專利名稱：具有成對(duì)頂層緯紗及附加中間層緯紗的多層成形織物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及造紙技術(shù)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于造紙機(jī)成形部的成形織物。
背景技術(shù)：
在造紙過(guò)程中，在造紙機(jī)成形部，通過(guò)將纖維漿即纖維素纖維的水分散體沉積到移動(dòng)的成形織物上形成纖維素纖維網(wǎng)。漿體中大量的水分通過(guò)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(jìn)入壓榨部，該壓榨部包括一系列壓榨壓區(qū)。纖維素纖維網(wǎng)由壓榨織物支撐，或者通常情況下位于兩層這樣的壓榨織物之間，通過(guò)壓榨壓區(qū)。在壓榨壓區(qū)內(nèi)，纖維素纖維網(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)中的纖維素纖維彼此粘附，使得纖維素纖維網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)榧埛?paper sheet)。水分由壓榨織物所吸收，并且理想的情況是不回到紙幅中去。
紙幅最終進(jìn)入干燥部，該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。干燥織物引導(dǎo)剛形成的紙幅以彎曲路徑依次繞行該系列中的每個(gè)轉(zhuǎn)鼓，干燥織物將紙幅緊緊地貼在轉(zhuǎn)鼓的表面。加熱的轉(zhuǎn)鼓通過(guò)蒸發(fā)作用降低紙幅的水分含量至所需的水平。
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，并且都起到傳送帶的作用。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)出的紙幅在離開干燥部后就被連續(xù)地卷繞到輥筒上。
對(duì)多種用于所需用途的產(chǎn)品而言，特別是當(dāng)纖維狀纖維素產(chǎn)品為面巾紙或衛(wèi)生紙、紙巾、衛(wèi)生巾及紙尿布時(shí)，吸水性及強(qiáng)度、柔軟度及美觀特性是重要的。
這些產(chǎn)品可使用多種工藝制造。常規(guī)制造機(jī)器包括將纖維素纖維的水分散體輸送至一個(gè)成形織物之上或輸送至兩個(gè)成形織物之間的輸送操作。然后將這種部分脫水的紙幅傳輸至壓榨織物，該壓榨織物在將該紙幅輸送至大型楊克式烘缸(Yankee dryer)的表面的時(shí)候，使紙幅進(jìn)一步脫水。當(dāng)完全干燥的紙幅從楊克式烘缸表面移除時(shí)，可以有縐褶或無(wú)縐褶，并且被卷繞到輥筒上，以供更進(jìn)一步加工。
一種可選擇的工藝使用空氣穿透干燥(TAD)單元，該單元可以另一種織造織物取代上述壓榨織物，該織造織物將紙幅從成形織物傳輸至空氣穿透干燥織物。這種織造織物將紙幅傳輸?shù)娇諝獯┩父稍?TAD)滾筒，在該滾筒處，吹送熱空氣穿透濕的纖維素紙幅，同時(shí)干燥紙幅，并且提高紙幅的松厚度及柔軟度。
織造織物采取多種不同的形式。例如，其可被織成環(huán)狀，或者先平織然后用接縫將其轉(zhuǎn)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(guò)程中，成形織物起到關(guān)鍵的作用。如上所述，其功能之一是成形并運(yùn)送生產(chǎn)出的紙產(chǎn)品通過(guò)壓榨部。
然而，成形織物還需要考慮除水問題及紙幅形成效果問題。也就是說(shuō)，成形織物設(shè)計(jì)成讓水分穿過(guò)(即控制排水速率)，同時(shí)防止纖維及其他固體隨水分穿過(guò)。如果排水發(fā)生得過(guò)快或過(guò)慢，紙幅品質(zhì)及紙機(jī)效率都會(huì)受到影響。為了控制排水，位于成形織物中用于排水的空間必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)，該空間通常稱為空隙容積。
現(xiàn)有成形織物采用廣泛、多樣的形式設(shè)計(jì)來(lái)制造以滿足造紙機(jī)需要，根據(jù)制造的紙張的等級(jí)，將其安裝在造紙機(jī)上。通常，成形織物包括由單絲織成的底布，并且可為單層或多層。紗線通常由在紙機(jī)織物技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)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。
成形織物的設(shè)計(jì)還要兼顧所要求的纖維支撐性及織物穩(wěn)定性。細(xì)網(wǎng)眼織物可提供所要求的紙張表面及纖維支撐性，但這種設(shè)計(jì)缺乏所需的穩(wěn)定性，造成織物使用壽命較短。比較而言，粗網(wǎng)眼織物在犧牲纖維支撐性并且可能留下痕跡的情況下，提供織物穩(wěn)定性并延長(zhǎng)使用壽命。為了最小化設(shè)計(jì)折衷并且達(dá)到最佳的支撐性及穩(wěn)定性，人們開發(fā)出了多層織物。例如，在雙層及三層織物中，成形面設(shè)計(jì)用來(lái)提供支撐性，而磨面設(shè)計(jì)則為了提供穩(wěn)定性。
本領(lǐng)域技術(shù)人員了解到，織物為織成，并且具有組織圖案，該組織圖案在經(jīng)紗或縱向(MD)及緯紗或橫向(CD)都進(jìn)行重復(fù)。還應(yīng)當(dāng)理解的是，所得到的織物在外觀上必須是均勻的；即在組織圖案中，不存在造成成形紙幅中產(chǎn)生痕跡的突變。由于組織圖案的重復(fù)特性，因此常見的織物缺陷是在織物中具有特征斜紋。這種斜紋以不同程度顯現(xiàn)在紙幅上。通過(guò)使用新的織造圖案及較小直徑的單絲，這種斜紋痕跡可被掩蓋，但不能被完全消除。理論上說(shuō)，成形織物的隨機(jī)表面會(huì)獲得可能不具有斜線痕跡的紙幅。然而，幾乎不可能制造出真正的隨機(jī)表面以消除圖案中引起紙痕的突變，而且在定義上，任何一種圖案最終都須重復(fù)。
美國(guó)專利5,025,839示出一種分散表面圖案的嘗試。該專利示出了一種標(biāo)準(zhǔn)雙層織物，其中縱向(MD)紗線交織以產(chǎn)生鋸齒狀效果。然而，如美國(guó)專利5,857,498中所指出的，通過(guò)該5,025,839專利教導(dǎo)的圖案所得到的成對(duì)緯紗(shute，weft)織物無(wú)法產(chǎn)生理想的排水性能。
另外，已有數(shù)件密切相關(guān)的專利覆蓋了三層堆疊緯紗(TSS)設(shè)計(jì)，例如JP6-4953、美國(guó)專利4,379,735、美國(guó)專利4,941,514、美國(guó)專利5,164,249、美國(guó)專利5,169,709及美國(guó)專利5,366,798。但是所有這些專利所描述的三層堆疊緯紗(TSS)織物的堆疊緯紗設(shè)計(jì)都產(chǎn)生較厚的織物厚度，并且都不具有表面非均勻性，而表面非均勻性被認(rèn)為特別適合用于制造紙巾。
此外，需要多層織物具有更強(qiáng)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，并且可能延長(zhǎng)使用壽命。
本發(fā)明提供了一種具有成對(duì)頂層緯紗及附加中間緯紗層的成形織物。本發(fā)明解決了排水、紙幅纖維支撐性及織物穩(wěn)定性的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供了一種成形織物，但其還可應(yīng)用于造紙機(jī)的成形部、壓榨部及干燥部。
本發(fā)明提供了一種具有所要求的非均勻表面的織物。為了解決紙幅成形問題及制造非均勻的表面，在本發(fā)明中將頂層或成形面緯紗兩兩成對(duì)分組。這導(dǎo)致在成對(duì)緯紗之間產(chǎn)生較小的開放間距，并且在相鄰緯紗對(duì)之間產(chǎn)生較大的間距。因而，本發(fā)明在相鄰緯紗之間具有非均等的間距，而現(xiàn)有技術(shù)的織物在每一根相鄰成形面緯紗之間則具有均等的間距。
為了提供更強(qiáng)的橫向硬挺性及穩(wěn)定性，本發(fā)明在織物的中間層使用第三組緯紗，以在橫向提供更好的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的織物是一種成形織物，其具有頂層橫向(CD)緯紗、中間層橫向(CD)緯紗以及底層橫向(CD)緯紗，以及與頂層橫向(CD)緯紗、中間層橫向(CD)緯紗和底層橫向(CD)緯紗交織的縱向(MD)經(jīng)紗系統(tǒng)。頂層中的橫向(CD)緯紗被兩兩成對(duì)分組，以在頂層緯紗之間產(chǎn)生不均等間距。中間層中的橫向(CD)緯紗提供了附加的橫向(CD)穩(wěn)定性。中間層及底層中的橫向(CD)緯紗垂直堆疊，而頂層中的橫向(CD)緯紗則與堆疊的中間層及底層橫向(CD)緯紗垂直地錯(cuò)開。由于在用于輕質(zhì)紙幅的除水時(shí)，較薄的多層織物比較厚的多層織物更有效為本領(lǐng)域所公知，因此這種非堆疊排列降低了空隙容積及織物厚度，從而減少了織物攜載的水分含量。在優(yōu)選實(shí)施例中，橫向(CD)紗線的頂層形成織物的成形面，而橫向(CD)紗線的底層則形成織物的磨面。
這種織物頂層中的成對(duì)緯紗(shute，weft)增加了形成的薄紙紙幅中的橫向(CD)拉伸強(qiáng)度。這種橫向(CD)拉伸強(qiáng)度的增大可使該工藝中實(shí)施其他變化，從而改善的紙幅成形、柔軟度及吸水性。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該織物以8-梭口2.5-層的組織圖案機(jī)織而成，其中每一根縱向(MD)紗線的織法為a)向上穿過(guò)頂層橫向(CD)緯紗對(duì)的兩根橫向(CD)緯紗之間；b)通過(guò)下一頂層橫向(CD)緯紗對(duì)的下方；c)向下穿過(guò)下一頂層橫向(CD)緯紗對(duì)的兩根橫向(CD)緯紗之間；d)越過(guò)下一垂直堆疊的中間層/底層橫向(CD)緯紗的上方；e)穿過(guò)下一垂直堆疊的中間層/底層橫向(CD)緯紗之間；f)通過(guò)下一垂直堆疊的中間層/底層橫向(CD)緯紗的下方；g)穿過(guò)下一垂直堆疊的中間層/底層橫向(CD)緯紗之間；h)通過(guò)下一垂直堆疊的中間層/底層橫向(CD)緯紗的下方；i)穿過(guò)下一垂直堆疊的中間層/底層橫向(CD)緯紗之間；以及.j)向上穿過(guò)下一頂層橫向(CD)緯紗對(duì)的兩根橫向(CD)緯紗之間，由此完成組織圖案的一次圖案重復(fù)。
本發(fā)明其他方面包括，頂層緯紗之間的不均等間距具有1∶1.5至1∶20之間的間距比例。
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。


為了更完全地理解本發(fā)明，參照以下描述和附圖，其中圖1是根據(jù)a)現(xiàn)有技術(shù)及b)本發(fā)明的成形織物中的成形面緯紗之間間距的示意圖；圖2為依照本發(fā)明的教導(dǎo)所織的織物的成形面(頂)視圖；圖3為依照本發(fā)明教導(dǎo)的織物圖案在橫向(CD)的剖視示意圖；以及圖4示出依照a)本發(fā)明及b)現(xiàn)有技術(shù)的教導(dǎo)所織織物的橫向(CD)剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為示意圖，其提供了在現(xiàn)有技術(shù)織物及本發(fā)明織物的頂層(或成形面)中的緯紗(weft，shute)間距之間的對(duì)比。圖中各垂直條帶代表一成形面緯紗。圖1A示出現(xiàn)有技術(shù)的緯紗間距，而圖1B示出本發(fā)明的緯紗間距。注意在圖1A中，間隙1的間距110與間隙2的間距100基本相等。然而，在圖1B中，緯紗被不均勻的隔開。由于緯紗A與B之間的間距和緯紗B與C之間的間距不相等；因此緯紗A與B為具有成雙或成對(duì)特性的緯紗130。由于不均等的間距有助于促進(jìn)排水及掩蓋斜紋紙痕，因此認(rèn)為這種成雙/成對(duì)是有益的。
依照本發(fā)明的教導(dǎo)制出成形織物樣品。測(cè)量此成形織物樣品顯示，成形面緯紗120具有0.165mm的橫截面直徑，成對(duì)緯紗130之間的間隙1的間距140僅為0.081mm，而相鄰兩對(duì)之間的間隙2的間距150則為0.307mm。與之相比，測(cè)量常規(guī)現(xiàn)有技術(shù)的成形織物則顯示，成形面緯紗120通常具有0.165mm的橫截面直徑，以及緯紗之間的間距大約為0.27mm。因而，如圖1B所示，第一對(duì)緯紗A與B之間的間隙或間距，只有相鄰的緯紗B與C之間的間距尺寸的1/3。因而，這種依照本發(fā)明的織物樣品具有1∶3的間距比例。本發(fā)明的目標(biāo)之一是覆蓋范圍在1∶1.5至1∶20之間的間距比例。
圖2為依照本發(fā)明教導(dǎo)的織物的成形面的頂視圖。在圖2中，縱向(MD)紗線200水平橫越該圖。頂層/成形面緯紗對(duì)220間隔排列，一起形成成雙的緯紗對(duì)。這些緯紗對(duì)以多種各緯紗對(duì)之間的距離相間隔。緯紗210是中間層緯紗。這些中間層緯紗位于成形面緯紗之下的平面/層中，并且垂直堆疊于磨損面緯紗之上。這些中間層緯紗提供了橫向穩(wěn)定性，并且避免織物的橫向(CD)收縮。
圖3為依照本發(fā)明教導(dǎo)的織物圖案的剖視示意圖。如圖3所示，中間層緯紗直接堆疊在底層(磨面)緯紗之上，而頂層(成形面)成對(duì)緯紗則從堆疊的中間層及磨面緯紗水平地錯(cuò)開。實(shí)際上，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)講，這種織物結(jié)構(gòu)類型可稱為非堆疊織物。成形、中間及磨面緯紗彼此之間特定的位置關(guān)系有助于形成較薄的厚度及較小的空隙容積；二者都有利于造紙機(jī)的應(yīng)用。
圖3所示的組織圖案僅僅為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。在此實(shí)施例中，成形織物以8-梭口2.5-層的組織圖案織成，其中每一根經(jīng)紗的織法為a)向上穿過(guò)頂層橫向(CD)緯紗對(duì)的兩根橫向(CD)緯紗之間；b)通過(guò)下一頂層橫向(CD)緯紗對(duì)的下方；c)向下穿過(guò)下一頂層橫向(CD)緯紗對(duì)的兩根橫向(CD)緯紗之間；d)越過(guò)下一垂直堆疊的中間層/底層橫向(CD)緯紗的上方；e)穿過(guò)下一垂直堆疊的中間層/底層橫向(CD)緯紗之間；f)通過(guò)下一垂直堆疊的中間層/底層橫向(CD)緯紗的下方；g)穿過(guò)下一垂直堆疊的中間層/底層橫向(CD)緯紗之間；h)通過(guò)下一垂直堆疊的中間層/底層橫向(CD)緯紗的下方；i)穿過(guò)下一垂直堆疊的中間層/底層橫向(CD)緯紗之間；以及i)向上穿過(guò)下一頂層橫向(CD)緯紗對(duì)的兩根橫向(CD)緯紗之間，以重復(fù)組織圖案。本發(fā)明不限于此圖案，并且本發(fā)明實(shí)際上涵概多種組織圖案。
圖4示出依照a)本發(fā)明及b)現(xiàn)有技術(shù)的教導(dǎo)所織織物的剖視圖。如圖4B中以垂直白線404所示，現(xiàn)有技術(shù)的織物具有三層沿垂直方向堆疊的緯紗。此外，由于成形面緯紗不是成雙的，因此每一頂層緯紗之間的間距是相等的。而如圖4A所示，依照本發(fā)明的織物則具有頂層(成形面)成對(duì)緯紗400。注意緯紗對(duì)中緯紗之間的間距顯著小于緯紗對(duì)與緯紗對(duì)之間的間距。此外，白色箭頭402指示堆疊在底層緯紗上面的中間層緯紗。然而，與現(xiàn)有技術(shù)的織物形成對(duì)比，頂層成對(duì)緯紗400與堆疊的中間層及底層緯紗錯(cuò)開。
依照本發(fā)明的織物優(yōu)選僅由單絲紗線構(gòu)成。特別地，橫向(CD)紗線可為聚酯單絲及/或部分可為聚酯或聚酰胺。橫向(CD)及縱向(MD)紗線可具有一種直徑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外，一根或多根紗線可具有其他橫截面形狀，例如矩形橫截面形狀或非圓形橫截面形狀。
雖然本發(fā)明根據(jù)其特定的具體實(shí)施例加以描述，但是對(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)用于其他領(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)。
權(quán)利要求
1.一種造紙織物，包括頂層橫向(CD)緯紗、中間層橫向(CD)緯紗以及底層橫向(CD)緯紗；與頂層橫向(CD)緯紗、中間層橫向(CD)緯紗和底層橫向(CD)緯紗交織的縱向(MD)紗線系統(tǒng)；其中所述頂層中的橫向(CD)緯紗被兩兩成對(duì)分組，以在頂層緯紗之間產(chǎn)生不均等的間距；其中所述中間層中的橫向(CD)緯紗提供附加的橫向(CD)穩(wěn)定性；以及所述中間層及底層中的橫向(CD)緯紗為垂直堆疊；所述頂層中的橫向(CD)緯紗對(duì)與所述堆疊的中間層及底層橫向(CD)緯紗垂直錯(cuò)開，從而降低了空隙容積及織物厚度，以及增加了織物穩(wěn)定性及硬挺性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙織物，其中所述頂層橫向(CD)紗線形成所述織物的成形面，以及所述底層橫向(CD)紗線形成所述織物的磨面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙織物，其中所述位于頂層緯紗之間的不均等間距具有在1∶1.5至1∶20之間的間距比例。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙織物，其中所述織物以8-梭口2.5-層的組織圖案織成，其中每一根縱向(MD)紗線的織法為a)向上穿過(guò)頂層橫向(CD)緯紗對(duì)的兩根橫向(CD)緯紗之間；b)通過(guò)下一頂層橫向(CD)緯紗對(duì)的下方；c)向下穿過(guò)下一頂層橫向(CD)緯紗對(duì)的兩根橫向(CD)緯紗之間；d)越過(guò)下一垂直堆疊的中間層/底層橫向(CD)緯紗的上方；e)穿過(guò)下一垂直堆疊的中間層/底層橫向(CD)緯紗之間；f)通過(guò)下一垂直堆疊的中間層/底層橫向(CD)緯紗的下方；g)穿過(guò)下一垂直堆疊的中間層/底層橫向(CD)緯紗之間；h)通過(guò)下一垂直堆疊的中間層/底層橫向(CD)緯紗的下方；i)穿過(guò)下一垂直堆疊的中間層/底層橫向(CD)緯紗之間；以及j)向上穿過(guò)下一頂層橫向(CD)緯紗對(duì)的兩根橫向(CD)緯紗之間，由此完成組織圖案的一次圖案重復(fù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙織物，其中所述縱向(MD)紗線及所述橫向(CD)紗線為單絲紗線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙織物，其中所述織物為成形織物、壓榨織物、干燥織物或工業(yè)型織物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙織物，其中至少部分所述縱向(MD)經(jīng)紗為聚酰胺紗線或聚酯紗線中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙織物，其中至少部分所述橫向(CD)緯紗為聚酰胺紗線或聚酯紗線中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙織物，其中所述縱向(MD)經(jīng)紗及所述橫向(CD)緯紗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。
全文摘要
一種可用于造紙機(jī)成形部的造紙織物，其具有三層橫向(CD)緯紗。成形層緯紗被成對(duì)分組。這種頂層成對(duì)緯紗導(dǎo)致成形(頂)層具有非均等的間距。這種間距賦予紙幅支撐表面所需的非均勻性，從而減少了織物斜紋圖案。成形層緯紗與中間層及磨損層緯紗垂直錯(cuò)開，而該中間層及磨損層緯紗垂直堆疊。這種非堆疊排列降低了織物厚度，并且減少了空隙容積。中間層緯紗提供了更好的橫向(CD)穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)D21F1/00GK1714196SQ200380103810
公開日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2003年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月21日
發(fā)明者大衛(wèi)·S·羅伍吉維, 杰佛瑞·約瑟夫·柯里諾恩, 約翰·拉馮德 申請(qǐng)人:阿爾巴尼國(guó)際公司