CN100532707C - 树脂浸渍环状带的制造方法及用于造纸机和类似产业应用的带 - Google Patents

Abstract

一种制造树脂浸渍环状带结构的方法及带结构，该结构为用于造纸机的长压区压榨机及其它造纸和纸加工应用而设计，需要将牺牲材料(64)以具有10μ(10微米)或更大平均直径的液滴以预定图案施加在基材(12)上。然后将聚合树脂材料(68)沉积到基材上，以覆盖除了之前已施加有牺牲材料的区域(72)以外的所有区域。然后以适合于聚合树脂材料成分的方式使之定形，并除去牺牲材料。然后可选地，可研磨聚合树脂材料，使带具有均匀的厚度、以及平滑的肉眼可见的单面表面。

Description

树脂浸渍环状带的制造方法及用于造纸机和类似产业应用的带

技术领域

本发明部分涉及从网状材料除去水分的装置，特别是从将在造纸机上加工成纸产品的纤维网中除去水分的装置。具体地说，本发明是一种制造树脂浸渍带结构的方法，该结构为用于造纸机的靴型长压区压榨机，以及其它造纸和纸加工应用而设计。

背景技术

造纸过程中，在造纸机成形部，通过将纤维浆沉积到成形织物上，而在成形织物上形成纤维素纤维网。在成形部中，大量水分从浆体中排出，之后，将刚形成的纤维网输送至压榨部。压榨部包括一系列压榨压区，在压区中，纤维网受到所施加的压缩力的作用，从网中除去水分。最后，将纤维网输送至干燥部，干燥部包括加热的干燥转鼓，将纤维网引导着绕行该转鼓。加热的干燥转鼓通过蒸发作用，使网中的水分含量降低至所需水平，以制成纸产品。

能源成本的增加，使我们越来越需要在纤维网进入干燥部之前，从网中除去尽可能多的水分。因为干燥转鼓通常由蒸汽从内部进行加热，所以产生蒸汽的相关成本会很高，尤其是必需从纤维网中除去大量水分的时候。

通常，压榨部已包括一系列压区，压区由成对的相邻圆柱状压榨辊形成。近年来已发现，使用靴型长压榨压区优于使用成对的相邻压榨辊所形成的压区。这是因为在压区中，纤维网可承受压力的时间越长，可从网中除去的水分就越多，因此，之后网中剩余的需要在干燥部中通过蒸发作用除去的水分就越少。

本发明部分涉及靴型长压区压榨机。在这种长压区压榨机中，圆柱状压榨辊和拱形压榨靴形物之间形成压区。压榨靴形物具有圆柱状的凹表面，其曲率半径接近于圆柱形压榨辊的曲率半径。当辊和靴形物彼此紧密地物理相邻时，形成压区，其沿机器方向的长度比双压榨辊之间形成的压区的长度可长5至10倍。因为该长压区可比常规双压榨辊压榨机的压区长5至10倍，所以所谓的停留时间相应地会比在双压榨辊压榨机中的停留时间长，停留时间即纤维网在长压区中受压的时间。因此在造纸机上，纤维网在长压区中的脱水量与使用常规压区所能达到的脱水量相比，会大幅度提高。

靴型长压区压榨机需要使用特殊的带，例如在Dutt(Albany国际公司)的美国专利5,238,537中所示出的带，其所教导的内容在此以引用方式并入本文。该带设计成可以防止压榨织物在固定的压榨靴形物上直接滑动接触而导致加速磨损，压榨织物用来支撑、运载纤维网并使纤维网脱水。这种带必须具有平滑且不可渗透的表面，该表面在润滑油膜上滑过固定靴形物。带以与压榨织物大致相同的速度穿过压区，从而使压榨织物受到的带表面的摩擦最少。

美国专利5,238,537所示出的一种带，是通过用合成聚合树脂浸渍织造底布而制成的，该底布采取无端环状的形式。优选地，该树脂至少在带的内表面上形成某种预定厚度的涂层，从而防止织成底布的纱线与长压区压榨机的拱形压榨靴形物组件直接接触。具体地说，该涂层必须具有平滑且不渗透的表面，以在润滑的靴型物上平稳滑动，并防止任何润滑油渗入带结构，而弄脏一层或多层压榨织物以及纤维网。美国专利5,238,537所示出的带的底布可用单丝纱线以单层或多层组织而织成，并交织成充分敞开的形式，从而使浸渍材料可以完全浸渍织物。这样就排除了在成品带中形成任何空隙的可能性。这种空隙会使带和靴形物之间所用的润滑油穿过带，并弄脏一层或多层压榨织物以及纤维网。底布可以平织，随后缝成环状形式，或者以管状形式织成环状。

当浸渍材料固化成固体状态时，其主要通过机械互锁作用与底布结合，其中，固化的浸渍材料包围底布的纱线。此外，固化的浸渍材料和底布的纱线材料之间可存在某些化学键合或粘接作用。

如美国专利5,238,537所示出的长压区压榨带，在纵向环绕其无端环状形式测量时，长度为约10至35英尺(约3至11米)，而横向跨越其环状形式测量时，宽度为约6至35英尺(约2至11米)，具体根据所要安装的长压区压榨机的尺寸要求而定。由于在用合成聚合树脂浸渍底布之前，需要把底布制成环状形式，所以使这种带的制造复杂化。

通常需要在带的外表面和内表面上都形成具有某种预定厚度的树脂涂层。通过涂覆带的两面，则皮带的织造底布即使不与皮带弯曲的中性轴重合，也会与其更接近。在此情况下，当带在造纸机的辊或类似物上弯曲绕行时，所产生的内应力会使涂层由带的任意一面剥离的可能性减小。

此外，当带的外表面具有某种预定厚度的树脂涂层时，可在该带的外表面上形成沟槽、盲孔或其它凹穴，同时不露出织造底布的任何部分。在压榨压区中，这些特征可供暂时储存从纤维网中压出的水分，该特征通常在树脂涂层固化后的单独的制造步骤中，通过开槽或钻孔来制成。

现有技术中用来制造树脂浸渍环状带结构的方法的特征是，需要有单独的一步或多步制造步骤，使该结构的外表面上具有呈沟槽、盲孔和类似形式的空隙容积，本发明提供了解决这种具体问题的方法。此外，本发明还提供一种可替代的方法，以制造用于其它造纸及纸加工应用中的树脂浸渍环状带结构，例如轧光带及传送带。

发明内容

因此，本发明为一种制造树脂浸渍环状带结构的方法，该结构为用于造纸机长压区压榨机及其它造纸和纸加工应用而设计。该方法包括第一步骤，即提供带的基材。基材可以是之前已用聚合树脂材料浸渍过的材料，聚合树脂材料在基材内表面及外表面上形成涂层。

或者，也可在实施本发明期间，通过在基材表面上沉积聚合树脂材料而涂覆其整个表面，使基材成为不可渗透的。

然后，将牺牲材料以精确的预定图案沉积到基材上，预定图案将会使所制成的带的表面特征化。牺牲材料在基材上形成所需厚度的层，以在此提供模型。牺牲材料以平均直径为10μ(10微米)或更大的液滴沉积。可使用至少一个压电喷头将聚合树脂材料沉积到基材上，然而其它沉积该尺寸液滴的装置，也为本领域中的普通技术人员所公知或将来会开发出来，并可取代压电喷头而使用。随后，将功能性聚合树脂材料沉积到基材上，以覆盖之前未被所需厚度的牺牲材料层所覆盖的区域，即填充由牺牲材料所界定的模型。然后可通过适当的方法使聚合树脂材料定形或固定。

最后，除去刚由树脂涂覆的基材所制成的带上的牺牲材料。通常，牺牲材料通过使用适当的溶剂或加热来除去。在除去牺牲材料之前或之后，可选择研磨所沉积的聚合树脂材料，使其具有均匀的厚度及平滑的肉眼可见的单面表面，或在需要时，使任何已被聚合树脂材料所覆盖的牺牲材料暴露出来，以供之后除去。

在本发明的一个实施例中，如果带尚未具有不渗透性，则将第二功能性聚合树脂材料沉积到刚由基材制成的带上，以填充之前由牺牲材料所占据的区域，使该带不可渗透，并使该带具有不同性能的表面区域。

现将参照以下附图对本发明进行更完整详细的说明。

附图说明

图1为依据本发明方法制造带所用装置的示意图；

图2为内表面具有聚合树脂材料层的基材的剖视图；

图3为基材从图1装置的成像/修补站离开时所呈现的平面图；

图4为基材从图1装置的聚合物沉积站离开时所呈现的平面图；

图5为成品带从图1装置的模型元件除去站及研磨站离开时所呈现的平面图；

图6为如图5所取的剖视图；

图7为带的第二实施例的平面图；

图8为带的第三实施例的平面图；以及

图9为沉积材料的各种代表形状的立体图。

具体实施方式

根据本发明制造带的方法首先要提供基材。通常，基础结构或基材是由单丝纱线所织成的织物。但更广泛地，基材也可为机织、非织造、螺旋链结或针织的织物，由任何用来制造纸机织物的纱线，或用来制造非织造物及非织造织物生产用带的纱线构成，例如由单丝纱线、捻合单丝纱线、复丝纱线和捻合复丝纱线构成。该纱线可由本技术领域中的普通技术人员为此目的而使用的聚合树脂材料中的任意一种挤出而成。所以，可使用聚酰胺族、聚酯族、聚氨酯族、芳香族聚酰胺族、聚烯烃族的树脂，及其它树脂。

或者，基材也可由网眼织物构成，例如在共同转让的Johnson的美国专利4,427,734中所示，其教导内容在此以引用方式并入本文。基材还可为许多美国专利中所示出的各种螺旋链结带，例如Gauthier的美国专利4,567,077中所示，其教导内容在此以引用方式并入本文。

此外，基材还可依据共同转让的Rexfelt等人的美国专利5,360,656所示的方法，通过螺旋缠绕机织、非织造、针织或网眼织物条带而制成，该专利所教导的内容在此以引用方式并入本文。因此，基材包括螺旋缠绕的条状物，其中各螺旋捻圈由连续接缝与下一个捻圈接合，从而使该基材沿纵长方向形成环状形式。

上述形式不能视为仅有的基材的可能形式。可选择使用任何在纸机织物及相关领域中的普通技术人员所使用的各种基材。

当提供基材之后，可通过本领域中的普通技术人员所公知的方法，选择将一层或多层短纤维毛层附设于该基材的单面或双面上。最公知及最常用的方法是针刺法，其中由多个往复的刺针将毛层内的个别短纤维驱入基材内。或者，也可通过水刺法将各短纤维附设在基材上，该方法中极细的高压水柱发挥如同前述的往复刺针的相同作用。应该理解的是，一旦由任意一种上述方法，或本领域中的普通技术人员所知的其它方法，将短纤维毛层附设在基材上之后，其结构会类似于压榨织物，压榨织物是一种在造纸机的压榨部通常用来将湿纸幅脱水的织物。

再或者，基材也可为例如空气或水的流体不能渗透的结构，具有聚合树脂材料涂层，树脂材料至少部分地渗入该结构中，并在两面中的其中一面上形成所需厚度的层。特别是在带将用于长压区压榨机，且在其内表面上需要有一层具有某种预定厚度的聚合树脂材料的情况下，能防止基材与长压区压榨机的拱形压榨靴形物组件直接接触。

根据本发明所制成的带可用作靴型长压区压榨机的长压区压榨带，以及其它造纸和纸加工应用的带，例如轧光带及纸幅传送带。

不论基材是否有附加的短纤维毛层材料，及两面中的其中一面上是否有一层所需厚度的聚合树脂材料，一旦提供基材后，就将其安装在图1示意性示出的装置10上。应该理解的是，基材可为环状形式或在安装于造纸机上的过程中，缝成环状形式。因此，图1所示的基材12应理解为基材12的整体长度的相对较短的部分。

若基材12为环状形式，则最实用的方法是将其绕装在一对辊上，该辊虽未示于图中，但应为纸机织物技术领域中的普通技术人员所熟知。在此情况下，装置10设在基材12的两个走向中的其中一个上，最方便的是顶部走向上，该基材12位于两个辊之间。但是，不论基材是否为环状，在制造过程中优选将基材12置于适度的张力下。此外，为了避免松垂，在基材12穿过装置10时，可用水平支撑件从底部对其进行支撑。

现在更具体地参照图1，在实施本发明的方法时，该图中基材12示为以向上的方向移动通过装置10，装置10包括一连串的几个站，基材12可逐步通过各站而制成带。

各站如下所示：

1.模型元件沉积站14；

2.成像/修补站24；

3.聚合物沉积站36；

4.模型元件除去站48；以及

5.可选的研磨站50。

依据本发明，若之前未用至少部分渗入基材的聚合树脂材料涂层来使例如空气和水的流体不能渗透基材，则首先需要涂覆基材的整个表面，使其成为不可渗透的。可利用装置10的聚合物沉积站36或以其他适合于此目的的装置来完成该步骤。

在聚合物沉积站36中，横轨38、40支撑计量装置，例如大量喷头阵列42，该装置能以横交于基材12通过装置10的方向在横轨上移动，并能沿平行于基材12的运动方向在横轨之间移动，而基材12保持不动。大量喷头阵列42用于将功能性聚合树脂材料沉积到基材12上或其内，使其成为不可渗透的，且可选择在基材上形成所需厚度的层。可使大量喷头阵列42在基材12上通过一次或多次，以沉积所需量的聚合树脂材料。

在完成此初始步骤后，若有需要，则转向第一站。在第一站，即模型元件沉积站14中，压电喷头阵列16安装在横轨18、20上，该阵列可沿横交于基材12通过装置10的运动方向在横轨上移动，也可沿平行于基材12的运动方向在横轨之间移动，可利用该阵列以重复步骤沉积，从而在基材12上以预定图案累积所需量的牺牲材料。或者，如后所述，其它实施本发明所需的沉积小液滴的装置为本领域中的普通技术人员所公知或将来会开发出来，并可用来实施本发明。此外，牺牲材料的沉积不必仅横交于基材的运动方向，还可平行于此移动方向，或旋交于此移动方向，或以任何其它适合于此目的的方式进行。

如果之前未用功能性聚合树脂材料覆盖基材，而使之成为不可渗透的，则牺牲材料会渗入基材中，且需要时在基材上以预定图案形成所需厚度的层。该图案可为离散位置的阵列，该阵列会成为对应的离散孔阵列的最终位置，该离散的孔为带的表面提供空隙容积。在此情况下，牺牲材料沉积到离散位置中并固接在该位置，并会在基材12的表面上突起至预定的高度及/或形状，牺牲材料稍后在带的制造过程中除去，且不会出现在成品带中。总而言之，具有牺牲材料的离散位置构成模型，随后用功能性聚合树脂材料填充该模型，称为功能性树脂是因为该树脂在制造完成后会成为带的功能部件。

或者，牺牲材料也可沉积成半连续网络，例如形成基本遍布基材12的几乎呈线状的半连续网络，使牺牲材料沿着一般为互相平行且等距间隔分开的线条，固接于基材12或者之前用以使该基材具有不渗透性的聚合树脂材料。该线条可为曲线、直线或锯齿状。一般来说，半连续网络由直线或曲线构成，或兼具直线部分和曲线部分，它们互相间隔分开而不会彼此交叉。最后，半连续网络使成品带表面具有多个沟槽，沟槽为从湿纸幅压出的水分提供暂时储存的空隙容积。

又或者，牺牲材料还可沉积成连续网络，该网络基本贯穿基材12表面的二维方向而延伸，并以预定阵列界定多个离散的开放区域。最后，这些离散的开放区域用聚合树脂材料填充，并成为该带表面上由树脂材料所填充的离散区域的最终位置。例如，连续网络可为成品带提供多个十字形的沟槽。要注意的是，在此以前沟槽通常是切入带中的。因为是切割作用，所以，这些沟槽一般是直的或基本是直的。同样，因为是钻孔或切割作用，所以，盲孔一般为圆形。因为本发明具有以最终制成空隙的任何图案来沉积牺牲材料的自由度，所以本发明的优势在于避免了该局限性，使空隙可以以任何所需形状制成。

再参照附图，压电喷头阵列16至少包括一个但优选包括多个由电脑控制的独立的压电喷头，各压电喷头发挥泵的作用，其动作构件为压电元件。若技术上许可，则实施时可利用多达256个压电喷头或更多喷头所组成的阵列。其动作构件为晶体或陶瓷，通过施加电信号使之物理变形。此变形能使晶体或陶瓷发挥泵的作用，在每次接收到适当的电信号时就会物理地喷出一滴液体材料。这样，使用压电喷头响应电脑控制的电信号来重复地供应所需材料液滴，从而以所需形状累积所需材料量的方法，通常称为“按需喷滴”法。

喷头沉积材料的精确度将取决于所要形成的结构的尺寸和形状。所用喷头的类型和所施加材料的粘度也会影响所选喷头的精确度。

再参照图1，压电喷头阵列16从基材12的一边开始，或优选从纵向延伸于其中的基准线开始，贯穿基材12进行纵向和横向移动，而基材12则静止不动，将牺牲材料以具有额定直径为10μ(10微米)或更大如50μ(50微米)或100μ(100微米)的极小液滴的形式沉积成前述图案中的一种。压电喷头阵列16相对于基材12的纵向与横向移动，以及从阵列16的各压电喷头喷出的牺牲材料液滴的沉积，都是由电脑以受控方式来控制的，从而以长、宽和深或高(x、y、z维度或方向)三个平面内受控的形状在基材12上制成牺牲材料的预定图案。在基材12之上可使压电喷头阵列16通过一次或多次，以沉积所需量的牺牲材料。也就是说，通过以重复图案沉积液滴，即通过将液滴叠层于下一液滴之上，可控制牺牲材料在基材12(或预先施加的聚合树脂材料)上的高度或z-方向，该高度或z-方向可为均匀的、变化的或其他按需调整的。

在基材12之上可使压电喷头阵列16通过一次或多次，以沉积所需的材料量，并制成所需形状。在所需形状这一点上，沉积物可采用如图9概括示出的任何一种形状。该形状可为方形、圆锥形、矩形、椭圆形、梯形等具有较粗的底部而向上逐渐变细的形状。当喷头重复通过沉积区域时，依照所选的设计方案而定，所沉积的材料量会以递减的方式层叠。

当已经在横轨18、20之间的区带中横贯基材12完成该图案时，基材12则纵向前进与该区带等宽的量，并重复上述过程，从而在与之前已完成的区带相邻的新区带上制成该预定图案。以此重复方式，可为整个基材12提供预定图案。

或者，压电喷头阵列16仍从基材12的一边开始，或优选从纵向延伸于其中的基准线开始，并相对于横轨18、20保持在固定位置，而基材12则在该阵列之下移动，从而在环绕基材12的纵向条带中将牺牲材料沉积成所需图案。当完成该纵向条带后，压电喷头阵列16会在横轨18、20上横向移动与该纵向条带等宽的量，并重复上述过程，从而在与之前已完成的纵向条带相邻的新的纵向条带中制成该预定图案。以此重复方式，可为整个基材12提供预定图案。

在横轨18、20的一端，设有喷头检查站22，以供检测从各压电喷头喷出的牺牲材料的流量。在该处净化和清洁喷头，从而使任何有故障的喷头单元自动恢复操作。

牺牲材料为固体材料，在加热时迅速熔融，并在冷却时定形，以与基材12牢固连接。牺牲材料可由加热贮存器来供应，牺牲材料在贮存器内保持为液态，并通过加料管线抽到一个或多个压电喷头中。牺牲材料在输出点的粘度，对于限制在基材(或预先施加的聚合树脂材料)上形成的液滴的尺寸和形状，以及最终获得图案分辨率的时间都十分重要。

要注意的是，图案可为随机的图案，在基材上重复的随机图案，或在带与带之间重复的随机或重复的随机图案，以控制品质。

牺牲材料可为非水性并可用溶剂除去的蜡，或水溶性的蜡，例如水溶性聚乙二醇或聚乙烯醇。一般而言，牺牲材料可为能通过压电喷头以极小液滴来输出，且最后可通过不会伤及基材12和其上的任何功能性聚合树脂材料的方式，从基材12上除去的任何材料，该液滴的尺寸范围如前文所述。除了这些要求之外，为了控制牺牲材料在基材12上或其内的分布，牺牲材料在沉积到基材12之后，还必须能尽快地在基材12上固定或定形。

在第二站，成像/修补站24中，横轨26、28支撑数码成像相机30和修补喷头阵列32，相机可横贯基材12的宽度移动，修补喷头阵列可横贯基材12的宽度移动并可在两根横轨26、28之间相对于横轨纵向移动，而基材12保持不动。

数码成像相机30检查所沉积的牺牲材料，以找到半连续或连续图案中的任何故障或遗漏的离散模型元件，或者类似的不规则处，该图案由牺牲材料在基材12上制成。与数码成像相机30配合操作的图案快速识别(FPR)处理器对实际图案和所需图案进行对比。FPR处理器将信号传给修补喷头阵列32，将添加的牺牲材料沉积到检出有故障或遗漏的模型元件上。同样，在横轨26、28的一端也设有修补喷头检查站34，以检测由各修补喷头喷出的材料流量。在该处净化和清洁各修补喷头，从而使任何有故障的修补喷头单元自动恢复操作。

在第三站，即之前已讨论过的聚合物沉积站36中，横轨38、40支撑计量装置，例如大量喷头(bulk-jet)阵列42，该装置能以横交于基材12通过装置10运动的方向而在基材上移动，并能沿平行于基材12的运动方向在横轨之间移动，而基材12保持不动。大量喷头阵列42用于将功能性聚合树脂材料沉积到基材12上除了具有牺牲材料以外的区域，从而填充由牺牲材料在基材12上形成的模型，以在其上形成所需厚度的层。该功能性树脂可为聚氨酯或感光树脂，以及与下述可用压电喷头沉积的树脂相同的其它树脂的类别。大量喷头阵列42在基材12上留下一层均匀厚度的功能性聚合树脂材料，优选等于或小于基材12上的可除去材料区的厚度。在基材12上可使大量喷头阵列42通过一次或多次，以沉积所需的聚合树脂材料量。

如果需要将所用的聚合树脂材料定形或固定，则在横轨38、40上安装定形装置44，并在大量喷头阵列42之后横越基材12，以定形或固定所沉积的材料。定形装置44可为热源，例如红外线、热空气、微波或激光源；或为冷空气；或紫外光源，或可见光源，根据所用聚合树脂材料的需要进行选择。

应该理解的是，功能性聚合树脂材料在沉积于基材上之后，也需要固定在基材12上。用来定形或固定功能性聚合树脂材料的方式取决于其本身的物理及/或化学要求。感光聚合物用光来固化，而热熔材料则通过冷却来定形。水性胶乳和分散物先干燥再加热固化，而反应性体系则受热固化。因此，功能性聚合树脂材料可通过固化、冷却、干燥或其任意组合来定形。

同样，在横轨38、40的一端，设有大量喷头检查站46，以检测由各大量喷头喷出的材料流量。在该处净化和清洁各大量喷头，从而使任何有故障的大量喷头单元自动恢复操作。

或者，聚合树脂材料也可通过下述方法沉积到基材12上或其内(或前述的预先施加的聚合树脂材料上或其内)：喷涂、刮涂、单次螺旋涂布(SPS)、多次薄层涂布的方法(MTP)，或任何本领域中公知的可将液体材料施加于纺织基材上的其它方法。

第四站为模型元件除去站48。在该处，通过适当的方式除去原有的沉积到模型元件沉积站14中的牺牲材料。例如，若牺牲材料为蜡，则模型元件除去站48可包括适当温度的热源，以熔化蜡，使其能从基材12上流走。另一方面，若牺牲材料为可用溶剂除去的材料，则模型元件除去站48可用例如为水的适当溶剂提供处理，通过例如喷洒或浸渍处理。实际上，可将基材12沿弯曲路径导入及导出溶剂槽，使基材能得到冲洗，从而更有效地除去牺牲材料。或者，该弯曲路径也可完全位于搅动的溶剂槽内。通过提高该槽的温度，能更有效地进行牺牲材料的除去操作。

无论如何，牺牲材料的除去以不会破坏基材12及其上的功能性聚合树脂材料的方式来进行，并在基材12上留下所需图案的功能性树脂。

在这一点上，在某些应用中会需要用功能性聚合树脂材料填充之前已具有牺牲材料的区域，该功能性聚合树脂材料与以上所施加的在基材12上填充之前由牺牲材料所形成模型的功能性聚合树脂材料不同。要注意的是，因为通过填充由牺牲材料所形成的模型，会自动使带本身成为不可渗透的，所以通过如此操作，可不用预先施加聚合树脂材料，就能使基材成为不可渗透的。

如果第一次使用的功能性聚合树脂材料是亲水性材料，则会需要施加疏水的功能性聚合树脂材料，来填充之前由牺牲材料所占据的区域，从而使带具有均匀厚度，并在带的表面上兼具亲水性区域和疏水性区域。随后，这种带可用作纸幅传送带。聚合物沉积站36可用于将第二功能性聚合树脂材料施加在之前由牺牲材料所占据的区域中。

最后，可选的第五站即最末站为研磨站50，在该处采用适当的研磨使聚合树脂材料具有均匀的厚度，和平滑的肉眼可见的单面表面。应该理解的是，研磨站50也可设在模型元件除去站48之前，使任何会被聚合树脂材料所覆盖的牺牲材料暴露出来。在任何一种情况下，可选的研磨站50都包括具有研磨表面的辊以及设在基材12的另一面上的另一个辊或支撑表面，以确保研磨能导致均匀厚度和平滑的肉眼可见的单面表面。

现在参照图2的实例，其为内表面上具有聚合树脂材料层的基材12的剖视图。该基材12用在制造长压区压榨带的地方。基材12由纵向纱52和横向纱54以多层组织织成。结节56呈现在基材12的表面上，在该处，交织于横向纱54之上的纵向纱52可从基材12的外表面58看到。基材12的内表面60由聚合树脂涂层62构成。

聚合树脂涂层62可防止基材12滑动接触以及摩擦而磨损，当内表面60滑过长压区压榨机的润滑的拱形压榨靴形物时会产生磨擦。聚合树脂还渗入基材12内，使其不能透油和透水。聚合树脂涂层62可为聚氨酯，且优选为其100％的固体成分，以免在固化过程中形成气泡，固化过程在聚合树脂施加在基材12上之后进行。固化之后，可将聚合树脂涂层62研磨并抛光，使其具有平滑表面和均匀的厚度。

图3是基材12从成像/修补站24离开时所呈现的平面图。如图所示，基材12的外表面58包括多个牺牲材料的模型元件64，该模型元件以离散位置的阵列形式排成预定图案，该离散位置将成为对应的离散孔阵列的最后位置，离散孔在所制造的带表面上提供空隙容积。

图4为基材12从聚合物沉积站36离开时所呈现的平面图。此时，基材12可恰当地称为中间产品带66，即，意味着带处在其制造过程的中间阶段。聚合树脂材料68覆盖基材12中由牺牲材料的模型元件64所占据位置以外的区域。

图5为成品带70从模型元件除去站48和研磨站50离开时所呈现的平面图。在之前由牺牲材料模型元件64所占据位置以外的区域，带70都含有功能性聚合树脂材料68，除去牺牲材料会留下聚合树脂材料68，以及多个排成预定图案的离散孔72。

图6为成品带70沿图5所示截线所取的剖视图。在本实例中，在基材12上除了由离散孔72所代表以外的区域，聚合树脂材料68都形成所需厚度的层。

可替代的带的实施例示于图7和图8中。图7为带74的平面图，其基材12的外表面上具有多个由聚合树脂材料形成预定阵列的离散区域76，使带74的表面上具有许多十字形的沟槽78。

图8为带80的平面图，在其表面上具有聚合树脂材料的半连续网络。半连续网络基本上呈线条的方式延伸几乎遍及整个带80。半连续网络的各部分82基本呈直线延伸，并平行于组成网络的其它部分。各部分82均为聚合树脂材料，并且是这样的平坦区域，其和与之相邻的部分82在一起在其间形成沟槽84。平坦区域还可具有不平行的分界线和贯穿其中的变化的横截面，例如梯形。

在本发明的可替代实施例中，模型元件沉积站14、成像/修补站24及聚合物沉积站36，也可调整为以螺旋技术由基材12制成带，而非如前文所述的沿横机器方向进行。在螺旋技术中，模型元件沉积站14、成像/修补站24及聚合物沉积站36从基材12的一边开始，例如，图1的左手边，并在基材12沿图1所示方向移动时，逐渐地横越基材12进行移动。将各站14、24、36及基材12的移动速度设成，使成品带上的所需图案以连续方式在基材12上螺旋。在此可替代的方案中，当各螺圈通过定形装置44底下时，聚合物沉积站36所沉积的聚合树脂材料可部分定形或固定，并在基材12全部通过装置10处理后，完全定形。

或者，在压电喷头阵列16以所需图案将牺牲材料沉积到环绕基材12的纵向条带中时，成像/修补站24及聚合物沉积站36也可保持在与压电喷头阵列16对齐的固定位置，而基材12在其下移动，使成品带中的所需图案施加于环绕基材12的纵向条带上。当该纵向条带完成后，压电喷头阵列16、成像/修补站24及聚合物沉积站36横向移动与纵向条带等宽的量，并在与之前已完成条带相邻的新的纵向条带上重复进行该过程。以此重复方式，能将整个基材12完全加工成带。

此外，在加工材料时，整个装置可保持在固定位置。应该理解的是，该材料并不需要是全宽度的带，也可为例如在Rexfelt的美国专利5,360,656中所披露的材料条，然后再制成全宽度的带，该专利所披露内容在此以引用方式并入本文。在完全加工后，条带可为未缠绕的，并将其卷在一组辊上。可收存这些成卷的制带材料，然后可采用例如刚刚提到的上述美国专利中的教导内容，来制成环状的全宽度结构物。

功能性聚合树脂材料的性能，例如耐磨性和抗氧化性，对带的耐用性非常重要。除了前文所述的功能性聚合树脂材料的固化、定形或反应时间的重要性之外，如前所述，树脂材料在输出至带时的粘度也很重要。更具体地说，在本发明的另一个实施例中，聚合物沉积站36包括取代大量喷头阵列42的第二压电喷头阵列。在该处，使用压电喷头阵列将聚合树脂沉积于基材12上或其内的除了填充有牺牲材料的区域以外的区域，聚合树脂材料的选择受下述需求所限制：在输出时，即聚合树脂材料在压电喷头的喷嘴内准备沉积时，其粘度应为100cps(100厘泊)或更小，从而使各压电喷头能以固定的液滴输出速度来提供聚合树脂材料。

可用压电喷头阵列或大量喷头阵列来施加的聚合树脂材料包括以下四类：

1.热熔性材料及湿气固化的热熔性材料；

2.基于聚氨酯及环氧树脂的两组分反应体系；

3.由聚氨酯、聚酯、聚醚和硅酮所衍生的反应性丙烯酸酯单体和丙烯酸酯低聚物组成的感光聚合物组合物；以及

4.包括丙烯酸树脂与聚氨酯的水性胶乳和水性分散物以及微粒填充混合物。

如前所述，只要输出时聚合树脂材料的粘度小于100cps(100厘泊)，压电喷头阵列就能以极小的液滴形式来供应该聚合树脂材料，该液滴的平均直径为10μ(10微米)或更大。此外，压电喷头阵列可以以高精确度的一次一层的方式沉积聚合树脂材料，因此不必研磨由该树脂材料所形成的涂层表面，就能达到均匀的厚度，并使本领域中的普通技术人员能够控制涂层的z-方向形状。也就是说，压电喷头阵列能精确沉积聚合树脂材料，使表面不必研磨就十分平坦，或者作为另一种替代方案，该表面会具有某种预定的三维结构。此外，在此实施例中，压电喷头阵列中的单独的压电喷头中的部分可用来沉积一种聚合树脂材料，例如亲水性聚合树脂材料，而其它喷头可用来沉积另一种不同的聚合树脂材料，例如疏水性聚合树脂材料，以制成具有一种以上的聚合树脂材料微区的表面。

对于本领域技术人员来说，可以容易地对上述实施方案进行多种修改和改进，或应用于其它领域，而不偏离本发明的目的、精神和范围。所有这些改动均在本发明权利要求范围内。尤其是，虽然以上披露了压电喷头用来在基材的预定位置上沉积牺牲材料，且也可用来沉积功能性聚合树脂材料，但实施本发明所需的沉积小液滴的其它装置也为普通技术人员所公知，或将来可开发出来，并且这些装置可用来实施本发明。例如，在需要较大尺度图案以使最后元件形如圆的半球体的制造过程中，相对较大的，甚至单独的树脂沉积喷嘴，也可用来构成整个喷头阵列。使用这种装置也在本发明的权利要求范围内。

Claims (73)

1.一种制造树脂浸渍的环状带结构的方法，所述环状带结构为用于造纸机的长压区压榨机、以及其它造纸和纸加工应用而设计，所述方法包括以下步骤：

a)提供所述带的基材；

b)以受控方式将牺牲材料沉积到所述基材上，以控制沉积的所述材料的x、y、z尺寸，制成沉积物的预定图案，其中，各沉积物包括一个或多个牺牲材料的液滴，以及，所述预定图案形成具有功能性外观的所述带结构的表面；

c)将功能性聚合树脂材料沉积到所述基材上，以覆盖其中没有所述牺牲材料的区域；

d)至少部分定形所述功能性聚合树脂材料；以及

e)从所述基材除去所述牺牲材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲材料以液滴沉积，所述液滴具有10微米或更大的额定直径。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤b)至e)在横向延伸贯穿所述基材的连续区带上依次进行。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤b)至e)在纵向延伸环绕所述基材的连续条带上依次进行。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤b)至e)螺旋环绕所述基材而进行。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤b)中，所述的预定图案包括多个以预定阵列形成的离散位置。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤b)中，所述预定图案包括连续网络，所述连续网络以预定阵列形成多个离散的开放区域。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤b)中，所述的预定图案包括基本遍布所述基材延伸的半连续网络。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤b)中，所述牺牲材料以所述预定图案在所述基材上形成所需厚度的均一图案或随机图案层。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤b)中，所述牺牲材料由压电喷头阵列进行沉积，所述压电喷头阵列至少包括一个由电脑控制的独立压电喷头。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲材料是可通过加热除去的蜡。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲材料是可用溶剂除去的材料。

13.根据权利要求1所述的方法，在所述步骤b)与c)之间，还包括以下步骤：

i)检查所述牺牲材料的实际图案，以测出所述实际图案和所述预定图案的一致性；以及

ii)修补所述牺牲材料的所述实际图案，以消除其与所述预定图案的偏差。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述检查步骤由与数码成像相机配合操作的图案快速识别处理器进行。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述修补步骤通过与所述图案快速识别处理器连接的修补喷头阵列进行。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤c)中，所述功能性聚合树脂材料在所述基材上形成所需厚度的层。

17.根据权利要求1所述的方法，其中所述功能性聚合树脂材料为聚氨酯。

18.根据权利要求1所述的方法，其中所述功能性聚合树脂材料为感光树脂。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述定形步骤通过将所述感光树脂暴露于光化辐射而进行。

20.根据权利要求1所述的方法，其中所述定形步骤通过将所述功能性聚合树脂材料暴露于热源而进行。

21.根据权利要求1所述的方法，其中所述定形步骤通过将所述功能性聚合树脂材料暴露于冷空气而进行。

22.根据权利要求1所述的方法，其中所述定形步骤通过将所述功能性聚合树脂材料暴露于光化辐射而进行。

23.根据权利要求1所述的方法，其中所述功能性聚合树脂材料选自由下列材料组成的组：

(1)热熔性材料及湿气固化的热熔性材料；

(2)基于聚氨酯及环氧树脂的两组分反应体系；

(3)由聚氨酯、聚酯、聚醚和硅酮所衍生的反应性丙烯酸酯单体及丙烯酸酯低聚物组成的感光聚合物组合物；以及

(4)包括丙烯酸树脂与聚氨酯的水性胶乳和水性分散物以及微粒填充混合物。

24.根据权利要求1所述的方法，其中所述除去步骤通过加热进行。

25.根据权利要求1所述的方法，其中所述除去步骤通过适当溶剂的作用进行。

26.根据权利要求1所述的方法，其中在所述步骤a)和b)之间，还包括将聚合树脂材料沉积到所述基材上的步骤，以涂覆其整个表面，并使所述基材不可渗透。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述聚合树脂材料通过大量喷头阵列沉积到所述基材上。

28.根据权利要求1所述的方法，该方法包括提供基材的所述步骤，所述基材取自基本由机织物、非织造物、螺旋形成物、螺旋链结物、针织物、网眼织物或材料条组成的组，所述的材料条最终缠绕形成宽度大于所述条宽的带。

29.根据权利要求26所述的方法，其中所述聚合树脂材料通过压电喷头阵列进行沉积，所述压电喷头阵列至少包括一个由电脑控制的独立压电喷头。

30.根据权利要求26所述的方法，其中所述聚合树脂材料通过喷涂沉积。

31.根据权利要求26所述的方法，其中所述聚合树脂材料通过刮涂沉积到所述基材上。

32.根据权利要求26所述的方法，其中所述聚合树脂材料通过单次螺旋涂布沉积到所述基材上。

33.根据权利要求26所述的方法，其中所述聚合树脂材料通过多次薄层涂布沉积到所述基材上。

34.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤c)中，所述功能性聚合树脂材料通过大量喷头阵列沉积到所述基材上。

35.根据权利要求26所述的方法，其中所述功能性聚合树脂材料通过压电喷头阵列进行沉积，所述压电喷头阵列至少包括一个由电脑控制的独立压电喷头。

36.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤c)中，所述功能性聚合树脂材料通过喷涂沉积。

37.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤c)中，所述功能性聚合树脂材料通过刮涂沉积到所述基材上。

38.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤c)中，所述功能性聚合树脂材料通过单次螺旋涂布沉积到所述基材上。

39.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤c)中，所述功能性聚合树脂材料通过多次薄层涂布沉积到所述基材上。

40.根据权利要求1所述的方法，其中沉积第一功能性聚合树脂材料，并沉积不同于第一功能性聚合树脂材料的第二功能性聚合树脂材料。

41.根据权利要求40所述的方法，其中一种聚合树脂材料是亲水性的，以及另一种聚合树脂材料是疏水性的。

42.根据权利要求40所述的方法，其中所述基材用聚合树脂材料浸渍，使其在沉积所述牺牲材料和所述功能性聚合树脂材料之前已成为不可渗透的。

43.根据权利要求26所述的方法，其中所述聚合树脂材料以具有单面表面的均匀厚度层或具有三维结构表面的非均匀厚度层沉积到所述基材上。

44.根据权利要求40所述的方法，在所述步骤e)之后，还包括将所述的第二功能性聚合树脂材料沉积到所述基材上的步骤，以覆盖并填充之前由所述牺牲材料覆盖的区域。

45.根据权利要求44所述的方法，其中一种所述功能性聚合树脂材料是亲水性的，以及另一种所述功能性聚合树脂材料是疏水性的。

46.根据权利要求1所述的方法，还包括对所述基材上的所述功能性聚合树脂材料进行研磨的可选步骤，以使所述功能性聚合树脂材料具有均匀的厚度以及平滑的、肉眼可见的单面表面。

47.一种树脂浸渍的环状带结构，所述的带为用于造纸机的长压区压榨机、以及其它造纸和纸加工应用而设计，所述带包括：

基材；

沉积到所述基材上的聚合树脂涂层；以及

x、y、z尺寸受控的空隙的图案，所述图案通过在聚合树脂涂层中除去牺牲材料而形成，其中，所述的带通过包括下列步骤的方式制成

a)提供所述带的基材；

b)以受控方式将牺牲材料沉积到所述基材上，以控制沉积的所述材料的x、y、z尺寸，制成沉积物的预定图案，其中，各沉积物包括一个或多个牺牲材料的液滴，以及，所述预定图案形成具有功能性外观的所述带结构的表面；

c)将功能性聚合树脂材料沉积到所述基材上，以覆盖其没有所述牺牲材料的区域；

d)至少部分定形所述功能性聚合树脂材料；以及

e)从所述基材除去所述牺牲材料。

48.根据权利要求47所述的带结构，其中所述牺牲材料以液滴沉积，所述液滴具有10微米或更大的额定直径。

49.根据权利要求47所述的带结构，还包括对所述基材上的所述功能性聚合树脂材料进行研磨的可选步骤，以使所述功能性聚合树脂材料具有均匀的厚度以及平滑的、肉眼可见的单面表面。

50.根据权利要求47所述的带结构，其中所述步骤b)至e)在横向延伸贯穿所述基材的连续区带上依次进行。

51.根据权利要求47所述的带结构，其中所述步骤b)至e)在纵向延伸环绕所述基材的连续条带上依次进行。

52.根据权利要求47所述的带结构，其中所述步骤b)至e)螺旋环绕所述基材而进行。

53.根据权利要求47所述的带结构，其中，在所述步骤b)中，所述的预定图案包括多个以预定阵列形成的离散位置。

54.根据权利要求47所述的带结构，其中，在所述步骤b)中，所述预定图案包括连续网络，所述连续网络以预定阵列形成多个离散的开放区域。

55.根据权利要求47所述的带结构，其中，在所述步骤b)中，所述的预定图案包括基本遍布所述基材延伸的半连续网络。

56.根据权利要求47所述的带结构，其中，在所述步骤b)中，所述牺牲材料以所述预定图案在所述基材上形成所需厚度的均一图案或随机图案层。

57.根据权利要求47所述的带结构，其中，在所述步骤b)中，所述牺牲材料由压电喷头阵列进行沉积，所述压电喷头阵列至少包括一个由电脑控制的独立压电喷头。

58.根据权利要求47所述的带结构，其中所述牺牲材料是可通过加热除去的蜡。

59.根据权利要求47所述的带结构，其中所述牺牲材料是可用溶剂除去的材料。

60.根据权利要求47所述的带结构，其中所述功能性聚合树脂材料选自由下列材料组成的组：

(1)热熔性材料及湿气固化的热熔性材料；

(2)基于聚氨酯及环氧树脂的两组分反应体系；

(3)由聚氨酯、聚酯、聚醚和硅酮所衍生的反应性丙烯酸酯单体及丙烯酸酯低聚物组成的感光聚合物组合物；以及

(4)包括丙烯酸树脂与聚氨酯的水性胶乳和水性分散物以及微粒填充混合物。

61.根据权利要求47所述的带结构，其中在所述步骤a)和b)之间，还包括将聚合树脂材料沉积到所述基材上的步骤，以涂覆其整个表面，并使所述基材不可渗透。

62.根据权利要求61所述的带结构，其中所述聚合树脂材料通过大量喷头阵列沉积到所述基材上。

63.根据权利要求61所述的带结构，其中所述聚合树脂材料通过喷涂沉积。

64.根据权利要求61所述的带结构，其中所述聚合树脂材料通过刮涂沉积到所述基材上。

65.根据权利要求61所述的带结构，其中所述聚合树脂材料通过单次螺旋涂布沉积到所述基材上。

66.根据权利要求61所述的带结构，其中所述聚合树脂材料通过多次薄层涂布沉积到所述基材上。

67.根据权利要求61所述的带结构，其中所述功能性聚合树脂材料通过压电喷头阵列进行沉积，所述压电喷头阵列至少包括一个由电脑控制的独立压电喷头。

68.根据权利要求47所述的带结构，其中沉积第一功能性聚合树脂材料，并沉积不同于第一功能性聚合树脂材料的第二功能性聚合树脂材料。

69.根据权利要求67所述的带结构，其中所述聚合树脂材料以具有单面表面的均匀厚度层或具有三维结构表面的非均匀厚度层沉积到所述基材上。

70.根据权利要求68所述的带结构，在所述步骤e)之后，还包括将所述的第二功能性聚合树脂材料沉积到所述基材上的步骤，以覆盖并填充之前由所述牺牲材料覆盖的区域。

71.根据权利要求47所述的带结构，还包括提供基材的所述步骤，所述基材取自基本由机织物、非织造物、螺旋形成物、螺旋链结物、针织物、网眼织物或材料条组成的组，所述的材料条最终缠绕形成宽度大于所述条宽的带。

72.根据权利要求47所述的带结构，其中所述预定图案形成平行沟槽的半连续网络。

73.根据权利要求47所述的带结构，其中所述预定图案形成十字沟槽的连续网络。

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