專利名稱：具有熱噴涂保護(hù)涂層的工業(yè)織物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)和工程用的織物和帶。更具體地，本發(fā)明涉及織 物和帶，以及通過(guò)熱噴涂過(guò)程改性其的方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般性地涉及造紙領(lǐng)域，包括造紙機(jī)的成形、壓榨和干燥 部所用的織物和帶，并涉及工業(yè)過(guò)程的織物和帶、工程用的織物和帶、 以及瓦楞成形機(jī)帶。此處所指的織物和帶其中可以包括在例如紙和紙板等濕法成網(wǎng)產(chǎn) 品和通過(guò)空氣穿透干燥工藝制備的高級(jí)衛(wèi)生紙和毛巾產(chǎn)品的生產(chǎn)中使用的織物和帶；用于生產(chǎn)瓦楞紙板的瓦楞成形機(jī)帶和用于濕法成網(wǎng)與干 法成網(wǎng)漿的生產(chǎn)中使用的工程織物；與造紙相關(guān)的例如使用污泥過(guò)濾機(jī) 和水平帶式洗漿機(jī)的那些過(guò)程中的織物和帶；和水刺(濕法)、熔噴、 紡粘、氣流成網(wǎng)或針刺法生產(chǎn)的無(wú)紡織物的生產(chǎn)中的織物和帶。這些織 物和帶包括但不限于在生產(chǎn)無(wú)紡織物的過(guò)程中使用的壓花、傳送和支 撐織物和帶；以及過(guò)濾織物和過(guò)濾布。這些織物和帶進(jìn)行需要考慮功能特性的各種調(diào)整處理。例如，在 造紙過(guò)程期間，通過(guò)將纖維漿，即纖維素纖維的水分散體沉積到造紙機(jī) 成形部中移動(dòng)的成形織物上，來(lái)形成纖維素纖維網(wǎng)。大量的水通過(guò)成形 織物從漿中排出，在成形織物的表面留下纖維素纖維網(wǎng)。新形成的纖維素的纖維網(wǎng)從成形部中行進(jìn)到包括一系列壓榨壓區(qū) 的壓榨部中。所述纖維素的纖維網(wǎng)穿過(guò)壓榨織物支撐的或通常在兩個(gè)這 種壓榨織物之間的壓榨壓區(qū)。在壓榨壓區(qū)中，纖維素的纖維網(wǎng)受到壓力， 將水從其中擠出，并使網(wǎng)中的纖維素纖維相互粘合以將纖維素纖維網(wǎng)變 成紙張。所述水由壓榨織物接收，理想地不返回紙張。紙張最后進(jìn)入干燥部中，其至少包括一系列由蒸汽內(nèi)部加熱的旋 轉(zhuǎn)式烘缸或烘筒。新形成的紙張由干燥織物引導(dǎo)沿蛇形軌跡依次繞過(guò)系
列輥筒中的每一個(gè)，所述干燥織物將紙張緊緊壓在輥筒表面。熱輥筒通 過(guò)蒸發(fā)將紙張中的含水量降低至期望的水平。應(yīng)該注意，成形、壓榨和干燥織物均采取造紙機(jī)上無(wú)端環(huán)形的形 式，并且以傳送帶的形式起作用。沿造紙機(jī)操作方向運(yùn)行的織物的紗線被稱為縱向(MD)紗線；與MD紗線相交的紗線被稱為橫向(CD)紗 線。還應(yīng)該注意，造紙是以相當(dāng)速度進(jìn)行的連續(xù)過(guò)程。換言之，在成形 部中所述纖維漿連續(xù)沉積到成形織物上，而新生產(chǎn)的紙張?jiān)趶母稍锊客?出之后連續(xù)地巻繞到輥上。傳統(tǒng)上，壓榨部包括由數(shù)對(duì)相鄰的筒式壓輥形成的一系列壓區(qū)。 近年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)使用長(zhǎng)壓區(qū)壓榨比使用由數(shù)對(duì)相鄰的壓輥形成的壓區(qū) 有利。這是因?yàn)槔w維素的纖維網(wǎng)在壓區(qū)內(nèi)經(jīng)受壓力的時(shí)間越長(zhǎng)，可除去 的水越多，因而保留在網(wǎng)中以在干燥部中蒸發(fā)除去的水越少。通常使用 的長(zhǎng)壓區(qū)壓榨是蹄形托板式(shoe)長(zhǎng)壓區(qū)壓榨，或"蹄形托板式壓區(qū) 壓榨"。在蹄形托板式壓區(qū)壓榨中，壓區(qū)形成于圓柱形壓輥和弓形壓力蹄 形托板之間。后者具有圓柱形的凹面，其曲率半徑接近于圓柱形壓輥的 曲率半徑。當(dāng)輥和蹄形托板在物理上彼此非常接近時(shí)，形成壓區(qū)，其在 縱向是兩個(gè)壓輥之間形成的壓區(qū)的5-10倍。這在長(zhǎng)壓區(qū)中增加了纖維 素纖維網(wǎng)的所謂停留時(shí)間，同時(shí)維持每平方英寸足夠壓力水平的壓榨 力。與造紙機(jī)上的常規(guī)壓榨壓區(qū)相比，這種長(zhǎng)壓區(qū)技術(shù)的效果是在長(zhǎng)壓 區(qū)中顯著提高了纖維素纖維網(wǎng)的脫水。蹄形托板式壓區(qū)壓榨需要特殊的帶，例如在一般轉(zhuǎn)讓給 Fitzpatrick的美國(guó)專利No. 6,465,074中教導(dǎo)的。這種帶i殳計(jì)成防止支 撐、傳送和脫水纖維素纖維網(wǎng)的壓榨織物由于與靜止的壓力蹄形托板的 直接滑動(dòng)接觸而導(dǎo)致的加速磨損。這種帶必須配有光滑的不透水的表 面，其在潤(rùn)滑油膜上在靜止的蹄形托板上經(jīng)過(guò)或滑過(guò)。所述帶以和壓榨 織物大致相同的速度移動(dòng)通過(guò)壓區(qū)，從而使壓榨織物與帶表面之間的摩 擦最小。除了用于蹄形托板式壓區(qū)壓榨之外，本發(fā)明也涉及其他造紙、紙 加工和工業(yè)應(yīng)用。本發(fā)明的目的是織物和帶，其包括成形、壓榨和干燥
織物，用于造紙和工業(yè)過(guò)程的其他帶，和其他工程用織物。在這點(diǎn)上， 例如作為紙和一些織物的生產(chǎn)步驟的一部分，所述紙或織物的表面可以 通過(guò)壓光過(guò)程平整。可以通過(guò)帶式輥壓光機(jī)或蹄形托板式壓區(qū)壓光機(jī)， 以及其他本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方法進(jìn)行壓光。通過(guò)將紙壓在兩個(gè)輥之間或壓在輥和蹄形托板之間來(lái)平整、拋光 或薄化紙幅，壓光過(guò)程可以平整或拋光紙。在多數(shù)情況下，對(duì)壓光的紙 施加熱量。與長(zhǎng)壓區(qū)壓榨類(lèi)似的布置可以用于壓光紙幅。待壓光的紙受 到張力，并且擠壓或壓光以獲得期望的厚度和光澤性。在這種過(guò)程中使用的帶受到多種壓力，其要求帶具有不同的屬性以防止其損壞；即其中 耐熱降解，耐磨損、耐褶曲和擠壓疲勞。本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種 將材料應(yīng)用于織物或帶，以提高由其在使用期間將經(jīng)受的環(huán)境因素引起 的破壞的耐受性的有效方法。工業(yè)織物通常包括多層。工業(yè)織物可以包括基底織物或支撐結(jié)構(gòu) 作為一層?；卓椢锿ǔ？梢詾闄C(jī)織物。所述織物可以為機(jī)織的無(wú)端環(huán) 的形式或形成為無(wú)端環(huán)的形式，或?qū)⒖椢锟p成無(wú)端環(huán)的形式?？椢锢鐗赫タ椢锟梢跃哂幸粚踊蚨鄬俞槾痰臍掷w維層。用于制和一層或多層針刺施加的氈。待在造紙中用作帶的結(jié)構(gòu)，例如蹄形托板式壓榨帶、傳送帶和壓 光帶通常會(huì)具有涂布有至少部分滲入支撐結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂的一個(gè)或多個(gè)表 面，以使帶不透水和油。其它工藝帶，例如一些傳送帶，也可以具有樹(shù) 脂涂層，但會(huì)具有孔隙度等級(jí)和/或孔隙度，并可滲透流體例如水。在與造紙相關(guān)的過(guò)程中，這些織物或帶可能磨損，尤其是在遭受 熱降解的干燥織物和壓光帶的情況下。例如，在壓光操作中，輥通常加 熱到高至250"C，而在一些已知的應(yīng)用中預(yù)期300r的溫度。這些溫度 使壓光帶表面樹(shù)脂隨時(shí)間降解，導(dǎo)致廣泛的邊界破裂和可能的分層，限 制其使用壽命。因此，在這些條件下操作的織物和帶需要熱保護(hù)。為了使磨損和熱降解最小，造紙工藝帶可以包括具有提高的熱降 解、磨損性或耐擠壓疲勞的外部合成樹(shù)脂層。例如，目前的壓光帶由應(yīng)
用于強(qiáng)化的紗線結(jié)構(gòu)的柔性聚氨酯或橡膠狀樹(shù)脂層構(gòu)成?？梢愿鶕?jù)使用 的樹(shù)脂類(lèi)型調(diào)節(jié)所述層的彈性或硬度。 一般而言，硬度越低，紙張的光 滑度和光澤度越好。但是，當(dāng)樹(shù)脂的硬度過(guò)低，通過(guò)使用可能出現(xiàn)塑性 形變，帶的壽命會(huì)縮短。另一方面，在樹(shù)脂的硬度過(guò)大的情況下，可能 會(huì)出現(xiàn)例如不可彎曲性，并且由于硬化樹(shù)脂的開(kāi)裂而縮短帶的壽命等其 它問(wèn)題。一般地，也僅作為背景，無(wú)紡織物產(chǎn)品的生產(chǎn)也是本領(lǐng)域熟知的。 這些產(chǎn)品從纖維直接生產(chǎn)，而不用常規(guī)的紡絲、機(jī)織或針織操作。相反， 它們可以通過(guò)紡粘或熔噴法來(lái)生產(chǎn)，其中擠出后仍處于熱粘狀態(tài)的新擠 出纖維鋪到工程織物上成網(wǎng)，從而使它們相互粘結(jié)，以生產(chǎn)出整體的無(wú) 紡織物。無(wú)紡織物產(chǎn)品也寸以通過(guò)氣流沉降或梳理操作生產(chǎn)，使纖維網(wǎng) 部分固定，然后進(jìn)行例如針刺或水刺的第二操作，生產(chǎn)出無(wú)紡織物成品。 在后者的方法中，高壓水射流垂直向下引到網(wǎng)上，使纖維相互纏結(jié)。在 針刺中，纏結(jié)通過(guò)使用鉤針的往復(fù)式床來(lái)機(jī)械實(shí)現(xiàn)，在針的刺入期間， 所述床將網(wǎng)表面的纖維進(jìn)一步壓入網(wǎng)內(nèi)。所有這些過(guò)程的支撐織物受到 一定程度的摩擦磨損。帶和織物可能部分充滿污染物。這些污染物通常 是具體生產(chǎn)過(guò)程的粒子，例如聚合物自身的粒子、輸送簾子、添加劑等， 其粘附到織物的表面并需要除去。瓦楞成形機(jī)帶在瓦楞造紙機(jī)上運(yùn)行，并用于生產(chǎn)瓦楞紙板。當(dāng)通 過(guò)靜止元件時(shí)，這些帶暴露于濕熱的環(huán)境，并受到磨損。表面污染，尤 其是淀粉，也是問(wèn)題。由于許多織物和帶在惡劣的操作環(huán)境下操作，需要考慮上述考慮 的事項(xiàng)，以實(shí)現(xiàn)期望的功能特性。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，將表面層施 加到織物或帶，該層可以是有機(jī)或無(wú)機(jī)層，并通過(guò)將會(huì)提高其期望性能 的熱涂法應(yīng)用。因此，需要具有改進(jìn)的功能特性的織物和帶。進(jìn)一步地，需要將 材料施加到織物和帶上的改進(jìn)方法，以有效和經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)這些目 的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供具有改進(jìn)的功能特性的織物和帶。
本發(fā)明的另 一個(gè)目標(biāo)是提供具有改進(jìn)的功能特性的織物和帶的高 效和成本有效的方法。
本發(fā)明涉及織物或帶，和改進(jìn)這種織物或帶的方法。所述織物和 帶包括或包含基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)涂層、或具有涂層的層、或通過(guò) 熱涂法施加到支撐結(jié)構(gòu)或其離散的位置上的層或其上沉積的離散粒子 的層。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是使用熱噴涂法，例如火焰噴涂法、電弧噴 涂法、等離子體噴涂法、爆炸噴槍沉積法、冷噴涂法或高速氧燃料燃燒 噴涂法，用于將涂層施加到織物或帶上的基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)上，或例如樹(shù)脂 層的其它層上。
現(xiàn)在將多次參考下面列出和標(biāo)注的附圖，來(lái)更詳細(xì)地描述本發(fā)明。


下列的詳細(xì)說(shuō)明以舉例的方式給出，但不意欲將本發(fā)明只限于此， 其最好結(jié)合附圖理解，其中相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件和部件，其中圖l是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的帶的橫斷面視圖；圖1A是圖1中具有溝槽的帶的橫斷面視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的可以用于壓光操作的帶的橫斷 面視圖；和圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的可以用于遞紙操作的帶的橫斷 面視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的具有施加到織物紗線的涂層的織物的橫斷面視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的具有施加到其上的涂層的織物的放大圖；和
圖6是根據(jù)本發(fā)明的具有施加到其頂面的涂層的織物的橫斷面視圖。具體實(shí)施方式

本發(fā)明可以用于需要織物和帶的各種應(yīng)用和行業(yè)，其包括但不限 于工業(yè)用織物或帶、工程用織物或帶、造紙機(jī)織物(PMC)，并且包括 上述類(lèi)型的織物和帶。注意，如前所述的，這種織物或帶包括或包含基 礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明，其自身可以被噴涂或涂布，以在其上或在其 上的離散位置形成層，或在其上沉積離散的粒子。應(yīng)該注意，術(shù)語(yǔ)涂層 (coating)和層(layer)在此處有些可以互換d^吏用。涂層可以用于形 成層。因此，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，使用這些術(shù)語(yǔ)的上下文和期 望表達(dá)的意思是顯而易見(jiàn)的?？赏ㄟ^(guò)熱噴涂改變的織物、帶或者甚至是其構(gòu)件的性能或功能 包括可以通過(guò)熱噴涂提供給織物或帶的功能性，例如耐磨損性、耐熱性、 抗氧化性(尤其是用作氯或過(guò)氧化物的屏障)、耐化學(xué)性(尤其是用作 酸或堿的屏障)、濕氣屏障(或降低對(duì)濕氣的敏感性，并增加尺寸穩(wěn)定 性)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、疏水和親水性能的平衡(例如用于可清洗性)、 特定工藝所期望的提高或降低的摩擦系數(shù)(例如用于紙張?zhí)幚?和織物 上微形態(tài)的形成(例如在1~50微米的范圍內(nèi))。例如，僅僅為了舉例說(shuō)明，本發(fā)明可用于可在蹄形托板式壓光機(jī) 上操作的帶。蹄形托板式壓光機(jī)包括圃柱形壓輥和弓形壓力蹄形托板， 其共同在其間限定壓區(qū)。在這種情況下，帶與弓形壓力蹄形托板直接滑 動(dòng)接觸地通過(guò)壓區(qū)，并使纖維網(wǎng)從弓形壓力蹄形托板上分離，從而使纖 維網(wǎng)免受與弓形壓力蹄形托板直接滑動(dòng)接觸引起的損壞，并防止弓形壓 力蹄形托板上潤(rùn)滑劑的污染。這種帶也可以用于其他造紙和紙加工應(yīng) 用，例如蹄形托板式壓榨帶或傳送帶。本發(fā)明中的織物和帶可以包括或包含基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)。所述織物和 帶也可以包含涂層。所述涂層可以由膜或?qū)拥男纬傻玫剑瞿せ驅(qū)游?于部分織物或帶的表面上，或在其表面附近，或在其離散的位置上，或 在其上沉積離散的粒子。所述涂層可以直接施加到紗線，使單紗的橫截 面表現(xiàn)為芯紗上的覆層。更進(jìn)一步地，所述涂層可以施加到織物和帶上
以便涂覆單紗，但是不形成織物或帶的層。在這種應(yīng)用的一個(gè)實(shí)施例中， 織物或帶的紗和交叉點(diǎn)或接合處被包裹在涂覆材料中，但是涂層材料可以不封閉MD和CD紗之間的開(kāi)口，以便在織物或帶上形成層。所述涂層材料可以是例如熱塑型樹(shù)脂或熱固型樹(shù)脂，例如可熔融 處理的聚酰胺、尼龍、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯-乙烯醇、芳族 聚酰胺，可熔融處理的氟聚合物例如PEP(聚全氟代乙烯-丙烯)、ETFE (聚乙烯和四氟乙烯)和PVDF (聚偏氟乙烯)，聚甲基丙烯酸曱酯 (PMMA)，聚醚醚酮(PEEK),和本領(lǐng)域公知的其他適合的材料，例如聚 硅氧烷或橡膠類(lèi)化合物。其他材料可能不可熔融加工，但是可預(yù)期用于 本發(fā)明中，例如Teflon⑧(PTFE)和UHMW聚乙烯，其可以被施加以形 成連續(xù)的層。熱塑型或熱固型樹(shù)脂可具有很高的耐熱性，在35or:或以 上的級(jí)別上。但是，注意其它材料的使用也認(rèn)為在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。在一些情況下，涂層材料也包括納米級(jí)或更大的至幾百微米或更 大的有機(jī)或無(wú)機(jī)粒子的任一種或兩種。所述無(wú)機(jī)粒子可以包含金屬、金 屬氧化物等。典型地在應(yīng)用到織物或帶之前，這些粒子通?？梢灾苯討?yīng) 用，或者與涂層材料混合，使得涂層材料和粒子可以形成粘結(jié)基質(zhì)，其 中粒子基本可以分布、嵌入或分散在整個(gè)涂層中。例如，在涂層基質(zhì)中 包含這些粒子將會(huì)大幅提升上述提到的某些功能性。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)涂 層中某些金屬的使用可以增加涂層材料的耐磨性。所述織物或帶層的一層可以包括或包含具有內(nèi)表面和外表面的基 礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，其分別對(duì)應(yīng)于織物或帶的背面或機(jī)面和紙面。所述基礎(chǔ)支 撐結(jié)構(gòu)為織物或帶提供支撐，其確保結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性。在一些應(yīng) 用中，所述基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)可以提供足夠的空隙體積，用于從紙張中除去 水，例如在成形或干燥織物中，或可代替地所述結(jié)構(gòu)可以用作形成無(wú)紡 織物產(chǎn)品的工程織物。在其他的應(yīng)用中，所述基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)提供了在其上施加聚合物樹(shù) 脂層的表面區(qū)域。可以通過(guò)常規(guī)技術(shù)與熱噴涂技術(shù)的結(jié)合，或只通過(guò)熱 噴涂，或方法的任意組合來(lái)施加這些層。例如，可以通過(guò)常規(guī)方法，將 聚合物樹(shù)脂層涂布到所述基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)的外和/或內(nèi)表面上或滲透到所 述基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)的外和/或內(nèi)表面中，形成使得其不透過(guò)流體例如油、 水、化學(xué)物質(zhì)等的層。進(jìn)一步地，基于織物或帶的應(yīng)用，通過(guò)施加到較
早的涂層，附加層可以被間接地通過(guò)熱噴涂施加到所述基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu) 上。這些附加層可以包括提供進(jìn)一步的上述類(lèi)型功能性的聚合物樹(shù)脂。 因此，可以將一層或多層施加到所述基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)或其期望的離散位置 上，或?qū)㈦x散的粒子沉積其上，例如以提供疏水區(qū)或親水區(qū)。所述基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)可以包括機(jī)織織物，和/或例如針織的無(wú)紡織物材料，壓出的網(wǎng)，螺旋連接，MD和/或CD紗線排列，織物和無(wú)紡織物 材料的螺旋巻繞條，或適于該目的的其它任何結(jié)構(gòu)。所述基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu) 也可以包括單絲、合股單絲、復(fù)絲或合股復(fù)絲的紗線，并且可以是單層、 多層或?qū)雍系?。所述紗線可通過(guò)工業(yè)織物領(lǐng)域的普通^t術(shù)人員公知的方 法由任一種合成的聚合物樹(shù)脂擠出，例如聚酰胺和聚酯樹(shù)脂，或者可以 是金屬。所述基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)還可以包括針刺的或以其他方式纏結(jié)到結(jié)構(gòu)內(nèi) 和結(jié)構(gòu)上的短纖維氈。所述纖維氈可以包括例如聚酰胺或聚酯等聚合物 樹(shù)脂材料的短纖維，或一般用于該目的的任何其它材料。如上所述，熱噴涂的涂層材料可以是有機(jī)或無(wú)機(jī)材料，其可以是 含有有機(jī)或無(wú)機(jī)粒子的樹(shù)脂。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā) 明的涂層組合物可以包含熱塑性或熱固性樹(shù)脂和形成粘結(jié)基質(zhì)的功能 無(wú)機(jī)豐立子。所述涂層材料也可以只是有機(jī)粒子，其自身形成可能是連續(xù)的； 不連續(xù)的(離散位置)或者甚至是單個(gè)粒子的涂層。所述涂層材料也可 以是單獨(dú)或組合地含有其它有機(jī)、無(wú)機(jī)、金屬或其它粒子的有機(jī)聚合物 樹(shù)脂，其可以是連續(xù)的、不連續(xù)的(離散位置)或者甚至是納米級(jí)或更 大尺寸的單獨(dú)的粒子。此外，所述涂層自身可以是無(wú)機(jī)或金屬粒子，其 可以是連續(xù)的、不連續(xù)的(離散位置)或者甚至是納米級(jí)或更大的單獨(dú) 的粒子。本發(fā)明涂層中使用的功能無(wú)機(jī)粒子可以包含陰離子無(wú)機(jī)顆粒材 料。這些陰離子無(wú)機(jī)粒子可以包括陰離子氧化硅基粒子、氧化鋁、氧化 鈦和氧化鋯，例如粘土。"粘土"可以是不同無(wú)機(jī)粒子的混合物；"陶資" 粘土具有上述材料的特定組成，例如可以獨(dú)立于任何其它材料存在。
另外，所述無(wú)機(jī)粒子可以具有納米尺寸，或所述粒子可以具有本 申請(qǐng)所規(guī)定的更大的尺寸。還應(yīng)該理解，本發(fā)明中使用的納米尺寸的粒 子可以在例如從約l納米至基于涂層厚度的合適的限度的中值或平均尺 寸范圍內(nèi)。將會(huì)理解，基于涂層厚度的合適的限度對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)是顯而易見(jiàn)的，例如幾百微米。 一個(gè)例子是平均粒度約為7納米 的陰離子無(wú)機(jī)粒子。如氧化硅化學(xué)中的慣例，所述粒度指的是可能聚集 或不聚集的初級(jí)粒子的平均尺寸。所述功能無(wú)機(jī)粒子可以是膠體分散體 或固體的形式。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，涂層厚度可以為約0.1 ~ 10亳米， 優(yōu)選0.2~0.4毫米。但是沒(méi)有涂層厚度的實(shí)際上限。含有或不含有納米 粒子的涂層旨在提高織物或帶的上述列出的功能特性。通過(guò)任意的本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的多種熱噴涂方法，所述涂層可 以施加到織物或帶的任意表面或其部分上，或者在織物或帶上形成層。 所述熱噴涂法可以包括火焰噴涂法、電弧噴涂法、等離子體噴涂法、爆 炸噴槍沉積法、冷噴涂法或高速氧燃料(HVOF)燃燒噴涂法。例如，在應(yīng)用操作期間，可以包括樹(shù)脂和功能有機(jī)或無(wú)機(jī)粒子的 涂層材料被裝入噴槍，瞬間加熱，并朝向基底高速推進(jìn)。賦予涂敷粒子 的動(dòng)能和/或熱能使所述涂層材料結(jié)合到基底上。如上所述，本發(fā)明的一個(gè)方面是使用熱噴涂方法將涂層施加到織 物或帶的基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)上。例如，HVOF裝置可以提供或裝有包含尼龍 11和5%體積0.7納米氧化硅的涂層材料，然后噴涂到所述結(jié)構(gòu)上。所 述HVOF裝置可以包含從分離的供給管或容器單獨(dú)接收涂層材料的噴 槍。作為選擇，在供給到噴槍之前，所述涂層材料可以混合或均勻分布 在其中。燃料(煤油、乙炔、丙烯或氫氣)和氧也可以供給到裝置中， 其中它們的燃燒產(chǎn)生熱的高壓火焰，其在噴嘴中強(qiáng)制下行，提高了其速 度。噴涂的涂層可以相對(duì)致密，提供可以接受的厚度和均勻度。可以使用光學(xué)顯微鏡分析涂層的微結(jié)構(gòu)，以確定其它期望性能中 的涂層結(jié)合完整性；涂層厚度；表面粗糙度；均一性；覆蓋性和孔隙度 的結(jié)構(gòu)。
在涂布期間，待噴涂結(jié)構(gòu)的溫度一定不要太高使得其開(kāi)始燃燒和 降解。因此，可能有必要提供可以預(yù)先熔融的粘結(jié)涂層或粘合涂層(例如圖2中的層280)，以實(shí)現(xiàn)良好的粘結(jié)和粒子熔融。所述粘合涂層通常 可以在涂布前通過(guò)常規(guī)的方法施加到基底的表面。作為選擇，可以通過(guò) 熱噴涂法用熔點(diǎn)低于基底材料的材料施加所述粘結(jié)涂層。所述粘合涂層 可由聚合物樹(shù)脂構(gòu)成，例如聚酰胺或聚氨酯，或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的 適于該目的的任何其它材料。所述粘合涂層的厚度可以為約0.2亳米， 并可以提供粘結(jié)牢固的涂層界面。涂布過(guò)程期間中其它的阻燃方法對(duì)本 領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，這些方法的使用視為在本發(fā)明的范 圍之內(nèi)。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，提供了包含至少兩層的織物或帶， 其中一層包含涂層材料，其中涂料通過(guò)熱噴涂方法施加。在這種織物或 帶中，熱噴涂方法可用于給上述類(lèi)型的織物或帶提供功能增強(qiáng)。進(jìn)一步地，在織物或帶上通過(guò)熱噴涂形成的涂層提供了給織物提 供結(jié)構(gòu)特性的更為經(jīng)濟(jì)的方法，所述織物例如為包含許多層和/或含有 非常薄的材料層和/或在離散位置的層或涂層和/或沉積離散粒子的織 物。對(duì)于非常大的織物，例如造紙中使用的織物而言，這將尤其正確， 其中常規(guī)的涂布方法對(duì)施加的材料而言可能耗費(fèi)時(shí)間，或者不利于某些 材料的施加。此外，由熱噴涂方法形成涂層可能是有利的，這是因?yàn)闊釃娡糠?法能夠根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要將材料精確地沉積在長(zhǎng)度、寬度或厚度的具體 位置上。此外，熱噴涂法也能提供沉積不能用其它方法處理的材料的方 法，例如具有窄處理窗口的材料或例如芳族聚酰胺的材料。例如，以前 不能在紗線表面上或圍繞紗線表面形成芳族聚酰胺。但是，通過(guò)熱噴涂 可以形成這種膜。由本發(fā)明的熱噴涂方法形成的涂層或?qū)右部梢允峭ㄟ^(guò) 沉積正常情況下彼此不明顯粘附的極薄材料層來(lái)優(yōu)化層間粘附的尤其 有利的方法。熱噴涂的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在希望的位置沉積納米顆粒的能 力。現(xiàn)在更具體地參考附圖，圖1以舉例的方式示出造紙工業(yè)中使用 的帶110的橫斷面視圖。例如，這種帶是蹄形托板式壓榨帶。帶110包 括由織紗構(gòu)成的基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)150，也可以含有短纖維氈(未圖示)。基
礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)150的外表面和內(nèi)表面可以分別涂有聚合物樹(shù)脂(例如聚氨 酯)層160和170。所述聚合物樹(shù)脂層160和170可以相同或不同。此 外，每個(gè)聚合物樹(shù)脂層160和170可以是不可滲透流體的，盡管例如聚 氨酯的某些聚合物最終允許水以某種程度擴(kuò)散到涂層中，但這是不期望 的特性。例如，樹(shù)脂層170可以不透油，以便在操作期間帶在蹄形托板 上方滑動(dòng)時(shí)防止?jié)櫥蜐B透到帶的結(jié)構(gòu)中。而且，樹(shù)脂層160可以具有 預(yù)定的厚度，以便在其外表面形成溝槽180、不通的孔(blind-drilled holes )、或者其他空腔或空隙，而不暴露任何織物基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，如圖 1A所示。這些結(jié)構(gòu)為從壓榨壓區(qū)的紙幅中壓出的水提供了暫時(shí)的存儲(chǔ)。 聚合物樹(shù)脂層160和170通常通過(guò)常規(guī)的涂布方法施加到基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu) 150上。此外，包括含有或不含有有機(jī)、無(wú)機(jī)或金屬粒子122或其組合或 這些粒子本身的熱塑性樹(shù)脂121的涂層120可以通過(guò)例如熱噴涂等方法 施加到層160上。此處，無(wú)機(jī)粒子122可以是上述納米尺寸的粒子或更 大的粒子，涂層120可以具有適于這個(gè)目的合適厚度。涂層120可以不 可透過(guò)或基本不可透過(guò)流體，并且賦予帶任意一種或多種上述功能特 性。圖2示出了由織物基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)250和與圖1中的層160和170 相似的聚合物樹(shù)脂層260和270構(gòu)成的帶210的橫斷面視圖。此外，帶 210可以包括施加于聚合物樹(shù)脂層260的聚合物樹(shù)脂層280。聚合物樹(shù) 脂層280可以提供粘合涂層，厚度約為0.2毫米。例如，可以預(yù)先熔融 聚合物樹(shù)脂層280,以實(shí)現(xiàn)涂層220的良好粘合。涂層220可以以類(lèi)似于圖1中描述的方式施加到層280。如涂層 120，涂層220可以包括含有或不含有納米或更大尺寸的粒子222的熱 塑性樹(shù)脂221。涂層220也可以不可透過(guò)或基本不可透過(guò)流體。現(xiàn)在參考圖3，其示出了由織物基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)350和與圖1中的 層160相似的聚合物樹(shù)脂層360構(gòu)成的帶310的橫斷面視圖。涂層320 可以以與圖1中描述的相似的方式施加到層360。涂層320也可以類(lèi)似 于涂層120，并且可由含有或不含有納米尺寸或更大尺寸的粒子322的 熱塑性樹(shù)脂321形成。涂層320可以具有適合的厚度，例如約為0.3毫 米。類(lèi)似地，涂層320可以不可透過(guò)或基本不可透過(guò)流體。在該示例中，
礎(chǔ)結(jié)構(gòu)350上的涂層或?qū)?，以在其上賦予期望的功能特性，例如提高的 耐磨損或磨蝕性圖4描述了本發(fā)明的另一個(gè)方面。在圖4中顯示了織物150,其 在一些情況下會(huì)用作基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，如圖l所示。所述織物包括在其上 直接施加涂層120的紗線105。在該實(shí)施例中，施加涂層120以在結(jié)構(gòu) 的單紗105上形成覆層。作為選擇，如圖5中所示，可以施加涂層120 以用以包覆紗線，使得涂層完全覆蓋紗線105接觸的結(jié)合處或交叉點(diǎn) 106。在另一個(gè)實(shí)施方案中，如圖6所示，織物150的上表面紗線或背 面紗線可以選擇性地涂覆有涂層120。將會(huì)理解，根據(jù)織物期望的特性 和其預(yù)期的用途，在應(yīng)用涂層后這些實(shí)施方案可以保持可透過(guò)流體。此外，所述涂層也可以包括前述討論的有機(jī)或無(wú)機(jī)粒子122，例 如其可以用于改變紗線的親水或疏水性能，或其中任意的一種或多種上 述提到的功能特性。盡管本發(fā)明被描述為將層施加到織物或帶的外表面，或通過(guò)涂布 工藝在其上形成層，但是本發(fā)明不限于此。本發(fā)明也包括將含有或不含 有納米尺寸粒子的涂層用作多層或?qū)雍系膸?nèi)的層化層(例如應(yīng)力集中 的強(qiáng)化層)。盡管在此公開(kāi)并詳述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案及其改變，但是將會(huì) 理解，本發(fā)明不限于這些具體的實(shí)施方案和改變，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以 進(jìn)行其它的改進(jìn)和變化，而不背離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和 范圍。
權(quán)利要求
1.一種織物或帶，其包含基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)；和直接或間接提供在所述基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)上的至少一個(gè)涂層或?qū)?，以?shí)現(xiàn)期望的功能或特性，并且其中所述涂層是通過(guò)熱噴涂法施加的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的織物或帶，其中所述熱噴涂法是火焰噴涂法、電 弧噴涂法、等離子體噴涂法、爆炸噴槍沉積法、冷噴涂法或高速氧燃料 燃燒噴涂法。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的織物或帶，其中所述涂層包含熱塑性樹(shù)脂和/或熱 固性樹(shù)脂。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的織物或帶，其中所述涂層還包括納米尺寸或更大 尺寸的功能有機(jī)或無(wú)機(jī)或金屬粒子或其組合，其形成為連續(xù)、不連續(xù)的 或單個(gè)粒子的涂層。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的織物或帶，其中所述涂層包含納米尺寸或更大的 功能有機(jī)或無(wú)機(jī)或金屬粒子或其組合，其形成連續(xù)、不連續(xù)的或單個(gè)粒 子的涂層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4的織物或帶，其中所述粒子基本上均勾分布在整個(gè) 所述涂層中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l的織物或帶，其中所述涂層基本上不可透過(guò)流體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l的織物或帶，其中所述涂層的厚度為約0.1~10亳 米。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的織物或帶，其中所述涂層的厚度為約0.2~0.4亳 米。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4的織物或帶，其中所述粒子包括單獨(dú)或組合的氧 化硅基粒子、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、粘土、金屬。
11. 根據(jù)權(quán)利要求5的織物或帶，其中所述粒子包括單獨(dú)或組合的氧化 硅基粒子、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、粘土、金屬。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11的織物或帶，其中所述粒子具有約7納米的 粒度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1的織物或帶，還包括施加到所述基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)第 一側(cè)的涂層或施加到所述基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)第二側(cè)的涂層，或施加到兩側(cè)的 涂層，所述涂層通過(guò)常規(guī)方法或通過(guò)熱噴涂或其組合施加。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的織物或帶，其中所述涂層之一是通過(guò)常規(guī)方法 或通過(guò)熱噴涂方法施加的粘合涂層。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13的織物或帶，其中所述涂層包含熱塑性和/或熱固 性材料。
16. 根據(jù)權(quán)利要求l的織物或帶，其中所述基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)包含紗線， 所述涂層施加到所述紗線上以在所述紗線上形成覆層。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的織物或帶，其中所述涂層包含有機(jī)或無(wú)機(jī)或金 屬粒子或其組合，其形成連續(xù)、不連續(xù)的或單個(gè)粒子的涂層。
18. 根據(jù)權(quán)利要求l的織物或帶，其中所述涂層賦予下列功能特性的 一種或多種耐磨損性、耐熱性、抗氧化性、耐化學(xué)性、濕氣屏障性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、疏水和親水性的平衡、特定工藝所期望的提高或降低的摩擦系數(shù)、和 織物上微形態(tài)的形成。
19. 一種形成織物或帶的方法，其包括步驟 提供基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)；和通過(guò)熱噴涂法將至少一個(gè)涂層或?qū)又苯踊蜷g接施加到所述基礎(chǔ)支 撐結(jié)構(gòu)上，以實(shí)現(xiàn)特定的功能或特性。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述熱噴涂法是火焰噴涂法、電弧 噴涂法、等離子體噴涂法、爆炸噴槍沉積法、冷噴涂法或高速氧燃料燃 燒噴涂法。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述涂層包含熱塑性或熱固性材料。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述涂層還包含納米尺寸或更大尺 寸的功能有機(jī)或無(wú)機(jī)或金屬粒子或其組合，其形成連續(xù)、不連續(xù)的或單 個(gè)粒子的涂層。
23. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述涂層包含納米尺寸或更大尺寸 的功能有機(jī)或無(wú)機(jī)或金屬粒子或其組合，其形成為連續(xù)、不連續(xù)的或單 個(gè)粒子的涂層。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中所述粒子基本上均勻地分布在整個(gè) 所述涂層中。
25. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述涂層基本不可透過(guò)流體。
26. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述涂層的厚度為約0.1 ~ 10毫米。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中所述涂層的厚度為約0.2 ~ 0.4毫米。
28. 根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中所述粒子包含單獨(dú)或組合的氧化硅 基粒子、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、粘土、金屬。
29. 根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述粒子包含單獨(dú)或組合的氧化硅 基粒子、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、粘土、金屬。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28或29的方法，其中所述粒子具有約7納米的粒 度。
31. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，還包括施加到所述基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)第一側(cè) 的涂層或施加到所述基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)第二側(cè)的涂層，或施加到兩側(cè)的涂 層，所述涂層通過(guò)常規(guī)方法或通過(guò)熱噴涂或其組合施加。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中所述涂層之一是通過(guò)常規(guī)方法或通 過(guò)熱噴涂方法施加的粘合涂層。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31的方法，其中由熱塑性和/或熱固性材料形成所述 涂層。
34. 根據(jù)權(quán)利要求22的方法，還包括在施加所述涂層之前混合涂料和 所述粒子的步驟。
35. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述涂層在構(gòu)成所述基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)的紗線上形成覆層。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其中所述涂層包含納米尺寸或更大尺寸 的有機(jī)或無(wú)機(jī)或金屬粒子或其組合，其形成連續(xù)、不連續(xù)的或單個(gè)粒子 的涂層。
37. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述涂層賦予下列功能特性的一種或 多種耐磨損性、耐熱性、抗氧化性、耐化學(xué)性、濕氣屏障、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、疏水和親水性能的平衡、特定工藝所期望的提高或降低的摩擦系數(shù)、和 織物上微形態(tài)的形成。
全文摘要
織物或帶(110)和形成這種織物或帶的方法，其包括基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)(150)和至少一層通過(guò)熱噴涂法施加的涂層(120)。
文檔編號(hào)D21F1/00GK101160433SQ200680012382
公開(kāi)日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2006年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月13日
發(fā)明者博-克里斯特·阿韋爾格, 約瑟夫·薩利蒂斯基 申請(qǐng)人:阿爾巴尼國(guó)際公司