CN1720371A - 制造皮带的方法,以及用于制造膨松的面巾纸及纸巾、非织造物及非织造织物的皮带 - Google Patents

Abstract

在一种制造皮带的方法以及一种用于制造膨松的面巾纸及纸巾、制造非织造物及非织造织物的皮带中，聚合树脂材料以精确的预定图案施加到基材表面(12)上，该预定图案通过皮带赋予所制造的产品。聚合树脂材料以平均直径为10μ(10微米)或更大的液滴进行沉积(14)。聚合树脂材料随后以适于其成分的装置(36)加以定形，并且可选择研磨(44)，以提供具有均匀厚度及平滑的、肉眼可见的单面表面的皮带。

Description

制造皮带的方法，以及用于制造膨松的面巾纸及纸巾、 非织造物及非织造织物的皮带

技术领域

本发明涉及造纸技术，具体地说涉及面巾纸及纸巾的制造，它们可统称为膨松薄纸。本发明还涉及通过例如水刺法、熔喷法、纺粘法及气流成网法(air-laid)制造非织造物及非织造织物。具体地说，本发明涉及一种具有功能性聚合树脂材料的皮带，该功能性聚合树脂材料沉积于皮带基材结构上的精确预选区域内，以填充那些区域，以及当需要时，在皮带基材结构上形成所需厚度的层。这种类型的皮带用于制造膨松的面巾纸及纸巾，以及制造非织造物及非织造织物。

背景技术

在现代化工业社会中，一次性的软质吸水纸制品，例如面巾纸、浴纸及纸巾是当代生活的普遍用品。虽然有许多制造这种制品的方法，但一般而言，其制造始于在造纸机成形部内形成胚料纸幅。然后通过气流将胚料纸幅传送到空气穿透干燥织物上，该气流由真空或抽气产生，气流使纸幅弯曲，并且促使其至少部分地贴合TAD织物的表面形态。从传送位置的下游开始，由TAD织物运送的纸幅通过空气穿透干燥烘缸，在该处，加热气流直接吹向纸幅并通过TAD织物，将纸幅干燥至所需程度。最后，在空气穿透干燥烘缸的下游处，纸幅可粘附在扬克式烘缸(Yankee Dryer)的表面上，使纸幅进一步完全干燥，并且由TAD织物的表面在纸幅上留下印记。完全干燥的纸幅随后用刮刀从扬克式烘缸的表面移除，使纸幅缩短或起皱并且增加其松厚度。缩短的纸幅随后卷绕到辊筒上供后续加工，包括将纸幅包装成适合装运及顾客购买的形式。

如上所述，有许多可用来制造膨松面巾纸制品的方法，应该理解的是，上述说明是对部分方法所通用的一般步骤的概述。例如，在特定情况下，并不需要缩短或已采用其他方式，例如“湿法起皱”来皱缩纸幅时，并非总是需要使用扬克式烘缸。

本申请至少部分涉及用于膨松面巾纸机的空气穿透干燥烘缸的TAD织物。以往，TAD织物由单丝纱织成，其组织图案形成具有结节的纸幅支撑表面，结节相对高于表面上的其他区域，并且有较长的浮纱。当胚料纸幅从成形织物传送至这种TAD织物的纸幅接触表面时，至少部分胚料纸幅会呈现该表面的表面形态。结果，胚料纸幅在各结节之间弯曲的部分变得比位于结节之上的部分更为稀疏，最终赋予膨松面巾纸制品柔软性及吸收能力。随后，当压力从TAD织物传送至扬克式烘缸表面时，TAD织物的纸幅接触表面上的结节在位于其上的纸幅部分上留下印记并且使这部分的密度增加。这种密实化又会在整体上增强膨松面巾纸制品。密实化通常由下述方法来增强：磨光或砂磨TAD织物的纸幅接触表面，以形成具有平坦表面的结节，从而增加纸幅与扬克式烘缸之间的接触面积，并增大结节印痕，以进一步增强膨松面巾纸制品及使其干燥得更完全。

由于消费者喜欢更柔软、更具吸水性及更坚韧的膨松纸巾，使得开发初期集中在用于制造TAD织物的组织图案上。例如，已到期的Trokhan的美国专利4,191,609及4,239,065，该专利转让给俄亥俄州辛辛那提市的Procter&Gamble Company，示出用具有非依数性的连续经纬纱序列的组织图案所织成的TAD织物。所披露的组织图案使TAD织物主体的纸幅支撑表面具有许多柳条篮子状的凹穴，该凹穴以双向交错的阵列排布，各凹穴以织物顶平面上的结节为界。TAD织物能制造膨松面巾纸制品，该制品具有间隙较密的、未压缩的枕头状区域的图案化阵列，各区域以桩状廓形为界，包括密集纤维及相对较不密集纤维交替间设的区域，并由顶面平面上的结节所形成。

在二十世纪八十年代，开发出另一种制造具有等同于柳条篮子状凹穴结构的TAD织物的方法。有关该方法的最早的美国专利文件包括Procter&Gamble公司的美国专利4,528,239；4,529,480以及Trokhan的美国专利4,637,859，其示出包含多孔织造元件的TAD带，多孔织造元件即在预定区域具有聚合树脂材料涂层的织造底布。更具体地说，聚合树脂材料向TAD皮带提供肉眼可见的单面图案化的连续网络表面，这种表面能在TAD带中形成许多独立离散的弯曲管道或孔洞，而非柳条篮状凹穴。为了制造TAD皮带，需要在多孔织造元件的整个顶面上，用液态感光树脂涂覆至受控的厚度，并使掩模或底片与液态感光树脂的表面接触，该掩模或底片具有形成所需图案的不透光及透光区，然后该树脂接受透过掩模的光化辐射。辐射通常是光谱的紫外(UV)部分，使树脂透过掩模曝光的部分固化，但掩模所遮蔽的部分不会固化。然后，洗掉未固化的树脂，从而在多孔织造元件上留下由固化树脂所形成的具有所需图案的涂层。

披露此方法的原创美国专利是Procter&Gamble公司Johnson等人的美国专利4,514,345。除了披露前段所述的TAD带的制造方法之外，该专利还示出了这样一种皮带，其中聚合树脂材料在其表面上形成多个离散的凸体。换句话说，该图案为具有孔洞的连续网络的反转图案。取而代之地，该图案是聚合树脂材料在开放的多孔织造元件中所封闭或阻塞的离散区域。这种类型的皮带可用于膨松面巾纸机的成形部，以形成胚料纸幅，胚料纸幅在相对较高基本重量的连续背景中具有相对较低基本重量的离散区域，例如Procter&Gamble公司VanPhan等人的美国专利5,277,761所示。这种类型的皮带也可用于通过例如水刺法、熔喷法、纺粘法及气流成网法的方法制造具有离散区域的非织造物及非织造织物，离散区域中的纤维密度低于相邻区域。在Kimberly-Clark的美国专利6,080,691及6,120,642中，也披露了一种用于制造软性膨松纸幅的造纸织物，其中纸幅接触表面为三维多孔的无纺材料。这种材料可为纤维垫或纤维网、挤出的网络状物或发泡物的形式。多孔性无纺材料的固接可通过层合、挤压、粘接、熔接、缠结、焊接、针缝、嵌套或层接完成。

除了多孔织造元件上离散(不连续)及连续的聚合树脂材料网络外，Johnson等人的美国专利4,514,345中所披露的方法，也可用于制造具有半连续的聚合树脂材料网络的皮带。例如，例如Procter&Gamble公司Ayers等人的美国专利5,714,041披露了一种可用来作为TAD织物的带，这种带具有排列成半连续性图案的凸体结构，从而形成弯曲通道的半连续性图案。“半连续”是指各凸体以近乎直线的方式延伸基本遍及皮带，并且各凸体与邻近的凸体间留有间隔。这样，该凸体可形成互相平行且等距分开的线，通常为直线，或者可形成互相平行且等距分开的锯齿状。

在某些膨松面巾纸的制造中，使用了这样的压榨织物：在其纸幅接触表面上具有连续的、半连续的或离散的聚合树脂材料网络。“压榨织物”是指通常用于造纸机压榨部的织物，该织物包括底布或其他支撑结构，并且在其至少一侧上附有一层或多层短纤维材料。例如，Procter&Gamble公司Trokhan等人的美国专利5,556,509示出了一种“压榨织物”，在其纸幅接触表面上具有连续的及离散的聚合材料网络，用于制造膨松面巾纸制品。

美国专利4,514,345所披露的方法，以及后续Procter&Gamble的美国专利所披露对其进行改良的方法，都相当复杂及费时。在相关产业中长久以来一直在追求一种更直接的方法，以提供成形、压榨或TAD织物，或用于以例如水刺法、熔喷法、纺粘法及气流成网法制造非织造物和非织造织物的织物，这些织物具有呈连续、半连续或离散网络的聚合树脂材料涂层。本发明可满足这种长久企盼的需求。

发明内容

因此，本发明提供了一种制造皮带的方法以及一种用于制造膨松的面巾纸及纸巾、制造非织造物及非织造织物的皮带。本发明包括提供皮带基材的第一步骤。

聚合树脂材料随后以精确的预定图案沉积在基材上，预定图案通过皮带赋予所制造的产品。聚合树脂材料渗入基材，并且当需要时，在基材上形成所需厚度层。聚合树脂材料以具有平均直径为10μ(10微米)或更大的液滴进行沉积，以及随后通过适当的方式定形或固定。随后，聚合树脂材料的涂层可选择地进行研磨，以向其提供均匀厚度及平滑、肉眼可见的单面表面。

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为依照本发明的方法用于制造造纸皮带的装置的示意图；

图2为成品皮带离开图1装置时所呈现的平面图；

图3为如图2所取的剖面图；

图4为本发明皮带第二实施例的平面图；

图5为本发明皮带第三实施例的平面图；

图6为对图2所示皮带进行变化的实例的平面图，其具有附加图案，叠设在离散的通道图案上；以及

图7为沉积材料的各种代表性形状的立体图。

具体实施方式

依照本发明制造皮带的方法始于提供基材结构或基材。通常，基材为由单丝纱线织成的织物。然而，更广泛地说，基材可为机织物、非织造织物或针织物，其由任意一种用于制造纸机织物的纱线构成，或用于制造非织造物及非织造织物的皮带的纱线构成，例如单丝纱线、捻合单丝纱线、复丝纱线及捻合复丝纱线。这些线纱可为金属纱线或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中的任意一种及/或其任意组合物挤出而成。因此，可使用下列树脂族中的材料：聚酰胺、聚酯、聚氨酯、芳香族聚酰胺、聚烯烃及其他树脂。也可使用其他适合于此目的的材料。

或者，基材可由网眼织物构成，例如在共同转让的Johnson的美国专利4,427,734中所示，其所教导的内容以引用方式并入本文。基材还可为许多美国专利中示出的各种螺旋链结的皮带，例如Gauthier的美国专利4,567,077，其所教导的内容以引用方式并入本文。

此外，基材还可根据共同转让给Rexfelt等人的美国专利5,360,656所示的方法，通过螺旋缠绕织造、非织造、针织或网眼织物的带来制成，该专利所教导的内容以引用方式并入本文。因此，基材可由螺旋缠绕带构成，其中各螺旋捻圈都通过连续接缝与下一个捻圈连接，使得该基材沿纵长方向形成环状形式。

上述内容不应视为基材的唯一可能形式。任何在纸机织物及相关技术领域中的普通技术人员所使用的各种基材都可替代其而使用。

一旦提供基材，可通过本领域中的普通技术人员所熟知的方法，可选地将一层或多层短纤维毛层附于基材的单面或双面上。也许最为人熟知且最通用的方法为针刺法，其中毛层中的个别短纤维通过多个往复的刺针驱入基材结构中。或者，短纤维也可通过水刺法附于基材上，此方法中细的高压水柱执行与上述往复刺针同样的功能。应了解的是，通过任一种上述方法或其他本领域技术人员所公知的方法，将短纤毛层附于基材上之后，其结构会类似于压榨织物，即一般在造纸机的压榨部用来将湿纸幅脱水的各种压榨织物。

又或者，基材可为例如气流或水流不能渗透的结构，其具有聚合树脂材料涂层，聚合树脂材料至少部分渗入结构中，并且在基材两面中的一面上可形成所需厚度层。不能渗透的基材可用于本发明，以制造美国专利6,340,413所示的多种压花皮带，该专利所教导的内容以引用方式并入本文。其所披露的压花皮带基本上为不能渗透的，并且包括背层及纸幅接触层，纸幅接触层具有大量均匀分布的凹痕以及位于其间的表面部分，用于在通过造纸机压榨部的纤维纸幅上形成相应的凸纹图案。压花带还将已压花的纤维纸幅移送至造纸机的干燥部。

此外，无论是否可渗透，这种类型的结构都具有随机的表面形态。此表面形态可在结构内重复，或显然可知，也会在后续结构物中重复，制造这种后续结构物以用于相同的造纸机、面巾纸机或非织造物生产机器。这种类型的织物在美国专利6,080,691及6,120,642中进行了教导，其所披露的内容以引用方式并入本文。

依据本发明制造的皮带可用于造纸机的成形部、压榨部或空气穿透干燥部，特别可用于制造面巾纸或纸巾产品的机器，或可用于制造非织造物及非织造织物的机器，制造非织造物及非织造织物的方法例如水刺法、熔喷法、纺粘法及气流成网法。具有针刺毛层基材的皮带最适合用于压榨部，而没有短纤维毛层的皮带可用于任何上述部段或机器上。在某些情况下，需要在施加树脂后，向该结构中施加初始层或附加毛层。在此情况下，具有图案的树脂可贴在毛层纤维层之下。

不论是否附加有短纤维毛层材料，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，在基材安装于造纸机时，可为环形的或缝合成环形的形式。同样，图1所示的基材12应该理解为基材12整个长度的相对较短部分。在基材12为环形的情况下，则最实用的方法是将其绕装在一对辊上，辊虽未示于图中，但为纸机织物技术领域的技术人员所熟知。在这种情况下，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，基材位于两个辊之间。然而，无论是否为环形，基材12优选在该过程中置于适当的张力水平之下。此外，为了避免松垂，基材12在穿过装置10时，可用水平支撑件从底下对其进行支撑。

现更具体地参照图1，其中在实施本发明的方法时，基材12示为以向上的方向穿过装置10，装置10包括一连串的多个站，基材12可逐步通过各站而制成带。

在第一站，即聚合物沉积站14中，压电喷头阵列16安装在横轨18、20上，并且可在其上沿横交于基材12穿过装置10的方向移动，也可在平行于基材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，以在基材12上以预定图案累积所需的树脂材料量。

或者，如下所述，实施本发明所需的其他沉积小液滴的装置也为本领域的技术人员所公知，或在将来开发出并可用于实施本发明。另外，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、螺旋于此其运动方向，或以任何适合此目的的其他方式来实施。

聚合树脂材料渗入基材，以及当需要时，以预定图案在基材上形成所需厚度层。该图案可为连续网络，连续网络基本遍及基材12表面的两个维度延伸，并形成离散开放区域的阵列，该阵列为对应的离散孔或通道阵列的最终位置，孔或通道供流体穿过皮带，皮带由基材12制成，或者该阵列会形成在基材12制成的皮带的表面上。某些应用还期望皮带不具有渗透性。在此情况下，该基材可为树脂浸渍过的支撑基材，并且不具备任何流体渗透性，或该基材可为挤出的聚合物膜，或甚至为金属带。离散开放区域可形成常见物体的轮廓或其他代表物，例如云、花、天鹅或树叶，或公司或企业的标志，其以所需阵列呈现在该皮带所制造的制品上。此外，该轮廓阵列可叠加在较小的离散孔洞的背景阵列上。

或者，聚合树脂材料可以以半连续网络进行沉积，例如，半连续图案大致呈线性方式延伸基本遍及基材12，因而形成通常互相平行且等距分开的线。线可为直线、曲线或锯齿形。一般来说，半连续网络由直线或曲线构成，或同时具有直线与曲线部分，其彼此间隔分开且不交叉。

又或者，聚合树脂材料可以以离散位置阵列进行沉积。应该理解的是，聚合树脂材料可以以形成常见物体的轮廓或其他代表物的方式进行沉积，常见代表物例如云、花、天鹅或树叶，或公司或企业的标志，其以所需阵列呈现在该皮带所制造的制品上。此外，造型阵列可叠加在较小的离散位置的背景阵列上，较小离散位置上沉积有聚合树脂材料。

在各种情况下，聚合树脂材料渗入并阻塞贯穿基材12的通道，以及当需要时，在基材12表面上的其沉积位置处突起至预定高度。同样，聚合树脂材料最终可完全存在于基材12表面内，甚至渗入基材12的表面，或在基材12表面之上。

压电喷头阵列16至少包括一个单独的由计算机控制的压电喷头，但优选包括多个，各压电喷头像泵一样运行，其动作构件为压电元件。如果技术允许，实施时可使用多达256个或更多的压电喷头阵列。动作构件为晶体或陶瓷，通过施加电信号使之物理变形。这种变形能使晶体或陶瓷像泵一样运行，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量材料的方法，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。所使用的喷头的类型及所施加材料的粘度，也将影响所选喷头的精确度。

再参照图1，当基材12静止时，压电喷头阵列16从基材12的边缘开始，或优选从在基材上纵向延伸于其中的基准线开始，贯穿基材12进行纵向及横向移动，以极小液滴形式沉积聚合树脂材料形成上述图案，液滴的额定直径为10μ(10微米)或更大，如50μ(50微米)或100μ(100微米)。压电喷头阵列16相对于基材12纵向及横向的移动，以及来自于阵列16中各压电喷头的聚合树脂材料液滴的沉积都以受控方式由计算机控制，从而在基材12内且需要时也可在基材12上，以长、宽和深或高(x、y、z维度或方向)的三个平面内受控的形状制成聚合树脂材料的预定图案。在基材12之上可使压电喷头阵列16通过一次或多次，以沉积所需材料量并制造出所需形状。在此情况下，沉积物可采用如图7概括示出的任何一种形状。该形状可为方形、圆锥形、矩形、椭圆形或梯形等具有较粗的底部而向上逐渐变细的形状。根据所选择的设计，当喷头重复通过沉积区域时，所沉积的材料量可以递减的方式层叠。

在本发明中，压电喷头阵列用于在基材12表面所选择区域之上或其中沉积聚合树脂材料，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，从而使各喷头能以固定的液滴输出速度来提供聚合树脂材料。考虑这一点，对于延迟形成在基材12上的液滴的尺寸及形状，以及对于达到最终图案分辨率的时间来说，聚合树脂材料在输送点的粘度以及喷头的尺寸都很重要。限制聚合树脂材料的选择的另一个要求为：在其作为液滴从压电喷头落向基材12时或在其落在基材12上之后，必须部分定形，以防止聚合树脂材料流动，并且保持对聚合树脂材料的控制，以确保其沉积成所需图案。满足这些要求的适用聚合树脂材料为：

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。

如上所述，只要输送时聚合树脂材料的粘度小于100cps(100厘泊)，压电喷头阵列16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16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在基材12上这样形成的涂层表面，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-方向几何形状。也就是说，压电喷头阵列16能精确沉积聚合树脂材料，使表面不必研磨就成为单平面，或者作为另一种替代方案，使该表面具有某种预定的三维结构。

换句话说，通过以重复图案沉积液滴，即通过在一个液滴的上面叠层另一滴，就可控制基材12上的聚合树脂材料的高度或z-方向，并且该高度或z-方向可为均匀的、变化的或其他依需要调整的。此外，在压电喷头阵列中某些单独的压电喷头可用于沉积一种聚合树脂材料，而另一些可用于沉积不同的聚合树脂材料，以制造具有一种以上聚合树脂材料的微区表面。也可理解，向基材12上施加所需聚合树脂材料，需要喷头阵列16通过一次或多次。

此外，在本发明可替代的实施例中，压电喷头阵列16可包括一个或多个大量喷头(bulk jet)，其向基材12上沉积聚合树脂材料的速率大于由压电喷头沉积的速率。选择由大量喷头沉积的聚合树脂材料不受由压电喷头沉积的聚合树脂材料粘度要求的限制。同样，可使用大量喷头沉积广泛多样的聚合树脂材料，例如聚氨酯及感光树脂。实际上，大量喷头用于以较粗的分辨率向基材12上沉积“大量”聚合树脂材料，而压电喷头则用于以更高的分辨率精制在基材12上由聚合树脂材料制得的图案的细节。大量喷头可在使用压电喷头之前或与之同时使用。如此，向基材12提供聚合树脂材料图案的全过程能够进行得更快且更有效率。

应该理解的是，聚合树脂材料在基材12上沉积之后，需要固定在基材12上或其内。定形或固定聚合树脂材料的方法取决于其本身的物理及/或化学要求。感光聚合物使用光进行固化，而热熔性材料则通过冷却进行定形。水性胶乳及分散物干燥之后再加热固化，而反应性体系则通过加热进行固化。因此，聚合树脂材料可通过固化、冷却、干燥或其任意结合的方式进行定形。

为了控制聚合树脂材料在基材12内的渗入及扩散，即，将该材料控制并限制于基材12的所需范围内，必须将其适当固定。这种控制对防止基材12表平面之下的渗渍及扩散极为重要的。例如，这种控制可通过将基材12保持在一定温度而实现，这种温度会使功能性树脂材料在接触时快速定形。该控制也可通过在具有一定开孔度的基材上使用具有已知或明确的固化或反应时间的材料而实施，使得聚合树脂材料来不及扩散超过基材12所需体积就已经定形。

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预定图案。以此重复的方式，可向整个基材12提供预定图案。要注意的是，该图案可为随机的图案，在基材上重复的随机图案，或带与带之间重复的图案，以控制品质。

或者，压电喷头阵列16仍从基材12边缘开始，或优选从在基材上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的纵向条带中将聚合树脂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条带相邻的新的纵向条带中制成该预定图案。以此重复的方式，可向整个基材12提供预定图案。

所述表面通常为与将要制成的纸张、面巾纸、面巾或非织造织物接触的表面。可以想见某些产品/加工过程需要这种树脂主要位于非产品接触面。在这种情况下，当皮带与所制产品接触时所产生的液体流量或机械压力的波动，仍将造成局部密度差异或结构差异。

在横轨18、20的一端，使用喷头检测站22测试各喷头喷出的聚合树脂材料流量。在此，喷头可进行清洗或清洁，从而使任何有故障的喷头单元自动恢复操作。

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30可横贯基材12的宽度移动，修补喷头阵列32可横贯基材12的宽度移动并可在两根横轨26、28之间纵向移动，而基材12保持不动。

数码相机30检查所沉积的聚合树脂材料，以找到这样在基材12上制得的半连续或连续图案中的任何故障或遗漏的离散元件，或者类似的不规则处。与数码相机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，将添加的聚合树脂材料沉积在检出有故障或遗漏的元件上。如前所述，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，选择性的定形站36中，横轨38、40支撑定形装置42，该装置在使所用的聚合树脂材料定形时会需要。定形装置42可为热源，例如，红外线、热空气、微波或激光源；冷空气；或紫外光或可见光源，其选择受限于所使用聚合树脂材料的要求。

最后，第四站即最后一站为选择性的研磨站44，在此采用适当的研磨，以使基材12表面上的任何聚合树脂材料具有均匀厚度及平滑的、肉眼可见的单面表面。可选的研磨站44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，以确保研磨可形成均匀厚度及平滑的、肉眼可见的单面表面。

现参照图2的实例，其为成品皮带50在离开装置10的选择性定形站36及选择性研磨站44时所呈现的平面图。除了预定图案中的多个离散孔洞54外，皮带50具有聚合树脂材料52的涂层。渗透性基材12由机器方向(MD)纱线系统56与横机器方向(CD)纱线系统58交织而成，从各离散孔洞54可看见部分渗透性基材12。

图3为图2所示的成品皮带50的剖面图。在这个实施例中，除了由离散通道64代表的区域外，聚合树脂材料52在基材12上都形成所需厚度层。

皮带的其他实施例示于图4及图5中。图4为皮带60的平面图，其基材12在预定阵列中具有多个聚合树脂材料的离散区域62。这种皮带60可用于造纸机成形部。

图5为皮带70的平面图，在其表面上具有聚合树脂材料的半连续网络。半连续网络以近乎直线的方式延伸基本遍及皮带70。各半连续网络部分72以基本直线的方式延伸，并平行于组成网络的其它部分，直线可曲折至一定程度。各部分72都具有聚合树脂材料。

图6为对图2所示实例进行变化的皮带80的平面图，其具有在离散通道82的图案上叠加的附加图案84。附加图案84可以以所需阵列在皮带80上重复，所述图案为标志，也可以是常见物体。在各通道82中以及在附加图案84中，能看见可渗透基材12的部分。

在本发明的可替代实施例中，聚合物沉积站14、成像/修补站24及定形站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CD方向进行。在螺旋技术中，聚合物沉积站14、成像/修补站24及定形站36从基材12的一个边缘开始，例如，图1的左侧边缘，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的移动速率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42底下时，聚合物沉积站14及成像/修补站24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，当压电喷头阵列16以所需图案在环绕基材12的纵向条带中沉积聚合树脂材料时，成像/修补站24及定形站36也可保持在与压电喷头阵列16对齐的固定位置上，而基材12在它们之下移动，使得成品皮带上的所需图案施加到环绕基材12的纵向条带上。当形成纵向条带时，压电喷头阵列16、成像/修补站24定形站36横向移动与纵向条带等宽的量，并在与之前已完成的纵向条带邻近的新纵向条带内重复该过程。以此重复方式，可完全涂覆整个基材12。

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皮带，也可为例如在Rexfelt的美国专利5,360,656中所披露的材料带，然后再制成全宽度的皮带，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，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。

虽然本发明根据其特定的实施例加以描述，但是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，或应用于其他领域，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。具体地说，当上述披露的压电喷头在基材上以预选区域沉积聚合树脂材料时，其他在所需尺寸范围内沉积液滴的方式，可为本领域的技术人员所公知，或在将来开发出并可用于本发明。例如，在需要较大尺度图案以使最后元件形如圆形半球体的制造过程中，较大型，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。

权利要求书

(按照条约第19条的修改)

49.根据权利要求28所述的皮带，其中所述基材由纱线构成，纱线选自包括单丝、捻合单丝、复丝以及捻合复丝的组。

50.根据权利要求49所述的皮带，其中所述纱线由金属、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、芳香族聚酰胺或聚烯烃构成。

Claims (48)

1.一种制造皮带的方法，该皮带用于制造膨松的面巾纸及纸巾、以及制造非织造物及非织造织物，所述方法包括以下步骤：

a)提供所述皮带的基材；

b)以受控方式将聚合树脂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，所述材料以液滴沉积，以制成预定图案；以及

c)至少部分定形所述聚合树脂材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述液滴具有10μ(10微米)或更大的平均直径。

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

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤b)及c)螺旋环绕所述基材进行。

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

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，所述聚合树脂材料渗入所述基材。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤b)中，所述聚合树脂材料在所述基材上形成所需厚度的相同或随机的图案层。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤b)中，所述聚合树脂材料通过压电喷头装置进行沉积。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述步骤b)中，所述聚合树脂材料通过压电喷头阵列进行沉积，该压电喷头阵列包括多个单独的由计算机控制的压电喷头。

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)检测所述聚合树脂材料的实际图案，以测量所述实际图案与所述预定图案的一致性，以测量所述实际图案与所述预定图案的一致性；以及

ii)修补所述聚合树脂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，其中所述检测步骤由与数码成像相机配合操作的图案快速识别(FPR)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连接于所述FPR处理器的修补喷头阵列进行。

16.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合树脂材料选自由以下材料组成的组：

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。

17.根据权利要求1所述的方法，其中所述固化步骤通过将所述聚合树脂材料暴露于热源而进行。

18.根据权利要求1所述的方法，其中所述固化步骤通过将所述聚合树脂材料暴露于冷空气而进行。

19.根据权利要求1所述的方法，其中所述固化步骤通过将所述聚合树脂材料暴露于光化辐射而进行。

20.根据权利要求1所述的方法，其中沉积第一聚合树脂材料，以及沉积与所述第一聚合树脂材料不同的第二聚合树脂材料。

21.根据权利要求10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进行沉积。

22.根据权利要求10所述的方法，其中所述聚合树脂材料以具有三维结构表面的非均匀厚度层进行沉积。

23.根据权利要求1所述的方法，还包括用大量喷头以所述预定图案将聚合树脂材料沉积至所述基材上的步骤，以加速所述皮带的制造。

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述沉积步骤在所述步骤b)之前进行。

25.根据权利要求23所述的方法，其中所述沉积步骤与所述步骤b)同时进行。

26.根据权利要求1所述的方法，还包括对沉积在所述基材上的所述聚合树脂材料进行研磨的步骤，以向所述聚合树脂材料提供均匀厚度及平滑的、肉眼可见的单面表面。

27.根据权利要求1所述的方法，该方法包括提供基材的步骤，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、网眼织物或材料带组成的组，所述的材料带最终缠绕形成宽度大于所述带宽的皮带。

28.一种用于制造膨松的面巾纸及纸巾、以及制造非织造物及非织造织物的皮带，所述皮带以包括以下步骤的方式制得：

a)提供所述皮带的基材；

b)以受控方式将聚合树脂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，所述材料以液滴沉积，以制成预定图案；以及；

c)至少部分定形所述聚合树脂材料。

29.根据权利要求28所述的皮带，其中所述液滴具有10μ(10微米)或更大的平均直径。

30.根据权利要求29所述的皮带，其中，所述步骤b)及c)在纵向延伸环绕所述基材的连续带上依次进行。

31.根据权利要求28所述的皮带，其中，所述步骤b)及c)在纵向延伸环绕所述基材的连续带上依次进行。

32.根据权利要求28所述的皮带，其中，所述步骤b)及c)螺旋环绕所述基材进行。

33.根据权利要求28所述的皮带，其中，在所述步骤b)中，所述预定图案包括多个以预定阵列形成的离散区域。

34.根据权利要求28所述的皮带，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。

35.根据权利要求28所述的皮带，其中，在所述步骤b)中，所述预定图案包括基本遍及所述基材延伸的半连续网络。

36.根据权利要求28所述的皮带，其中，在所述步骤b)中，所述聚合树脂材料渗入所述基材。

37.根据权利要求28所述的皮带，其中，在所述步骤b)中，所述聚合树脂材料在所述基材上形成所需厚度的相同或随机的图案层。

38.根据权利要求28所述的皮带，其中，在所述步骤b)中，所述聚合树脂材料通过压电喷头装置进行沉积。

39.根据权利要求28所述的皮带，其中，在所述步骤b)中，所述聚合树脂材料通过压电喷头阵列进行沉积，该压电喷头阵列包括多个单独的由计算机控制的压电喷头。

40.根据权利要求28所述的皮带，其中所述聚合树脂材料选自由以下材料组成的组：

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。

41.根据权利要求28所述的皮带，其中沉积第一聚合树脂材料，以及沉积与所述第一聚合树脂材料不同的第二聚合树脂材料。

42.根据权利要求37所述的皮带，其中所述聚合树脂材料以具有单面表面的均匀厚度层进行沉积。

43.根据权利要求37所述的皮带，其中所述聚合树脂材料以具有三维结构表面的非均匀厚度层进行沉积。

44.根据权利要求28所述的皮带，还包括用大量喷头以所述预定图案将聚合树脂材料沉积至所述基材上的步骤，以加速所述皮带的制造。

45.根据权利要求28所述的皮带，其中所述沉积步骤在所述步骤b)之前进行。

46.根据权利要求28所述的皮带，其中所述沉积步骤与所述步骤b)同时进行。

47.根据权利要求28所述的皮带，还包括对沉积在所述基材上的所述聚合树脂材料进行研磨的步骤，以向所述聚合树脂材料提供均匀厚度及平滑的、肉眼可见的单面表面。

48.根据权利要求28所述的皮带，还包括提供基材的步骤，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、网眼织物或材料带组成的组，所述的材料带最终缠绕形成宽度大于所述带宽的皮带。

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