CN101815821B - 平织全幅宽的机上可接缝织物 - Google Patents

Abstract

一种由平织全幅宽的底基织物层制成的层合的机上可接缝工业织物，其中所述底基织物层向内折叠并且展平以形成具有布置在两个横向边缘处的缝合线圈的织物。

Description

平织全幅宽的机上可接缝织物

发明背景

技术领域

本发明一般性涉及工业织物。具体而言，本发明涉及在造纸机的成型、压榨和干燥部中使用的织物及其制造方法。

背景技术

工业织物是指例如用作成型织物、压榨织物、干燥织物或加工带(“造纸用布”)的环形织物或带。它也可以是作为压花织物，TAD织物，工程织物、用于通过诸如熔喷、纺粘、水刺的工艺生产非纺织品的织物或用于纺织品整理工艺的织物所用的带。

一般而言，在造纸工艺中，例如通过将纤维浆料即纤维素纤维的水分散体沉积到造纸机成型部中移动的成型织物上而形成纤维素纤维网。通过成型织物从浆料中排出大量的水，从而在成型织物的表面上留下纤维素纤维网。

新形成的纤维素纤维网从成型部进入包括一系列压榨压区的压榨部。纤维素纤维网经过由压榨织物支撑的或者通常情况下在两个这样的压榨织物之间的压榨压区。在压榨压区中，纤维素纤维网受到压缩力，该压缩力从纤维素纤维网中挤出水，并且使得网中的纤维素纤维相互粘附以使纤维素纤维网变成纸张。水被压榨织物所接收，并且在理想情况下，水不回到纸张中。

纸张最后进入包括至少一系列的可旋转的干燥鼓或干燥筒的干燥部，其通过蒸汽内部加热。新形成的纸张在干燥织物的引导下以蛇形路径顺序绕过该系列干燥鼓中的每一个，所述干燥织物使得纸张紧贴着干燥鼓的表面。加热的干燥鼓通过蒸发作用使纸张的含水量减少到期望的水平。

应当理解，成型、压榨和干燥织物在造纸机上都采取无端环的形式并且以输送带的方式起作用。还应当理解，造纸是以可观的速度进行的连续过程。也就是说，纤维浆料被连续沉积在成型部的成型织物上，同时新制造的纸张在离开干燥部后被连续地卷绕到辊上。

本发明对于压榨部中使用的压榨织物是特别有利的。压榨织物在造纸过程中起到关键的作用。如上所指出的，其功能之一是支撑并运送正在制造的纸产品通过压榨压区。

压榨织物还参与纸张表面的整理。亦即，压榨织物被设计成具有光滑的表面和均匀回弹的结构，使得纸在经过压榨压区期间被赋予光滑无痕的表面。

可能更重要的是，压榨织物接收从压榨压区的湿纸中榨取出来的大量水。为了满足该功能，在压榨织物内必须真正存在用来容纳水的空间，通常称为空隙体积，并且织物在其整个使用寿命期必须具有充分的渗水性。最后，压榨织物必须能够防止从湿纸接收来的水在纸张离开压榨压区时回到纸上并重新润湿纸。

当前的压榨织物被制造成为各种样式，其设计是为满足其上安装有压榨织物的造纸机对于所制造的纸品等级的要求。通常，它们包括其中已经针刺进非织造纤维材料毡的机织底基织物。该底基织物可以由单丝、合股单丝、多丝或合股多丝纱线织成，并且可以是单层的、多层的或者层合的。纱线通常由造纸用布领域的普通技术人员为此目的所使用的任意一种合成聚合物树脂如聚酰胺来挤出。

机织底基织物本身采取许多不同的形式。例如，它们可以织成环状，或者它们可以使用一层或多层的机器纵向(“MD”)纱线和机器横向(“CD”)纱线平织，并随后利用织缝将其变为环状形式。或者，它们可以通过公知为改良环状机织的方法来生产，其中底基织物的横向边缘具有使用其MD纱线的缝合线圈。在该工艺中，MD纱线在织物的横向边缘之间连续地来回织造，在每个边缘处返回并形成缝合线圈。以该方式生产的底基织物在安装到造纸机上的过程中被布置成环状形式，并为此被称为机上可接缝织物。为了将这样的织物布置成环状形式，将两个横向边缘放在一起，使两个边缘的缝合线圈相互交叉，并且将缝合别针或扣针穿过由互相交叉的缝合线圈所形成的通道。

此外，机织底基织物可以通过以下方式进行层合：将底基织物放在由另一底基织物形成的无端环内并且将短纤维毡针刺穿过两个底基织物以将它们互相连接在一起。两个机织底基织物之一或二者可以是机上可接缝类型的。

在所有情况下，机织底基织物均为无端环的形式或者可缝合成该形式，具有沿其纵向测量的特定长度以及在与纵向交叉的横向上测量的特定宽度。因为造纸机的构造相差很大，因此需要造纸用布制造商将压榨织物和其它造纸用布生产成适合其用户的造纸机中特定位置所需的尺寸，因此各织物通常必须是定制的。

为响应这种需求以更快更有效地生产各种长度和宽度的压榨织物，近年来已经利用共同转让给Rexfelt等的美国专利No.5,360,656(‘656专利)中公开的螺旋卷绕技术来生产压榨织物，该专利的公开内容在此通过引用并入本文。

‘656专利示出一种压榨织物，其包括具有针刺到其中的一层或多层短纤维材料的底基织物。底基织物包括由宽度小于底基织物宽度的机织织物的螺旋卷绕带构成的至少一个层。底基织物在纵向上或在加工方向上是环形的。螺旋卷绕带的纵向线与压榨织物的纵向构成一定角度。机织织物带可以是在比造纸机布生产中常用的织机更窄的织机上平织的。

底基织物包括相对窄的机织织物带的多个螺旋卷绕且连接的匝。织物带如果是平织的，则由纵向(经纱)和横向(纬纱)纱线织成。螺旋卷绕织物带的相邻匝可以彼此邻接，并且如此产生的螺旋式连续接缝可以通过缝纫、接结、熔化、熔接(例如超声波熔接)或胶合来进行闭合。或者，邻接的螺旋匝的相邻纵向边缘部分可以重叠地布置，只要边缘的厚度减小以免导致在重叠区厚度增加即可。又或者，纵向纱线之间的间距可在带的边缘处增加，因此当邻接的螺旋匝重叠布置时，在重叠区的纵向线之间可以具有不变的间距。

多轴压榨织物可以由纱线沿至少4个不同方向行进的两种或多种不同的底基织物制成。虽然，现有技术中的标准压榨织物具有3个轴：一为纵向(MD)，一为横向(CD)，还有一个为穿过织物厚度的z-方向，但是多轴压榨织物不止具有这3个轴，还具有由其一个或多个螺旋卷绕层中的纱线系统的方向所定义的至少另外两个轴。此外，在多轴压榨织物的z-方向上具有多个流路。因而，多轴压榨织物具有至少5个轴。因其多轴的结构，与具有彼此平行的纱线系统的底基织物层的压榨织物相比，具有多于一层的多轴压榨织物在造纸过程中对随压榨压区中的压缩而出现的嵌置和/或坍塌表现出优异的抵抗性。

存在叠置的两个单独的底基织物的事实意味着，织物被“层合”并且每个层可以被设计成具有不同的功能性。此外，根据应用，不同的底基织物或层通常以本领域技术人员熟知的方式连接在一起，包括上述从中针刺毡。

如上所述，压榨织物的形貌对于纸张的质量有影响。平坦的形貌提供均匀的压榨表面用以接触纸张并降低压榨振动。因此，已经努力在压榨织物上形成更光滑的接触表面。但是表面光滑度可受到形成织物的机织图案的限制。交织纱线的交叉点在织物表面上形成叉状结。这些叉状结在z-方向上可能厚于织物的其余区域。因此，织物的表面可能具有不平坦形貌，其特征为局部区域具有不同的厚度或者厚度变化，这可能在压榨操作中导致纸张压痕。厚度变化甚至可能对毡层造成不利影响，导致不均匀的毡磨损、压缩和压痕。

层合的压榨织物特别是多轴织物可能具有这样的厚度变化。具体地，在多轴织物具有相同机织图案的两个层的特定情况下，局部厚度变化可能强化。因此，存在对厚度变化降低的压榨织物的需求，以便在操作过程中改善压力分布并减少纸张压痕。

造纸用织物的其它形式公开在Yook的美国专利5,916,421、5,939,176、6,117,274和6,776,878以及Kornett的美国专利6,378,566、6,508,278和6,719,014中，它们的教导在此通过引用并入本文。

本发明的目的之一也是解决目前的接缝多轴织物的某些局限性。具体而言，在通过如现有技术所教导的经互相交叉线圈来形成接缝时，织布的“窄”带的螺旋卷绕可能在各个带的界面处引入不连续性。这些不连续性包括：a)在各结合处，沿着接缝出现线圈的缺失或者变形，和b)使周期性地伸入线圈可视孔道中的CD纱尾或纬线迁移，其频率取决于螺旋卷绕的角度(窄布的经纱轴和最终结构的加工方向之间的角度)。此外，现有技术中教导的螺旋卷绕技术是从尺寸为W×2L(是指在造纸机上的最终尺寸)的结构开始的。如果机织的话，该W×2L尺寸的结构是由在纱线密度和机织图案方面相同的原料构成的。然而，已经知道，具有相同的纱线密度、间距和机织图案的层在最终结构中产生干涉或Moiré效应或图案。

应当注意到，在大多数层合的多层织物的情况下，无论是否是多轴的，都可能出现某些特征性干涉或Moire效应，这是因为层间纱线的对准经常并不完美。在由两个或多个底基结构或层构成的层合压榨织物中，这样的织物表现出作为MD和CD纱线二者的间距和尺寸的函数的Moire效应。如果纱线为单根单丝纱线，特别是当直径增加而纱线支数降低时，该效应被放大。该效应也存在于多轴织物中，这是因为一个层的正交纱线系统与其它层的纱线系统不平行或者不垂直。

多轴多层的织物结构由于它们优于常规的环形机织层合结构的耐底基织物压紧的能力，已经提供了许多造纸性能的益处。其原因在于，例如在两层的多轴层合材料的情况下，一个层中的正交纱线系统与其它层合层中的纱线系统不平行或者不垂直。但是，因为这个原因，各层(即，层110和120)中各自的MD和CD纱线系统之间的相对角度实际上具有1～7°的偏移。该角度的影响在于大大强化了Moire效应并且能够使得界面形貌的平坦性劣化。

本发明描述一种包括平织全幅宽的机上可接缝底基织物的织物及其制造方法，这解决了与所述现有技术相关的局限性。本发明尤其解决了与Moire效应相关的问题，并且还提供了更快的生产方法，这克服了环形机织的缺点。

发明内容

本发明的一个目的是解决当前接缝织物的某些局限性并且提供其它优点例如生产更强的且更可靠的织物以及其制造方法。

本发明的另一个目的是降低或者消除在机上可接缝多层织物中常见的Moiré效应。

本发明的又一个目的是避免不连续性，包括接缝处线圈的缺失或变形，以及在接缝的多轴织物中普遍存在的CD纱尾的迁移。

本发明的再一个目的是通过使用单步线圈形成技术(所有线圈同时形成)而不是在目前接缝改良环形机织织物中使用的多步线圈形成技术从而改善接缝线圈的方向性、平坦性和平行性。

本发明的又一个目的是取消环形机织或者提供环形机织的替代方案，并由此通过采用平织提供更快的生产速度。

具体而言，本发明涉及一种由平织全幅宽底基织物层制成的机上可接缝工业织物以及其制造方法。平织底基织物包括多根纵向纱线和多根横向纱线。底基织物层以两种或多种机织图案和纱线密度来机织，以使其两倍于所生产的最终织物的长度。在底基织物的长度的约四分之一和约四分之三处，机织出区别区域，例如“跳纱区(skipper regions)”或者无CD纱线的MD长度。该区别区域也可以通过在随后可以从织物中移除的CD纱线中机织形成。该区别区域的边界可以通过机织特定的CD填充纱或变形纱或有时被称为旋纱的纱线来限定。旋纱的使用是任选的，但是当使用时，它们将以与织物的其它部分相同的方式来插入或织入。跳纱区的长度大约是在后续的互相交叉步骤中所用的接缝线圈的工作长度的两倍。如参考图1更加全面描述地那样，在底基织物长度的约四分之一处的第一跳纱区之前和在底基织物长度的约四分之三处的第二跳纱区之后，织物优选具有不同于这些长度之间的部分的CD纱线密度和/或机织图案以解决Moire效应。将底基织物层展平以形成在两端具有跳纱区的织物。换言之，将织物在纵向(“MD”)上自身折叠，使得跳纱区相对于彼此为180度，以使共有的MD纱线在两个横向边缘处形成缝合线圈。然后，可将织物在另一对接端临时地或永久地连接在一起，在这些连接处的自由端现在位于织物的一个层中，它们可以保持不接合或者可以通过不同的方法例如热熔接、超声波接合或熔合将其相互接合。

最终织物的两个层可以通过将短纤维毡材料从中针刺穿过而相互层合以用作例如压榨织物。短纤维毡材料的至少一个层被针刺进织物层之一并且穿过另一层，从而使第一和第二织物层相互层合。将多个层层合在一起的其它手段例如使用粘合剂或者热熔合方法对于本领域技术人员而言是显而易见的。

在造纸机上或其它工业加工机上的安装过程中，通过使扣针穿过由层合织物的两个横向边缘处的缝合线圈相互交叉而形成的通道，将织物连接成环状形式。

由此得到层合的双层底基织物层，其为无端环的形式，具有纵向、横向、内表面和外表面。

为了更好地理解本发明、其操作优点以及通过其使用所达到的具体目的，参考其中描述了优选的而非限制性的本发明实施方案的所附说明内容。

在本公开内容中的术语“包括”可以是指“包含”，或者可以具有在美国专利法中通常赋予术语“包括”的常见含义。术语“基本由...构成”如果在权利要求中使用的话，则具有在美国专利法中所属的含义。本发明的其它方面描述在以下公开内容中或者从以下公开内容中清楚得到(并且在本发明的范围内)。

附图说明

所包括的用以提供对本发明的进一步理解的附图被并入本文并且构成本说明书的一部分。文中给出的附图示出本发明的不同实施方案并且与说明内容一起用来解释本发明的原理。在附图中：

图1示出根据本发明一个方面的织物的平面图；

图2示出根据本发明另一方面的织物的平面图；

图3A示出根据本发明的又一方面的织物的平面图；和

图3B示出具有互相交叉在一起的缝合线圈的织物的截面图。

具体实施方式

本文中公开的织物涉及如上所述的工业织物，包括但不限于在造纸机的区段如成型、干燥和/或压榨部中所用的织物或造纸用布。然而，本文中所述的优选实施方案是指在造纸机的压榨部件中所用的压榨织物。

根据本发明的一个方面，两倍于最终织物长度的全幅宽底基织物结构是使用选定的机织图案和/或CD纱线密度、尺寸或纱线类型的组合来机织的。根据本发明的一个方面的全幅宽底基织物结构的制造方法示于图1-3B中，以下给出更加详细的描述。

在宽度至少等于或大于W(所需的最终织物的全幅宽)的织机上，从起始位置0处机织底基织物50，以第一MD和CD纱线密度和/或选择的第一机织图案、纱线尺寸和/或类型机织底基织物的大约四分之一的长度(Al)。可以使用任意的机织图案例如平纹、斜纹和缎纹的机织图案及其组合或者造纸领域的技术人员已知的机织图案来机织底基织物。任意的聚合物材料例如聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚苯硫醚(PPS)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)及其组合或者本领域技术人员已知的聚合物材料可以用于本文中的MD和/或CD纱线。

在为底基织物长度的约四分之一的该长度(0.25L)处，机织具有预定MD长度的区别区域，例如没有CD纱的“跳纱区”(织物在织机中前进一段短距离)。区别区域或跳纱区也可以通过在随后可以从织物中移除的CD纱中机织形成。这些区别区域的边界也可以通过机织特定的CD填充纱或变形纱或有时被称为旋纱(参见，例如美国专利No.5,476,123和5,531,251)或熔纱的纱线来限定。可以采用任意的机织图案来添加另外的CD纱线，包括如美国专利No.6,378,566中所教导的那样来机织，其全部教导通过引用并入本文。跳纱区的长度为由相互交叉步骤中所用的MD纱线所形成的缝合线圈的长度的约两倍，其详细说明在说明书的后面部分中给出。

如图1中所示，在产生跳纱区之后，继续机织约等于0.5L的长度，或线圈缝合之前的底基织物长度的一半长度，直至限定为0.75L(B)处，即底基织物长度的约四分之三处。在B部分的末端，机织如上所述的没有CD纱线的另一跳纱区(20)。该B部分可以与A1和A2部分中所用的机织图案和/或CD纱线密度尺寸或纱线类型相同或者与它们不同，其选择方式为避免由于层合“相同的”结构而导致的Moiré效应或干涉图案，如上所述，这可能在使用层合在一起的单独的底基织物层的任意织物成型过程中出现。此外，由于“B”部分将在最终形式中形成纸侧底层，因此对于B部分的机织图案和/或CD纱线密度、尺寸或纱线类型的选择可以以适合例如压力分布的方式进行优化。然而，必须注意的是，MD纱线密度、尺寸或纱线类型可以在所有部分中都相同。

在产生第二跳纱区(20)之后，继续机织约等于0.25L的长度或者约四分之一的底基织物长度，其与A1部分的机织图案、纱线密度尺寸或纱线类型都相同，直至机织完成全部的最终长度L(包括用于两个跳纱区的长度)。

然后，将尺寸为W×L的织物50的该平织片在区域10和20处自身折叠，并在位置0和L(30)处连接，并且可以优选在织物的内部接合或者以其它方式连接以形成长度为0.5L即最终织物全长的无端环，如图2中所示。根据本发明一个方面的一种优选的连接方法是在两个自由端(0和L)处超声波接合纱线。然而，也可以采用其它的接合方法例如纱线的胶合、熔化、热熔接和熔合来连接织物50的毗邻纱线，或者该两端可以仅保持开放而不接合。

然后，可以通过例如将短纤维毡材料从中针刺穿过而将最终织物的两个层层合在一起。就此而言，可以将短纤维毡材料的一个或多个层针刺进织物层之一并穿过另一层，以将第一和第二织物层层合在一起。将织物层连接在一起的其它手段对本领域技术人员而言将是显而易见的。

具有拆开的MD纱线的跳纱区10和20现在在每一织物边缘已经形成连续的线圈。这些线圈为缝合线圈40，其将互相交叉在一起并且使一个或多个缝合别针或扣针从中穿过以在造纸机上形成接缝的连续织物，如图3A和3B中所示。

在造纸机上的安装过程中，在展平的底基织物层50的两个横向边缘10、20处形成的缝合线圈40相互交叉，并且通过使扣针穿过由互相交叉的缝合线圈形成的通道将织物连接成环状形式，如图3B中所示。注意图3B中为了说明的目的放大了线圈的长度。

由此得到层合的机上可接缝工业织物，该织物具有纵向、横向、内表面和外表面。

由此，本发明实现了其目的和优点，尽管文中已经公开并且详细描述了优选的实施方案，但是其范围和目的不应当受此限制；相反，其范围应当由所附权利要求决定。

Claims (18)

1.一种形成层合的机上可接缝工业织物的方法，该方法包括以下步骤：

机织底基结构的第一部分，

所述第一部分包括以第一机织图案和/或CD纱线密度、尺寸和/或纱线类型交织的纵向(MD)纱线和横向(CD)纱线；

通过嵌入跳纱或特定填充纱形成沿所述MD的预定长度的不含CD纱线的第一区别区域；

以第二机织图案和/或CD纱线密度、尺寸和/或纱线类型机织所述底基结构的第二部分；

通过嵌入第二跳纱或特定填充纱形成沿所述MD的预定长度的不含CD纱线的第二区别区域；

以第一机织图案和/或CD纱线密度、尺寸和/或纱线类型机织所述底基结构的第三部分；

折叠所述底基结构的第一部分和第三部分，使得所述的第一部分和第三部分的自由纱线端相互邻接；以及

将所述织物自身折叠以将所述区别区域定位在其横向边缘上，从而通过其中的MD纱线形成缝合线圈，

其中所述的第一部分和第三部分具有相同的机织图案和/或CD纱线密度、尺寸和/或纱线类型，其与所述第二部分的机织图案和/或CD纱线密度、尺寸和/或纱线类型不同。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括连接所述的第一部分和第三部分的所述自由纱线端的步骤，由此形成具有最终织物全长的全幅宽层合织物。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括使所述缝合线圈互相交叉并且将一个或多个扣针插入穿过由所述缝合线圈的互相交叉而形成的通道，由此将所述工业织物形成为机上可接缝织物。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述的第一区别区域和第二区别区域的MD长度是所述缝合线圈的工作长度的两倍。

5.根据权利要求2所述的方法，其中所述自由纱线端的连接是通过超声波熔接、胶合、熔化、热熔接或熔合来进行的。

6.根据权利要求1所述的方法，还包括通过将一层或多层的短纤维毡材料针刺进所述底基结构中而层合所述底基结构的步骤。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述的第一机织图案、第二机织图案和第三机织图案是平纹、斜纹、缎纹的机织图案及其组合中的一种。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述的MD纱线和/或CD纱线由选自聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚苯硫醚(PPS)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)及其组合的聚合物材料构成。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述区别区域通过在随后从所述底基结构中移除的CD纱线中机织形成。

10.一种层合的机上可接缝工业织物，所述织物包括：

包括第一部分、第二部分和第三部分的平织底基结构，

所述底基结构包括一组或多组交织的MD纱线和CD纱线，

所述第一部分是以第一机织图案和/或CD纱线密度、尺寸和/或纱线类型织成的；

在所述第一部分之后沿所述MD至预定长度通过嵌入跳纱或特定填充纱而形成的不含CD纱线的第一区别区域；

所述第二部分是以第二机织图案和/或CD纱线密度、尺寸和/或纱线类型织成的；

在所述第二部分之后沿所述MD至预定长度通过嵌入跳纱或者特定填充纱而形成的不含CD纱线的第二区别区域；

所述第三部分是以所述第一机织图案和/或CD纱线密度、尺寸和/或纱线类型织成的，

其中所述底基结构的第一部分和第三部分向内折叠，使得所述的第一部分和第三部分的自由端相互邻接，

其中所述的第一部分和第三部分具有相同的机织图案和/或CD纱线密度、尺寸和/或纱线类型，其与所述第二部分的机织图案和/或CD纱线密度、尺寸和/或纱线类型不同。

11.根据权利要求10所述的织物，其中所述的第一部分和第三部分的自由纱线端连接形成具有最终织物全长的全幅宽层合织物。

12.根据权利要求10所述的织物，其中在所述底基结构的两个横向边缘处形成的缝合线圈相互交叉；以及

一个或多个扣针插入穿过由所述缝合线圈相互交叉而形成的通道。

13.根据权利要求12所述的织物，其中所述的第一区别区域和第二区别区域的MD长度为所述缝合线圈的长度的两倍。

14.根据权利要求11所述的织物，其中所述的第一部分和第三部分的所述自由纱线端是使用超声波熔接、胶合、熔化、热熔接或熔合来连接的。

15.根据权利要求10所述的织物，还包括针刺进所述底基结构中的一层或多层的短纤维毡材料。

16.根据权利要求10所述的织物，其中所述的第一机织图案、第二机织图案和第三机织图案是平纹、斜纹、缎纹机织图案及其组合中的一种。

17.根据权利要求10所述的织物，其中所述的MD纱线和/或CD纱线由选自聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚苯硫醚(PPS)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)及其组合的聚合物材料构成。

18.根据权利要求10所述的织物，其中所述区别区域通过在随后从所述底基结构中移除的CD纱线中机织形成。

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