Проводящие полотна, содержащие токопроводы, и способ их изготовления

Проводящие полотна, содержащие токопроводы, и способ их изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее описание основано и заявляет приоритет в соответствии с находящейся на рассмотрении заявкой США US №61/130,220, поданной 29 мая 2008 г.

В последнее время были предприняты различные усилия для включения электронных устройств в различные виды продукции. Например, простые электронные устройства устанавливались в различные предметы одежды, для того чтобы создать уникальный продукт, имеющий большую привлекательность для потребителей. Электронные устройства также включались в продукцию, для того чтобы обеспечить специфическое функционирование. Например, специалисты предложили устанавливать электронные устройства, включающие в себя RFID устройства (устройства радиочастотной модификации), на различные упаковки для инвентарного контроля или для других целей.

Электронные устройства также предлагались для использования в портативных мониторах для медицинской промышленности. Например, по одному варианту, монитор может быть расположен на больничном халате или другой подобной одежде и быть настроенным на отображение, по меньшей мере, одного состояния пациента, позволяя пациенту передвигаться самому или быть передвигаемому по территории больницы.

Многие электронные устройства, как было описано выше, конструируются так, чтобы быть легкими по весу и максимально дешевыми. Таким образом, устройства изготавливаются с использованием гибких подложек, таких как бумага, тканые материалы, нетканые материалы и полимерные пленки. В прошлом, электрические схемы включались в устройства посредством использования чернил, которые наносились на гибкие подложки.

Однако в прошлом возникали различные проблемы, связанные с использованием проводящих чернил. Например, чернила не только относительно дороги, но проблемы возникали при нанесении чернил на пористые подложки, такие как текстильные материалы. Например, когда проводящие чернила наносились на пористые материалы, уровень электропроводимости чрезмерно снижался. Дополнительно, процесс нанесения обычно должен быть проведен в автономном режиме, что добавляет сложности к процессу производства и вызывает дополнительные расходы при производстве конечного продукта.

В свете вышесказанного, постоянно существует необходимость разработки относительно недорогого способа и производства электрических схем для установки в различные электронные устройства.

В общем, настоящее описание направлено на использование одного или более нетканого материала для того, чтобы создать электронное устройство. Более конкретно, нетканый материал, изготовленный в соответствии с данным описанием является проводящим в результате присутствия в нем проводящих волокон, таких как углеродные волокна. Токопроводы формируются в проводящем нетканом полотне посредством формирования непроводящих зон в полотне. В соответствии с настоящим описанием, непроводящие зоны формируются воздействием на проводящее полотно ультразвуковой энергии. Было обнаружено, что ультразвуковая энергия может разрушать и разрывать проводящие волокна, таким образом, создавая непроводящие зоны.

Токопроводы, формируемые в нетканом полотне, могут варьироваться в зависимости от конкретного применения. Например, в одном варианте, электрическая цепь может быть сформирована в нетканом материале. Например, электрическая цепь может включать в себя замкнутую цепь или разомкнутую цепь.

Проводящие нетканые материалы могут быть изготовлены в соответствии с настоящим описанием в относительно короткие сроки и с относительно низкими затратами. Фактически, проводящие нетканые полотна могут быть разработаны для включения в имеющиеся в распоряжении продукты, такие как, поглощающие материалы, медицинская продукция и т.п.

В одном варианте, например, настоящее описание направлено на продукт для использования в конструировании электронных устройств. Данный продукт включает в себя проводящее нетканое полотно, состоящее из проводящих волокон и непроводящих волокон. Проводящие волокна могут включать в себя неметаллические волокна, такие как углеродные волокна. Углеродные волокна, например, могут иметь чистоту превышающую 85%, а также превышающую 88%, а также превышающую 90%, а также даже превышающую 92%. Углеродные волокна могут иметь любую приемлемую длину, например, от 1 мм до около 6 мм.

Проводящие волокна могут быть представлены в нетканом полотне в количестве, обычно, от около 5 вес% до около 50 вес%. Например, в одном варианте, проводящие волокна могут присутствовать в полотне в количестве от около 5 вес% до около 25 вес% от веса.

Как описано выше, нетканое полотно, дополнительно к содержанию углеродных волокон, может содержать непроводящие волокна. Данные непроводящие волокна, например, могут включать в себя волокна целлюлозы, синтетические волокна или их смеси. Синтетические волокна, при их наличии, могут быть изготовлены из термопластичных полимеров.

Для того чтобы сформировать непроводящие зоны, ультразвуковая энергия может быть приложена к нетканому полотну с использованием, например, ультразвукового волновода. Ультразвуковая энергия может, например, иметь частоту от около 20 кГц до около 40 кГц. В одном варианте, ультразвуковая энергия может быть приложена к нетканому полотну в достаточных объемах, так чтобы непроводящие зоны имели такое сопротивление, которое, по меньшей мере в четыре раза превышает сопротивление проводящих зон, включенных в полотно.

Дополнительно к созданию непроводящих зон, ультразвуковая энергия может также быть использована и для других целей. Например, приложение ультразвуковой энергии к полотну может вызвать соединение со смежным полотном.

Фактически, в одном варианте, дополнительно к соединению двух смежных полотен вместе и/или созданию одной или более непроводящих зон, ультразвуковая энергия может также быть использована для установления электрического соединения между двумя противоположными полотнами. Например, электрическое соединение может быть установлено смежно непроводящим зонам.

Многослойные продукты, например, могут быть использованы для создания различных электронных устройств. Например, в одном варианте, переключатель может быть выполнен из проводящего нетканого полотна, изготовленного в соответствии с настоящим описанием. Например, электронный переключатель может включать в себя проводящее нетканое полотно, как описано выше, находящееся на расстоянии от противоположного проводящего слоя, который может также включать в себя проводящее нетканое полотно. Два проводящих слоя разнесены друг от друга, но формируют электрическое соединение, когда проводящее нетканое полотно и противоположный проводящий слой прижаты друг к другу. В одном варианте, непроводящий слой может быть расположен между двумя проводящими слоями. Этот непроводящий слой, например, может включать в себя отверстие, через которое осуществляется электрическое соединение между проводящим нетканым полотном и противоположным проводящим слоем.

Другое электронное устройство, которое может быть изготовлено в соответствии с настоящим описанием, включает в себя клавиатуру. Клавиатура, например, может образовывать внешнюю поверхность, предназначенную для расположения множества клавиш. Эти клавиши могут включать в себя буквенные обозначения, цифровые обозначения или комбинацию из тех и других. Первый проводящий слой располагается между клавишей и разнесен от второго проводящего слоя. По меньшей мере, один проводящий слой включает в себя нетканое полотно, выполненное в соответствии с настоящим описанием. Когда на одну из клавиш нажимают, возникает электрическое соединение между первым проводящим слоем и вторым проводящим слоем. Дополнительно, проводящие слои могут формировать токопровод при соединении, что определяется тем, какая соответствующая клавиша была нажат.В соответствии с настоящим описанием, токопроводы могут быть сформированы, с использованием обработанных ультразвуком участков.

Клавиатура может быть выполнена включающей в себя различные слои. В одном варианте, например, клавиатура может содержать три слоя, включая два проводящих нетканых полотна, выполненных в соответствии с настоящим описанием, разделенных непроводящим слоем. Непроводящий слой может быть выполнен из любого приемлемого непроводящего материала и может включать в себя отверстия, которые соответствуют расположению каждой клавиши, расположенной на внешней поверхности клавиатуры.

В альтернативном варианте, клавиатура может включать в себя пятислойную конструкцию. В этом варианте, дополнительно к трем слоям, описанным выше, клавиатура может далее включать в себя слой покрытия и нижний слой. Первый проводящий слой, непроводящий слой и второй проводящий слой могут быть расположены между слоем покрытия и нижним слоем. Слой покрытия может включать в себя верхнюю поверхность, на которой располагаются клавиши.

Другие элементы и признаки настоящего изобретения обсуждаются более детально ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеизложенное и другие признаки и элементы настоящего изобретения и способ их исполнения станут более очевидны и суть изобретения будет лучше понята со ссылкой на дальнейшее описание, приложенную формулу изобретения и сопроводительные чертежи, на которых:

Фигура 1 - вид сбоку одного объекта процесса для формирования многослойных полотен в соответствии с настоящим описанием;

Фигура 2 - вид сбоку одного объекта процесса для формирования некрепированных, высушиваемых сквозным воздушным потоком полотен в соответствии с настоящим описанием;

Фигура 3 - фрагмент вида сверху одного объекта проводящего нетканого полотна, изготовленного в соответствии с настоящим описанием, включающего различные зоны проводимости;

Фигуры 4-18 - различные виды ряда продуктов и процессов, описанных здесь; и

Фигура 19 - вид сбоку другого объекта процесса для формирования проводящих нетканых полотен в соответствии с настоящим описанием; и

Повторное использование ссылочных позиций в настоящем описании и чертежах предназначено для обозначения одних и тех же аналогичных признаков или элементов настоящего изобретения. Чертежи являются приблизительными и не выполнены в масштабе. Определенные пропорции могут быть преувеличены, в то время как другие могут быть сведены к минимуму.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Специалисту в данной области понятно, что настоящее описание является только описанием примерных вариантов выполнения настоящего изобретения и не преследует цели ограничивать более широкие объекты данного изобретения.

Данное изобретение, в общем, относится к продукции, включающей в себя проводящий элемент. Некоторые виды продукции, описанные здесь, - одноразовые, т.е. они изготовлены так, чтобы их можно было выбрасывать после ограниченного срока использования, а не очищать или восстанавливать каким-либо другим способом для повторного использования.

В общем, данное изобретение относится к проводящим нетканым материалам, включающим в себя проводящие и непроводящие зоны. Нетканые материалы содержат проводящие волокна в сочетании с, по меньшей мере, одним видом других волокон. Волокна другого вида могут включать в себя, например, волокна целлюлозы, синтетические волокна или их смеси. Проводящие волокна присутствуют в составе материала в достаточном количестве, так что материал является проводящим, по меньшей мере, в одном направлении.

В соответствии с данным изобретением, непроводящие зоны формируются в проводящем материале посредством приложения ультразвуковой энергии к материалу в конкретных местах. Считается, что ультразвуковая энергия способна разрушать проводящие волокна таким образом, что в полотне создается электрический разрыв. Особым преимуществом является то, что ультразвуковая энергия может быть приложена к материалу с использованием, например, вращающегося волновода, который позволяет ультразвуковой энергии вступать в контакт с полотном в определенных и контролируемых точках. Таким образом, узор из непроводящих зон может быть сформирован в полотне для создания токопроводов. Токопроводы могут затем быть использованы для комплектования электрической цепи в электронном устройстве. Таким образом, в соответствии с данным изобретением могут быть изготовлены электронные устройства, которые включают схемы, являющиеся не только легкими по весу и гибкими, но и которые могут быть изготовлены с относительно низкими затратами. Дополнительно, простые схемы и переключатели могут быть созданы в нетканом материале с относительно быстрой скоростью, например, со скоростью, превышающей 200 футов в минуту, что позволяет включить данный процесс в производственную линию во время изготовления электронного устройства или другого изделия.

Проводящие полотна, изготовленные в соответствии с данным изобретением, могут производиться с использованием различных технологий и способов. Например, в одном варианте, проводящие нетканые полотна могут содержать достаточное количество волокон целлюлозы и могут быть изготовлены с использованием процесса бумажного производства или другой аналогичной технологии влажной укладки. В других вариантах, проводящие нетканые полотна могут быть изготовлены с содержанием достаточного количества синтетических волокон. В случае включения достаточного количества синтетических волокон, полотна могут быть изготовлены с использованием технологии влажной укладки или могут быть сформированы с использованием других технологий изготовления полотен. Например, в одном варианте, сами проводящие волокна или в сочетании с волокнами целлюлозы могут быть смешаны с расплавленными синтетическими волокнами в процессе формирования полотен совместного формования. В еще одном варианте, сами проводящие волокна или в сочетании с волокнами целлюлозы могут гидравлически перепутаны с предварительно сформированным нетканым полотном, например, полотном фильерного производства.

Проводящие волокна, которые могут быть использованы в соответствии с данным изобретением могут варьироваться в зависимости от конкретного применения и желаемого результата. Проводящие волокна, которые могут быть использованы для формирования нетканых полотен, включают в себя углеродные волокна, металлические волокна, проводящие полимерные волокна, включая волокна, изготовленные из проводящих полимеров или полимерные волокна, содержащие проводящий материал и их смеси. Металлические волокна, которые могут быть использованы, включают в себя, например, медные волокна, алюминиевые волокна и т.п. Полимерные волокна, содержащие проводящий материал, включают в себя термопластиковые волокна покрытые проводящим материалом или термопластиковые волокна, пропитанные или смешанные с проводящим материалом. Например, в одном объекте, могут быть использованы термопластиковые волокна, покрытые серебром.

Углеродные волокна, которые могут быть использованы в данном изобретении, включают в себя волокна, изготовленные полностью из углерода или волокна, содержащие углерод, в количестве, достаточном для обеспечения электропроводности этих волокон. В одном варианте, например, могут быть использованы углеродные волокна, которые формируются из полиакрилонитрилового полимера. В частности, углеродные волокна формируются нагреванием и карбонизацией волокон полиакрилонитрилового полимера. Такие волокна обычно имеют высокую чистоту и содержат молекулы относительно высокого молекулярного веса. Например, эти волокна могут содержать углерод в количестве более около 85 вес%, а также более около 88 вес%, а также более около 90 вес%, а также более около 92 вес%, а также в количестве более около 95 вес%.

Для того чтобы сформировать углеродные волокна из волокон полиакрилонитрилового полимера, волокна полиакрилонитрилового полимера первоначально нагреваются в кислородной среде, например, воздухе. В процессе нагревания, циановые узлы внутри полиакрилонитрилового полимера формируют повторные циклические молекулы тетрагидропиридина. По мере нагревания, полимер начинает окисляться. Во время окисления, водород высвобождается, в следствие чего, углерод формирует ароматические кольца, После окисления, волокна далее нагреваются в среде с низким содержанием кислорода. Например, эти волокна могут быть нагреты до температуры выше около 1300°С, а также выше 1400°С, а также от 1300°С до около 1800°С. Во время нагревания, волокна подвергаются карбонизации. Во время карбонизации, смежные полимерные цепи соединяются, для формирования пластинчатой структуры базальной плоскости почти чистого углерода.

Получение углеродных волокон на базе полиакрилонитрила доступно из многочисленных промышленных источников. Например, такие углеродные волокна могут быть получены от ф.Toho Тепах America, Inc., находящейся в Роквуде, Теннеси, США.

Другими сырьевыми материалами, используемыми для изготовления углеродных волокон, являются гидратцеллюлозное (вискозное) волокно и нефтяной пек.

Особым преимуществом является то, что сформированные углеродные волокна могут быть нарезаны на отрезки любой подходящей длины. В одном объекте данного изобретения, например, нарезанные углеродные волокна могут быть включены в базовое полотно, имея длину от около 1 мм до около 12 мм, а также от около 3 мм до около 6 мм. Эти волокна могут иметь средний диаметр от около 3 микрон до около 5 микрон, а также от около 5 микрон до около 10 микрон. В одном объекте, например, углеродные волокна могут иметь длину около 3 мм и средний диаметр около 7 микрон.

В одном варианте, углеродные волокна, включенные в нетканые базовые полотна, имеют водорастворимую проклейку. Проклейка может присутствовать в количестве 0,1-10 вес% от веса. Водорастворимые проклейки, могут являться, но не ограничиваясь этим, полиамидными составами, сложным эфиром эпоксидной смолы, глицерином и поливинилпирролидоном. Таким образом, проклейка растворяется при смешивании с углеродными волокнами в воде, что обеспечивает хорошее диспергирование углеродных волокон в воде до формирования нетканого полотна.

В формировании проводящих нетканых полотен, в соответствии с данным изобретением, упомянутые выше проводящие волокна комбинируются с другими пригодными для использования волокнами в процессе изготовления ткани. Волокна, комбинируемые с проводящими волокнами, могут включать в себя любые натуральные или синтетические волокна целлюлозы, включая, но не ограничиваясь, недревесные волокна, например, хлопок, манильскую пеньку, кенаф (лубяное волокно), траву сабаи, лен, альфа эспарта, солому, джут конопли, багассу, нитевидные волокна молочая и волокна листьев ананаса, и древесные волокна или волокна целлюлозы, например, получаемые из лиственных и хвойных пород деревьев, включая волокна хвойных пород, такие как волокна крафт-целлюлозы, получаемые из северных и южных хвойных пород; волокна лиственных пород, таких как эвкалипт, клен, береза и осина. Волокна целлюлозы могут быть подготовлены в виде целлюлозы с высоким содержанием альфа-целлюлозы или с низким содержанием альфа-целлюлозы и могут быть превращены в волокнистую массу любым известным способом, включая сульфатную варку целлюлозы, сульфитную варку целлюлозы и способы варки целлюлозы с высоким содержанием альфа-целлюлозы, а также другие известные способы варки целлюлозы. Могут быть также использованы волокна, подготовленные способом органического растворения пульпы, включая волокна и способы, описанные в Патенте США US №4793898, от 27 декабря 1988 г., авт. Лааманен и др., в Патенте США US №4594130, от 10 июня 1986 г., авт. Чэнг и др., и в Патенте США US №3585104 от 15 июня 1971 г., авт. Клейнерт. Пригодные волокна также могут быть изготовлены антрахиноновой варкой целлюлозы, примером, которой является Патент США US №5595628 от 21 января 1997 г., авт. Гордон и др.

В одном варианте, волокна хвойных пород используются для изготовления нетканого материала. Волокна хвойных пород, как правило, более длинные, что снижает выброс твердых частиц в процессе производства и преобразования. Более длинные волокна целлюлозы, также, имеют тенденцию лучше перекручиваться с проводящими волокнами, например, с углеродными волокнами.

Волокна целлюлозы введенные в нетканый материал, например, волокна хвойных пород, могут также быть размолоты для того, чтобы увеличить количество связующих точек на каждом волокне. Увеличение связующих точек увеличивает механическое перекручивание волокон целлюлозы с проводящими волокнами в готовом материале. Это позволяет получать очень ровную однородную бумагу с пониженным содержанием углеродных волокон в качестве сопутствующего продукта во время технологического процесса. При применении размалывания также увеличивается общая прочность нетканого материала. Например, в одном варианте, волокна целлюлозы могут иметь степень свободы по Канадскому стандарту превышающую около 350 mL, а также превышающую около 375 mL. Например, волокна целлюлозы могут быть обработаны таким образом, чтобы иметь Канадский Стандарт степени свободы от около 350 mL до около 600 mL.

Часть волокон, например до 100% или менее от сухого веса, могут составлять синтетические волокна, такие как вискозные волокна, полиолефиновые волокна, полиэфирные волокна, волокна поливинилового спирта, бикомпонентные волокна с заключенной в оболочку сердцевиной, многокомпонентные связующие волокна и т.п. Примером полиэтиленового волокна может служить Pulpex®, производимый ф.Hercules. Inc., располагающейся в Вилмингтоне, Делавер, США. Виды волокон синтетической целлюлозы включают в себя вискозные волокна всех видов и другие волокна производные от вискозы или химически модифицированную целлюлозу.

Включение волокон термопластика в нетканое полотно может предоставить различные преимущества и выгоды. Например, включение волокон термопластика в полотно может позволить полотну быть связанным термически или ультразвуком со смежными структурами. Например, полотно может быть термически связано с другими неткаными материалами, например, вкладыш в подгузник, который может включать в себя, например, полотно фильерного производства или полотно, выдуваемое из расплава.

Могут также быть использованы химически обработанные волокна натуральной целлюлозы, например, мерсеризованные целлюлозы, химически усиленные или структурированные волокна или сульфонатные волокна. Для достижения хороших механических характеристик при использовании волокон для бумажного производства, может быть желательным, чтобы волокна были относительно неповрежденными и в основном необработанными или только слегка обработанными. Могут быть использованы мерсеризованные волокна, восстановленные волокна целлюлозы, целлюлоза производимая микробами, вискозное волокно и другие целлюлозные материалы или производные целлюлозы. Приемлемые волокна могут, также, включать в себя переработанные волокна, не подвергавшиеся обработке волокна или их смеси. В некоторых случаях, волокна могут иметь Канадский стандарт степени свободы по меньшей мере 200, более конкретно, по меньшей мере, 300, более конкретно, по меньшей мере 400, и наиболее конкретно, по меньшей мере 500.

Другие волокна для бумажного производства, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают в себя измельченную бумагу или вторично переработанные волокна и волокна целлюлозы с высоким содержанием альфа-целлюлозы. Волокнами целлюлозы с высоким содержанием альфа-целлюлозы являются те волокна для бумажного производства, полученные в процессе варки целлюлозы, которые обеспечивают текучесть около 65% или более, конкретнее около 75% и более, и еще более конкретно около 75% до около 95%. Текучестью считается полученный объем переработанных волокон, выраженный в процентах от первоначальной древесной массы. Такие процессы варки целлюлозы включают в себя беленую химикотермомеханическую древесную массу (ВСТМР), химикотермомеханическую древесную массу (СТМР), давление/давление термомеханическую древесную массу (РТМР), термомеханическую древесную массу (ТМР), термомеханическую химическую целлюлозу (ТМСР), сульфитные целлюлозы с высоким содержанием альфа-целлюлозы и крафт-целлюлозы с высоким содержанием альфа-целлюлозы, которые все сохраняют в выходящих волокнах высокий уровень лигнина. Волокна целлюлозы с высоким содержанием альфа-целлюлозы хорошо известны своей жесткостью, как в сухом, так и во влажном состоянии по сравнению с типовыми химически превращенными в волокнистую массу волокнами.

Огнестойкое волокно, например PANEX®, производимое Zoltek Corporation расположенной в Бриджтоне, Миссури, США, может также быть использовано в настоящем изобретении для обеспечения огнестойкости проводящего листа..

В общем, любая технология влажной укладки, способная формировать тонкое полотно, может быть использована в формировании проводящего полотна. Например, в процессе бумажного производства по настоящему изобретению может быть использовано тиснение, влажное прессование, прессование воздухом, сушка сквозным воздушным потоком, некрепированная сушка в сквозном воздушном потоке, гидроперепутывание, укладка воздухом, а также другие стадии, известные в в данной области. Тонкое полотно может быть сформировано из композиции волокон, содержащих волокна целлюлозы в количестве самое большее 96 вес%. Композиция волокон также содержит волокна термопластика в количестве самое большее 96 вес%.

Плотность нетканых полотен может также быть повышена посредством нанесения узора или оттиска, например, как у тонких листов, описанных в любом из следующих Патентов США U.S. №: 4,514,345 от 30 апреля 1985 г., авт.Джонсон и др.; 4,528,239 от 9 июля 1985 г., авт. Трохан; 5,098,522 от 24 марта 1992 г., авт. Смерковски и др.; 5,260,171 от 9 ноября 1993 г., авт. Смерковски и др.; 5,275,700 от 4 января 1994 г., авт. Трохан; 5,328,565 от 12 июля 1994 г., авт. Расч и др.; 5,334,289 от 2 августа 1994 г., авт.Трохан и др.; 5,431,786 от 11 июля 1995 г., авт. Расч и др.; 5,496,624 от 5 марта 1996 г., авт. Стелтджес Джр. и др.45,500,277 от 19 марта 1996 г., авт. Трохан и др.; 5,514,523 от 7 мая 1996 г., авт. Трохан и др.; 5,554,467 от 10 сентября 1996 г., авт. Трохан и др.; 5,566,724 от 22 октября 1996 г., авт. Трохан и др.; 5,624,790 от 29 апреля 1997 г., авт. Трохан и др.; 5,628,876 от 13 мая 1997 г, авт. Айэрс и др., описания которых включены сюда посредством ссылки в той мере, в какой они не противоречат настоящему изобретению. Такие тонкие бумажные листы с оттиском могут иметь сеть участков с повышенной плотностью, которые были отпечатаны на сушильном барабане печатающим материалом, и участки с относительно менее повышенной плотностью (например, «купола» в тонком листе) соответствующие провисаниям печатающего материала основы, где тонкий бумажный лист, наложенный поверх провисаний был прогнут под воздействием разности давления воздуха в сторону провисаний, чтобы сформировать участок подушкообразной формы с низкой плотностью или купол в салфеточном листе.

Бумажное полотно может быть также сформировано без значительного объема внутренней прочности соединения волокна к волокну. В связи с этим, композиция волокон, используемая для формирования базового полотна может быть обработана химическим противосцепляющим веществом. Противосцепляющее вещество может быть добавлено к волокнистой суспензии в процессе варки целлюлозы или может быть добавлено непосредственно в верхнюю камеру. Подходящие противосцепляющие вещества, которые могут быть использованы в настоящем изобретении, включают в себя катионные противосцепляющие вещества, например, соли четвертичные жирных диалкиламинов, соли третичных моножирных алкиламинов, соли первичных аминов, четвертичные соли имидозолинов, четвертичные соли кремния и соли жирных ненасыщенных алкиламинов. Другие подходящие противосцепляющие вещества рассматриваются в Патенте США U.S. №5,529,665 от 25 июня 1996 г. авт. Каун, который включен сюда посредством ссылки. В частности, Каун рассматривает использование катионных кремниевых композиций в качестве противосцепляющего вещества.

В одном объекте, Противосцепляющее вещество используемое, в процессе по настоящему изобретению представляет собой органический четвертичный хлорид аммония и, в частности, соль аминов на силиконовой основе полученная из четвертичного хлорида аммония. Например, противосцепляющим веществом может являться PROSOFT®TQ1003, поставляемый на рынок ф.Hercules Incorporated, расположенной в Вилмингтоне, Делавер, США. Противосцепляющее вещество может быть добавлено к волокнистой суспензии в количестве от около 1 кг на метрическую тонну до около 10 кг на метрическую тонну волокон, присутствующих в суспензии.

В альтернативном объекте, противосцепляющее вещество может представлять собой вещество на основе имидазолина. Противосцепляющее вещество на основе имидазолина может быть приобретено, например, у Witco Corporation, Гринвич, Коннектикут, США. Противосцепляющее вещество на основе имидазолина может быть добавлено в количестве в пределах от 2.0 до около 15 кг на метрическую тонну.

В одном объекте, противосцепляющее вещество может быть добавлено к волокнистой суспензии в соответствии с процессом, как описано в заявке РСТ, публикация WO 99/34057 от 17 декабря 1998 г. или в заявке РСТ, публикация WO 00/66835 от 28 апреля 2000 г., обе из которых включены сюда посредством ссылки. В вышеуказанных публикациях описывается процесс, при котором химические добавки, например, противосцепляющее вещество, адсорбируются на целлюлозные волокна для производства бумаги на высоких уровнях. Процесс включает в себя этапы обработки волокнистой суспензии избыточным количеством химической добавки, предоставления достаточного времени для осуществления адсорбции, фильтрации суспензии с целью удаления неадсорбированных химических добавок и повторное диспергирование отфильтрованной целлюлозы при помощи пресной воды до формирования нетканого полотна.

Влажные и сухие повышающие плотность вещества могут быть также нанесены или введены в базовый лист. Как используется здесь, термин «вещества, повышающие прочность во влажном состоянии» относится к материалам, используемым для фиксирования связей между волокнами во влажном состоянии. Обычно, средства, которыми волокна удерживаются вместе в бумаге или тонкой бумаге включают в себя водородные связи и иногда комбинации водородных связей и ковалентных и/или ионных связей. В настоящем описании, может быть полезным обеспечение материалом, который будет позволять осуществлять связь волокон таким образом, чтобы зафиксировать точки сцепления волокна к волокну и сделать их устойчивыми к разрыву во влажном состоянии.

Любой материал, который будучи добавлен к тонкому бумажному листу в результате обеспечивает тонкий бумажный лист средней геометрической прочностью на растяжение во влажном состоянии: геометрической прочностью в сухом состоянии, превышающей соотношение около 0.1, будет для достижения целей настоящего изобретения, именоваться веществом, повышающим прочность во влажном состоянии. Обычно, эти материалы именуются либо как постоянное вещество, повышающее прочность во влажном состоянии, либо как «временное» вещество, повышающее прочность во влажном состоянии. В целях дифференциации постоянных повышающих прочность во влажном состоянии веществ от временных повышающих прочность во влажном состоянии веществ, постоянные повышающие прочность во влажном состоянии вещества будут определены как полимеры, которые при введении в бумагу или тонкую бумагу, обеспечат получение бумаги или тонкой бумаги, которая сохраняет более чем 50% от своей первоначальной прочности во влажном состоянии после воздействия воды в течение, по меньшей мере, пяти минут. Временными повышающими прочность во влажном состоянии веществами, являются те, которые показывают около 50% или менее от своей первоначальной прочности во влажном состоянии после насыщения водой в течение пяти минут. Оба класса веществ, повышающих прочность во влажном состоянии, находят применение в настоящем изобретении. Количество вещества, повышающего прочность во влажном состоянии, добавленного к целлюлозному волокну может составлять, по меньшей мере, 0.1 процента сухого веса, более конкретно, около 0.2 процента сухого веса или более и еще более конкретно от около 0.1 до около 3 процентов сухого веса, основываясь на сухом весе волокон.

Временно повышающие прочность во влажном состоянии вещества могут быть катионными, неионными или анионными. Такие составы включают в себя PAREZ™ 631 NC и PAREZ® 725 временно повышающие прочность во влажном состоянии смолы, которые являются катионами глиоксилатного полиакриламида, поставляемого ф.Cytec Industries, Вест Патерсон, Нью-Джерси, США. Этот и подобные полимеры описаны в Патенте США U.S. №3,556,932 от 19 января 1971 г., авт. Coscia и др. и в Патенте США U.S. №3,556,933 от 19 января 1971 г., авт. Вилльямс и др. Hercobond 1366, производимый ф.Hercules, Inc., находящейся в г.Вилмингтон, Делавер, является другим коммерчески доступным катионом глиоксилатного полиакриламида, который может быть использован в соответствии с настоящим изобретением. Дополнительные примеры временно повышающих прочность по влажном состоянии веществ, включают в себя диальдегидные крахмалы, например, Cobond® 1000 от National Starch and Chemical Company, находящейся в г.Чикаго, Иллинойс, США и другие альдегиды, содержащие полимеры, например, как те, что описаны в Патенте США U.S. №6,224,714 от 1 мая 2001 г., авт.Шредер и др., в Патенте США U.S. №6,274,667 от 14 августа 2001 г., авт. Шэннон и др., в Патенте США U.S. №6,287,418 от 11 сентября 2001 г., авт. Шредер и др. и в Патенте США U.S. №6,365,667 от 2 апреля 2002 г., авт. Шэннон и др., описания которых включены сюда посредством ссылки в той мере, в которой они не противоречат настоящему изобретению.

Постоянно повышающие прочность по влажном состоянии вещества, включающие катионные олигомерные или полимерные смолы могут быть использованы в настоящем изобретении. Смолы типа полиамид-полиамин-эпихлорогидрин, например, KYMENE 557Н продаваемый ф. Hercules, Inc., находящейся в Вилмингтоне, Делавер. США, является наиболее широко используемым постоянно повышающим прочность во влажном состоянии веществом и пригоден для использования в настоящем изобретении. Такие материалы описаны в следующих Патентах США U.S. №№: 3,700,623 от 24 октября 1972 г., авт. Кейм; 3,772,076 от 13 ноября 1973 г., авт. Кейм; 3,855,158 от 17 декабря 1974 г., авт. Петрович и др; 3,899,388 от 12 августа 1975 г.. авт. Петрович и др.; 4,129,528 от 12 декабря 1978 г., авт. Петрович и др.; 4,147,586 от 3 апреля 1979 г., авт. Петрович и др., и 4,222,921 от 16 сентября 1980 г., авт. Ван Инэм. Другие катионные смолы включают смолы полиэтиленамина и смолы аминопласта, полученные в результате реакции между формальдегидом и меламином или мочевиной. Может быть выгодно использовать и постоянно, и временно повышающие прочность во влажном состоянии смолы в производстве бумажной продукции.

В одном из вариантов, относительно большое количество вещества, повышающего прочность во влажном состоянии, вводится в нетканый материал. Влажное повышающее прочность вещество может также увеличить прочность продукции в сухом состоянии. Дополнительно, повышающие прочность во влажном состоянии вещества содействуют химическому переплетению волокон в материале, что улучшает сохранение проводящих волокон. Количество повышающего прочность во влажном состоянии вещества, добавленного в нетканый материал, может зависеть от множества различных факторов. В основном, например, повышающее прочность во влажном состоянии вещество может быть добавлено в количестве от около 1 кг/мт до около 12 кг/мт, а также, от около 5 кг/мт до около 10 кг/мт. В некоторых вариантах, может быть желательным добавление максимально возможного количества повышающего прочность во влажном состоянии вещества. В этих вариантах, например, повышающее прочность во влажном состоянии вещество может быть добавлено в количествах более около 7 кг/мт, а также более около 8 кг/мт.

Повышающие прочность в сухом состоянии вещества хорошо известны в технике и включают в себя, но не лимитировано, модифицированные крахмалы и другие полисахариды, такие как катионные, амфотерические и анионные крахмалы и гуаровая камедь или камедь плодов рожкового дерева, модифицированные полиакриламиды, карбоксиметилцеллюлоза, сахара, поливинил алкоголь, хитозаны и подобные. Такие сухие повышающие плотность вещества добавл