专利名称：造纸挤压毛毡的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于造纸机压榨部的毛毡，特别涉及能够提高挤水能力的造纸挤压毛毡(以下称“挤压毛毡”)。
该挤压设备包括有一对挤压辊筒P，P和一对挤压湿纸页W的挤压毛毡12，12。在挤压辊筒P，P的挤压部分中，挤压毛毡12，12和湿纸页W受压，水从湿纸页W中被挤出。
就此而论，从湿纸页W中挤出的水被挤压毛毡12，12吸收。
挤压毛毡12，12包括用于保持强度的本体(图中未示出)和本体两侧的棉絮层(图中未示出)，并且本体和棉絮层通过针刺结合在一起。
图14是图13挤压部分的局部放大图，用于说明从湿纸页W挤压出的水的流动情况。
关于这一点，挤压毛毡12，12结构的详细说明没有在该图中显示。
当一对挤压辊筒P，P沿图中箭头所示方向旋转时，夹在挤压辊筒P，P中间的挤压毛毡12，12和湿纸页W将沿图中箭头所示方向通过一个挤压部分。
如上所述，挤压毛毡12，12和湿纸页W在该挤压部分中受压从而使湿纸页中的水分被挤出，并被挤压毛毡12，12吸收。
然而，由于从挤压中心到辊筒的输送侧，施加在湿纸页W和挤压毛毡12，12上的压力迅速释放，挤压毛毡12，12和湿纸页W在此阶段体积迅速膨胀。
这样，有一压力施加给挤压毛毡12，12，此外，由于湿纸页是由细纤维制成，也会毛细现象发生，由挤压毛毡12，12吸收的水分将重新回到湿纸页一侧。
这种现象被称为重湿现象并被认为是传统挤压设备存在的一个问题。
美国专利第5372876号披露了一种防止重湿现象的毛毡。
如图15所示，毛毡11包含有本体31和本体31两侧的棉絮层21，21，由于提供给本体31的防水性薄膜41是由纺丝粘结物(spunbond)制成，而防水性薄膜41把挤压辊筒一侧的层面与湿纸页一侧的层面分离开，即使施加给毛毡11的压力迅速减小时，挤压辊筒一侧的层面所吸收的水分也很难转移到湿纸页一侧的层面上去，这种毛毡11被认为可以阻止重湿现象的发生。
未经审查的日本专利公开号8888/1991披露了一种薄膜，其中由于提供了一种由多孔渗水薄膜构成的阻挡层，这样一旦水分被阻挡层吸收就不会再转移到湿纸页一侧。
另外，美国专利第4830905号披露了一种挤压毛毡，其中提供了一种具有独立的气泡的泡沫层，人们认为这种毛毡能使水容纳在气泡中，所以能防止重湿现象的发生。
另外，在前述的美国专利第4830905号没有披露容纳气泡中的水是如何排出的，并且作为一个整体挤压毛毡的效果也有待考证。
本发明通过提供一种具有湿纸页接触面和挤压辊筒接触面的由本体、棉絮层和防重湿层构成的造纸挤压毛毡来解决上述问题。该挤压毛毡的特征在于所述防重湿层具有由开口边缘、湿纸页侧开口和辊筒侧开口组成的三维结构开口，并且所述的湿纸页侧开口大于辊筒侧开口。
根据本发明，防重湿层的三维结构开口起到了有效防止重湿现象发生的功能。
图5，图(A)至(E)是说明性的放大图，说明了按照本发明在挤压毛毡的防重湿层开口的形成过程；图6，图(A)，(B)是剖面放大图，说明了按照本发明在挤压毛毡的防重湿层上开口的不同实施例；图7，表示了按照本发明挤压毛毡制作方法的透视图；图8，表示了按照本发明挤压毛毡另一个制作方法的透视图；图9，表示了按照本发明挤压毛毡其它制作方法的透视图；图10，用于确认按照本发明的挤压毛毡效果的设备的示意图；图11，用于确认按照本发明的挤压毛毡效果的另一设备的示意图；图12，说明实的验结果；图13，造纸机器中挤压设备的说明性示意图；图14，在湿纸页上水流动状态的说明图；图15，传统的挤压毛毡的剖面图。
图1是根据本发明的挤压毛毡的分解透视图，图2是其剖面图。
挤压毛毡10是由本体30和棉絮层20及下述的防重湿层40组成，并且通过针刺结合在一起，该棉絮层由短纤维构成。
本体30是用来给挤压毛毡提供强度，用纺织物或无纺纱线的带状体作为材料。
在本体30和棉絮层20中使用具有优秀的耐磨性、抗疲劳性、延展性和耐污染性的天然纤维如羊毛和合成纤维如尼龙6和尼龙66等。
关于这一点，在图1的挤压毛毡10中尽管在防重湿层40和本体30之间提供有棉絮层20，但防重湿层40和本体30彼此直接接触也是可接受的。
图3是说明根据本发明的挤压毛毡的防重湿现象的功能的放大图，并且与图2的局部放大图相对应。
如图3所示，在防重湿层40上提供了许多开口44，此开口44是漏斗状的，这样湿纸页侧开口42a就可以大于挤压辊筒侧开口42b。
防重湿层40由原来没有孔的薄膜构成，通过用针(punchingneedle)把含有棉絮的短纤维插入毛毡本体而附着在毛毡主体10上。
通过棉絮层的插入，防重湿层40被冲孔并且开口边向下突出。通过这样的方法，包含有开口边42和辊筒侧开口42b及湿纸页侧开口42a的三维结构开口44就在防重湿层上形成了。开口边42在毛毡主体上是倾斜排布的，并且这样就造成了湿纸页侧开口42a大于辊筒侧开口42b。
双轴拉伸的薄膜适宜用作防重湿层40。原因在后面给出。
另外，作为薄膜材料，低吸水性的薄膜例如聚乙烯、聚丙烯、聚乙二烯和聚酯或吸水薄膜例如尼龙和聚氨酯都可以使用。
尼龙通常用作前述的造纸挤压毛毡10的棉絮层20和本体30。在这样的情况下，最好选择尼龙作为薄膜材料，以便与制成的毛毡10的结构的拉伸特性相适应，并且获得耐热性以适应毛毡制作工艺的加热处理。
这样就可以理解为什么本发明的造纸挤压毛毡的防重湿层由一种具有与本体或棉絮层相似的拉伸性能的材料构成。
在这方面，目前在许多情况下都将尼龙用作棉絮层20和本体30的材料。因此，优选采用尼龙作为防重湿层40的材料。
另外，当防重湿层40用尼龙制造时，经验证明，厚度为10-30μm，材料在长度的方向和静止方向分别地的拉伸强度为1-15kg/cm，且断裂伸长为50-200％是优选方案。
下面，将在参考图3的情况下对实施例的功能进行说明。在图3中，箭头表示水的流动方向。
首先，在挤压辊筒挤压的压力下水从湿纸页流向挤压毛毡10。然后从毛毡表面挤出的水穿过防重湿层40上的开孔44流到辊筒表面侧。在这种情况下，由于开孔是锥体形的，水流动地很平缓。
在挤压毛毡从挤压压力泄压之后，尽管上述的重湿现象可能会发生，但是流向辊筒侧再流向防重湿层的水就可能被防重湿层40和开口边缘42阻止，并且通过开口44的水流就会被阻挡了。
这样，在没有开口44的位置可能不会有水的流动，并且由于在防重湿层40上的辊筒侧开口42b比湿纸页侧开口42a小，所以水穿过开口44很困难。
在防重湿层上的开口44的制作工艺将参考图4和图5进行解释。图4是用在此制作工艺中的针50的局部放大视图，图5是表示开口制作工艺。
首先，当制作根据本发明的造纸挤压毛毡时，如果所用的针50有一个如图4所示球形尖51就可以获得好的结果。
此球形尖51在针50的顶点，呈球形。就此而论，经验证明对于球形尖51的具体结构而言，所述球形的半径R为0.05到0.09mm是优选的方案。
通常针50的主体截面是多边形的，用于挂和推短纤维的倒钩52a在棱角52形成。在本发明中，由于需要把大量的短纤维推入防重湿层40中，并且形成的湿纸页侧开口42a较多。在至少两个或多个棱角52提供倒钩52a会获得好的结果。在这方面，图4表示了截面为三角形的针的所有三个角部52都形成有倒钩52a。
就此而论，在针50的针尖51与最接近针尖的倒钩52a之间这一段长度称为针尖长度53。
下面，将参照图5(A)-5(E)对在防重湿层40上形成开口44的过程进行详细说明。
首先，如图5(A)所示将短纤维放置在防重湿层40上。针50放到短纤维的上面。然后，针50的球状针尖51穿过短纤维到达防重湿层40(图5(B))。在此情况下，由于与防重湿层的接触的球状针尖51的面积较大，针50不立即刺穿防重湿层，而是先向下压。
当针50向前时，防重湿层40发生孔状破裂(图5(C))。这样，就形成了辊筒侧开口42b。
如后面所描述的，随着针50的针尖长度53向前推进，破裂的部位被下压形成柱状开口46。
下一步，针50的针尖53向前推进，倒钩52a上挂有短纤维并将其推到防重湿层40以下(图5(D))。在这样的情况下，当两个或多个棱角52提供有倒钩52a时，更多的短纤维会被推下。伴随着短纤维的运动，防重湿层40的开口边缘42被下压并且倾斜。
用这种方法，开口44在防重湿层40上形成，其中湿纸页侧开口42a制作地比辊筒侧开口42b大(图5(E))。
在针50下压到规定的位置之后，它重新向上运动。当防重湿层40水平移动到规定的距离之后，针50向下运动，这样把短纤维带到防重湿层40中，此后重复此操作。
就此而论，由于移动到开口44的短纤维被固定在该开口中，开口44就永远不会合上了。换言之，开口44的三维结构在针刺操作后就保持住了。
这样，在防重湿层40上就形成了开口44。当防重湿层40使用双向拉伸薄膜时，通过针刺的冲击，防重湿层40与在湿纸页侧开口42a周围的开口边缘就可以防止较大地开裂，并且可以防止开口44彼此连接造成薄膜开裂。
像上述的针刺过程是通过上下驱动排有很多针的针板(没有图示出)来进行的。在此种情况下，用相同种类的和相同粗细的针50把短纤维推入防重湿层40并形成开口44是可接受的。
在另一方面，根据造纸毛毡的理想性能如空气渗透性等，通过把各种针排在一块板上来制作毛毡也是可行的。
例如，当要确保空气渗透性的目标时，把上述带有球状针尖51并且每个棱角52都有倒钩52a的针50和带有锋利针尖但比其它的针粗并且仅在一个棱角52带有倒钩的针一起排在一块板上使用也是可行的。
在此情况下，开口44具有三维结构，其中湿纸页侧开口42a制作地比辊筒侧开口42b大，并且形成了一个比开口44大的平开口(没有图示)。这样，就在确定的范围内防止了重湿现象并且可以提供具有好的空气渗透性的毛毡。
下面，将解释由于针50针尖形状不同而形成的开口44的结构的实施例。
图6表示其上形成有开口44的防重湿层40。与此相关，为了形成图6所示的开口44，假设每一根针50的所有棱角52都有倒钩52a。
图6(A)表示了由带有球状针尖51的针50形成的开口44。通过按上述方法使用针50在边缘开口的边上形成柱状开口46。由于柱状开口46使整个开口44形成漏斗状，它具有更容易地阻止水从辊筒侧开口42b渗透的结构。
关于这一点，图6(B)表示了用没有球形针尖51而只有锋利针尖的针50所形成的开口44。
也就是，尽管在用倒钩52a拽入短纤维时使在防重湿层40形成的开口边缘42倾斜，但不形成柱形开口46。尽管此结构比不上带有能防止重湿现象的柱形开口46的开口44，但当有提高生产率等的要求时该结构也可以被适当地采用。
因为整个毛毡的制造过程将在后面描述，当防重湿层40被排列在一层短纤维上时，而且处于短纤维层放在了防重湿层40上的状态，进行针刺。因为开口边缘42是在受到防重湿层40下面的短纤维层支撑的状态下形成的，所以边缘开口42倾斜并更容易地向下突出。此外，由于下面的短纤维层使针刺冲击更容易，几乎没有防重湿层破裂的发生。就是说，如果在防重湿层40下面排布短纤维层的情况下进行针刺，可能会更容易制造出开口44，其中的湿纸页侧开口42a比辊筒侧开口42b大。
下面，根据本发明，整个挤压毛毡10的制造过程将在下面进行说明。
此制造工艺可以选择不同的方法，而且下列的方法只是一个示例。
首先，在短纤维层放在本体30上以后，用针刺把以上两种材料结合在一起，本体30转为上面向下。
在此情况下，在辊筒侧的本体30和棉絮层20已经形成。
尽管湿纸页侧将在下一步形成，但使用的方法粗略的分为两种模式，并且采用任何一种结构都是可行的。
(1)一种方法，其中一层防重湿层40和一层短纤维依次堆积在本体30上并且用针刺与本体结合在一起。
(2)一种方法，其中在防重湿层40上提供一层短纤维并用针刺结合在一起，首先得到的是准备层60，并且此准备层排列在本体30上，通过针刺把两层结合在一起。
在此情况下，为了得到造纸挤压毛毡，其中棉絮层20是在防重湿层40和本体30之间形成，当把短纤维层放在本体30上之后，通过把防重湿层40或预备层60排布上述的短纤维层上，就可以进行生产了。
下面，将参照图7-图9对把防重湿层40或预备层60放在本体30上的方法进行解释。与此相关，在图中，70代表材料辊筒，防重湿层40或预备层60在其上缠绕，80代表悬挂本体30的拉伸辊筒。
首先，图7中表示的制作方法是放置在机器横向与本体30宽度相同的防重湿层40或预备层60的情况。
在此情况下，防重湿层40、60的端部首先固定在本体30上。防重湿层40、60等随着本体30的转动从材料辊筒70上抽出并放置在本体30上。
全部的防重湿层40、60等放置在本体30，40上之后，几乎在和固定在前述本体30的终端相同的位置切断，并且此切断的终端固定在本体30上。
下面，图8或图9表示了使用宽度比本体30在机器横向宽度短的防重湿层40情况的制作方法。
在此情况下，如图8所示，防重湿层40、60等几乎可以沿本体30的机器方向螺旋地缠绕。
在另一方面，如图9所示，防重湿层等40、60也可能沿本体30的机器横向排布。在这样的情况下，优选不使用预备层60并且只排布防重湿层。具体的讲，防重湿层40在与机器横向成某一合适角度的状态下放置在从本体30的一端到另一端。然后，防重湿层40折叠并且朝本体30一端的方向放置。此后重复此操作。在此情况下，防重湿层40通过在本体30的终端折叠部分的重量牢固的固定在本体30上。此外不必说，防重湿层40的折叠角度需要进行调整使防重湿层40完全的覆盖住本体30的表面。
相应地，如前所述，虽然防重湿层40使用没有孔的膜，但根据用于造纸的针刺毛毡的特性防重湿层40具有改善的空气渗透性地结构也是可能的。
在此情况下，只有使用适当的针对防重湿层40进行针刺的制作方法才是可行的。
实施例为了确认根据本发明的造纸挤压毛毡的效果，进行了以下试验就此而论，所有毛毡的基本结构如下，这样对实施例和比较例的各种条件才是相同的。
本体(尼龙单丝合股线的平织布)基本重量 300g/cm2棉絮层(尼龙6短纤维)总基本重量 550g/cm2针刺密度700次/cm2使用的针有球形针尖51，三角形截面，在所有的棱角52都有倒钩52a的针。
实施例1防重湿层40尼龙双向拉伸膜使用的针50球形针尖51的半径R0.09mm
开口44的形状漏斗形空气渗透性6cc/cm2/sec实施例2防重湿层40尼龙双向拉伸膜使用针50球形针尖51的半径R0.075mm开口44的形状漏斗形空气渗透性5cc/cm2/sec实施例3防重湿层40尼龙双向拉伸膜使用的针50球形针尖51的半径R0.05mm开口44的形状漏斗形空气渗透性5cc/cm2/sec比较例1防重湿层40无使用的针50球形针尖51的半径R0.09mm开口44的形状无空气渗透性15cc/cm2/sec
比较例2防重湿层40尼龙轴向拉伸膜使用的针50球形针尖51的半径R0.09mm开口44的形状薄膜拉伸方向的抗撕裂能力强，开口彼此联接。
空气渗透性10cc/cm2/sec比较例3防重湿层40尼龙纺丝粘结物使用的针50球形针尖51的半径R0.09mm开口44的形状具有和针的粗度相同的平刺而成的孔空气渗透性5cc/cm2/sec在上述造纸挤压毛毡准备好之后，就可通过使用图10和图11中显示的设备进行试验。
首先，图10和图11显示的设备中，p代表挤压辊筒，110代表上侧毛毡，10代表下侧毛毡，SC代表吸入管，和SN代表喷淋喷嘴。
就此而论，上述实例和比较实例在所有的设备中用作下侧毛毡。在这种情况下，和用在比较实例1中相同的挤压毛毡被用作上侧毛毡。
此外，图10和图11中所示设备的速度在500m/min，挤压压力是100kg/cm2.
图10所示的设备具有这样的结构，其中从挤压压力下释放的湿纸页被设置在下侧毛毡10上，并且迁移。这样，如果在挤压压力释放之后的位置(挤压出口I)测量湿纸页的含水量，湿纸页放置在下侧毛毡上并且迁移，可以获得发生重湿现象的湿纸页的含水量的数据。
在另一方面，在图11所示的设备中，与挤压辊筒接触的下侧毛毡10的面积大，并且在从挤压压力释放后湿纸页和毛毡10，110的接触时间非常短。这样，如果在挤压压力释放后的位置(挤压出口II)测量湿纸页的含水量，可以获得发生较轻的重湿现象的湿纸页的含水量的数据。
在此，获得了图10所示设备和图11所示设备之间含水量的差别并且进行了重湿现象的评价。在此情况下，进行了评价，其中如果它们之间的差为0.5％或更小，就判断为没有发生重湿现象，如果它们之间的差为0.5％或更大，就判断为发生了重湿现象。
这些结果的汇总如图12所示。
如图12所示，已经确定根据本发明的造纸挤压毛毡能够有效的抑制重湿现象，效果显著。
本发明的优点如前所述，本发明能够提供具有相对简单的结构和良好的防重湿现象效果的造纸挤压毛毡。
权利要求
1.一种具有湿纸页接触面和辊筒接触面的造纸挤压毛毡，所述毛毡由本体和棉絮层及防重湿层组成，其特征在于所述防重湿层具有由一开口边、一个湿纸页侧开口和一个辊筒侧开口组成的三维结构的开口，并且所述湿纸页侧开口大于辊筒侧开口。
2.根据权利要求1所述的造纸挤压毛毡，其中所述的开口为柱状的开口，并且是漏斗形的。
3.根据权利要求1所述的造纸挤压毛毡，其中所述的防重湿层包含有一层双轴拉伸薄膜。
4.根据权利要求1所述的造纸挤压毛毡，其中所述的防重湿层由一种具有与所述本体或棉絮层相似的拉伸性能的材料构成。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的造纸挤压毛毡，所述毛毡具有多个平的开口。
全文摘要
本发明涉及一种在不降低挤水能力的情况下具有杰出的防重湿现象性能的造纸挤压毛毡。挤压毛毡(10)由本体(30)，棉絮层(20)和防重湿层(40)组成，并通过针刺结合在一起。防重湿层(40)有一个由开口边缘(42)、湿纸页侧开口(42a)和辊筒侧开口(42b)组成的三维结构开口(44)。湿纸页侧开口(42a)的尺寸大于辊筒侧开口(42b)的尺寸。在挤压压力下，水从湿纸页W通过防重湿层(40)上的开口(44)流到辊筒的表面一侧。尽管当挤压毛毡(10)减轻挤压压力时很可能发生重湿现象，但由于滚筒侧开口(42b)比湿纸页侧开口(42a)窄，可以阻止水流过开口(44)。
文档编号D21F7/08GK1408949SQ02131
公开日2003年4月9日 申请日期2002年9月11日 优先权日2001年9月14日
发明者渡边一正 申请人:市川毛织株式会社