机械互锁的无纺工业织物的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及无纺工业织物。明确地说，本公开涉及包括机械互锁、带小孔且仿形的膜层或薄片的工业织物。
[0002]背景
[0003]过滤和输送应用，例如造纸等应用中所使用的工业织物通常是通过使用工业织布机根据所选择的图案交织多根聚合物纱线(例如单丝、复丝、粗股纱等)来形成的。所述织物通常被织成平整的，且随后通过接缝沿其纵向边缘接在一起。所述织物也可以管状形式无端织造到指定宽度和长度，且随后安装在特定机器上。此类织物也可从无纺纱线阵列的一个或多个模块生产，其中组份纱线被放置成彼此平行，并通过粘合剂以及穿过所述阵列的棉絮材料固定在合适的位置。
[0004]这些织物是高度专门化的构造，其被设计成唯一适合其预期最终用途应用。归因于组装这些织物所需设备的相对较高成本，以及引导它们经过各个生产阶段所需的专门劳力，制造商已为其制造寻求较低成本的替代物。
[0005]虽然无纺织物较容易生产，但制造环境强加了许多结构要求。举例来说，被设计来在造纸机的成形、压制或干燥器部分中使用的造纸织物必须向纸张产品提供均匀平滑但多孔的表面层。所述织物必须能够承受在以l，000m/min或以上的速度运转时的机械力。所述织物必须提供抵抗热和化学降解以及磨损的相对层，以便为购买者提供令人满意的性能和服务寿命。
[0006]直到最近，这些工业织物的制造商已非常难以提供满足所有上述要求的完全无纺产品。此外，从具有不同特性的两个或更多个层形成无纺织物呈现额外问题，如下文所论述。
[0007]US 5，983，467公开通过一个表面上所提供的与第二表面上所提供的小孔啮合的一组岛状物来接合两个表面。所述岛状物布置成使得所述组邻近岛状物之间存在小孔。所接合的表面可断开和重连。
[0008]US 6，124，015公开一种具有至少一个片段的工业织物，所述至少一个片段包括至少一个纺织或无纺层片，其通过彼此互锁以形成搭接头的结构或接合纱(例如，钩和环，或肋状物和狭缝)的使用接合到其本身，或接合到另一层片(或片段)。
[0009]US 6，902，787公开一种从布置在至少两个层片中的瓦片组装的可渗透工业织物。所述两个层片通过与所述瓦片成一体的接合结构固持在一起。在每一瓦片内，所述接合结构根据对称图案并入在主要选定位置处。所述瓦片中的小孔，其提供织物可渗透性，根据两个以上图案并入在次要和第三选定位置处，所述两个以上图案中的至少一个图案是不对称的。
[0010]已公开了通过借助于紧固布置将一个织物层或组份与第二织物层或组份机械互连而形成的工业织物；例如US 7，220，340描述一种无纺造纸器的干燥器或按压织物，其包括与CD(横过机器方向)纱线层重叠的MD层(机器方向)纱线。所述纱线必定通过以下各项中的一个或多个在其交叉点处彼此连接:粘合剂、搭扣配合(即，钉和孔布置，例如铆钉型扣件)或通过交叉点处的局部熔化。
[0011]PCT专利申请公开W0 2011/069259公开由狭缝和具有特定特性的仿形塑料膜的两个或更多个层形成的工业织物；类似的膜织物已由CA 2，779，969、CA 2，779，131和CA 2，791，864(目前未公开)进一步描述。包括一个或多个膜层的其它无纺织物是已知的，且已例如在 W0 2012/028601、TO 2012/095251、TO 2012/100161、TO 2005/042836、TO2008/145420、TO 2003/068495 和 GB 1037003 中描述。
[0012]US 2003/0190451公开一种包括至少两个单独层的工业织物。所述层通过若干对互锁结构来接合，每一互锁结构与每一层成一体。所述层的所得接合提供所述层之间的空隙体积。所述层可由不同的热塑性塑料制成，使得每一层具有不同的物理特性。所述层可为多孔的或非多孔的。
[0013]US 2012/0021171、 US 2012/0027997、 US 2011/0272112、 US 2010/0239814、 US2010/0236740、US 2010/0236034和US 2010/0230064公开各种无纺膜类型的工业织物，其可在产品接触侧上包括地形图案。然而，这些文献中无一个公开两个或更多个膜或薄片材料层的机械互锁，其中第一层的一体式突起与第二层中的至少一个止动器可锁地啮合。
[0014]在本公开中，示出一种机械紧固工艺可提供工业织物的每一层中所使用的材料的所要灵活性，同时简化这些层彼此互连的工艺。已发现，借助于本发明，现在有可能借助于机械互锁工艺(例如热铆合或无铆钉连接)互连两个类似或不同的仿形且带小孔的膜或薄片材料。通过借助于此机械紧固工艺互连两个或更多个膜层，现在有可能独立于提供给其它层的特性，而向每一层提供最佳所要特性。
[0015]概述
[0016]首先将描述呈其一般形式的无纺工业织物，且接着下文将依据优选实施方案详述其实施方式。这些实施方案意在示范所述产品及其实施方式的原理。接着将在总结此说明书的个别权利要求的每一个权利要求中进一步描述和界定呈其最广且较特定形式的工业织物。
[0017]通过机械互锁至少两个材料层来构造所述无纺工业织物。
[0018]每一层具备流通小孔，以允许从一个表面穿过无纺织物从另一表面出来的流体运动。当一个层的流通小孔具有与另一层中的流通小孔的某一程度的对准时，此流体运动发生。
[0019]在本发明的一个方面中，提供一种无纺工业织物，其包括固定到第二层的第一层，其中每一层包括多个流通小孔和仿形突起，其中:a)第一层的流通小孔的至少一部分与第二层的流通小孔的至少一部分对准；b)第一层包括与第一层成一体的多个固定突起；c)第二层包括与第二层成一体的多个止动器；以及d)第一层通过多个锁定对固定到第二层，每一锁定对包括与止动器可锁地啮合的固定突起。
[0020]在本发明的另一方面中，提供一种制造无纺工业织物的方法，其包括以下步骤:a)将第一层放置在第二层上方，其中每一层包括多个流通小孔和仿形突起；b)使第一层的流通小孔的至少一部分与第二层的流通小孔的至少一部分对准；以及c)通过在每一层之间形成多个锁定对，将第一层固定到第二层，其中每一锁定对包括从第一层一体形成的固定突起，其与从第二层一体形成的止动器可锁地啮合。
[0021]所述多个锁定对还可包括由和第一层成一体的止动器与和第二层成一体的固定突起可锁地啮合而形成的至少一个锁定对。另外，第一层的流通小孔可与第二层的流通小孔完全对准。固定突起可呈现任何形状，且可例如为圆柱形、截头圆锥形、框矩形、螺旋形、立方体形或金字塔形。
[0022]作为锁定对的实例，固定突起可穿过止动器开口突出，且具有与止动器可锁地啮合的放大自由端。在上文所描述的方法中，步骤(b)可进一步包括i)将固定突起插入穿过止动器开口 ；以及ii)将热量和压力施加到固定突起，以提供与止动器可锁地啮合的放大头部。所述止动器开口可位于仿形突起中。此外，可使用热铆合来使固定突起与止动器可锁地啮合。
[0023]作为锁定对的另一实例，止动器可包括止动器区的缩紧件，其接纳并保持所述固定突起。在上文所描述的方法中，步骤(b)可进一步包括施加热量和压力，以同时形成每一锁定对的固定突起和止动器，其中所述止动器包括止动器区的缩紧件，其保持固定突起。此夕卜，可使用无铆钉连接来使固定突起与止动器可锁地啮合。
[0024]第一和/或第二层的外表面可具有介于1微米与100微米之间的平均表面粗糙度。
[0025]第一和第二层可由相同材料制成，例如金属、热塑性塑料和热固性塑料。热塑性塑料可为聚酯；例如聚对苯二甲酸乙二醇酯。可使用接合来进一步固定两个层；其中两个层均为热塑性塑料，可使用例如激光透射焊接、超声波焊接、粘合剂或化学反应系统等接合方法。另外，可通过蒸气沉积、纳米颗粒处理或等离子体处理来处理至少一个所述层的表面。
[0026]或者，第一和第二层可由不同材料制成，例如热塑性塑料、热固性塑料或金属。就是说，两个层可形成金属-热固性塑料、金属-热塑性塑料，或热固性塑料-热塑性塑料组入口 ο
[0027]在无纺工业织物中，每一层的厚度可相同或不同。
[0028]可通过使第一层的第一组邻接带，其与第二层的第二组邻接带横向定向。或者，可通过使第一层的第一组邻接带与第二层的第二组邻接带平行定向，来构造所述织物。在所述组邻接带彼此平行的情况下，两组带可定向在无纺织物的纵向方向上，或无纺织物的宽度方向上。此外，第一层的每一带可与第二层的两个邻接带之间的对接联接重叠，且第二层的每一带与第一层的两个邻接带之间的对接联接重叠。
[0029]在无纺工业织物的组装中，第一层和第二层可各自由单独的薄片构造。或者，两个层可由折叠至少一次的单个薄片构造。
[0030]所述层中用来构造无纺织物的膜或薄片材料可为任何热塑性聚合物，其适合用于制造工业纺织品，且其将具有充足的张力强度、稳定性、化学和耐水解性，以适合成品织物的期望最终用途。所述材料可为聚合物膜，例如通常为市售的聚合物膜，例如双轴向定向的热塑性聚合物膜或其薄片，聚合物已呈现为耐水解的，或通过其构造来抵抗热量和水解。聚合物材料的实例包括但不限于水解稳定的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)以及其它适合用于形成预期用于造纸机罩中的单丝的聚合物，例如干燥器织物等。各种尼龙聚合物，例如聚酰胺6、聚酰胺6/6、聚酰胺6/10等，以及其共聚物和其混合物，也可为用于无纺织物的膜材料中的适当材料。
[0031]可使用其它材料，包括热固性塑料，例如聚酰亚胺。存在两种一般类型的聚酰亚胺。通过将酰亚胺组合成长链来制作一种类型的所谓的线性聚酰亚胺。芳香杂环聚酰亚胺为另一常见种类，其中R’和R〃是芳香环的两个碳原子。聚酰亚胺膜的实例包括Apical?、Kapton?、UPILEX?、VTECTMP1、NortonT%P Kaptrex ?。
[0032]无纺织物也可由金属制成。这包括但不限于薄钢和铝，或其它合金。
[0033]使用例如热固性类型的塑料等不同材料作为一个层(即，暴露于磨料磨损或经历热降解的层)可为合意的。热固性塑料(例如聚酰亚胺)提供优于热塑性塑料(例如PET和其它聚酯)的许多优点。热固性塑料是非常粗糙的塑料，其不像热塑性塑料那样易受磨料或热降解影响。然而，热固性塑料具有缺点，即它们是不可激光焊接的，且因此无法用来经由焊接工艺将一个层接合到另一层。
[0034]另外，在无纺工业织物的现有技术