專利名稱：把紙張接合在一起的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及把至少兩張紙片接合在一起的方法，涉及實(shí)施這種方法的設(shè)備，以及以這種方法產(chǎn)生的接合處。
目前，是借助于不同的粘合劑或緊固件例如釘書釘，將兩張紙片接合在一起。人們也知道用機(jī)械方式，通過使紙例如c．f．咖啡過濾紙變形來把紙張接合在一起。用機(jī)械方式這個類別的那些接合，從環(huán)境方面來看是有益的，因?yàn)橐源朔绞浇雍显谝黄鸬募堉破纺芤云洮F(xiàn)存方式回收，無需首先去除粘合劑殘留物或金屬件。比起常規(guī)的接合來說，這類能夠簡易實(shí)現(xiàn)的接合，也節(jié)省成本，因?yàn)椋@類接合與常規(guī)接合的區(qū)域，在于既不需要用粘合劑，也無需使用金屬件。
本發(fā)明的目的，確切地說，就是既不用粘合劑也不用金屬件而產(chǎn)生一種紙張接合。
符合本發(fā)明的這個目的，是借助于使兩張紙片接合在一起的方法來達(dá)到的，該方法的特征在于下列幾個步驟在預(yù)期接合處的區(qū)域用確定了數(shù)量的水將每張紙片潤濕或浸濕，將這些紙片潤濕了的區(qū)域彼此放在一起貼近，并在超聲焊接裝置中將這樣合并起來的紙片的已濕潤區(qū)域加以處理，以便去除所加水分至少80％的重量。由于被加到以此方式接合在一起的紙張上的僅有的一種物質(zhì)是水，該紙張?jiān)谑褂煤缶湍苤苯踊厥?。該方法也能用常?guī)設(shè)備以簡單且節(jié)省成本的方式來實(shí)施。
在一個推薦實(shí)施例中，紙片在被超聲焊接裝置處理之前，先被壓光。對紙片的適當(dāng)潤濕，是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)通過將紙片潤濕成不同的濕度來確定的，盡管在其他方面條件相同，但對于每種程度的潤濕，接合處的強(qiáng)度卻是確定的。然后，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通過以不同的能量輸入到超聲焊接裝置來處理已被潤濕到同樣程度的紙片，確定在該超聲焊接裝置中進(jìn)行適當(dāng)程度的處理，而對于每個能量輸入值，接合處的強(qiáng)度是確定的。
本發(fā)明還涉及用于將至少兩張紙片接合在一起的設(shè)備，這些紙片的形式為出自儲紙帶卷的兩條行進(jìn)的紙帶，該設(shè)備以潤濕器、紙帶合并裝置及超聲焊接裝置為特征，設(shè)備的這些部件，被順著紙帶行進(jìn)方向，且借助于將紙帶喂送得經(jīng)過潤濕器并穿過紙帶合并裝置及超聲焊接裝置，安置得一個在另一個下游。
在一個推薦實(shí)施例中，紙帶合并裝置是一個壓光裝置。
本發(fā)明還涉及接合處，該接合處不用粘合劑而把至少兩條紙帶接合在一起，該接合處的特征在于它包括一些具有耐油紙狀結(jié)構(gòu)的區(qū)域，且這些區(qū)域的厚度小于上述紙帶合并厚度的50％最好是小于30％。
下面參照


本發(fā)明，在這些圖中圖1是所發(fā)明的用于把紙片接合在一起的設(shè)備的略示圖；圖2簡略地且以一部分透視地顯示一條紙帶，該紙帶是由圖1所示設(shè)備中兩條被接合在一起的紙片構(gòu)成的；圖3是一幅曲線圖，顯示作為被推進(jìn)紙片的速度函數(shù)的紙片抗拉強(qiáng)度與紙片潤濕情況；圖4是一幅曲線圖，顯示作為對應(yīng)于不同喂送速度與不同濕度的超聲波壓力函數(shù)的抗壓強(qiáng)度；以及圖5是一幅曲線圖，顯示作為濕度函數(shù)的抗壓強(qiáng)度。
圖1所示用于把來自儲紙帶卷3、4的兩條紙帶1、2接合在一起的設(shè)備，它包括一個潤濕器或浸濕器5、一個壓光裝置6、一個超聲焊接裝置7，以及一根砧座輥或反壓力輥8，這些部件被順著紙帶1、2的喂送方向按上述順序依次安置。
該設(shè)備的工作方式如下當(dāng)紙帶經(jīng)過潤濕器5時，它們被用確定了數(shù)量的水浸濕。被潤濕的紙帶1、2接著就穿過壓光裝置6，紙帶已潤濕的區(qū)域是彼此貼靠的。然后，這樣合并的紙帶1、2穿過由超聲裝置7的角狀物與砧座輥8所限定的壓輥間隙。令人驚異的是，當(dāng)那兩條紙帶被潤濕器5潤濕了的區(qū)域經(jīng)過超聲焊接裝置及砧座輥之后，它們就互相接合了。
圖2透視地顯示經(jīng)過了超聲焊接裝置7之后的一段紙帶1、2。在所示例子中，砧座輥包括幾排突出部，這些突出部形成幾排在合成接合處9中的互相連接的區(qū)域10，如圖2的例證?；ハ嘟雍狭说募垘е械膮^(qū)域10很薄，且該紙帶具有耐油的紙狀結(jié)構(gòu)。
所得接合處的強(qiáng)度，隨紙張被潤濕了的程度以及施于超聲處理操作中的機(jī)械能而定?？磥?，接合處9的較大部分是靠化學(xué)鍵而獲得的(其中，氫鍵可能形成了主要部分)，盡管該接合處也可能會包括一些機(jī)械結(jié)合點(diǎn)。根據(jù)區(qū)域10中耐油的紙狀結(jié)構(gòu)能夠推斷，超聲角狀物在砧座輥的那些突出部的區(qū)域內(nèi)分解了紙的纖維，從而在該區(qū)域中獲得了短纖維。水的存在以及機(jī)械加工過程所產(chǎn)生的熱，也構(gòu)成獲得接合處的必要條件。由于紙帶1、2之間真正確立接合處的方式目前未被正確理解，所以，此時還不可能及時地優(yōu)化紙張應(yīng)當(dāng)被潤濕的程度以及所供能量的量。然而，人們知道，當(dāng)紙張被進(jìn)行超聲加工處理時，對紙張過量的潤濕或浸濕，或根本不浸溫，不會導(dǎo)致接合處產(chǎn)生。業(yè)已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)紙帶的潤濕度低達(dá)5％時就可獲得有效的接合處，且發(fā)現(xiàn)當(dāng)紙帶的潤濕度為50％時則不能獲得接合處。對紙帶的潤濕度，通過在施用水之前及之后稱稱接合處區(qū)域的重量來測量，且該潤濕度是以所施水的重量，除以施水之前的紙的重量再乘以100而構(gòu)成的。因此，獲得優(yōu)化強(qiáng)度的接合處所需的條件，必須根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來確定。
圖3與圖4顯示如何確定增加水分的程度及能量輸入量，以便得到兩個紙帶之間強(qiáng)度最大的接合處，構(gòu)成該紙帶的紙，單位面積的重量為60g／m2，由CREPE PAPER WHITE指定，且是由法國巴黎的Arjo Wiggins生產(chǎn)的。這些紙帶可容許行進(jìn)通過按圖1所構(gòu)造的設(shè)備。潤濕器被設(shè)計(jì)得在每單位時間向正在經(jīng)過的紙帶供給確定了數(shù)量的水。壓光壓力為0．5巴，該壓力是這種類型的紙的最佳壓力。壓光處理是為了便于把表面的水吸入紙中。
超聲焊接裝置包括美國伊利諾斯州Dukane公司(Dukane Corp．，Illinois，USA)所產(chǎn)的一種裝置，其型號為20A2000。超聲角狀物在所有的測試期間具有15μm的恒定振幅。供應(yīng)給超聲焊接裝置的能量的量是不同的。根據(jù)其反壓力(UL壓力)而變化。
借助于SCAN P44∶81測量了所獲接合處的強(qiáng)度。
接合處強(qiáng)度及潤濕度(g／m2)首先在UL壓力下，作為紙帶送進(jìn)的函數(shù)被測定。潤濕器在每單位時間供應(yīng)恒定數(shù)量的水，使紙被潤濕的程度隨著加快的送紙速度而下降。這些測試的結(jié)果如圖3所示。曲線F代表接合處強(qiáng)度(N)，而曲線B代表潤濕度(g／m2)。
在第一測試組中，在兩條紙帶的每條上寬0．025米的范圍每分鐘加以0．82克水，送紙速度的增量為5至20米／分鐘。按每一送紙速度，測量了所得接合處的強(qiáng)度。如圖3會顯明的那樣，在送紙速度為11米／分鐘且潤濕度為2．98g／m2時，獲得最大接合處強(qiáng)度。
在第二測試組中采用的送紙速度范圍為18至30米／分鐘，紙帶按1．66克水／分鐘來浸濕。在此速度范圍內(nèi)，在紙帶速度為22米／分鐘且潤濕度為3．02g／m2時，獲得最大接合處強(qiáng)度。
在第三測試組中采用的送紙速度范圍為28至40米／分鐘，紙帶按2．56克水／分鐘來浸濕。在此速度范圍內(nèi)，在紙帶速度為31米／分鐘且潤濕度為3．30g／m2時，獲得最強(qiáng)的接合處。
在第四測試組中采用的送紙速度范圍為38至50米／分鐘，紙帶按3．51克水／分鐘來浸濕。在此速度范圍內(nèi)，在紙帶速度為42米／分鐘且潤濕度為3．34g／m2時，獲得最強(qiáng)的接合處。
圖3所示各測試組顯示，所獲接合處的強(qiáng)度，依據(jù)紙被浸濕的程度即潤濕度來定。
圖4顯示幾個測試，在這些測試中，當(dāng)紙帶的潤濕度及該紙帶被喂送經(jīng)過上述焊接裝置的速度均保持恒定時，UL壓力，它表示超聲角狀物的反壓力，卻是變化的。如前面所提到的，曲線F與B分別代表接合處強(qiáng)度與潤溫度，而曲線UL則表示UL壓力。
如圖4會顯明的那樣，超過7N的最強(qiáng)接合處，在分別為1．6巴、2．4巴與1．8巴的UL壓力下送紙速度為11米／分鐘、22米／分鐘與31米／分鐘時獲得；而6N的接合處強(qiáng)度，在送紙速度為42米／分鐘且在3．6巴的UL壓力下獲得。上述各個UL壓力，與各個分別送紙速度時的焊接裝置功率0．2千瓦、0．217千瓦、0．221千瓦及0．408千瓦對應(yīng)。
因此，圖4所示各個測試表明，接合處的強(qiáng)度，也依據(jù)所供能量的量而定。還會表明，由焊接裝置向紙帶發(fā)送的能量，對于接合處的強(qiáng)度是極有意義的-當(dāng)所發(fā)送的能量太低與太高時，接合處的強(qiáng)度均會降低。對于為什么會這樣還無解釋，盡管可能是當(dāng)供應(yīng)的能量太少時產(chǎn)生化學(xué)鍵(這些鍵可能與接合處強(qiáng)度的較大部分對應(yīng))的那些化學(xué)反應(yīng)太慢，而太多的能量則會使這種反應(yīng)發(fā)生得太快或根本不發(fā)生。也可能是由于當(dāng)機(jī)械加工太強(qiáng)，使接合處產(chǎn)生的一些鍵斷裂的緣故。
上述測試或試驗(yàn)表明，會提供最大接合處強(qiáng)度的條件，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，比較容易地確定。也可將此種根據(jù)經(jīng)驗(yàn)的試驗(yàn)，應(yīng)用來確定一些條件，在這些條件下，可獲得比最大接合處強(qiáng)度弱一些的所要求的接合處強(qiáng)度。在這方面，當(dāng)要求獲得能便于打開的接合處，就是一個例子。因此，上述方法能方便地得到一些彼此強(qiáng)度不同的接合處。
圖5顯示兩條曲張Ⅰ與Ⅱ，它們表示作為紙帶的接合處區(qū)域中潤濕度函數(shù)的接合處強(qiáng)度。紙帶被以30米／分鐘的速度以及對應(yīng)于曲線Ⅰ為1．2巴且對應(yīng)于曲線Ⅱ?yàn)?．8巴的UL壓力而推進(jìn)。從圖中會看得明白，在較寬的潤濕度范圍內(nèi)，可得到一些良好的接合處。
當(dāng)實(shí)施上述方法時已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，去除施于接合處區(qū)域的水的較大部分，是重要的。例如，當(dāng)紙帶已經(jīng)過超聲焊接裝置后，可以讓接合處區(qū)域里留下施于紙上的水分的不大于20％的重量。
對于接合處中耐油紙狀區(qū)域10的厚度進(jìn)行了測量，并發(fā)現(xiàn)該厚度小于原先紙帶的30％。
顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例，可在本發(fā)明范圍內(nèi)加以修改。例如，可采用其他類型的超聲焊接裝置，而不是以上所述的焊接裝置。當(dāng)然，紙片可以是靜止的，而潤濕器及焊接裝置則可以是活動的。另外，可以采用其他類型的紙張潤濕裝置或浸濕裝置。該方法也可用來把兩張以上的紙片接合在一起。當(dāng)然，也可以按照本發(fā)明，把其他紙張而不是試驗(yàn)中所用的紙張接合在一起。因此，本發(fā)明只是由權(quán)利要求書限定的。
權(quán)利要求
1．一種把至少兩張紙片(1、2)接合在一起的方法，該方法包括以下步驟在預(yù)期接合處(9)的區(qū)域內(nèi)用確定量的水將每張紙片(1、2)潤濕，將這些紙片潤濕了的區(qū)域彼此放在一起貼近，并在超聲焊接裝置(7、8)中將這樣合并起來的紙張的已潤濕區(qū)域加以處理，以便去除所加水分的至少80％的重量。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于浸濕上述接合處區(qū)域，以便獲得重量在5％至50％的濕度。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于在超聲焊接裝置中處理之前，先壓光紙片(1、2)。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于在把紙片潤濕(B)到不同程度的同時，但另一方面卻在相同的條件下實(shí)施該方法，以便根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定紙片(1、2)的潤濕，并測量每種潤濕度的接合處強(qiáng)度(F)。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于以向超聲焊接裝置所送不同的能量輸入(UL)處理紙片，以便根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定在上述焊接裝置(7、8)中進(jìn)行處理的合適程度，并測量每個能量輸入值的接合處強(qiáng)度(F)。
6．用于將至少兩張紙片(1、2)接合在一起的設(shè)備，這些紙片的形式為出自儲紙帶卷(3、4)的兩條行進(jìn)的紙帶(1、2)，該設(shè)備以潤濕器(5)、合并紙帶(1、2)的裝置(6)及超聲焊接裝置(7、8)為特征，上述設(shè)備部件，被順著紙帶移動方向，且借助于把紙帶喂送得經(jīng)過潤濕器并穿過紙帶合并裝置及超聲焊接裝置，互相依次安置。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于紙帶合并裝置(6)是壓光裝置。
8．一種接合處(9)，它把至少兩條紙帶(1、2)接合在一起且它沒有粘合裝置，其特征在于接合處(9)包括一些耐油紙狀結(jié)構(gòu)區(qū)域(10)，且該區(qū)域的厚度小于紙帶合并厚度的50％，最好是小于30％。
全文摘要
一種把至少兩張紙片(1、2)接合在一起的方法。該方法包括的步驟為:在預(yù)期接合處(9)的區(qū)域用確定了數(shù)量的水將每張紙片潤濕,將這些紙片潤濕了的區(qū)域彼此放在一起貼近,并在超聲焊接裝置(7、8)中將這樣合并起來的紙片的已潤濕區(qū)域加以處理,以便去除所加水分至少80%的重量。本發(fā)明還涉及用于實(shí)施該方法的設(shè)備,以及借助于該方法而產(chǎn)生的接合處。
文檔編號D21G1/00GK1278761SQ988111
公開日2001年1月3日 申請日期1998年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月17日
發(fā)明者瓦爾德納·扎瓦茨基, 奧弗·貝達(dá)爾 申請人:莫恩里克保健股份公司