厚度上固化可固化材料(在本文中定義為“第一厚度”)，正如前面所描述的那樣。
如圖22A-25A中所示，利用本發(fā)明的包括具有不同不透明度和梯度不透明度的遮蔽罩，可以制造多種形狀和截面結(jié)構(gòu)的懸掛部分49。為了方便起見，如在圖22A-25A中使用的那樣，采用含有帶括號(hào)的數(shù)字下標(biāo)的參考數(shù)字來表示第一不透明區(qū)域114a(從114a(1)到(114a(8))、第二不透明區(qū)域114b(從114b(1)到114b(12))以及懸掛部分49(從49(1)到49(12))和它的背面49b(從49b(1)到459b(12))的不同例舉性實(shí)施方案；而沒有所說下標(biāo)的參考數(shù)字(112a，114b，49和49b)通常用來表示這些部件。
在圖22A-25中，遮蔽罩110的第一不透明區(qū)域114a使對(duì)應(yīng)的涂層第一區(qū)域在整個(gè)厚度上保持不固化并且被從部分完成的偏向部件上除去，以形成獨(dú)立的偏向?qū)Ч?5?？拷谝徊煌该鲄^(qū)域114a的第二不透明區(qū)域114b使對(duì)應(yīng)的涂層第二區(qū)域僅在涂層全部厚度的一部分厚度上固化，即在第二厚度上固化，從而形成懸掛部分49。其余涂層，即與遮蔽罩110透明區(qū)域112對(duì)應(yīng)的第三區(qū)域透過透明區(qū)域112向固化輻射完全暴露，從而在整個(gè)涂層厚度上固化。所形成的結(jié)構(gòu)示于圖23-25的截面視圖中，該結(jié)構(gòu)包括多個(gè)基體30和多個(gè)由多個(gè)基體30側(cè)向延伸的懸掛部分49。
例如，如圖22A和23中所示，部分第二不透明區(qū)域114b，特別是114b(1)到114b(4)，靠近并包圍著金剛石形獨(dú)立的第一不透明區(qū)域114a。在固化完成以后，所形成的結(jié)構(gòu)20包括基本上連續(xù)的圖案，該圖案具有多個(gè)金剛石形獨(dú)立的偏向?qū)Ч?5分布在整個(gè)結(jié)構(gòu)20中。每一個(gè)偏向?qū)Ч?5在網(wǎng)面21處被懸掛部分49包圍，該懸掛部分49是由僅僅透過部分涂層厚度而固化的涂層第二區(qū)域形成的(圖23)。
在圖22A和23中，遮蔽罩第二不透明區(qū)域114b(1)包括恒定的、非梯度的不透明度，而每一個(gè)第二不透明區(qū)域114b(2)，114b(3)和114b(4)都包括梯度不透明度。如上所述，利用梯度不透明度，可以產(chǎn)生具有不同和梯度變化的厚度的懸掛部分以及具有不同形狀的背面49b。例如，在圖23中，懸掛部分49(1)的背面49b(1)用顯微鏡觀察基本上是單平面的并且平行于X-Y平面，這是因?yàn)樵诠袒^程中，它被遮蔽罩不透明區(qū)域(并且部分被遮蔽)覆蓋，不透明區(qū)域具有恒定的、非梯度的不透明度。與之同時(shí)，懸掛部分49(2)的背面49b(2)呈錐形，或者相對(duì)于背面22“呈一定角度”，因?yàn)樵诠袒^程中，它對(duì)應(yīng)于具有梯度不透明度的遮蔽罩不透明區(qū)域。熟悉本領(lǐng)域的人員將會(huì)明白通過采用梯度不透明度區(qū)域而形成的背面49(b)的錐度和/形狀將取決于該梯度不透明度在不透明區(qū)域中的特定分布圖案。作為一個(gè)例子，懸掛部分49(3)和49(4)示于圖23中，它們分別具有背面49b(3)和49b(4)，這兩個(gè)表面在相對(duì)的方向上彎曲。懸掛部分49的背面49b的這種形狀可以用非線性變化的梯度不透明度而形成。
雖然示于圖22A和23中的懸掛部分49包括“懸臂”懸掛部分，但圖22B和24顯示了如前所說的“橋接”懸掛部分49。當(dāng)從截面觀察時(shí)，圖24中所示的每一個(gè)懸掛部分49將兩個(gè)相鄰的基體30橋接起來。在這里，遮蔽罩110的第二不透明區(qū)域114b(5)再次具有無變化的、非梯度不透明度，而所形成的相應(yīng)的懸掛部分49(5)具有恒定的厚度和基本上呈平面的背面49b(5)，后者平行于所形成的結(jié)構(gòu)20的背面22。與此同時(shí)，第二不透明區(qū)域114(6)和114(7)具有梯度不透明度，并且懸掛部分49(6)和49(7)具有它們各自的呈彎曲形狀的背面49b(6)和49b(7)。對(duì)應(yīng)于第二不透明區(qū)域114b(8)的懸掛部分49(8)具有其背面49b(8)，后者包括正弦樣或“波形”截面。示于圖22B和24中的結(jié)構(gòu)20基本上是連續(xù)的，其中分布了多個(gè)獨(dú)立的偏向?qū)Ч?5，每一個(gè)偏向?qū)Ч?5的中央部分被懸掛部分49“覆蓋”。圖24還顯示了如上所述從遮蔽罩底面110(b)延伸的突起物115的圖案。
在圖22C和25中，顯示了包括懸掛部分49的結(jié)構(gòu)20的另一種實(shí)施方案，遮蔽罩110上第二不透明區(qū)域114b中每一個(gè)都如圖所示具有恒定的非梯度不透明度。但是，這些不透明度相互之間是不同的第二不透明區(qū)域114b(10)和114b(12)的不透明度低于第二不透明區(qū)域114b(9)和114b(11)的。因此，分別與第二不透明區(qū)域114b(10)和114b(12)對(duì)應(yīng)的懸掛部分49(10)和49(12)已經(jīng)在更大厚度上固化，結(jié)果在厚度上分別超過對(duì)應(yīng)于第二不透明區(qū)域114b(9)和114b(11)的懸掛部分49(9)和49(11)。在圖22C和25中，根據(jù)它們的幾何圖案，有兩類第一不透明區(qū)域114a第一不透明區(qū)域114a(9)，包括多個(gè)獨(dú)立的透明區(qū)域112，每一個(gè)區(qū)域被獨(dú)立的透明區(qū)域112包圍；以及第一不透明區(qū)域114a(10)，包括被第一和第二不透明區(qū)域114a，114b的圖案分開的區(qū)域。兩類第一不透明區(qū)域114a具有完全阻止該涂層相應(yīng)的第三區(qū)域在整個(gè)涂層厚度上固化的不透明度。所形成的結(jié)構(gòu)20包括多個(gè)獨(dú)立突起物，每一個(gè)突起物中具有獨(dú)立的偏向?qū)Ч?5，這些導(dǎo)管由網(wǎng)面21延伸穿過結(jié)構(gòu)20的整個(gè)厚度，直到底面22，該結(jié)構(gòu)20還包括多個(gè)懸掛部分49，這些懸掛部分49橋接相鄰的突起物。如本文前面所述的那樣，這些懸掛部分49可以具有不同的厚度。
圖25A顯示了用于制造本發(fā)明的偏向部件10的方法的另一種實(shí)施方案，該方案使用本發(fā)明的包括透明/不透明圖案和三維構(gòu)形圖案的遮蔽罩110。該遮蔽罩的三維形態(tài)包括由遮蔽罩頂面110a向外延伸的突起物115a以及由遮蔽罩110底面111b向外延伸的突起115b。當(dāng)遮蔽罩110置于流體可固化材料30的涂層上時(shí)，由遮蔽罩110的底面110b延伸的突起物115b的圖案浸沒到該涂層中，從而由其中排出流體可固化材料30從而在涂層中形成相應(yīng)的凹陷圖案；從遮蔽罩110的頂面110a延伸并且具有設(shè)計(jì)用來接受該流體可固化材料的間隙的突起物115a圖案接受可固化材料30，這些材料填入這些間隙中，從而在所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)20未來形成的網(wǎng)面21上形成相應(yīng)的突起物39。
示于圖25A中的遮蔽罩110的不透明區(qū)域圖案如上所述具有不同的不透明度。第一不透明區(qū)域114a完全遮蔽了固化輻射，從而使得與其(即第一區(qū)域)對(duì)應(yīng)的可固化材料保持液態(tài)。在除去這些液態(tài)可固化材料以后，形成導(dǎo)管35a和35b，導(dǎo)管35b在懸掛部分49中形成。第二不透明區(qū)域114b使得固化輻射可以固化該涂層到一定深度，從而形成懸掛部分49。透明區(qū)域112導(dǎo)致固化輻射在涂層第三區(qū)域整個(gè)厚度上完全固化。應(yīng)當(dāng)看到，在圖23-25A中，結(jié)構(gòu)20的不同陰影僅用于說明目的以及讀者的方便，從而區(qū)分所形成的結(jié)構(gòu)20的不同部分。當(dāng)采用如圖22A-25A所示的遮蔽罩110來制造時(shí)，結(jié)構(gòu)20的單層是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，其中沒有可見的“邊界線”將部件分開。
應(yīng)當(dāng)明白，遮蔽罩110可具有第三、第四、第五等不同不透明度，這些不透明度可使得本發(fā)明結(jié)構(gòu)20具有多種三維圖案，所有這些均由本發(fā)明設(shè)想出并且屬于本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明的偏向部件10的上述實(shí)施方案應(yīng)理解為僅是一個(gè)例子，用來說明遮蔽罩110和偏向部件10的多種可能的變化和置換，但不是用來限定本發(fā)明的。熟悉本領(lǐng)域的人員將會(huì)明白使用遮蔽罩110并根據(jù)上述本發(fā)明的原理，可以形成實(shí)質(zhì)上無限數(shù)量的實(shí)施方案以及基體30和懸掛部分49不同的幾何形狀和相互位置，這些均包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在未固化的或者液體的材料被除去以后，固化的或者硬化的材料留下形成具有預(yù)定圖案的結(jié)構(gòu)20。在涂層整個(gè)厚度上已經(jīng)固化的第三區(qū)域形成基體30；并且僅僅在第二厚度上部分固化的第二區(qū)域形成懸掛部分49。由于該可固化材料可以由形成結(jié)構(gòu)20的網(wǎng)面21的涂層表面固化，第二厚度由網(wǎng)面21向著結(jié)構(gòu)20的背面22延伸。因此，當(dāng)除去液態(tài)未固化材料時(shí)，懸掛部分49以離由所形成的涂層底面限定的表面或者離結(jié)構(gòu)20的底面22一定的距離，即“升高的”或“懸掛的”方式分布，從而在懸掛部分49與由背面22限定的平面之間形成間隙空間。應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)將這種方法用于制造多層復(fù)合偏向部件10的單個(gè)層(30，40)時(shí)，該涂層的固化將在所形成的各個(gè)層(30，40)的頂面(31，41)或底面(32，42)進(jìn)行，在這種情況下，懸掛部分49可以由與首先接受固化輻射的表面相對(duì)的表面限定的平面升高。
任何給定的懸掛部分49和X-Y平面之間的距離由從所設(shè)計(jì)的部件中除去的未固化材料的厚度限定。懸掛部分49在至少一個(gè)方向上由基體30側(cè)向延伸。用于本文中時(shí)，術(shù)語“側(cè)向”及其變形通常是指不同于Z方向的方向，包括但不限于基本上與X-Y平面平行的任何方向。應(yīng)當(dāng)明白，雖然懸掛部分49在至少一個(gè)基本平行于X-Y平面的方向上“延伸”，但懸掛部分49本身作為一個(gè)整體不一定與X-Y平面平行。
纖維結(jié)構(gòu)偏向部件10的一種用途在于制造改進(jìn)的纖維結(jié)構(gòu)，如紙氈。參照?qǐng)D26-41，本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)500包括具有第一性能的第一多個(gè)微型區(qū)域(或者簡單地說第一區(qū)域)510以及具有第二性能的第二多個(gè)微型區(qū)域(或者簡單地說第二區(qū)域)540。第一性能至少在一個(gè)方面不同于第二性能。
如圖26-29中所示，第一區(qū)域510用肉眼觀察時(shí)基本上是呈單一平面的并且限定了一個(gè)與X-Y平面平行的第一平面。第一區(qū)域510具有第一高度。第二區(qū)域540在與第一平面垂直的方向(即Z方向)上由第一區(qū)域510(或者從由其限定的第一平面)向處延伸。從而限定了第二高度。應(yīng)當(dāng)明白，該“第二高度”不需要一定是均勻的，即形成第二區(qū)域540的不同部分可以具有不同的高度。
在一種實(shí)施方案中，第一多個(gè)微型區(qū)域510具有較高的密度，而第二多個(gè)微型區(qū)域540具有較低的密度。在另一種實(shí)施方案中，第一和第二多個(gè)微型區(qū)域510、540具有不同的基重。例如，第二多個(gè)微型區(qū)域540的基重大于第一多個(gè)微型區(qū)域510的。所有這些實(shí)施方案均包含在本發(fā)明的范圍中。
根據(jù)本發(fā)明，第二區(qū)域540包括通常由第一表面向上延伸的纖維圓頂530以及由位于第二高度的纖維圓頂530側(cè)向延伸的纖維懸臂部分549。用于本文中時(shí)，術(shù)語“圓頂”是用來描述與X-Y平面垂直的纖維網(wǎng)截面的。這些纖維圓頂可以包括連續(xù)的圖案、半連續(xù)的圖案、多個(gè)獨(dú)立的部件或其任意組合。如果懸臂部分549相對(duì)于圓頂530而存在，則術(shù)語“纖維支撐物”(或者簡稱為“支撐物”)540在本文中用于限定圓頂530以及由其延伸的懸臂部分549。這些纖維支撐物還包括連續(xù)的圖案、半連續(xù)的圖案、多個(gè)獨(dú)立的部件或其任意組合。
由于這些纖維懸臂部分549由位于第二高度纖維圓頂530側(cè)向延伸，在第一區(qū)域510和該纖維懸臂部分549之間可以形成包括間隙空間的多個(gè)袋560。因此，這些懸臂部分549形成了限定在第一區(qū)域510的區(qū)域，由其延伸的纖維圓頂530和纖維懸臂部分549之間的特殊的袋560，如圖27和29至41中所示。由于存這些基本上空的袋560，因此，本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)500在較大程度上被認(rèn)為對(duì)于給定的基重來說，具有非常高的吸收特性。袋560的特征在于其中沒有或只有非常少量的纖維。熟悉本領(lǐng)域的人員將明白，由于下文中所說的制造纖維結(jié)構(gòu)500的方法以及由于該纖維和該纖維結(jié)構(gòu)500作為一個(gè)整體的高度可變形特性，在空袋560中存在一定量的單根纖維是可以接受的，只要這些纖維不會(huì)干擾該纖維結(jié)構(gòu)500的設(shè)計(jì)圖案及其所需特性。在這些方面，術(shù)語“基本上間隙的”空間/空袋是用來說明由于纖維結(jié)構(gòu)10和構(gòu)成該結(jié)構(gòu)的單根纖維的高度可變形特性，在空袋560中可以找到某些少量的纖維或其部分，只要這些袋560可以較容易地與纖維結(jié)構(gòu)500的其它部分區(qū)域分開即可，如圖32-41中的顯微照片所示。袋560的密度不超過0.005克/立方厘米，更進(jìn)一步地說，不超過0.004克/立方厘米，并且更優(yōu)選地不超過0.003克/立方厘米。
典型地，纖維懸臂部分549的方向?yàn)槠叫杏诘谝黄矫娴囊话惴较?，如圖30和31以及圖32-41的顯微照片中所示。應(yīng)當(dāng)明白，雖然纖維懸臂部分549以平行于第一平面而取向或者“延伸”，但是，這些纖維懸臂部分549本身并不一定平行于第一平面。如圖32-41中的顯微照片所示，纖維懸臂部分549可以相對(duì)于第一平面而呈一定角度、彎曲的、或者以其它方式定位。同樣，熟悉本領(lǐng)域的人員將會(huì)明白，纖維結(jié)構(gòu)500的纖維和高度可變形的特性將會(huì)導(dǎo)致多個(gè)纖維懸臂部分彼此不規(guī)則且不相似地定位，即使這些懸臂部分是由本發(fā)明的偏向部件10的相同或相似部件形成的。
根據(jù)本發(fā)明，袋560的最大水平尺寸可至少為0.3毫米，在某些方案中，至少為0.7毫米，在某些方案中，至少為1.1毫米，在其它方案中，至少為1.5毫米。用于本文中時(shí)，袋560的“最大水平尺寸”定義為從與第一平面垂直的截面觀察并且在基本平行于第一平面的方向上測定時(shí)最長的袋區(qū)域參數(shù)。換一種說法，袋560的最大水平尺寸是纖維懸臂部分549的投影(即水平)長度(當(dāng)由支撐物540的纖維圓頂530的側(cè)壁543測定時(shí))(如圖30和31)。在此再一次指出，由于產(chǎn)品的纖維和高度可變形的特性，在某些實(shí)施方案中，難以準(zhǔn)確地畫出袋560的精確邊界并且需要某些近似方法，例如排除由纖維圓頂530和/或其懸臂部分549延伸的某些單根纖維。同樣，熟悉本領(lǐng)域的人員較容易復(fù)制與圖32-41中的顯微照片中所示的那些圖片相似的纖維結(jié)構(gòu)500的圖片，并且利用下列裝置進(jìn)行全部必要的測定。
圖32-41中的顯微照片是用Hitachi S-3500N Scanning ElectronMicroscope(SEM)(東芝S-3500N型掃描電子顯微鏡)在“正常模式”下取得的，加速電壓設(shè)定為3千伏至5千伏以獲得清晰和清潔的圖像。放大率設(shè)定為35倍至50倍，從而觀察所需的細(xì)節(jié)。所有的樣品將安置在金屬樣品夾持器上并且涂覆金膜以供成像。將樣品如此安裝，從而獲得該網(wǎng)結(jié)構(gòu)的截面視圖。
示意性地示于圖26和27中的纖維結(jié)構(gòu)500的一種實(shí)施方案具有包括基本上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)的第一多個(gè)微型區(qū)域510以及包括多個(gè)支撐物的第二多個(gè)微型區(qū)域540。用于本文中時(shí)，為了方便起見，參考數(shù)字540可以用于表示第二多個(gè)微型區(qū)域(或者“第二區(qū)域”)以及支撐物。第一多個(gè)微型區(qū)域510是連續(xù)的，肉眼觀察時(shí)呈平面，并且形成與偏向部件10的結(jié)構(gòu)20推測的連續(xù)網(wǎng)接觸面21的圖案對(duì)應(yīng)的預(yù)選圖案，在該偏向部件10上已經(jīng)形成了纖維結(jié)構(gòu)500。支撐物540分散在整體網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中，彼此被網(wǎng)絡(luò)區(qū)域分開并且從由該網(wǎng)絡(luò)區(qū)域形成的第一平面向外延伸。圖32至41為本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方案的顯微照片，它們具有袋并且包括以基本上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)形式存在的第一多個(gè)微型區(qū)域以及以多個(gè)獨(dú)立的纖維支撐物形式存在的第二多個(gè)微型區(qū)域，每一個(gè)區(qū)域包括纖維圓頂部分和纖維懸臂部分。
示于圖28中的纖維網(wǎng)500的另一個(gè)預(yù)測的實(shí)施方案包括形成半連續(xù)圖案的第一多個(gè)微型區(qū)域510和形成支撐物540的半連續(xù)圖案的第二多個(gè)微型區(qū)域540。該纖維結(jié)構(gòu)500另一個(gè)預(yù)測的實(shí)施方案(未示出)包括形成獨(dú)立區(qū)域圖案的第一多個(gè)微型區(qū)域510，而第二多個(gè)微型區(qū)域540形成基本上連續(xù)的支撐物540圖案。
本發(fā)明的新型纖維結(jié)構(gòu)500相對(duì)于與其相當(dāng)?shù)默F(xiàn)有技術(shù)的纖維結(jié)構(gòu)來說，具有充分增加的表面積。所謂“相當(dāng)?shù)摹爆F(xiàn)有技術(shù)的纖維結(jié)構(gòu)是指具有與本發(fā)明的結(jié)構(gòu)500差不多相同的基重和支撐物總圖案的那些現(xiàn)有技術(shù)的纖維結(jié)構(gòu)。熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的人員將明白增加的表面積為增加纖維結(jié)構(gòu)500的吸收性提供了條件。纖維結(jié)構(gòu)的表面積可以用如下文中所述的方法進(jìn)行估算和測定。如果需要，可以根據(jù)在圖32至41中例舉的纖維結(jié)構(gòu)500的顯微照片，對(duì)支撐物的截面參數(shù)P(代表第二區(qū)域540的表面積)進(jìn)行測定和估算。用于本文中時(shí)，術(shù)語支撐物540的“周長”是由在垂直于第一平面的截面上觀察到的勾畫出各個(gè)支撐物540的總體結(jié)構(gòu)或形狀的大致輪廓線限定的。
在圖32-41中，熟悉本領(lǐng)域的人員很容易勾畫出給定的支撐物540的結(jié)構(gòu)而忽視伸出的各個(gè)纖維而劃出一條線。舉例來說，圖30用來大致再現(xiàn)(與比例無關(guān))在圖39中所示的顯微照片的支撐物540結(jié)構(gòu)；而且圖31用來大致再現(xiàn)(與比例無關(guān))圖36中所示的支撐物540的支撐物的結(jié)構(gòu)。在圖30和31中，點(diǎn)541和542一般表示支撐物540的周長P的“開始”和“結(jié)束”點(diǎn)；并且點(diǎn)541和52之間的距離限定了支撐物540的截面基數(shù)B。換一種說法，點(diǎn)541和542可近似地表示周長P的表示線與第一區(qū)域510的平面的相交點(diǎn)。而后，考慮到所形成的線僅僅是接近所給定的支撐物540的截面周長P，人們可以較容易地測定所形成代表周長P的表示線的長度以及支撐物540的基數(shù)B的長度。
根據(jù)本發(fā)明，支撐物540的截面周長P與相同支撐物540沿垂直于第一平面的截面獲得的截面基數(shù)B的比P/B至少為4/1，在其它一些實(shí)施方案中至少為6/1，還有一些實(shí)施方案中至少為1/8，更有一些實(shí)施方案。此值至少為1/10。因此本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)500的P/B比明顯高于現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)紙的這一比值。為了對(duì)此進(jìn)行說明，圖45和46顯示了由本受讓人制造和公開在普通轉(zhuǎn)讓的美國專利4637859中的結(jié)構(gòu)紙的幾個(gè)例舉性實(shí)施方案的顯微照片。在圖47中，一般性地描述了示于圖46中的現(xiàn)有技術(shù)的纖維結(jié)構(gòu)的片段，相對(duì)低密度的支撐物區(qū)域用640表示，而相對(duì)高密度的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域用610表示?，F(xiàn)有技術(shù)的支撐物640示意性地示于圖47中，它具有周長P1和基數(shù)B1。比值P1/B1約為4/3，它明顯低于本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)500的比值P/B。應(yīng)當(dāng)明白，上述比值可在本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)中，即使纖維支撐物540僅包括纖維圓頂部分530。如前所指出的那樣，在某些實(shí)施方案中，至少部分纖維支撐物540可以沒有懸臂部分549。
本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)可包括一個(gè)夾層結(jié)構(gòu)。圖43和44表示本發(fā)明夾層纖維結(jié)構(gòu)550的兩個(gè)預(yù)示方案，每一個(gè)方案包括兩個(gè)夾層500a和500b。在圖42中，兩個(gè)獨(dú)立的夾層500a，500b相互連接在一起，從而使具有纖維懸臂部分549的支撐物540相互面對(duì)。據(jù)信本發(fā)明還可以形成這樣一種結(jié)構(gòu)的疊層，它們通過使用各自的纖維懸臂部分而連接在一起，如圖43中所示。如此連接而成的疊層彼此之間具有有限的移動(dòng)性，主要是在例向方向上，但不會(huì)撕裂任何一個(gè)疊層或使其分離。
在現(xiàn)有技術(shù)的夾層紙結(jié)構(gòu)中，夾層剛性地連接在一起(通常通過粘接劑或機(jī)械方法，或者通過兩者的結(jié)合)，從而在使用該夾層結(jié)構(gòu)的過程中，形成該夾層結(jié)構(gòu)的各個(gè)板的相對(duì)移動(dòng)在不撕裂各個(gè)板或分離各個(gè)板的情況下是不可能的。因此，在使用過程中，當(dāng)該夾層結(jié)構(gòu)在自然彎曲、起皺、打折等時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成該夾層的各個(gè)板之間的剛性連接將會(huì)影響這些夾層的柔韌性。否則，構(gòu)成該夾層結(jié)構(gòu)的一塊板或兩塊板的整體性或它們的連接將會(huì)受到影響。不受到理論的束縛，申請(qǐng)人相信夾層中的一個(gè)或兩個(gè)的抗皺性(可以包括彎曲和屈曲)將影響現(xiàn)有技術(shù)的夾層結(jié)構(gòu)的柔韌性。
與現(xiàn)有技術(shù)相反，示于圖43中的夾層結(jié)構(gòu)550的各個(gè)板500a，500b據(jù)信在消費(fèi)者使用該夾層結(jié)構(gòu)的過程中能夠相對(duì)移動(dòng)，而不會(huì)撕裂板500a，500b中的任何一個(gè)或者使它們分離。形成該夾層結(jié)構(gòu)550的各個(gè)板500a，500b相互移動(dòng)的能力可以通過在板之間提供非剛性的柔性連接而完成(這是由于支撐物540與其纖維懸臂部分549的高度柔韌性而導(dǎo)致的)。在圖43中，板500a，500b據(jù)信能夠相互移動(dòng)，主要是在側(cè)向方向上。在其中第一區(qū)域510是基本連續(xù)的板中，主要提供纖維結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的第一區(qū)域510的整體性不會(huì)受到支撐物540及其纖維懸臂部分549的柔韌性的影響。與之同時(shí)，由于各個(gè)層500a、500b各自的第一區(qū)域510相互之間沒有直接相連，當(dāng)該夾層結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體變形時(shí)，在各個(gè)夾層變形的不均勻由其相互之間的側(cè)向移動(dòng)而補(bǔ)償。因此，各個(gè)板500a、500b之間的可移動(dòng)連接將使夾層500a、500b中可能的過度張力和/或壓力減到最小。
普通轉(zhuǎn)讓的美國專利申請(qǐng)名稱為“夾層纖維結(jié)構(gòu)及其制造方法”(Laminated Fibrous Structure and Method Of Manufacturing Same)(PaulD.Trokhan)，系列號(hào)為08/934,406，1997年9月19日申請(qǐng)，2000年7月3日同意授權(quán)，2000年7月20日支付授權(quán)費(fèi)用，批號(hào)029，此專利內(nèi)容作為參考而引入本文。該申請(qǐng)公開了其中夾層在使用過程中能夠相互移動(dòng)但任何一個(gè)夾層不會(huì)撕裂或分離的夾層纖維結(jié)構(gòu)。通過粘接材料、機(jī)械接合在該夾層界面上形成的直立纖維或者通過兩者的結(jié)合，該夾層即以可移動(dòng)地方式連接在一起。
在圖44中，各個(gè)夾層500a，500b連接在一起，從而其具有纖維懸臂部分549的支撐物540定位在夾層結(jié)構(gòu)550的外面。據(jù)信這種結(jié)構(gòu)通過增加該夾層結(jié)構(gòu)的外表面積以及通過暴露在由附近纖維圓頂530和纖維懸臂549形成的袋560外面，可以使所形成的夾層結(jié)構(gòu)的吸收特性增加。
應(yīng)當(dāng)明白，夾層結(jié)構(gòu)550的這樣一種實(shí)施方案(未示出)是可能的，其中單個(gè)夾層中的一個(gè)的支撐物側(cè)可以連接到與其它夾層的支撐物側(cè)相對(duì)的一側(cè)上。還應(yīng)當(dāng)明白，包括兩個(gè)夾層的夾層結(jié)構(gòu)550僅僅是一種示意性的例子，而且包括兩個(gè)夾層以上的夾層結(jié)構(gòu)550(未示出)由本發(fā)明設(shè)想出來。
用于制造纖維結(jié)構(gòu)的方法參照?qǐng)D42，用于制造本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)500的一種例舉性實(shí)施方案包括下列步驟。首先，提供多根纖維501并且將其沉積在本發(fā)明的偏向部件10上。
本發(fā)明設(shè)想出使用多種纖維，如造紙纖維素纖維、合成纖維或任何合適的纖維及其任意組合。適用于本發(fā)明的造紙纖維包括以木漿纖維而為人們所共知的纖維素纖維。由軟木(裸子植物或松柏目樹木)和硬木(被子植物或每年落葉的樹木)形成的纖維也被認(rèn)為適用于本發(fā)明。形成纖維的特定的樹木種類并不重要?？梢詫⒂材竞蛙浤纠w維混合，或者以層狀沉積，從而形成層狀網(wǎng)氈。美國專利4,300,981(1981年11月17日授權(quán)給Carstens)和美國專利3,994,771(1976年11月30日授權(quán)給Morgan等人)在此作為參考而引入本文，其目的在于揭示硬木和軟木纖維的分層。
木漿纖維可以通過簡便的制漿方法由本地木材制造。適合的方法有化學(xué)方法，如亞硫酸鹽法，硫酸鹽法(包括Kraft法)和燒堿法。機(jī)械方法，如熱力學(xué)法(或Asplund法)也是適用的。除此以外，可以使用各種半化學(xué)和化學(xué)機(jī)械的方法。漂白的以及未漂白的纖維均可以使用。當(dāng)本發(fā)明的纖維網(wǎng)用于吸收產(chǎn)品，如紙巾中時(shí)，可以使用漂白的北方軟木Kraft木漿纖維。適用于本發(fā)明中的木漿包括化學(xué)木漿，如Kraft木漿，亞硫酸鹽和硫酸鹽木漿以及機(jī)械木漿，包括如碎木漿、熱力學(xué)木漿和化學(xué)-熱力學(xué)木漿(CTMP)。可以使用由落葉木和針葉木形成的木漿。
除了各種木漿纖維以外，其它纖維素纖維，如棉棉籽絨、人造絲和甘蔗渣可用于本發(fā)明。也可以使用合成纖維，例如聚合物纖維。還可以使用彈性體聚合物，聚丙烯，聚乙烯，聚酯，聚烯烴以及尼龍。可以通過織造工藝、熔吹工藝和其它本領(lǐng)域內(nèi)已知的方法來制造這些聚合物纖維。據(jù)信通過織造工藝和熔吹法制得的薄、長且連續(xù)的纖維可以較好地用于本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)中，其原因在于這種纖維據(jù)信容易偏向到本發(fā)明的偏向部件的袋中。
紙?jiān)现锌梢园ǘ喾N添加劑，包括但不限于纖維粘接材料，如濕性強(qiáng)度粘接材料、干性強(qiáng)度粘接材料，以及化學(xué)柔化組合物。適宜的濕性強(qiáng)度粘合劑包括但不限于這些一些材料，如聚酰胺-環(huán)氧氯丙烷樹脂，該材料以商品名KYMENETM557H由Hercules Inc.，Wilmington，Del.出售。適宜的臨時(shí)濕性強(qiáng)度粘合劑包括但不限于合成聚丙烯酸酯。一種適宜的臨時(shí)濕性強(qiáng)度粘合劑是PAREZTM750，它由American Cyanamid of Stanford，Conn出售。適宜的干性強(qiáng)度粘合劑包括這樣一些材料，例如羧甲基纖維素和陽離子聚合物，例如ACCOTM711。該CYPRO/ACCO族干性強(qiáng)度材料由CYTEC ofKalamazoo，Mich獲得。
該紙?jiān)峡梢园撃z劑，用以在該網(wǎng)干燥時(shí)防止某些纖維與纖維之間形成粘接。該脫膠劑與通過干皺工藝提供給該網(wǎng)的能量結(jié)合在一起導(dǎo)致部分網(wǎng)體積減小。在一種實(shí)施方案中，該脫膠劑可以涂覆在兩層或兩層以上層之間形成中間纖維層的纖維上。該中間層的作用在于它是外層纖維之間的脫膠層。因此皺能可以使部分網(wǎng)沿脫膠層脫落。適宜的脫膠劑包括化學(xué)軟化組合物，如在美國專利5,279,767(1994年1月18日授權(quán)給Phan等人)中公開的那些組合物，該文獻(xiàn)公開的內(nèi)容作為參考而引入本文。適宜的可生物降解的化學(xué)軟化組合物公開在美國專利5,312,522(1994年5月17日授權(quán)給Phan等人)、美國專利5,279,767和5,312,522中，這些文獻(xiàn)作為參考而引入本文。這些化學(xué)軟化組合物可以用作脫膠劑，用以抑制在構(gòu)成該網(wǎng)的一層或多層纖維層中纖維與纖維之間發(fā)生粘接。適合在形成網(wǎng)20的一種或多層纖維層中提供脫膠作用的一種合適的軟化劑是造紙?zhí)砑觿?，它包括二酯?接觸硬化的)牛油二甲基氯化胺。一種合適的軟化劑是ADOGEN牌造紙?zhí)砑觿?，它由Witco Company of Greenwich，Conn.制造。
初期的網(wǎng)典型地可以由造紙纖維的水分散液制得，雖然也可以使用在除水以外的液態(tài)分散液。將纖維分散在稠度為約0.1％至約0.3％的載體液體中?？晒┻x擇地并且不受理論的束縛，據(jù)信本發(fā)明適用于潮濕的成型操作過程，在該過程中，纖維分散在稠度低于約50％的載體液體中。在另一種可替換的實(shí)施方案中并且不受理論的束縛，據(jù)信本發(fā)明也適用于氣流法結(jié)構(gòu)，包括由森漿纖維、合成纖維及其混合物構(gòu)成的氣流網(wǎng)。
可以使用常規(guī)的造紙纖維并且可以以常規(guī)方式形成水分散液?？梢允褂贸Ｒ?guī)的造紙?jiān)O(shè)置，從而在Fourdrinier絲上形成初期的網(wǎng)。通過在兩個(gè)移動(dòng)循環(huán)帶之間簡單轉(zhuǎn)移網(wǎng)并借助于不同的流體壓力，可以實(shí)現(xiàn)將初期網(wǎng)與偏向部件聯(lián)系在一起。通過由施加的真空而產(chǎn)生流體壓力差，可以將纖維偏向到偏向部件10中。可以采用任何技術(shù)，如采用Yankee轉(zhuǎn)筒干燥器來干燥該中間網(wǎng)。通過常規(guī)的技術(shù)，如起皺，而使其縮短。
多根纖維還可以以潮濕的纖維網(wǎng)(未示出)提供。優(yōu)選地，它應(yīng)處于這樣一種狀態(tài)，在該狀態(tài)下部分網(wǎng)可有效地偏向到該偏向部分的偏向?qū)Ч苤泻驮趹覓觳糠趾蚗-Y平面之間形成的間隙空間中。
在圖42中，包括纖維501的初期網(wǎng)通過真空撿起鞋18a而由成型絲轉(zhuǎn)移到偏向部件10中?？晒┻x擇地或者另外地，可以將多根纖維或纖維料漿直接(未示出)由頂盒或其它部件沉積在偏向部分10上。循環(huán)帶形式的偏向部件10繞輥19a、19b、19k、19c、19d、19e和19f，以箭頭“B”所示的方向移動(dòng)。
而后，一部分纖維501偏向到偏向部件10的偏向部分中，從而導(dǎo)致一些偏向纖維或其一部分沉積在間隙空間中，該空間由該偏向部件10的懸掛部分49形成。根據(jù)該方法，可以采用機(jī)械以及流體壓力差(單獨(dú)的或其組合)將部分纖維501偏向到偏向部件的偏向?qū)Ч苤?。例如，在如圖42所示的對(duì)流空氣干燥工藝中，真空裝置18b向沉積在該偏向部件10的初期網(wǎng)施加流體壓力差，從而使纖維偏向到偏向部件10的偏向?qū)Ч苤?。偏向方法可以連續(xù)執(zhí)行，這可通過由另一個(gè)真空裝置18c施加附加的真空壓力，從而進(jìn)一步使纖維偏向到偏向部件10的偏向?qū)Ч苤衼韺?shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，部分偏向纖維沉積在如上所述在結(jié)構(gòu)20的懸掛部分49與由其背面22形成的平面或者加強(qiáng)部件50之間形成的間隙空間中。
通過使用在普通轉(zhuǎn)讓的美國專利5,893,965(1999年4月13日授權(quán)給Trokhan等人)中所述的方法，可以較好地實(shí)現(xiàn)使纖維偏向到本發(fā)明的偏向部件10的偏向?qū)Ч苤械牟襟E，該文獻(xiàn)公開的內(nèi)容作為參考而引入本文。根據(jù)該方法，沉積在偏向部件上的網(wǎng)可以用柔韌材料板覆蓋，從而使該網(wǎng)置于該材料板和偏向部件之間，如圖54中所示。該材料板的空氣透過性低于偏向部件的。在一種實(shí)施方案中，該材料板是不能透過空氣的。向該材料板上施加流體壓力差將導(dǎo)致至少部分材料板向偏向部件偏向，并且因此而使至少部分網(wǎng)偏向到該造紙帶的導(dǎo)管中。
據(jù)信如果該方法與本發(fā)明的偏向部件10(具有由懸掛部分形成的間隙空間)結(jié)合在一起使用，則這種方法特別有利。特別是當(dāng)與不能透過流體的柔韌板或者具有較低空氣透過性的材料板結(jié)合使用時(shí)，本發(fā)明用于制造纖維結(jié)構(gòu)500的方法據(jù)信可以施加較高的偏向壓力，但不會(huì)在所形成的纖維結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生針眼。當(dāng)一定量的該纖維在施加流體壓力差的情況下通過該偏向部件時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致這些針眼。該壓力越高，某些纖維與纖維結(jié)構(gòu)分離并且通過該偏向部件的危險(xiǎn)就越大，這樣就在該纖維結(jié)構(gòu)上形成了針眼。這種不能透過流體的板會(huì)阻止這種情況的發(fā)生。同時(shí)，較高的偏向壓力將促使纖維更好地偏向到偏向?qū)Ч芎推虿考?0的間隙空間中，如圖54中所示，其中覆蓋多根纖維的柔韌的材料板用參考數(shù)字600表示。
最后，可以將與偏向部件10連在一起的部分完成的纖維結(jié)構(gòu)從該偏向部件上分開，從而形成本發(fā)明的纖維結(jié)構(gòu)500。
該方法還包括將其中帶有纖維的偏向部件10壓向加壓表面，如Yankee干燥筒28表面的步驟，從而使第一區(qū)域510的密度增高。在某些情況下，對(duì)于置于在加強(qiáng)部件50與懸掛部分49之間形成的間隙中的那些纖維也可以是至少部分的增高其密度。在圖42中，將網(wǎng)壓向Yankee干燥筒的步驟采用壓力輥19k來完成。典型地，這還包括一個(gè)干燥纖維結(jié)構(gòu)的步驟。當(dāng)將偏向部件10壓向網(wǎng)中時(shí)，懸掛部分49將使該網(wǎng)的相應(yīng)部分致密，從而促使產(chǎn)生成品的纖維懸臂部分59。隨后，根據(jù)密度，該纖維結(jié)構(gòu)可以包括三個(gè)多個(gè)微觀區(qū)域第一多個(gè)微觀區(qū)域具有較高的密度，第二多個(gè)微觀區(qū)域包括由第一多個(gè)微觀區(qū)域延伸的纖維圓頂并且具有較低的密度，第三多個(gè)微觀區(qū)域包括由圓頂側(cè)向延伸的纖維懸臂部分并且相對(duì)于第一多個(gè)微觀區(qū)域的高密度和第二多個(gè)微觀區(qū)域的低密度而言具有中等的密度。
實(shí)例本發(fā)明的偏向部件10用每平方英寸包括9個(gè)獨(dú)立偏向?qū)Ч艿牡谝粚?0和每平方英寸包括41個(gè)偏向?qū)Ч艿牡诙?0(“41/9”圖案)制成。導(dǎo)管的幾何形狀是帶有填充環(huán)的菱形(filleted vertices)。第一層30的偏向?qū)Ч?5的累積投影開放面積(∑R)是0.0756平方英寸，第二層偏向?qū)Ч艿睦鄯e投影開放面積為0.0161平方英寸。第一和第二特定形成的開放面積R1和R2(即給定層的累積投影開放面積與給定的表面積的比)計(jì)算結(jié)果為第一層的R1＝68％，第二層的R2＝66％。每一層的厚度為0.020英寸。兩層結(jié)構(gòu)與雙層48×55網(wǎng)帶連接，工業(yè)上稱為疊層、彎曲的雙層帶，它是由Appleton Wire Division of Albany International of Appleton，WI制造的。
根據(jù)改性的TAPPI手板方法，采用如上所說的“41/9”偏向部件10制造紙手板(handsheet)。該手板包括80％NSK(北方軟木牛皮紙)，18％CTMP(化學(xué)熱力學(xué)木漿)和2％桉樹木漿。木漿按照TAPPI標(biāo)準(zhǔn)被分解并且稀釋，從而產(chǎn)生調(diào)整后基重為13磅/3000平方英尺(2小時(shí)后，在70°F和50％RH下)。該手板在本發(fā)明的41/9偏向部件10上直接形成，抽真空且干燥。一旦干燥后，將該手板由偏向部件10上剝離。在圖32至41中所示的幾張顯微照片表示這些手板的截面結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.纖維結(jié)構(gòu)(500)，包括至少一個(gè)第一區(qū)域(510)和一個(gè)第二區(qū)域(540)，該至少第一區(qū)域(510)具有第一高度并且限定了第一平面，而該至少第二區(qū)域(540)包括多個(gè)支撐物，它們由第一平面向外延伸，從而限定第二高度，該纖維結(jié)構(gòu)特征在于該多個(gè)纖維支撐物包括纖維圓頂(530)和纖維懸臂部分(549)，它們在第二高度處由圓頂(530)向旁邊延伸，從而在第一區(qū)域和纖維懸臂部分之間形成基本上空的空袋(560)。
2.如權(quán)利要求1所述的纖維結(jié)構(gòu)(500)，其中至少第一區(qū)域(510)和第二區(qū)域(540)之一包括基本上連續(xù)的且肉眼觀測為單平面的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域、多個(gè)半連續(xù)的區(qū)域、多個(gè)孤立的區(qū)域或者它們的任何組合。
3.如權(quán)利要求1和2所述的纖維結(jié)構(gòu)(500)，其中在至少一個(gè)與第一平面垂直的截面中，第二區(qū)域(540)的各個(gè)纖維支撐物具有在第一高度處測定的橫截面底(B)并具有橫截面周長(P)，該纖維結(jié)構(gòu)的特征在于至少某些支撐物的橫截面周長(P)與所述的至少某些支撐物的相應(yīng)的橫截面底(B)之比(P/B)大于4/1。
4.如權(quán)利要求1、2和3所述的纖維結(jié)構(gòu)(500)，其中第一區(qū)域(510)的密度大于第二區(qū)域(540)的密度，或者其中第二區(qū)域(540)的基重大于第一區(qū)域(510)的基重。
5.如權(quán)利要求1、2、3和4所述的纖維結(jié)構(gòu)(500)，其中各個(gè)纖維支撐物包括纖維圓頂，這些圓頂由第一區(qū)域向外延伸，該纖維結(jié)構(gòu)的特征還在于該支撐物包括從纖維圓頂向側(cè)面延伸的纖維懸臂部分，該纖維懸臂部分包括第三區(qū)域，它相對(duì)于高密度的第一多個(gè)微觀區(qū)域(510)和低密度的第二多個(gè)微觀區(qū)域(540)具有中等密度。
6.夾層纖維結(jié)構(gòu)，包括至少連接在一起的第一薄層(500a)和第二薄層(500b)，該夾層纖維結(jié)構(gòu)的特征在于至少第一薄層(500a)包括具有至少兩個(gè)區(qū)域的纖維結(jié)構(gòu)(500)并且包括第一多個(gè)微觀區(qū)域(510)，它具有第一高度并且限定第一平面，以及第二多個(gè)微觀區(qū)域(540)，它由第一平面向外延伸從而限定第二高度，其中第二多個(gè)微觀區(qū)域(540)包括纖維圓頂(530)以及纖維懸臂部分(549)，這些纖維懸臂部分由在第二高度上的纖維圓頂(530)向側(cè)面延伸。
7.如權(quán)利要求6所述的夾層纖維結(jié)構(gòu)，其中第二夾層(500b)包括具有至少兩個(gè)區(qū)域并且包括第一多個(gè)微觀區(qū)域(510)和第二多個(gè)微觀區(qū)域(540)的纖維結(jié)構(gòu)，微觀區(qū)域(510)具有第一高度并且限定第一平面，微觀區(qū)域(540)由第一平面向外延伸從而限定第二高度，其中第二多個(gè)微型區(qū)域(540)包括纖維圓頂(530)和從第二高度處的纖維圓項(xiàng)(530)側(cè)向延伸的纖維懸臂部分(549)，從而在第一平面與纖維懸臂部分之間形成空袋(560)，該夾層纖維結(jié)構(gòu)的特征在于第一薄層(500a)的懸臂部分(549)置于在該懸臂部分和第二薄層(500b)的第一平面之間形成的空袋(560)中，從而可移動(dòng)地將第一和第二薄層連接在一起，從而第一和第二薄層可以相互以至少一個(gè)側(cè)面方向移動(dòng)，而不會(huì)使所述的夾層撕破或分離。
8.用于制造纖維結(jié)構(gòu)(500)的方法，該結(jié)構(gòu)具有至少兩個(gè)位于非隨機(jī)重復(fù)的圖案上的區(qū)域，該方法包括下列步驟提供一個(gè)偏向部件(10)，其中具有偏向?qū)Ч?；提供多個(gè)纖維，優(yōu)選地選自造紙纖維素纖維、合成纖維或其任意組合；將多個(gè)纖維沉積在偏向部件(10)上；優(yōu)選地通過向多個(gè)纖維施加流體壓差將多個(gè)纖維中的一部分偏向進(jìn)入偏向?qū)Ч苤?，從而形成纖維結(jié)構(gòu)，該方法的特征在于在提供偏向部件(10)的步驟中，該偏向部件(10)包括多個(gè)與加強(qiáng)部件(50)相連并由其中延伸的底(30)以及多個(gè)懸掛部分(49)，該懸掛部分(49)由多個(gè)底(30)側(cè)向延伸并且與加強(qiáng)部件(50)隔開，從而在加強(qiáng)部件(50)與懸掛部分(49)之間形成間隙空間；并且在將多個(gè)纖維部分偏向的步驟中，纖維部分偏向到偏向?qū)Ч苤?，從而造成某些偏向纖維或其部分置于所述的間隙空間中，由此形成多個(gè)支撐物(530)，這些支撐物(530)包括纖維圓頂(530)和纖維懸臂部分(549)，后者由纖維圓頂(530)側(cè)向伸出，其中纖維圓頂(530)由偏向到偏向?qū)Ч苤械睦w維形成并且纖維懸臂部分(549)由偏向到所述的在加強(qiáng)部件(50)與懸掛部分(49)之間形成的間隙空間中的纖維形成。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括將其上帶有纖維結(jié)構(gòu)的偏向部件(10)對(duì)著加壓表面加壓的步驟，從而將部分纖維結(jié)構(gòu)致密化。
10.如權(quán)利要求8和9所述的方法，其中提供偏向部件(10)的步驟包括提供包括至少兩個(gè)面對(duì)面連接在一起的層的偏向部件，其中多個(gè)基體(30)由一層形成，并且多個(gè)懸掛部分(49)由另外一層形成，并且其中至少一層包括基本上連續(xù)的圖案，該連續(xù)圖案具有多個(gè)獨(dú)立的分布在其中的開口，還包括半連續(xù)圖案、由多個(gè)獨(dú)立突起物形成的圖案，或者它們的任意組合。
11.偏向部件(10)，包括帶圖案的、優(yōu)選地可以透過流體的結(jié)構(gòu)(20)，它具有網(wǎng)面(21)和與網(wǎng)面(21)相對(duì)的背面(22)，并且限定了X-Y平面，其中該結(jié)構(gòu)(20)包括多個(gè)基體(30)，它在與X-Y平面垂直的Z-方向上、由X-Y平面延伸，該偏向部件的特征在于該結(jié)構(gòu)(200)包括多個(gè)懸掛部件(49)，它由多個(gè)基體向側(cè)面延伸并且在Z方向上由X-Y平面升高，從而在X-Y平面與懸掛部件(49)之間形成間隙空間。
12.如權(quán)利要求11所述的偏向部件(10)，該偏向部件的特征在于該結(jié)構(gòu)(20)的網(wǎng)面(21)和背面(22)中至少一個(gè)包括基本上連續(xù)的圖案，該連續(xù)的圖案具有多個(gè)獨(dú)立的分布在其中的開口，還包括半連續(xù)的圖案、由多個(gè)獨(dú)立的突起物組成的圖案，或者其任意組合。
13.如權(quán)利要求11和12所述的偏向部件，其特征在于該結(jié)構(gòu)(20)包括多層結(jié)構(gòu)，它由至少兩層面對(duì)面連接在一起的層形成，其中，多個(gè)基體由第一層(30)形成，而多個(gè)懸掛部分(49)由第二層(40)形成，第一層與第二層(30，40)均具有頂表面(31，41)、與該頂表面(31，41)相對(duì)的底表面(32，42)，以及在頂表面與底表面之間在Z方向上延伸的至少一個(gè)偏向?qū)Ч?35，45)，第一層(30)的底表面(32)形成結(jié)構(gòu)(20)的背面(22)，第二層(40)的頂表面(41)形成該結(jié)構(gòu)(20)的網(wǎng)面(21)。
14.如權(quán)利要求11、12和13所述的偏向部件還包括加強(qiáng)部件(50)，該加強(qiáng)部件位于結(jié)構(gòu)(20)的網(wǎng)面(21)和至少部分背面(22)之間，并且優(yōu)選地位于第一層(30)的頂表面(31)與至少部分的背面(22)之間，該偏向部件的特征在于多個(gè)懸掛部分(49)由加強(qiáng)部件(50)升高，從而在加強(qiáng)部件(50)與懸掛部分(49)之間形成間隙空間，其中該加強(qiáng)部件(50)是可以透過流體的，并且優(yōu)選地包括一個(gè)編織部件、氈或其組合。
15.用于制造偏向部件(10)的方法，包括提供第一層(30)，它具有頂表面(31)和與頂表面(31)相對(duì)的底表面(32)，并且限定X-Y平面，第一層(30)還具有可以透過流體的第一導(dǎo)管部分(35)，它在頂表面與底表面(31，32)之間延伸，該方法的特征在于包括下列步驟提供第二層(40)，它具有頂表面(41)、與該頂表面相對(duì)的底表面(42)以及在該頂表面與底表面(41，42)之間延伸的第二導(dǎo)管部分(45)，和將第一層(30)與第二層(40)面對(duì)面連接起來，從而使第一層(30)的頂表面(31)面對(duì)第二層的底表面(42)，其中與第一層(30)的第一導(dǎo)管部分(35)相對(duì)的第二層(40)的部分(49)與X-Y平面隔開，從而在X-Y平面與所述的第二層(40)的部分(49)之間形成間隙空間。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于第一層(30)和第二層(40)中至少一層通過選擇性固化光敏樹脂而制成，而且第一層(30)的頂表面(31)與第二層(40)的底表面(42)中至少一個(gè)保持在部分未固化狀態(tài)，從而使得第一層與第二層在相互接觸時(shí)會(huì)連接在一起。
17.用于將可固化材料固化的方法中的遮蔽罩(110)，該遮蔽罩包括具有頂面(110a)和與該頂面(110a)相對(duì)的底面(110b)的結(jié)構(gòu)，該遮蔽罩(110)還具有透明區(qū)域(112)和不透明區(qū)域(114)的非隨機(jī)性和重復(fù)的圖案，該遮蔽罩的特征在于不透明區(qū)域(114)包括至少第一不透明區(qū)域(114a)和第二不透明區(qū)域(114b)，其中第一不透明區(qū)域(114a)具有第一不透明度，而第二不透明區(qū)域(114b)具有與第一不透明度不同的第二不透明度。
18.如權(quán)利要求17所述的遮蔽罩(110)，其特征在于第一不透明區(qū)域(114a)形成一個(gè)多個(gè)獨(dú)立區(qū)域的不連續(xù)圖案、半連續(xù)圖案、獨(dú)立區(qū)域的圖案或其任意組合。
19.如權(quán)利要求17和18所述的遮蔽罩(110)，其特征在于該不透明區(qū)域(114)包括在至少一個(gè)方向上逐漸變化的梯度不透明度。
20.如權(quán)利要求17、18和19所述的遮蔽罩(110)，其特征在于該遮蔽罩包括三維構(gòu)形(115)圖案，該圖案包括至少從遮蔽罩(110)的頂面(110a)和底面(110b)中之一延伸的突起物，并且包括一個(gè)基本上連續(xù)的圖案、基本上半連續(xù)的圖案、獨(dú)立突起物的圖案或其任意組合。其中突起物(115)的圖案優(yōu)選與透明區(qū)域(112)和不透明區(qū)域(114)結(jié)合形成組合的非隨機(jī)和重復(fù)的圖案。
全文摘要
一種纖維結(jié)構(gòu)，它具有至少限定第一平面且具有第一高度的第一區(qū)域，和由第一平面向外延伸從而限定第二高度的第二區(qū)域，其中第二區(qū)域包括多個(gè)纖維支撐物。至少部分纖維支撐物包括纖維圓頂和在第二高度上由其側(cè)向延伸的纖維懸臂部分。該懸臂部分由第一平面升高，在它們之間形成袋。在與第一平面垂直的截面中，纖維支撐物具有在第一高度下測定的截面基數(shù)和截面周長，其中截面周長與截面基數(shù)之間的比率大于4/1。還公開了夾層纖維結(jié)構(gòu)，它包括至少一個(gè)具有多個(gè)纖維懸臂部分的纖維板。用于制造該纖維結(jié)構(gòu)的方法包括提供多根置于偏向部件上的纖維的步驟，該偏向部件具有背面和與該背面相對(duì)的網(wǎng)面以及偏向?qū)Ч懿糠郑撈驅(qū)Ч懿糠职ǘ鄠€(gè)從由該背面形成的平面升高的懸掛部分，從而在兩者之間形成間隙空間；還包括將纖維偏向?qū)Ч苤械牟襟E，從而使部分偏向纖維置于所述的間隙空間中，由此形成纖維圓頂和由其側(cè)向延伸的懸臂部分。
文檔編號(hào)G03F7/12GK1469953SQ01817321
公開日2004年1月21日 申請(qǐng)日期2001年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月24日
發(fā)明者D·W·卡貝爾, P·D·特羅漢, D W 卡貝爾, 特羅漢 申請(qǐng)人:寶潔公司