專利名稱：用于彈性纖維生產(chǎn)的經(jīng)涂布的紙板芯的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及適合用于纏繞紗線的經(jīng)涂布的紙板芯。
背景技術：
如氨綸等彈性紗線的生產(chǎn)通常涉及將紗線纏繞在芯上。然而，為了在芯上開始纏繞紗線，移動中的紗線與芯的表面之間需要具有足夠的摩擦。另外，由于芯通常由紙板形成，因此紙板芯的表面必須被設計為可抵抗如潤滑劑和抗靜電劑等紗線油(yarn oil)的滲透，以保持紙板芯的結構完整性。此外，紗線油從紗線至紙板芯的遷移會破壞潤滑劑和抗靜電劑的效力。過去，為解決這些問題而進行的嘗試包括將膜粘附至芯的外部。此類膜由聚酯、玻璃紙、聚乙烯、聚偏二氯乙烯(PVDC)(如SARAN )構成。

發(fā)明內容
本公開在第一方面中描述了一種適合用于纏繞紗線的紙板芯。該紙板芯包括繞軸包裹并且固定在一起以形成長結構體的一個或多個紙板帶，該長結構體界定了纏繞表面。 使用可包含PVDC聚合物的涂層覆蓋該纏繞表面，其中將該涂層作為液體涂敷于纏繞表面然后固化。在一些實施方式中，涂層可以通過輥涂來涂敷，并且可以沿纏繞表面基本不間斷。 涂層可以包含多個單獨涂敷的層，該多個層中的每一層都先被固化，隨后在其上涂敷下一層。另外，紙板芯在無需先除去PVDC聚合物的情況下就能夠再漿化。此外，長結構體可以包含管形或圓錐形的形狀。本發(fā)明的實施方式還包括制造適合用于纏繞紗線的紙板芯的方法。該方法包括繞軸纏繞一個或多個紙板帶以形成界定纏繞表面的長結構體的步驟。該方法還包括將聚偏二氯乙烯聚合物涂層涂敷至紙板上并固化該涂層的步驟。在一些實施方式中，涂敷涂層的步驟可以包括對纏繞表面進行涂布，例如通過輥涂將聚合物涂布在纏繞表面上。另外，該方法還包括產(chǎn)生沿纏繞表面基本不間斷的涂層。涂敷涂層的步驟可以包括涂敷單層或多層聚合物。當涂敷多個層時，對于多個聚合物層中的每一層都可以重復固化涂層的步驟。在另一些實施方式中，可以在纏繞一個或多個帶以形成長結構體的步驟之前將涂層涂敷至一個或多個帶中的至少一個的徑向外表面上。在此類實施方式中，可以將涂層輥涂至所述徑向外表面上。此外，在纏繞一個或多個已預先涂布過的帶的步驟之后，可以將一個或多個附加的聚合物涂層涂敷至纏繞表面上。


在以通用術語如上描述了實施方式之后，現(xiàn)將描述附圖，所述附圖不一定按比例繪制，其中
圖1說明的是局部拆開的紙板芯的實施方式；圖2說明的是制造紙板芯的方法的實施方式；圖3說明的是紙板樣品的水蒸汽透過率測試的結果；圖4說明的是紙板樣品的孔隙率測試的結果；圖5說明的是紙板樣品的基重(basis weight)；圖6說明的是在第一位置的摩擦力測試設備；圖7說明的是在第二位置的摩擦力測試設備；圖8說明的是玻璃紙膜覆蓋的紙板樣品的摩擦力測試結果；圖9說明的是圖8中測試的玻璃紙膜覆蓋的紙板樣品的其他摩擦力測試結果；圖10說明的是SARAN 膜覆蓋的紙板樣品的摩擦力測試結果；圖11說明的是圖10中測試的SARAN 膜覆蓋的紙板樣品的其他摩擦力測試結果；圖12說明的是包含一層聚合物的經(jīng)涂布的紙板樣品的摩擦力測試結果；圖13說明的是包含兩層聚合物的經(jīng)涂布的紙板樣品的摩擦力測試結果；圖14說明的是包含三層聚合物的經(jīng)涂布的紙板樣品的摩擦力測試結果；圖15說明的是包含四層聚合物的經(jīng)涂布的紙板樣品的摩擦力測試結果。
具體實施例方式下面將參考附圖更全面地描述經(jīng)涂布的紙板芯，其中會顯示一些但非全部實施方式。實際上，本發(fā)明可以以許多不同的方式來實施，并且不應認為本發(fā)明限于此處所述的實施方式；而應該認為提供這些實施方式是為了使本公開內容滿足適用的法律要求。在全文中，相同的數(shù)字指示相同的元件。如上所述，過去使用膜來防止紗線油遷移至紙板芯中。膜是指圍繞紙板芯包裹的固體材料的薄片。如下文將描述的，膜的使用會引起不令人滿意的結果，因此申請人為紙板芯使用了涂層。涂層是指以液體而非固體形式涂敷的物質。申請人:已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用預制膜來覆蓋用于纏繞彈性紗線的紙板芯，會由于多種原因而不合需要。例如，膜通常以螺旋方式纏繞在紙板芯上，因此在圍繞紙板芯的膜的各條包裹之間會存在間隙?；蛘?，膜可能在各條包裹上重疊，但是這會在重疊的結合處產(chǎn)生沿紙板芯表面的不合需要的隆起。此外，為回收膜覆蓋的紙板芯，必須將膜在回收前除去，或者必須在回收機器中設置價格高昂的分選和過濾設備。圖1說明的是本公開中的紙板芯110的一個實施方式，并以局部拆解的形式圖示了紙板芯110。紙板芯包括圍繞軸116包裹并固定在一起以形成長結構體118的一個或多個紙板帶112、114。長結構體118可以包括如圖1所示的管形的形狀。在另一些實施方式中， 長結構體118可以根據(jù)具體應用改為采用圓錐形的形狀或者其他形狀。芯110被圖示為螺旋纏繞的芯，其中，以螺旋方式包裹帶112、114，但是也可以改用重疊盤卷(convolutedly) 的方式來包裹本發(fā)明的芯。紙板芯110的最外部分界定了其上可以纏繞紗線的纏繞表面120。如上所述，紙板芯110可能需要額外的特征來確保耐油性和與紗線的足夠的摩擦。就此而論，申請人出乎意料地發(fā)現(xiàn)，如下文將進一步描述的，與同一類型的材料的膜相比，在紙板芯110上的聚合物材料的涂層能夠提供更好的耐油性。形成可包含一個以上層的涂層的材料優(yōu)選為PVDC
4聚合物。作為另外一種選擇，涂層可以由低密度聚乙烯(LDPE)聚合物制成。涂層可以作為液體涂敷在紙板芯110上，例如通過輥涂將聚合物涂敷在纏繞表面120上，然后進行干燥或者固化以使涂層沿纏繞表面基本不間斷?？梢詫⒍鄬油繉右来瓮糠蟛⒎謩e固化。出乎意料的是，與膜相比，涂層可以提供更好的耐油性，特別是因為紙板帶112、114的多孔表面據(jù)預期會妨礙均一的聚合物材料層的形成。由于膜的更均一特性，本領域技術人員會相反地預期膜會充當比涂層更好的屏障層。本公開的實施方式包括制造如以上所述且如附圖1中所圖示的適合用于纏繞紗線的紙板芯Iio的方法。如圖2中所說明的，該方法包括繞軸纏繞一個或多個紙板帶以形成界定纏繞表面的長結構體的步驟210。該方法還包括將PVDC或其他聚合物(如LDPE)的涂層涂覆于紙板的步驟212。該方法還包括例如通過干燥等來固化該涂層的步驟214。根據(jù)該方法，涂敷涂層的步驟212可以包括在纏繞紙板后對該芯的纏繞表面進行涂布。另外， 對纏繞表面進行涂布的步驟可以還包括產(chǎn)生沿纏繞表面基本不間斷的涂層。就此而言，具有涂層的紙板芯可以避免與使用膜有關的重疊結合處或間隙。對纏繞表面進行涂布的步驟可以包括將聚合物輥涂至纏繞表面上。輥涂聚合物的步驟可以包括抵靠著部分地浸在聚合物中的旋轉柱體來旋轉紙板芯。但是，涂布聚合物涂層的步驟212可以采取多種不同形式。 例如，另一些實施方式可以將聚合物噴涂至纏繞表面上，或者使用紗布條或刷子等將聚合物涂敷至纏繞表面上。在另一些實施方式中，涂敷涂層的步驟212可以包括在纏繞一個或多個帶的步驟210之前，涂布所述一個或多個帶中的至少一個的徑向外表面。涂敷涂層的步驟212可以包括將聚合物輥涂至一個或多個帶的徑向外表面上。作為另外一種選擇，可以使用上述的如噴涂或紗布條涂布等其他方法來涂布這些紙板帶。另外，涂布徑向外表面的步驟還可以包括在纏繞一個或多個帶的步驟210之后涂布纏繞表面的步驟。在該實施方式中，該方法結合了在纏繞之前對帶進行涂布和在纏繞之后對纏繞表面進行涂布。這兩個步驟的結合可以提供額外的耐油性。因此，就圖1所示的實施方式而言，聚合物涂層可以在圍繞軸116纏繞紙板帶112、 114以形成長結構體118之前和/或之后涂敷。當聚合物涂層僅在圍繞軸116纏繞紙板帶 112,114以形成長結構體118之前涂敷時，聚合物涂層可能不耐油，這與當在圍繞軸纏繞紙板帶以形成長結構體之后涂布纏繞表面120時一樣。這是因為一個或多個紙板帶112、114 之間的接縫122可能為油的遷移通過提供通道。返回圖2，無論涂層是在纏繞紙板帶之前還是之后涂敷的，涂敷涂層的步驟212都可以包括涂敷單層聚合物。在另一些實施方式中，涂敷涂層的步驟212可以包括涂敷多層聚合物。在該情況中，可以對多層聚合物中的每一層重復固化涂層的步驟214，以使每一層都在其下一層被涂敷在其上之前固化。當例如液體聚合物相對較稀(即，粘度較低)且不能用其他方式使其變稠時，單獨固化每一層可以可使多個層合并形成更厚的涂層。如下文所討論的，涂層的層數(shù)影響紙板芯的耐油性和摩擦性。申請人:對紙板樣品進行了實驗測試，這些測試產(chǎn)生了上述出乎意料的結果。測試是使用經(jīng)涂布的紙板樣品和膜覆蓋的紙板樣品來進行的。在測試中使用的一種膜為SARAN 膜，其由PVDC聚合物構成。經(jīng)涂布的紙板包含PVDC聚合物的涂層。測試了具有1 4層 PVDC的樣品。另外，還對未涂布的紙板進行了測試，其充當基線。
對這些樣品進行的一種測試是水蒸汽透過率(MVTR)測試。MVTR是在指定的穩(wěn)定條件下對單位時間內通過單位面積的材料片的水蒸汽的量的量度。較低的水蒸汽透過率代表較好的耐油性。使用重量分析測定法對樣品測試MVTR。具體而言，橫跨皿的頂口密封樣品(具有指定面積)，在該皿中放置有干燥劑(無水氯化鈣)，以形成測試裝置。然后將該測試裝置放置在具有受控制的相對濕度的隔室中，并將每個裝置的重量變化記錄為時間的函數(shù)。MVTR測試顯示，對于未涂布的紙板而言，MTVR非常高，因此該樣品未通過MVTR測試。這是符合預期的，因為該紙板具有較差的耐油性品質是已知的。其余樣品的MVTR數(shù)據(jù)顯示在圖3中，單位是克/100平方英寸/日。如圖所示，包含單層涂層的樣品獲得了比 SARAN 膜樣品更大的MVTR。具體而言，發(fā)現(xiàn)單層涂層樣品的MVTR為2. 82克/100英寸7 日，而SARAN 膜樣品的MVTR為0. M克/100英寸7日。但是，包含2 4層PVDC聚合物的經(jīng)涂布的樣品提供了比SARAN 膜樣品更低的水蒸汽透過率。具體而言，具有2 4層聚合物的經(jīng)涂布的樣品獲得的水蒸汽透過率為0. 09克/100英寸7日 0. 02克/100英寸7 日。由于較低的水蒸汽透過率代表較好的耐油性，并且由于需要耐油性來防止紗線油滲透和弱化紙板芯，因此在此測試中發(fā)現(xiàn)包含2 4個層的經(jīng)涂布的樣品優(yōu)于SARAN 膜所覆蓋的樣品。具體而言，包含2 4個層的涂層提供了明顯更好的水蒸汽透過率，低于SARAN 膜所覆蓋的樣品的水蒸汽透過率的五分之一。對樣品進行的另一個測試評估了各樣品的孔隙率。孔隙率是材料中空隙空間的量度。通過確定一百立方厘米空氣穿過每個樣品所經(jīng)歷的時間來測試孔隙率。使用由 L. E. Gurley of Troy (紐約)制造的 Densometer#45405 進行該測試。樣品的孔隙率數(shù)據(jù)顯示在圖4中?？紫堵室悦霝閱挝粊盹@示，較長時間對應于較低的孔隙率，因此較長時間表示較好的耐油性。如圖所示，測試體積的空氣能夠以僅22秒的時間通過未涂布的紙板芯。對于包含一層PVDC的經(jīng)涂布的樣品，該時間為519秒。對于 SARAN 膜所覆蓋的樣品，該時間為11，274秒。包含2 4層PVDC的經(jīng)涂布的樣品所需時間為9，602秒和15，837秒，這些值與SARAN 膜所覆蓋的樣品所提供的值的量級相近。雖然在經(jīng)涂布的樣品的數(shù)據(jù)中存在一些變動，但總體上，這些數(shù)據(jù)顯示出包含2 4層聚合物的經(jīng)涂布的樣品與SARAN 膜所覆蓋的樣品具有相近的孔隙率。關于耐油性與膜包覆的紙板相似的(若非更佳)的經(jīng)涂布的樣品的一個顧慮是下述可能性在經(jīng)涂布的紙板上存在更大量PVDC。為確定是否為此情形，測量了上述樣品中的每一個的基重。如圖5中所示，未涂布的紙板的基重為12. 93磅/1000英尺2。將同樣的紙板用于其余樣品的每一個中。由此，通過從總基重中減去紙板的基重，來確定每個經(jīng)涂布的樣品的聚合物涂層的基重。涂層的總基重為1. 36磅/1000英尺2 6. 12磅/1000英尺2。為將涂層重量與SARAN 膜重進行比較，需要減去用于將SARAN 膜粘合到紙板上的粘合劑的基重(6. 64磅/1000英尺2)。由此獲得SARAN 膜的基重為4. 78磅/1000英尺2。 將該數(shù)值與涂層基重進行比較，每個具有1 3個層的涂層使用了比SARAN 膜基更少的 PVDC (以單位面積的質量計)，其中三層涂層為4. 76磅/1000英尺2，其約等于SARAN 膜的基重。因此，每個包含1 3層PVDC的經(jīng)涂布的樣品可以與SARAN 膜所覆蓋的樣品非常相近，而無需擔心這種有利結果僅僅是因為使用了更多量的PVDC。此外，關于包含四個層的涂層，這四個涂層具有比SARAN 膜更大的基重。然而，當將粘合劑的重量計算在內時(在經(jīng)涂布的樣品中并不需要)，更少的總材料(以單位面積基板的重量計)被涂敷于紙板，即使在經(jīng)涂布的樣品包含四層時亦是如此。雖然關于耐油性的測試產(chǎn)生了有利的結果(甚至在將涂敷于紙板芯的材料的質量計算在內時)，但是經(jīng)涂布的紙板芯還必須產(chǎn)生能夠使之用于纏繞紗線的足夠的摩擦。因此，為評估各樣品的摩擦特性，進行了附加測試。如圖6所示，為此目的，申請人開發(fā)了拉力試驗機610。拉力試驗機610包括模擬紙板管的形狀的圓形夾具612。將紙板樣品614固定在圓形夾具612上，并部分地圍繞夾具上的樣品包裹一段氨綸紗線616。將氨綸紗線616 的上端618附著于移動頭620上。如圖7所示，移動頭620沿垂直方向622平移，從而拉動氨綸紗線616跨過夾具612上的樣品614。對于每個樣品，記錄拉動氨綸紗線616越過樣品 614所需的力。對于摩擦測試，除上述SARAN 膜所覆蓋的樣品和經(jīng)涂布的樣品外，還測試了玻璃紙膜所覆蓋的樣品。玻璃紙膜所覆蓋的樣品的測試結果顯示在圖8和9中。SARAN 膜所覆蓋的樣品的結果顯示在圖10和11中。如圖8 11中所示，拉動氨綸紗線跨越樣品所需的力以向上傾斜的方式隨著移動頭的位移而增加。在一些測試中，例如圖9和圖11所示的， 曲線包含“臺階”，這些臺階對應于氨綸紗線在測試樣品上的打滑。關于位移所產(chǎn)生的力的大小，對于每個膜覆蓋的樣品，拉動氨綸跨越樣品所需的最大力為2. 5克力 5克力。關于經(jīng)涂布的樣品，圖12 15說明的是摩擦測試的結果。包含單層PVDC的經(jīng)涂布的樣品的測試結果顯示在圖12中，并且包含兩層的涂層的測試結果顯示在圖13中。 如圖所示，這些經(jīng)涂布的樣品的摩擦行為產(chǎn)生了類似于膜覆蓋的樣品所產(chǎn)生的向上傾斜的曲線，不同之處在于，力的大小更小，其中為這兩個樣品所記錄的最大力小于1.5克力。圖 13所示的包含兩層聚合物的涂層獲得的最大力比圖12所示的包含一層聚合物的涂層的還小，其原因尚不清楚。然而，如圖14所示，包含三層聚合物的經(jīng)涂布的樣品獲得了超過3克力的最大記錄力，這在膜覆蓋的樣品的最大記錄力的范圍內。三層涂布的樣品也產(chǎn)生總體向上傾斜的曲線。因此，三層涂布的樣品表現(xiàn)出了與膜覆蓋的樣品相似的摩擦特性。最后，測試了包含四個層的經(jīng)涂布的樣品。如圖15所示，該樣品也產(chǎn)生了總體向上傾斜的摩擦曲線。然而，拉拽氨綸紗線跨過四層涂布的樣品時所產(chǎn)生的最大力超過5克力，其超過了膜覆蓋的樣品所產(chǎn)生的最大記錄力。因此，根據(jù)所涂敷的層數(shù)，經(jīng)涂布的紙板芯所產(chǎn)生的摩擦力可以等于或大于膜覆蓋的紙板芯所產(chǎn)生的摩擦力。因此，通過選擇所涂敷的聚合物的層數(shù)，至少可以部分地實現(xiàn)紙板芯的所需要的摩擦性質和防潮性質。與聚合物的每個層數(shù)對應的摩擦性質和防潮性質可以按上文的描述憑經(jīng)驗確定，或者用其他方法確定。如各層厚度等其他變量也會影響防潮性質和摩擦性質， 因此也可以對其進行調整以獲得所需要的紙板芯性質。如上所述，與膜相比，根據(jù)構成涂層的聚合物的層數(shù)，經(jīng)涂布的紙板芯可以產(chǎn)生紗線傳輸所需的必要摩擦，并且還可以出乎意料地提供更好的防潮性質。而經(jīng)涂布的紙板芯可以具有其他益處，即，使用涂層來代替膜可使芯能夠利用常規(guī)方法得到回收而不必首先除去PVDC聚合物。相反，為回收膜覆蓋的紙板芯，可能必須在回收之前除去膜，或者在回收過程中使用價格高昂的分選和過濾設備。因此，經(jīng)涂布的紙板芯可以為膜覆蓋的紙板芯提供可行的替代品，同時還提供了膜覆蓋的紙板芯所未能產(chǎn)生的其他益處。
得益于上述說明書和附圖中所呈現(xiàn)的教導，本發(fā)明所屬領域的技術人員將會想到本文所述的發(fā)明的許多修改和其他實施方式。因此，應理解的是，意在將修改和其他實施方式包含在所附權利要求的范圍內。盡管本說明書中使用了特定術語，但是這些術語僅以一般性和描述性意義使用，而非出于限制的目的。
權利要求
1.一種適合用于纏繞紗線的紙板芯，所述紙板芯包括繞軸包裹并固定在一起以形成長結構體的一個或多個紙板帶，所述長結構體界定了纏繞表面；和覆蓋所述纏繞表面的聚偏二氯乙烯聚合物的涂層，其中所述涂層作為液體被涂敷至所述纏繞表面，然后被固化。
2.如權利要求1所述的紙板芯，其中所述涂層沿所述纏繞表面基本不間斷。
3.如權利要求1所述的紙板芯，其中所述涂層通過輥涂而被涂敷至所述纏繞表面。
4.如權利要求1所述的紙板芯，其中所述涂層包含多個層。
5.如權利要求4所述的紙板芯，其中所述多個層中的每層都被單獨固化。
6.如權利要求1所述的紙板芯，其中所述紙板芯在無需先除去所述聚偏二氯乙烯聚合物的情況下就能夠再漿化。
7.如權利要求1所述的紙板芯，其中所述長結構體包含管形的形狀。
8.如權利要求1所述的紙板芯，其中所述長結構體包含圓錐形的形狀。
9.一種制造適合用于纏繞紗線的紙板芯的方法，所述方法包括以下步驟繞軸纏繞一個或多個紙板帶以形成界定纏繞表面的長結構體，所述一個或多個帶各自具有徑向外表面；將聚偏二氯乙烯聚合物的涂層涂敷至紙板；和固化所述涂層。
10.如權利要求9所述的方法，其中涂敷所述涂層的步驟包括涂布所述纏繞表面。
11.如權利要求10所述的方法，其中涂敷所述涂層的步驟還包括產(chǎn)生沿所述纏繞表面基本不間斷的涂層。
12.如權利要求10所述的方法，其中涂敷所述涂層的步驟還包括將所述聚合物輥涂至所述纏繞表面上。
13.如權利要求9所述的方法，其中涂敷所述涂層的步驟包括在纏繞所述一個或多個帶的步驟之前涂敷所述一個或多個帶中的至少一個的徑向外表面。
14.如權利要求13所述的方法，其中涂敷所述涂層的步驟還包括將所述聚合物輥涂至所述徑向外表面上。
15.如權利要求13所述的方法，其中涂敷所述涂層的步驟還包括在所述纏繞所述一個或多個帶的步驟之后涂布所述纏繞表面。
16.如權利要求9所述的方法，其中涂敷所述涂層的步驟包括涂敷單層所述聚合物。
17.如權利要求9所述的方法，其中涂敷所述涂層的步驟包括涂敷多層所述聚合物。
18.如權利要求17所述的方法，其中對于多層所述聚合物中的每一層，重復固化所述涂層的步驟。
19.如權利要求9所述的方法，所述方法還包括實現(xiàn)所需要的摩擦特性，其中所述摩擦特性至少部分地由所涂敷的所述聚合物的層數(shù)決定。
20.如權利要求9所述的方法，所述方法還包括實現(xiàn)所需要的防潮特性，其中所述防潮特性至少部分地由所涂敷的所述聚合物的層數(shù)決定。
全文摘要
一種適合用于纏繞紗線的紙板芯可以包括繞軸包裹并固定在一起以形成界定纏繞表面的長結構體的紙板帶。用諸如聚偏二氯乙烯等聚合物的涂層覆蓋該纏繞表面。該涂層可以在纏繞前涂敷于紙板帶，并且/或者在纏繞后涂敷于纏繞表面。該涂層可以包含多個可單獨固化的聚合物層。還可以涂敷該涂層從而產(chǎn)生沿纏繞表面基本不間斷的涂層。涂敷該涂層的一種方法是輥涂。
文檔編號D21H23/62GK102597370SQ201080048075
公開日2012年7月18日 申請日期2010年9月8日 優(yōu)先權日2009年9月9日
發(fā)明者C·勞恩斯伯里, I·A·埃爾南德斯 申請人:索諾克發(fā)展有限公司