專利名稱：具有填充紗的多層成形織物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及造紙技術。更具體地說，本發(fā)明關于一種可供用于造紙機成形部的成形織物。
背景技術：
造紙過程中，在造紙機成形部，通過將纖維漿沉積到移動的成形織物上形成纖維素纖維網(wǎng)，纖維漿也就是纖維素纖維的水分散體。漿體中大量的水通過成形織物排出，而纖維素纖維網(wǎng)則留在成形織物的表面上。
剛形成的纖維素纖維網(wǎng)從成形部進入壓榨部，壓榨部包括一系列壓榨壓區(qū)。纖維素纖維網(wǎng)被壓榨織物支撐，或者通常情況下位于兩層這樣的壓榨織物之間，穿過壓榨壓區(qū)。在壓榨壓區(qū)中，纖維素纖維網(wǎng)受到壓縮力的作用，該壓縮力將水從網(wǎng)中擠出，并使網(wǎng)中的纖維素纖維彼此粘附，使得纖維素纖維網(wǎng)轉變?yōu)榧埛?。水由該一層壓榨織物或多層壓榨織物所吸收，并且理想的情況是不回到紙幅中去。
紙幅最終進入干燥部，干燥部包括至少一個可轉動的干燥轉鼓系列或烘筒系列，這些轉鼓或烘筒由蒸汽在內部進行加熱。干燥織物引導剛形成的紙幅以彎曲路徑依次繞行該系列中的每個轉鼓，且干燥織物將紙幅緊貼在轉鼓的表面。加熱的轉鼓通過蒸發(fā)作用將紙幅的含水量降低到所需水平。
應該了解的是，成形織物、壓榨織物及干燥織物在造紙機上都采取無端環(huán)(endless loop)的形式，并且都起到傳送帶的作用。應該進一步了解的是，紙張生產(chǎn)是一種以相當快的速度進行的連續(xù)過程。也就是說，在成形部，纖維漿連續(xù)地沉積到成形織物上，而剛生產(chǎn)出的紙張在離開干燥部后就被連續(xù)地卷繞到輥筒上。
織造織物采取許多不同的形式。例如，可將織造織物織成環(huán)形，或者先平織然后用接縫將其轉變?yōu)榄h(huán)狀形式。
本發(fā)明具體涉及在成形部使用的成形織物。在紙張生產(chǎn)過程中，成形織物起到關鍵的作用。如上所示，其功能之一是形成紙幅并將所生產(chǎn)的紙產(chǎn)品運送到壓榨部。
然而，成形織物還需要處理除水及紙幅形成效果的問題。即，成形織物被設計來讓水穿過(即控制排水速率)，同時又防止纖維及其它固體隨水穿過。如果排水發(fā)生得過快或過慢，紙幅品質及機器效率都會受影響。為了控制排水，因此成形織物中用于排水的空間必須經(jīng)過適當?shù)脑O計，該空間通常稱為空隙容積。
當前的成形織物采用廣泛、多樣的形式設計來制造，以滿足造紙機需要，根據(jù)制造的紙張的等級，將其安裝在造紙機上。通常，成形織物包括一般由單絲織成的底布，并且可以是單層或多層。紗線通常由在造紙機織物技術領域中的普通技術人員為此目的而使用的幾種合成聚合樹脂中的任意一種擠出而成，例如聚酰胺樹脂及聚酯樹脂。
成形織物設計還包括兼顧所需要的纖維支撐性與織物穩(wěn)定性。細網(wǎng)孔織物可提供所需的紙張表面特性，但此種設計會缺乏所需的穩(wěn)定性，造成織物使用壽命短。與此相反，粗網(wǎng)孔織物提供了織物穩(wěn)定性并延長使用壽命，卻犧牲了纖維支撐性。為了使設計損失最小化、并達到最佳的支撐性及穩(wěn)定性，因此研發(fā)出多層織物。例如，在雙層及三層織物中，成形面為了支撐性而設計，而磨面為了穩(wěn)定性和排水而設計。
此外，三層設計可允許織物成形面與磨面獨立織造。由于此種獨立性，三層設計可提供高水平的纖維支撐性以及最佳的內部空隙容積。因此，相對于單層及雙層設計而言，三層可明顯改善排水。
基本上，三層織物是由兩個以接結紗接合的成形層與磨損層織物所構成。此接合對織物整體結構完整性是非常重要的。三層織物所具有的一個問題是兩層體在經(jīng)歷一段時間后相對滑移，從而造成織物斷裂。此外，接結紗會破壞成形層的結構，而造成紙痕。參見，例如，Osterberg(美國專利4,501,303)，該專利的內容在此以引用方式并入本文。為了進一步改善織物完整性及紙幅支撐性，使用接結紗對來制造三層織物。這些接結紗對以各種組織圖案和投梭順序織入織物結構。參見，例如，Seabrook等人(美國專利5,826,627)和Ward(美國專利5,967,195)，上述專利的內容在此以引用方式并入本文。
如上文所述，該織物作為連續(xù)帶安裝，且以相當可觀的速度旋轉穿過造紙機。因此當造紙機運作速度加快時，很重要的是，成形織物具有良好的橫向(CD)穩(wěn)定性，以使紙幅具有可接受的外表。在現(xiàn)有技術中，使用三層堆疊緯紗(TSS，triple stacked shute)的理念來達成。三層堆疊緯紗(TSS)織物是于成形面緯紗與磨面緯紗之間添加一根橫向(CD)緯紗，以供用為橫向(CD)穩(wěn)定物。已有數(shù)件密切相關的專利披露了三層堆疊緯紗(TSS)設計，例如JP6-4953、美國專利4,379,735、美國專利4,941,514、美國專利5,164,249、美國專利5,169,709及美國專利5,366,798。上述專利的內容在此以引用的方式并入本文。
三層堆疊緯紗(TSS)理念的一項缺點是其設計會令織物添加額外的厚度及空隙容積，而不利地影響造紙機的抽氣組件的效率。這是因為抽氣組件在開始脫除紙幅水分之前，必須先排除織物空隙的水分。因此，要求成形織物降低織物的空隙容積且同時不增加厚度。
此外，需要多層織物具有更強的橫向穩(wěn)定性及硬挺性，以避免橫向收縮，以改善紙幅成形及外觀。
本發(fā)明是一種具有橫向(CD)填充紗線添加至磨面的多層成形織物。此填充紗線會增加織物的橫向(CD)穩(wěn)定性及大幅降低空隙容積，而不會增加織物厚度，并且不會明顯破壞織物透氣性。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明是一種成形織物，且其可被應用于造紙機的成形部、壓榨部及干燥部。
本發(fā)明是一種多層成形織物，本發(fā)明多層成形織物具有由橫向(CD)緯紗所構成的頂層及底層。在雙層織物的情形中，縱向(MD)經(jīng)紗被織于由橫向(CD)緯紗所構成的頂層與底層之間。在三層織物的情形中，頂層經(jīng)紗被織造于由橫向(CD)緯紗所構成的頂層，底層經(jīng)紗被織造于由橫向(CD)緯紗所構成的底層，且兩層由接結緯紗或接結經(jīng)紗接結在一起。橫向(CD)填充紗線被織造入相鄰的底層橫向(CD)緯紗之間。此填充紗線會降低織物空隙容積，而不會明顯破壞織物透氣性或增加織物厚度。頂層是織物成形面，底層是織物磨面。
本發(fā)明的其他方面包括此填充紗線也可增加織物的橫向(CD)穩(wěn)定性及接縫強度，以及減少磨面緯紗側向位移。
現(xiàn)將參照附圖，對本發(fā)明進行更完整詳細的描述，


如下。

為了更完全地了解本發(fā)明，參照下述說明及附圖，其中圖1A與圖1B圖示根據(jù)本發(fā)明教示織造的多層織物的a)成形面視圖與b)磨面視圖；圖2圖示緯紗比例是1∶1的現(xiàn)有技術多層織物特例的剖面圖；圖3A與圖3B圖示a)緯紗比例是2∶1的現(xiàn)有技術多層織物特例的剖面圖，以及b)緯紗比例是2∶1的本發(fā)明多層織物特例的剖面圖；圖4A與圖4B圖示a)緯紗比例是2∶1的現(xiàn)有技術多層織物特例的剖面圖，以及b)緯紗比例是2∶1的本發(fā)明多層織物特例的剖面圖；以及圖5A與圖5B圖示a)緯紗比例是2∶1的現(xiàn)有技術多層織物特例的剖面圖，以及b)緯紗比例是2∶1的本發(fā)明多層織物特例的剖面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明是一種多層造紙織物，此織物可供用于造紙機成形部，且此織物具有由橫向(CD)緯紗所構成的頂層，以及由橫向(CD)緯紗所構成的底層。此頂層(成形層)與底層(磨損層)被織在一起，來形成多層織物。橫向(CD)填充紗線添加于相鄰的磨面緯紗之間。此填充紗線可有效降低織物的絕對空隙容積，而不明顯影響織物排水性能。本發(fā)明織物的一項顯著優(yōu)點是，提高在造紙機濕階段的抽氣效率。填充紗線藉由填充織物磨面的部分空隙來達成此種效能，而不會明顯破壞織物透氣性或增加織物厚度。添加填充紗線亦會增加織物的橫向(CD)穩(wěn)定性及接縫強度，以及減少磨面緯紗側向位移。
多層成形織物可以呈多種形式存在。較諸單層織物而言，多層成形織物的一項優(yōu)點是，可以穩(wěn)定地在織物成形面使用少量橫向(CD)緯紗來達成最佳的形成紙幅條件，以及在成形織物磨面使用多量橫向(CD)緯紗，來使成形織物具有穩(wěn)定性及使用壽命。圖2是緯紗比例是1∶1的現(xiàn)有技術多層織物實例的剖面圖。此圖顯示1根較小的成形面緯紗200會搭配1根較大的磨面緯紗201。此織物緊密且具有低空隙容積。不幸地，由于此磨面緯紗直徑大于成形面緯紗直徑，因此該織物朝向成形面的磨面會“填滿”緯紗，而導致成形面緯紗不是形成紙幅最佳條件的最佳數(shù)目。
圖3A是緯紗比例是2∶1的現(xiàn)有技術多層織物實例的剖面圖。此示2根較小的成形面緯紗300會搭配1根較大的磨面緯紗301。此實例較諸圖2織物的優(yōu)點是增加更多的成形面緯紗，藉此先填充成形面，且同時達到形成紙張的最佳條件。較大的磨面緯紗可增加穩(wěn)定性及使用壽命。然而，較大的磨面紗線會使織物增加厚度以及增加空隙容積。圖3B織物類似圖3A織物，但此圖3B織物于相鄰的磨面緯紗之間添加1根直徑小于磨面緯紗的填充紗線302。此填充紗線填充磨面緯紗之間的部分孔隙，從而降低織物的空隙容積。由于填充紗線添加于相鄰的磨面緯紗之間，因此不會影響織物的厚度。
參照本發(fā)明教導來制造樣品成形織物。圖1顯示根據(jù)本發(fā)明教示來織造的織物的a)成形面視圖與b)磨面視圖。在圖1A與圖1B中，織物顯示為垂直方向是縱向(MD)，因此圖中橫向延伸的是橫向(CD)紗線。于同一織物中，圖1A所顯示的成形面是簡單的平紋組織圖案。成形面緯紗100被用來支撐纖維及形成紙幅。此圖例織物磨面層具有橫向(CD)填充緯紗102，此填充緯紗填充于各磨面橫向(CD)緯紗101之間。橫向(CD)填充緯紗102在圖1B中被加強標示。
圖1A與1B所顯示的織造圖案僅為本發(fā)明具體例。本發(fā)明并不限制于此種圖案，實際上本發(fā)明涵蓋多種織造圖案。
圖4A與圖5A是顯示緯紗比例是2∶1的現(xiàn)有技術多層織物附加實例的剖面圖。圖中，2根較小的成形面緯紗400、500搭配1根較大的磨面緯紗401、501。圖4B與圖5B織物分別類似于圖4A與圖5A織物，但圖4B與圖5B織物在相鄰的磨面緯紗之間添加1根填充紗線402、502。此填充紗線填充磨面緯紗之間的部分孔隙，從而降低織物的空隙容積。由于填充紗線添加于相鄰的磨面緯紗之間，因此不會影響織物的厚度。
根據(jù)本發(fā)明的織物優(yōu)選僅包含單絲紗，優(yōu)選為聚酯、聚酰胺或其他聚合物，例如聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。也可使用雙組份紗或皮/芯紗。對于任一紗線而言，可使用本領域普通技術人員所了解的任意聚合物組合。橫向(CD)及縱向(MD)紗線可以具有一種或多種不同直徑的圓形橫截面形狀。此外，除了圓形橫截面形狀之外，一種或數(shù)種紗線可以具有其他的橫截面形狀，例如矩形橫截面形狀或非圓形橫截面形狀。也可使用復絲或纜線。
對于本領域技術人員來說，可以容易地對上述實施方案進行多種修改和改進，或應用于其它領域，而不偏離本發(fā)明的目的、精神和范圍。所有這些改動均在本發(fā)明權利要求范圍內。
權利要求
1.一種造紙織物，包括由橫向(CD)緯紗所構成的頂層以及由橫向(CD)緯紗所構成的底層，二者織造一起形成多層織物；以及所述底層具有橫向(CD)填充紗線，該橫向(CD)填充紗線直徑小于磨面緯紗直徑，且該橫向(CD)填充紗線被織入相鄰的橫向(CD)緯紗之間；藉此，該橫向(CD)填充紗線降低所述織物的空隙容積，且不會明顯破壞織物透氣性或增加織物厚度。
2.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中縱向(MD)經(jīng)紗與所述頂層橫向(CD)緯紗構成所述織物的成形面，以及，縱向(MD)經(jīng)紗與所述底層橫向(CD)緯紗構成所述織物的磨面。
3.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中成形面橫向(CD)緯紗與底面橫向(CD)緯紗的比例大1∶1。
4.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中所述頂層是以平紋組織圖案織造的紙幅成形層。
5.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中所述填充紗線增加了所述織物的橫向(CD)穩(wěn)定性。
6.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中所述填充紗線增加了所述織物的接縫強度。
7.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中所述填充紗線減少了所述磨面緯紗側向位移。
8.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中至少部分縱向(MD)紗線是聚酰胺、聚酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)紗線中的一種。
9.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中至少部分所述橫向(CD)紗線是聚酰胺、聚酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)紗線中的一種。
10.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中所述織物是成形、壓榨、或干燥類型的織物。
11.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中任一縱向(MD)經(jīng)紗、橫向(CD)緯紗、或填充紗線具有圓形橫截面形狀、矩形橫截面形狀或非圓形橫截面形狀。
12.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中任一縱向(MD)經(jīng)紗、橫向(CD)緯紗、或填充紗線是復絲或纜線。
全文摘要
一種造紙織物，可供用于造紙機成形部，此織物具有由橫向(CD)緯紗所構成的頂層及底層。該頂層(成形面)與底層(磨面)被織到一起，形成多層織物。橫向(CD)填充紗線被織入相鄰的磨面緯紗之間。該填充紗線會降低織物磨面的空隙容積，且不會明顯破壞織物透氣性或增加織物厚度。填充紗線的布置亦會增加織物的橫向(CD)穩(wěn)定性及接縫強度，以及減少磨面緯紗側向位移。
文檔編號D21F1/00GK1784522SQ200480012547
公開日2006年6月7日 申請日期2004年4月30日 優(yōu)先權日2003年5月9日
發(fā)明者查德·阿龍·馬丁 申請人:阿爾巴尼國際公司