CN1070966C - 由毛毯层和光敏树脂层构成的纸幅构图装置 - Google Patents

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Abstract

本发明包括用于生产造纸纤维的纸幅的装置(200)。该装置包括脱水毛毯层(220)，它具有位于第一高度处的面对纸幅的第一毛毯表面(230)及在其反面的第二毛毯表面(232)，以及由光敏树脂制成的纸幅构图层(250)。纸幅构图层(250)渗入第一毛毯表面(230)，并从第一毛毯表面延伸出来，从而在不同于第一高度的第二高度处形成与纸幅相接触的顶表面(260)。本发明还包括生产具有毛毯层和纸幅构图层的纸幅支承装置的方法。

Description

由毛毯层和光敏树脂层构成的纸幅构图装置
本发明涉及一种带有毛毯层和光敏树脂层的纸幅构图装置以及制造该装置的一种方法。
纸张，如卫生纸、纸巾、化妆纸，都已广泛地应用于整个民用和工业领域。为使这些纸制品更加被消费者所喜爱，人们做了许多努力。在1976年11月30日授予Morgan等人的美国专利3994771中例举了为消费者提供优先选用的具有一定松密度和柔韧性的纸制品的一种方法。提高松密度和柔韧性也可以如1980年3月4日授予Trokhen的美国专利4191609中所示的通过对纸设置双面交错的压榨和非压榨区的方式来实现。
为消费者提供优先选用的薄页纸制品的另一种方法是对纸张进行干燥处理以提高纸制品的松密度、抗拉强度和脆裂强度。在1987年1月20日授予Trokhan的美国专利4637859中列举了以这种方法生产的纸张的一些实例。另外。如1985年4月30日颁布的美国专利4514345中所示，不使用大量纤维素纤维，而是通过设置不同的定量的区就可使纸张结构更结实。
造纸厂也努力通过提供纸制品的美学外观使纸制品更加吸引消费者。例如，在纸制品被干燥后对纸制品进行压花处理已是很普遍的了。在1976年3月9日授予Appleman的美国专利239137中列举了由Procter and GambleCompany公司销售的纤维素纸巾制品上所出现的一种压花图案。在1971年1月19日授予Nystrand的美国专利3556907、1975年2月18日授予Nystrand的美国专利3867225和1968年12月3日授予Wells的美国专利3414459中也都对压花工艺进行了阐述。
然而，压花工艺一般是以牺牲纸张的其它性能为代价来改进纸的外观，特别是对已干燥的纸幅进行压花处理破坏了纤维结构中纤维之间的结合，这种破坏的发生是因为纤维之间的结合是在干燥初始纤维浆时形成和固定的。经过干燥后的纸张结构，由于压花使纤维垂直于纸张结构的平面移动破坏了纤维之间的结合。纤维之间结合的破坏导致了干燥纸幅的抗拉强度的降低。另外，通常是对来自干燥烘缸的干燥纸幅进行起皱处理后才进行压花处理。起皱处理后进行压花处理则会破坏已加工在纸幅上的起皱图案。例如，因为压实或伸展起皱图案，压花处理会消除纸幅的一部分起皱图案，这样的结果是不希望出现的，因为起皱图案提高了干燥纸幅的柔软性和柔韧性。
另外，对纸张结构进行干燥压花会延伸或拉长纸在压花部位的周长。结果，相对于没有压花的纸幅部分，压花部位周围的纸张结构的厚度变薄。
造纸中使用的毛毯已为大家所熟知。在授予Justus的美国专利3537954中提出了用带有沿毛毯外表面机器垂直方向走向的纱线的毛毯对纸幅赋予起皱图案。在授予Hulit等人的美国专利4309246中提出了在毛毯和印模织布之间挤压纸幅。在授予Turunen等人的美国专利4144124中提出了带有一对环形织物的的双长网造纸机，该双长网可以是毛毯。其中一个环形织物把纸幅送至压榨部，压榨部包括把纸幅送至压榨部的环形织物、另一环形织物和对纸幅进行图案加工的网线。1993年12月20日以Ampulski等人的名字申请的美国专利申请编号08/170140，题目为“纸页压模方法”(“Method of Pressingand Molding a Paper Sheet”)提出了一种采用脱水毛毯进行纸幅成形和脱水的工艺。
授予Eklund的美国专利4446187提出了一种可用于成型、压榨和干燥的多孔网带的片状部件，包括可用作压榨毛毯和干燥毛毯。这种片状部件还包括一个薄膜及粘接在一起的加强结构。该薄膜可以由带孔的塑料制成。Eklund指出希望生产的网带要尽可能地平坦以形成均匀的压力分布，从而避免成品纸形成粗糙的表面结构。Eklund还指出通过在薄膜上采用适宜的孔径和孔的布置，可以获得具有非常均匀压力分布的脱水网带。
授予Lefkowitz的美国专利4740409提出了一种非纺织网带，该非纺织网带有与机器方向平行的纱线和环绕机器方向纱线的互连的垂直于机器方向的聚合材料。这些垂直于机器方向的聚合材料带有贯穿网带的互相隔开的细孔。
于1992年10月15日以Buchanan等人的名字在专利合作条约(PCT)出版物上发表并转让给SCAPA集团的专利PCT公开号WO 92/17643提出了一种用于生产造纸网带的基布，该基布包括呈网孔状的热塑材料的叠置层。Buchanan指出基布可包括在压印毛毯中。
于1991年10月3日以Sayers等人的名字在专利合作条约(PCT)出版物上发表并转让给SCAPA集团的专利PCT公开号PCT公开号WO 91/14558提出了一种通过固化光辐射可固化的聚合材料制造造纸用多孔聚合树脂材料的方法。Sayers等人指出这种多孔结构可以和纺织品结合起来制成造纸脱水毛毯。1985年4月30日授予Johnson等人的美国专利4514345指出了一种生产带有光敏树脂的多孔部件的方法。
1991年7月19日以Rasch等人的名义申请的美国专利申请编号No07/718452，题目为“大张、图案清晰、美观的纸页及其生产装置”(Tissue PaperHaving Large Scale,Aesthetically Discernible Patterns and Apparatus for MakingSame”)，提出了一种带有至少三个肉眼可辨别的区的单层纸。Rasch等人指出这三个区可通过起皱频率、高度或不透明度等感光性能清晰分辨出来。Rasch等人指出不透明度随着某一区域的密度的增加而增加。Rasch等人还指出相邻二区域之间的高度差可以通过相邻塑变部件的顶端高度差施加给纸页。尽管Rasch等人的纸结构比压花纸张结构有了改进，但还需要使纸产品具有比Rasch等人所研究的结构更清晰的图案。因此，造纸领域所关注的一直是寻求生产图形清晰美观而又不损害纸幅性能的造纸方法。
相应地，本发明的一个目的就是提供一种适合于生产具有清晰图案纸的纸幅构图装置。
本发明的另一个目的就是提供带有脱水毛毯层和光敏树脂层的纸幅构图装置。
本发明的又一个目的就是提供一种制造纸幅构图装置的方法。
本发明包括一种用于生产造纸纤维的纸幅的装置。该装置包括：具有第一高度的面对纸幅的第一毛毯表面及在其反面的第二毛毯表面的脱水毛毯层，和由光敏树脂组成的纸幅构图层。该纸幅模型层渗入到第一毛毯表面内，并从第一毛毯表面延伸，形成不同于第一毛毯表面的第一高度的第二高度的纸幅接触的顶表面。
本发明还包括制造带有毛毯层和纸幅构图层的纸幅支承装置的方法。该方法包括以下步骤：提供带有第一毛毯表面和在其反面第二毛毯表面的脱水毛毯层；提供液态光敏树脂；提供光辐射源；把液态光敏树脂加到脱水毛毯的第一表面上；对脱水毛毯的第一表面上的一部分液态光敏树脂用光辐射进行曝光；固化至少一部分光敏树脂以形成具有预定图案且从脱水毛毯的第一表面延伸出来的树脂层。
尽管本说明书的权利要求特别指出并明确给出了本发明权利要求范围，但参照附图所进行的下述说明可以对本发明予以更好的理解，其中相同部件都用同一参数标明。
图1是造纸用装置的平面图，该装置包括脱水毛毯层和与脱水毛毯层相连并有连续网状纸幅接触顶表面的纸幅构图层。
图2是图1中装置的剖面图，它表明脱水毛毯层具有第一高度的面对纸幅的第一毛毯表面和在其反面的第二毛毯表面，同时表明纸幅构图层渗入第一毛毯表面而不贯穿脱水毛毯层的整个厚度，纸幅构图层从第一毛毯表面延伸出来形成不同于第一高度的第二高度的接触纸幅的顶表面。
图3是另一造纸装置实施方案的平面图，该装置包括带有面对纸幅第一表面的脱水毛毯层和渗入第一毛毯表面的纸幅构图层，该纸幅构图层从第一毛毯表面延伸出来，且具有不连续的接触纸幅的顶表面。
图4是一造纸用装置实施方案的照相平面图，该装置包括带有面对纸幅的第一表面的脱水毛毯层和渗入第一毛毯表面的纸幅构图层，纸幅构图层带有许多离散的纸幅构图部件。
图5是根据本发明所生产的纸张结构的剖面图，该纸张结构有把处于不同高度的第一区和第二区连接起来的过渡区，其中过渡区的厚度大于第二区的厚度、大于或等于第一区的厚度。
图6A是根据本发明所生产的纸张结构的剖面显微照相图。
图6B是图6A的显微照相图，它标明了高度参照线。
图7是根据本发明所生产的纸张结构的照相图。
图8是根据本发明所生产纸张结构的的照相平面图，它相对于图7进行了放大，并显示了一个可变的起皱频率区。
图9是本发明的造纸工艺流程示意图。
图10是一被支撑在纸幅支承装置上呈挠曲状且没有压实的非单平面的纸幅示意图，该支承装置由毛毯层和纸幅构图层组成，这样形成第一高度的通常未压实的第一纸幅区，和不同于第一高度的第二高度的通常未压实的第二纸幅区。
图11是表示通过使纸幅支承装置的第一毛毯表面相对于纸幅构图层的纸幅接触表面挠曲，纸幅紧靠在干燥缸表面被压实的示意图。
图12是制造带有脱水毛毯层和由光敏树脂制成的纸幅构图层的纸幅支承装置的机器的示意图。
图13是一纸幅支承装置的平面图，其中纸幅构图层包括一个网络和许多离散分布在该网络孔穴内的纸幅构图单元。
图14是用图13装置制造的纸张结构的平面图。
图1-图4和图13是由脱水毛毯层220和纸幅构图层250组成的纸幅支承装置200的实施方案。图5-图8和图14是表示本发明的纸张结构20，这种纸张结构带有一个过渡区，它把处于不同高度的第一区和第二区连接起来，其中过渡区的厚度大于第二区的厚度，而且大于或等于第一区的厚度。图9-图11表示了一种使用图4所示的装置200生产纸张结构20的方法。图12是一种制造纸幅支承装置200的工艺流程图，该纸幅支承装置具有由光敏树脂在脱水毛毯层220上固化而形成的纸幅构图层250。
                           纸幅支承装置
图1、图2、图3和图4是纸幅支承装置200的不同实施方案，纸幅支承装置包括干燥用和赋予纸幅图案用的连续干燥带(图9)。该纸幅支承装置200有面对纸幅的第一表面202和在其反面的第二表面204。通过图1、图3和图4中，将面对纸幅的第一表面202朝向观察者观察纸幅支承装置200。
纸幅支承装置200包括脱水毛毯层220，该脱水毛毯层220具有位于第一高度231处的面对纸幅的第一毛毯表面230和与在其反面的第二毛毯表面232。纸幅支承装置200还包括与面对纸幅的第一毛毯表面230相连的纸幅构图层250。如图2所示，纸幅构图层250是从第一毛毯表面230延伸出来，以具有不同于第一高度231的第二高度261的纸幅接触顶表面260。第一高度231和第二高度261之差262至少约为0.05毫米，最好是在0.1～2.0毫米之间。
脱水毛毯层220是可透水的，且还能够吸收和容纳从造纸纤维的湿纸幅压榨出来的水。纸幅构图层250是不透水的，也不能吸收或容纳从造纸纤维的湿纸幅压榨出来的水。纸幅构图层250可以如图1所示为连续状的，也可以如图3和图4所示为不连续状的。
纸幅构图层250最好包括光敏树脂，该光敏树脂就可以以液态方式布置在第一表面230上，随后被辐射固化，从而一部分纸幅构图层250渗入第一毛毯表面230并与其牢牢结合在一起。纸幅构图层最好不是贯穿毛毯层220的整个厚度，而是延伸至毛毯层220大约不到一半的厚度，以保持纸幅支承装置的柔韧性和可压缩性，尤其是毛毯层220的柔韧性和可压缩性。固化深度可以通过许多不同的方法进行控制，可以是单一方法或是结合方法，如改变光辐射的强度和时间；改变毛毯层220的厚度。在第一毛毯表面230下面的光敏树脂可以被固化，从而纸幅构图层250渗入第一毛毯表面但又不贯穿整个毛毯层的厚度。因此，纸幅构图层250与毛毯层220牢牢地结合在一起，同时又保持了毛毯层220和纸幅支承装置200的柔韧性。
适宜的脱水毛毯层220包括针织制成的天然纤维或合成纤维棉胎240，它与由织造长丝244编织成的支承结构结合在一起。用来制成棉胎240的合适材料包括但不限于象羊毛这样的天然纤维和象聚酯、尼龙这样的合成纤维。用于编织棉胎240的纤维具有旦数大约在每9000米长丝长度3～20克。
毛毯层220可具有层状结构，并可由各种类型和尺寸的纤维混合物构成。毛毯层220是要促进从纸幅吸收的水离开第一毛毯表面230并送往第二毛毯表面232。毛毯层220带有相对致密堆积的靠近第一毛毯表面230布置的精细纤维。同紧靠第二毛毯表面232的毛毯层220的密度和孔径相比，最好毛毯层220在靠近第一毛毯表面230处具有相对高的密度和相对小的孔径，这样进入第一表面230的水就可以从第一表面230被送走。
脱水毛毯层220的厚度大约为2毫米到5毫米、定量大约为每平方米800～2000克、平均密度(定量除以厚度)大约为每立方厘米0.35～0.45克、透气性大约为每分钟5～50标准立方英尺(scfm)，这里以每分钟标准立方英尺为单位的透气性就是测量在穿过毛毯层220的厚度的压力降为0.5英寸水柱下空气通过一个平方英尺面积毛毯层220的每分钟立方英尺数。透气性是采用从芬兰Valmet Corp.of Pansio公司购买的Valmet透气性测量仪(型号为Model Wigo Taifun Type 1000)进行测量的。纸幅支承装置200的透气性小于或等于毛毯层220的透气性，且大约等于毛毯层220的透气性乘以纸幅支承装置200没有被纸幅构图层250所覆盖的投影面积的分数。
美国威斯康星州Appleton Mills Company of Appleton公司制造的Amflex2型压榨毛毯是一种合适的毛毯层220，该毛毯层220厚度大约为3毫米、定量大约是1400克/平方米、透气性大约为每分钟30标准立方英尺、并具有双层支承结构，该结构由一3股复丝顶底经线和一4股缆状的单丝纬线编织而成。在第一表面230处棉胎240是由3但尼尔的聚脂纤维制成，而位于第一表面230下面的棉胎基底但尼尔数大约为10～15。
纸幅构图层250最好是通过把液态光敏树脂层施用到第一毛毯表面230上制成，并至少把一部分液态光敏树脂在光辐射源下进行曝光，使某些树脂固化以形成带有预定图案的固态树脂的纸幅构图层250，并把没有固化的树脂从脱水毛毯层220上清除掉。光敏树脂是属聚合物一类的材料，它们在光辐射(通常是紫外线)的作用下固化或交联。1985年4月30日授予Johnson等人的美国专利4514345中提出了一些适宜的树脂，将该专利引入以供参考。
树脂在固化后其硬度大约不超过60肖氏D硬度，该硬度是在和纸幅构图层250处于同样条件下固化的1英寸×2英寸×0.025英寸的没有图案的光聚合树脂试样上进行测量的。对树脂的硬度测量是在85℃下进行的，并在肖氏D硬度计探针与树脂开始接触10秒后读数。希望固化树脂有这样的硬度以便纸幅构图层250是柔韧且可变形的。为生产下述纸张结构20希望纸幅构图层250具有一定的柔韧性和可变形性。
树脂最好具有抗氧化性，并在70华氏度下具有大约5000～15000厘泊的粘度，以促进在树脂固化之前向毛毯层220的渗透。适宜的液态光敏树脂包括美国特拉华州Hercules Incorporated of Wilmington公司生产的Merigraph树脂系列，这些树脂中加入一些抗氧化剂以提高纸幅构图层250的使用寿命。
纸幅支承装置200可以采用图12所示的工艺进行制造。在图12中，转鼓式成形设备1513具有工作面1512，成形设备1513是由一没有在图中标明的驱动装置带动旋转的。底衬薄膜1503从辊1513引出，并被辊1532所接受，在辊1531和1532中间，底衬薄膜1503被安装在成形设备1513的工作面1512上。底衬薄膜的作用就是保护成形设备1513的工作面并促使没有全部定型的纸幅支承装置200脱离成形设备1513。底衬薄膜1503可以由任何适宜的材料制成，而不仅仅限于聚丙烯，且厚度大约0.01～0.1毫米。
在图12中呈连续带状的脱水毛毯层220被输送通过放置在靠着第一毛毯表面230的预涂层喷嘴1420，喷嘴1420把液态光敏树脂薄膜1402挤压到第一毛毯表面230上，以均匀覆盖第一毛毯表面。挤压出的薄膜1402浸湿了表面230，这样有助于在向第一毛毯表面230随后施加附加的树脂时防止在第一毛毯表面230上形成气泡。
然后，脱水毛毯层220被置于靠近底衬薄膜1503，这样底衬薄膜1503就被***脱水毛毯层220和成形设备1513之间，从而脱水毛毯层220的第二毛毯表面232就紧靠着底衬薄膜1503。如图2所示，呈连续网带状的脱水毛毯层220环绕转向辊1511、成形设备1513、转向辊1514和1515输送。
液态光敏树脂1502被涂在薄膜1402上面。液态光敏树脂1502的涂层可以以任何适宜方式涂在第一毛毯表面上。在图12中，树脂1502涂层是由喷嘴1520进行喷涂的，树脂1502涂层厚度被控制到预选数值，该预选数值对应于第一毛毯表面230的高度231和纸幅构图层250的与纸幅接触的顶表面260高度261之间的高度差262。在图12中树脂1502涂层厚度是通过机械方式控制压辊1541和成形设备1513之间的压区来控制的。与遮罩1504和遮罩导向辊1542相连的压辊1541有助于平整树脂1502表面、控制其厚度和把液态树脂分布于整个毛毯层下220的厚度。
遮罩1504可以由任何适宜的材料制成，这些材料具有透明的和不透明的部分。透明的部分被安排成相应于纸幅构图层250的图案位置。天然挠性胶片材料就是一种合适的材料。不透明的部分可以以胶片、影印、曲面印刷或圆筒筛印刷等适宜方式施加于遮罩1504上。遮罩1504可以是一环形带，或是从供给辊送出由接受辊接收。如图12所示，遮罩1504是环绕辊1541和1542传动，并在辊1541和1542的中间和树脂1502的表面相接触。
通过遮罩1504光敏树脂1502经活性波长的光辐射曝光，使和遮罩1504透明部分对齐的那部分树脂层1502固化，从而形成部分固化的树脂层1521。在图12中，具有活性波长的辐射是由第一曝光灯1505提供的。活性波长是树脂1502的特性，且活性波长可以由任何适宜的发光源来提供，如水银灯、脉冲式氙气灯、无电极灯和荧光灯。树脂的部分固化表现为与遮罩1504透明部分对齐的树脂凝固，而与遮罩1504不透明部分对齐的没有曝光的树脂1502部分保持液态。
制造装置200的下一道工序是从脱水毛毯层220上去除全部未固化的液态树脂。用表面活性剂和水的混合物冲洗毛毯层220就可以从毛毯层220上去除未固化的液态树脂。在紧靠辊1542处，遮罩1504和底衬薄膜1503与毛毯层220和已部分固化的树脂层1521相分离。这种毛毯层220和已部分固化的树脂层1521的复合体通过第一脱除树脂真空槽，在这里对第二毛毯表面232施以真空以去除未固化的树脂。然后，毛毯层220和已部分固化的树脂层1521的复合体通过上冲洗喷头1524A和下冲洗喷头1524B，喷头1524A、B喷射出洗涤剂体积浓度为0.01～0.1％的表面活性剂和水的冲洗混合物。适宜的表面活性剂是由美国俄亥俄州The Procter and Gamble Company ofCincinnati公司生产的TOP JOB牌洗涤剂。喷头1524A、B在大约60℃下用扇形喷嘴喷射冲洗混合液，如带有直径大约为0.062英寸的小孔的SpraySystem nozzles mumber SS 2506型喷嘴。上喷头1524A的喷射压力大约为140磅/平方英寸，下喷头1524B的喷射压力大约为100磅/平方英寸。喷头1524A、B和毛毯层220可以相互横移，以免产生沟纹并在整个毛毯层220宽度内均匀去除液态树脂。
然后，毛毯层220和树脂层1521的复合体通过真空槽1600，在这里对第二毛毯表面232施加真空以去除未固化的液态树脂和冲洗混合物。然后毛毯层220和树脂层1521的复合体通过水浴1620。在毛毯层220和树脂层1521的复合体通过水浴1620时要关闭位于水浴1620上方的二次固化灯1605。离开水浴1620后，由真空槽1626对第二毛毯表面232施加真空以去除未固化的树脂和毛毯层220里的水。
使毛毯层220通过真空槽1523、在喷头1524A、B处用洗涤混合液冲洗毛毯层220、使毛毯层220通过真空槽1600、使毛毯层220通过盛有水的水浴1620、使毛毯层220通过真空槽1626等一系列洗涤工序要反复4～6次，直到从毛毯层220上去除所有的未固化的液态树脂。通过毛毯层220和树脂层1521的复合体环绕辊1514、1515、1511和1513构成的环路来重复该洗涤工序。在每次重复洗涤的过程中，要关闭第一固化灯1505和二次固化灯1605。
一旦未固化的液态树脂从毛毯层220上去除，毛毯层220就用水漂洗以去除毛毯层220上的洗涤混合物。在去除毛毯层上的残留洗涤混合物后，就用二次固化灯1605完成对没有完全固化的树脂层1521的固化。
为了去除毛毯层上的洗涤混合物，毛毯层220和树脂层1521的复合体首先通过真空槽1523以去除洗涤混合物。然后，毛毯层220和树脂层1521的复合体通过喷头1524A、B和二次漂洗喷头1525，它只用水漂洗以去除多余的洗涤混合物。为了完成树脂层1521的固化，毛毯层220和树脂层1521的复合体被浸入事先已排空又重新注入水的水浴1620中，在打开二次固化灯1605的状态下使毛毯层220和树脂层1521的复合体通过水浴1620，水浴1620中的水能使光辐射从二次固化灯1605到树脂层1521上，这期间要排除能够阻止游离基聚合反应的氧。在二次固化操作之前和期间，从喷头1524A、B、1525喷射出来的水和水浴1620的水都不允许含有表面活性剂。因为表面活性剂的存在可以阻止光辐射通过水浴1620到树脂层1521上。离开水浴1620后，毛毯层1220和树脂层1521的复合体通过真空槽1526以去除毛毯层220中的水。
使毛毯层220和树脂层1521的复合体通过真空槽1523，通过喷头1524A、B、1525，在打开二次固化灯1605时通过水浴600，和真空槽1626的一系列二次固化过程可以反复1～3次，直到树脂层1521不再发粘。这时，毛毯层220和固化的树脂一起形成了纸幅支承装置200，该纸幅支承装置200带有由固化树脂形成的纸幅构图层250。使毛毯层220和树脂层1521的复合体在关闭灯1505的状态下环绕由辊1514、1515、1511、1513构成的环路重复该二次固化过程。
在一实施方案中，遮罩1504带有连续网状的透明部分，这种遮罩是用于提供如图1所示的带有纸幅构图层250的纸幅支承装置200，这里纸幅构图层呈现为连续网状纸幅接触顶表面260，该纸幅接触顶表面上有许多离散的开孔270。每个离散的开孔270通过在纸幅构图层250上形成的通道和第一毛毯表面230连通。合适的开孔270形状包括但不限于圆形、沿机器方向(图1中的MD方向)伸长的椭圆形、多边形、不规则形或这些形状的混合形。如图1所示，呈连续网状的纸幅接触顶表面260的投影面积大约占纸幅支承装置200投影面积的5～75％，而最好如图1所示的占纸幅支承装置200的投影面积的20～60％。
在图1所示的实施方案中，连续网状的顶表面260在每平方英寸的纸幅支承装置200的投影面积上有不到约700个离散的开孔270，且最好如图1所示在每平方米英寸的纸幅支承装置的投影面积内有70～700个离散的开孔270。在连续网状的顶表面上的每个离散的开孔270都有一个约为0.5～3.5毫米的有效自由间距，这里有效的自由间距被定义为开孔270的面积除以开孔270的1/4周长。有效自由间距可以达到高度差262的0.6～6.6倍。带有开孔270这种图案的装置可以用作制造带有图案的纸张结构的造纸机上的干燥织物或压榨纤维，这种印花纸在对应于接触面260的位置有压实的相对密度高的连续网状区域，和在该连续的网状区域里分布的许多没有压实的离散拱顶，而这些拱顶又对应于表面260上的开孔270位置。离散的开孔270好象1987年1月20日颁布的美国专利4637859中所提出的沿机器方向(MD)和垂直机器方向(CD)双面交错，将该专利引入以供参考。在图1所示的实施方案中，开孔270是重叠和相互错开的，其中开孔尺寸一定并相互隔开，因此，不论沿机器方向还是垂直机器方向，开孔270的边缘都是互相延伸出去，故不论是平行于机器方向还是平行于垂直机器方向画的一些线都将穿过至少一些开口270。
在图3所示的实施方案中，纸幅构图层250有一不连续的纸幅接触顶表面260。纸幅构图层250由许多离散的突出部分275组成，突出部分275可以是任何适宜的形状，包括但不限于圆形、椭圆形、多边形、不规则形和这些形状的混合形。装置200在其每平方英寸的投影面积上有50～500个突出部分275，且每个突出部分275都被第一毛毯表面230所包围。如图3所示，顶表面260的表面面积大约占装置200的投影面积的20％～60％，且每个突出部分的最大宽度约为0.6～3.0毫米，两个相邻突出部分275之间的最大间距不超过2毫米。具有这种突出部分275分布的装置200可以用作造纸机上的干燥带或压榨织物以生产具有离散的压实区域的带有图案的纸幅，这里离散的压实区域是与每个突出部分275的离散表面260相对应的。在这种结构中，离散的压实区，可以是具有相对高密度的区域，被离散分布于整个连续且未压实的网络中，该网络可以是相对密度低的网状区域。每个离散的突出部分275任选地有一个贯穿突出部分275的通道277，该通道与第一毛毯表面230相邻。
在另一实施方案中，与纸幅接触的顶表面260投影面积大约为纸幅支承装置200投影面积的5％～20％，最好为5％～14％。纸幅构图层250内切有许多第一毛毯表面230的圆形部分，每个内切的圆形部分的投影面积至少为10平方毫米，优选20平方毫米，更优选为100平方毫米。
如上所述，具上述范围的投影面积的纸幅接触顶表面260且内切第一毛毯表面230相对大的部分的纸幅支承装置200可用于生产具有过渡区域的纸张结构20，过渡区把处于不同高度的第一区和第二区连接起来，其中过渡区的厚度大于第二区的厚度，且大于或等于第一区的厚度。
在图4所示的实施方案中，纸幅构图层250包含有许多与毛毯层220相连的呈离散分布的纸幅构图元素280。每个离散分布的纸幅构图元素280都是从第一毛毯表面230延伸出来，从而具有离散的纸幅接触顶表面260。至少一些相邻元素280之间的间距(图4中DA)大约至少为8毫米，优选大约为第一毛毯表面230的第一高度231与纸幅接触顶表面的第二高度261之差的10倍。假如在两个元素之间画一条最短的直线不与第三个元素相交，则这两个元素280就被认为是相邻的。
参照图4，至少一些相邻的纸幅构图元素280优选内切许多第一毛毯表面230的圆形部分CA，其投影面积至少为10平方毫米，优选为20平方毫米，更优选为100平方毫米。在图4所示的实施方案中，离散的纸幅构图元素280被第一毛毯表面230包围。每个纸幅构图元素280都封闭一个独立的开孔285，每个独立的闭合开孔285都和不同于表面260高度的表面相连通。图4中所示的离散的纸幅构图元素280包括花形构图元素。
与由相同的基底毛毯层但有较大百分比的表面被纸幅构图层覆盖的支承装置相比，具有上述投影面积的纸幅构图层250并且布置成内切上述面积的第一毛毯表面的一些部分的支承装置200的柔韧性相对较大。这种柔韧性使第一毛毯表面230相对纸幅构图层250的纸幅接触顶表面进行挠曲以形成具有如下所述的不同高度的按透视法按缩小的区的纸张结构20。
图13是纸幅支承装置200的另一实施方案。图13是纸幅支承装置200的平面图，其中纸幅构图层250是由网络290和分布在由网络290构成的网格292内的离散的纸幅构图元素280组成。图13中网络290是由互相隔开的带294与互相隔开的带296相交构成，从而形成网格292。带294和/或带296可以是连续的，或者，也可以由短的互相隔开的段构成。在图13中，带294是连续的且通常沿机器方向延伸，带296也是连续的且通常沿垂直机器方向延伸。纸幅构图层250有纸幅接触顶表面260，该顶表面260包括由相交的带294、296构成的连续网状纸幅接触顶表面和由离散的元素280构成的不连续的纸幅接触顶表面。
纸张结构
将根据本发明所生产的纸张以单层纸从纸幅支承装置200上取下来，这种单层纸可由单层或多层纤维构成。尽管未必需要，本发明所生产的纸在干燥后可以二层或多层叠合在一起形成多层纸制品。此处所使用的“区段”指纸张结构的相邻部分。此处所使用的“区域”指具有共同性能和特性，如密度、厚度、高度或起皱图案的纸张结构的一个部分或多个部分。一个区域可以包括一个或多个区段，且可以是连续的或是不连续的。
参照图5～图8，根据本发明生产的纸张结构20包括具有位于第一高度32且具有第一厚度31的第一非压花区30、位于不同于第一高度32的第二高度52且具有第二厚度51的第二非压花区50、把第一非压花区30和第二非压花区50连接在一起的第三过渡区70的薄页纸幅。过渡区具有厚度71。厚度71大于第二厚度51，且大于或等于第一厚度31。在图5、图6A、图6B所示实施方案中，厚度71大于厚度31和厚度51中的任意一个。厚度71最好至少比厚度31和厚度51中的任意一个大1.5倍。
第一高度32和第二高度52的高度差由图5中的62标明。差62最好至少为0.05毫米。这样的高度差对提高第一区30和第二区50的视觉差别是理想的。厚度31、51、71和高度差62可以参照图6A和图6B采用如下所述的程序进行测量。
如下所述，可以通过对造纸纤维的湿纸幅进行选择性地挠曲和压实来形成第一区30和第二区50。对于具有恒定定量且厚度31和51小于厚度71的纸幅，第一区30和第二区50的特征就在于属相对高密度区，而过渡区70属相对低密度区。
第一区30和第二区50是按透视法缩小绘制的。如下所述，透视法缩小绘制图是通过用一刮浆刀对纸幅进行起皱而完成的。纸张结构20按透视法缩小的部分的特征就在于具有一定起皱频率的起皱图案。第一区30的起皱图案用参数35表示，其特征就在于沿垂直机器方向延伸的一系列波峰和波谷。在图中，机器方向和垂直机器方向分别表示为MD和CD。第二区50的起皱图案用参数55表示，其特征就在于一系列波峰和波谷。起皱图案的起皱频率被定义为沿机器方向测量的纸张结构表面上的给定直线距离内波峰产生的次数。
第一区30和第二区50具有以不同高度排列的按透视法缩小的部分，这样，至少一部分起皱图案35就位于与起皱图案55不同的高度处。至少一部分构图的第二区50与没有起皱的区段或与起皱频率不同于第二区50的区段相邻。在图5中，把第二区50和第一区30连接起来的过渡区70可以是未起皱的或其起皱频率具有不同于第二区50的起皱频率。
参照图7和图8，至少一部分构图的第二区50可以由变频起皱区界定。相对于起皱区35和55的至少一个的起皱频率，该变频起皱区具有相对较低的起皱频率。在图7和图8中可以观察到的变频起皱区为沿垂直机器方向延伸的皱纹92。变频起皱区的皱纹92从第二区50的边界开始延伸，在第一区30中终止。起皱图案35和55的频率至少为皱纹92的频率的1.5倍。
皱纹92和过渡区70与第二区50的一部分相邻接，因此有助于使第二区50和第一区30在视觉上相偏离。
参照图7和图8，第二区50有许多离散的区段54(图8示出了一个离散的区段54)，这里每个离散的区段54都对应于图4中的纸幅构图元素280。第一区30包括具有许多被第一区包围的离散的区段54的连续网络。每个离散的区段54都是通过过渡区和第一区30相连，其中过渡区70的一些离散的部分环绕离散的区段54。
相邻的离散区段54可以内切第一区30中的若干圆形区段C。图7中示出了一个内切的区段C。一些内切的圆形区段C的投影面积至少为10平方毫米，优选约20平方毫米，更优选约100平方毫米。第二区50中相邻离散区段54之间的间距D至少为8毫米，最好至少是第一高度32和第二高度52之差62的10倍。
参照图7和图8，离散的区段54封闭一个或几个离散区130，该离散区130与纸幅构图元素280里的开孔285是相对应的。每个离散的封闭区130都有不同于第二区50的第二高度51的高度131。如图5和图8所示，每个封闭区130都有起皱图案135。
图14是根据本发明生产的纸张结构20的又一实施方案。如图14所示，第二区50包括有限定方格1052和若干离散区段54的网络1050，离散的区段54被分布在至少一些由网络1050限定的方格1052内。
图14所示的网络1050包括有互相隔开的带1054，互相隔开的带1054与互相隔开的带1056交叉形成方格1052。带1054和/或带1056可以是连续的，或者也可以由短互相隔开的段构成。在图14中，带1054和1056是连续的，带1054通常沿机器方向延伸，带1056通常沿垂直机器方向延伸。相互交叉、连续的带1054和1056形成连续网络1050。
根据本发明生产的纸张结构20的定量最好在每3000平方英尺7磅(大约11克/平方米)至每3000平方英尺35磅(57克/平方米)之间，该定量范围对提供适用于浴纸和面巾纸制品的纸张结构20是理想的。纸张结构20的定量是通过在73华氏度、相对湿度50％条件下切取8个单层纸张结构20的试样来测量的，其中每个试样为4英寸×4英寸(0.0103平方米)。这8个4英寸×4英寸试样被互相撂在一起称重(精确到0.0001克)，8个试样的定量(克/平方米是以克为单位的8个试样重量总和除以试样面积0.0103平方米。8个试样的定量之和除以8就得到纸张结构20的定量。
造纸方法说明
根据本发明的纸张结构20可以采用图9～11所示的造纸设备生产。参照图9，生产本发明纸张结构20的工艺是首先把流浆箱500中的造纸纤维浆沉积到带孔的液体能够通过的成形装置上，如成形运输带542，接着形成由成形运输带542支承的造纸纤维543的初始纸幅。成形运输带542可以由本领域所熟知的连续的长网或各种双长网成型器的任何一种构成。
可以预料各种各样的木浆通常可以构成本发明使用的造纸纤维。但是，可以使用棉麻、甘蔗渣、人造纤维等其它纤维浆且并不排除任何一种。可用于本文的木纸浆中包括牛皮纸浆、亚硫酸盐浆、硫酸盐浆等化学浆以及包括磨木浆、热机械浆、预浸预热木片磨木浆(CTMP)的机械浆。也可以使用衍生于阔叶木和松柏树的纸浆。
可以使用硬木浆和软木浆以及二种木浆的混合物。通常硬木浆属于由阔叶树(被子植物)木质制成的纤维浆，而软木浆是属于由松柏树(裸子植物)木质制成的纤维浆。如具有平均纤维长度1.00毫米的桉树类硬木浆特别适合于下文所述的纸幅，此处柔软性是重要的；而对强度有要求时，则平均纤维长度为2.5毫米的北方软木牛皮纸浆是优选的。来源于废纸的纤维也适用于本发明，这种废纸含有上述的任意一种或所有各种纤维材料以及其它用于方便最初造纸的非纤维材料，如填料、粘合剂。
纸浆配料包括各种添加剂，包括但不限于纤维粘合剂，如湿强度粘合剂、干强度粘合剂和化学软化组合物。适宜的湿强度粘合剂包括由美国特拉华州Hercules Inc.,Wilmington公司以Kymene商品名销售的聚酰胺-表氯醇树脂。适宜的暂时湿强度粘合剂包括由美国纽约州国家淀粉与化学品公司(National Starch Chemical Corporation)销售的National Starch 78-0080改进型淀粉粘合剂。适宜的干强度粘合剂包括羧甲基纤维素材料和如ACCO711阳离子聚合物。ACCO系列干强度粘合剂可以从美国新泽西州AmericanCyanamid Company of Wayne公司购买。1994年1月18日授予Phan等人的美国专利5279767提出了适宜的化学软化组合物。1994年5月17日授予Phan等人的美国专利5312522提出了适宜的可生物降解的化学软化组合物。
初始纸幅543是由造纸纤维的含水悬浮液制成，尽管可利用除水之外的液体中的悬浮液。纤维分散在载体液体中以形成约0.1～0.3％的浓度。悬浮液、淤浆、纸幅或其它***的悬浮液的百分浓度定义为所研究的***中的干燥纤维重量除以***的总重量所得的商乘以100。纤维重量总是由绝干纤维为基准来表示。
如图9所示，初始纸幅543可以由连续式造纸工艺生产或间歇式工艺生产，如手抄纸生产工艺。在造纸纤维的悬浮液沉积在成形输送带542上后，初始纸幅543就通过本领域技术人员所熟知的技术对含水的分散介质进行脱水而形成。通常这种初始纸幅是单平面的。真空箱、成形板、挡水板及同类设施在有效去除悬浮液中的水是有用的。初始纸幅543由成形输送带542送至转向辊502，从而到达纸幅支承装置200附近。
生产纸张结构20的下一个步骤是把初始纸幅543由成形输送带542送至纸幅支承装置200，且把初始纸幅543支承在纸幅支承装置的第一面202上。在将纸幅送至纸幅支承装置200处的初始纸幅的浓度至少为8％。在输送初始纸幅543的同时，可以对纸幅543进行挠曲。或者，对纸幅543的一部分进行挠曲的步骤可以接着纸幅的输送步骤而进行。
把初始纸幅543输送到纸幅支承装置200上和对初始纸幅543进行挠曲的步骤至少部分是在对初始纸幅543施加不同的压力下进行的。例如，初始纸幅543可以通过图9中所示的真空源600(如真空槽或真空辊)，从成形输送带542送至纸幅支承装置200处。同时可在初始纸幅的领纸处的下游设置一个或多个附加的真空源620。
参照图9和图10，挠曲纸幅543的步骤包括：在第一步骤中，将叠置在第一毛毯表面230上的一部分纸幅543进行挠曲以形成非单平面的纸幅545，纸幅545具有支承在第一纸幅接触表面230上的第一未压实纸幅区547和支承在纸幅接触表面260上的第二未压实纸幅区549。第一挠曲步骤优选在纸幅浓度为8～30％、更优选约8～20％时进行，从而在纸幅543的纤维相对流动时对纸幅进行挠曲，这样对纸幅进行挠曲就不会导致纤维之间结合的实质破坏。真空源600所施加的压差可在10～25英寸汞柱之间。1985年7月16日授予Trokhan的美国专利4529480引入本文以供参考，目的是说明通过施加不同的压力对初始纸幅进行输送和挠曲。
在对初始纸幅543输送和挠曲以形成非单平面的纸幅545后，如图11所示，通过压实表面875和压缩元件的可变形的压缩表面910之间的压区800将纸幅545送至纸幅支承装置200上。该压缩元件可以是辊900。将纸幅545定位在压实表面875附近及纸幅支承装置200的靠近可变形的压缩表面910的第二侧面202，使纸幅545通过压区800。纸幅545进入压区800的浓度最好为20～50％。
与可变形的压缩表面910相比，压实表面875的特征优选在于有相对高的硬度且相对不可压缩。适宜的表面是钢质或铁质的加热烘缸880的表面。表面875可由位于压区800上游的喷嘴890喷出或由一模印辊(没有示出)涂上一层起皱粘合剂。或通过任何适宜的施胶方法将起皱粘合剂加到压榨纸幅546上。1975年12月16日授予Bates的美国专利3926716提出了一种适宜的起皱粘合剂，将该专利引入以供参考。
参照图11，辊900有内芯902和外层906。辊900直径约为1～3英尺，烘缸880的直径约为12～18英尺。可变形的压缩表面910被放置在外层906上，外层906是由P&J硬度小于120 P&J、且最好是30～100 P&J的材料制成。在一实施方案中，内芯902是由钢一类的材料制成，而包括表面910的外层906是由天然橡胶或其它的通常是弹性材料制成。
辊900可由真空压力辊构成，适宜的真空压力辊带有钻孔或刻有沟纹的表面910，通过它对纸幅支承装置200的背面202抽真空，从而在压区800对纸幅进行脱水。实施的真空范围约为0～15英寸汞柱，最好是3～12英寸汞柱。
生产纸张结构20的下一道工序是在挤压面910和压实表面875之间压榨纸幅支承装置200和非单表面的纸幅545，产生的平均压区压力可达100磅/平方英寸，最好达到200磅/平方英寸，压区压力是施加到压区的合力除以压区面积，施加给压区的合力可以从与基于设备结构的力平衡分析耦合的液压表上的读数确定。压区宽度可在装置200和表面875之间放置一张白纸和一张复写纸于压区900处，这样，复写纸就在白纸上印下了压区宽度。
在压区800处对纸幅支承装置200和纸幅545进行压榨产生了第二挠曲工序。第二挠曲工序包括相对于纸幅接触顶表面260对第一毛毯表面230进行挠曲。特别是如图11所示，通过可变形的挤压面910，第一纸幅接触表面230朝着压实表面875挠曲，从而暂时减少甚至暂时消除了一部分第一毛毯表面230和表面260之间的高度差262。
相对于第二纸幅接触表面260对第一纸幅接触表面230进行挠曲提供了第一未压实纸幅区547相对于第二未压实纸幅区549的挠曲，从而暂时降低了纸幅第一区547和第二区549之间的高度差。特别是，通过第一毛毯表面230使一部分纸幅第一区547朝着压实表面875挠曲，从而暂时消除了纸幅的第一未压实区547和第二未压实区549之间的高度差，第二挠曲工序优选在纸幅浓度为20～80％、更优选约30～70％时进行。
在压区800对纸幅支承装置200和纸幅545进行压榨形成了纸幅压实工序。对纸幅的一个区的压实降低了该区纸幅的厚度。纸幅压制工序包括：将纸幅的第一未压实区547对着压实表面875进行压实以形成第一压实纸幅区530；将纸幅的第二未压实区549对着压实表面875进行压实以形成第二压实纸幅区550。具体说，在第一毛毯表面230和压实表面875之间对第一未压实纸幅区547进行压实，在纸幅构图层250的纸幅接触顶表面260和压实表面875之间对第二未压实纸幅区549进行压实。在压实工序结束时第一压实纸幅区530和第二压实纸幅区550之间的高度差已基本为零，如图11所示，区域530和550都被压榨而紧紧地贴在烘缸880的压实表面875上。
在第二挠曲工序，第一毛毯表面230和纸幅构图层250的纸幅接触顶表面260的相对挠曲是通过纸幅支承装置200和具有所要求特性的结合的挤压表面910完成的。能够进行这种相对挠曲的一个特性是纸幅支承装置200的弯曲柔韧性。
纸幅支承装置200的弯曲柔韧性是脱水毛毯层220的柔韧性和纸幅构图层250赋予装置200的硬挺性的函数。与具有大部分被树脂覆盖的表面的结构相比，具有上述的投影面积的顶表面并排列成内切毛毯表面230的大部分的纸幅支承装置200具有纸幅构图层250的柔韧性相对较大。这种柔韧性允许第一毛毯表面230相对于表面260发生挠曲。另外，相对高度差262而言，较大的相邻纸幅构图元素280之间的间距降低了处于元素280中间的毛毯层220的弯曲柔韧性，并允许处于元素280中间的毛毯层220被挠曲，从而第一未压实纸幅区547被压榨成紧紧贴在压实表面875上。
影响表面230和260相对挠曲的另一因素是纸幅构图层250的硬度。固化后具有低硬度的树脂在压区800处被挤压到一定程度，从而降低了表面260和230之间的高度。通过降低挤压表面910的硬度，表面260和230之间的相对挠曲也加大了。相对低硬度的挤压表面910与第二毛毯表面232是相贴合的，从而在纸幅构图元素280中间施加一个挤压力以将第一毛毯表面230和第一未压实纸幅区547朝着压实表面875进行压榨。
影响表面230和260相对挠曲的另一因素是纸幅构图层250通过毛毯层220的渗透程度。一般来说，贯穿不到毛毯层220一半厚度的纸幅构图层250对加大表面230和260的相对挠曲是理想的。
如图11所示，对第一未压实纸幅区547和第二未压实区549进行压实以形成压实纸幅区530和550的工序还包括把至少一部分第一压实纸幅区530和第二压实纸幅区550粘贴于压实表面875上。把压实区纸幅530和550粘贴于表面875上是通过喷嘴890向表面875上施加起皱粘合剂来进行的。挤压工序完成后，纸幅在加热的表面875上被干燥以使其浓度达到85％以上。
生产纸张结构20的最后一道工序是至少恢复一些在第二挠曲工序所失去的纸幅区547和549之间的高度差。这个恢复工序在第一高度32处形成第一区30(对应于第一压实纸幅区530)，在第二高度52处形成第二区50(对应于第二压实纸幅区550)。
至少恢复一些在第二挠曲工序中所失去的高度差的工序最好是将纸幅从压实表面875释放出来。在一优选实施方案中，恢复一些纸幅高度差的工序是在将纸幅从压实表面875释放出来的同时，使纸幅按透视法缩小。释放和按透视法缩小纸幅的工序包括如图9所示用刮刀从表面875处使纸幅起皱。
此处所使用的按透视法缩小指纸幅长度的减少，它是在将能量以使纸幅长度沿机器方向减少的方式施加到干燥纸幅上时而发生的。使纸幅按透视法缩小可以由几种方法完成，而最普通也是最佳的使纸幅按透视法缩小的方法是起皱。用刮刀1000将粘贴于压实表面875上的纸幅从压实表面875上脱离下来。通常，刮刀的坡口角度为25度，相对于扬克式烘缸放置以提供约81度的冲击角。
分析方法
厚度及高度的测量
纤维结构20试样的30～70各区域的厚度和高度是由纸张结构20的横截面制得的切片来测量的。首先制取一个2.54厘米×5.1厘米(1英寸×2英寸)的试样，并将其卡在刚性卡纸架上。卡纸架置于硅模中，纸样浸在如Hercules,Inc.公司生产的Meringraph牌光聚合物树脂中。
然后试样被固化而使树脂混合物***，从硅模中取出试样。在试样浸入光聚合物中之前，用参考点对试样进行标记，以准确地确定所取切片的位置。在纤维结构20的试样平面图和各剖面图中最好都使用同一参考点。
试样被放置在型号为860的切片机上并放平，该切片机是由美国纽约州American Optical Company of Buffalo公司销售的。用切片机切下试样边部，直到显现平齐的断面。
从试样上切下足够数量的切片，以便准确地再现30～70的各区域。对于本文所述的实施方案，从平齐断面上切取的每个切片的厚度均为60微米。需要许多切片，以便确定31、51、71区域的厚度。
用油和盖板将试样切片放置到显微镜载物台。显微镜载物台和试样被放置在透光显微镜下并放大40倍进行观测。对切片拍摄显微照片，将每个显微照片按顺序排列，从而再现了切片的形状。如图6A和6B所示，从再现的形状即可确定试样的厚度和高度。根据所掌握的各区域的相对定量以及相应的厚度，即可确定各区域的密度。为了描述纸张结构的各区域微观定量，在此引入1994年1月11日授予Phan等人的美国专利5277761以供参考。
区域31～71之间的厚度可以使用Hewlett Packard ScanJet ⅡC型彩色平板扫描仪来确定。Hewlett Packard扫描软件是Deskscan Ⅱ1.6版本。该扫描装置的设定类型为黑白图像。路径是Laser Writer NT,NTX。亮度对比度设定为125。比例是100％。将文件扫描并将其贮存在Macintosh ⅡCi计算机的图形文件格式中。该图形文件由适当的图形软件包或计算机辅助设计程序(例如Power Draw 5.0版本)来打开。
参照图6B，每个区域的厚度通过划被该区域内切的圆来确定。该处的区域的厚度是在该切片试样内在该区所能画的最小圆的直径再乘以适当的比例系数。该比例系数是显微照片的放大倍数乘以扫描图像的放大倍数。该内切圆可以使用任意合适的绘图软件包来绘制，如由美国北卡罗来纳州工程软件(Engineered Software of North Carolina)生产的Power Draw,5.0版本软件。
如图6B所示，通过在切片试样的区域50中绘制最小的内切圆以及绘制被区域30内切的两个圆来测定高度差62。所绘制的第一条直线L1是被区域30内切的两个圆的切线，所绘制的第二条直线L2是平行于第一条直线L1且又是被区域50内切的圆的切线。第一条直线和第二条直线之间的距离乘以适当的比例系数就是高度差62。
投影面积的测量
纸幅接触的表面260的投影面积可根据以下步骤进行测量。第一，纸幅接触表面260用黑色标记器(Sanford Sharpie)涂黑以增加对比度。第二，用Hewlett Packard ScanJet Flatbed扫描仪获得纸幅构图装置200的三组量化图像。所选择的扫描仪性能设置如下：亮度198，对比度211，黑白照片清晰度100 DPI，比例100％。第三，包括纸幅接触表面260的纸幅支承装置200的投影面积的百分数则使用合适的图像分析软件***，如Bioscan,Incorporated,Edmonds,WA公司生产的Optimas软件来确定。灰度值为0～62(对应于纸幅接触表面260)的像素数比率除以扫描图像的总像素数乘以100以测定具有纸幅接触表面260的纸幅支承装置200的投影面积的百分数。
纸幅支承装置高度的测量
第一毛毯表面的高度231与纸幅接触表面260的高度261之间的高度差262用以下方法测量。纸幅支承装置被支承在水平表面上，且纸幅构图层朝上。圆形接触面积为1.3mm2、垂直长度为3mm的探测头安装在FederalProducts测量仪上(带有EMD-4320 W1分离探测器的改进的432B-81型放大器)，此测量仪是由美国罗得艾兰州Federal Products Company ofProviderce公司生产的。通过确定已知厚度的两个精密垫片之间的电位差来对该仪器进行校正，这样来确定高度差。为保证不限制探测头的移动，在略低于第一毛毯表面230的高度处将仪器调零。将探测头放置在所需的高度的上方，并下降以便进行测量。在测量点处探测头施加0.24克/平方毫米的压力。在每个高度处至少要进行三次测量。每个高度231和261的平均测量值之差即为高度差262。
P&J硬度测量
辊900的表面硬度是采用加拿大魁北克省Dominion Engineering WorksLTD of Lachine公司生产的P&J塑性仪2000型进行测量的。球印杆上有一个3.17毫米的球。在三个不同位置测量硬度：一点在辊的中间，一点在距辊的一端6英寸处，一点在距辊的另一端6英寸处。其P&J硬度为这三个测量读数的平均值。这些数据是根据塑性仪制造商提供的方法，将辊控制在21℃的温度下测得的。

Claims (19)

1、一种用于生产造纸纤维的纸幅的装置，其特征在于，该装置包括：
一个脱水毛毯层，它具有位于第一高度的面对纸幅的第一毛毯表面及在其反面的第二毛毯表面；以及
一个纸幅构图层，它是由光敏树脂制成的，其中，纸幅构图层渗入第一毛毯表面，并从第一毛毯表面延伸出来，从而形成第二高度的与纸幅接触的顶表面，该第二高度不同于第一毛毯表面的第一高度。
2、如权利要求1中所述的装置，其特征在于，该装置包括一连续带。
3、如权利要求1所述的装置，其特征在于，纸幅接触的顶表面的投影面积约为该装置投影面积的5～75％。
4、如权利要求3所述的装置，其特征在于，纸幅接触的顶表面的投影面积约为该装置投影面积的20～60％。
5、如权利要求3所述的装置，其特征在于，纸幅接触的顶表面的投影面积约为该装置投影面积的5～20％。
6、如权利要求5所述的装置，其特征在于，纸幅接触的顶表面的投影面积约为该装置投影面积的5～14％。
7、根据权利要求1中所述的装置，其特征在于，第一高度和第二高度之间的高度差约为0.05～2.0毫米。
8、如权利要求1中所述的装置，其特征在于，纸幅构图层的纸幅接触的顶表面呈连续网状。
9、如权利要求1中所述的装置，其特征在于，纸幅构图层的纸幅接触的顶表面呈不连续状。
10、如权利要求1中所述的装置，其特征在于，纸幅构图层内切许多第一毛毯表面的圆形部分，且第一毛毯表面的每一个内切圆的面积至少约为10平方毫米。
11、如权利要求1中所述的装置，其特征在于，纸幅构图层延伸至第一毛毯表面和第二毛毯表面中间，而不贯穿毛毯层的整个厚度。
12、如权利要求11中所述的装置，其特征在于，纸幅构图层贯穿毛毯层的整个厚度的不到一半。
13、一种制造如权利要求1所述的用于生产造纸纤维的纸幅的装置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
提供具有第一表面和在其反面的第二表面的脱水毛毯；
提供液态光敏树脂；
提供光辐射源；
把液态光敏树脂加到脱水毛毯的第一表面上；
对脱水毛毯的第一表面上的至少一部分液态光敏树脂用光辐射进行曝光；
固化至少一部分光敏树脂，形成具有预定图案的且从脱水第一毛毯表面延伸出来的树脂层；
将未固化的液态树脂从毛毯上去除掉。
14、如权利要求13中所述的方法，其特征在于，固化至少一部分光敏树脂的步骤还包括将第一毛毯表面和第二表面之间的光敏树脂进行固化，以形成渗入第一毛毯表面的固化树脂层。
15、如权利要求1中所述的方法，其特征在于，固化光敏树脂的步骤包括固化第一毛毯表面和第二表面之间的树脂，以形成贯穿不到整个毛毯厚度一半的固化树脂层。
16、一种制造如权利要求1所述的用于生产造纸纤维的纸幅的装置的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
提供具有第一表面和在其反面的第二表面的脱水毛毯；
提供液态光敏树脂；
提供光辐射源；
提供遮罩，此遮罩有不透辐射区和透辐射区；
将液态光敏树脂涂到脱水毛毯的第一表面上；
将遮罩放置在辐射光源和液态光敏树脂涂层之间；
通过遮罩，液态光敏树脂涂层经光辐射曝光，使与遮罩透明部分对齐的光敏树脂固化；
将未固化的光敏树脂从脱水毛毯上去除掉。
17、如权利要求16中所述的方法，其特征在于，去除未固化光敏树脂的步骤是用水和表面活性剂的混合物来冲洗脱水毛毯。
18、如权利要求17中所述的方法，其特征在于，用光辐射使液态光敏树脂曝光的步骤包括在用水和表面活性剂的混合物冲洗脱水毛毯之前用光辐射使液态光敏树脂曝光，以使树脂部分固化，并在用水和表面活性剂的混合物冲洗脱水毛毯后，在二次固化时再次用光辐射对液态光敏树脂曝光。
19、如权利要求18中所述的方法，其特征在于，还包括在进行二次固化之前，漂洗脱水毛毯以去除表面活性剂的步骤。
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