專利名稱：造紙帶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及造紙機(jī)中使用的造紙帶，用以制造堅(jiān)韌、柔軟、吸水的紙制品。更具體地，本發(fā)明涉及造紙帶，它包括樹脂框架和結(jié)合在其上的加強(qiáng)元件。
背景技術(shù)：
一般地，造紙方法包括數(shù)個步驟。典型地，造紙纖維水漿在多孔元件，例如改良型長網(wǎng)上被成形為初期紙幅。在改良型長網(wǎng)上或成形絲網(wǎng)(formingwire)上初步形成紙幅后，該紙幅被執(zhí)行干燥過程(一道或多道)，即在呈環(huán)形帶形式的另一件造紙器材上進(jìn)行處理，該環(huán)形帶一般不同于改良型長網(wǎng)或者成形絲網(wǎng)。這個另外的器材一般被稱作干燥織物或帶。當(dāng)紙幅在干燥帶上時，干燥或脫水方法可以包括真空脫水、通過將熱空氣吹過紙幅而干燥、機(jī)械加工，或其混合。
在本受讓人開發(fā)和使之商業(yè)化的穿透式空氣干燥法中，干燥織物可以包括所謂的偏轉(zhuǎn)件，該部件具有宏觀單平面的、連續(xù)的、以及優(yōu)選是具有圖案的和非隨機(jī)的網(wǎng)絡(luò)表面，該表面限定了多個離散的、彼此分離的偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管。另一種方案是，偏轉(zhuǎn)件可以包括多個離散凸起，這些凸起被大致連續(xù)的偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管彼此分隔，或?yàn)榘脒B續(xù)。初始紙幅與偏轉(zhuǎn)件結(jié)合。在造紙過程中，紙幅中的造紙纖維被偏轉(zhuǎn)至偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管內(nèi)，且水通過偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管從紙幅中除去。于是，紙幅被干燥，并可以通過例如起皺而縮短。纖維向造紙帶的偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管內(nèi)的偏轉(zhuǎn)可以通過例如初期紙幅上不同流體壓力的施加而引發(fā)。施加不同壓力的一個優(yōu)選方法是將紙幅通過包括偏轉(zhuǎn)件的干燥織物暴露在流體壓差下。
空氣穿透式干燥的紙幅可以根據(jù)共同受讓的且此處引用作為參考的美國專利制造，這些專利是1985年7月16日授予托克漢(Trokhan)的第4,529,480號；1987年1月20日授予托克漢(Trokhan)的第4,637,859號；1994年11月15日授予斯莫庫斯基(Smurkoski)等人的第5,364,504號；1996年6月25日授予托克漢(Trokhan)等人的第5259664號；以及1997年10月21日授予瑞斯科(Rasch)等人的第5,679,222號。
通常，制造偏轉(zhuǎn)件的方法包括在多孔元件的表面涂覆液體光敏樹脂涂層、控制涂層厚度至一預(yù)選值、通過掩模將液體光敏樹脂涂層暴露在激發(fā)波長的光中、從而防止或引發(fā)光敏樹脂選定部分的固化。于是，光敏樹脂的未固化部分通常通過噴水器清洗掉。此處引用作為參考的數(shù)個共同受讓的美國專利公開了該造紙帶和制造該造紙帶的方法，這些專利是1985年4月30日授予約翰遜(Johnson)等人的第4,514,345號；1985年7月9日授予托克漢(Trokhan)的第4,528,239號；1992年3月24日授權(quán)的第5,098,522號；1993年11月9日授予斯莫庫斯基(Smurkoski)等人的第5,260,171號；1994年1月4日授予托克漢(Trokhan)等人的第5,275,700號；1994年7月1日授予瑞斯科(Rasch)等人的第5,328,565號；1994年8月2日授予托克漢(Trokhan)等人的第5,334,289號；1995年7月11日授予瑞斯科(Rasch)等人的第5,431,786號；1996年3月5日授予斯特基(Stelljes，Jr.)等人的第5,496,624號；1996年3月19日授予托克漢(Trokhan)等人的第5,500,277號；1996年5月7日授予托克漢(Trokhan)等人的第5,514,523號；1996年9月10日授予托克漢(Trokhan)等人的第5,554,467號；1996年10月25日授予托克漢(Trokhan)等人的第5,566,724號；1997年4月29日授予托克漢(Trokhan)等人的第5,624,790號；1997年5月13日授予艾耶(Ayers)等人的第5,628,876號；1997年10月21日授予瑞斯科(Raseh)等人的第5,679,222號；以及1998年2月3日授予艾耶(Ayers)等人的第5,714,041號，這些專利公開的內(nèi)容在此引用作為參考。
對改進(jìn)的方法和成品的研究仍在繼續(xù)。現(xiàn)在，據(jù)信，偏轉(zhuǎn)件可以通過至少幾個其它的方法制造。本發(fā)明提供了一種制造造紙帶的新方法和裝置，造紙帶的制造通過將流體樹脂材料根據(jù)所需的預(yù)定圖案擠到加強(qiáng)元件上，然后凝固有圖案的樹脂材料而進(jìn)行。本發(fā)明還提供了一種方法和裝置，它們明顯減少了構(gòu)造造紙帶所需的樹脂材料量，該造紙帶包括加強(qiáng)元件和有圖案的樹脂框架。
當(dāng)參考以下結(jié)合附圖的描述進(jìn)行思考時，本發(fā)明的這些和其它目的將更加顯而易見。

發(fā)明內(nèi)容
可以通過本發(fā)明的方法和裝置制造的造紙帶包括加強(qiáng)元件和結(jié)合到其上的有圖案的樹脂框架。加強(qiáng)元件具有第一側(cè)和相對的第二側(cè)。優(yōu)選的是，但不是必須地，加強(qiáng)元件包括可滲透流體元件，例如織造物或其上具有多個開口區(qū)域的篩網(wǎng)。加強(qiáng)元件也可以包括毛氈，例如此處引用作為參考的共同受讓的美國專利第5,629,052號和第5,674,663號中所公開的那樣。樹脂框架具有頂側(cè)和底側(cè)，頂側(cè)和底側(cè)分別對應(yīng)于加強(qiáng)元件的第一側(cè)和第二側(cè)。樹脂框架可以具有基本連續(xù)的圖案、離散的圖案或半連續(xù)的圖案。
制造造紙帶的方法包括以下步驟制備加強(qiáng)元件；提供可擠壓的樹脂材料；制備至少一個第一擠壓模具；將樹脂材料供給到擠壓模具內(nèi)，并將樹脂材料擠到加強(qiáng)元件上，使得樹脂材料和加強(qiáng)元件結(jié)合在一起，樹脂材料優(yōu)選地在加強(qiáng)元件上形成預(yù)定圖案；以及凝固結(jié)合到加強(qiáng)元件上的樹脂材料。除了將樹脂材料直接擠到加強(qiáng)元件上，另一種方案是，樹脂材料可以被擠到成形表面上，然后被轉(zhuǎn)移到加強(qiáng)元件上。
在其優(yōu)選實(shí)施例中，該方法是連續(xù)的，并包括在機(jī)器方向上以一傳送速度連續(xù)地移動加強(qiáng)元件或成形表面的步驟，以及相對于加強(qiáng)元件或成形表面連續(xù)移動至少第一擠壓模具的步驟。優(yōu)選的是，提供多個擠壓模具，每個擠壓模具被設(shè)計(jì)來根據(jù)預(yù)定圖案而相對于加強(qiáng)元件移動。優(yōu)選的是，構(gòu)造每個擠壓模具，以將樹脂材料的多個小珠(beads)擠到加強(qiáng)元件上。擠到加強(qiáng)元件上的樹脂小珠可以具有機(jī)器方向上的，或大致與包括與機(jī)器方向形成銳角的任意方向的機(jī)器方向正交的方向上的大體取向。在后面的實(shí)施例中，加強(qiáng)元件(或成形表面)和擠壓模具或模子的組合運(yùn)動優(yōu)選地產(chǎn)生一個合速度矢量，它具有機(jī)器方向分量和機(jī)器橫向的分量。加強(qiáng)元件(或成形表面)的移動和擠壓模具的移動被設(shè)計(jì)為相互協(xié)同，使得擠到加強(qiáng)元件上的樹脂材料形成預(yù)定的優(yōu)選是重復(fù)的圖案。該小珠可以具有波浪形狀，或是直線形狀。另外，小珠可以具有不同的高度。
可以將擠壓模具設(shè)計(jì)成在大致與機(jī)器方向正交的方向上移動。在優(yōu)選的連續(xù)方法的一個實(shí)施例中，至少兩個擠壓模具在與機(jī)器方向正交的方向上往復(fù)移動。根據(jù)樹脂框架的具體預(yù)定圖案，擠壓模具或模子可以大致跨越加強(qiáng)元件的整個寬度，或(另一種方案是)寬度的任意部分。
在一些實(shí)施例中，擠壓模具(一個或多個)可以具有復(fù)合移動，例如，在與機(jī)器方向正交的方向上的第一往復(fù)移動和在機(jī)器方向上的第二往復(fù)移動。第一往復(fù)移動的幅度優(yōu)選大于第二往復(fù)運(yùn)動的幅度。于是，擠到加強(qiáng)元件上的樹脂材料所形成的圖案包括具有波浪或正弦曲線(或振蕩)形狀的多個樹脂小珠。
在最優(yōu)選的實(shí)施例中，成形表面(或加強(qiáng)元件)在機(jī)器方向上連續(xù)行進(jìn)，而擠壓模具在機(jī)器橫向上往復(fù)移動。
在一個實(shí)施例中，第一多個小珠和第二多個小珠以一方式擠到成形表面或加強(qiáng)元件上，此方式為，當(dāng)?shù)谝缓偷诙鄠€小珠被沉積到成形表面或加強(qiáng)元件上時彼此互連，從而形成大致連續(xù)的樹脂框架。小珠可以交疊，從而形成從加強(qiáng)元件向外延伸的“上關(guān)節(jié)(super-knuckles)”。然后，在壓力下，將上關(guān)節(jié)擠壓到加強(qiáng)元件內(nèi)，使得加強(qiáng)元件和上關(guān)節(jié)結(jié)合在一起。樹脂框架的其余部分可以保持不與加強(qiáng)元件附著，于是有利地制備了造紙帶，使該造紙帶相對于樹脂框架具有加強(qiáng)元件的充足的“可扭曲能力”。在該實(shí)施例中，樹脂框架牢固地與加強(qiáng)元件結(jié)合，同時，相對于加強(qiáng)結(jié)構(gòu)還是部分可動的。
本發(fā)明設(shè)想了使用至少兩種不同的相互為化學(xué)活性的樹脂材料。于是，當(dāng)構(gòu)成第一樹脂材料的第一多個樹脂小珠和構(gòu)成第二樹脂材料的第二多個樹脂小珠沉積到加強(qiáng)元件或成形表面上而在接觸點(diǎn)上互連(通過交疊或其它方式)時，第一樹脂材料和第二樹脂材料在接觸點(diǎn)上相互交聯(lián)。
根據(jù)樹脂框架的性質(zhì)，將結(jié)合到加強(qiáng)結(jié)構(gòu)上的樹脂框架凝固的步驟可以通過本領(lǐng)域公知的任何方式進(jìn)行。例如，由光敏樹脂構(gòu)成的樹脂框架可以用紫外線輻射固化，而熱固性樹脂一般通過溫度固化。
本發(fā)明的方法還可以包括將樹脂框架的厚度控制到至少一預(yù)定值的步驟。這可以通過砑光與樹脂框架結(jié)合的加強(qiáng)元件、磨光復(fù)合物的至少一側(cè)、用刀或激光束切除加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，或通過本領(lǐng)域公知的任何其它方式來完成。
本發(fā)明還公開了一種制造造紙帶的裝置，該裝置包括如上所述的成形表面、在機(jī)器方向上移動成形表面的裝置、被構(gòu)造成相對于成形表面移動的至少一個擠壓模具、以及使樹脂框架和加強(qiáng)元件結(jié)合在一起的裝置。該裝置還可以包括控制樹脂框架厚度的裝置。
本發(fā)明造紙帶的一個實(shí)施例至少包括具有第一厚度的第一多個樹脂小珠，以及具有第二厚度的第二多個樹脂小珠，其中，第一和第二多個樹脂小珠至少在接觸點(diǎn)上部分重疊，從而在其中形成上關(guān)節(jié)，該上關(guān)節(jié)具有大于第一厚度和第二厚度中的每一個的第三厚度。如果需要，第一厚度可以不同于第二厚度。偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管設(shè)置在接觸點(diǎn)之間。優(yōu)選的是，上關(guān)節(jié)按一預(yù)選圖案分布在整個加強(qiáng)元件上；更優(yōu)選的是，圖案樹脂框架具有大致連續(xù)的圖案。另一種方案是，圖案樹脂框架可以具有半連續(xù)的圖案，或者還包括從加強(qiáng)元件向外延伸的第三多個離散凸起的圖案。
優(yōu)選的是，樹脂小珠包括一種從包括環(huán)氧樹脂、硅樹脂、氨基甲酸乙酯、聚苯乙烯、聚烯烴、多硫化合物、尼龍、丁二烯、光聚合物及其任何混合物的組中選出的材料。


圖1是本發(fā)明連續(xù)方法和裝置的一個實(shí)施例的示意性側(cè)視圖；圖2是本發(fā)明連續(xù)方法和裝置的另一實(shí)施例的示意性側(cè)視圖，包括一支撐帶；圖3是圖2中部段3的局部橫截面視圖；圖4是示出本發(fā)明方法和裝置的一個實(shí)施例的示意性平面圖；圖5是與圖3所示的相似的，且示出本發(fā)明方法和裝置的另一實(shí)施例的示意性平面圖；圖6-8示意性地連續(xù)示出本發(fā)明方法的主要實(shí)施例中的一個；圖6A是具有機(jī)器方向速度分量和機(jī)器橫向速度分量的合速度矢量的示意圖；圖9是造紙帶的一個示范性實(shí)施例的示意性平面圖，包括具有半連續(xù)圖案的樹脂框架；圖10是造紙帶的另一個示范性實(shí)施例的示意性平面圖，包括具有連續(xù)的圖案和包括多個離散凸起的圖案的樹脂框架；圖11是造紙帶的另一個示范性實(shí)施例的示意性平面圖，包括具有連續(xù)圖案的樹脂框架；
圖12是造紙帶的另一個示范性實(shí)施例的示意性平面圖，包括具有連續(xù)圖案的樹脂框架；圖13是圖2中部段13的局部橫截面圖，示出了形成上關(guān)節(jié)的重疊樹脂小珠；圖14是本發(fā)明連續(xù)方法和裝置的另一個實(shí)施例的示意性側(cè)視圖，包括砑光裝置；圖15是圖14中部段15的局部橫截面圖；圖16是圖14中部段16的部分橫截面圖；圖17是本發(fā)明的連續(xù)方法和裝置的另一個實(shí)施例的示意性側(cè)視圖，該裝置包括與加強(qiáng)元件分離的成形表面；以及圖18是圖17中部段18的局部橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
造紙帶圖4、5以及圖9-13示意性示出了根據(jù)本發(fā)明制造的代表性造紙帶或器材(clothing)，也被稱作“模塑模板”。此處使用的術(shù)語“造紙帶”或簡單地“帶”表示一種基本上宏觀單平面的結(jié)構(gòu)，它被設(shè)計(jì)來在造紙過程的至少一個階段中支撐、優(yōu)選地是傳送其上的幅片。典型地，現(xiàn)代工業(yè)規(guī)模的方法使用環(huán)形造紙帶，但可以理解的是，本發(fā)明可被用于制造帶的離散部分，或可用于制造幅片手抄紙(web handsheets)的固定及旋轉(zhuǎn)印板、轉(zhuǎn)筒等。
如圖13所示，帶90具有接觸紙幅側(cè)91和與接觸紙幅側(cè)91相對的背側(cè)92。因?yàn)?，?dāng)造紙帶90的一部分被放置成平面形態(tài)時，總體上看，紙幅接觸側(cè)91基本在一平面上，所以造紙帶90被稱為是宏觀單平面的。稱之為“大致”單平面，是承認(rèn)該事實(shí)，即為了實(shí)際造紙方法的目的，對絕對平面度的偏差是容許的，雖然這不是優(yōu)選的是，只要這些偏差不足以有害地影響帶90的性能即可。然而，在微觀水平上，帶90是非平面的。根據(jù)本發(fā)明，帶90具有多個上關(guān)節(jié)160，這將在下文闡述。
可以根據(jù)本發(fā)明制造的造紙帶90通常包括兩個主要元件由可流動的且可擠壓的聚合物樹脂材料制造的框架300，以及加強(qiáng)元件或加強(qiáng)元件50。加強(qiáng)元件50和樹脂框架300結(jié)合在一起。根據(jù)本發(fā)明，加強(qiáng)元件50可以部分連接或結(jié)合(圖16和18)到樹脂框架300上，即，僅樹脂框架300的一部分被連接或結(jié)合到加強(qiáng)元件50上，于是在加強(qiáng)元件50和樹脂框架300之間提供了高度的柔韌性，其益處將在下文更詳細(xì)地闡述。
加強(qiáng)元件50具有第一側(cè)51和與第一側(cè)51相對的第二側(cè)52(圖3、13、15和16)。第一側(cè)51可以在造紙過程中接觸造紙纖維，而第二側(cè)52通常接觸造紙?jiān)O(shè)備，例如真空拾取靴和多槽真空箱(二者均未示出)。
加強(qiáng)元件50可以呈現(xiàn)任意種不同形式。它可以包括織造件，例如篩網(wǎng)、網(wǎng)格等；或非織造件，例如帶、板等。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，加強(qiáng)元件50包括由多根相互交織的紗線形成的織造件，如圖3、9、11、12、13、15和16所示。更具體地，織造的加強(qiáng)元件50可以包括帶孔的織造件，例如在1994年8月2日以托克漢(Trokhan)等人的名義授權(quán)的共同受讓的美國專利第5,334,289號中所公開的那樣，其在此引用作為參考。包括織造件的加強(qiáng)元件50可以通過一層或數(shù)層相互交織的紗線形成，這些層彼此大致相互平行，并以接觸的面對面的關(guān)系互連。1997年10月21日授予瑞司克(Rasch)等人的共同受讓的美國專利第5,679,222號；1996年3月5日以杰史德基(Stelljes，Jr.)等人的名義授權(quán)的共同受讓的美國專利第5,496,624號；以及1996年8月14日以博狄(Boutilier)的名義提交的并且命名為“具有雙側(cè)交替結(jié)紗線的造紙帶(Papermaking Belt Having Bilaterally Alternating TieYarns)”的共同受讓的專利申請第08/696,712號在此處引用作為參考。造紙帶90也可以使用加強(qiáng)元件50制造，該元件包括以托克漢(Trokhan)等人的名義在1995年2月15日提交的且命名為“用于造紙中的將可固化樹脂涂覆到基板上的方法(Method of Applying a Curable Resin to Substrate for Use inPapermaking)”的共同受讓的專利申請第08/391,372號中提及的毛氈，該申請?jiān)诖颂幰米鳛閰⒖肌?br> 帶90的加強(qiáng)元件50強(qiáng)化了樹脂框架300，并優(yōu)選地具有適當(dāng)?shù)耐钩鰠^(qū)，在造紙過程中，造紙纖維在壓力下被偏轉(zhuǎn)入該區(qū)域內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，加強(qiáng)元件50優(yōu)選地是可滲透液體的。如此處所使用的，從加強(qiáng)樹脂50的角度來看，術(shù)語“可滲透液體的”表示加強(qiáng)元件50的一種狀態(tài)，該狀態(tài)允許例如水這樣的液體以及空氣在至少一個方向上穿過加強(qiáng)元件50。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易認(rèn)識到的那樣，包括可滲透液體的加強(qiáng)元件的帶通常用在制造紙幅的穿透式空氣干燥法中。
加強(qiáng)元件50至少部分地結(jié)合到樹脂框架300上。樹脂框架300包括固化的樹脂材料300a或300b(圖14)，即，樹脂框架300是液體樹脂材料的固相。在該意義上，在本描述的上下文中合適的地方，術(shù)語“樹脂材料”和“樹脂框架”可互換使用。根據(jù)本發(fā)明，樹脂框架300由多個樹脂小珠形成，該樹脂小珠用至少一個擠壓模具(在幾張附圖中標(biāo)記為100或200)擠壓，然后凝固。樹脂小珠在其之間限定了偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管350，如圖9-12所示。
樹脂框架300具有頂側(cè)301和與頂側(cè)301相對的底側(cè)302(圖9、10、13和16)。在造紙方法中，框架300的頂側(cè)301接觸造紙纖維，于是限定了正被生產(chǎn)的紙幅的圖案。在一些實(shí)施例中(圖16)，框架300的底側(cè)302可以接觸造紙裝置，在該實(shí)施例中，框架50a的底側(cè)52和加強(qiáng)元件40的第二側(cè)42可以沉積在相同的宏觀平面上。另一種方案是，在框架300的底側(cè)302和加強(qiáng)元件的第二側(cè)52之間可以形成距離Z，如圖3所示。
框架300的另一個實(shí)施例(未示出)可以包括具有通路網(wǎng)絡(luò)的底側(cè)302，該通路提供了背側(cè)表面的紋理不規(guī)則性，如1994年1月4日授予托克漢(Trokhan)的共同受讓的美國專利第5,275,700號所述，該專利在此引用作為參考。框架300的兩個后面的實(shí)施例，即一個實(shí)施例為在框架300的底側(cè)302和加強(qiáng)元件50的第二側(cè)52之間具有距離，而另一個實(shí)施例為具有背側(cè)的紋理不規(guī)則性，在框架300的底側(cè)302和造紙裝置表面之間有利地提供了漏縫。該漏縫在造紙過程中導(dǎo)致向紙幅上突然施加真空壓力，于是減輕了稱為針孔的現(xiàn)象。
用于制造結(jié)構(gòu)紙(structured paper)的造紙帶的生產(chǎn)非常昂貴。由于該帶制造的高成本，重要的是開發(fā)能在一方面實(shí)現(xiàn)所需產(chǎn)品性能而在另一方面在造紙機(jī)上能運(yùn)轉(zhuǎn)最長時間的設(shè)計(jì)。為制造結(jié)構(gòu)紙而優(yōu)化的具體設(shè)計(jì)是一種復(fù)合結(jié)構(gòu)，其包括加強(qiáng)元件50和有圖案的框架300，如上所述。具體優(yōu)化的加強(qiáng)元件50是圖3、9、11、12、13和15-17所示的織造物。因?yàn)榭椩煳锏膹?qiáng)度對重量的比值，并且因?yàn)樗鼈冇行У胤稚⒂稍旒堖^程引發(fā)的潛在損傷應(yīng)力而不破損，所以織造物優(yōu)選作為加強(qiáng)件。織造材料特別擅長于通過扭曲而分散這種應(yīng)力，即，在織造平面內(nèi)扭曲而不離開此平面(起皺)。隨其經(jīng)過機(jī)構(gòu)輥隙或卷繞在小直徑輥上，褶皺的帶被迅速毀掉；在造紙機(jī)上，機(jī)構(gòu)輥隙和小直徑輥是常有的。
織造加強(qiáng)元件扭曲并因而避免災(zāi)難性起皺的能力受到有圖案的框架附著方式的顯著影響。如果有圖案的框架連續(xù)(例如，圖4、5和10-12所示)且一體地與覆蓋在其整個凸出區(qū)域上的織物輔助層(woven secondary)交織在一起，那么復(fù)合物的扭曲能力大為降低。如果有圖案的網(wǎng)絡(luò)包括高模量材料時，這尤其是正確的。加強(qiáng)元件50的扭曲能力在這些設(shè)計(jì)中被減小，因?yàn)檫B續(xù)且互相貫穿的有圖案的框架300的材料防止了構(gòu)成織物的經(jīng)(通常“機(jī)器方向”)紗和緯(通?！皺C(jī)器橫向”)紗的獨(dú)立運(yùn)動。這導(dǎo)致正常能扭曲的織物更象剛性的均勻片一樣起作用。
在保持可接受的扭曲能力的同時，將有圖案的框架300附著到加強(qiáng)元件50的有效方法是周期性地而非連續(xù)性地進(jìn)行附著，即，將加強(qiáng)元件50和樹脂框架300部分地結(jié)合。進(jìn)行此操作的優(yōu)選方式是產(chǎn)生有圖案的框架300，該框架在將要被結(jié)合到織造加強(qiáng)元件50上的那側(cè)是非單平面的?？蚣?00的另一側(cè)(該側(cè)最終將與紙張接觸)可以是單平面的。
進(jìn)行此操作的具體優(yōu)選方式是，擠壓適宜材料的兩個周期性交叉(橫穿)的小珠，該小珠形成一種優(yōu)選圖案。圖案中重疊的區(qū)域?qū)⒈厝槐确墙徊鎱^(qū)厚，即形成“上關(guān)節(jié)”160。有圖案的框架300的上關(guān)節(jié)160然后通過適當(dāng)?shù)姆绞綌D壓進(jìn)織造加強(qiáng)元件50中，于是在框架300和加強(qiáng)元件50之間形成周期性的接合處。這種復(fù)合物將在有圖案的框架300和加強(qiáng)元件50之間具有充足的連通性并且同時具有足夠的可扭曲性，以避免災(zāi)難性的和高代價的損壞。
根據(jù)本發(fā)明，帶90還具有多個上關(guān)節(jié)160(圖13和16)。作為一些樹脂小珠重疊的結(jié)果，形成上關(guān)節(jié)116。例如，圖11和12示出了通過第一多個樹脂小珠110和第二多個樹脂小珠120形成的樹脂框架300。第一多個樹脂小珠110和第二多個樹脂小珠120在接觸點(diǎn)上互連。具體地，在圖11和12中，第一多個樹脂小珠110重疊或交叉第二多個樹脂小珠120，因而在接觸點(diǎn)150處形成多個上關(guān)節(jié)160，并在接觸點(diǎn)150中間形成多個偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管350。優(yōu)選的是，上關(guān)節(jié)160按預(yù)定圖案分布在整個帶90上。圖13示出，第一多個小珠110具有第一厚度A1，第二多個小珠120具有第二厚度A2。上關(guān)節(jié)160具有第三厚度A3，該厚度優(yōu)選地大于第一厚度A1和第二厚度A2中的任何一個。需要理解的是，根據(jù)帶的具體設(shè)計(jì)和紙的所需特性，第一厚度A1可以等于第二厚度A2，或另一種方案是與之不同。
樹脂框架300可以具有各種圖案連續(xù)圖案、半連續(xù)圖案、離散圖案或其任意組合。圖10、11和13示出了具有基本連續(xù)圖案的樹脂框架。如此處所使用的，圖案被稱作“基本”連續(xù)，以表明絕對連續(xù)性的微小偏差可以允許，只要這些偏差不負(fù)面影響本發(fā)明的方法和最終產(chǎn)品即造紙帶90的性能和所需質(zhì)量。圖9示出樹脂框架300的半連續(xù)圖案的一個例子。在半連續(xù)圖案中，樹脂小珠的連續(xù)性在至少一個方向上出現(xiàn)。以埃耶(Ayers)等人的名義在1997年5月13日授權(quán)的共同受讓的美國專利第5,628,876號公開了一種框架300的半連續(xù)圖案，該專利在此引用作為參考。圖10示出了框架300的一個例子，也包括從加強(qiáng)元件向外延伸的多個分離的凸起205。在圖10中，整個圖案的包括凸起205的不連續(xù)部分與包括重疊樹脂小珠的連續(xù)部分結(jié)合在一起示出。
方法與裝置在方法的一個優(yōu)選實(shí)施例中，第一步驟包括制備一個成形表面30。如此處所使用的那樣，“成形表面”是樹脂材料被沉積在其上以形成樹脂框架300的一個表面。在圖1、2和14所述的實(shí)施例中，成形表面包括加強(qiáng)元件50的第一表面51。在圖17所示的實(shí)施例中，成形表面30包括繞輥21和22行進(jìn)的環(huán)形帶的上表面。在圖1、2和14中，包括加強(qiáng)元件50的成形表面30由環(huán)形支撐帶20支撐。在圖2中，支撐帶20在形成樹脂框架的區(qū)域中依次由環(huán)形輔助帶30a(繞輥31和32行進(jìn))支撐。
如上所述，加強(qiáng)元件50是一基底，它可以具有各種不同的形式，例如，織造物、毛氈、篩網(wǎng)、帶等。對加強(qiáng)元件50，尤其是包括織造件的一種更詳細(xì)的描述在此處引用作為參考的共同受讓的美國專利第5,275,700號中找到。不管其具體實(shí)施例如何，加強(qiáng)元件50都具有第一側(cè)51和第二側(cè)52。在所形成的造紙帶90中，第一側(cè)51在造紙過程中通常面對(在一些實(shí)施例中可以接觸)造紙纖維，而第二側(cè)52面對(通常接觸)造紙?jiān)O(shè)備。然而，應(yīng)當(dāng)理解，帶90可以具有面對造紙?jiān)O(shè)備的加強(qiáng)元件50的第一側(cè)51，以及面對造紙纖維的加強(qiáng)元件50的第二側(cè)52，這將在下面充分詳述。如此處所使用的，加強(qiáng)元件50的第一側(cè)51和第二側(cè)52始終通過這些各自的名稱所提及，而不管加強(qiáng)元件50與造紙帶90的結(jié)合(即，在結(jié)合之前、過程中以及之后)。加強(qiáng)元件50的第一側(cè)51和第二側(cè)52之間的距離形成加強(qiáng)元件的厚度，此處表示成“S”(圖3和16)。在本發(fā)明的優(yōu)選連續(xù)方法中，成形表面30和/或加強(qiáng)元件50在機(jī)器方向上連續(xù)移動，在一些圖中示為“MD”。此處使用的術(shù)語“機(jī)器方向”與造紙中術(shù)語的傳統(tǒng)使用是一致的，其中，此術(shù)語指的是平行于造紙?jiān)O(shè)備中紙幅的流動地方向。如此處所使用的那樣，本發(fā)明的方法過程中，“機(jī)器方向”是平行于加強(qiáng)元件50的流動方向。應(yīng)當(dāng)理解的是，機(jī)器方向是一個相對術(shù)語，它相對于該過程具體點(diǎn)處的加強(qiáng)元件40的運(yùn)動而定義。于是，在本發(fā)明的給定過程期間，機(jī)器方向可以(通常確實(shí))改變數(shù)個次。如此處所使用的，術(shù)語“機(jī)器橫向”是垂直于機(jī)器方向并平行于正被構(gòu)造的造紙帶的總體平面的方向。成形表面30還具有縱向和橫向。如此處所使用的，“縱向”是位于相對于機(jī)器方向小于±45°的范圍內(nèi)的任意方向；而“橫向”是位于相對于機(jī)器橫向±45°的范圍內(nèi)的任意方向。
在附圖示意性示出的優(yōu)選連續(xù)方法的數(shù)個實(shí)施例中，成形表面30和/或加強(qiáng)元件50在機(jī)器方向上優(yōu)選地以傳送速度移動。典型的，但不是必需地，傳送速度是恒定的。在圖1、2和14中，包括加強(qiáng)元件50的成形表面30由輥21和22支撐。根據(jù)該方法的具體實(shí)施例，加強(qiáng)元件50可以呈環(huán)形元件的形式。優(yōu)選的是，加強(qiáng)元件50由加強(qiáng)元件20的支撐件所支撐，在圖1、2和14中，該加強(qiáng)元件20以繞輥21和22行進(jìn)的環(huán)形帶20的形式示出。支撐物20的主要功能是在樹脂框架正在形成的區(qū)域內(nèi)(即，輥21和22中間)支撐加強(qiáng)元件50，于是，加強(qiáng)元件50具有足夠穩(wěn)定的橫截面形狀。支撐物20也可以具有支撐樹脂材料的功能，該樹脂材料被沉積到加強(qiáng)元件50上而形成樹脂框架300。以上提及的輔助成形表面30a可以被用于向沉積到加強(qiáng)元件50上的樹脂材料提供附加支撐。
本發(fā)明方法的下一個步驟包括提供至少第一可擠壓的樹脂材料300a。如此處所使用的，術(shù)語“可擠壓的樹脂材料”指的是多種多樣的聚合物樹脂和塑料，它們可以在特定條件下和/或特定時間周期內(nèi)達(dá)到流體或液體狀態(tài)并保持該狀態(tài)，使得樹脂材料可以用擠壓模具充分地?cái)D壓到成形表面30上，然后固化而形成框架300，這已經(jīng)在上文得以闡述。本發(fā)明的可流動樹脂材料可以包括從包含環(huán)氧樹脂、硅樹脂、氨基甲酸乙酯、聚苯乙烯、聚烯烴、多硫化合物、尼龍、丁二烯及其任何混合物的組中選擇的材料。
包括硅樹脂的適當(dāng)液體樹脂材料的例子包括，但不限于“Smooth-Sil900”、“Smooth-Sil 905”、“Smooth-Sil 910”和“Smooth-Sil 950”。包括聚亞胺酯的合適液體樹脂材料的例子包括，但不限于“CP-103 Supersoft”、“Formula 54-290 Soft”、“PMC-121/20”、“PL-25”、“PMC-121/30”、“BRUSH-ON 35”、“PMC-121/40”、“PL-40”、“PMC-724”、“PMC-744”、“PMC-121/50”、“BRUSG-ON 50”、“64-2 Clear Flex”、“PMC-726”、“PMC-746”、“A60”、“PMC-770”、“PMC-780”、“PMC-790”。所有的上述示范性材料是從Smooth-On，InC.，Easton，PA，18042可商業(yè)化購得的。液體樹脂材料的其它例子包括多組分材料，例如雙組分液體塑料“Smooth-Cast300”和液體橡膠化合物“Clear Flex 50”，都是從Smooth-On有限公司可商業(yè)化購得的。
光敏樹脂也可以用作樹脂材料。光敏樹脂通常是在輻射，一般是紫外線(UV)的影響下固化或交聯(lián)的聚合物。包含更多有關(guān)液體光敏樹脂的信息的參考文獻(xiàn)包括《J.Macro-Sci.Revs Macro Chem.》學(xué)報(1981-82年)第C21卷第2期第187-273頁格林(Green)等人的“光交聯(lián)樹脂系統(tǒng)(Photocross-Linkage Resin Systems)”；1978年9月25-27日“TAPPI Paper Synthetics Conf.Proc.”會議第167-172頁貝耶(Bayer)的“紫外線固化技術(shù)評述(A Review ofUltraviolet Curing Tchnology)”；以及《(J.of Coated Fabrics》學(xué)報(1978年7月)第8卷第10-20頁史密德(Schmidle)的“紫外線可固化柔性涂層”。前述三篇文獻(xiàn)均在此引用作為參考。特別優(yōu)選的液體光敏樹脂包括在康涅狄格州沃特伯里市的MacDermid有限公司制造的Merigraph系列樹脂內(nèi)。
可以包括本發(fā)明樹脂材料的熱敏樹脂的例子包括，但不限于熱塑性高彈體Hytrel(例如Hytrel4056，Hytrel7246和Hytrel8238)；和尼龍Zytel(例如Zytel101L和Zytel132F)的組，是可從特拉華州威爾明頓市的Dupont公司商業(yè)化購得的。
優(yōu)選的是，可流動的樹脂材料以液體或流體的形式提供。然而，本發(fā)明構(gòu)想了以固體形式提供的可流動樹脂材料的使用。在后面的例子中，需要有使樹脂材料液化的額外步驟。
可以設(shè)想本發(fā)明的實(shí)施例中樹脂材料包括化學(xué)活性的成分。如此處所使用的，至少兩個“化學(xué)活性的”材料包括當(dāng)其接觸或混合時能交聯(lián)的材料。雖然一些化學(xué)活性的材料可以在環(huán)境條件下交聯(lián)，然而其它化學(xué)活性的材料需要催化劑才能交聯(lián)。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識到，根據(jù)相互接觸的化學(xué)活性材料的具體本性，催化劑可以包括各種條件，例如，溫度、壓力、濕度、氧氣等等?？深A(yù)計(jì)，本發(fā)明中可使用的化學(xué)活性樹脂材料的例子包括，但不限于各種環(huán)氧樹脂，例如，可以佛蒙特州耶利哥市EpoxySystems有限公司可購得的Epoxy SystemTM2、3、5、6和10。
下一步驟包括提供至少一個擠壓模具100，它被構(gòu)造以安放樹脂材料并將樹脂材料從該模具中擠到成形表面30上。為了簡單起見，在多個附圖中示出了兩個示例性擠壓模具第一擠壓模具100和第二擠壓模具200。然而，可以理解，術(shù)語“至少一個擠壓模具”包括任何所需的多個擠壓模具。本領(lǐng)域中所公知的各種擠壓模具可在本發(fā)明中使用。擠壓模具的例子包括但不限于此處引用作為參考的以下美國專利中所公開的那些1976年5月25日授予史密斯(Smith)的第3,959,057號；1977年9月27日授予芬迪諾(Ferrentino)等人的第4,050,867號；1979年1月23日授予普爾(Poole)的第4,136,132號；1981年3月31日授予密安尼(Miani)的第4,259,048號；以及1999年3月2日授予卡達(dá)瑪(Kodama)等人的第5,876,804號。優(yōu)選的擠壓模具被構(gòu)造成將多個樹脂小珠擠到成形表面30上。
下一步包括將第一樹脂材料300a供給到擠壓模具100中和將樹脂材料300a從該模具中擠到成形表面30上。擠壓模具(一個或多個)應(yīng)當(dāng)優(yōu)選為了適當(dāng)?shù)臈l件(例如溫度)而作準(zhǔn)備，以將可流動樹脂材料保持在流動可擠壓狀態(tài)。如此處所使用的，術(shù)語“流體”和“液體”涉及樹脂材料的一種條件、狀態(tài)或相，在那種條件中，樹脂材料能被擠壓，且允許樹脂材料沉積到成形表面30上。如果熱塑性或熱固性樹脂被用作樹脂材料，一般需要略高于樹脂材料熔點(diǎn)的溫度，以將樹脂維持在流動可擠壓狀態(tài)。如果樹脂材料整體處于流體狀態(tài)，那么樹脂材料被認(rèn)為處于或高于“熔點(diǎn)”。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將認(rèn)識到，樹脂材料從擠壓模具(一個或多個)中擠壓的過程取決于擠壓模具(一個或多個)的具體實(shí)施例和樹脂材料的特性。
優(yōu)選的是，樹脂材料被擠到成形表面30上呈預(yù)定圖案。根據(jù)本發(fā)明，該圖案可以通過移動成形表面30和擠壓模具100中的至少一個形成。在一優(yōu)選連續(xù)方法中，成形表面在機(jī)器方向MD上以一傳送速度連續(xù)行進(jìn)。如同本領(lǐng)域中技術(shù)人員將理解的那樣，如果擠壓模具100是靜止的(即，不移動)，則沉積到成形表面30上的樹脂材料的所形成圖案包括基本準(zhǔn)直的直線(未示出)。然而，如果擠壓模具(一個或多個)相對于成形表面30移動，例如在機(jī)器橫向CD，如圖6-8所示，那么，復(fù)合運(yùn)動的合速度矢量V將具有平行于機(jī)器方向MD的機(jī)器方向分量Vmd，和平行于機(jī)器橫向CD的機(jī)器橫向分量Vcd(圖6A)。圖6、7和8示意性連續(xù)示出形成大致連續(xù)的樹脂框架300的一個實(shí)施例的過程。第一擠壓模具100和第二擠壓模具200在跨越預(yù)定機(jī)器橫向間距(在圖6、7、8中示為在其第一邊界31和第二邊界32之間形成的成形表面30的寬度)的機(jī)器橫向CD上往復(fù)行進(jìn)，同時成形表面30在機(jī)器方向MD上連續(xù)行進(jìn)。被擠壓到成形表面30上的樹脂小珠的所形成圖案包括多個以一角度設(shè)置的“對角”線，該角度相對于機(jī)器方向偏離90°。如同本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易意識到的那樣，此角度通過成形表面30和擠壓模具100、200的相對速度而限定。圖6、7和8示意性示出一個示范性擠壓模具100、200，每個均形成數(shù)個個樹脂材料小珠。通過第一擠壓模具100形成的小珠用標(biāo)記“}1”表示，通過第二擠壓模具200形成的小珠用標(biāo)記“}2”表示。然而，將被理解的是，小珠的數(shù)目及其橫截面形狀可以基于對方法和所形成樹脂框架300的具體要求而選擇。還應(yīng)當(dāng)理解的是，在最終的樹脂框架300中，通過第一擠壓模具100形成的小珠}1無需相互鄰近地設(shè)置，而小珠}2可以間插在小珠}1之間。
例如，在圖6、7和8中，第一擠壓模具100和第二擠壓模具200在循環(huán)的開始時用后綴“a”表示(即，分別為“100a”和“200a”)，在循環(huán)的終止時用后綴“b”表示(即，分別為“100b”和“200b”)。在圖6中，第一擠壓模具100在機(jī)器橫向CD上從成形表面30的第一邊界31到第二邊界32開始其移動，而第二擠壓模具200在機(jī)器橫向CD上從成形表面30的第二邊界32開始其移動。圖6示意性示出了該過程第一循環(huán)完成后樹脂框架300的部分形成的圖案。圖7示意性示出了具有樹脂框架300的部分形成的圖案的成形表面30，以及第一擠壓模具100和第二擠壓模具200相對于部分形成的圖案的位置。應(yīng)當(dāng)理解的是，名稱“第一擠壓模具100”和“第二擠壓模具200”僅用于說明性目的。在圖7和8中，第一擠壓模具100和第二擠壓模具200可以容易地被想象為相互換位。圖8示出接近該過程第二循環(huán)完成時在相反方向上移動的第一擠壓模具100和第二擠壓模具200。
成形表面30可以在機(jī)器方向上連續(xù)行進(jìn)，直到形成樹脂框架30的完整圖案。另一種方案是，可以標(biāo)記成形表面30的移動。在后面的實(shí)施例中，樹脂框架300的圖案可以在幾個循環(huán)中形成，且樹脂材料可以在幾個循環(huán)中被沉積到成形表面的相同機(jī)器方向的部分上。例如，成形表面30可以在每個循環(huán)持續(xù)一段時間后停止，允許擠壓模具如所需要的那樣重定位。此外，根據(jù)正在制造的樹脂框架300的具體圖案，可以在每個循環(huán)后調(diào)整成形表面30的位置。還可以改變成形表面30的移動方向；例如，在第一循環(huán)中，成形表面30在機(jī)器方向MD上行進(jìn)，如上所述(圖6)，同時，在第二循環(huán)中，成形表面30向后行進(jìn)，即，在相反于機(jī)器方向的方向上。該方法的后一個實(shí)施例未示出，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易地想象(基于圖7和8)。在各循環(huán)之間，擠壓模具100和200的位置可以按需調(diào)整。
擠壓模具100、200可以具有復(fù)合運(yùn)動。例如，圖6、7和8所示，擠壓模具100、200中的至少一個可以在機(jī)器方向MD上往復(fù)移動，同時還在機(jī)器橫向CD上移動。機(jī)器方向上移動的頻率和幅度優(yōu)選地小于機(jī)器橫向上移動的頻率和幅度。樹脂框架300的所形成圖案于是將包括多個具有波浪形狀的樹脂小珠。根據(jù)樹脂框架300的具體圖案，樹脂小珠可以交叉或不交叉。樹脂小珠交叉的圖案的兩個例子示于圖11和12，其中樹脂小珠為橫向取向并具有波浪形狀。在圖11中，相鄰樹脂小珠110具有第一橫向取向(從左下到右上)。在圖11中，在宏觀水平(即，當(dāng)樹脂框架300被看作一個整體時)上具有相同的總體取向的小珠110在微觀水平上(即，當(dāng)相對于單一的偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管350觀察時)不互相平行。這一實(shí)施例可以通過首先形成第一多個平行小珠111，然后形成第二多個平行小珠112而形成(參照主要在圖6、7和8中示出的方法)，小珠111和112相互交替，即，第二多個小珠112的每一個形成在一對第一多個小珠111之間，第一多個小珠111在微觀水平上不平行于第二多個小珠112。基于主要在圖6、7和8中示出的方法，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以想象，小珠111、112可以通過具有往復(fù)的機(jī)器方向移動的擠壓模具形成。在圖12中，具有第一橫向取向的相鄰樹脂小珠110在宏觀水平和微觀水平上均是平行的。
圖4和5示出該方法的另一實(shí)施例。在圖4和5中，第一和第二擠壓模具100、200在橫貫機(jī)器的方向CD上彼此往復(fù)移動，同時成形表面30在機(jī)器方向MD上行進(jìn)。樹脂框架300的所形成圖案包括大體在機(jī)器方向MD上取向的且具有波浪(或“振蕩”)形狀的多個樹脂小珠。根據(jù)擠壓模具100、200的相對速度和幅度以及成形表面30的速度，可以形成樹脂小珠的各種形狀。在圖4和5兩者中，相鄰樹脂小珠在接觸點(diǎn)150處彼此接觸，于是，形成大致連續(xù)的樹脂框架300。所形成的樹脂框架300包括多個形成在鄰近樹脂小珠和其接觸點(diǎn)150之間的偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管350。在圖5中，樹脂小珠在接觸點(diǎn)150處重疊，于是形成以上討論的上關(guān)節(jié)160。
根據(jù)本發(fā)明，將被理解的是，在圖6、7、8和11、12中示意性示出的實(shí)施例僅是大量的且實(shí)際上不受限制的擠壓模具(一個或多個)和成形表面的相對移動的各種可能布置的例子。于是，此處示出和描述的實(shí)施例不能視為對本發(fā)明的限制，而應(yīng)視作其優(yōu)選實(shí)施例的重要例子。本發(fā)明還構(gòu)想了樹脂小珠不接觸，從而形成半連續(xù)圖案的樹脂框架300實(shí)施例。
本發(fā)明還構(gòu)想使用至少兩種不同的化學(xué)活性樹脂材料，如上所述。在此例子中，在該方法中，第一擠壓模具100擠壓包括第一化學(xué)活性材料的第一多個樹脂小珠，而第二擠壓模具200擠壓包括第二化學(xué)活性材料的第二多個樹脂小珠。當(dāng)被沉積在成形表面30上時，第一和第二多個樹脂小珠接觸。通過接觸，包括第一多個小珠的第一化學(xué)活性材料和包括第二多個小珠的第二化學(xué)活性材料在接觸點(diǎn)上交聯(lián)。據(jù)信，在第一和第二多個樹脂小珠之間于是可以形成充分可靠的連接。
以下步驟為使樹脂框架300和加強(qiáng)元件50結(jié)合在一起。應(yīng)當(dāng)理解的是，成形表面30可以通過加強(qiáng)元件50限定，也可以不通過其限定。在圖1、2和14中示出的方法實(shí)施例中，加強(qiáng)元件50包括成形表面30。換句話說，在圖1、2和14中，成形表面30通過加強(qiáng)元件50的第一側(cè)51和第二側(cè)52中的一個限定。另一種方案是，在圖17和18所示出的實(shí)施例中，加強(qiáng)元件50包括獨(dú)立于成形表面30的元件。在后面的例子中，成形表面30的表面能優(yōu)選地小于加強(qiáng)元件50的表面能。存在有數(shù)個種在成形表面30和加強(qiáng)元件50之間產(chǎn)生表面能差的途徑。包括成形表面30的材料本身可以具有較低的表面能，或可以通過處理以降低其表面能。另一種方案是或作為附加的，在樹脂材料沉積到成形表面30上的步驟之前，成形表面30可以用脫模劑60(圖17)處理。脫模劑的例子包括但不限于可從Smooth-On有限公司購得的“Ease ReleaseTM”、“PermareleaseTM”、“AqualeaseTM”和“ActileaseTM”。在圖17中，脫模劑60被示意性示為從源65噴射到成形表面30上。然而，將被理解的是，脫模劑60還可以被刷或擦到成形表面30上，在該例子中，源65可以包括本領(lǐng)域中所公知的刷子(brush)、槽(trough)或任何其它合適的裝置。
在加強(qiáng)元件50包括成形表面30的各實(shí)施例中，使樹脂框架300和加強(qiáng)元件50結(jié)合到一起的步驟幾乎可以與將樹脂材料擠到加強(qiáng)元件50上的步驟同時發(fā)生。可以選擇流體樹脂材料和加強(qiáng)元件50，使得樹脂材料能至少部分地滲透加強(qiáng)元件50，從而在固化時將其結(jié)合起來。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將意識到，在后面的例子中，可擠壓的樹脂材料的諸如粘度/流動性、表面張力、化學(xué)反應(yīng)性、溫度的性能，以及加強(qiáng)元件30的諸如微觀幾何形狀和表面能的性質(zhì)是極為相關(guān)的。
另一種方案或作為附加的，加強(qiáng)元件50或至少其第一表面51可以在將樹脂材料沉積到加強(qiáng)元件30上之前用粘結(jié)性材料80(圖1)處理。適宜的粘結(jié)性材料包括但不限于接觸型粘固劑、腈基丙烯酸酯粘合劑、可從Chicago Glue Machine and Henkel Corporation公司提供的諸如omniFIT和SICIMENT型的厭氧粘結(jié)劑、諸如ADVANTA型的各種熔融膠水、吸濕硬化或紫外線硬化的硅樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基甲酸乙酯，以及它們的任意組合物。
例如，通過噴涂(圖1)、用印刷輥(未示出)印刷、將加強(qiáng)元件50浸入具有粘接劑的鍍液中(未示出)，或通過本領(lǐng)域中公知的任何其它合適的方式，可將粘接劑60沉積到加強(qiáng)元件50上/內(nèi)。
使樹脂框架300和加強(qiáng)元件50結(jié)合在一起的步驟可以包括用示于圖18中的砑光裝置40砑光與樹脂框架300結(jié)合的加強(qiáng)元件50。在后面的例子中，有一步驟是特別優(yōu)選的是，該步驟包括以一傳送速度連續(xù)移動成形表面30和加強(qiáng)元件50，使得加強(qiáng)元件50的至少一部分與形成在成形表面30上的樹脂框架300的至少一部分處于面對面的關(guān)系。當(dāng)樹脂框架300仍可流動時，加強(qiáng)元件50面對成形表面30的部分接觸樹脂框架300一預(yù)定時間，對樹脂框架300而言，該時間足以結(jié)合加強(qiáng)元件30。
成形表面30可以使用本領(lǐng)域公知的各種合適的材料制造。這些例子包括但不限于例如聚四氟乙烯(或PTFE，也被稱作特弗隆)的碳氟化合物的聚合物；可從特拉華州紐華克市的W.L.Gore & Associate有限公司商業(yè)化購得的GoreTex；可從MA州貝德福德市Millipore公司商業(yè)化提供的微孔材料；明尼蘇達(dá)州圣保羅市3M公司制造的微孔帶；各種燒結(jié)的材料，例如由紐約州米尼奧拉市的Martin Kurtz & Co.有限公司制造的Dynapore多孔不銹鋼絲網(wǎng)薄板；以及可從康涅狄格州克林頓市的National Sintered Alloys有限公司購得的燒結(jié)合金；以及可從印度孟買的Oelde，Germany and HaverStandard India Pvt.有限公司(HAST)商業(yè)化購得的織造金屬絲布。
砑光裝置40可以用于促進(jìn)將樹脂框架300和加強(qiáng)元件50結(jié)合到一起的步驟，而不管成形表面30的具體實(shí)施例。圖14和17示意性示出了包括三對并置的砑光輥41-42a、42-42a和43-43a的砑光裝置40。通過將輥42-42a之間的輥隙設(shè)計(jì)成小于輥41-41a之間的輥隙，以及輥43-43a之間的輥隙設(shè)計(jì)成小于輥42-42a之間的輥隙，此種布置可以有利地使砑光壓力的增量不連續(xù)施加。
圖18示出的樹脂框架300的實(shí)施例包括如上所述上關(guān)節(jié)160。圖18還示出方法的實(shí)施例，其中，相互接觸的樹脂框架300和加強(qiáng)元件50在輥51和52之間被擠壓到一起至一允許加強(qiáng)元件50僅部分地與樹脂框架300結(jié)合的程度，即，加強(qiáng)元件50主要與上關(guān)節(jié)160結(jié)合。換句話說，可以選擇砑光輥51和52之間的輥隙，使得加強(qiáng)元件50和樹脂框架300通過上關(guān)節(jié)160被結(jié)合到加強(qiáng)元件50上的方式而結(jié)合到一起。樹脂框架300的其余部分可以與加強(qiáng)元件50結(jié)合，也可以不結(jié)合。以上闡述了部分或周期性結(jié)合的益處。
本發(fā)明的被認(rèn)為特別有用的方法的一個實(shí)施例在圖15和16中示意性示出。在圖16中，部分形成的樹脂框架包括多個設(shè)置在加強(qiáng)元件50上和交叉在其上的樹脂小珠110、210。上關(guān)節(jié)160在接觸點(diǎn)150處形成。包括織造件的加強(qiáng)元件50由支撐帶20支撐，如上所述。當(dāng)與加強(qiáng)元件結(jié)合的部分成形的樹脂框架用砑光裝置40砑光(圖14)時，樹脂小珠110在砑光壓力下被擠入加強(qiáng)元件50內(nèi)至一足以在加強(qiáng)元件50和樹脂框架之間形成可靠結(jié)合的程度。如果需要，根據(jù)加強(qiáng)元件50和樹脂小珠的相對大小，樹脂小珠110可以被擠壓而貫穿加強(qiáng)元件50的整個厚度，使得它們接觸支撐帶20。在圖16中，僅小珠110直接與加強(qiáng)元件50結(jié)合，而小珠210則不。如上所述，帶90的這個實(shí)施例被認(rèn)為具有如下益處，即，在其間形成牢固互連的同時，使樹脂框架相對于加強(qiáng)元件具有高自由度。
下一個步驟包括使與加強(qiáng)元件50結(jié)合的樹脂框架300凝固。如此處所使用的，術(shù)語“凝固”及其派生詞指的是將流體變成固體或部分固態(tài)的方法。一般地，凝固包括從液相到固相的相變。術(shù)語“固化”涉及其中發(fā)生交聯(lián)的凝固。例如，光敏樹脂可以通過紫外線輻射固化，如共同受讓的美國專利第5,334,289、5,275,700、5,364,504、5,098,522、5,674,663和5,629,052號中描述的那樣，所有這些專利在此引用作為參考。熱塑性和熱固性樹脂要求特定的凝固溫度。優(yōu)選的是，凝固步驟包括樹脂材料的固化。
在流體樹脂材料已經(jīng)沉積到成形表面30上而在其上形成樹脂框架后，樹脂材料的預(yù)凝固可立即開始。凝固樹脂材料的方法取決于樹脂材料的本質(zhì)。如果使用熱塑性或熱固性樹脂，則凝固包括冷卻樹脂材料。光聚合物樹脂可以通過共同受讓的美國專利第4,514345和5,275,700號中所描述的固化方法固化，它們在此處引用作為參考并在上文提及。由于混合在一起，在一確定的預(yù)定時間期間內(nèi)，包括多元樹脂或塑料的樹脂材料可以自然凝固。在一些實(shí)施例中，樹脂材料的凝固可以在樹脂材料被擠到成形表面30上后立即開始?？梢孕枰活A(yù)凝固步驟，以允許在成形表面30上形成的樹脂框架300在使加強(qiáng)元件50和樹脂框架300結(jié)合在一起的后續(xù)步驟中充分保持其形狀。如此處所使用的，“預(yù)凝固”指的是樹脂材料的部分凝固，使得樹脂材料能充分保持所需形狀，并依然足夠柔軟以有效地與加強(qiáng)元件50結(jié)合。預(yù)凝固的程度取決于樹脂材料的類型及其粘度、樹脂小珠和加強(qiáng)元件50的相對幾何形狀、執(zhí)行結(jié)合步驟的時間，以及本發(fā)明的方法和裝置的其它相關(guān)參數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)想一個實(shí)施例，其中，形成在成形表面30上的樹脂框架300預(yù)凝固，使得樹脂框架300的外表面首先凝固，而樹脂材料的其余部分依然處于大致流動狀態(tài)。于是，至少部分凝固的樹脂框架300的外表面用作樹脂框架300的至少依然部分流動的其余部分的殼。此實(shí)施例在使用加強(qiáng)元件50的方法中可以特別有用，該加強(qiáng)元件50在其上具有空隙空間，例如圖3、9和11-18中示意性示出的織造加強(qiáng)元件。在此實(shí)施例中，當(dāng)壓力施加到部分凝固的樹脂框架300上時，樹脂材料被“擠壓”穿過加強(qiáng)元件50的至少第一側(cè)51的紗線，而不過度破壞樹脂框架300的形狀，因?yàn)椴糠帜痰摹皻ぁ北３至藰渲蚣?00的形狀。一般地，雖然不是必需的，樹脂框架300并不僅僅附著在加強(qiáng)元件50上，而是“纏繞”在加強(qiáng)元件50的結(jié)構(gòu)元件上(例如，織造加強(qiáng)元件50中的各單根紗線)，以充分固定在其上，從而至少部分包封結(jié)構(gòu)元件中的一些。壓力使樹脂材料在加強(qiáng)元件50的結(jié)構(gòu)元件間滲透。
作為一個例子，圖1、2、14和17示意性示出與成形表面30并置的固化裝置400。根據(jù)樹脂材料的類型，固化裝置400的例子包括，但不限于增加交聯(lián)反應(yīng)率或冷凝聚合物的冷凝率的加熱器；凝固熱塑性材料的冷卻器；提供紅外固化輻射、微波固化輻射或紫外線固化輻射的各種裝置；等等。為了示出固化裝置400的幾個實(shí)施例，該裝置可用于凝固包括光敏樹脂的樹脂框架300，1997年2月13日以托克漢(Trokhan)的名義提交的題為“產(chǎn)生固化光敏樹脂的平行輻射的裝置(Apparatus for Generating ParallelRadiation for Curing Photosensitive Resin)”的共同受讓的專利申請第08/799,852號；以及1997年2月13日以托克漢(Trokhan)等人的名義提交的題為“產(chǎn)生固化光敏樹脂的受控輻射的裝置(Apparatus for GeneratingControlled Radiation for Curing Photosensitive Resin)”的共同受讓的專利申請第08/858,334號在此引用作為參考。固化裝置400也可以用于預(yù)凝固目的，如上所述。
可選地，可以在本發(fā)明的方法中設(shè)有控制帶厚度的步驟。樹脂框架300的厚度可以通過如上所述的砑光裝置40控制。所制造的帶90的厚度可以通過控制第三距離A3而控制到預(yù)選值(圖13)。此外，所制造的帶90的厚度通過控制凹陷Z的深度來控制(圖3)。另一種方案是或作為附加的，這種裝置可為旋轉(zhuǎn)磨光輥50(圖1)，和/或平面刮刀、和/或激光，或本領(lǐng)域公知的且適合控制所造帶90的厚度的其它裝置。
本發(fā)明的方法和裝置顯著減少了需要在制造帶90中使用的可流動樹脂的量，并因而形成經(jīng)濟(jì)利益。使用光敏樹脂和固化輻射的現(xiàn)有技術(shù)中制造帶的技術(shù)方法要求將光敏樹脂涂到加強(qiáng)元件上、固化樹脂涂層的選定部分、以及然后去除(一般地，清洗掉)樹脂涂層的未固化部分。相對于整個樹脂涂層的量，被清洗掉的樹脂量可以高達(dá)75％。在本發(fā)明中，在成形表面30上可以形成樹脂框架300所需的精確數(shù)量的樹脂材料。此外，本發(fā)明的方法和裝置允許人們實(shí)際中制造無限數(shù)量的樹脂框架300的圖案。
權(quán)利要求
1.一種造紙帶，包括加強(qiáng)元件和結(jié)合到加強(qiáng)元件上并從其上向外延伸的有圖案的樹脂框架，該樹脂框架中還具有多個偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管，該樹脂框架包括至少一第一多個樹脂小珠和一第二多個樹脂小珠，至少第一和第二多個樹脂小珠被結(jié)合到加強(qiáng)元件上，第一多個樹脂小珠具有第一厚度，而第二多個樹脂小珠具有第二厚度，其中，至少第一和第二多個樹脂小珠在接觸點(diǎn)上至少部分重疊，從而在其上形成上關(guān)節(jié)，該上關(guān)節(jié)優(yōu)選地按預(yù)選圖案分布在整個加強(qiáng)元件上，偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管設(shè)置在接觸點(diǎn)之間，上關(guān)節(jié)具有比第一厚度和第二厚度中的任一個均大的第三厚度。
2.如權(quán)利要求1所述的造紙帶，其特征在于，有圖案的樹脂框架具有大致連續(xù)的圖案、半連續(xù)的圖案，或者其組合。
3.如權(quán)利要求1和2所述的造紙帶，其特征在于，第一和第二多個樹脂小珠中的至少一個中的樹脂小珠具有波浪形狀。
4.如權(quán)利要求1、2和3所述的造紙帶，其特征在于，加強(qiáng)元件包括可滲透流體元件，優(yōu)選地為在其上具有多個開口區(qū)域的織造物或篩網(wǎng)。
5.如權(quán)利要求1、2、3和4所述的造紙帶，其特征在于，第一多個樹脂小珠包括第一樹脂材料，第二多個樹脂小珠包括第二樹脂材料，第一和第二樹脂材料彼此是化學(xué)活性的，其中，第一樹脂材料和第二樹脂材料優(yōu)選地在接觸點(diǎn)上交聯(lián)。
6.如權(quán)利要求1、2、3、4和5所述的造紙帶，其特征在于，樹脂小珠包括選自包含環(huán)氧樹脂、硅樹脂、氨基甲酸乙酯、聚苯乙烯、聚烯烴、多硫化合物、尼龍、丁二烯、光敏聚合物及其任何混合物的組的材料。
7.一種造紙帶，包括加強(qiáng)元件；以及其上具有多個偏轉(zhuǎn)導(dǎo)管的有圖案的樹脂框架，該樹脂框架優(yōu)選地具有大致連續(xù)的圖案，并包括至少一個按預(yù)選圖案相互連接的多個樹脂小珠，樹脂框架還具有第一部分和第二部分，其中，僅樹脂小珠的第一部分直接與加強(qiáng)元件連接，使得樹脂框架牢固地結(jié)合到加強(qiáng)元件上并相對于其可部分地移動。
8.如權(quán)利要求7所述的造紙帶，其特征在于，樹脂小珠在接觸點(diǎn)上至少部分地彼此重疊，從而形成上關(guān)節(jié)，該上關(guān)節(jié)包括樹脂小珠的第一部分，該樹脂小珠優(yōu)選地按預(yù)選圖案分布在整個加強(qiáng)元件上。
9.如權(quán)利要求7和8所述的造紙帶，其特征在于，樹脂框架由包括第一樹脂材料的第一多個小珠和包括第二樹脂材料的第二多個小珠構(gòu)成，第一和第二樹脂材料相對于彼此是化學(xué)活性的，使得第一樹脂材料和第二樹脂材料在接觸點(diǎn)上交聯(lián)。
10.一種造紙帶，包括加強(qiáng)元件和結(jié)合到加強(qiáng)元件上并從其上向外延伸的有圖案的樹脂框架，該造紙帶通過一種方法制造，該方法包括步驟(a)制備具有縱向和橫向的成形表面；(b)提供至少一種第一可擠出的樹脂材料；(c)制備至少一個被構(gòu)造來將第一樹脂材料擠到成形表面上的第一擠出模具；(d)將至少第一樹脂材料供給到至少一個第一擠出模具內(nèi)，并從至少第一擠出模具中將至少第一樹脂材料按預(yù)選圖案擠到成形表面上，以形成至少一個多個樹脂小珠，該樹脂小珠按預(yù)選圖案相互連接，并且具有第一部分和第二部分；(e)使樹脂框架和加強(qiáng)元件結(jié)合到一起，使得僅樹脂小珠的第一部分直接與加強(qiáng)元件連接；以及(f)凝固樹脂材料，從而樹脂框架牢固地結(jié)合到加強(qiáng)元件上，并且相對于其可部分地移動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種造紙帶,其包括加強(qiáng)元件(50)和結(jié)合在一起的樹脂框架(300)。樹脂框架通過多個相互接觸或交疊的樹脂小珠(110)形成。從加強(qiáng)元件向外延伸的上關(guān)節(jié)(160)在接觸點(diǎn)上形成。制造造紙帶的優(yōu)選連續(xù)方法包括以預(yù)選圖案將多個樹脂材料的小珠擠到成形表面上,從而在其上形成樹脂框架,將樹脂框架和加強(qiáng)元件結(jié)合在一起,然后凝固樹脂框架。樹脂材料可以包括至少兩種化學(xué)活性的材料,它們能在接觸時交聯(lián)。
文檔編號D21F7/08GK1354814SQ00808660
公開日2002年6月19日 申請日期2000年5月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月7日
發(fā)明者羅伯特·S·阿姆普爾斯基 申請人:寶潔公司