CN101952496A - 具有高中心平面抗性的工业过滤织物 - Google Patents

Abstract

平织的工业过滤织物，包含三层纬纱。第一组经纱仅与纸侧层纬纱和中间纬纱交织，而第二组经纱仅与机侧层纬纱和中间纱交织，第一经纱和第二经纱在共有的转向点与相同的中间纬纱交织。第一经纱包含在纸侧表面形成单一联合路径的内在的粘合纱的组，而第二经纱作为单独的纱或成组如双重线或三重线编织。纸侧层和机侧层的不同性质增加了优化各层特性的编织图案的可用组合，并且三层之间的不同中心平面提供了改进的排流控制。

Description

具有高中心平面抗性的工业过滤织物

发明领域

本发明涉及用于卷筒式强化机(web consolidation machine)诸如造纸机的工业过滤织物。它特别涉及此种类型的织物--即使用被两个经纱系统交织的三层纬纱构造的织物，其中至少纸侧层中的经纱包含在织物的纸侧表面一起形成连续经纱路径的至少两根纱的组。纸侧层中的经纱还与中间纬纱交织，但不与机侧层纬纱交织，并且机侧层中的经纱还与中间纬纱交织，但不与纸侧纬纱交织。

发明背景

本文所用的术语“工业过滤织物”指编织的织物，诸如用于使纤维或类似固体的分散体(dispersion)或稀释浆料排流、成形或另外地强化为某种程度粘合的垫(mat)或网的织物。此类织物提供接受分散体或浆料的初始沉积的移动支撑表面，并携带或以其它方式支撑它达适当的距离。穿过织物的孔可提供液体的排流，同时形成固体的初始粘合垫或网。

本发明特别适用的一种工业过滤织物是“造纸织物”。此术语指用于制造纸和相似的片层产品(sheet products)的工艺的工业纺织品；并且此类织物包括成形织物、压榨毛毯和干燥部织物(dryer fabrics)。本发明特别涉及用于形成纤维素纤维的连续网的造纸成形织物。

对于这些工业过滤织物，术语“纸侧”或PS指在其上形成粘合垫或网，或者，在后期输送所述粘合垫或网的织物的大致平坦的表面。术语“机侧”或MS指位于纸侧相反方向的表面，并且通常处于与使用其的机器的各种固定元件移动接触，所述固定元件诸如造纸机的排流元件、滚筒、箔和刀片。在下面的讨论中，本发明的新颖织物主要是在造纸工艺环境中描述的，但是应理解，本发明不限于此，并且本发明将在许多其它特定的工业过滤应用中找到用途，所述工业过滤应用包括纸浆脱水和纸浆饼形成、污水处理、非织造物成形和运送以及类似应用。

在造纸工艺中，约1％造纸纤维的非常稀的浆料与约99％的水和其它造纸成分的混合物一起被从流浆箱的堰板开口(slice opening)以高速和高精确度喷射到移动的成形织物的PS。织物被许多滚筒引导和驱动经过辅助除去穿过织物的水的多个排流箱(drainage box)和箔，以在后面留下随机分散的、松散粘合的造纸纤维的网状物或网。在成形部结束时，此网被转移到压榨部，在该部，随着网被在压榨织物之上或一系列压榨织物之间搬运，并被引导穿过一个或多个辊隙(nip)，发生通过机械压力的进一步的水去除。然后，现在自支撑的但仍然非常湿的网被转移到造纸机的干燥部，在这里，通过蒸发去除剩余的水。然后，在得到的纸制品被最终缠绕到卷轴、裁定尺寸和包装发运之前，其可经受各种处理。

已得到广泛承认，成形织物在纸幅的初始形成中起关键作用。成形织物需要同时满足多种物理要求。它必须是粗糙的，以在其被驱动经过成形部的各种固定接触表面时，随时间抵抗其下(机侧)表面所暴露于的连续移动接触。它必须是稳定的，以便在操作过程中不起皱或歪斜。同时，它必须提供适当的PS表面，对于光滑的纸制品来说，该表面需要是非常细密的，储备浆料中的各个纤维，以及任何添加的细屑和填充料在该表面沉积以形成平面网，该平面网在于造纸机的下游部中去除水之后将被最终强化为连续的片层。造纸工艺中使用的织物的细度(即纱的尺寸、网目中的开口和织物提供的每单位面积的支撑点的数目)将部分受储备料中使用的造纸纤维的长度支配，部分受成形的纸制品的最终用途要求的支配。

还已知，增加织物的纱细度，即通过减小它们的直径，同时增加纱支数，提供对于较短的造纸纤维的增加的支撑；但是这导致在提供织物的充足机械稳定性方面的问题。使用较小的纱直径的另一个问题是它可提供更加开放的织物结构，以致片层在离开成形部末端的伏辊时更加干燥。

造纸纤维越来越多地是从回收的材料获得的，而此类纤维一般比从原始来源获得的纤维在长度上更短，如回收纤维为0.5-1.5mm，相比之下，原始来源的为2-4mm。造纸储备料越来越多地含有显著百分比的此类回收的纤维，如果它们要在造纸工艺中提供益处，则它们必须被它们沉积的织物的网目支撑。造纸纤维的增加的支撑只能通过减小从中编织织物的纱的横截面面积和增加网目(即每个织物方向的纱的密度或数目)来提供。细网目将为造纸纤维提供更多的支撑点，但是细网目也将造成比用更大的纱编织的相当的织物粗糙度降低的编织结构。因此，在这些织物中使用更细的纱得到更薄的织物结构，其机械稳定性更差，并具有降低的抗磨性，导致需要寻找提供所需的稳定性和抗磨性的其他手段。

所有造纸机共有并且可对网的成形性质具有不利影响的另一问题是“冲击排流(impingement drainage)”的问题，即将过量的储备料在织物的冲击点或附近排流进入或穿过移动的成形织物，如下文所讨论的。

在成形部(具有或不具有初始的开放表面部分)的初始部分，高度含水的储备料的无支撑射流从流浆箱堰板被高速喷射到移动成形织物的开放的PS表面上，或者在双网成形装置的情况下，喷射进入两个移动成形织物之间的大致会聚的楔形空间。射流在于冲击点冲击成形织物的PS表面之前将通常横动短距离。储备料射流的直线轴和在其上造纸的成形织物的PS表面之间形成的冲击角通常非常小。在长网造纸机中，该角通常最高为约4°，但是对于桨叶间隙成形装置(blade gap former)，该角最高为约6°，并且在现代辊隙成形装置(modern roll gap former)中，该角可最高为约10°。由于冲击角不能为零，即与双网造纸机(twin fabric paper making machine)中的织物表面相切，至少部分是因为储备料射流在流浆箱堰板和冲击点之间的空间中在与织物表面垂直的方向上加宽，储备射流施加到成形织物上的压力可被分解为两个分量：一个分量基本上与织物表面相切，而一个分量基本上垂直于织物表面，两个分量在联合时对冲击排流速率具有可观的影响。

这一冲击排流问题，并且特别是对于在更高速度下和用更大冲击角操作的机器的增加的重要性在以下中讨论：Danby，Roger和Dale Johnson，Float Forming，Proceedings(浮法成形进展)，PAPTAC第92届年会，2006，Montreal，QC，2006年2月，第C141-C148页。

如那些作者指出的，冲击角越高，冲击速度越大。这些力与成形织物在机器方向移动的速度成正比：即随着机器速度增加，冲击力也增加。影响冲击特性的另一因素是造纸机自身的机械几何学。如上文指出的，较新的造纸机上使用的现代辊轧成形装置具有比大多数先前使用的成形部构造中更大的冲击角，并因此具有更大的冲击速度，这又导致了包括以下的问题：更差的细屑保留、片层包埋和通常降低的成形品质。

在成形织物可以100kph或更快的速度移动的现代高速造纸机中，垂直于织物表面的较小的压力分量对成形织物施加了显著水平的力，这可造成在成形部的初始部分中过度的冲击产生的储备料排流。此压力分量(“冲击压力”)，其在一些机器中较小但是在许多较新的机器中具有增加的重要性，和固定排流元件产生的湍流力，连同增加的特定填充料和更短的造纸纤维的使用，具有降低首次通过保留和增加早期的网的初始层向成形织物的纸侧表面的包埋的不期望的效应。

众所周知，在任何造纸机上，在启动条件下并从流浆箱堰板递送不含造纸纤维的正常造纸的水体积到成形织物上，此水将在非常短的距离内排干，该距离为大约12英寸(30cm)或小于典型的成形部的总计可用的排流长度的1％。这表明，没有纤维，所有成形织物具有远远超出造纸所需的排流能力。但是，一旦引入造纸纤维，排流就以由纤维的长度、纤维的量、成形织物的造纸表面的支撑特性和由阻挡和阻滞冲击排流的力决定的速率被阻滞。这也是长网造纸机的开放表面上安装的初始成形板如此成功的原因。在一些更现代的双网成形装置诸如空隙成形装置中，冲击靴起到此功能。但是，由于辊轧成形装置的机械构造造成缺乏空间，冲击靴不能用于辊轧成形装置中。鉴于大多数新机器是辊轧成形装置，这是一个重要的问题。

还众所周知，冲击排流可造成片层印记(sheet marking)，成形织物对造纸纤维、细屑和填充料的低保留(即低的首次通过保留)，和成形织物的纸侧层的堵塞(即片层密封)。除非成形织物的结构被设计为允许它管理和控制冲击排流，否则机器速度和/或造纸机效率的进一步增加可被限制，或者在空隙成形装置的情况下，直接依赖于成形靴或成形板构造的改进。

相似地，对于上面指出的其他工业过滤目的，冲击排流将对过滤织物实现使用其的特定目的的效率具有不利影响。纤维越短，并且来自织物的纤维支撑越低，过滤效率就越低。

造纸工业的未来需求将毫无疑问地是针对日益减轻的定量的片层，其制造将需要使用因回收而造成的日益减低的纤维长度，并使用更高的造纸机速度以降低生产成本。为了实现这一点，将需要比现在可得的更细的造纸织物结构，其将使用横截面面积日渐减小的纱来进行编织或以其他方式进行装配。所得的织物结构比使用相对较大尺寸的纱编织的那些更薄并且更不稳定。如果采用造纸机速度的此类增加和较新的高速造纸机的机械设计，这将需要更大的织物稳定性，特别是在机器横向上，以产生均一定量的纸片层。

因此，存在对满足这些新要求、降低的纤维长度的问题和克服上文讨论的使用更细的纱的缺点的织物编织设计的需要。

现有技术的讨论

造纸织物生产商已认识到这些相互矛盾的需要，并已采用各种方式来试图解决它们。

从Seabrook等人的US 5,826,627和Barrett等人的US 6,334,467得知，使用成对的内在纬粘合纱(binder yarn)提供粘合于相对粗糙的和稳定的机器接触结构的非常细的纸侧网目，织物还包括两层纬纱，一层位于织物的纸侧表面，另一层位于机侧表面。

还从Johnson等人的US 6,202,705；Stone等人的US 6,240,973；Johnson等人的US 6,581,645；和Stone的US 7,108,020得知，使用成组的三经纱(三重线)将纸侧和机侧表面的两个纬层粘合在一起。

相似地，从Danby等人的US 7,426,944得知，使用成对的经纱粘合两层纬纱。在这些参考文献的每一篇的织物中，每两根或三根纱一组的经纱一起在织物的纸侧表面形成单一联合路径。

还已知提供以不同方式被经纱粘合在一起的三层纬纱。例如，Tsuneo的US 4,640,741公开了包括交织的两层经纱和三层纬纱的造纸成形织物，其中上层的经纱与上层和中间层纬纱中的纱交织，而下层经纱与下层和中间层纬纱中的纱交织。两层经纱是单独即不是成组诸如双重线(pair)或三重线排列的，并且不同时与相同的中间层纬纱交织。此外，参考文献没有教导适宜获得平织纸侧表面的任何方式，而平织纸侧表面对于产生高质量纸张目的是特别有利的。已知平织纸侧表面结构提供编织结构中纤维支撑的最高可能水平，在其中储备料中包括了较短的纤维的造纸场合下，这将优化保留。

相似地，Westerkamp在US 6,530,398中公开了三纬层成形织物，其包括上织物层、下织物层和位于这两层之间的另外的层，以增加空隙体积和CD硬度。经纱被单独排列，纸侧层经纱在从纸侧向中间层转换时沿着陡峭路径；上层和下层的经纱不与相同的中间层纬纱交错(interlace)；并且粘合纱是纬纱。

还已知使用通过单一经纱系统粘合在一起的三层纬纱；例如，Rougvie等人的US 7,008,512；Fleischer的US 5,169,709；Taipale的US 4,941,514；和MacBean的US 4,379,735。这些参考文献均未教导经纱的任何可能成组，也没教导适宜获得平织纸侧表面的任何方式。

还从Kovar的US 5,358,014得知，提供14-梭口额外支撑成形织物，其中上(纸侧)层中的每4根纬纱、中层中的每2根和机侧(机侧)层中的所有纬纱形成被穿过上两层的经纱和穿过全部三层的其他经纱维持在一起的纱组。

还从Danby等人的US 7,426,944得知，通过在织物的中心平面即纸侧层和机侧层之间的大致平行于纸侧层的概念平面中提供高水平抗性的编织图案，可实现排流性质的改进，特别是降低与引入更现代的非常高速的辊轧成形装置相关的高冲击速度对冲击排流的不利影响。这一增加的中心平面抗性(CPR)可由层之间更长的内部浮纱有利地提供，因此提供单一中心平面中增加的纱存在，如由Danby和Johnson，op cit.，同上所进一步讨论的。

现在已发现，三纬层类型的成形织物，其中至少纸侧表面的经纱被成组排列如双重线或三重线，可在具有非常粗糙和稳定的机侧表面，以及非常细的优选地平织纸侧表面的织物中提供，其将提供更高数量的纤维支撑点以优化片层成形。纸侧经纱组的单根纱，即双重线或三重线，以单一联合路径交织，以便彼此补充，每个纱线成员沿着彼此形成“不间断的”纸侧层编织图案，并且又各自单独向下穿到中间层以与中间纬纱交错。

进一步发现，如果各纸侧经纱与中间纬纱的交织点与机侧层经纱与相同的中间纬纱交错的每个位置一致，以便纸侧层和机侧层的经纱各自在相同的中间层纬纱周围缠绕或绕过，则是特别有利的，这是现有技术未公开的特征。

如上文指出的，Danby等人在US 7,426,944中显示使用经纱增强单一中心平面中的排流抗性。在本发明的织物中，可鉴定各自与纸侧表面的平面大致平行的两个不同的中心平面，即纸侧层和通过中间纬纱的平面之间的第一概念性中心平面；以及机侧层和通过中间纬纱的平面之间的第二概念性中心平面。这两个中心平面的存在和协同进一步增强了织物的排流抗性。中心平面抗性(CPR)不需在两个中心平面的每一个中都相同，并且将取决于选择的编织图案。

本发明的编织图案通过提供尤其是下列优点而解决了现有技术的问题，包括上文讨论的那些问题。

由于纸侧层和机侧层编织图案彼此完全不同，因此织物设计者在选择织物的每个表面的设计上具有更大的自由度，以满足织物的期望最终用途的特定要求。例如，对于用于高质量纸的成形织物，提供非常细网目的纸侧表面和非常粗糙的机侧表面的矛盾目标可通过引入第三(中间)层纬纱得到调解和同时实现。

如果织物中央的中间层中的纬纱被用作经纱的转向点(turning point)，即通过在每个点同时交织纸侧层和机侧层经纱，则将向织物提供进一步的强度和稳定性。

相似地，纸侧层和机侧层编织图案完全不同的事实还允许对两层经纱使用不同的材料，或不同的横截面构造。

使用组合为如双重线或三重线的成组经纱允许纸侧层的平织图案。另外，当对或组的一个成员作为平织在纸侧表面进行编织时，浮在第一或第二中心平面中的相应平面内的其他纱，在扎入中间纬纱之前和之后，提供有利的CPR，由此降低通过织物的冲击排流。

机侧层经纱可比纸侧表面的那些更粗(即具有更大的横截面面积)。此外，取决于织物的期望最终用途，机侧层的编织图案可容易地提供成组编织的机侧层经纱，如双重线或三重线，而不要求对纸侧层的优选编织图案进行任何修改。因此，本发明的织物可被编织为将纸侧层的双重线或三重线与作为单独的纱或成组为双重线或三重线的机侧层纱的任何期望编织图案组合。

用于本发明织物的纱的材料可选自适合用于此类型的工业纺织品和基于织物的期望最终用途的任何已知材料。纱可以是单丝或多丝的，以任何合适的横截面构造塑形。任选地，中间纬纱可以是植绒纱，并且一些中间纱可用不锈钢构造。最重要的，由于纸侧层和机侧层中每一层的纱不穿过另一层，因此就不存在对两层的材料之间的相容性的通常需要，所以可使用非常广范围内的材料、尺寸和构造，以使特定的纱在它们被编织的位置处的特性最大化。

如本文所用，下列术语具有下列含义：

CD支撑长度(mm/mm²或in/in²)：织物的PS上暴露的并且可用于支撑造纸纤维的每单位面积的CD朝向的纱的量的量度。这是基于PS表面中的支撑部分，所以不受纱的直径的影响。

CD/MD支撑比：CD支撑长度与MD支撑长度的比。具有相对较高的CD/MD支撑比的织物将提供对于造纸储备料中通常MD朝向的纤维的更好支撑。

机器横向(CD)：垂直于MD并与MD在同一平面中的方向，即横跨所述网。

中心平面：位于PS和MS表面之间并与它们大致平行的通过织物的层的概念性平面。在使用三层纬纱和至少两个经纱系统编织的、每个经纱系统与两层纬纱交织的本发明的织物中，PS层和MS层中的每一个将具有各自平行于PS和MS表面的中心平面。

中心平面抗性(CPR)：织物编织图案的一个重复中“直通”(即从PS到MS)连续排流开口的数量，表示为完整表面面积的百分比。它是交织的组成纱的存在造成的对通过平行于PS和MS的织物中的概念性中心平面的液体排流的抗性的量度(关于此参考Danby等人的US 7426944)。由于在所述新颖织物结构中，每层经纱与该层的纬纱和两层之间的中间纬纱交织，根据本发明的织物具有两个不同的中心平面，每个中心平面具有其自身的CPR，机侧层和纸侧层各有一个所述中心平面。这造成各层中的经和纬彼此偏离，因此遮掩了否则将直接从PS层开通到MS层的任何孔。通过本发明的织物的绝大多数排流开口是偏离的，并因此斜穿过织物。

纤维支撑指数(F.S.I.)：定量织物为片层提供的支撑的数字，其考虑在上面形成纸的片层的纱表面的支撑长度，并强调CD支撑。该数字通常没有或不使用单位，它是根据Beran描述的方法计算的，并总结于Danby，R.& Perrault，J.，“Weaves of Papermaking Wires and Forming Fabrics”(造纸网和成型织物的编织)，Montreal，QC，PAPTAC[加拿大纸浆和造纸技术协会]，rev.2005年5月，第2-3页，并且其提供了给定织物编织图案中可用的支撑点数目的量度。计算公式如下：

$\mathrm{FSI}=\left(\frac{\mathrm{\π}}{2}\right)\left(\frac{Z}{\mathrm{\λ}}\right)=\left(\frac{2}{3}\right)(a{N}_m+2b{N}_c)$

其中λ＝平均纤维长度

N_m＝MD纱数目/英寸

N_c＝CMD纱数目/英寸

a，b＝MD和CDM纱各自的支撑贡献系数(编织图案和运行方向的函数)

Z＝每根纤维的平均支撑数目。

经验表明，FSI可用于比较所有成形织物的支撑特性。FSI受编织图案和在其上形成片层的织物表面的网目的影响，但不受纱直径的影响。但是它并没有给出任一方向的支撑长度的均一性的任何指示。

框架(frame)：交叉点附近形成的并且由内部表面确定的该表面中经纱和纬纱在织物的PS中的通常矩形或方形的开口。

框架计数(/mm²或/in²)：由交织的经纱和纬纱形成的织物PS中每单位面积的开口数。

机侧(MS)表面：暴露的大致平面的织物表面，当使用织物时，其朝向并接触片层强化工艺中使用的机器中的各种固定和移动元件。该表面位于PS的相反方向并与PS大致平行。相关的术语“机侧层”是一起形成织物的表面的交织的经纱和纬纱的厚度尺寸，其与卷筒式强化机接触。

机器方向(MD)：卷筒式强化机中从机器的湿端到干端的方向，其平行于网的正向运动，并与所述网在相同平面中。

最大框架长度(mm或in.)：MD中框架的最大内部尺寸，即织物的PS中从纬纱到纬纱的距离。

MD支撑长度(mm/mm²或in./in.²)：织物的PS上暴露的并且可用于支撑造纸纤维的每单位面积的MD朝向的纱的数量的量度。这是基于PS表面中的支撑部分，所以不受纱的直径的影响。

网目：在一个方向(MD或CD)上测量的一个单位长度(如，线性英寸)的织物中包含的纱的数目；框架计数将直接受网目的影响。“细密”编织的织物将比“粗糙的”织物具有更高的网目数，“粗糙的”织物具有相比较低的网目数。

纸侧(PS)表面：暴露的大致平面的织物表面，当使用织物时，其朝向并为片层强化工艺中在其上沉积的纤维网提供支撑。相关的术语“纸侧层”是交织的经纱和纬纱的厚度尺寸，其被定位以提供纤维的接触表面。

PS排流面积(％)：PS中开放并可用于液体排流到织物的总面积的百分比。具有相对高的PS排流面积的织物据称比具有相对较低量的排流面积的织物更“开放”。

显示纤维支撑特性表面的实施例的比较

根据本发明编织了四种织物，如下文参考附图所进一步讨论的，并将它们的特性与现有技术的已知的细网目纬纱扎成的三层织物的特性进行比较，该三层织物根据Seabrook等人的US 5,826,627编织并在下面的表1至4的每个表格中标识为织物A。表1显示根据本发明的方面的四种织物和现有技术织物A的比较，如下文讨论的，其中使用的每个术语具有上文讨论的含义。织物B至E是根据本发明、使用三层纬纱和如下文详细讨论的附图中显示的不同的成对经纱编织的。在此表格和下文表2至4的每个表格中，所列的特征的各种值是以工业中目前用作标准的单位声明的。但是，提供了在四个表格中的每个表格后面的文本中更详细地讨论的各种特征的适用转换。

表1

织物A(现有技术)

此织物是根据US 5,826,627使用平织PS层设计和6-梭口破斜纹MS编织设计构造的，其数据显示了PS表面的造纸特性。织物A使用内在纬粘合纱编织，并具有1∶1的引经比(warp ratio)和3∶2的引纬比(weft ratio)，即在PS层和MS层的每一层使用成对的经纱交织(1∶1比)，而对MS层中的每两根在PS层中使用三根纬纱(3∶2比)。此织物具有与纬纱交织的单组纸侧经纱和单组机侧经纱，以提供约31％的纸侧排流面积、每平方英寸6660(1032/cm²)的框架计数和169的纤维支撑指数。

织物B(本发明)

此实施例使用与现有技术织物A完全相同的经纱，但是每根经纱与另一根经纱配对，并作为内在经粘合对交织。该织物使用三层纬纱构造，各位于PS、MS和中间织物层中的每一层。位于PS层的内在经粘合纱对与PS和中间层的纬纱交织以形成PS层，而内在经粘合纱的对与MS和中间层的纬纱相似地交织以形成MS层。换言之，根据本发明，每层的这些内在经粘合纱均编织入位于纬纱中间层的纬纱，即内在PS层经纱对将沿着单一联合路径，其中两个成员交替编织入PS层纬纱，然后在返回到PS之前编织入中心纬纱。在此实施例中，使用1∶1经纱组合和2∶1纬纱组合，即使用在PS和MS层的每一层交织的经纱的对(1∶1比)，和为MS层中的纬纱的两倍的PS层纬纱(2∶1比)。从表格中可以看到，对于此织物，与织物A相比，纸侧表面的有效造纸MD纱支数从74/in.降至37/in.(29.1/cm至14.6/cm)，这使纸侧表面框架计数从6660/in.²降至3330/in.²(1032/cm²至516/cm²)，纤维支撑指数从169至145。最大MD框架长度保持相同的0.142mm(0.036in.)。对纤维的MD支撑长度从74in./in.²降至37in./in.²((29.1cm/cm²至14.6cm/cm²)，而CD支撑长度保持相同的90in./in.²(35.4cm/cm²)。但是，应指出，PS排流面积从31.3％增至40.9％，或增加30％。这一显著增加将改进离开伏辊的片层的干燥，这又将减少用于干燥的能量需求。

机侧内在经纱对被编织入机侧纬纱和中心纬纱二者，这具有降低任一时间机侧表面的经纱数目的效应；在此情形中，是从74/in.降至37/in.(29.1/cm至14.6/cm)。中心纬纱是转向点，纸侧和机侧经纱二者均围绕其改变它们的方向，这造成期望的此中心平面中经纱数目的增加。

织物C

此实施例显示可增加PS排流面积而同时增加CD支撑长度，以提供对MD朝向的造纸纤维的另外支撑。在此实施例中，经纱和纬纱的直径保持未从织物A和B的那些改变。但是，纸侧表面CD纬纱支数被增加至108/in.(42.5/cm)，这具有以下作用：使PS排流面积从40.9％降至32.8％，使FSI增加回至169，使框架计数增加至3996/in.²(619/cm²)，但未达到织物A的原始的6660/in.²((1032/cm²)。但是，用于支撑MD朝向的造纸纤维的最大框架长度从0.142显著地降至0.095mm(0.0056in.至0.0037in.)。MD支撑长度保持相同的37in./in.²(14.6cm/cm²)，但是CD支撑长度从90in./in.²增加至108in./in.²((35.4cm/cm²至42.5cm/cm²)，而CD与MD支撑比增加至2.43，这是有利的，原因是当储备浆料中的纤维落到成形织物的表面上时的MD优势的偏好。

织物D

此实施例显示通过使用中心纬纱作为转向点，成形织物的两个相冲突的要求(针对造纸的非常细的纸侧表面和针对机械稳定性和持久性的粗糙的机侧表面)可被更加容易地调和。在此实施例中，与织物B和C的每一种相比，纸侧表面经纱支数加倍，并且与织物A、B和C相比，纸侧表面中的经纱和纬纱二者的直径均被降低，由此在纸侧表面提供更细的MD和CD纱，而不改变机侧的粗糙纱的机械稳定性和磨损体积，以在稳定的基础上提供非常细但是开放的纸侧表面。作为这些变化的结果，可以看到，织物D中的框架计数与织物A的6660/in.²相比被增加至8584/in²(1331/cm²)，纤维支撑指数与织物A的169相比被增加至204，高度重要的MD框架长度与织物A的0.142mm(0.0056in.)相比被降低至0.119mm(0.0048in.)，MD支撑长度保持相同的74in./in.²(29cm/cm²)，但是CD支撑长度与织物A和B二者的90in./in.²(35.4cm/cm²)相比被增加至116in./in.²(45.7cm/cm²)。如通过检查表1可见的，支撑和过滤纤维的这些可观的改进得以实现而未降低纸侧表面排流面积。其中呈现的数据显示织物D的纸侧表面排流面积为38.5％，相比之下，织物A的为31.3％。因此，当与现有技术织物A相比时，可以看到织物D提供了更细的PS网目，以及更多的排流面积和MD支撑、116in./in²(45cm/cm²)的非常高的CD支撑优势和与1.22∶1相比大大改善的1.57∶1的支撑比。

织物E

根据本发明的教导编织的织物的此第四种实施方案中，显示可能通过使用甚至更小直径的经纱和纬纱同时增加纬纱支数，得到非常细的但是开放的纸侧表面，来实现甚至更细网目的造纸表面。织物E在纸侧层中使用0.09mm(0.0035in.)直径单丝经纱和纬纱来编织，这比现有技术织物A中使用的纱小大约30％。这使织物FSI从织物A的169增加至织物E的231，并且如果根据现有技术教导构造，将不会产生可工作的织物。这是因为本发明织物中的纬纱中心平面允许更粗糙的机侧层平台连接至非常细的网目纸侧层，如这些实施方案中所述的。

织物E的细网目、开放纸侧层织物结构提供了增加的首次通过保留的优点，鉴于造纸中由于增加的回收纤维含量的使用而导致的目前遇到的更短的纤维长度，这是特别重要的，并产生了具有比先前可能的更大的均一性的片层，以允许印刷质量的改善。此细纸侧表面结构还将提供更大的纤维和造纸机效率。保持原始粗糙机侧结构的能力意味着预期的织物寿命和稳定性不会降低。织物的这两种相反的特性被分开，但是通过引入中心纬纱而连接起来，中心纬纱将纸侧经纱和机侧经纱扎在一起。

在上文表1和下文的表2至4示例的本发明的织物中，已证明现在可以修改和改善纸侧表面的期望特性，而不牺牲机侧层和总体织物的稳定性或持久性。按照表4中示例的织物的描述在下文进行进一步讨论这些重要优点。

下面的表2、3和4显示了三种不同最终产物组的示例性织物的结构和性质，各组具有不同的织物特性和要求。表2显示针对预期用于制造牛皮纸和相似的定重更重的纸等级的织物的这些因素；表3显示针对更细的纸等级的这些因素；而表4显示针对超细纸等级的这些因素。

表2

表3

表4

在表2至4中呈现的每个实施方案中，使用1∶1和2∶1的引经比(PS∶MS)，并使用2∶1的引纬比(PS∶MS)。每个这些比的选择仅是出于展示和比较目的；本领域技术人员应理解，可使用任何其它合适的引经比和引纬比。

相似地，在每个实施例中，纸侧和机侧表面上经纱和纬纱的直径的选择仅是出于展示和比较目的，并且可使用任何其它合适的直径。

此外，平织图案被选择用于纸侧表面，但是取决于期望最终用途要求，任何其它合适的编织图案可被用于纸侧或机侧表面的任一表面。但是，平织通常是PS优选的，其中最终用途要求细表面，如用于高质量印刷。

表1至4的每个表格中提供的实施例显示，借助本发明，可以提供非常细的并且开放的纸侧表面，以便：a)使纸侧的纤维支撑指数和排流面积二者均最大化；b)根据造纸环境的要求(包括要制造的片层产品的等级、造纸储备料中的纤维尺寸和相关的特性)调整MD和CD支撑长度；同时在机侧提供对于在其上安装织物的机器的机械要求而言适当的和最优的支撑结构(即，提供强健的机侧编织设计，可在该设计上连接非常细的、高支撑纸侧表面)。已发现，借助本发明，现在可以在纸侧表面中使用尺寸可能非常小的纱，例如直径低至约0.09mm(0.0035in.)，或者当甚至更小直径的合适纱变得商业可得时更低的直径。现有技术织物中不可能使用此类小直径的纱，并且也不可能提供能够耐受造纸机环境达可观时间长度的织物。

在本发明的织物中，中心纬纱充当锚定纸侧和机侧层编织结构中的每一个的连接点，以将各个独立的编织结构统一为完全互相连接的织物。不同于现有技术织物，其中纸侧和机侧层必须是相互依赖的，由于两层之间的粘合纱的交织，本发明去除了对这一相互依赖性的需要，因而允许更大的自由度来选择各层的对特定造纸环境中该层的作用而言最优的编织设计。因此，尽管可以在此类现有技术织物中提供细的纸侧表面，如表1至4中描述的实施方案的织物性质所示，所述现有技术织物诸如Seabrook等人描述的那些和在表格中被标识为织物A的现有技术织物，但是得到的织物将缺乏机械稳定性和CPR(或对冲击排流的抗性)二者，而这现在可以在根据本发明构造的织物中实现。因此，本发明允许从广泛的纸侧和机侧编织中进行选择，以在本发明的织物中相互连接，每个编织图案具有对织物将要被装入的造纸环境而言最优的性质，其中每种编织被连接至相应绑扎位置的纬纱的中心平面(即纸侧和机侧编织中的每一个必须在相同的中心平面纬纱处绑扎)。这增加了本发明的织物的纸侧和机侧层的独立性，因而为造纸织物制造商和造纸商二者提供了选择比现在可能的远远更大的织物特性变化和组合的能力而没有相应的缺点。

因此，本发明试图提供平织的工业过滤织物，其具有：具有纸侧表面的纸侧层和具有机侧表面的机侧层，所述织物根据第一重复编织图案编织，并包含：

(a)纸侧层纬纱；

(b)机侧层纬纱；

(c)位于纸侧层和机侧层之间的中间纬纱；

(d)第一经纱；和

(e)第二经纱，

其中：

(i)所述第一经纱包含至少两个成员的组，并且根据第二重复编织图案与所述纸侧层纬纱和所述中间纬纱交织，其中每个组的成员一起形成在所述织物的纸侧表面的单一联合路径，并且

(ii)所述第二经纱根据第三重复编织图案与机侧层纬纱和中间纬纱交织。

优选地，在第一经纱与中间纬纱交织的每个位置，第二经纱与相同的中间纬纱交织，并且在第二经纱与中间纬纱交织的每个位置，第一经纱与相同的中间纬纱交织。

优选地，所述织物使用织机中的至少12个梭口、更优选地24个梭口或其倍数编织，这使得平织和2x1编织PS层表面的编织组合成为可能；在该情形下，机侧层可以适宜使用24个梭口的任何编织图案-即2、3、4、6、8或12梭口编织图案编织。

优选地，纱直径大致如表1中所示，但是取决于织物的期望最终用途，可以更高或更低。

本发明的高中心平面抗性织物还可使用所有三层中相等的CD纱支数编织；或使用纸侧层和中间层中相等的CD纱支数而机侧层中一半的纱支数编织。

附图简述

现在将参考附图描述本发明，其中

图1显示本发明第一实施方案中织物编织图案的两个重复中的经纱路径，其中上经纱包含双重线，下经纱包含双重线；

图2A至2D显示图1所示实施方案中两根上经纱和两根下经纱相应的单独路径的两个重复；

图3是图1的织物的编织图；

图4显示本发明第二实施方案的织物的编织图案的两个重复中的经纱路径，其中上经纱包含三重线，下经纱包含三重线；

图5A至5F显示图4所示实施方案中三根上经纱和三根下经纱相应的单独路径的一个重复；

图6A是本发明第三实施方案的织物的编织图；

图6B和6C显示图6A所示实施方案中单独的经纱的路径；

图7显示现有技术的织物的纸侧排流面积；

图8至10分别显示本发明的三种织物的纸侧排流面积；

图11显示本发明第四实施方案中的织物的经纱路径，其中上经纱包含双重线，下经纱包含三重线；和

图12A至12E显示图11所示实施方案中两根上经纱和三根下经纱的相应的单独路径。

附图详述

参考图1至3，本发明第一实施方案的织物10具有：具有暴露的PS表面110的PS层100，和具有暴露的MS表面210的MS层200。PS层100包含在图1至3的每个图中分别编号为1、4、5、8、9、12、13、16、17、20、21和24，并与PS经纱130交织的PS层纬纱120。MS层200包含在图1至3的每个图中分别编号为3、7、11、15、19和23的MS层纬纱220。在PS层100和MS层200之间，中间层300由一组中间纬纱320提供，中间纬纱320在图1至3的每个图中分别编号为2、6、10、14、18和22，并与PS经纱130和MS经纱230中的每一个交织，以如下文进一步讨论的将织物层粘合在一起。

在此实施方案中，PS经纱130全部成对编织，并且MS经纱230也成对编织。

图2A和2B显示在此实施方案的编织图案的两个重复中PS经纱130的典型对的路径，两根经纱分别标识为经纱1’和经纱2’。该对的每个成员在PS层100和织物10的内部之间交替，对的两个成员在图1和2A中PS纬纱12和24下看到的交换点140、142处交换位置，以沿着PS层100中的单一联合路径，在此实施方案中与PS纬纱120在平织图案中交织。

此外，在织物10的编织图案的每个重复中，PS经纱130的对的每个成员与一根中间纬纱320交织一次。例如，如图2A中所示，PS经纱1’与中间纬纱18交织，并且如图2B所示，PS经纱2’与中间纬纱6交织。

现在参考图2C和2D，在编织图案的两个重复中显示了MS经纱230的典型对的路径。在每个重复中，分别显示为经纱13’和经纱14’的对的两个成员各自与一根MS纬纱220和一根中间纬纱320交织。因此，图2C中显示的经纱13’与MS纬纱7和中间纬纱18交织；并且图2D中显示的经纱14’与MS纬纱19和中间纬纱6交织。

再参考图1，可以看到，当PS经纱130的对的第一成员1’从上方与中间纬纱18交织时，MS经纱230的对的第一成员13’从下方与相同的中间纬纱18交织。相似地，当PS经纱的对的第二成员2’从上方与中间纬纱6交织时，MS经纱的对的第二成员14’从下方与相同的中间纬纱6交织。中间层的这一图案，其中PS和MS经纱在转向纬纱点310处与选择的中间纬纱交织，起作用以将织物10的层粘合在一起，而不需PS经纱130出现在MS层200，或MS经纱出现在PS层100。

图3显示上文参考图1、2A至2D描述的织物10的编织图案。经纱在图中垂直显示，并横跨图的顶部标识为经纱1’至24’。纬纱水平显示，并在图的左侧向下编号为纬纱1至24。在该图中，图1、2A、2B、2C和2D中显示的经纱1’、2’、13’和14’的交织图案与剩余的20根经纱的路径一起显示在整体织物编织图案的一个重复中。

现在参考图4和5A至5F，本发明第二实施方案的织物104被显示，其中PS经纱410作为三重线进行编织，而MS经纱420也作为三重线进行编织。图4显示织物104的编织图案的两个重复；图5A至5C显示PS三重线410的三个成员，分别标识为122A、122B和122C的纱的相应路径；而图5D至5F显示MS三重线420的三个成员，分别标识为222A、222B和222C的纱的相应路径。

以与图1至3中显示的实施方案的对相似的方式，PS经纱三重线的成员在PS层412和中间层432之间交替，并且不出现在MS层422；它们彼此交替以便各自又单独地与纸侧层纬纱414交织，以在PS层412中形成单一联合路径，并且各自又与选择的中间纬纱430交织。相似地，MS经纱三重线420的成员在MS层422中的MS纬纱424和中间层432之间交替，并且不出现在PS层412中。如图5A至5C中可看到的，三根PS经纱122A、122B和122C分别从上方与中间纬纱22、34和10交织。相似地，如图5D至5F中所示，三根MS经纱222A、222B和222C分别从下方与中间纬纱10、22和34交织。因此，如图4中可看到的，PS三重线410和MS三重线420的纬纱路径一起提供了围绕中间纬纱10、22和34的一系列转向纬纱点310，以将PS层412和MS层422粘合在一起。

现在参考图6A至6C，本发明第三实施方案中的织物106的特征被显示。图6A显示织物106的编织图案，其中经纱在该图中垂直显示，并横跨图的顶部分别标识为经纱1’至24’。纬纱在该图中横跨显示，并在图的左侧分别标识为纬纱1至48。

从图6A、6B和6C可以看到，PS经纱1’、2’作为内在经粘合纱编织，并且所有MS经纱，如经纱13’、14’，都成对地编织。

因此，每根PS经纱610与三根连续的中间纬纱630在中间层632中交织，并且不出现在MS层622中；而每根MS经纱620与选择的MS纬纱624以及三根连续的中间纬纱630交织，并且不出现在PS层612中。因此，对于图6B中显示的纱线路径，PS经纱1’和MS经纱13’各自与中间纬纱42、46和2交织；而在图6C中，经纱2’和MS经纱14’各自与中间纬纱18、22和26交织。PS和MS经纱在共同的转向纬纱点312附近的这种交织起作用以将织物的层粘合在一起。对于每对MS经纱620，两个成员在PS经纱610与相应的中间纬纱即2、18、22、42、46交织的点处位于PS经纱610的相反侧。MS经纱620对因此在共同的纬纱转向点处将PS经纱610围住，防止PS经纱610在这些点的侧向位移。在此实施方案中，MS层622根据6梭口斜纹图案编织，以提供在五个经纱对(十根经纱)上方的MS纬浮纱。

参考图11、12A至12E，本发明的第四实施方案的织物108被显示，其中PS经纱810被成对地编织，而MS经纱820作为三重线编织。图12A、12B显示标识为经纱132A和132B的PS经纱810对的两个成员的路径；而图12C、12D和12E分别显示标识为232A、232B和232C的MS经纱820的三重线的三个成员的路径。与图1中显示的PS经纱130的对相似，每对的两个成员132A、132B一起确定织物108的PS层812中的单一联合路径，交替地与PS纬纱814交织，并在PS层812和中间层832之间在PS纬纱8、20、32、44、56和68下方交换位置。同时，在中间层832中，经纱132A与中间纬纱14、38和62交织；而经纱132B与中间纬纱2、26和50交织。

与图4中显示的MS经纱420的三重线相似，MS经纱820的每个三重线的三个成员与MS纬纱824和中间纬纱830交织。如分别从图12C、12D和12E可见的，MS经纱232A与中间纬纱14和50交织；MS经纱232B与中间纬纱26和62交织；而MS经纱232C与中间纬纱2和38交织。因此，MS经纱820的每个三重线的三个成员中的每一个从下方与两根中间纬纱830交织，同时与PS经纱810的对的交替成员交织，以形成共同的转向纬纱点314，以将织物的层粘合在一起。

在图1、4和11的每一个中，可容易地看到两个中心平面20、30。在示例性图1中，第一中心平面20位于PS层100和中间层300之间，而第二中心平面30位于中间层300和MS层200之间。从图1中可以看到，PS层100和中间层300之间的PS经纱130的内部浮纱将影响第一中心平面20中的排流；相似地，MS层200和中间层300之间的MS经纱230的内部浮纱将影响第二中心平面30中的排流。因此，在本发明的织物中，存在至少两个“中心平面抗性”，其中的每一个彼此不同。

现在参考图7至10，可以看到本发明的织物的一些优点。图7显示现有技术的织物的纸侧排流面积；与此相反，图8至10中的每一幅显示本发明的织物的纸侧排流面积。在这四幅图的每一幅中，箭头A指示织物的机器方向。从图8和9可以看到，与图7中显示的开口40相比，有利地增加的排流面积可通过排流开口42和44被提供，而无MD支撑长度的任何增加。从图10可以看到，可在PS中使用显著更细的纱，同时保持增加的排流面积，并另外地降低MD支撑长度，同时保持织物的稳定性，特别是通过在本发明的织物的整体编织图案中在共同的转向点用围绕中间纬纱的MS经纱固定PS经纱，例如如上文参考图1所述。

如上文指出的，因为纸侧层和机侧层编织图案彼此完全不同，所以可以各自选择PS和MS层的设计以优化织物的特定期望最终用途所要求的性质，包括任一层的纱是作为单独的纱、或以成对或三重线的不同组合成组编织。

相似地，因为PS经纱和MS经纱不穿入另一层，所以不需要互相的相容性。因此，经纱的材料和它们的相对尺寸可根据织物的期望最终用途，从本领域已知的和使用的任何材料包括单丝或多丝中选择，并被塑形为任何合适的横截面构造。此外，如上文指出的，中间纬纱可以是植绒纱，并且一些中间纱可用不锈钢构造。

Claims (26)

1.一种平织的工业过滤织物，具有：具有纸侧表面的纸侧层，和具有机侧表面的机侧层，该织物根据第一重复编织图案编织并包含：

(a)纸侧层纬纱；

(b)机侧层纬纱；

(c)位于纸侧层和机侧层之间的中间纬纱；

(d)第一经纱；和

(e)第二经纱，

其中：

(i)所述第一经纱包含至少两个成员的组，并且根据第二重复编织图案与所述纸侧层纬纱和所述中间纬纱交织，其中每个组的成员一起形成在所述织物的纸侧表面的单一联合路径，并且

(ii)所述第二经纱根据第三重复编织图案与所述机侧层纬纱和所述中间纬纱交织。

2.根据权利要求1所述的织物，其中

(i)在第一经纱与中间纬纱交织的每个位置，第二经纱与相同的中间纬纱交织，并且

(ii)在第二经纱与中间纬纱交织的每个位置，第一经纱与相同的中间纬纱交织。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的织物，其中所述第二经纱各自沿着分别的路径。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的织物，其中所述第二经纱包含双重线，并且对于每对双重线，两个成员沿着与彼此相同的路径。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的织物，其中所有的所述第二经纱包含双重线，并且对于每对双重线，成员一起在所述织物的所述机侧表面形成单一联合路径。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的织物，其中所有的所述第二经纱包含三重线的组，并且对于每个组，成员一起在所述织物的所述机侧表面形成单一联合路径。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的织物，其中所有的所述第一经纱包含三重线的组。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的织物，其中所述第二重复编织图案选自由平织和2上1下图案组成的组。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的织物，其中每根纸侧层纬纱所具有的横截面面积小于每根机侧层纬纱和中间纬纱的横截面面积。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的织物，其中至少一些中间层纬纱所具有的横截面面积大于每根纸侧层纬纱和机侧层纬纱的横截面面积。

11.根据权利要求10所述的织物，其中每根中间层纬纱所具有的横截面面积大于每根纸侧层纬纱和机侧层纬纱的横截面面积，并且每根机侧层纬纱的横截面面积至少等于每根纸侧层纬纱的横截面面积。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的织物，其中每根第二经纱所具有的横截面面积至少等于每根第一经纱的横截面面积。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的织物，其中每根第二经纱在所述第一重复编织图案的每个重复中与至少一根机侧层纬纱交织。

14.根据权利要求1至12中任一项所述的织物，其中每根第二经纱在所述第一重复编织图案的每个重复中与至少一根中间层纬纱交织。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的织物，其中第三层纬纱的纬纱是植绒纱，每根植绒纱包含沿其长度外周被多根突出纤丝围绕的纵向芯线，每根纤丝具有第一自由末端和固定于所述芯线的第二末端。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的织物，其中所述中间纬纱由不同于所述纸侧层纬纱和所述机侧层纬纱的材料构造而成。

17.根据权利要求16所述的织物，其中所述纸侧层纬纱由不同于所述机侧层纬纱的材料构造而成。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的织物，其中将所述织物编织成图案需要织机中有至少12个梭口。

19.根据权利要求18所述的织物，其中将所述织物编织成图案需要织机中有至少24个梭口。

20.根据权利要求1至17中任一项所述的织物，其中所述织物具有所述纸侧层纬纱和所述中间纬纱之间的第一中心平面抗性以及所述中间纬纱和所述机侧层纬纱之间的第二中心平面抗性，并且所述第一中心平面抗性和所述第二中心平面抗性各自介于5％和25％之间。

21.根据权利要求20所述的织物，其中所述第一中心平面抗性大致等于所述第二中心平面抗性。

22.根据权利要求20所述的织物，其中所述第一中心平面抗性不同于所述第二中心平面抗性。

23.根据权利要求22所述的织物，其中所述第一中心平面抗性大于所述第二中心平面抗性。

24.根据权利要求1至23中任一项所述的织物，包括造纸织物。

25.根据权利要求24所述的织物，包括成形织物。

26.根据权利要求24所述的织物，包括压榨织物。

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