CN1795303A - 耐污压榨织物结构及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及纸机织物，该织物由于可持续织物整个使用寿命的耐用涂料，而赋予了耐污性，且维持良好透过性。含氟聚合物使织物的整个使用寿命具有耐污性。

Description

耐污压榨织物结构及制造方法
技术领域
本发明涉及造纸业。具体地说，本发明涉及具有耐污性的造纸机压榨部用压榨织物。
背景技术
造纸过程中，在造纸机成形部，通过将纤维浆沉积到移动的成形织物上形成纤维素纤维网，纤维浆也就是纤维素纤维的水分散体。浆体中大量的水通过成形织物排出，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，压榨部包括一系列压榨压区。纤维素纤维网被压榨织物支撑，或者通常情况下位于两层这样的压榨织物之间，穿过压榨压区。在压榨压区中，纤维素纤维网受到压缩力的作用，该压缩力将水从网中挤出，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。水由该一层压榨织物或多层压榨织物所吸收，并且理想的情况是不回到纸幅中去。
纸幅最终进入干燥部，干燥部包括至少一个可转动的干燥转鼓系列或烘筒系列，这些转鼓或烘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，且干燥织物将纸幅紧贴在转鼓的表面。加热的转鼓通过蒸发作用将纸幅的含水量降低到所需水平。
应该了解的是，成形织物、压榨织物及干燥织物在造纸机上都采取无端环(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，纤维浆连续地沉积到成形织物上，而刚生产出的纸张在离开干燥部后就被连续地卷绕到辊筒上。
本发明主要涉及用于压榨部的压榨织物。压榨织物在造纸过程中起关键性作用。如前文所提到的，其一项功能是支撑并载运所制造的纸品通过压榨压区。
压榨织物也参与了纸幅表面的整饰过程。就是说，将压榨织物设计成具有光滑表面以及均匀回弹性的结构，使得在穿过压榨压区的过程中，赋予纸张光滑无痕的表面。
或许最为重要的是，在压榨压区，压榨织物吸收从湿纸中榨出的大量水。为了实现这种功能，在压榨织物中必须确实具有一定的空间用于走水，这个空间通常称为空隙容积，以及织物在其整个有效使用期必须具有适当的对水的渗透性。最后，在纸离开压榨压区时，压榨织物必须能够避免从湿纸中吸收的水又返回纸中而将其回湿。
现有造纸织物采用广泛、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，将织物安装在造纸机上。通常，造纸织物包括针刺有精细非织造纤维材料的机织底布。底布可由单丝纱线、捻合单丝纱线、复丝纱线或捻合复丝纱线织成，并且可是单层的、多层的或层合的。纱线通常由在纸机织物技术领域中的技术人员为此目的而使用的合成聚合树脂中的任何一种挤出而成，例如聚酰胺及聚酯树脂。
机织底布本身具有不同的形式。例如，其可织成环形，或者先平织然后用机织接缝将其转变为闭合的形式。或者，其可通过公知的经过改进的环形织造工艺来制造，其中底布的横向边缘设有使用其机器方向(MD)纱线所形成的接缝环。在这种工艺中，MD纱线在织物的横向边缘之间连续地来回交织，在各边缘处折返并形成接缝环。以这种方式生产的底布，在安装于造纸机时设置成环状形式，并因此被称为机上可缝合织物。为了把这种织物放置为环状形式，需要把两个横向边缘拉到一起，两个边缘上的接缝环互相交叉，然后用接缝针或销线穿入指状交叉的接缝环所形成的通道中。
此外，机织底布可通过下述方式层合而成：将至少一层底布放置于由另一层底布所形成的无端环内，然后针刺短纤维毛层穿透这些底布，以将其彼此连接。一层或两层机织底布可为机上可缝合类型。
总而言之，机织底布通常呈无端环的形式，或者可缝合成此种形式，其在纵向环绕测量时具有规定长度，而在横向跨越测量时具有规定宽度。因为造纸机的结构变化很多，因此纸机织物制造商必须将织物和其它纸机织物做成所需要的尺寸，以配合客户所用造纸机中的具体位置。毋庸多说，因为每一织物通常必须按定单制作，因此这个需求使生产流程很难流水化。
响应这种更快更有效地生产具有各种长度及宽度的压榨织物的需要，近年来使用螺旋技术来生产压榨织物，该螺旋技术在共同转让给Rexflet等人的美国专利No.5,360,656中进行了披露，其所教导的内容以引用方式并入本文。
美国专利No.5,360,656所示出的压榨织物包括底布，该底布具有一层或多层针刺进其中的短纤维材料。该底布包括至少一层由机织物螺旋缠绕带构成的层，该螺旋缠绕带具有小于底布宽度的宽度。底布在纵向、或机器方向上是环形的。螺旋缠绕带的纵向螺纹与压榨织物的纵向成一定角度。机织物带可在这样的织布机上平织而成，该织布机比通常用于生产纸机织物的织布机窄。
底布包括多个较窄的机织物带螺旋地缠绕并连接的捻圈。该织物带由纵向纱(经纱)及横向纱(纬纱)机织而成。螺旋缠绕织物带的相邻捻圈可彼此邻靠，并且这样产生的螺旋形连续接缝可通过缝纫、缝合、熔合、熔接(例如超声波熔接)或胶粘来进行闭合。另外，邻接螺旋捻圈的相邻纵向边缘部分可重叠布置，只要该边缘具有减薄的厚度，以致不在重叠区域引起厚度的增加。另外，纵向纱之间的间隔可在带的边缘处增加，所以，当邻接螺旋捻圈被重叠布置时，在重叠区域内的纵向螺纹之间的间隔可不变。
在任何情况下，都得到了无端环形式的机织底布，其具有内表面、纵向(机器)方向及横向(横机器)方向。然后，将机织底布的横向边缘修边，以使其平行于底布的纵向(机器)方向。机织底布的机器方向与螺旋形连续接缝之间角度可较小，即通常小于10°。同理，机织物带的纵向纱(经纱)与机织底布的纵向(机器)方向形成同样的相对较小角度。类似地，垂直于纵向纱(经纱)的机织物带的横向纱(纬纱)与机织底布的横向(横机器)方向形成同样的相对较小的角度。简而言之，机织物带的纵向纱(经纱)或横向纱(纬纱)与机织底布的纵向(机器方向)或横向(横机器方向)都不平行。
在美国专利No.5,360,656所示的方法中，将机织物带缠绕在两个平行滚筒上以装配成机织底布。应该认识到，通过将机织物带的较窄条带螺旋地缠绕在两个平行滚筒上，可提供多种宽度及长度的环形底布，特定环形底布的长度由机织物带的每个螺旋捻圈的长度确定，而宽度由机织物带螺旋捻圈的数量确定。从而可避免如现有情况那样，必须按订单机织具有确定长度及宽度的完整底布。而是可用窄至20英寸(0.5米)的织布机来制造机织物带，但为了切合实际起见，优选采用宽度从40-60英寸(1.0-1.5米)的常规织布机。
美国专利No.5,360,656还示出了包括底布的压榨织物，该底布有两层，每一层底布由机织物的螺旋缠绕带构成。这两层都采取无端环的形式，一层在另一层所形成的无端环内。优选的是，在一层内机织物螺旋缠绕带缠绕的方向与另一层内机织物带的相反。换句话说，更具体地，在一层内的螺旋缠绕带限定右手螺旋，而另一层内的限定左手螺旋。在这样两层的层叠底布中，两层的每一层内的机织物带的纵向纱(经纱)与机织底布的纵向(机器)方向形成相对较小的角度，以及在一层内的机织物带的纵向纱(经纱)与在另一层内的机织物带的纵向纱(经纱)形成一定角度。类似地，两层的每一层内的机织物带的横向纱(纬纱)与机织底布的横向(横机器)方向形成相对较小的角度，以及在一层内的机织物带的横向纱(纬纱)与在另一层内的机织物带的横向纱(纬纱)形成一定角度。简而言之，在任一层内的机织物带的纵向纱(经纱)或横向纱(纬纱)与底布的纵向(机器方向)或横向(横机器方向)都不平行。此外，在任一层内的机织物带的纵向纱(经纱)或横向纱(纬纱)都不与在另一层内的平行。
结果，美国专利No.5,360,656中所示的底布没有限定的机器或横机器方向纱线。而是，纱线系统位于与机器方向和横机器方向成斜角的方向上。具有这种底布的压榨织物可被称为多轴压榨织物。现有技术的标准压榨织物具有三个轴：一个在机器方向(MD)，一个在横机器方向(CD)，还有一个在穿过织物厚度的Z方向，而多轴压榨织物除了具有这三个轴外，还具有至少两条以上由在其螺旋缠绕层或多个层中纱线系统的方向限定的轴。此外，在多轴压榨织物的Z方向上有多条流动路径。因而，多轴压榨织物具有至少五个轴。与具有纱线系统彼此平行的底布层的压榨织物相比，由于其多轴结构，在造纸过程中在压榨压区受到压榨时，具有一层以上的多轴压榨织物对重叠集中(nesting)及/或塌陷具有较高的抵抗力。
无论织物的应用或成形方式如何，织物必需具有一定性能，尤其是脱水功能，例如(1)吸收大量在压榨压区从纸幅压出的水，(2)可于压榨织物的反侧或非纸幅侧，将水释放至通风压机辊，(3)将水释放至辅助抽取脱水装置，以及(4)维持可透性，让水及空气二者皆可流入及流经织物。
织物的通透程度随其使用时间而持续降低。除了纤维料浆之外，纸浆通常含有例如填料水洗砂、沥青及聚合物材料等添加剂，可能阻塞织物的通透空间。使用循环利用的织物可能导入相当量污染物，污染物呈墨水、粘合剂、焦油以及聚合物材料的形式，污染物可能阻塞织物的通透空间。此外，织物有时由多层组成，因而对污染问题更敏感。
因此需要具有改良耐污程度的织物。现有技术提出一种解决方法是在织物组成中使用耐污纱。但未能证实全然满意，原因在于此种纱所提供的耐污性时效短及/或无效。另一种解决方法要求涂覆或处理造纸织物来改良耐污性。再度，此种方法未能完全成功，原因在于涂料所提供的耐污性时效短及/或无效。
涂覆或处理的常见问题为已知涂料的本身会减少织物透过性，结果导致水分去除能力减小这种不希望的结果，而水分去除能力是压榨织物的主要功能。因此重要地是，任一种施加于压榨织物的涂料需尽可能减少降低透过性。
美国专利5,207,873及5,395,868描述造纸织物，其宣称对污染物的粘着有持久抗性。织物用主要成分为四氟乙烯、聚氨酯共聚物及聚丙烯酰胺的溶液涂覆。
但施加此种涂料或使用此种涂料的困难之一是使涂料在结构中定位，让涂料可以以最佳方式发挥其功能。例如，若涂料分布于单丝整个截面，则含于单丝本体内部的涂料无法提供任何有用的防污功能。存在于如此所制造单丝表面的涂料、或位于编织表面的涂料可提供良好防污功能，而包含在单丝内部的涂料经由磨蚀而暴露出时，也可提供其功能。含在单丝内部的涂料有相当比例未能付诸实际应用，原因在于，在织物磨耗过程中，单丝内部的涂料未曾暴露于表面上。除了此种涂料利用方法不够理想外，相对于通常用来制造纸机织物以及相关应用单丝的基底材料来说，该涂料方式成本高，也使材料成本相对于产品效能及效果而言较高。
本发明涉及一种可克服现有技术缺点的耐污压榨织物，以及形成此种压榨织物的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于造纸机压榨部的压榨织物，该织物在其整个使用寿命具有改良的耐污性。
本发明的又一目的是提供一种经涂覆的织物，藉由涂覆可实现最佳效果，同时最小化涂覆施加量。
本发明的又一目的是提供一种不会明显影响织物透过性的涂料。
本发明的又一目的是提供一种可实现前述目的的纸机织物涂料。
本发明为一种用于造纸机的经涂覆织物，其具有改良的耐污性，且可持续维持于织物的整个使用寿命。
本发明为一种经涂覆的压榨织物，包括：底层；至少一层纤维毛层，其附加于该底层；含氟聚合物涂料，其施加于该纤维毛层及底层。可将纤维毛层附加层施加于涂覆后的织物。
本发明的另一实施例，一种中间压榨织物结构，包括：
底布结构窄条，其在成品态比压榨织物窄；
至少一层纤维毛层，附加于该底布结构条带；以及
含氟聚合物层，施加于该纤维毛层及该底层。
经由实施美国专利5,360,656所教导的构成技术，中间压榨织物结构条带可并排放置，条带边缘接合在一起。优选条带宽度为0.5米至1.5米。条带并排放置的数量依据成品压榨织物所需宽度而决定。在结构成形为其所需宽度时，纤维毛层附加层可施加于织物且附加于其上，例如通过针刺、粘合剂粘合或本领域技术人员已知的技术而附加于织物上。
应理解，极长的条带可成形为窄条，且放置于进料辊上。通过由将条带由辊送出，以并排放置方式，将条带套住彼此以预选距离设定的平行轴，可制造成具有所需最终尺寸的压榨织物。
经由将含氟聚合物施加于压榨织物结构条带，本发明可避免与任何有限的涂料储存寿命、以及任何未使用的树脂废弃问题相关。涂覆宽度明显得到缩小，从而缩小涂覆装置的尺寸。由于这种改良，可提高对涂覆过程的控制程度。
适用的含氟聚合物包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯三氟氯乙烯(polyethylene chlorotrifluoroethylene，PECTFE)及其它以商品名特富龙(Teflon，杜邦公司)出售的含氟聚合物。
观察到大部分聚合物污染物减小了空隙容积，因而降低水的排除，大部分聚合物污染物集中于基底结构。一般认为在造纸机上操作时，压榨织物毛层外层的洁净程度由高压清洁喷淋头所提供的机械能而维持，该能量快速通过织物厚度方向耗散。在基底结构最上表面，即实际上介于具有不同特殊表面的两种织物成分(例如基底纱及短纤)间的界面区，底布最上表面接受到来自喷淋头的机械能实质上小于织物上区所接受的。如此，造成各种凝胶物质及化学物质附聚的内聚能，以及经该物质附加于织物的粘着力，在下织物区受到的破坏不足以妨碍其成形。相信此种现象为现有技术在尝试改良耐污性时所未曾考虑。也相信经由将含氟聚合物设置于底布上或接近底层，压榨织物将在最需要的位置表现出绝佳的耐污程度。
本发明独特的各种新颖性特征特别指明于所附权利要求中，且构成本发明所披露内容的一部分。为了更明白了解本发明，将参照下述描述，说明通过使用本发明所达到的操作优点及特定目的，下述描述中举例说明本发明的优选实施例。
具体实施方式
在本发明的第一实施例中，藉常规技术例如机织、针织、螺旋卷绕纱阵列或聚合物加孔膜等技术制造的全宽底布结构或底布层，使用常规针刺设备，用全部毛层成分的一部分进行针刺。一部分一词表示最初一层或多层毛层施加于底布。此处使用的基底结构或底层组成包括织造物及非织造物，例如针织物、挤出网眼织物、螺旋连接织物、MD纱阵列或CD纱阵列，以及织造材料及非织造材料的螺旋卷绕条带。这种基材可包括单丝纱、捻合单丝纱、复丝纱、或捻合复丝纱，且可为单层、多层或层合。纱典型由本领域内技术人员用于此项目的任一种合成聚合物树脂挤出形成，例如聚酰胺树脂及聚酯树脂。
结构无需为环状，但优选的，结构为机器上可缝合(OMS)结构，并且在部分针刺之后可卷取，以供之后加工。在这种部分针刺完成后，含氟聚合物耐污涂料藉常规接触辊/真空辊/真空槽方法施加，或藉计量剂量喷涂施加。
适用的含氟聚合物包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯三氟氯乙烯(PECTFE)及其它以商品名特富龙(杜邦公司)出售的含氟树脂。
在施加耐污涂料后，根据需要，可使用热空气来加速干燥。这样，提供了一种中间压榨织物结构，其具有耐污性能，位于基底结构及/或初层或纤维毛层。压榨织物结构随后经由下述方式完成，针刺至少一层附加纤维毛层，进行其它处理步骤，例如打开接缝、洗涤、干燥以及最终尺寸确定。
经由制造一种压榨织物，其中涂料施加于已经针刺到底布的纤维毛层初层，该涂料位于可最有效减少织物污染的位置。
以重量-重量为基准，织物涂料配方含有5％至约50％固型物，以未经涂覆的织物重量为基准，添加质量为0.1％至10.0％。添加质量百分比为：
100×(干燥经涂覆织物基重-干燥未经涂覆织物基重)/(干燥未经涂覆织物基重)
通常当涂料的固型物含量减少时或涂料添加质量减少时，经涂覆织物可保有高度的原有透过性。水，即水基涂料的优选稀释剂，可用来降低固型物含量，从而降低添加质量百分比。发现固型物含量在10％至15％(w/w)范围或添加质量在1％至3％范围的涂料配方的织物，可高度维持其原有透过性。换言之，可维持原有透过性的约90％-99％，此乃优选。换言之，作为涂覆的结果，透过性只降低约1％-10％。典型地，涂料可通过接触辊施加装置接着用真空槽而施加于织物，但织物也可以任一种常规方式涂覆，涂覆方式包括浸泡于涂料浴内、刀涂或杆涂技术、橡皮辊涂、喷涂、槽涂施加装置及刷涂施加装置。使用接触辊施加为有效。涂料可于单次通过时施加，或涂料可以在多次通过时施加。随后的处理要求去除过量材料，然后遵照特定材料制造商的指示进行干燥或硬化涂料。
本发明的另一实施例中，窄底布结构条带(亦即结构宽度小于最终造纸机用织物宽度)可经由将纱通过机织、针织、螺旋缠绕制备，或藉加孔聚合物膜制备，来提供前述基底结构。本文所用术语“条带”指一片材料大致上长度大于宽度，条带宽度唯一上限为其窄于最终底布宽度。例如条带宽度可为0.5米-1.5米，而最终压榨织物宽度可为10米或10米以上。全部毛层的一部分(如前文说明)使用常规针刺设备藉针刺而附加于底布的窄条。在部分针刺完成后，籍常规接触辊、真空辊、真空槽方法、或藉计量剂量喷涂法，将耐污涂料施加于结构。施加耐污涂料后，若有需要，可使用热风来加速干燥。涂覆后，窄基底基材可于涂覆后卷起来等候后来的加工使用。简言之，制造了一种部分压榨织物结构，其在基底结构及/或在纤维毛层的初层具有耐污性能。部分压榨织物结构可根据美国专利5,360,656所教导内容来制造全宽压榨织物。
通过以“窄”相将耐污涂料施加于基底结构，了解基底结构的涂料吸收、及备料长度，可实现涂料的精准耗用。这样，可免除由使用全宽涂覆施加而导致的储存寿命以及废弃问题，同时将涂料置于织物内部最有效位置。其它优点是，有效所需涂覆总量减少，从而对织物的渗透性及去水性能产生的负面影响极小。
由此可实现本发明的目的和优点，尽管本文详细描述披露了优选实施例，但本发明的范围并不受此限制；本发明的范围将由所附权利要求决定。

Claims (27)

1.一种造纸机压榨织物，包含：
基底结构；
至少一层纤维毛层，附加于所述基底结构；
至少一层含氟聚合物，施加于所述纤维毛层；以及
第二层纤维毛层，施加于纤维毛层第一涂覆层上，以及附加于所述基底结构。
2.根据权利要求1所述的织物，其中干燥时，以织物质量为基准，涂料添加质量为0.1％至10.0％。
3.根据权利要求1所述的织物，其中干燥时，以织物质量为基准，涂料添加质量为0.1％至3.0％。
4.根据权利要求1所述的织物，其中所述含氟聚合物为PTFE。
5.根据权利要求1所述的织物，其中所述含氟聚合物为PVDF。
6.根据权利要求1所述的织物，其中所述含氟聚合物为PCTFE。
7.根据权利要求1所述的织物，其中将纤维毛层针刺于所述基底结构。
8.根据权利要求1所述的织物，其中利用喷涂施加所述含氟聚合物。
9.根据权利要求1所述的织物，其中利用接触辊施加装置施加所述含氟聚合物。
10.根据权利要求1所述的织物，其中将纤维毛层施加于所述基底结构两侧。
11.根据权利要求1所述的织物，其中所述基底结构选自主要由织造物或非织造物组成的组，例如螺旋连接织物、MD纱或CD纱阵列、针织物、挤出网眼织物、或材料条带，该材料条带最终螺旋卷绕而形成一种具有宽度大于条带宽度的基材。
12.一种用于构成成品压榨织物的中间压榨织物结构，包含：
基底结构条带，其宽度小于成品压榨织物宽度；
至少一层纤维毛层，其附加于所述基底结构条带；
含氟聚合物层，其施加于所述纤维毛层及所述基底结构。
13.一种压榨织物，由根据权利要求12所述的中间压榨织物结构构成，其中所述压榨织物如下构成：
多个中间基底结构条带，以并排方式布置，所述中间压榨织物条带彼此在其边缘连接，以提供压榨织物结构；以及至少一个附加纤维毛层，附加于所述压榨织物结构。
14.根据权利要求12所述的中间压榨织物结构，其中所述中间基底结构具有的长度尺寸大于所述成品压榨织物长度。
15.根据权利要求14所述的中间压榨织物结构，其中所述中间压榨织物结构储存于卷轴上。
16.根据权利要求14所述的压榨织物，其中所述压榨织物由单片中间基底结构卷绕于两根平行辊构成，该两根平行辊设置成彼此隔开预选距离，以及其中，中间压榨织物结构捻圈以并排布置方式环绕所述辊设置，以及各捻圈边缘彼此连接。
17.根据权利要求11所述的织物，其中纤维毛层施加于所述基底结构两侧。
18.根据权利要求11所述的织物，其中所述基底结构选自主要由织造物或非织造物组成的组，例如螺旋连接织物、MD纱或CD纱阵列、针织物或挤出网眼织物。
19.一种形成造纸机压榨织物的方法，包括下列步骤：
提供基底结构；
将一层短纤针刺于所述基底结构；以及
以含氟聚合物涂覆所述经过针刺的基底结构。
20.根据权利要求19所述的方法，进一步包含将第二层纤维针刺于所述基底结构的步骤。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述含氟聚合物为PTFE。
22.根据权利要求19所述的方法，其中所述含氟聚合物为PVDF。
23.根据权利要求19所述的方法，其中所述含氟聚合物为PECTFE。
24.根据权利要求19所述的方法，其中利用喷涂施加所述含氟聚合物。
25.根据权利要求19所述的方法，其中利用接触辊施加装置施加所述含氟聚合物。
26.根据权利要求19所述的方法，其中将短纤层针刺到所述基底结构的两侧。
27.根据权利要求19所述的方法，其中所述基底结构选自主要由织造物或非织造物组成的组，例如螺旋连接织物、MD纱或CD纱阵列、针织物、挤出网眼织物、或材料条带，该材料条带最终螺旋卷绕而形成一种具有宽度大于条带宽度的基材。
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