CN101092801B - 具有横向的纱线组织且顶部机器方向的纱线与底部机器方向纱线的比值为2：3的造纸织物 - Google Patents

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Abstract

一种三层造纸织物，包括：一组顶部MD纱线，一组与顶部MD纱线交织的用来形成顶部织物层的顶部CMD纱线；一组底部MD纱线；一组与底部MD纱线交织的用来形成底部织物层的底部CMD纱线；一组与顶部MD纱线交织的缝合纱线对，其中每对纱线的至少一根与底部MD纱线交织。顶部MD纱线和顶部CMD纱线以一系列重复单元交织，底部MD纱线与底部CMD纱线以一系列对应的重复单元交织。顶部MD纱线组包括在每个重复单元的第一数量的顶部MD纱线，底部MD纱线组包括在每个重复单元的第二数量的底部MD纱线，第一和第二数量的比值为2∶3。这种结构的织物具有改善的性能，包括更好的表面外形，提高的渗透性和织物稳定性。

Description

具有横向的纱线组织且顶部机器方向的纱线与底部机器方向纱线的比值为2:3的造纸织物
技术领域
本申请通常涉及造纸，更具体地涉及造纸中使用的织物。
背景技术
在传统的长网造纸操作中，水浆或纤维素纤维(即造纸原料)的悬浮液喂入铁丝网和/或合成材料制成的环形带的上部段的顶部，该环形带在两个或多个辊子之间进行传送。该传送带常被称为“成形织物”，在作为过滤器工作的上部段的上表面上设有造纸表面，从而将造纸原料中的纤维素纤维与水溶液分离，由此形成湿的纸网。水溶液通过成形织物上的网孔，即排出孔，由位于织物的上部段(如“机器侧边”)的下表面的重力或真空作用排出。
离开成形区后，纸网进入造纸机的加压区，在这里它穿过一对或多对压力辊的钳口，这些压力辊上覆盖有另一织物，通常被称为“压榨毛毯”。辊子的压榨毛毯走了纸网多余的水分，压榨毛毯上的“棉絮”层促进了对水分的去除。然后，纸网进入干燥区，进行一步去湿。干燥后，纸即将进行下一步处理和包装。
此处，术语机器方向(“MD”)和机器横向(“CMD”)分别指的是，造纸机上沿造纸织物运行的方向，和平行于织物表面及横向于运行方向的方向。同样地，织物中的纱线间的垂直关系的方向基准(如，上、下、顶部、底部、下面，等等)假定了织物的造纸表面是织物的顶部，织物的机器侧表面是织物的底部。
通常，造纸织物通过两种基本织造技术中的一种制成环形带。第一种技术是用单层机织工艺制成单层机织物，通过已知的连接方法中的任何一种将这些织物的端部连接起来形成环形带，如利用分解或再编织(通常是拼接)将织物端部连接在一起，或者将在每个端部上的可针缝合翼片或特殊的折叠而缝起来，再将它们织成可针缝合环形。现在市场上有许多自动连接机，可以用于某些织物从而使至少部分的连接工艺自动化。在单层造纸织物中，经纱沿机器方向伸展，纬纱沿与横向机器方向伸展。
在第二种基本的织造技术中，用无缝织造技术(endless weavingprocess)直接形成连续带状织物。在无缝织造技术中，经纱在机器横向中延伸，纬纱沿机器方向伸展。这两种方法都是现有技术中熟知的技术，这里所称的环形带是指用两种技术的任一种生产的。
在造纸工艺中有效的薄片和纤维支撑很重要，尤其在造纸机的成形区，在这里初步形成湿网。此外，成形织物在造纸机上高速运转时应当有相当好的稳定性，并且在穿过造纸机的加压区时有高的渗透性以减少纸网中的水分。在棉纸和高品质纸张的应用中(如，用于高品质打印、复写墨印刷、烟草、电容器等类似场合的纸)，造纸织物表面包括相当精细的织造结构或细小的金属丝网结构。
通常，用于棉纸和高品质纸张的精细织物至少包括一些在机器方向或机器横向上直径相对较小的纱线。然而，可惜的是，这种纱线比较脆弱，容易导致织物表面寿命缩短。而且，使用这种纱线也会对织物的机器稳定性造成不利影响(尤其是在斜向抵抗力、断面收缩倾向和硬度方面)，这对织物的性能和使用寿命都是不利的。
为了解决精细织物的这些问题，现在开始发展生产多层成形织物，通过纸的成形表面上的细孔纱线来促进纸张的成型，同时在机器接触侧的粗孔纱线来增加强度和耐用性。例如，由一组机器方向的纱线和两组机器横向的纱线进行交织生产织物，具有精细的纸的成形表面，和更加耐用的机器侧的表面。这样一类织物，通常称作“双层织物”。类似的，织物构造成包括两组机器方向的纱线和两组机器横向的纱线，形成具有微孔的纸侧织物层，和独立、粗糙的机器侧织物层。这样一类织物，通常称作“三层织物”，两层织物之间用单独的缝合纱线连接起来。不过，它们也可以用一组或多组机器横向或机器方向的底部纱线或顶部纱线来连接。因为双层或三层织物比单层织物多了几组纱线，所以它们比相应的单层织物有更高的“卡尺厚度”(即它们更厚)。关于双层织物的例子参见Thompson的美国专利No.44423755；关于三层织物的例子参见Osterberg的美国专利No.4501303、Vohringer的美国专利No.5152326、Ward的美国专利No.5437315和No.5967195以及Troughton的美国专利No.6745797。
Ward的专利No.5967195公开了一种三层织物，其中一对缝合纱线沿机器横向延伸并形成部分造纸表面，实质上是造纸表面的“完成的织物”，并且与底层缝合在一起。Ward的专利公开的织物具有相同数量的顶部机器方向的纱线和底部机器方向的纱线。这种织物已被证明具有优良的造纸表面并且能对抗各层间的磨损。尽管这些织物在许多场合被成功使用，有在织物的纸侧使用更精细的纱线的倾向。然而，由于纱线的抗拉力与其直径的平方成正比，在使用更细的纱线时，织物的纸侧层会变得不牢固。因此，织物的发展持续在寻求具有充足的排水，特别是在纸侧，还能够提供合适的纱线支撑用在许多种类的纸张的生产上。
Barratte的美国专利公开号公开了一种织物，在CMD(机器横向)上的缝合纱线对的数量是底部CMD纱线的两倍，与顶部CMD纱线数量相同。在一些实施例中，这种织物被证明能提高纱线支撑和排水能力。然而，对于有些实施例顶部表面的有效筛孔面积越高，越需要高的渗透性和高的织物稳定性。
发明内容
本发明的第一方面的实施例涉及一种三层造纸织物，包括：一组顶部MD纱线，一组与顶部MD纱线交织的用来形成顶部织物层的顶部CMD纱线；一组底部MD纱线；一组与底部MD纱线交织的用来形成底部织物层的底部CMD纱线；一组与顶部MD纱线交织的缝合纱线对，其中每对纱线中的至少一根与底部MD纱线交织。顶部MD纱线和顶部CMD纱线以一系列重复单元交织，底部MD纱线与底部CMD纱线以一系列对应的重复单元交织。顶部MD纱线组包括在每个重复单元中的第一数量的顶部MD纱线，底部MD纱线组包括在每个重复单元中的第二数量的底部MD纱线，第一和第二数量的比值为2∶3。这种结构的织物具有改善的性能，包括更好的表面外形，提高的渗透性和织物稳定性。
本发明的第二方面的实施例涉及一种三层造纸织物，包括：一组顶部MD纱线，一组与顶部MD纱线交织的用来形成顶部织物层的顶部CMD纱线；一组底部MD纱线；一组与底部MD纱线交织的用来形成底部织物层的底部CMD纱线；一组与顶部MD纱线交织的缝合纱线对，其中每根缝合纱线与底部MD纱线交织。顶部MD纱线和顶部CMD纱线以一系列重复单元交织，底部MD纱线与底部CMD纱线以一系列对应的重复单元交织。一组缝合纱线对位于相邻的每对顶部CMD纱线之间。顶部MD纱线组包括在每个重复单元内的第一数量的顶部MD纱线，底部MD纱线组包括在每个重复单元内的第二数量的底部MD纱线，第一和第二数量的比值为2∶3。
本发明的第三方面的实施例涉及一种造纸方法，包括以下步骤：(a)提供一种具有上述结构的织物；(b)将造纸原料用于织物；和(c)除去造纸原料中的水分。
附图说明
附图1是根据本发明实施例的织物的重复单元顶层的顶视图；
附图2是附图1的织物的底层的顶视图；以及
附图3A-3C是分别沿附图1的织物的线3A-3A，3B-3B和3C-3C的剖面图。
具体实施方式
本发明参照相应的附图将在下文被更详细的描述。本发明不局限于附图所示的实施例，相反地，这些实施例的目的对于本领域技术人员来说是完全并且充分公开本发明。在附图中相同的附图标记表示相同元件。为了清晰起见扩大了一些部件的厚度和尺寸。
为了简要和/或清晰，公知的功能和结构没有进行详细描述。
除非有其他定义，本文使用的所有术语(包括技术和科技用语)的含义和本领域的普通技术人员通常所理解的含义相同。进一步理解这些术语，例如在普通字典里定义的术语，其应当理解为与其在相关技术领域的含义一致，除非在此有特别的定义，否则不应当理解为理想化或过于刻板的含义。
此处所用的专门术语仅仅是为了详细描述本发明的实施例，并不是对本发明的限制。这里所说的“一，该、”的单数词语也有复数的含义，除非在本文中有特别说明。进一步理解术语“包含”和/或“包括”，当在说明书中使用时，是指存在所述的特征、整体、步骤、工艺、要素、和/或组分、，但不排除存在其它一种或多种特征、整体、步骤、工艺、要素、组分和/或它们的组合的存在和附加。本文所述的“和/或”包括相关的所列的单元一种或多种的所有组合。
尽管本发明的附图只给出了织物的一个重复单元，但本领域的技术人员能够理解在生产应用图中的所示出的重复单元时，它在机器方向和机器横向中会重复多次，以形成适合造纸机应用的的大型织物。
现在参照附图，以附图标记10表示有20根棕丝的三层成形织物，在附图1和2中示出织物的一个重复单元。织物10包括8根顶部MD纱线11-18，4根顶部CMD纱线21-26，12根底部MD纱线51-62，6根底部CMD纱线71-76，和6对缝合纱线31-42。这些纱线的交织情况将在下文详细描述。
如附图1所示，织物10的顶层包括顶部MD纱线11-18和顶部CMD纱线21-26和部分缝合纱线31-42。顶部MD纱线和顶部CMD纱线交织，因此每根顶部CMD纱线以交替方式在顶部MD纱线上和下经过，从而每根顶部CMD纱线经过奇数顶部MD纱线11、13、15和17的下面和偶数顶部MD纱线12、14、16和18的上面。例如，如附图3C所示，顶部CMD纱线21经过顶部MD纱线11的下面，顶部MD纱线12的上面，顶部MD纱线13的下面，顶部MD纱线14的上面，如此这般直到经过顶部MD纱线18上面。剩余的顶部CMD纱线22-26也以相同的格式与顶部MD纱线交织。
顶层(包括顶部MD纱线11-18和顶部CMD纱线21-26)和底层(包括底层MD纱线51-62和底层CMD纱线71-76)被缝合纱线31-42缝合在一起，缝合纱线31-42成对安置(参见附图1)。缝合纱线对位于相邻的CMD纱线之间。例如，缝合纱线33、34对位于顶部CMD纱线21和22之间，缝合纱线35、36对位于顶部CMD纱线22和23之间。
如附图1、2、3A和3B所能看到的，对应的缝合纱线对以如下格式与顶部MD纱线和底部MD纱线缝合。每根缝合纱线的重复单元可以被分成两部分：与顶部MD纱线交织的纤维支撑部分，和经过顶部MD纱线下面并且如实施例中所示的与底部MD纱线交织的连接部分。这两部分在“过渡的”顶部MD纱线处分开，在该纱线下面缝合纱线对中的一根纱线与该对缝合纱线的另一根缝合纱线交叉。每对中的缝合纱线互相交织，这样纱线对中的一根纱线的纤维支撑部分位于该对中的另一根纱线的连接部分的上面。每对中的奇数的缝合纱线(例如31、33)的纱线支撑部分以交替方式与三根顶部MD纱线交织(交替地经过两根奇数顶部MD纱线的上面和一根偶数顶部MD纱线的下面)，而每对中的偶数的缝合纱线(例如32、34)的纱线支撑部分经过重复单元的两根奇数顶部MD纱线的上面，同时经过位于这两根MD纱线之间的奇数顶部MD纱线的下面。两根缝合纱线都经过过渡的顶部MD纱线的下面。
在其纱线支撑部分中，每根缝合纱线31-42经过一些顶部MD纱线的上面，这些顶部MD纱线的下面有顶部CMD纱线经过(即它们经过奇数顶部MD纱线11、13、15、17的上面)，并且每根缝合纱线31-42经过一些顶部MD纱线的下面，这些顶部MD纱线的上面有顶部CMD纱线经过(即它们经过偶数顶部MD纱线12、14、16、18的上面)。例如，缝合纱线31的纱线支撑部分经过顶部MD纱线17和11的上面，同时经过顶部MD纱线18的下面，而缝合纱线32经过顶部MD纱线13和15的上面，同时经过顶部MD纱线的下面。两根缝合纱线31、32都经过过渡MD纱线12、16的下面。剩下的缝合纱线对以类似方式编织，尽管它们可能相对于相邻的缝合纱线对偏移一根或更多根顶部MD纱线。以此方式，缝合纱线31-42和顶部CMD纱线21-26与顶部MD纱线11-18形成平纹编织图案(见附图1)。
现在看附图2，织物10的底层包括底部MD纱线51-62、底部CMD纱线71-76和缝合纱线31-42的连接部分。底部CMD纱线71-76与底部MD纱线51-62以“上1/下5”顺序交织。例如如附图3C所示，底部CMD纱线71从上面经过底部MD纱线52，从下面经过底部MD纱线53-57，从上面经过底部MD纱线58，并从下面经过底部MD纱线59-62以及51。其它的底部CMD纱线以类似的“上1/下5”编织方式相对于其它底部CMD纱线编织，但每根纱线偏离其最近的CMD纱线，这样形成6根棕丝的间断的缎纹织物。
再看附图2，如前所述，织物10的底层也包括缝合纱线31-42的连接部分。在其连接部分，每根缝合纱线31-42在重复单元从下面经过一根底部MD纱线，由此通过在织物10的底部表面的缝合纱线对建立“上5/下1”形式(见附图2、3A和3B)。例如缝合纱线31从下面经过底部MD纱线56，缝合纱线32从下面经过底部MD纱线62；这些缝合纱线中的每根从上面经过所有其它的底部MD纱线(见附图3A和3B)。因此，缝合纱线31和32相对于底部MD纱线51-62按照前述的“上5/下1”顺序编织。剩余的缝合纱线对也按照相同的“上5/下1”顺序，但偏离相邻的缝合纱线对一根或多根底部MD纱线。
可以看出在图示的织物10的重复单元中，有12根底部MD纱线和8根顶部MD纱线，即顶部MD纱线和底部MD纱线的比值为2∶3。一般说来，且如前述的Barratte的美国专利公开号2005/0268981(其公开的内容在此被全文引用)中所公开的，包含的底部MD纱线比顶部MD纱线多能够增加顶部表面的有效筛孔面积和由顶部CMD纱线的纤维支撑。特别是对于此处公开的织物，已经证明2∶3的顶部MD纱线/底部MD纱线比能够对形成的织物提供重要的性能优点。例如，在顶层的CMD结子的长度比典型的平纹织物长，这与比值为1∶1的织物相比能够提高排水能力，而比值为2∶3的织物与比值为1∶2的织物，特别是对于织物中低的网眼数量相比具有更好的稳定性。另外，顶部MD纱线的减少能够允许织物在特定的实施例中使用更粗的纱线；更粗的纱线可以增加水流阻力和顶部表面的耐磨性。
本领域的技术人员能够理解本发明的织物的不同的变形。例如在每个重复单元采用不同的顶部和底部机器方向的纱线，以满足需要的2∶3顶部MD纱线/底部MD纱线比(例如4根顶部MD纱线和6根底部MD纱线，或者16根顶部MD纱线和24根底部MD纱线)。如另一个实施例，可以对单位顶部CMD纱线采用不同数量的缝合纱线对(例如对两根或三根顶部CMD纱线采用一对缝合纱线对，也可以对每根顶部CMD纱线采用两对或三对缝合纱线对)。如再一个实施例，可以改变顶部和/或底部CMD纱线的数量。还可以让一对缝合纱线对与不同数量的顶部CMD纱线交织，或者缝合纱线对中的一根纱线仅仅与顶部CMD纱线交织(例如，参考国际专利公开号WO2004/085741，其公开的内容在此被全文引用)。另外，织物的顶部表面不需要是如图示的平纹组织，但可以是缎纹组织、斜纹组织或类似组织，而织物的底部表面需要是间断缎纹织物，但也可以是其它形式，例如平纹或斜纹组织。本发明的织物还可以采用其它不同的编织图案。
本发明的织物采用的纱线种类可以根据最终的造纸织物所需的性能而改变。例如，可以采用如上所述的单丝、扁平单丝、复丝、加捻复丝、单丝、短纤纱或它们的结合。另外，本发明的织物中采用的纱线材料可以是哪些造纸织物中使用的普通材料。例如，纱线可以由聚酯、聚酰胺(尼龙)、聚丙烯、芳族聚酰胺或类似材料。熟练的技术人员可以根据最终织物的特殊用途选择纱线材料。特别地，由聚酯或聚酰胺形成的圆型单丝是比较合适的。
尽管附图1-3C列举了典型的纱线尺寸，本领域的技术人员能够理解在本发明的织物实施例中可以采用不同尺寸的纱线。例如，顶部MD纱线、顶部CMD纱线和缝合纱线的直径可以在0.10至0.20mm之间，底部MD纱线的直径可以在0.15至0.25mm之间，底部CMD纱线的直径可以在0.20至0.30mm之间。根据本发明的实施例，织物的网眼也可以改变。例如，顶部表面的网眼可以在20×30至30×50(epcm至ppcm)之间改变，总网眼可以在60×45至90×75之间改变。
比较本发明的实施例，一种具有6根棕丝的底层可以具有如表1给出的性能。
表1
纱线类型     尺寸(mm)
顶部MD     0.14
底部MD     0.19
缝合纱线     0.13
顶部CMD     0.13
底部CMD     0.27
网孔(顶部，每厘米经纱数*×每厘米纬纱数**)(合计)     25×4075×60
*每厘米的经纱根数
**每厘米的投纬数
根据本发明的另一方面，提供造纸的方法。根据这些方法，此处示例性的给出一种造纸的成形织物，然后将造纸原料用于造纸织物中并去除造纸原料中的水分。由于怎样将造纸原料用于造纸织物中以及怎样去除造纸原料中的水分对于本领域技术人员是熟知的，与本发明此方面相关的细节在此就不再提出。
本发明前述的实施例是示意性的，并不是对本发明的限制。尽管描述了本发明的示意性的实施例，本领域的技术人员能够容易地作出多种变形而不显著偏离本发明的新颖的教导和优点。因此所有这种改变都应当看作包括在本发明的权利要求书的范围内。本发明由所附的权利要求书确定，在那里包括这些权利要求的等效方案。

Claims (19)

1.一种三层造纸织物，包括：
一组顶部机器方向(MD)纱线；
一组与顶部MD纱线交织的用来形成顶部织物层的顶部机器横向(CMD)纱线；
一组底部MD纱线；
一组与底部MD纱线交织的用来形成底部织物层的底部CMD纱线；
一组与顶部MD纱线交织的缝合纱线对，其中每对纱线中的至少一根与底部MD纱线交织；
其中顶部MD纱线和顶部CMD纱线在一系列重复单元中交织，底部MD纱线与底部CMD纱线在一系列对应的重复单元中交织；
其中顶部MD纱线组包括在每个重复单元中的第一数量的顶部MD纱线，底部MD纱线组包括在每个重复单元中的第二数量的底部MD纱线，第一和第二数量的比值为2∶3。
2.根据权利要求1的三层造纸织物，其中任一缝合纱线对位于每对相邻顶部CMD纱线之间。
3.根据权利要求1的三层造纸织物，其中顶部CMD纱线组包括在每个重复单元中的第三数量的顶部CMD纱线，并且底部CMD纱线组包括在每个重复单元中第四数量的底部CMD纱线，并且第三和第四数量相同。
4.根据权利要求1的三层造纸织物，其中每对中的每个缝合纱线都与底部MD纱线交织。
5.根据权利要求4的三层造纸织物，其中缝合纱线中的每个都经过底部MD纱线的下面。
6.根据权利要求1的三层造纸织物，其中顶部MD纱线、顶部CMD纱线和缝合纱线一起在织物的顶层表面形成平纹编织图案。
7.根据权利要求1的三层造纸织物，其中织物的顶层表面的网眼率为20×30-30×50每厘米经纱数·每厘米纬纱数。
8.根据权利要求1的三层造纸织物，其中底部MD纱线中的每一个都仅经过仅仅一根底部CMD纱线的下面。
9.根据权利要求1的三层造纸织物，其中一对中的缝合纱线中 的每一根形成与该对中的另一根缝合纱线相同数量的顶部侧的CMD结子。
10.根据权利要求1的三层造纸织物，其中第一数量是8，第二数量是12。
11.一种三层造纸织物，包括：
一组顶部机器方向(MD)纱线；
一组与顶部MD纱线交织的用来形成顶部织物层的顶部机器横向(CMD)纱线；
一组底部MD纱线；
一组与底部MD纱线交织的用来形成底部织物层的底部CMD纱线；
一组与顶部MD纱线交织的缝合纱线对，其中每根纱线与底部MD纱线交织；
其中顶部MD纱线和顶部CMD纱线在一系列重复单元中交织，底部MD纱线与底部CMD纱线在一系列对应的重复单元中交织；
任一缝合纱线对位于每对相邻的顶部CMD纱线的之间；以及
顶部MD纱线组包括在每个重复单元中的第一数量的顶部MD纱线，底部MD纱线组包括在每个重复单元中的第二数量的底部MD纱线，第一和第二数量的比值为2∶3。
12.根据权利要求11的三层造纸织物，其中顶层CMD纱线组包括在每个重复单元中的第三数量的顶部CMD纱线，并且底部CMD纱线组包括在每个重复单元中的第四数量的底部CMD纱线，并且第三和第四数量相同。
13.根据权利要求11的三层造纸织物，其中缝合纱线中的每一个都经过底部MD纱线的下面。
14.根据权利要求11的三层造纸织物，其中顶部MD纱线、顶部CMD纱线和缝合纱线一起在织物的顶表面形成平纹编织图案。
15.根据权利要求11的三层造纸织物，其中织物的顶表面的网眼率为20×30-30×50每厘米经纱数·每厘米纬纱数。
16.根据权利要求11的三层造纸织物，其中底层MD纱线中的每一个仅经过一根底部CMD纱线的下面。
17.根据权利要求11的三层造纸织物，其中一对中的缝合纱线的 每一根形成与该对中的另一根缝合纱线相同数量的顶部侧的CMD结子。
18.根据权利要求11的三层造纸织物，其中第一数量是8，第二数量是12。
19.一种造纸方法，包括以下步骤：
(a)提供一种造纸织物，该造纸织物包括：
一组顶部机器方向(MD)纱线；
一组与顶部MD纱线交织以形成顶部织物层的顶部机器横向(CMD)纱线；
一组底部MD纱线；
一组与底部MD纱线交织以形成底部织物层的底部CMD纱线；以及
一组与顶部MD纱线交织的缝合纱线对，其中每个缝合纱线对中的纱线的至少一个与该底部MD纱线交织；
顶部MD纱线和顶部CMD纱线在一系列重复单元中交织，底部MD纱线与底部CMD纱线在一系列对应的重复单元中交织；
顶部MD纱线组包括在每个重复单元中的第一数量的顶部MD纱线，底部MD纱线组包括在每个重复单元中的第二数量的底部MD纱线，第一和第二数量的比值为2∶3；
(b)将造纸原料用于造纸织物中；和
(c)去除造纸原料中的水分。 
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