CN1714196A - 具有成对顶层纬纱及附加中间层纬纱的多层成形织物 - Google Patents

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Abstract

一种可用于造纸机成形部的造纸织物，其具有三层横向(CD)纬纱。成形层纬纱被成对分组。这种顶层成对纬纱导致成形(顶)层具有非均等的间距。这种间距赋予纸幅支撑表面所需的非均匀性，从而减少了织物斜纹图案。成形层纬纱与中间层及磨损层纬纱垂直错开，而该中间层及磨损层纬纱垂直堆叠。这种非堆叠排列降低了织物厚度，并且减少了空隙容积。中间层纬纱提供了更好的横向(CD)稳定性。

Description

具有成对顶层纬纱及附加中间层纬纱的多层成形织物
技术领域
本发明涉及造纸技术。更具体地说，本发明涉及用于造纸机成形部的成形织物。
背景技术
在造纸过程中，在造纸机成形部，通过将纤维浆即纤维素纤维的水分散体沉积到移动的成形织物上形成纤维素纤维网。浆体中大量的水分通过成形织物排出，而纤维素纤维网则留在成形织物的表面上。
刚形成的纤维素纤维网从成形部进入压榨部，该压榨部包括一系列压榨压区。纤维素纤维网由压榨织物支撑，或者通常情况下位于两层这样的压榨织物之间，通过压榨压区。在压榨压区内，纤维素纤维网受到压缩力的作用，该压缩力将其中的水分挤出，并使网中的纤维素纤维彼此粘附，使得纤维素纤维网转变为纸幅(paper sheet)。水分由压榨织物所吸收，并且理想的情况是不回到纸幅中去。
纸幅最终进入干燥部，该干燥部至少包括一个可转动的干燥转鼓系列或转筒系列，这些转鼓或转筒由蒸汽在内部进行加热。干燥织物引导刚形成的纸幅以弯曲路径依次绕行该系列中的每个转鼓，干燥织物将纸幅紧紧地贴在转鼓的表面。加热的转鼓通过蒸发作用降低纸幅的水分含量至所需的水平。
应该了解的是，成形、压榨及干燥织物都在造纸机上采用无端环(endless loop)的形式，并且都起到传送带的作用。应该进一步了解的是，纸张生产是一种以相当快的速度进行的连续过程。也就是说，在成形部内，纤维浆连续地沉积到成形织物上，而刚生产出的纸幅在离开干燥部后就被连续地卷绕到辊筒上。
对多种用于所需用途的产品而言，特别是当纤维状纤维素产品为面巾纸或卫生纸、纸巾、卫生巾及纸尿布时，吸水性及强度、柔软度及美观特性是重要的。
这些产品可使用多种工艺制造。常规制造机器包括将纤维素纤维的水分散体输送至一个成形织物之上或输送至两个成形织物之间的输送操作。然后将这种部分脱水的纸幅传输至压榨织物，该压榨织物在将该纸幅输送至大型杨克式烘缸(Yankee dryer)的表面的时候，使纸幅进一步脱水。当完全干燥的纸幅从杨克式烘缸表面移除时，可以有绉褶或无绉褶，并且被卷绕到辊筒上，以供更进一步加工。
一种可选择的工艺使用空气穿透干燥(TAD)单元，该单元可以另一种织造织物取代上述压榨织物，该织造织物将纸幅从成形织物传输至空气穿透干燥织物。这种织造织物将纸幅传输到空气穿透干燥(TAD)滚筒，在该滚筒处，吹送热空气穿透湿的纤维素纸幅，同时干燥纸幅，并且提高纸幅的松厚度及柔软度。
织造织物采取多种不同的形式。例如，其可被织成环状，或者先平织然后用接缝将其转变为环状形式。
本发明具体涉及在成形部使用的成形织物。在纸张生产过程中，成形织物起到关键的作用。如上所述，其功能之一是成形并运送生产出的纸产品通过压榨部。
然而，成形织物还需要考虑除水问题及纸幅形成效果问题。也就是说，成形织物设计成让水分穿过(即控制排水速率)，同时防止纤维及其他固体随水分穿过。如果排水发生得过快或过慢，纸幅品质及纸机效率都会受到影响。为了控制排水，位于成形织物中用于排水的空间必须经过适当设计，该空间通常称为空隙容积。
现有成形织物采用广泛、多样的形式设计来制造以满足造纸机需要，根据制造的纸张的等级，将其安装在造纸机上。通常，成形织物包括由单丝织成的底布，并且可为单层或多层。纱线通常由在纸机织物技术领域中的普通技术人员为此目的而使用的几种合成聚合树脂中的任意一种挤出而成，例如聚酰胺树脂及聚酯树脂。
成形织物的设计还要兼顾所要求的纤维支撑性及织物稳定性。细网眼织物可提供所要求的纸张表面及纤维支撑性，但这种设计缺乏所需的稳定性，造成织物使用寿命较短。比较而言，粗网眼织物在牺牲纤维支撑性并且可能留下痕迹的情况下，提供织物稳定性并延长使用寿命。为了最小化设计折衷并且达到最佳的支撑性及稳定性，人们开发出了多层织物。例如，在双层及三层织物中，成形面设计用来提供支撑性，而磨面设计则为了提供稳定性。
本领域技术人员了解到，织物为织成，并且具有组织图案，该组织图案在经纱或纵向(MD)及纬纱或横向(CD)都进行重复。还应当理解的是，所得到的织物在外观上必须是均匀的；即在组织图案中，不存在造成成形纸幅中产生痕迹的突变。由于组织图案的重复特性，因此常见的织物缺陷是在织物中具有特征斜纹。这种斜纹以不同程度显现在纸幅上。通过使用新的织造图案及较小直径的单丝，这种斜纹痕迹可被掩盖，但不能被完全消除。理论上说，成形织物的随机表面会获得可能不具有斜线痕迹的纸幅。然而，几乎不可能制造出真正的随机表面以消除图案中引起纸痕的突变，而且在定义上，任何一种图案最终都须重复。
美国专利5,025,839示出一种分散表面图案的尝试。该专利示出了一种标准双层织物，其中纵向(MD)纱线交织以产生锯齿状效果。然而，如美国专利5,857,498中所指出的，通过该5,025,839专利教导的图案所得到的成对纬纱(shute，weft)织物无法产生理想的排水性能。
另外，已有数件密切相关的专利覆盖了三层堆叠纬纱(TSS)设计，例如JP6-4953、美国专利4,379,735、美国专利4,941,514、美国专利5,164,249、美国专利5,169,709及美国专利5,366,798。但是所有这些专利所描述的三层堆叠纬纱(TSS)织物的堆叠纬纱设计都产生较厚的织物厚度，并且都不具有表面非均匀性，而表面非均匀性被认为特别适合用于制造纸巾。
此外，需要多层织物具有更强的横向稳定性及硬挺性，以避免横向收缩，以改善纸幅成形及外观，并且可能延长使用寿命。
本发明提供了一种具有成对顶层纬纱及附加中间纬纱层的成形织物。本发明解决了排水、纸幅纤维支撑性及织物稳定性的问题。
发明内容
因此，本发明提供了一种成形织物，但其还可应用于造纸机的成形部、压榨部及干燥部。
本发明提供了一种具有所要求的非均匀表面的织物。为了解决纸幅成形问题及制造非均匀的表面，在本发明中将顶层或成形面纬纱两两成对分组。这导致在成对纬纱之间产生较小的开放间距，并且在相邻纬纱对之间产生较大的间距。因而，本发明在相邻纬纱之间具有非均等的间距，而现有技术的织物在每一根相邻成形面纬纱之间则具有均等的间距。
为了提供更强的横向硬挺性及稳定性，本发明在织物的中间层使用第三组纬纱，以在横向提供更好的稳定性。
本发明的织物是一种成形织物，其具有顶层横向(CD)纬纱、中间层横向(CD)纬纱以及底层横向(CD)纬纱，以及与顶层横向(CD)纬纱、中间层横向(CD)纬纱和底层横向(CD)纬纱交织的纵向(MD)经纱系统。顶层中的横向(CD)纬纱被两两成对分组，以在顶层纬纱之间产生不均等间距。中间层中的横向(CD)纬纱提供了附加的横向(CD)稳定性。中间层及底层中的横向(CD)纬纱垂直堆叠，而顶层中的横向(CD)纬纱则与堆叠的中间层及底层横向(CD)纬纱垂直地错开。由于在用于轻质纸幅的除水时，较薄的多层织物比较厚的多层织物更有效为本领域所公知，因此这种非堆叠排列降低了空隙容积及织物厚度，从而减少了织物携载的水分含量。在优选实施例中，横向(CD)纱线的顶层形成织物的成形面，而横向(CD)纱线的底层则形成织物的磨面。
这种织物顶层中的成对纬纱(shute，weft)增加了形成的薄纸纸幅中的横向(CD)拉伸强度。这种横向(CD)拉伸强度的增大可使该工艺中实施其他变化，从而改善的纸幅成形、柔软度及吸水性。
在本发明的一个实施例中，该织物以8-梭口2.5-层的组织图案机织而成，其中每一根纵向(MD)纱线的织法为：a)向上穿过顶层横向(CD)纬纱对的两根横向(CD)纬纱之间；b)通过下一顶层横向(CD)纬纱对的下方；c)向下穿过下一顶层横向(CD)纬纱对的两根横向(CD)纬纱之间；d)越过下一垂直堆叠的中间层/底层横向(CD)纬纱的上方；e)穿过下一垂直堆叠的中间层/底层横向(CD)纬纱之间；f)通过下一垂直堆叠的中间层/底层横向(CD)纬纱的下方；g)穿过下一垂直堆叠的中间层/底层横向(CD)纬纱之间；h)通过下一垂直堆叠的中间层/底层横向(CD)纬纱的下方；i)穿过下一垂直堆叠的中间层/底层横向(CD)纬纱之间；以及.j)向上穿过下一顶层横向(CD)纬纱对的两根横向(CD)纬纱之间，由此完成组织图案的一次图案重复。
本发明其他方面包括，顶层纬纱之间的不均等间距具有1∶1.5至1∶20之间的间距比例。
现将参照以下附图对本发明进行更完整详细的说明。
附图说明
为了更完全地理解本发明，参照以下描述和附图，其中：
图1是根据a)现有技术及b)本发明的成形织物中的成形面纬纱之间间距的示意图；
图2为依照本发明的教导所织的织物的成形面(顶)视图；
图3为依照本发明教导的织物图案在横向(CD)的剖视示意图；以及
图4示出依照a)本发明及b)现有技术的教导所织织物的横向(CD)剖视图。
具体实施方式
图1为示意图，其提供了在现有技术织物及本发明织物的顶层(或成形面)中的纬纱(weft，shute)间距之间的对比。图中各垂直条带代表一成形面纬纱。图1A示出现有技术的纬纱间距，而图1B示出本发明的纬纱间距。注意在图1A中，间隙1的间距110与间隙2的间距100基本相等。然而，在图1B中，纬纱被不均匀的隔开。由于纬纱A与B之间的间距和纬纱B与C之间的间距不相等；因此纬纱A与B为具有成双或成对特性的纬纱130。由于不均等的间距有助于促进排水及掩盖斜纹纸痕，因此认为这种成双/成对是有益的。
依照本发明的教导制出成形织物样品。测量此成形织物样品显示，成形面纬纱120具有0.165mm的横截面直径，成对纬纱130之间的间隙1的间距140仅为0.081mm，而相邻两对之间的间隙2的间距150则为0.307mm。与之相比，测量常规现有技术的成形织物则显示，成形面纬纱120通常具有0.165mm的横截面直径，以及纬纱之间的间距大约为0.27mm。因而，如图1B所示，第一对纬纱A与B之间的间隙或间距，只有相邻的纬纱B与C之间的间距尺寸的1/3。因而，这种依照本发明的织物样品具有1∶3的间距比例。本发明的目标之一是覆盖范围在1∶1.5至1∶20之间的间距比例。
图2为依照本发明教导的织物的成形面的顶视图。在图2中，纵向(MD)纱线200水平横越该图。顶层/成形面纬纱对220间隔排列，一起形成成双的纬纱对。这些纬纱对以多种各纬纱对之间的距离相间隔。纬纱210是中间层纬纱。这些中间层纬纱位于成形面纬纱之下的平面/层中，并且垂直堆叠于磨损面纬纱之上。这些中间层纬纱提供了横向稳定性，并且避免织物的横向(CD)收缩。
图3为依照本发明教导的织物图案的剖视示意图。如图3所示，中间层纬纱直接堆叠在底层(磨面)纬纱之上，而顶层(成形面)成对纬纱则从堆叠的中间层及磨面纬纱水平地错开。实际上，对本领域的技术人员来讲，这种织物结构类型可称为非堆叠织物。成形、中间及磨面纬纱彼此之间特定的位置关系有助于形成较薄的厚度及较小的空隙容积；二者都有利于造纸机的应用。
图3所示的组织图案仅仅为本发明的一个实施例。在此实施例中，成形织物以8-梭口2.5-层的组织图案织成，其中每一根经纱的织法为：a)向上穿过顶层横向(CD)纬纱对的两根横向(CD)纬纱之间；b)通过下一顶层横向(CD)纬纱对的下方；c)向下穿过下一顶层横向(CD)纬纱对的两根横向(CD)纬纱之间；d)越过下一垂直堆叠的中间层/底层横向(CD)纬纱的上方；e)穿过下一垂直堆叠的中间层/底层横向(CD)纬纱之间；f)通过下一垂直堆叠的中间层/底层横向(CD)纬纱的下方；g)穿过下一垂直堆叠的中间层/底层横向(CD)纬纱之间；h)通过下一垂直堆叠的中间层/底层横向(CD)纬纱的下方；i)穿过下一垂直堆叠的中间层/底层横向(CD)纬纱之间；以及i)向上穿过下一顶层横向(CD)纬纱对的两根横向(CD)纬纱之间，以重复组织图案。本发明不限于此图案，并且本发明实际上涵概多种组织图案。
图4示出依照a)本发明及b)现有技术的教导所织织物的剖视图。如图4B中以垂直白线404所示，现有技术的织物具有三层沿垂直方向堆叠的纬纱。此外，由于成形面纬纱不是成双的，因此每一顶层纬纱之间的间距是相等的。而如图4A所示，依照本发明的织物则具有顶层(成形面)成对纬纱400。注意纬纱对中纬纱之间的间距显著小于纬纱对与纬纱对之间的间距。此外，白色箭头402指示堆叠在底层纬纱上面的中间层纬纱。然而，与现有技术的织物形成对比，顶层成对纬纱400与堆叠的中间层及底层纬纱错开。
依照本发明的织物优选仅由单丝纱线构成。特别地，横向(CD)纱线可为聚酯单丝及/或部分可为聚酯或聚酰胺。横向(CD)及纵向(MD)纱线可具有一种直径或多种不同直径的圆形横截面形状。此外，除了圆形横截面形状外，一根或多根纱线可具有其他横截面形状，例如矩形横截面形状或非圆形横截面形状。
虽然本发明根据其特定的具体实施例加以描述，但是对于本领域技术人员来说，可以容易地对上述实施方案进行多种修改和改进，或应用于其他领域，而不偏离本发明的目的、精神和范围。所有这些改动均在本发明权利要求范围内。

Claims (9)

1.一种造纸织物，包括：
顶层横向(CD)纬纱、中间层横向(CD)纬纱以及底层横向(CD)纬纱；
与顶层横向(CD)纬纱、中间层横向(CD)纬纱和底层横向(CD)纬纱交织的纵向(MD)纱线系统；
其中所述顶层中的横向(CD)纬纱被两两成对分组，以在顶层纬纱之间产生不均等的间距；
其中所述中间层中的横向(CD)纬纱提供附加的横向(CD)稳定性；以及
所述中间层及底层中的横向(CD)纬纱为垂直堆叠；所述顶层中的横向(CD)纬纱对与所述堆叠的中间层及底层横向(CD)纬纱垂直错开，从而降低了空隙容积及织物厚度，以及增加了织物稳定性及硬挺性。
2.根据权利要求1所述的造纸织物，其中所述顶层横向(CD)纱线形成所述织物的成形面，以及所述底层横向(CD)纱线形成所述织物的磨面。
3.根据权利要求1所述的造纸织物，其中所述位于顶层纬纱之间的不均等间距具有在1∶1.5至1∶20之间的间距比例。
4.根据权利要求1所述的造纸织物，其中所述织物以8-梭口2.5-层的组织图案织成，其中每一根纵向(MD)纱线的织法为：a)向上穿过顶层横向(CD)纬纱对的两根横向(CD)纬纱之间；b)通过下一顶层横向(CD)纬纱对的下方；c)向下穿过下一顶层横向(CD)纬纱对的两根横向(CD)纬纱之间；d)越过下一垂直堆叠的中间层/底层横向(CD)纬纱的上方；e)穿过下一垂直堆叠的中间层/底层横向(CD)纬纱之间；f)通过下一垂直堆叠的中间层/底层横向(CD)纬纱的下方；g)穿过下一垂直堆叠的中间层/底层横向(CD)纬纱之间；h)通过下一垂直堆叠的中间层/底层横向(CD)纬纱的下方；i)穿过下一垂直堆叠的中间层/底层横向(CD)纬纱之间；以及j)向上穿过下一顶层横向(CD)纬纱对的两根横向(CD)纬纱之间，由此完成组织图案的一次图案重复。
5.根据权利要求1所述的造纸织物，其中所述纵向(MD)纱线及所述横向(CD)纱线为单丝纱线。
6.根据权利要求1所述的造纸织物，其中所述织物为成形织物、压榨织物、干燥织物或工业型织物。
7.根据权利要求1所述的造纸织物，其中至少部分所述纵向(MD)经纱为聚酰胺纱线或聚酯纱线中的一种。
8.根据权利要求1所述的造纸织物，其中至少部分所述横向(CD)纬纱为聚酰胺纱线或聚酯纱线中的一种。
9.根据权利要求1所述的造纸织物，其中所述纵向(MD)经纱及所述横向(CD)纬纱具有圆形横截面形状、矩形横截面形状或非圆形横截面形状。
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