FR2963937A1 - Une courroie de fabrication du papier avec une zone de jointure formant un motif geometrique qui est repete a des echelles de plus en plus petites pour produire des formes et surfaces irregulieres - Google Patents
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Abstract
La présente description concerne une courroie de fabrication du papier ayant un châssis à dessins ayant une région de réseau continu et une pluralité de conduites de déviation individuelles isolées les unes des autres par la région de réseau continu. La région de réseau continu a un motif formé dedans par une pluralité de mailles en mosaïque. Chaque maille a un centre et au moins deux surfaces d'appui continues s'étendant dans au moins deux directions à partir du centre. Au moins une des surfaces d'appui continues bifurque au moins de façon à former une partie de surface d'appui continue ayant une première largeur avant la bifurcation et au moins deux parties de surface d'appui continue ayant une deuxième largeur après la bifurcation où les au moins deux parties de surface d'appui continue sont disposées selon un angle allant d'environ 1 degré à environ 180 degrés les unes par rapport aux autres.
Description
COURROIE DE FABRICATION DU PAPIER AVEC UNE ZONE DE JOINTURE FORMANT UN MOTIF GÉOMÉTRIQUE QUI EST RÉPÉTÉ À DES ÉCHELLES DE PLUS EN PLUS PETITES POUR PRODUIRE DES FORMES ET SURFACES IRRÉGULIÈRES La présente invention concerne des machines de fabrication du papier continues. Plus particulièrement, la présente invention concerne des courroies de fabrication du papier appropriées pour fabriquer des produits en papier. 10 Les produits jetables tels que le papier-mouchoir, le papier hygiénique, les serviettes en papier, et similaires sont typiquement fabriqués à partir d'une ou plusieurs nappes de papier. Si les produits sont destinés à exécuter leurs tâches prévues, les nappes de papier desquelles ils sont formés doivent présenter certaines caractéristiques physiques. Parmi les propriétés les plus importantes, on trouve la solidité, la douceur et l'absorbance. 15 La solidité est la capacité d'une nappe de papier à conserver son intégrité physique au cours de l'utilisation. La douceur est la sensation tactile plaisante que l'utilisateur perçoit lorsque l'utilisateur froisse le papier dans sa main et met en contact diverses parties de son anatomie avec la nappe de papier. La douceur augmente généralement à mesure que la rigidité de la nappe de papier diminue. L'absorbance est la caractéristique de la nappe de 20 papier qui lui permet d'absorber et de retenir des fluides. Typiquement, la douceur et/ou l'absorbance d'une nappe de papier sont augmentées au détriment de la solidité de la nappe de papier. Ainsi, des procédés de fabrication du papier ont été développés dans une tentative de fournir des nappes de papier douces et absorbantes ayant des caractéristiques de solidité souhaitables. 25 Les procédés pour la fabrication de produits en papier impliquent généralement la préparation d'une bouillie aqueuse de fibres cellulosiques et l'élimination ultérieure de l'eau de la bouillie tout en réorganisant simultanément les fibres de façon à former une nappe embryonnaire. Divers types de mécanismes peuvent être employés pour assister le procédé de déshydratation. Un procédé de fabrication typique emploie la machine de fabrication du 30 papier à toile Fourdrinier susmentionnée où une bouillie de papier est alimentée sur une surface d'une toile sans fin en mouvement où la déshydratation initiale se produit. Dans un procédé classique à presse humide, les fibres sont transférées directement sur une courroie de déshydratation capillaire où une déshydratation supplémentaire se produit. Dans un5 procédé pour une nappe structurée, la nappe fibreuse est ultérieurement transférée sur une courroie de fabrication du papier où un réordonnancement des fibres est effectué. Une courroie de fabrication du papier préférée dans un procédé structuré a un membre tissé poreux entouré par un châssis en résine photosensible durcie. Le châssis en résine peut se présenter avec une pluralité de canaux distincts isolés connus sous le nom de conduites de déviation. Une telle courroie de fabrication du papier peut être dénommée un élément de déviation parce que les fibres pour la fabrication du papier déviées dans les conduites deviennent réarrangées lors de l'application d'une pression de fluide différentielle. L'utilisation de la ceinture dans le procédé de fabrication du papier fournit la possibilité de créer un papier ayant certaines caractéristiques souhaitées de solidité, absorption et douceur. Une courroie de fabrication du papier exemplaire est décrite dans le brevet U.S. No. 4 529 480. Les conduites de déviation peuvent fournir un moyen pour produire une orientation des fibres dans la direction Z en permettant aux fibres de dévier le long de la périphérie des conduites de déviation à mesure que l'eau est éliminée de la bouillie aqueuse de fibres cellulosiques. La déviation totale des fibres dépend de la taille et de la forme des conduites de déviation par rapport à la longueur de fibre. De grandes conduites permettent à de plus petites fibres de s'accumuler dans le fond de la conduite ce qui à son tour limite la déviation des fibres ultérieures déposées dedans. Inversement, de petites conduites permettent à de grandes fibres de faire un pont à travers l'ouverture de la conduite avec une déviation minimale des fibres. Des conduites de déviation définies par une périphérie formant des coins effilés ou des petits rayons augmentent le risque de fibre formant un pont qui minimise la déviation des fibres. Des formes de conduite exemplaires et leur effet sur la formation de pont des fibres sont décrits dans le brevet U.S. No. 5 679 222. À mesure que la nappe fibreuse cellulosique est formée, les fibres sont principalement orientées dans le plan X-Y de la nappe en fournissant de ce fait une rigidité structurale négligeable dans la direction Z. Dans un procédé en presse humide, à mesure que les fibres orientées dans le plan X-Y sont compactées par la pression mécanique, les fibres sont pressées ensemble en augmentant la masse volumique de la nappe de papier tout en diminuant l'épaisseur. En revanche, dans un procédé structuré, l'orientation des fibres dans la direction Z de la nappe renforce la rigidité structurale dans la direction Z de la nappe et sa résistance correspondante à la pression mécanique. Ainsi, maximiser l'orientation des fibres dans la direction Z maximise le calibre.
Un papier produit selon un procédé de nappe structurée peut être caractérisé en ce qu'il a deux régions physiquement distinctes réparties à travers ses surfaces. Une région est une région de réseau continu qui a une masse volumique relativement élevée et une résistance intrinsèque élevée. L'autre région est une région qui est constituée d'une pluralité de dômes qui sont complètement encerclés par la région de réseau. Les dômes dans cette dernière région ont des masses volumiques relativement basses et des résistances intrinsèques relativement basses par comparaison avec la région de réseau. Les dômes sont produits à mesure que les fibres remplissent les conduites de déviation de la courroie de fabrication du papier durant le procédé de fabrication du papier.
Les conduites de déviation empêchent les fibres déposées dedans d'être compactées à mesure que la nappe de papier est comprimée durant un processus de séchage. Par conséquent, les dômes sont plus épais et ont une plus faible masse volumique et résistance intrinsèque par comparaison avec les régions compactées de la nappe. Par conséquent, le calibre de la nappe de papier est limité par la résistance intrinsèque des dômes. Un papier formé exemplaire est décrit dans le brevet U.S. No. 4 637 859. Après la formation initiale de la nappe, qui devient plus tard la structure fibreuse cellulosique, la machine de fabrication du papier transporte la nappe vers l'extrémité sèche de la machine. Dans l'extrémité sèche d'une machine classique, un feutre de presse compacte la nappe en une région unique de structure fibreuse cellulosique ayant une masse volumique et une masse surfacique uniformes avant le séchage final. Le séchage final peut être accompli par un tambour chauffé, tel qu'un tambour frictionneur, ou par une presse de déshydratation classique. Le séchage à circulation d'air peut donner des améliorations significatives dans des produits de consommation. Dans un processus de séchage à circulation d'air, la nappe formée est transférée sur une courroie de séchage à circulation d'air perméable à l'air. Ce « transfert mouillé » se produit typiquement au niveau d'un frotteur, point auquel la nappe peut être d'abord moulée à la topographie de la courroie de séchage à circulation d'air. En d'autres termes, durant le processus de séchage, la nappe embryonnaire prend un motif ou une forme spécifique provoquée par l'ordonnancement et la déviation des fibres cellulosiques. Un procédé de séchage à circulation d'air peut donner un papier structuré ayant des régions de masses volumiques différentes. Ce type de papier est utilisé dans des produits commercialement couronnés de succès, tels que les serviettes en papier Bounty® et le papier absorbant pour la toilette Charmin®. Le séchage au feutre classique traditionnel ne produit pas un papier structuré ayant ces avantages. Cependant, il serait souhaitable de produire un papier structuré en utilisant un séchage classique à des vitesses équivalentes ou supérieures au procédé de séché par circulation d'air. Une fois que la phase de séchage du procédé de fabrication du papier est terminée, l'ordonnancement et la déviation des fibres sont terminés. Cependant, en fonction du type de produit fini, le papier peut passer à travers des processus supplémentaires tels qu'un calandrage, l'application d'un adoucissant, et la conversion. Ces procédés ont tendance à compacter les régions de dôme du papier et à réduire l'épaisseur globale. Ainsi, la production de produits en papier finis de calibre élevé ayant deux régions physiquement distinctes exige le formage de structures fibreuses cellulosiques en les dômes ayant une résistance à la pression mécanique. Il serait avantageux de fournir une nappe de papier de presse humide ayant une résistance accrue et une capacité de capillarité pour un niveau donné de flexibilité de feuille. Il serait également avantageux de fournir une nappe de papier à motif non gaufré ayant un réseau continu de masse volumique relativement élevée, une pluralité de dômes de masse volumique relativement basse dispersés sur l'ensemble du réseau continu, et une région de transition d'épaisseur réduite entourant au moins partiellement chacun des dômes de faible masse volumique. Un premier mode de réalisation de la présente description fournit une courroie de fabrication du papier ayant une surface en contact avec la nappe embryonnaire pour transporter une nappe embryonnaire de fibres de papier et une surface non en contact avec la nappe embryonnaire opposée à la surface en contact avec la nappe embryonnaire. La courroie de fabrication du papier comprend une structure de renforcement ayant un châssis à dessins disposé dessus. Le châssis à dessins a une région de réseau continu et une pluralité de conduites de déviation individuelles. Les conduites de déviation sont isolées les unes des autres par la région de réseau continu. La région de réseau continu comprend également un motif formé dedans, le motif ayant une pluralité de mailles en mosaïque. Chaque maille de la pluralité de mailles comprend un centre, au moins deux surfaces d'appui continues s'étendant dans au moins deux directions à partir du centre où chaque conduite de déviation est entourée d'une partie d'au moins une des surfaces d'appui continues. Au moins une des surfaces d'appui continues bifurque au moins de façon à former une partie de surface d'appui continue ayant une première largeur avant la bifurcation et au moins deux parties de surface d'appui continue ayant une deuxième largeur après la bifurcation. Chacune des au moins deux parties de surface d'appui continue a une deuxième largeur en communication continue avec la partie de surface d'appui continue ayant la première largeur. Chacune des au moins deux parties de surface d'appui continue est disposée selon un angle (0) les unes par rapport aux autres allant d'environ 1 degré à environ 180 degrés. Selon ce premier mode de réalisation, ladite première largeur peut être supérieure à ladite deuxième largeur. En outre, ledit angle (0) peut aller d'environ 40 degré à environ 85 degrés. En outre, ledit motif peut être caractérisé par une forme géométrique qui peut être fractionnée en parties, dont chacune est une copie de taille réduite de l'ensemble. En outre, ledit motif peut être choisi dans le groupe constitué de fractales, constructales, et leurs combinaisons. Ladite fractale peut être choisie dans le groupe constitué de fractales de temps d'échappement, des fractales de l'ensemble de Mandelbrot, des fractales de l'ensemble de Julia, des fractales de Burning Ship, des fractales de Nova, des fractales de Lyapunov, un système de fonction à itération, des fractales aléatoires, des attracteurs étranges, et leurs combinaisons. Ladite fractale peut être une fractale de Mandelbrot où zl = (zo)2 + zo et où z,l = (zx)2 + z, . Un autre mode de réalisation de la présente description fournit une courroie de fabrication du papier ayant une surface en contact avec la nappe embryonnaire pour transporter une nappe embryonnaire de fibres de papier et une surface non en contact avec la nappe embryonnaire opposée à la surface en contact avec la nappe embryonnaire. La courroie de fabrication du papier a une structure de renforcement ayant un châssis à dessins disposé dessus. Le châssis à dessins a une région de réseau continu et une pluralité de conduites de déviation individuelles. Les conduites de déviation sont isolées les unes des autres par la région de réseau continu. La région de réseau continu a un motif formé dedans, le motif ayant une pluralité de mailles en mosaïque. Chaque maille de la pluralité de mailles comprend un centre et au moins deux surfaces d'appui continues s'étendant dans au moins deux directions à partir du centre. Chaque conduite de déviation est entourée d'une partie d'au moins une des surfaces d'appui continues. Au moins une des surfaces d'appui continues bifurque au moins de façon à former une partie de surface d'appui continue ayant une première largeur avant la bifurcation et au moins deux parties de surface d'appui continue. Une première des au moins deux parties de surface d'appui continue a une deuxième largeur et une deuxième des au moins deux parties de surface d'appui continue a une troisième largeur après la bifurcation. Chacune des au moins deux parties de surface d'appui continue est en communication continue avec la partie de surface d'appui continue ayant la première largeur. Chacune des au moins deux parties de surface d'appui continue est disposée selon un angle (0) les unes par rapport aux autres allant d'environ 1 degré à environ 180 degrés.
Encore un autre mode de réalisation de la présente description fournit une courroie de fabrication du papier ayant une surface en contact avec la nappe embryonnaire pour transporter une nappe embryonnaire de fibres de papier et une surface non en contact avec la nappe embryonnaire opposée à la surface en contact avec la nappe embryonnaire. La courroie de fabrication du papier comprend une structure de renforcement ayant un châssis à dessins disposé dessus. Le châssis à dessins a une région de conduite de déviation continue et une pluralité de surfaces d'appui distinctes. Les surfaces d'appui distinctes sont isolées les unes des autres par la région de conduite de déviation continue. La région de conduite de déviation continue comprend un motif formé dedans. Le motif comprend une pluralité de mailles en mosaïque. Chaque maille de la pluralité de mailles en mosaïque comprend un centre et au moins deux zones de coussin continues s'étendant dans au moins deux directions à partir du centre. Chaque surface d'appui distincte est entourée d'une partie d'au moins une de la région de conduite de déviation continue. Au moins une de la région de conduite de déviation continue bifurque au moins de façon à former une partie de conduite de déviation continue ayant une première largeur avant la bifurcation et au moins deux parties de conduite de déviation continue ayant une deuxième largeur après la bifurcation. Chacune des au moins deux parties de conduite de déviation continue ayant la deuxième largeur est en communication continue avec la partie de conduite de déviation continue ayant la première largeur. Chacune des au moins deux parties de surface d'appui continue est disposée selon un angle (0) les unes par rapport aux autres allant d'environ 1 degré à environ 180 degrés. La Figure 1 est une représentation schématique d'un mode de réalisation d'une machine de fabrication du papier continue qui peut être utilisée pour mettre en pratique la présente invention, et illustrant le transfert d'une nappe de papier d'un élément de formation poreux à un élément d'impression poreux, le transport de la nappe de papier sur l'élément d'impression poreux vers une zone de compression, et le pressage de la nappe transportée sur l'élément d'impression poreux entre des premier et deuxième feutres de déshydratation dans la zone de compression ; La Figure 2 est une illustration schématique d'une vue en plan d'un élément d'impression poreux formé d'une pluralité de mailles ayant un premier côté de contact de la nappe comprenant une surface d'impression de nappe de réseau continu à dessins macroscopiquement monoplanaire définissant au sein de l'élément d'impression poreux une pluralité de conduites de déviation distinctes, isolées, ne se reliant pas ; La Figure 3 est une illustration schématique d'une vue en plan d'un élément d'impression poreux alternatif formé d'une pluralité de mailles ayant un premier côté de contact de la nappe comprenant un réseau de conduites de déviation continu à dessins macroscopiquement monoplanaire définissant au sein de l'élément poreux une pluralité de surfaces d'impression distinctes et isolées ; La Figure 4 est une illustration schématique d'une maille exemplaire où les surfaces d'appui présentent un motif géométrique qui est répété à des échelles toujours plus petites ; La Figure 5 est une photographie d'une nappe de papier moulée formée en utilisant l'élément d'impression poreux de la Figure 2 montrant une surface d'appui et une zone de 15 coussin ; La Figure 6 est une photographie d'une nappe de papier fabriquée en utilisant la machine à papier de la Figure 1 et l'élément d'impression poreux de la Figure 2 montrant des dômes de masse volumique relativement basse qui sont rétrécis par crêpage, les dômes dispersés sur l'ensemble d'une région de réseau continu de masse volumique relativement 20 élevée ; La Figure 7 est une photographie du côté opposé de la nappe de papier de la Figure 5 montrant les dômes de masse volumique relativement basse dispersés sur l'ensemble d'une région de réseau continu de masse volumique relativement élevée ; et, Les Figures 8 à 12 montrent des illustrations schématiques exemplaires de motifs 25 exemplaires appropriés pour une utilisation en tant que surface d'impression de nappe de réseau continu. Les Figures 8 à 9 montrent des motifs exemplaires de dômes de masse volumique relativement basse dispersés sur l'ensemble d'une région de réseau continu de masse volumique relativement élevée ayant un motif géométrique fractal. La Figure 10 montre un motif exemplaire de dômes de masse volumique relativement basse dispersés 30 sur l'ensemble d'une région de réseau continu de masse volumique relativement élevée ayant un motif géométrique constructal. La Figure 11 montre un motif exemplaire de zones de masse volumique relativement élevée dispersées sur l'ensemble d'une région de réseau continu de masse volumique relativement basse ayant un motif géométrique fractal. La Figure 12 montre un motif exemplaire de zones de masse volumique relativement élevée dispersées sur l'ensemble d'une région de réseau continu de masse volumique relativement basse ayant un motif géométrique constructal.
Machine et procédé de fabrication du papier La Figure 1 illustre un mode de réalisation donné à titre d'exemple d'une machine de fabrication du papier continue qui peut être utilisée dans la pratique de la présente invention. Le procédé de la présente invention comprend un certain nombre d'étapes ou opérations qui surviennent successivement. Alors que le procédé de la présente invention est de préférence effectué d'une façon continue, il sera entendu que la présente invention peut comprendre une opération par lot, tel qu'un procédé de fabrication de formette. Une séquence d'étapes préférée sera décrite, en comprenant que le champ d'application de la présente invention est déterminé en référence aux revendications annexées. Selon un mode de réalisation de la présente invention, une nappe embryonnaire 120 de fibres de fabrication du papier est formée à partir d'une dispersion aqueuse de fibres de fabrication du papier sur un élément de formation poreux 11. La nappe embryonnaire 120 est ensuite transférée vers un élément d'impression poreux 219 ayant un premier côté de contact de la nappe 220 comprenant une surface d'impression de nappe et une partie de conduite de déviation. Une partie des fibres de fabrication du papier dans la nappe embryonnaire 120 est déviée dans la partie de conduite de déviation de l'élément d'impression poreux 219 sans densifier la nappe, en formant de ce fait une nappe intermédiaire 120A. La nappe intermédiaire 120A est transportée sur l'élément d'impression poreux 219 à partir de l'élément de formation poreux 11 vers une zone de compression 300 formée par les surfaces de compression opposées sur les premier et deuxième rouleaux pinceurs 322 et 362. Un premier feutre de déshydratation 320 est positionné adjacent à la nappe intermédiaire 120A, et un deuxième feutre de déshydratation 360 est positionné adjacent à l'élément d'impression poreux 219. La nappe intermédiaire 120A et l'élément d'impression poreux 219 sont ensuite pressés entre les premier et deuxième feutres de déshydratation 320 et 360 dans la zone de compression 300 pour dévier encore une partie des fibres de fabrication du papier dans la partie de conduite de déviation de l'élément d'impression 219 ; pour densifier une partie de la nappe intermédiaire 120A associée à la surface d'impression de nappe ; et pour déshydrater encore la nappe en éliminant l'eau de l'un et l'autre côtés de la nappe, en formant de ce fait une nappe moulée 120B qui est relativement plus sèche que la nappe intermédiaire 120A. La nappe moulée 120B est transportée de la zone de compression 300 sur l'élément d'impression poreux 219. La nappe moulée 120B peut être préséchée dans un séchoir à circulation d'air 400 en dirigeant de l'air chauffé pour le faire passer d'abord à travers la nappe moulée, puis à travers l'élément d'impression poreux 219, en séchant encore de ce fait la nappe moulée 120B. La surface d'impression de nappe de l'élément d'impression poreux 219 peut ensuite être imprimée en la nappe moulée 120B telle qu'à une ligne de contact formée entre un rouleau 209 et un tambour de séchoir 510, en formant de ce fait une nappe imprimée 120C. Imprimer la surface d'impression de nappe en la nappe moulée peut en outre densifier les parties de la nappe associées à la surface d'impression de nappe. La nappe imprimée 120C peut ensuite être séchée sur le tambour de séchoir 510 et crêpée à partir du tambour de séchoir par une racle 524. En examinant les étapes de procédé selon la présente invention d'une manière plus détaillée, une première étape dans la pratique de la présente invention consiste à fournir une dispersion aqueuse de fibres de fabrication du papier dérivées de pâte de bois de façon à former la nappe embryonnaire 120. Les fibres de fabrication du papier utilisées pour la présente invention incluront normalement des fibres dérivées de pâte de bois. D'autres fibres de pâte à papier fibreuses cellulosiques, telles que des linters de coton, de la bagasse, etc., peuvent être utilisées et sont prévues pour être dans le champ d'application de la présente invention. Des fibres synthétiques, telles que la rayonne, le polyéthylène, le polyester, et des fibres de polypropylène, peuvent également être utilisées en combinaison avec des fibres cellulosiques naturelles. Une fibre de polyéthylène exemplaire qui peut être utilisée est PulpexTM, disponible auprès de Hercules, Inc. (Wilmington, Del.). Des pâtes de bois applicables incluent des pâtes chimiques, telles que des pâtes Kraft, sulfite, et sulfate, ainsi que des pâtes mécaniques y compris, par exemple, la pâte de bois de râperie, la pâte thermomécanique et la pâte thermomécanique chimiquement modifiée. Des pâtes dérivées à la fois d'arbres à feuilles caduques (ci-après, également dénommées « bois de feuillus ») et d'arbres de conifères (ci-après, également dénommés « bois de conifères ») peuvent être utilisées. Également applicables à la présente invention sont des fibres dérivées de papier recyclé, qui peuvent contenir n'importe laquelle ou toutes les catégories qui précèdent, ainsi que d'autres matériaux non fibreux tels que des charges et des adhésifs utilisés pour faciliter la fabrication du papier originale.
En plus des fibres de fabrication du papier, la composition de fabrication du papier utilisée pour fabriquer des structures de produit en papier peut avoir d'autres composants ou matériaux ajoutés à celle-ci, comme ils peuvent être ou peuvent devenir plus tard connus dans la technique. Les types d'additifs souhaitables dépendront de l'utilisation finale particulière de la feuille de produit en papier envisagée. Par exemple, dans des produits tels que le papier toilette, les serviettes en papier, les papiers-mouchoirs et d'autres produits similaires, une résistance élevée à l'état humide est une qualité souhaitable. Ainsi, il est souvent souhaitable d'ajouter à la composition de fabrication du papier des substances chimiques connues dans la technique en tant que résines « résistantes à l'état humide ».
Un exposé général sur les types de résines résistantes à l'état humide utilisées dans la technique du papier peut être trouvé dans TAPPI monograph series No. 29, Wet Strength in Paper and Paperboard, Technical Association of the Pulp and Paper Industry (New York, 1965). Les résines résistantes à l'état humide les plus utiles sont généralement de caractère cationique. On a trouvé que les résines polyamide-épichlorhydrine sont des résines cationiques résistantes à l'état humide particulièrement utiles. Des types appropriés de telles résines sont décrits dans les brevets U.S. No. 3 700 623 et 3 772 076. Une source commerciale de résines polyamide-épihydrochlorine utiles est Hercules, Inc. de Wilmington, Del., qui commercialise une telle résine sous la marque KymeneTM 557H. Les résines polyacrylamide se sont également avérées être utiles en tant que résines résistantes à l'état humide. Ces résines sont décrites dans les brevets U.S. No. 3 556 932 et 3 556 933. Une source commerciale de résines polyacrylamide est American Cyanamid Co. de Stanford, Conn., qui commercialise une résine telle sous la marque ParezTM 631 NC. Encore d'autres résines cationiques hydrosolubles trouvant une utilité dans cette invention sont l'urée formaldéhyde et les résines de mélamine formaldéhyde. Les groupes fonctionnels les plus courants de ces résines polyfonctionnelles sont des groupes contenant de l'azote comme des groupes amino et des groupes méthylol fixés sur l'azote. Des résines de type polyéthylène-imine peuvent également trouver une utilité dans la présente invention. De plus, des résines résistantes à l'humidité temporaire telles que Caldas 10 (fabriquée par Japan Carlit) et CoBond 1000 (fabriquée par National Starch and Chemical Company) peuvent être utilisées dans la présente invention. Il faut comprendre que l'addition de composés chimiques tels que les résines de résistance à l'état humide et de résistance à l'humidité temporaire abordées précédemment pour la composition de fabrication de pâte à papier est facultative et n'est pas nécessaire pour la pratique du présent développement. La nappe embryonnaire 120 est de préférence préparée à partir d'une dispersion aqueuse des fibres de fabrication du papier, bien que des dispersions des fibres dans des liquides autres que de l'eau puissent être utilisées. Les fibres sont dispersées dans de l'eau de façon à former une dispersion aqueuse ayant une consistance allant d'environ 0,1 à environ 0,3 pour cent. Le pourcentage de consistance d'une dispersion, d'une bouillie, d'une nappe, ou d'un autre système est défini comme 100 fois le quotient obtenu lorsque le poids de fibre sèche dans le système abordé est divisé par le poids total du système. Le poids de fibre est toujours exprimé sur base des fibres complètement sèches. Une deuxième étape pour la réalisation de la présente invention est la formation de la nappe embryonnaire 120 de fibres de fabrication du papier. En référence à nouveau à la Figure 1, une dispersion aqueuse de fibres de fabrication du papier est fournie à une caisse d'arrivée 18 qui peut être de n'importe quelle conception avantageuse. À partir de la caisse d'arrivée 18, la dispersion aqueuse de fibres de fabrication du papier est délivrée à un élément de formation poreux 11 de façon à former une nappe embryonnaire 120. Le membre de formation 11 peut comprendre une toile Fourdrinier continue. En variante, l'élément de formation poreux 11 peut comprendre une pluralité de protubérances polymères jointes à une structure de renforcement continue pour fournir une nappe embryonnaire 120 ayant deux régions de masse surfacique distincte ou plus, tel qu'il est décrit dans le brevet U.S. No. 5 245 025. Alors qu'un seul membre de formation 11 est montré sur la Figure 1, un appareil de formation à simple ou double toile peut être utilisé. D'autres configurations de toile de formage, telles que des configurations enveloppées en S ou C peuvent être utilisées.
Le membre de formation 11 est supporté par un rouleau de tête 12 et une pluralité de rouleaux de retour, dont seulement deux rouleaux de retour 13 et 14 sont illustrés sur la Figure 1. Le membre de formation 11 est entraîné dans la direction indiquée par la flèche 81 par un moyen d'entraînement (non illustré). La nappe embryonnaire 120 est formée à partir de la dispersion aqueuse de fibres de fabrication du papier en déposant la dispersion sur l'élément de formation poreux 11 et en éliminant une partie du milieu de dispersion aqueux. La nappe embryonnaire 120 a une première face de nappe 122 en contact avec l'élément poreux 11 et une deuxième face de nappe se trouvant de manière opposée 124.
La nappe embryonnaire 120 peut être formée dans un procédé de fabrication du papier continu, comme illustré sur la Figure 1, ou, selon une autre possibilité, un procédé par lots, tel qu'un procédé de fabrication de formettes peut être utilisé. À n'importe quel égard, après que la dispersion aqueuse de fibres de fabrication du papier est déposée sur l'élément de formation poreux 11, une nappe embryonnaire 120 est formée par élimination d'une partie du milieu de dispersion aqueux par des techniques bien connues du spécialiste de la technique. Des caisses aspirantes, des marbres, des racles d'égouttage, et similaires sont utiles pour effectuer l'élimination d'eau de la dispersion aqueuse sur l'élément de formation poreux 11. La nappe embryonnaire 120 se déplace avec le membre de formation 11 autour du rouleau de retour 13 et est amenée à proximité d'un élément d'impression poreux 219 décrit en détail ci-dessous. Une troisième étape pour la réalisation de la présente invention comprend le transfert de la nappe embryonnaire 120 de l'élément de formation poreux 11 vers l'élément d'impression poreux 219, pour positionner la deuxième face de nappe 124 sur le premier côté de contact de la nappe 220 de l'élément d'impression poreux 219. Bien que le mode de réalisation préféré de l'élément d'impression poreux 219 de la présente invention soit sous la forme d'une courroie sans fin, il peut être incorporé en de nombreuses autres formes qui incluent, par exemple, des plaques fixes pour une utilisation dans la fabrication de formettes ou des tambours rotatifs pour une utilisation avec d'autres types de procédés continus. Sans distinction de la forme physique que prend l'élément d'impression poreux 219 pour l'exécution de l'invention revendiquée, il est généralement pourvu des caractéristiques physiques détaillées ci-dessous. Une quatrième étape pour la réalisation de la présente invention comprend la déviation d'une partie des fibres de fabrication du papier de la nappe embryonnaire 120 dans la partie de conduite de déviation 230 du côté de contact de la nappe 220 de l'élément d'impression poreux 219, et l'élimination de l'eau de la nappe embryonnaire 120 à travers la partie de conduite de déviation 230 de l'élément d'impression poreux 219 de façon à former une nappe intermédiaire 120A des fibres de fabrication du papier. La nappe embryonnaire 120 a de préférence une consistance comprise entre environ 10 et environ 20 pour cent au point de transfert pour faciliter la déviation des fibres de fabrication du papier dans la partie de conduite de déviation 230 de l'élément d'impression poreux 219. Les étapes de transfert de la nappe embryonnaire 120 vers l'élément d'impression 219 et la déviation d'une partie des fibres de fabrication du papier de la nappe 120 dans la partie de conduite de déviation 230 de l'élément d'impression poreux 219 peuvent être fournies, au moins en partie, en appliquant une pression différentielle de fluide à la nappe embryonnaire 120. Par exemple, la nappe embryonnaire 120 peut être transférée sous vide du membre de formation 11 à l'élément d'impression 219, tel que par une caisse aspirante 126 illustrée sur la Figure 1, ou, selon une autre possibilité, par un rouleau capteur aspirant rotatif (non illustré). La différence de pression à travers la nappe embryonnaire 120 conférée par la source de vide (par exemple, la caisse aspirante 126) dévie les fibres dans la partie de conduite de déviation 230, et élimine de préférence l'eau de la nappe à travers la partie de conduite de déviation 230 pour élever la consistance de la nappe à une valeur comprise entre environ 18 et environ 30 pour cent. La différence de pression à travers la nappe embryonnaire 120 peut aller d'entre environ 13,5 kPa et environ 40,6 kPa (entre environ 4 et environ 12 po Hg). Le vide conféré par la caisse aspirante 126 permet le transfert de la nappe embryonnaire 120 vers l'élément d'impression poreux 219 et la déviation des fibres dans la partie de conduite de déviation 230 sans compacter la nappe embryonnaire 120. Des caisses aspirantes supplémentaires (non illustrées) peuvent être incluses pour déshydrater davantage la nappe intermédiaire 120A. Une cinquième étape pour la réalisation de la présente invention comprend le pressage de la nappe intermédiaire mouillée 120A dans la zone de compression 300 de façon à former la nappe moulée 120B. En référence à nouveau à la Figure 1, la nappe intermédiaire 120A est transportée sur l'élément d'impression poreux 219 à partir de l'élément de formation poreux 11 et à travers la zone de compression 300 formée entre les surfaces de compression opposées sur les rouleaux pinceurs 322 et 362. Le premier feutre de déshydratation 320 est montré supporté dans la zone de compression par le rouleau pinceur 322 et entraîné dans la direction 321 autour d'une pluralité de rouleaux supports de feutre 324. De manière similaire, le deuxième feutre de déshydratation 360 est montré supporté dans la zone de compression 300 par le rouleau pinceur 362 et entraîné dans la direction 361 autour d'une pluralité de rouleaux supports de feutre 364. Un appareil de déshydratation à feutre 370, tel qu'une caisse aspirante d'Uhle peut être associé à chacun des feutres de déshydratation 320 et 360 pour éliminer l'eau transférée aux feutres de déshydratation à partir de la nappe intermédiaire 120A. Les rouleaux pinceurs 322 et 362 peuvent avoir des surfaces de compression opposées généralement lisses ou, selon une autre possibilité, les rouleaux 322 et 362 peuvent être rainurés. Dans une variante de réalisation (non illustrée), les rouleaux pinceurs peuvent comprendre des rouleaux aspirants ayant des surfaces perforées permettant de faciliter l'élimination d'eau de la nappe intermédiaire 120A. Les rouleaux 322 et 362 peuvent avoir des surfaces de compression opposées revêtues de caoutchouc, ou, selon une autre possibilité, une courroie en caoutchouc peut être disposée entre chaque rouleau pinceur et son feutre de déshydratation associé. Les rouleaux pinceurs 322 et 362 peuvent comprendre des rouleaux pleins ayant une couverture en caoutchouc très rigide lisse, ou, selon une autre possibilité, un ou l'un et l'autre des rouleaux 322 et 362 peuvent comprendre un rouleau rainuré ayant une couverture en caoutchouc très rigide. Le terme « feutre de déshydratation », tel qu'il est utilisé ici, désigne un membre qui est absorbant, compressible, et souple de sorte qu'il est déformable pour suivre le contour de la nappe intermédiaire 120A non monoplanaire sur l'élément d'impression 219, et susceptible de recevoir et de contenir l'eau pressée d'une nappe intermédiaire 120A. Les feutres de déshydratation 320 et 360 peuvent être formés de matériaux naturels, de matériaux synthétiques, ou de leurs combinaisons.
Un feutre de déshydratation 320, 360 préféré mais non limitatif peut avoir une épaisseur comprise entre environ 2 mm et environ 5 mm, une masse surfacique d'environ 800 à environ 2000 grammes par mètre carré, une masse volumique moyenne (masse surfacique divisée par l'épaisseur) comprise entre environ 0,35 gramme par centimètre cube et environ 0,45 gramme par centimètre cube, et une perméabilité à l'air comprise entre environ 4,57 et environ 33,53 m3/min/m2 (environ 15 et environ 110 pieds au cube par minute par pied au carré), à une différence de pression à travers l'épaisseur du feutre de déshydratation de 0,12 kPa (0,5 pouce d'eau). Le feutre de déshydratation 320 a de préférence une première surface 325 ayant une masse volumique relativement élevée, une grosseur des pores relativement petite, et une deuxième surface 327 ayant une masse volumique relativement basse, une grosseur des pores relativement grande. De façon similaire, le feutre de déshydratation 360 a de préférence une première surface 365 ayant une masse volumique relativement élevée, une grosseur des pores relativement petite, et une deuxième surface 367 ayant une masse volumique relativement basse, une grosseur des pores relativement grande. La masse volumique relativement élevée et la grosseur des pores relativement petite des premières surfaces de feutre 325, 365 favorisent un recueil rapide de l'eau pressée de la nappe dans la ligne de contact 300. La masse volumique relativement basse et la grosseur des pores relativement grande des deuxièmes surfaces de feutre 327, 367 fournissent de l'espace au sein des feutres de déshydratation pour stocker l'eau pressée de la nappe dans la ligne de contact 300. Des feutres de déshydratation 320 et 360 appropriés sont disponibles dans le commerce sous le nom SUPERFINE DURAMESH, style XY31620 auprès d'Albany International Company d'Albany, N.Y. La nappe intermédiaire 120A et la surface d'impression de nappe 222 sont positionnées entre les première et deuxième couches de feutre 320 et 360 dans la zone de compression 300. La première couche de feutre 320 est positionnée adjacente à la première face 122 de la nappe intermédiaire 120A. La surface d'impression de nappe 222 est positionnée adjacente à la seconde face 124 de la nappe 120A. La deuxième couche de feutre 360 est positionnée dans la zone de compression 300 de telle sorte que la deuxième couche de feutre 360 est en communication de flux avec la partie de conduite de déviation 230. En référence à nouveau à la Figure 1, la première surface 325 du premier feutre de déshydratation 320 est positionnée adjacente à la première face 122 de la nappe intermédiaire 120A lorsque le premier feutre de déshydratation 320 est entraîné autour du rouleau pinceur 322. De manière similaire, la première surface 365 du deuxième feutre de déshydratation 360 est positionnée adjacente au deuxième côté de contact du feutre 240 de l'élément d'impression poreux 219 lorsque le deuxième feutre de déshydratation 360 est entraîné autour du rouleau pinceur 362. Ainsi, à mesure que la nappe intermédiaire 120A est transportée à travers la zone de compression 300 sur le tissu d'impression poreux 219, la nappe intermédiaire 120A, le tissu d'impression 219, et les premier et deuxième feutres de déshydratation 320 et 360 sont pressés conjointement entre les surfaces opposées des rouleaux pinceurs 322 et 362. Le pressage de la nappe intermédiaire 120A dans la zone de compression 300 dévie encore les fibres de fabrication du papier dans la partie de conduite de déviation 230 de l'élément d'impression 219, et élimine l'eau de la nappe intermédiaire 120A de façon à former la nappe moulée 120B. L'eau éliminée de la nappe est reçue par et contenue dans les feutres de déshydratation 320 et 360. L'eau est reçue par le feutre de déshydratation 360 à travers la partie de conduite de déviation 230 de l'élément d'impression 219. La nappe moulée 120B est de préférence pressée pour avoir une consistance d'au moins environ 30 pour cent à la sortie de la zone de compression 300. Un pressage de la nappe intermédiaire 120A comme illustré sur la Figure 1 moule la nappe pour fournir une première région de masse volumique relativement élevée 1083 associée à la surface d'impression de nappe 222 et une deuxième région de masse volumique relativement basse 1084 de la nappe associée à la partie de conduite de déviation 230. Un pressage de la nappe intermédiaire 120A sur un tissu d'impression 219 ayant une surface d'impression de nappe de réseau continu macroscopiquement monoplanaire, à dessins 222, comme illustré sur les Figures 2 à 4, fournit une nappe moulée 120B ayant une région de réseau continu macroscopiquement monoplanaire, à dessins 1083 ayant une masse volumique relativement élevée, et une pluralité de dômes de masse volumique relativement basse distincts 1084 dispersés sur l'ensemble de la région de réseau continue de masse volumique relativement élevée 1083. Une telle nappe moulée 120B est montrée sur les Figures 6 et 7. Une telle nappe moulée a l'avantage que la région de réseau continue de masse volumique relativement élevée 1083 fournit une voie de charge continue pour transporter les efforts de traction. Une sixième étape pour la réalisation de la présente invention peut comprendre un préséchage de la nappe moulée 120B, tel qu'avec un séchoir à circulation d'air 400 comme illustré sur la Figure 1. La nappe moulée 120B peut être préséchée en dirigeant un gaz déshydratant, tel que de l'air chauffé, à travers la nappe moulée 120B. Dans un mode de réalisation, l'air chauffé est dirigé d'abord à travers la nappe moulée 120B de la première face de nappe 122 à la deuxième face de nappe 124, et par la suite à travers la partie de conduite de déviation 230 de l'élément d'impression 219 sur lequel la nappe moulée est transportée. L'air dirigé à travers la nappe moulée 120B sèche partiellement la nappe moulée 120B. De plus, sans être limité par la théorie, on pense que l'air passant à travers la partie de la nappe associée à la partie de conduite de déviation 230 peut encore dévier la nappe dans la partie de conduite de déviation 230, et réduire la masse volumique de la région de masse volumique relativement basse 1084, en augmentant de ce fait le gonflant et la douceur apparente de la nappe moulée 120B. Dans un mode de réalisation, la nappe moulée 120B peut avoir une consistance comprise entre environ 30 et environ 65 pour cent lorsqu'elle entre dans le séchoir à circulation d'air 400, et une consistance comprise entre environ 40 et environ 80 à la sortie du séchoir à circulation d'air 400. En référence à la Figure 1, le séchoir à circulation d'air 400 peut comprendre un tambour rotatif creux 410. La nappe moulée 120B peut être transportée autour du tambour creux 410 sur l'élément d'impression 219, et l'air chauffé peut être dirigé en sens radial vers l'extérieur à partir du tambour creux 410 pour passer à travers la nappe 120B et l'élément d'impression 219. En variante, l'air chauffé peut être dirigé en sens radial vers l'intérieur (non illustré). Des séchoirs à circulation d'air appropriés pour une utilisation dans la pratique de la présente invention sont décrits dans les brevets U.S. No. 3 303 576 et 5 274 930. En variante, un ou plusieurs séchoirs à circulation d'air 400 ou d'autres dispositifs de séchage appropriés peuvent être situés en amont de la ligne de contact 300 pour sécher partiellement la nappe avant pressage de la nappe dans la ligne de contact 300.
Une septième étape pour la réalisation de la présente invention peut comprendre l'impression de la surface d'impression de nappe 222 de l'élément d'impression poreux 219 dans la nappe moulée 120B de façon à former une nappe imprimée 120C. L'impression de la surface d'impression de nappe 222 dans la nappe moulée 120B sert à densifier davantage la région de masse volumique relativement élevée 1083 de la nappe moulée, en augmentant de ce fait la différence de masse volumique entre les régions 1083 et 1084. En référence à la Figure 1, la nappe moulée 120B est transportée sur l'élément d'impression 219 et intercalée entre l'élément d'impression 219 et une surface d'impression à une ligne de contact 490. La surface d'impression peut comprendre une surface 512 d'un tambour de séchage chauffé 510, et la ligne de contact 490 peut être formée entre un rouleau 209 et le tambour du séchoir 510. La nappe imprimée 120C peut ensuite être mise en adhésion à la surface 512 du tambour du séchoir 510 avec l'aide d'un adhésif de crêpage, et finalement séchée. La nappe imprimée séchée 120C peut être rétrécie lorsqu'elle est retirée du tambour du séchoir 510, tel que par crêpage de la nappe imprimée 120C provenant du tambour du séchoir avec une racle 524.
Un spécialiste ordinaire reconnaîtra que les opérations simultanées d'impression, de déshydratation, et de transfert peuvent avoir lieu dans des modes de réalisation autres que ceux utilisant un tambour de séchoir tels qu'un tambour frictionneur. Par exemple, deux surfaces plates peuvent être juxtaposées de façon à former une ligne de contact allongée entre elles. En variante, deux rouleaux non chauffés peuvent être utilisés. Les rouleaux peuvent, par exemple, faire partie d'une pile de calandres, ou d'une opération qui imprime un additif fonctionnel sur la surface de la nappe. Des additifs fonctionnels peuvent inclure : des lotions, des émollients, des diméthicones, des adoucissants, des parfums, des menthols, leurs combinaisons, et similaires. Le procédé conféré par la présente invention est particulièrement utile pour fabriquer des nappes de papier ayant une masse surfacique comprise entre environ 10 grammes par mètre carré et environ 65 grammes par mètre carré. De telles nappes de papier sont appropriées pour une utilisation dans la fabrication de produits de papier absorbant et de serviette en papier, monocouches et multicouches.
Elément d'impression poreux L'élément d'impression poreux 219 a un premier côté de contact de la nappe 220 et un deuxième côté de contact du feutre 240. Le côté de contact de la nappe 220 a une surface d'impression de nappe (ou surface d'appui) 222 et une partie de conduite de déviation 230, comme illustré sur les Figures 2 et 4. La partie de conduite de déviation 230 forme au moins une partie d'une voie de passage continue s'étendant du premier côté 220 jusqu'au deuxième côté 240 pour transporter l'eau à travers l'élément d'impression poreux 219. Ainsi, lorsque l'eau est éliminée de la nappe de fibres de fabrication du papier dans la direction de l'élément d'impression poreux 219, l'eau peut être éliminée sans devoir venir de nouveau en contact avec la nappe de fibres de fabrication du papier. L'élément d'impression poreux 219 peut comprendre une courroie sans fin, comme illustré sur la Figure 1, et peut être soutenu par une pluralité de rouleaux 201 à 217. L'élément d'impression poreux 219 est entraîné dans la direction 281 illustrée sur la Figure 1 par un moyen d'entraînement (non illustré). Le premier côté de contact de la nappe 220 de l'élément d'impression poreux 219 peut être vaporisé avec une émulsion comprenant environ 90 pour cent en poids d'eau, environ 8 pour cent d'huile minérale, environ 1 pour cent d'alcool cétylique, et environ 1 pour cent d'un agent tensioactif tel qu'Adogen TA-100. Une telle émulsion facilite le transfert de la nappe de l'élément d'impression 219 sur un tambour de séchage 510. Bien sûr, il sera entendu que l'élément d'impression poreux 219 n'a pas besoin de comprendre une courroie sans fin s'il est utilisé pour la fabrication des formettes dans un procédé par lots. Dans un mode de réalisation, l'élément d'impression poreux 219 peut comprendre une courroie en tissu formée de filaments tissés. L'élément d'impression poreux 219 peut comprendre un tissu tissé. Comme le reconnaîtra un spécialiste de la technique, des tissus tissés comprennent typiquement des filaments de chaîne et de trame où les filaments de chaîne sont parallèles au sens machine et les filaments de trame sont parallèles au sens travers de la machine. Les filaments de chaîne et de trame entrelacés forment des jointures discontinues où les filaments se croisent successivement l'un sur l'autre. Ces jointures discontinues fournissent des zones imprimées distinctes dans la nappe moulée 120B durant le procédé de fabrication du papier. Tel qu'il est utilisé ici, le terme « longues jointures » est utilisé pour définir des jointures discontinues formées lorsque les filaments de chaîne et de trame croisent respectivement deux filaments de chaîne et de trame ou plus. Des courroies en tissus à filaments tissés appropriés pour une utilisation en tant que l'élément d'impression poreux 219 sont décrits dans les brevets U.S. No. 3 301 746 ; 3 905 863 ; 4 191 609 ; et 4 239 065. La zone d'impression à jointure du tissu tissé peut être renforcée par sablage de la surface des filaments au niveau des points de croisement de la chaîne et de la trame. Des tissus tissés sablés exemplaires sont décrits dans les brevets U.S. No. 3 573 164 et 3 905 863. Le volume mort absolu d'un tissu tissé peut être déterminé en mesurant le calibre et le poids d'un échantillon de tissu tissé de superficie connue. Le calibre peut être mesuré en plaçant l'échantillon de tissu tissé sur une surface plate horizontale et en le confinant entre la surface plate et un pied de charge ayant une surface de chargement horizontale, où la surface de chargement du pied de charge a une superficie circulaire d'environ 20,26 cm2 (3,14 pouces au carré) et applique une pression de confinement d'environ 15 g/cm2 (0,21 psi) à l'échantillon. Le calibre est l'écartement résultant entre la surface plate et la surface de chargement du pied de charge. De telles mesures peuvent être obtenues sur un micromètre électronique VIR, Modèle II, disponible auprès de Thwing Albert de Philadelphie, Pa. La masse volumique des filaments peut être déterminée alors que la masse volumique des espaces vides est supposée être de 0 g/cm3. Par exemple, des filaments de polyester (PET) ont une masse volumique de 1,38 g/cm3. L'échantillon de superficie connue est pesé, donnant de ce fait la masse de l'échantillon de test. Dans un autre mode de réalisation exemplaire, mais non limitatif, illustré sur les Figures 2 et 4, le premier côté de contact de la nappe 220 de l'élément d'impression poreux 219 comprend une surface d'impression de nappe de réseau continu macroscopiquement monoplanaire, à dessins 222. Le plan de l'élément d'impression poreux 219 définit ses directions SM/ST (X-Y). Perpendiculaire aux directions SM/ST et au plan du tissu d'impression, il y a la direction Z du tissu d'impression. La surface d'impression de nappe de réseau continu 222 définit au sein de l'élément d'impression poreux 219 une pluralité de conduites de déviation distinctes, isolées, ne se reliant pas 230. Les conduites de déviation 230 ont des ouvertures (zones de coussin) 239 qui peuvent être de forme et de distribution aléatoires, mais qui sont de préférence de forme uniforme et réparties dans un motif présélectionné répétitif sur le premier côté de contact de la nappe 220. Une telle surface d'impression de nappe de réseau continu 222 et de telles conduites de déviation individuelles 230 sont utiles pour former une structure en papier ayant une région de réseau continue de masse volumique relativement élevée 1083 et une pluralité de dômes de masse volumique relativement basse 1084 dispersés sur l'ensemble de la région de réseau continue de masse volumique relativement élevée 1083 comme illustré sur les Figures 5 à 7. Des formes appropriées pour les ouvertures 239 incluent, mais sans s'y limiter, des cercles, des ovales, et des polygones formés par les limites entourées par les parties qui forment la surface d'impression de nappe 222, comme donné en exemple sur les Figures 2 et 4 et abordé ci-dessous. Un élément d'impression poreux 219 exemplaire ayant une surface d'impression de nappe de réseau continu 222 et des conduites de déviation distinctes isolées 230 appropriées pour une utilisation avec la présente invention peut être fabriqué selon les enseignements des brevets U.S. No. 4 514 345 ; 4 528 239 ; 4 529 480 ; 5098522; 5260171; 5275700; 5328565; 5334289; 5431786; 5496624; 5 500 277 ; 5 514 523 ; 5 554 467 ; 5 566 724 ; 5 624 790 ; 5 714 041 ; et 5 628 876.
En variante, comme illustré sur la Figure 3, le premier côté de contact de la nappe 220a de l'élément d'impression poreux 219a comprend des conduites de déviation continues macroscopiquement monoplanaires, à dessins 230a. Le plan de l'élément d'impression poreux 219a définit ses directions SM/ST (X-Y). Perpendiculaire aux directions SM/ST et au plan du tissu d'impression, il y a la direction Z du tissu d'impression. Les conduites de déviation continues 230a définissent au sein de l'élément d'impression poreux 219a une pluralité de surfaces d'impression de nappe distinctes, isolées, ne se reliant pas 222a. Les conduites de déviation 230a ont une ouverture continue 239a qui définit la forme des surfaces d'impression de nappe 222a. Les surfaces d'impression de nappe 222a sont de préférence réparties dans un motif présélectionné se répétant sur le premier côté de contact de la nappe 220a. Surface d'impression de nappe En référence à nouveau aux Figures 2 et 4, la surface d'impression de nappe de réseau continu 222 (et en variante, les conduites de déviation continues 230a de la Figure 3 et les composants physiques et numériques correspondants de celles-ci) est pourvue d'une forme géométrique qui peut être fractionnée en parties, dont chacune est (au moins approximativement) une copie en taille réduite de l'ensemble. Ceci est connu du spécialiste de la technique en tant que propriété d'auto-similarité. Ces formes : 1. Ont une structure fine à des échelles arbitrairement petites, 2. Sont généralement trop irrégulières pour être facilement décrites dans le langage géométrique euclidien classique, 3. Sont auto-similaires (au moins approximativement ou de manière stochastique), 4. Ont une dimension de Hausdorff qui est plus grande que leur dimension topologique (bien que cette exigence ne soit pas satisfaite par des courbes remplissant l'espace telles que la courbe de Hilbert), et 5. Ont une définition simple et récursive. Les formes géométriques ont de préférence soit une auto-similarité exacte (apparaissent identiques à des échelles différentes) soit une quasiauto-similarité (apparaisse approximativement identiques à des échelles différentes). Des exemples de formes géométriques appropriées pour une utilisation avec la présente invention et formant la surface d'impression de nappe de réseau continu 222 incluent les formes fractales et constructales. Parce qu'elles apparaissent similaires à tous les niveaux de grossissement, les fractales sont souvent considérées comme étant infiniment complexes (en termes informels). Des images de fractales appropriées pour une utilisation avec la présente invention et susceptibles de fournir la surface d'impression de nappe de réseau continu 222 souhaitée peuvent être créées en utilisant un logiciel de production de fractales. Les images produites par un tel logiciel sont normalement dénommées fractales même si elles n'ont pas les caractéristiques qui précèdent, telles que lorsqu'il est possible de zoomer dans une région de la fractale qui ne présente aucune propriété de fractale. En outre, celles-ci peuvent inclure des artefacts de calcul ou d'affichage qui ne sont pas des caractéristiques de vraies fractales. Des techniques exemplaires, mais non limitatives pour générer des fractales sont : 1. Des fractales de temps d'échappement (également connues sous le nom de fractales d'« orbites » et qui sont définies par une formule ou une relation de périodicité à chaque point dans un espace, par exemple l'ensemble de Mandelbrot, l'ensemble de Julia, la fractale de Burning Ship, la fractale de Nova et la fractale de Lyapunov), 2. Des systèmes de fonction à itération (ont une règle de remplacement géométrique fixe, par exemple l'ensemble de Cantor, le tapis de Sierpinski, le triangle de Sierpinski, la courbe de Peano, le flocon de Koch, la courbe Harter-Highway dragon, le carré de T, l'éponge de Menger), 3. Des fractales aléatoires (générées par des procédés stochastiques plutôt que déterministes, par exemple, les trajectoires du mouvement brownien, le vol de Lévy, des paysages fractaux et l'arborescence brownienne), et 4. Des attracteurs étranges (générés par itération d'une carte ou la solution d'un système d'équations différentielles de valeur initiale qui présentent un chaos).
Une fractale exemplaire, mais non limitative, l'ensemble de Mandelbrot, est basée sur la multiplication des nombres complexes. Démarrer avec un nombre complexe zo. À partir de zo, définir zl = (zo)2 + zo. En supposant ceci connu, z),+1 est défini comme étant (zx)2 + z, . Les points de l'ensemble de Mandelbrot sont tous ces points qui restent relativement proches du point 0 + Oi (dans le sens où ils sont toujours à une certaine distance fixe de (0 + Oi) lorsque nous répétons ce processus. Il en résulte que si z), est toujours à l'extérieur du cercle de rayon 2 autour de l'origine pour un certain n, il ne sera pas dans l'ensemble de Mandelbrot. Par opposition aux modèles fractaux de phénomènes, la loi constructale est prédictive et peut ainsi être testée expérimentalement. La théorie constructale met en avant l'idée que la génération d'une conception (configuration, motif, géométrie) dans la nature est un phénomène physique qui unit tous les systèmes animés et inanimés. Par exemple, dans de écoulement point-surface et point-volume, la théorie constructale prédit des architectures d'arborescence, de tels écoulements présentant au moins deux régimes : un hautement résistif et un moins résistif. La théorie constructale peut être appliquée à n'importe quelle échelle : de systèmes macroscopiques aux systèmes microscopiques. La manière constructale de répartition d'imperfection de n'importe quel système consiste à mettre le régime le plus résistif à la plus petite échelle du système. La loi constructale est le principe qui génère la forme parfaite, qui est la forme la moins imparfaite possible.
Afin de modéliser mathématiquement la loi constructale, on a défini de nouvelles propriétés pour un système thermodynamique qui distinguent le système thermodynamique d'un système statique (équilibre, rien ne s'écoule), qui n'a pas de configuration. Les propriétés d'un système d'écoulement sont : (1) une taille externe globale, par exemple, l'échelle de longueur du corps baigné par 25 l'écoulement de l'arborescence L ; (2) une taille interne globale, par exemple, le volume total des conduits V ; (3) au moins une mesure globale de performance, par exemple, la résistance à l'écoulement globale de l'arborescence R ; (4) la configuration, le dessin, l'architecture ; et 30 (5) la liberté de changement de forme, c'est-à-dire, la liberté de changer de configuration.
Les tailles externes et internes globales (L, V) signifient qu'un système d'écoulement a au moins deux échelles de longueur L et V'. Ceux-ci forment un rapport sans dimension - la sveltesse S,, - qui est une nouvelle propriété globale de la configuration d'écoulement (Lorente et Bejan, 2005). S,, = échelle de longueur d'écoulement externe = L échelle de longueur d'écoulement interne v 113 La loi constructale est l'instruction qui résume l'observation commune que les 10 structures d'écoulement qui survivent sont celles qui s'adaptent (évoluent) dans une direction dans le temps : vers des configurations qui facilitent l'écoulement des courants. Cette instruction fait référence strictement à des changements structuraux sous des contraintes de taille finie. Si les structures d'écoulement sont libres de se modifier, dans le temps, elles vont se déplacer à L constant et V constant dans la direction de R 15 progressivement plus petit. La loi constructale exige :
R2 < Rl (L, V constant) Si la liberté d'adaptation persiste, alors la structure d'écoulement continuera vers 20 des valeurs R plus petites. N'importe lequel de ces changements est caractérisé par :
dR 0 (L, V constant) La fin de cette migration est la « structure d'écoulement d'équilibre », où la 25 géométrie de l'écoulement jouit d'une liberté totale. L'équilibre est caractérisé par un R minimal à L et V constants. Au voisinage de la structure d'écoulement d'équilibre, nous avons :
dR = 0 et d2R > 0 (L, V constants) La courbe R(V) générée est le bord du nuage des architectures d'écoulement possible avec la même taille globale L. La courbe a une pente négative à cause des propriétés physiques de l'écoulement : la résistance diminue lorsque les canaux d'écoulement s'ouvrent : 30 35 <0 L'évolution de configurations dans la coupe à v constant (également à L constant) représente la survie à travers la performance croissante - la survie du plus adapté. L'idée de la loi constructale est que la liberté de s'adapter est bonne pour la performance. La même flèche de temps peut être décrite en variante en référence à la coupe à R constant à travers un espace tridimensionnel. Des architectures d'écoulement avec la même performance globale (R) et la même taille globale (L) évoluent vers la compacité et la sveltesse - des volumes plus petits dédiés aux conduits internes, c'est-à-dire, des volumes plus grands réservés au « papier absorbant » actif (les interstices). Les tailles externes et internes globales (L, V) signifient qu'un système d'écoulement a des échelles L et V113 Celles-ci forment un rapport sans dimension (sveltesse, S,,) qui est une propriété de la configuration d'écoulement. Pour qu'un système avec une taille globale et une performance globale fixes persiste dans le temps (vive), il doit évoluer d'une manière telle que sa structure d'écoulement occupe une plus petite fraction de l'espace disponible. Il s'agit d'une survie basée sur l'utilisation au maximum de l'espace disponible. Une survie en augmentant S,, (compacité) est équivalente à une survie en augmentant la performance. Une troisième instruction équivalente de la loi constructale devient évidente si la conception à L constant est remaniée en espace de conception à v constant. La contribution de la forme et de l'orientation de l'hyper-surface de structures d'écoulement sans équilibre fait en sorte que la pente de la courbe dans le plan inférieur (aR/aL)v est positive. Ceci est dû au fait que la résistance à l'écoulement augmente lorsque la distance parcourue par le courant augmente. Les structures d'écoulement d'un certain niveau de performance (R) et volume d'écoulement interne (V) se transforment en de nouvelles structures d'écoulement qui couvrent progressivement de plus grands territoires. De nouveau, les configurations d'écoulement évoluent vers un Sv plus grand. Les géométries de la surface d'impression de nappe de réseau continu 222 illustrées sur la Figure 2 assurent une pluralité de mailles en mosaïque (illustrées de façon représentative sur la Figure 3). Chaque maille est pourvue d'un centroïde d'où chaque première surface d'appui ayant une largeur (Wl) formant la surface d'impression de nappe de réseau continu 222 émane. Chaque surface d'appui est préférentiellement au moins divisée en des surfaces d'appui supplémentaires (par exemple, deuxième surface d'appui, troisième surface d'appui, etc.) ayant chacune une largeur (par exemple, W2, W3, etc.) qui est différente de la largeur de la première surface d'appui (W1). Chaque surface d'appui supplémentaire (par exemple, la deuxième surface d'appui, la troisième surface d'appui, etc.) peut ensuite au moins se diviser en encore d'autres surfaces d'appui supplémentaires ayant des largeurs qui sont différentes de celles des surfaces d'appui supplémentaires.
Dans l'exemple représenté sur la Figure 4, la conception est similaire à celle d'une ramification vasculaire. Le procédé analytique décrit par Rosen (Ch. 3 dans Optimality Principles in Biology, Robert Rosen, Butterworths, Londres, 1967) peut être utilisé pour déterminer les largeurs et longueurs des ramifications et les angles entre elles. Une optimisation des rayons (r) des canaux capillaires et leurs longueurs (L) en considérant la pression capillaire et la traînée de Hagen-Poiseuille donne les relations entre Ln, rn, Ln+i, rn+i, et 0 telles qu'illustrées sur la Figure 4. Étant donné que L. rn, Ln+i, et rn+1 sont typiquement utilisés pour décrire les relations dans des systèmes de type capillaire présents naturellement ayant 3 dimensions, il doit être facilement clair pour un spécialiste de la technique que les surfaces d'appui des régions de réseau continu de la description ici feront référence à une largeur (W) parce que les structures de la présente description sont pratiquement macroscopiquement monoplanaires dans le sens machine et le sens travers de la machine. Un spécialiste de la technique comprendrait que dans une telle circonstance, 2r = W. Un spécialiste de la technique devrait également comprendre qu'afin de tenir compte d'un choix de conception (par exemple, linéaire, effilé, curviligne, etc.) et/ou s'adapter aux nuances de fabrication, la largeur (W) montrée et utilisée pour la base de la présente description est de préférence une largeur moyenne de la région. En outre, un spécialiste de la technique devrait comprendre qu'alors que les systèmes de type capillaire représentatifs exemplaires représentés ici sont montrés comme ayant des caractéristiques linéaires, il n'y a aucune raison pour que les systèmes de type capillaire de la présente description ne puissent avoir n'importe quelle forme y compris curviligne, des combinaisons de conceptions linéaires et curvilignes, et similaires. En outre, dans l'exemple fourni sur la Figure 4, la première surface d'appui ayant une largeur (Wl) se divise en deux surfaces d'appui supplémentaires ayant chacune une largeur respective (W2 et W3). Quatre scénarios peuvent émerger de la division résultante de la première surface d'appui ayant une largeur (Wl) en deux surfaces d'appui supplémentaires ayant chacune une largeur respective (W2 et W3). Ces scénarios sont : 1.W1=W2+W3,où W2 et W3#0; 2. W1<W2+W3,oùW2etW30; 3. W1= W2 + W3, où W2 W3, et où W2, W3 > 0 ; et, 4. Wl < W2 + W3, où W2 W3, et où W2, W3 > 0.
On a trouvé avantageux que les valeurs de L, W, et 0 soient choisies afin de fournir la meilleure corrélation entre des mailles en mosaïque se répétant. Alors qu'un spécialiste de la technique pourrait fournir n'importe quelle valeur de L, W, et 0 pour répondre au besoin, on a trouvé que L1 (avant bifurcation) et L2, L3 (après bifurcation) pourraient être compris entre environ 0,0127 cm (0,005 pouce) et environ 1,905 cm (0,750 pouce) et/ou environ 0,0254 cm (0,010 pouce) et environ 1,016 cm (0,400 pouce) et/ou environ 0,0508 cm (0,020 pouce) et environ 0,508 cm (0,200 pouce) et/ou environ 0,0762 cm (0,03 pouce) et environ 0,254 cm (0,100 pouce) et/ou environ 0,127 cm (0,05 pouce) et environ 0,1905 cm (0,075 pouce). On a également trouvé que Wl (avant bifurcation) et W2, W3 (après bifurcation) pourraient être compris entre environ 0,0127 cm (0,005 pouce) et environ 0,508 cm (0,200 pouce) et/ou environ 0,0254 cm (0,010 pouce) et environ 0,254 cm (0,100 pouce) et/ou environ 0,0381 cm (0,015 pouce) et environ 0,1905 cm (0,075 pouce) et/ou environ 0,0508 cm (0,020 pouce) et environ 0,127 cm (0,050 pouce). On a également trouvé que 0 pourrait aller d'environ 1 degré à environ 180 degrés et/ou d'environ 30 degrés à environ 140 degrés et/ou d'environ 30 degrés à environ 120 degrés et/ou d'environ 40 degrés à environ 85 degrés et/ou d'environ 45 degrés à environ 75 degrés et/ou d'environ 50 degrés à environ 70 degrés. On a trouvé de manière surprenante qu'un produit de nappe formé en utilisant une surface d'impression de nappe 222 ayant une surface d'impression de nappe de réseau continu 222 avec une géométrie présentée par l'équation 2 (précédemment) et les valeurs de L, W, et 0 décrites précédemment présentait plusieurs améliorations de performance remarquables. Ceci incluait une augmentation surprenante des valeurs observées de feuille verticale pleine (VFS), et de pente de la racine carrée du temps (SST) et une diminution surprenante des valeurs d'eau résiduelle observées (Rw) par rapport à d'autres produits commerciaux testés. En référence à nouveau aux Figures 2 et 4, l'élément d'impression poreux 219 peut inclure un élément de renforcement tissé 243 pour renforcer l'élément d'impression poreux 219. L'élément de renforcement 243 peut inclure des fils de renforcement dans le sens machine 242 et des fils de renforcement dans le sens travers de la machine 241, bien que n'importe quel motif de tissage avantageux puisse être utilisé. Les ouvertures dans l'élément de renforcement tissé 243 formé par les interstices entre les fils 241 et 242 sont plus petites que la taille des ouvertures 239 des conduites de déviation 230. Conjointement, les ouvertures dans l'élément de renforcement tissé 243 et les ouvertures 239 des conduites de déviation 230 fournissent une voie de passage continu s'étendant de la première face 220 à la seconde face 240 pour transporter l'eau à travers l'élément d'impression poreux 219. L'élément de renforcement 243 peut également fournir une surface de support destinée à limiter la déviation des fibres dans les conduites de déviation 230, et aider de ce fait à empêcher la formation d'ouvertures dans les parties de la nappe associées aux conduites de déviation 230, telles que les dômes de masse volumique relativement basse 1084. De telles ouvertures, ou piqûres, peuvent être provoquées par un flux d'eau ou d'air à travers les conduites de déviation lorsqu'une différence de pression existe à travers la nappe. Si on ne souhaite pas utiliser un tissu tissé pour l'élément de renfort 243, un élément non tissé, un tamis, un tissu, un filet, ou une plaque ayant une pluralité de trous qui passent à travers peut fournir la solidité et le support adéquats pour la surface d'impression de nappe 222 de la présente invention. L'aire de la surface d'impression de nappe 222, en tant que pourcentage de l'aire totale de la première surface en contact avec la nappe 220, doit être comprise entre environ 15 pour cent et environ 65 pour cent, et plus préférablement entre environ 20 pour cent et environ 50 pour cent pour fournir un rapport souhaitable des aires de la région de masse volumique relativement élevée 1083 et des dômes de masse volumique relativement basse 1084. La taille des ouvertures 239 des conduites de déviation 230 dans le plan de la première face 220 peut être exprimée en termes de portée libre efficace. La portée libre efficace est définie comme l'aire de l'ouverture 239 dans le plan de la première face 220 divisée par un quart du périmètre de l'ouverture 239. La portée libre efficace doit être d'environ 0,25 à environ 3,0 fois la longueur moyenne des fibres de fabrication du papier utilisées pour former la nappe embryonnaire 120, et est de préférence d'environ 0,5 à environ 1,5 fois la longueur moyenne des fibres de fabrication du papier. Les conduites de déviation 230 peuvent avoir une profondeur qui est comprise entre environ 0,1 mm et environ 1,0 mm. Le calibre du tissu tissé peut varier, mais, afin de faciliter la connexion hydraulique entre la nappe moulée 120B et un feutre de déshydratation 320, 360, le calibre du tissu d'impression peut aller d'environ 0,279 mm (0,011 pouce) à environ 0,660 mm (0,026 pouce). De préférence, la surface d'impression de nappe de réseau continu 222 s'étend vers l'extérieur (c'est-à-dire, a un recouvrement) à partir de l'élément de renfort 243 de plus d'environ 0,0152 cm (0,006 pouce) et/ou de plus d'environ 0,0254 cm (0,010 pouce) et/ou de plus d'environ 0,0381 cm (0,015 pouce) et/ou de plus d'environ 0,0508 cm (0,020 pouce) et/ou de plus d'environ 0,0762 cm (0,030 pouce) et/ou de plus d'environ 0,127 cm (0,050 pouce). Cependant, il peut être possible de fournir à la surface d'impression de nappe de réseau continu 222 un recouvrement qui est inférieur à environ 0,15 mm (0,006 pouce), plus préférablement inférieur à environ 0,10 mm (0,004 pouce) et encore plus préférablement inférieur à environ 0,05 mm (0,002 pouce), et le plus préférablement inférieur à environ 0,01 mm (0,0004 pouce). On pense que la surface d'impression de nappe de réseau continu 222 pourrait être sensiblement coïncidente (ou même coïncidente) avec l'élévation de l'élément de renfort 243.
Des surfaces d'impression de nappe de réseau continu 222 exemplaires ayant des géométries fractales et constructales sont illustrées sur les Figures 8 à 10. En variante, la surface d'impression de nappe peut se présenter en tant que pluralité de régions d'impression discontinues entourées par une conduite de déviation continue. Dans cette circonstance, la conduite de déviation est pourvue d'une forme géométrique qui peut être fractionnée en parties, dont chacune est (au moins approximativement) une copie en taille réduite de l'ensemble. De telles géométries ayant des géométries fractales et constructales sont illustrées sur les Figures 11 à 12. Produit de nappe Comme illustré sur les Figures 5 à 7, le produit en papier exemplaire produit selon la présente invention est macroscopiquement monoplanaire où le plan du papier définit ses directions X-Y et ayant une direction Z orthogonale à celles-ci. La nappe moulée 120B formée par le procédé illustré sur la Figure 1 est caractérisée en ce qu'elle a une résistance à la traction et une flexibilité relativement élevées pour un niveau donné de masse surfacique de nappe et de calibre de nappe H. On pense que cette résistance à la traction et cette flexibilité relativement élevées sont dues, au moins en partie, à la différence de masse volumique entre la région de masse volumique relativement élevée 1083 et la région de masse volumique relativement basse 1084. La résistance de la nappe est renforcée en pressant une partie de la nappe intermédiaire 120A entre le premier feutre de déshydratation 320 et la surface d'impression de nappe 220 de façon à former la région de masse volumique relativement élevée 1083. Compacter et déshydrater simultanément une partie de la nappe fournit des liaisons de fibre à fibre dans la région de masse volumique relativement élevée pour porter les charges. Un produit en papier fabriqué selon l'appareil et le procédé de la présente invention a au moins deux régions. La première région comprend une région imprimée qui est imprimée contre la surface d'impression de nappe 220 de l'élément d'impression poreux 219. La région imprimée est de préférence un réseau pratiquement continu. La région de masse volumique relativement basse 1084 déviée dans la partie de conduite de déviation 230 de l'élément d'impression 219 fournit le gonflant pour renforcer l'absorbance. On a trouvé de manière surprenante qu'un produit de nappe formé en utilisant une surface d'impression de nappe 222 ayant une surface d'impression de nappe de réseau continu 222 avec une géométrie présentée par l'équation 2 (précédemment) (et en variante et de manière correspondante les surfaces d'impression de nappe 222a de la Figure 3) présentait plusieurs améliorations de performance remarquables. Ceci incluait une augmentation surprenante des valeurs observées de feuille verticale pleine (VFS), et de pente de la racine carrée du temps (SST) et une diminution surprenante des valeurs d'eau résiduelle observées (Rw) par rapport à d'autres produits commerciaux testés.
La différence de masse volumique entre la région de masse volumique relativement élevée 1083 et la région de masse volumique relativement basse 1084 est fournie, en partie, en déviant une partie de la nappe embryonnaire 120 dans la partie de conduite de déviation 230 de l'élément d'impression 219 pour fournir une nappe intermédiaire non monoplanaire 120A en amont de la zone de compression 300. Une nappe monoplanaire véhiculée à travers la zone de compression 300 serait soumise à un certain compactage uniforme, augmentant de ce fait la masse volumique minimale dans la nappe moulée 120B. Les parties de la nappe intermédiaire non monoplanaire 120A dans la partie de conduite de déviation 230 évitent un tel compactage uniforme, et maintiennent pour cette raison une masse volumique relativement basse. Cependant, sans se limiter à une théorie particulière, on pense que la région de masse volumique relativement basse 1084 et la région de masse volumique relativement élevée 1083 peuvent avoir des masses surfaciques généralement équivalentes. À n'importe quel égard, la masse volumique de la région de masse volumique relativement basse 1084 et de la région de masse volumique relativement élevée 1083 peut être mesurée selon les brevets U.S. No. 5 277 761 et 5 443 691. La nappe moulée 120B peut également être rétrécie, comme il est connu dans la technique. Le rétrécissement peut être accompli par crêpage de la nappe moulée 120B à partir d'une surface rigide telle qu'un cylindre de séchage. Un tambour frictionneur peut être utilisé à cette fin. Durant le rétrécissement, au moins une crête de rétrécissement peut être produite dans les régions de masse volumique relativement basse 1084 de la nappe moulée 120B. Une telle au moins une crête de rétrécissement est espacée du plan SM/ST de la nappe moulée 120B dans la direction Z. Le crêpage peut être accompli avec une racle selon le brevet U.S. No. 4 919 756. En variante ou en outre, le rétrécissement peut être accompli par le biais d'une micro-contraction comme enseigné dans le brevet U.S. No. 4 440 597 et/ou par crêpage de tissu comme il serait connu du spécialiste de la technique. EXEMPLE Exemple 1 Une machine de fabrication du papier Fourdrinier à l'échelle pilote est utilisée dans le présent exemple. Une bouillie aqueuse à 3 % en poids de pâte à papier Kraft de bois de conifères septentrional (NSK) est préparée dans un désintégrateur classique et peut être diluée à une consistance =0,1 % dans une caisse d'alimentation. La bouillie NSK est raffinée doucement et une solution à 2 % d'une résine de résistance à l'humidité permanente (c'est-à-dire Kymene 5221 commercialisé par Hercules incorporated de Wilmington, Del.) est ajoutée au conduit d'alimentation NSK à raison de 1 % en poids des fibres sèches. L'adsorption du Kymene 5221 sur les fibres NSK est renforcée par un mélangeur en ligne. Une solution à 1 % de carboxyméthylcellulose (CMC) (c'est-à-dire FinnFix 700 commercialisé par C.P. Kelco U.S. Inc. d'Atlanta, GA) est ajoutée après le mélangeur en ligne à raison de 0,2 % en poids des fibres sèches pour améliorer la résistance à sec du substrat fibreux. Une bouillie aqueuse à 3 % en poids de fibres d'eucalyptus est préparée dans un désintégrateur classique. Une solution à 1 % de démousseur (c'est-à-dire BuBreak 4330 commercialisé par Buckman Labs, Memphis TS) est ajoutée au conduit d'alimentation d'eucalyptus à raison de 0,25 % en poids des fibres sèches et son adsorption est améliorée par un mélangeur en ligne. La couche fibreuse NSK et les fibres d'eucalyptus sont combinées dans la caisse d'arrivée et déposées sur une toile Fourdrinier de façon homogène afin de former une nappe embryonnaire. La déshydratation sur toile Fourdrinier se produit à travers la toile Fourdrinier et est assistée par un déflecteur et des caisses aspirantes. La toile Fourdrinier est d'une configuration à 5 foules, tissage satin ayant 33 monofilaments dans le sens machine et 30 dans le sens travers de la machine par cm (84 monofilaments dans le sens machine et 76 dans le sens travers par pouce), respectivement. La nappe embryonnaire mouillée est transférée de la toile Fourdrinier, à une consistance de fibre d'environ 15 % à environ 25 % au point de transfert, sur un tissu photo-polymère ayant des mailles à motif fractal, une zone de jointure d'environ 25 pour cent et une profondeur de photopolymère de 0,559 mm (22 mils). La différence de vitesse entre la toile Fourdrinier et tissu de transfert/impression à dessins est d'environ -3 % à environ +3 %. Une déshydratation supplémentaire est accomplie par drainage assisté par le vide jusqu'à ce que la nappe ait une consistance de fibre d'environ 20 % à environ 30 %. La nappe à dessins est préséchée par de l'air soufflé à travers jusqu'à une consistance de fibre d'environ 65 % en poids. La nappe est ensuite mise en adhésion sur la surface d'un frictionneur avec un adhésif de crêpage vaporisé comprenant une solution aqueuse à 0,25 % d'alcool polyvinylique (PVA). La consistance de fibre est augmentée à environ 96 % avant de crêper à sec la nappe avec une racle. La racle a un angle de biseau d'environ 25 degrés et est positionnée par rapport au frictionneur pour fournir un angle d'impact d'environ 81 degrés ; le frictionneur est utilisé à environ 183 mètres par minute (environ 600 pieds par minute). La nappe sèche est formée en rouleau à une vitesse de 171 mètres par minute (560 pieds par minute). Deux couches de la nappe sont formées en produits de papier absorbant par gaufrage et stratification conjointe en utilisant un adhésif PVA. Le papier absorbant a une masse surfacique d'environ 53 g/m2 et contient 65 % en poids de fibres Kraft de bois de conifères septentrional et 35 % en poids de couche fibreuse d'eucalyptus.
Exemple 2 La couche fibreuse NSK et les fibres d'eucalyptus sont préparées par un procédé similaire à celui de l'exemple 1, combinées dans la caisse d'arrivée et déposées sur une toile Fourdrinier, fonctionnant à une vitesse V1, de manière homogène de façon à former une nappe embryonnaire.
La nappe est ensuite transférée vers le tissu de transfert/impression à dessins dans la zone de transfert sans précipiter une densification substantielle de la nappe. La nappe est ensuite transférée, à une deuxième vitesse, V2, sur le tissu de transfert/impression le long d'une trajectoire bouclée en relation de mise en contact avec une tête de transfert disposée au niveau de la zone de transfert, la deuxième vitesse étant d'environ 5 % à environ 40 % plus lente que la première vitesse. Étant donné que la vitesse de la toile est plus rapide que le tissu de transfert/impression, un rétrécissement humide de la nappe se produit au point de transfert. Ainsi, le rétrécissement de la nappe humide peut être d'environ 3 % à environ 15%. La nappe est ensuite mise en adhésion sur la surface d'un frictionneur, ayant une troisième vitesse (V3) par un procédé similaire à celui de l'exemple 1. La consistance de fibre est augmentée à une valeur estimée de 96 %, puis la nappe est crêpée du cylindre de séchage avec une racle, la racle ayant un angle d'impact allant d'environ 90 degrés à environ 130 degrés. Par la suite, la nappe séchée est bobinée à une quatrième vitesse (V4) qui est plus rapide que la troisième vitesse (V3) du cylindre de séchage. Deux couches de la nappe fabriquée selon l'Exemple 1 peuvent être combinées de façon à former un produit multicouche par gaufrage et/ou en les stratifiant conjointement en utilisant un adhésif PVA. Le papier absorbant peut avoir une masse surfacique d'environ 53 g/m2 et contient une composition de fabrication à 65 % en poids de Kraft de bois de conifères septentrional et 35 % en poids d'eucalyptus. N'importe quelles dimension et/ou valeur décrites ici ne doivent pas être comprises comme étant strictement limitées aux valeurs numériques exactes citées. À la place, sauf indication contraire, chaque dimension et/ou valeur telle veut dire à la fois la dimension et/ou valeur citées et une plage fonctionnellement équivalente entourant cette dimension et/ou valeur. Par exemple, une dimension décrite comme « 40 mm » veut dire « environ 40 mm ». La citation de n'importe quel document n'est pas une admission qu'il s'agit d'une technique antérieure par rapport à n'importe quelle invention décrite ou revendiquée ici ou que seul, ou dans n'importe quelle combinaison avec n'importe quelle(s) autre(s) référence ou références, il enseigne, propose ou décrit n'importe quelle invention telle. En outre, au point où n'importe quelle signification ou définition d'un terme dans ce document est en conflit avec n'importe quelle signification ou définition du même terme dans un autre document, la signification ou définition attribuée à ce terme dans le présent document devra prévaloir. Alors qu'on a représenté et décrit des formes de réalisation particulières de la présente invention, il sera évident pour le spécialiste de la technique que diverses autres variantes et modifications peuvent être apportées sans sortir du champ d'application de l'invention. Il est prévu, par conséquent, de couvrir dans les revendications annexées toutes ces variantes et modifications qui appartiennent au champ d'application de la présente invention.
Claims (9)
- REVENDICATIONS1. Courroie de fabrication du papier ayant une surface en contact avec la nappe embryonnaire pour transporter une nappe embryonnaire de fibres de papier et une surface non en contact avec la nappe embryonnaire opposée à ladite surface en contact avec la nappe embryonnaire, ladite courroie de fabrication du papier caractérisée par : une structure de renforcement ayant un châssis à dessins disposé dessus, ledit châssis à dessins caractérisé par une région de réseau continu et une pluralité de conduites de déviation individuelles, lesdites conduites de déviation étant isolées les unes des autres par ladite région de réseau continu ; et, caractérisée en outre en ce que ladite région de réseau continu est caractérisée par un motif formé dedans, ledit motif caractérisé par une pluralité de mailles en mosaïque ; caractérisée en outre en ce que chaque maille de ladite pluralité de mailles est caractérisée par un centre et au moins deux surfaces d'appui continues s'étendant dans au moins deux directions à partir dudit centre, chaque conduite de déviation étant entourée par une partie d'au moins une desdites surfaces d'appui continues ; caractérisée en outre en ce qu'au moins une desdites surfaces d'appui continues bifurque au moins de façon à former une partie de surface d'appui continue ayant une première largeur avant ladite bifurcation et au moins deux parties de surface d'appui continue ayant une deuxième largeur après ladite bifurcation, chacune desdites au moins deux parties de surface d'appui continue ayant ladite deuxième largeur qui est en communication continue avec ladite partie de surface d'appui continue ayant ladite première largeur ; et, caractérisée en outre en ce que chacune desdites au moins deux parties de surface d'appui continue est disposée selon un angle (0) les unes par rapport aux autres allant d'environ 1 degré à environ 180 degrés.
- 2. Courroie de fabrication du papier selon la revendication 1, caractérisée en outre en ce que ladite première largeur est supérieure à ladite deuxième largeur.
- 3. Courroie de fabrication du papier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en outre en ce que ledit angle (0) va d'environ 40 degrés à environ 85 degrés.
- 4. Courroie de fabrication du papier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en outre en ce que ledit motif est caractérisé par une forme géométrique qui peut être fractionnée en parties, dont chacune est une copie de taille réduite de l'ensemble.
- 5. Courroie de fabrication du papier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en outre en ce que ledit motif est choisi dans le groupe constitué de fractales, constructales, et leurs combinaisons.
- 6. Courroie de fabrication du papier selon la revendication 5, caractérisée en outre en ce que ladite fractale est choisie dans le groupe constitué de fractales de temps d'échappement, des fractales de l'ensemble de Mandelbrot, des fractales de l'ensemble de Julia, des fractales de Burning Ship, des fractales de Nova, des fractales de Lyapunov, un système de fonction à itération, des fractales aléatoires, des attracteurs étranges, et leurs combinaisons.
- 7. Courroie de fabrication du papier selon la revendication 5, caractérisée en outre en ce que ladite fractale est une fractale de Mandelbrot où zl = (zo)2 + zo et où z,,+1 = (z,,)2 + zx.
- 8. Courroie de fabrication du papier ayant une surface en contact avec la nappe embryonnaire pour transporter une nappe embryonnaire de fibres de papier et une surface non en contact avec la nappe embryonnaire opposée à ladite surface en contact avec la nappe embryonnaire, ladite courroie de fabrication du papier caractérisée par :une structure de renforcement ayant un châssis à dessins disposé dessus, ledit châssis à dessins étant caractérisé par une région de réseau continu et une pluralité de conduites de déviation individuelles, lesdites conduites de déviation étant isolées les unes des autres par ladite région de réseau continu ; et, caractérisée en outre en ce que ladite région de réseau continu est caractérisée par un motif formé dedans, ledit motif étant caractérisé par une pluralité de mailles en mosaïque ; caractérisée en outre en ce que chaque maille de ladite pluralité de mailles est caractérisée par un centre, au moins deux surfaces d'appui continues s'étendant dans au moins deux directions à partir dudit centre, chaque conduite de déviation étant entourée par une partie d'au moins une desdites surfaces d'appui continues ; caractérisée en outre en ce qu'au moins une desdites surfaces d'appui continues bifurque au moins de façon à former une partie de surface d'appui continue ayant une première largeur avant ladite bifurcation et au moins deux parties de surface d'appui continue, une première desdites au moins deux parties de surface d'appui continue ayant une deuxième largeur après ladite bifurcation, une deuxième desdites au moins deux parties de surface d'appui continue ayant une troisième largeur après ladite bifurcation, chacune desdites au moins deux parties de surface d'appui continue étant en communication continue avec ladite partie de surface d'appui continue ayant ladite première largeur ; et, caractérisée en outre en ce que chacune desdites au moins deux parties de 25 surface d'appui continue est disposée selon un angle (0) les unes par rapport aux autres allant d'environ 1 degré à environ 180 degrés.
- 9. Courroie de fabrication du papier ayant une surface en contact avec la nappe embryonnaire pour transporter une nappe embryonnaire de fibres de papier et une 30 surface non en contact avec la nappe embryonnaire opposée à ladite surface en contact avec la nappe embryonnaire, ladite courroie de fabrication du papier caractérisée par : 5 10 15 20une structure de renforcement ayant un châssis à dessins disposé dessus, ledit châssis à dessins caractérisé par une région de conduite de déviation continue et une pluralité de surfaces d'appui distinctes, lesdites surfaces d'appui distinctes étant isolées les unes des autres par ladite région de conduite de déviation continue ; et, caractérisée en outre en ce que ladite région de conduite de déviation continue est caractérisée par un motif formé dedans, ledit motif étant caractérisé par une pluralité de mailles en mosaïque ; caractérisée en outre en ce que chaque maille de ladite pluralité de mailles en mosaïque est caractérisée par un centre, au moins deux zones de coussin continues s'étendant dans au moins deux directions à partir dudit centre, chaque surface d'appui distincte étant entourée par une partie d'au moins une de ladite région de conduite de déviation continue ; caractérisée en outre en ce qu'au moins une de ladite région de conduite de déviation continue bifurque au moins de façon à former une partie de conduite de déviation continue ayant une première largeur avant ladite bifurcation et au moins deux parties de conduite de déviation continue ayant une deuxième largeur après ladite bifurcation, chacune desdites au moins deux parties de conduite de déviation continue ayant ladite deuxième largeur qui est en communication continue avec ladite partie de conduite de déviation continue ayant ladite première largeur ; et, caractérisée en outre en ce que chacune desdites au moins deux parties de conduite de déviation continue est disposée selon un angle (0) les unes par rapport aux autres allant d'environ 1 degré à environ 180 degrés.
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