專(zhuān)利名稱(chēng)：聚合物在工業(yè)織物上選擇性沉積的控制方法以及工業(yè)織物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明部分涉及造紙技術(shù)，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種在造紙機(jī)上用于在其上造紙的織物，一般稱(chēng)之為紙機(jī)織物。本發(fā)明還涉及通過(guò)例如水刺法制造非織造物和非織造織物，具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及所謂的工業(yè)織物，非織造物和非織造織物在其上制成。再更具體地說(shuō)，本發(fā)明是關(guān)于通過(guò)使聚合樹(shù)脂材料受控地沉積在織物上，以提供具有所需功能特性的織物。
背景技術(shù)：
如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，在造紙機(jī)成形部中，造紙過(guò)程首先是將纖維漿即纖維素纖維的水分散液沉積到移動(dòng)的成形織物上。在此過(guò)程中，漿體中大量的水分通過(guò)成形織物排出，而纖維網(wǎng)則留在成形織物的表面上。
剛形成的纖維網(wǎng)從成形部進(jìn)入壓榨部，壓榨部包括一系列壓榨壓區(qū)。纖維網(wǎng)由壓榨織物支撐，或者通常情況下位于兩層壓榨織物之間，通過(guò)壓榨壓區(qū)。在壓榨壓區(qū)內(nèi)，纖維網(wǎng)受到壓縮力的作用，該壓縮力將其中的水分?jǐn)D出，并使網(wǎng)中的纖維成分彼此粘附，使得纖維網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)榧埛睦w維網(wǎng)中擠出的水分由一層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。
纖維網(wǎng)現(xiàn)在為紙幅，最后進(jìn)入干燥部，干燥部至少包括一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的干燥轉(zhuǎn)鼓系列或轉(zhuǎn)筒系列，這些轉(zhuǎn)鼓或轉(zhuǎn)筒由蒸汽在內(nèi)部進(jìn)行加熱。紙幅本身由干燥織物引導(dǎo)著以彎曲路徑依次繞行該系列中的每個(gè)轉(zhuǎn)鼓，且干燥織物將紙幅緊緊地貼在至少部分轉(zhuǎn)鼓的表面。加熱的轉(zhuǎn)鼓通過(guò)蒸發(fā)作用使紙幅的含水量降低至所需的水平。
應(yīng)該了解的是，成形、壓榨及干燥織物都在造紙機(jī)上采用無(wú)端環(huán)(endless loop)的形式，并且都起到輸送帶的作用。應(yīng)該進(jìn)一步了解的是，紙張生產(chǎn)是一種以相當(dāng)快的速度進(jìn)行的連續(xù)過(guò)程。也就是說(shuō)，在成形部?jī)?nèi)，纖維漿連續(xù)地沉積到成形織物上，而剛生產(chǎn)出的紙幅在離開(kāi)位于造紙機(jī)下游末端的干燥部后，就被連續(xù)地卷繞到輥筒上。
非織造產(chǎn)品的生產(chǎn)也為本技術(shù)領(lǐng)域所公知。這類(lèi)織物不經(jīng)過(guò)常規(guī)的紡絲、機(jī)織或針織操作，而直接由纖維制成。取而代之的，這些織物可通過(guò)紡粘法或熔噴法制成，在這些方法中，當(dāng)剛擠出的纖維在擠出后仍為又熱又粘的狀態(tài)時(shí)將其鋪成網(wǎng)狀，從而使其互相粘合形成整塊的非織造網(wǎng)。
非織造產(chǎn)品也可以通過(guò)氣流成網(wǎng)法或梳理操作來(lái)制成，在此操作中，當(dāng)沉積完成后，纖維網(wǎng)通過(guò)針刺或水刺法固結(jié)成非織造產(chǎn)品。在水刺法中，高壓水噴頭垂直向下地將水噴在纖維網(wǎng)上，使纖維互相糾纏在一起。在針刺法中，纖維的纏結(jié)利用往復(fù)運(yùn)動(dòng)的刺針床機(jī)械地達(dá)到，在各針進(jìn)入沖程時(shí)刺針床使纖維網(wǎng)表面上的纖維進(jìn)一步進(jìn)入內(nèi)部。
在此過(guò)程中，環(huán)狀工業(yè)織物起著重要的作用。通常，這些織物是由塑料單絲織成的，但是在非織造物的制造過(guò)程中，當(dāng)溫度條件不能或不適合使用塑料單絲時(shí)，可使用金屬線來(lái)代替塑料單絲。至于作為造紙機(jī)用布時(shí)，這些工業(yè)織物也會(huì)以輸送帶的方式來(lái)操作，這些纖維網(wǎng)會(huì)按照前述的方法以連續(xù)方式成網(wǎng)并固結(jié)。
在上述各種情況中，如果造紙機(jī)或工業(yè)織物在連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中用作環(huán)狀輸送帶，則環(huán)狀織物的內(nèi)表面會(huì)接觸使用該織物的機(jī)器的固定構(gòu)件，并會(huì)由于這些接觸而容易磨損。為延長(zhǎng)織物的使用壽命，織物的內(nèi)表面上會(huì)施加一層耐磨的聚合樹(shù)脂材料。以往，用于施加該涂料的技術(shù)包括噴涂或輕觸輥式涂敷。但這些技術(shù)的缺點(diǎn)是不夠精確，并且會(huì)因?yàn)椴痪磺也皇芸刂频姆绞蕉?fù)面影響織物的滲透性。由于滲透性的局部差異能明顯影響工業(yè)織物上所制成的紙張或非織造產(chǎn)品的品質(zhì)，因此需要一種用于將聚合樹(shù)脂材料的耐磨層施加到環(huán)狀織物內(nèi)表面上的方法，該方法不會(huì)負(fù)面影響其滲透性特征。
同樣地，例如為了改善工業(yè)織物對(duì)其上所制紙張或非織造織物的輸送(handling或conveyance)，還需要在環(huán)狀織物的外表面上施加這種層或涂料，而不會(huì)負(fù)面影響其滲透性。舉例來(lái)說(shuō)，美國(guó)專(zhuān)利5,829,488披露了一種將用于造紙機(jī)的單程干燥部上的干燥織物，該干燥織物是一種在干燥部中有面向紙幅的所謂紙幅面的織物結(jié)構(gòu)。干燥織物在紙幅面上至少有部分紗線是親水性的，以增大干燥織物和紙幅之間的附著力?？赏ㄟ^(guò)將親水性聚合樹(shù)脂材料涂覆在紙幅面上，而制成親水性的紗線。但用常規(guī)方法，即噴涂或輕觸輥式涂敷，很難做到如此操作而不會(huì)負(fù)面影響該織物的滲透性。
最后，還需要一種能以受控方式將聚合樹(shù)脂材料施加至造紙機(jī)或工業(yè)織物上的方法，以在織物的所選區(qū)域中或貫穿整個(gè)表面將其滲透率調(diào)整至所需值?？捎迷摲椒▉?lái)消除局部與織物所需的均勻滲透性之間的差異，或用來(lái)將織物的滲透率調(diào)整至某一所需的均勻值。例如，此前有這樣一種努力，通過(guò)改變織物邊緣處的MD紗支數(shù)(較緊密以降低滲透性)，而使其中央部分具有較低的紗支數(shù)以獲得較高的滲透率，以在橫機(jī)器方向獲得更均勻濕度的形狀，但此方法也有缺點(diǎn)。
本發(fā)明提供一種可滿(mǎn)足這些需求的方法，其中能將聚合樹(shù)脂材料高度控制并精確地施加至造紙機(jī)或工業(yè)織物的表面上，從而不影響其滲透性，并達(dá)到所需效果或者以所需方式來(lái)影響織物，例如改變表面接觸面積和耐磨性，而對(duì)滲透率或?qū)Ρ茸兓?、空隙容積或局部滲透性差異影響最小。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明是一種具有功能特性，例如滲透性或耐磨性的造紙機(jī)或工業(yè)織物的制造方法，其功能特性通過(guò)將聚合樹(shù)脂材料精確地施加至織物表面或內(nèi)部來(lái)控制。該方法包括第一步驟，為織物提供基材。
由至少一個(gè)壓電噴頭將聚合樹(shù)脂材料以平均直徑為10μ(10微米)或更大的液滴沉積在基材的預(yù)選位置上。然后以適當(dāng)?shù)姆椒▽?shù)脂材料定形或固定。
如果所要控制的是耐磨性或紙幅輸送，則預(yù)選位置可以是例如，織物紗線交織而在其表面上形成的結(jié)節(jié)。如果滲透性是所要控制的功能特性，則預(yù)選位置可以是紗線之間的空隙。
然后，可選擇研磨樹(shù)脂材料涂層，以使基材表面上的樹(shù)脂具有均一的厚度，從而改善表面平滑度或增加接觸面積。
現(xiàn)將參照以下附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更完整詳細(xì)的說(shuō)明。


圖1是依據(jù)本發(fā)明的方法制造造紙機(jī)和工業(yè)織物所用裝置的示意圖；圖2是成品織物從圖1裝置離開(kāi)時(shí)所呈現(xiàn)的平面圖；圖3是沉積材料各種代表形狀的立體圖；以及圖4A～C是在紗線之間施加樹(shù)脂的側(cè)視和俯視示意圖；具體實(shí)施方式
根據(jù)本發(fā)明來(lái)制造造紙機(jī)或工業(yè)織物的方法首先要提供基材。通常，基材是由單絲紗線所織成的織物。但更廣泛地，基材也可為機(jī)織物、非織造物、螺旋鏈結(jié)物或針織物，由任何用來(lái)制造紙機(jī)織物的紗線構(gòu)成，或由用來(lái)制造非織造物及非織造產(chǎn)品生產(chǎn)所用工業(yè)織物的紗線構(gòu)成，例如單絲紗線、捻合單絲紗線、復(fù)絲紗線和捻合復(fù)絲紗線。該紗線可由本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員為此目的而使用的聚合樹(shù)脂材料中的任意一種擠出而成。所以，各種聚酰胺、聚酯、聚氨酯、芳香族聚酰胺、聚烯烴族的樹(shù)脂，以及其它樹(shù)脂都可使用。
或者，基材也可由網(wǎng)眼織物構(gòu)成，例如在共同轉(zhuǎn)讓的Johnson的美國(guó)專(zhuān)利4,427,734中所示，其所披露內(nèi)容在此以引用方式并入本文?；倪€可為多個(gè)美國(guó)專(zhuān)利中所示出的各種螺旋鏈結(jié)帶，例如Gauthier的美國(guó)專(zhuān)利4,567,077，其所教導(dǎo)內(nèi)容在此也以引用方式并入本文。
此外，基材還可依據(jù)共同轉(zhuǎn)讓的Rexfelt等人的美國(guó)專(zhuān)利5,360,656所示的方法，通過(guò)將機(jī)織物、非織造物、針織物或網(wǎng)眼織物條螺旋纏繞而制成，該專(zhuān)利所披露內(nèi)容以引用方式并入本文。因此，該基材會(huì)包括螺旋纏繞的條狀物，其中各螺旋捻圈由連續(xù)接縫與相鄰捻圈接合，從而使該基材沿縱長(zhǎng)方向形成環(huán)狀形式。
基材并非僅有上述幾種可能形式。任何在紙機(jī)織物及相關(guān)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所使用的各種基材都可替代其而使用。
當(dāng)提供基材之后，可通過(guò)本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所熟知的方法，可選地將一層或多層短纖毛層附于該基材的一面或兩面上。最公知及最常用的方法可為針刺法，此方法中由多個(gè)往復(fù)動(dòng)作的刺針將毛層內(nèi)的個(gè)別短纖維驅(qū)入基材內(nèi)?；蛘?，也可通過(guò)水刺法將個(gè)別短纖維附于基材上，在此方法中，細(xì)的高壓水柱發(fā)揮如同前述的往復(fù)刺針的相同作用。應(yīng)該了解的是，由任意一種上述方法，或本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所知的其它方法，將短纖毛層附在基材上之后，其結(jié)構(gòu)會(huì)類(lèi)似于壓榨織物，即一般在造紙機(jī)的壓榨部用來(lái)將濕紙幅脫水的各種壓榨織物。
在某些情況下，需要在施加樹(shù)脂之后，再將初始層或附加毛層施加于結(jié)構(gòu)物上。在該情況下，圖案化的樹(shù)脂會(huì)貼在一層毛層纖維底下。此外，樹(shù)脂層也可鋪設(shè)在疊層中，或夾在兩層基材之間，例如以防止“集聚(nesting)”，或達(dá)到其它所需效果。
不論基材的一面或兩面是否有附加的短纖維毛層材料，一旦提供基材后，就將其安裝在圖1示意性示出的裝置10上。應(yīng)該理解的是，基材可為環(huán)狀形式，或在安裝于造紙機(jī)上的過(guò)程中可縫成環(huán)狀形式。因此，圖1所示的基材12應(yīng)理解為基材12的整體長(zhǎng)度的較短部分。若基材12為環(huán)狀形式，則最常用的方法是將其繞裝在一對(duì)輥上，該輥雖未示于圖中，但為紙機(jī)織物技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所熟知。在此情況下，裝置10設(shè)在基材12的兩個(gè)走向中的其中一個(gè)上，最方便的是頂部走向上，該基材12位于兩個(gè)輥之間。但是，不論是否為環(huán)狀，在制造過(guò)程中優(yōu)選將基材12置于適度的張力下。此外，為了避免松垂，在基材12穿過(guò)裝置10時(shí)，可用水平支撐件從底下對(duì)其進(jìn)行支撐。
現(xiàn)在更具體地參照?qǐng)D1，在實(shí)施本發(fā)明的方法時(shí)，基材12示為以向上的方向移動(dòng)通過(guò)裝置10，裝置10包括一連串的幾個(gè)站，基材12可逐步通過(guò)各站而制成織物。
各站描述如下1.可選的聚合物沉積站14；2.成像/聚合物精確沉積站24；3.可選的定形站36；以及4.可選的研磨站44。
在第一站，即可選的聚合物沉積站14中，壓電噴頭陣列16安裝在橫軌18、20上，并沿垂直于基材12通過(guò)裝置10的方向在橫軌上移動(dòng)，以及平行于基材12運(yùn)動(dòng)的方向在兩根橫軌之間移動(dòng)，可使用壓電噴頭以重復(fù)步驟沉積，從而將所需量的聚合樹(shù)脂材料累積到基材12上或其內(nèi)，而基材12靜止不動(dòng)。與例如利用噴涂等常規(guī)技術(shù)所完成的沉積相比，可視需要來(lái)利用可選的聚合物沉積站14將聚合樹(shù)脂材料更加均勻地沉積到基材上。但應(yīng)該理解，聚合物沉積站14會(huì)無(wú)差別的將聚合樹(shù)脂材料施加至基材12的紗線上，以及紗線之間的間隔或空隙內(nèi)。但并非所有的應(yīng)用都需如此，因此在本發(fā)明中聚合物沉積站14是可以選擇使用的。
此外，材料的沉積除了可橫越基材的移動(dòng)方向以外，還可平行于其移動(dòng)方向，或螺旋于其移動(dòng)方向，或適用于此目的的任何其它方式。
壓電噴頭陣列16至少包括一個(gè)但優(yōu)選包括多個(gè)由電腦控制的獨(dú)立的壓電噴頭，各噴頭發(fā)揮泵的作用，其動(dòng)作構(gòu)件為壓電元件。若技術(shù)上許可，則可利用多達(dá)256個(gè)壓電噴頭或更多噴頭所組成的陣列作為實(shí)施物。動(dòng)作構(gòu)件為晶體或陶瓷，通過(guò)施加電信號(hào)使之物理變形。此變形能使晶體或陶瓷發(fā)揮泵的作用，在每次接收到適當(dāng)?shù)碾娦盘?hào)時(shí)就會(huì)機(jī)械地噴出一滴液體材料。因此，這種使用壓電噴頭響應(yīng)電腦控制的電信號(hào)來(lái)供應(yīng)所需材料液滴的方法，通常稱(chēng)為“按需噴滴”法。
再參照?qǐng)D1，壓電噴頭陣列16從基材12的邊緣開(kāi)始，或優(yōu)選從縱向延伸于其中的基準(zhǔn)線開(kāi)始，貫穿基材12進(jìn)行縱向和橫向移動(dòng)，而基材12則靜止不動(dòng)，將聚合樹(shù)脂材料以標(biāo)稱(chēng)直徑為10μ(10微米)或更大如50μ(50微米)或100μ(100微米)的極小液滴的形式沉積到基材12上。壓電噴頭陣列16相對(duì)于基材12的縱向與橫向移動(dòng)，以及從陣列16的各壓電噴頭噴出的聚合樹(shù)脂材料液滴的沉積，都是以受控方式由電腦來(lái)控制的，即控制所形成圖案的三個(gè)平面內(nèi)長(zhǎng)、寬和深或高(x、y、z維度或方向)平面內(nèi)的形狀，重復(fù)實(shí)施，從而在基材12的各單位面積上，以所需的聚合樹(shù)脂材料的形狀累積所需材料量。
在本發(fā)明中，使用壓電噴頭陣列將聚合樹(shù)脂材料沉積在基材12表面上或其內(nèi)，聚合樹(shù)脂材料的選擇受下述要求所限制在輸送時(shí)，即聚合樹(shù)脂材料在壓電噴頭的噴嘴內(nèi)準(zhǔn)備沉積時(shí)，其粘度應(yīng)為100cps(100厘泊)或更小，從而使各噴頭能以固定的液滴輸送速度來(lái)提供聚合樹(shù)脂材料。限制聚合樹(shù)脂材料選擇的第二個(gè)要求為，當(dāng)聚合樹(shù)脂材料以液滴從壓電噴頭落向基材12時(shí)，或當(dāng)其附著在基材12上之后，必須部分定形，以避免聚合樹(shù)脂材料流動(dòng)，并保持對(duì)聚合樹(shù)脂材料的控制，以確保其在附著于基材12的地方仍保持液滴形式。符合這些要求的適用聚合樹(shù)脂材料包括1.熱熔性材料及濕氣固化的熱熔性材料；2.基于聚氨酯及環(huán)氧樹(shù)脂的兩組分反應(yīng)體系；3.由聚氨酯、聚酯、聚醚和硅酮所衍生的反應(yīng)性丙烯酸酯單體及丙烯酸酯低聚物組成的感光聚合物組合物；以及4.包括丙烯酸樹(shù)脂與聚氨酯的水性膠乳和水性分散物以及微粒填充混合物。
應(yīng)該理解的是，聚合樹(shù)脂材料在沉積于基材12上之后，需要固定在基材12上或其內(nèi)。用來(lái)定形或固定聚合樹(shù)脂材料的方式取決于其本身的物理及/或化學(xué)要求。感光聚合物用光來(lái)固化，而熱熔材料則通過(guò)冷卻來(lái)定形。水性膠乳和分散物先干燥再加熱固化，而反應(yīng)性體系則受熱固化。因此，聚合樹(shù)脂材料可通過(guò)固化、冷卻、干燥或其任意組合來(lái)定形。
噴頭沉積材料的精確度取決于所形成結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀。使用的噴頭種類(lèi)和所涂材料的粘度也會(huì)影響所選噴頭的精確度。
為了控制聚合樹(shù)脂材料在基材12內(nèi)的滲入及分布，即，將該材料控制并限制于基材12的所需范圍內(nèi)或表面上，必須將其適當(dāng)固定。這種控制對(duì)防止基材12表面之下的滲漬與擴(kuò)散是極為重要的。這種控制可通過(guò)將基材12保持在一定溫度而實(shí)現(xiàn)，這種溫度會(huì)使功能性樹(shù)脂材料在接觸時(shí)快速定形。也可在具有一定開(kāi)孔度的基材上使用某些材料來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，這種材料具有已知或明確的固化或反應(yīng)時(shí)間，因此聚合樹(shù)脂材料還來(lái)不及擴(kuò)散超出基材12的所需范圍，就已經(jīng)定形。
當(dāng)已經(jīng)在橫軌18、20之間的區(qū)帶中，橫貫基材12將所需量的聚合樹(shù)脂材料施加到各單位面積時(shí)，如果需要，則基材12縱向前進(jìn)與該區(qū)帶等寬的量，并重復(fù)上述過(guò)程，從而在與之前已完成的區(qū)帶相鄰的新區(qū)帶上施加該聚合樹(shù)脂材料。以此重復(fù)方式，可為整個(gè)基材12提供任何單位面積所需的聚合樹(shù)脂材料量。
或者，壓電噴頭陣列16仍從基材12的邊緣開(kāi)始，或優(yōu)選從縱向延伸于其中的基準(zhǔn)線開(kāi)始，并相對(duì)于橫軌18、20保持在固定位置，而基材12則在該陣列之下移動(dòng)，從而在環(huán)繞基材12的縱向條帶中施加任何單位面積所需的聚合樹(shù)脂材料量。當(dāng)完成該縱向條帶后，壓電噴頭陣列16在橫軌18、20上橫向移動(dòng)與該縱向條帶等寬的量，并重復(fù)上述過(guò)程，從而在與之前已完成的條帶相鄰的新的縱向條帶中施加聚合樹(shù)脂材料。如果需要，可以以此重復(fù)方式，為整個(gè)基材12提供單位面積所需的聚合樹(shù)脂材料量。
壓電噴頭陣列16可在基材12之上通過(guò)一次或多次，以沉積所需的材料量，并制成所需形狀。在這方面，該沉積物可采用如圖3概括示出的任何一種形狀。形狀可為方形、圓錐形、矩形、卵形、梯形等具有較粗的底部而向上逐漸變細(xì)的形狀。當(dāng)噴頭重復(fù)通過(guò)沉積區(qū)域時(shí)，依照所選的設(shè)計(jì)方案而定，所沉積的材料量會(huì)以遞減的方式層疊。
在橫軌18、20的一端，設(shè)有噴頭檢查站22，以檢測(cè)由壓電噴頭陣列16中的各壓電噴頭噴出的聚合樹(shù)脂材料的流量。在該處凈化和清潔壓電噴頭，從而使任何有故障的壓電噴頭單元自動(dòng)恢復(fù)操作。
在本發(fā)明中唯一的非選擇性操作站第二站中，即成像/聚合物精確沉積站24中，橫軌26、28支撐數(shù)碼相機(jī)30和壓電噴頭陣列32，該相機(jī)可橫貫基材12的寬度移動(dòng)，該壓電噴頭陣列可橫貫基材12的寬度移動(dòng)并可在兩根橫軌26、28之間相對(duì)于橫軌縱向移動(dòng)，而基材12保持不動(dòng)。
數(shù)碼相機(jī)30檢查基材12的表面，以定位出基材12的紗線及紗線之間的間隔或空隙。實(shí)際表面與所需外觀之間的比較，通過(guò)與數(shù)碼相機(jī)30配合操作的圖案快速識(shí)別(FPR)處理器來(lái)完成。FPR處理器將信號(hào)傳給壓電噴頭陣列32，以將聚合樹(shù)脂材料沉積在所需位置處以符合所需外觀。例如，如果需要將聚合樹(shù)脂材料以某種次序填充在間隙中，從而以所需方式控制織物的滲透性，則可通過(guò)成像/聚合物精確沉積站24來(lái)達(dá)到此效果。要注意的是，如圖4A～C所示，紗線13與其上方紗線15之間的空隙11，可通過(guò)在紗線19上控制沉積樹(shù)脂材料17來(lái)填充，從而使表面均一且平坦。
或者，如果聚合樹(shù)脂材料只是要沉積在紗線上，而不是要沉積在它們之間的空隙內(nèi)，則也可通過(guò)成像/聚合物精確沉積站24來(lái)完成。如同前述，壓電噴頭檢查站34也會(huì)設(shè)在橫軌26、28的一端，以檢測(cè)各噴頭噴出的材料流量。在該處，壓電噴頭陣列32中的各壓電噴頭將會(huì)被凈化及清理，以使任何有故障的壓電噴頭單元自動(dòng)恢復(fù)操作。
在第三站，即可選的定形站36中，橫軌38、40支撐定形裝置42，該裝置在使所用的聚合樹(shù)脂材料定形時(shí)會(huì)需要。定形裝置42可為熱源，例如紅外線、熱空氣、微波或激光源；冷空氣；或紫外線，或可見(jiàn)光源，根據(jù)所用聚合樹(shù)脂材料的需要進(jìn)行選擇。
最后，第四站，即最后一站為可選的研磨站44，在該處采用適當(dāng)?shù)难心ナ谷魏尉酆蠘?shù)脂材料在基材12的表面平面上具有均勻的厚度?？蛇x的研磨站44可包括具有研磨表面的輥，和設(shè)在基材12的另一面上的另一個(gè)輥或支撐表面(backing surface)，以確保研磨能造成均勻厚度。
舉例來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在參照?qǐng)D2，該圖是依據(jù)本發(fā)明將聚合樹(shù)脂材料沉積在基材12表面上精確位置的平面圖。基材12由縱向紗52和橫向紗54以單層平紋織造而織成，但是應(yīng)該了解，本發(fā)明的實(shí)施并不限制于這種織物。縱向紗52在通過(guò)橫向紗54上方處形成結(jié)節(jié)56，同樣地，橫向紗54也在通過(guò)縱向紗52上方處形成結(jié)節(jié)58?？v向紗52與橫向紗54之間由交織形成許多空隙60。
圖2是從裝置10的可選的定形站36和可選的研磨站44離開(kāi)時(shí)所呈現(xiàn)的成品織物平面圖。織物62具有確定的預(yù)選空隙60，空隙由成像/聚合物精確沉積站24所精確沉積在這些預(yù)選位置處的聚合樹(shù)脂材料64所阻塞，從而以預(yù)定方式控制織物62的滲透性。此外，涂料64也涂敷在各結(jié)節(jié)56、58上。當(dāng)圖2所示視圖為織物62的背面時(shí)，則涂層64就可用來(lái)防止磨損，或者當(dāng)該視圖為織物62的紙幅面時(shí)，就可用來(lái)改善紙幅輸送。涂層64由成像/聚合物精確沉積站24精確地施加到結(jié)節(jié)56、58。
要注意的是，圖案可為隨機(jī)形式，或在基材上重復(fù)的隨機(jī)圖案，或在帶與帶之間重復(fù)的圖案，以控制品質(zhì)。
該表面通常是與所制造的紙張、面紙、紙巾或非織造產(chǎn)品接觸的表面?？梢灶A(yù)見(jiàn)，有些織物/制造過(guò)程需要將樹(shù)脂主要施加在不與產(chǎn)品接觸的表面上。在本發(fā)明的可替代實(shí)施例中，可選的聚合物沉積站14、成像/修補(bǔ)站24及可選的定形站36也可調(diào)整為用螺旋技術(shù)將基材12制成織物，而非如前文所述的沿橫機(jī)器方向進(jìn)行。在螺旋技術(shù)中，可選的聚合物沉積站14、成像/聚合物精確沉積站24及可選的定形站36從基材12的一個(gè)邊緣開(kāi)始，例如，從圖1的左側(cè)邊緣開(kāi)始，并在基材12沿圖1所示方向移動(dòng)時(shí)，逐漸地橫越基材12進(jìn)行移動(dòng)。將各站14、24、36及基材12的移動(dòng)速率設(shè)成，能使成品織物上的所需聚合樹(shù)脂材料以連續(xù)方式按需在基材12上螺旋。在此可替代的方案中，當(dāng)各捻圈通過(guò)可選的定形裝置42底下時(shí)，由可選的聚合物沉積站14和成像/聚合物精確沉積站24所沉積的聚合樹(shù)脂材料，可部分定形或固定，而在基材12全部通過(guò)裝置10后，完全定形。
或者，可選的聚合物沉積站14、成像/聚合物精確沉積站24及可選的定形站36都保持在彼此對(duì)齊的固定位置中，而基材12則在其下移動(dòng)，使成品織物中的所需聚合樹(shù)脂材料施加于環(huán)繞基材12的縱向條帶上。當(dāng)該縱向條帶完成后，可選的聚合物沉積站14、成像/聚合物精確沉積站24及可選的定形站36橫向移動(dòng)與縱向條帶等寬的量，并在與之前已完成條帶相鄰的新的縱向條帶上重復(fù)進(jìn)行該過(guò)程。以此重復(fù)方式，整個(gè)基材12能根據(jù)需要完全處理。注意，壓電噴頭陣列中的部分獨(dú)立的壓電噴頭可用于沉積一種聚合樹(shù)脂材料，而其它的噴頭則可用于沉積不同的聚合樹(shù)脂材料，例如制成具有一種以上聚合樹(shù)脂材料微區(qū)的表面。
此外，整個(gè)裝置可與加工材料保持在固定位置。應(yīng)該注意的是，該材料并不需要是全寬度的織物，也可為例如在Rexfelt的美國(guó)專(zhuān)利5,360,656中所披露的材料條，然后再制成全寬度的織物，該專(zhuān)利所披露內(nèi)容在此以引用方式并入本文。在完全加工后，條帶可為未纏繞的，并將其卷在一組輥上?？墒沾孢@些成卷的織物條，然后可采用例如剛剛提到的上述美國(guó)專(zhuān)利中的教導(dǎo)內(nèi)容，來(lái)制成環(huán)狀的全寬度結(jié)構(gòu)物。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以容易地對(duì)上述實(shí)施方案進(jìn)行多種修改和改進(jìn)，或應(yīng)用于其它領(lǐng)域，而不偏離本發(fā)明的目的、精神和范圍。所有這些改動(dòng)均在本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)。樹(shù)脂可以以任何填充空隙和覆蓋紗線的圖案來(lái)施加。樹(shù)脂在紗線長(zhǎng)度方向上可以是連續(xù)或不連續(xù)的并提供耐磨性。雖然以上披露了用壓電噴頭在基材上或其內(nèi)的預(yù)選位置上沉積功能性聚合樹(shù)脂材料，但其它能以所需尺寸范圍來(lái)沉積液滴的裝置也為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知，或?qū)?lái)會(huì)開(kāi)發(fā)出來(lái)，且這些裝置也可用來(lái)實(shí)施本發(fā)明。例如，在需要較大尺寸圖案以使最后元件形如圓凸半球體的制造過(guò)程中，較大型，甚至單獨(dú)的樹(shù)脂沉積噴嘴，也可構(gòu)成整個(gè)噴頭陣列。使用這種裝置也在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種造紙機(jī)織物或工業(yè)織物的制造方法，所述方法包括以下步驟a)提供所述織物的基材；b)以受控方式將聚合樹(shù)脂材料沉積到所述基材上的離散位置，從而控制沉積的所述材料的x、y、z尺寸，以液滴沉積所述材料，以制成預(yù)定圖案，從而使織物具有所需的功能特性；以及c)至少部分定形所述聚合樹(shù)脂材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述液滴具有10μ(10微米)或更大的平均直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括可選步驟，即研磨沉積在所述基材上的所述聚合樹(shù)脂材料，從而使所述基材表面平面上方的所述聚合樹(shù)脂材料具有均一的厚度和平滑度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟b)和c)在橫向延伸貫穿所述基材的連續(xù)區(qū)帶上依次進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟b)和c)在縱向延伸環(huán)繞所述基材的連續(xù)條帶上依次進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟b)和c)螺旋環(huán)繞所述基材進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟b)中，所述基材上的所述預(yù)選位置是由所述基材的縱向紗通過(guò)橫向紗之上所形成的結(jié)節(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟b)中，所述基材上的所述預(yù)選位置是由所述基材的橫向紗通過(guò)縱向紗之上所形成的結(jié)節(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟b)中，所述基材上的所述預(yù)選位置是所述基材的縱向紗與橫向紗之間的空隙。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟b)中，聚合樹(shù)脂材料通過(guò)壓電噴頭陣列沉積，該壓電噴頭陣列包括多個(gè)單獨(dú)的由電腦控制的壓電噴頭。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟b)包括以下步驟i)檢查所述基材表面，以確認(rèn)所述聚合樹(shù)脂材料已沉積在所述預(yù)選位置上；以及ii)將所述聚合樹(shù)脂材料沉積在沒(méi)有聚合樹(shù)脂材料的所述預(yù)選位置上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述檢查步驟由與數(shù)碼相機(jī)配合操作的圖案快速識(shí)別(FPR)處理器進(jìn)行。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述的沉積步驟通過(guò)連接于所述FPR處理器的壓電噴頭陣列來(lái)進(jìn)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述聚合樹(shù)脂材料選自由下列材料組成的組1.熱熔性材料及濕氣固化的熱熔性材料；2.基于聚氨酯及環(huán)氧樹(shù)脂的兩組分反應(yīng)體系；3.由聚氨酯、聚酯、聚醚和硅酮所衍生的反應(yīng)性丙烯酸酯單體及丙烯酸酯低聚物組成的感光聚合物組合物；以及4.包括丙烯酸樹(shù)脂與聚氨酯的水性膠乳和水性分散物以及微粒填充混合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述固化步驟通過(guò)將所述聚合樹(shù)脂材料暴露于熱源而進(jìn)行。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述固化步驟通過(guò)將所述聚合樹(shù)脂材料暴露于冷空氣而進(jìn)行。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述固化步驟通過(guò)將所述聚合樹(shù)脂材料暴露于光化輻射而進(jìn)行。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述壓電噴頭陣列包括多個(gè)單獨(dú)的由電腦控制的壓電噴頭，以及，其中部分所述獨(dú)立的電腦控制的壓電噴頭沉積一種聚合樹(shù)脂材料，而其它獨(dú)立的電腦控制的壓電噴頭則沉積不同的聚合樹(shù)脂材料。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，該方法包括提供基材的步驟，所述基材取自基本由機(jī)織物、非織造物、螺旋形成物、螺旋鏈結(jié)物、針織物、網(wǎng)眼織物、材料條或包括毛層的基材所組成的組，所述的材料條最終纏繞形成寬度大于所述條的寬度的基材。
20.一種造紙機(jī)織物或工業(yè)織物，所述織物由包括以下步驟的方式制成a)提供所述織物的基材；b)以受控方式將聚合樹(shù)脂材料沉積到所述基材上的離散位置，從而控制沉積的所述材料的x、y、z尺寸，以液滴沉積所述材料，以制成預(yù)定圖案，從而使織物具有所需的功能特性；以及c)至少部分定形所述聚合樹(shù)脂材料。
21.權(quán)利要求20所述的織物，進(jìn)一步包括沉積所述液滴的步驟，所述液滴具有10μ(10微米)或更大的平均直徑。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的織物，還包括可選步驟，即研磨沉積在所述基材上的所述聚合樹(shù)脂材料，從而使所述基材表面平面上方的所述聚合樹(shù)脂材料具有均一的厚度和表面平滑度。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的織物，其中步驟b)和c)在橫向延伸貫穿所述基材的連續(xù)區(qū)帶上依次進(jìn)行。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的織物，其中步驟b)和c)在縱向延伸環(huán)繞所述基材的連續(xù)條帶上依次進(jìn)行。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的織物，其中步驟b)和c)螺旋環(huán)繞所述基材進(jìn)行。
26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的織物，其中，在步驟b)中，所述基材上的所述離散位置是由所述基材的縱向紗通過(guò)橫向紗之上所形成的結(jié)節(jié)。
27.根據(jù)權(quán)利要求20所述的織物，其中，在步驟b)中，所述基材上的所述離散位置是由所述基材的橫向紗通過(guò)縱向紗之上所形成的結(jié)節(jié)。
28.根據(jù)權(quán)利要求20所述的織物，其中，在步驟b)中，所述基材上的所述離散位置是所述基材的縱向紗與橫向紗之間的空隙。
29.根據(jù)權(quán)利要求20所述的織物，其中，在步驟b)中，所述聚合樹(shù)脂材料通過(guò)壓電噴頭陣列沉積，所述壓電噴頭陣列包括多個(gè)單獨(dú)的由電腦控制的壓電噴頭。
30.根據(jù)權(quán)利要求20所述的織物，其中所述聚合樹(shù)脂材料選自由下列材料組成的組1.熱熔性材料及濕氣固化的熱熔性材料；2.基于聚氨酯及環(huán)氧樹(shù)脂的兩組分反應(yīng)體系；3.由聚氨酯、聚酯、聚醚和硅酮所衍生的反應(yīng)性丙烯酸酯單體及丙烯酸酯低聚物組成的感光聚合物組合物；以及4.包括丙烯酸樹(shù)脂與聚氨酯的水性膠乳和水性分散物以及微粒填充混合物。
31.根據(jù)權(quán)利要求20所述的織物，其中所述固化步驟通過(guò)將所述聚合樹(shù)脂材料暴露于熱源而進(jìn)行。
32.根據(jù)權(quán)利要求20所述的織物，其中所述固化步驟通過(guò)將所述聚合樹(shù)脂材料暴露于冷空氣而進(jìn)行。
33.根據(jù)權(quán)利要求20所述的織物，其中所述固化步驟通過(guò)將所述聚合樹(shù)脂材料暴露于光化輻射而進(jìn)行。
34.根據(jù)權(quán)利要求20所述的織物，其中所述壓電噴頭陣列包括多個(gè)單獨(dú)的由電腦控制的壓電噴頭，以及，其中部分所述獨(dú)立的電腦控制的壓電噴頭沉積一種聚合樹(shù)脂材料，而其它獨(dú)立的電腦控制的壓電噴頭則沉積不同的聚合樹(shù)脂材料。
35.根據(jù)權(quán)利要求20所述的織物，包括提供基材的步驟，所述基材取自基本由機(jī)織物、非織造物、螺旋形成物、螺旋鏈結(jié)物、針織物、網(wǎng)眼織物、材料條或包括毛層的基材所組成的組，所述的材料條最終纏繞形成寬度大于所述帶的寬度的基材。
全文摘要
一種造紙機(jī)或工業(yè)織物的制造方法，需要用壓電噴頭陣列將聚合樹(shù)脂材料施加在基材上的預(yù)選位置上，該陣列以平均直徑為10μ(10微米)或更大的液滴沉積聚合樹(shù)脂材料。例如，預(yù)選位置可以是組成該織物的紗線交織形成的結(jié)節(jié)，或者是紗線之間的空隙。如此精確地施加樹(shù)脂的目的是為了控制織物的功能特性，例如滲透性和耐磨性等。聚合樹(shù)脂材料以適合其成分的方式定形，且可選擇研磨，從而使基材表面上的聚合樹(shù)脂材料具有均一的厚度。
文檔編號(hào)D06N7/00GK1732309SQ200380108110
公開(kāi)日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2003年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
發(fā)明者法蘭西斯·L·達(dá)維波特, 查理·E·卡拉梅, 約瑟芬·G·歐康諾, 莫里斯·帕庫(kù)恩 申請(qǐng)人:阿爾巴尼國(guó)際公司