可压缩的回弹性工业织物及其制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2012年1月20日，申请号为"201280005968. 2"，发明名称为 "超回弹织物及其制造方法"的中国专利申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及一种用于在工业织物如造纸机用布和工程织物中使用的结构。更具体 地，该结构包括在厚度方向上可以是可压缩及回弹性的并且在长度方向上是回弹性的一个 或更多个弹性构件、以及相反无弹性功能的各种模式的纱线。这种结构具有在施加法向载 荷下的高度压缩性以及在移除该载荷下优异的回复性（回弹性或弹回（springback))。
【背景技术】
[0003] 工业织物意指连续环形式的环形结构，例如用作成形织物、压榨织物或干燥织物 (造纸机用布或PMC)以及加工带（processbelt)如在造纸机上使用的靴型压榨带（shoe pressbelt)、砑光带、或传送带。工业织物还意指用于织物整理加工的织物。工业织物还 包括所需要的高压缩度和高回弹度的其他环形带。
[0004] 虽然本文中的讨论总体上大部分涉及造纸过程，但本发明的应用不限于此。
[0005] 就这一点而言，在造纸过程中，例如，纤维素纤维网通过将纤维浆料（即，纤维素 纤维的水性分散体）沉淀在造纸机的成形段中的移动成形织物上而形成。大量的水通过成 形织物从浆料中排出，而将纤维素纤维网留在了成形织物的表面上。
[0006] 新形成的纤维素纤维网从成形段前进到压榨段，压榨段包括一系列压榨辊隙。纤 维素纤维网通过由压榨织物支承的（或者更常用的情况，在两个这样的压榨织物之间的） 压榨辊隙。在压榨辊隙中，纤维素纤维网受到从其中挤出水的压缩力，并且该压缩力将网中 的纤维素纤维彼此粘附以使纤维素纤维网变成纸片。水由压榨织物或织物接收并且理想地 不会再返回到纸片中。
[0007] 纸片最终前进到包括由蒸汽内部加热的至少一系列可转动的干燥鼓或干燥滚筒 的干燥段。通过干燥织物使新形成的纸片沿着顺序地围绕一系列鼓中的每一个的蜿蜒路径 而被引导，该干燥织物将纸片保持为紧靠鼓的表面。加热的鼓通过蒸发将纸片的水含量减 小到所期望的水平。
[0008] 应当理解的是成形织物、压榨织物和干燥织物均为造纸机上的环形环的形式并且 以传送带的方式运行。更应当理解的是纸制造为以相当高的速度进行的连续过程。这就是 说，纤维浆料在成形段不间断地沉淀在成形织物上，而新制造的纸片在其从干燥段出来之 后不间断地卷绕在辊上方。
[0009] 形成以上讨论的织物的重要部分的底基织物具有很多不同的形式。例如，它们可 以被织造为环形的或平织形式，并且使用一层或更多层机器纵向（MD)和机器横向（CD)纱 线而基本上成为具有织物缝隙的环形形式。也可以采用被称作对接缝（pinseam)的织物， 其也由MD纱线形成以允许安装在造纸机上。此外，底基织物可以通过将一个底基织物放置 在由另一个底基织物形成的环形环之内而层合，并且通过本领域技术人员所已知的各种方 式将它们结合或层合在一起，例如通过将短纤维毡用针穿过两个底基织物而将它们彼此结 合。
[0010] 在造纸机用布（PMC)尤其是用于造纸机的压榨段的压榨织物中，织物具有一种或 更多种"底基结构"，所述"底基结构"由用针缝到通常至少片接触表面中的纱线和短纤维毡 形成。压榨织物具有初始的厚度、质量、以及由此引起的相当于水处理能力的空间体积（基 于该质量和厚度而计算出的体积）。它们还具有可测量的接触区域。
[0011] 由于压榨织物在穿过一个或更多个压榨辊隙时经受法向载荷（在使用中垂直于 织物平面），所以织物还具有可压缩的空间体积和表面接触区域。尽管已经做了各种尝试以 改变压缩度，压榨织物随着时间和数以百万计的辊隙循环还是逐渐变得更细。最终由于例 如缺乏水处理能力、标记、或压振动的各种原因必须要将其移除。当压榨织物已经达到其使 用寿命的尽头时，其必须要被移除并且由新的织物所代替。
[0012] 新织物同样要经受一段时间的破裂，其中密度不理想并且水处理能力达不到最佳 状态。因此，理想的压榨织物为从第一天直到其从造纸机上移除的那天均具有近乎持续或 稳定状态性能（例如，水处理能力）的织物。
[0013] 已经做了影响压榨织物特性尤其是压缩性和回弹性的各种尝试。一种尝试是在结 构中引入"弹性"纱线。在PCT申请W0 2004/072368A1中可见这样的一个实例，然而，这 种方法具有缺点。压缩性仅仅是基于纱线的弹性部（在整个厚度方向上），并且从而被限 制于此。然而可以利用更大的纱线，但返回到性能上却最终会减小。同样，更大的纱线会更 重，并且可以导致令人不快的片状标记。如果纱线为鞘/芯类型，则其总是具有鞘从芯上脱 离的危险。最终，压缩度受到部分纱线直径的最大值的限制。
[0014] 另一个实例为美国专利申请2007/0163741A1，其引入了附接到缝合的压榨织物 的背侧的可压缩的鞘/芯纱线的阵列。该专利教导鞘为弹性体，并且可以提供振动抑制效 果。其进一步教导单独的纱线芯可为200至2000旦，并且直径的总尺寸为0. 30毫米到1. 2 毫米。这样的纱线尺寸由于重量和潜在的标记顾虑而在使用中受到限制。
[0015] 美国专利4, 350, 731中教导了另一个实例，其教导了缠绕的纱线用于制造可压缩 的压榨织物结构的用途。同样，压缩度和恢复度是仅基于卷绕鞘层的弹性体的。
[0016]GB2 197 886中教导了这种类型的结构的另一个实例。该专利公开了一种可压缩 纱线，该可压缩纱线以某种方式与功能性（拉伸的）载荷支承纱线交替，以在施加法向载荷 下提供不具有"转向节"而具有长的织物浮体的致密的半单层的底基结构，以提供准无交叉 (quasi-crossless)底基构造。
[0017] 在授予Hood的美国专利No. 5, 087, 327中公开了另一个实例，该实例涉及一种用 于造纸机织物的复合材料纱线。复合材料纱线包括被非可熔的单丝层所围绕的可熔芯。
[0018] 在美国专利No. 5, 597, 450中公开了另一个实例，该专利涉及一种包括在机器横 向上的空心热塑性单丝的造纸机干燥织物。
[0019] 在美国公开No. 2002/0100572中公开了另一个实例，该申请涉及一种具有抵抗在 互相编织时的横向的、垂直方向的、和加捻的挠度以及压缩度的织轴构造纱线的造纸织物。 纱线为非圆形的横截面，例如I织轴、Η织轴、以及箱形织轴。
[0020] 另一个实例为在美国专利4, 781，967中教导的结构。由于堆叠的纱线阵列不能压 缩也不能相反任意其他层运动，这样的结构被限定为相反无压缩。换句话说，当在结构的平 面上施加法向载荷时，除了任意的纱线永久变形外，几乎没有厚度变化。如果采用弹性体 (在纱线的厚度方向上）作为整个层中的纱线，则结构的可压缩性受到部分这样的纱线直 径的限制。
[0021] 在美国专利4, 555, 440中教导了另一个实例。同样，由于当施加或移除法向载荷 时整体厚度几乎没有变化，所以这样的结构被认为是不可压缩的。
[0022] 将"弹性的"（在厚度或径向方向上）纱线结合到织物中已经在某种程度上影响到 一旦法向载荷移除时这些织物结构的回弹性或弹回。但是同样，利用这种纱线，压缩和弹回 的程度至多受到部分纱线的直径的限制。
[0023]如上所述，由于这个受限的回弹，新的压榨织物具有相反大的空间体积以处理水， 比理想的需求更多。它们将压紧并在一段时间内达到最佳性能水平。然而，由于其受限的 回弹，压榨织物将持续压紧，最终将由于缺乏除水、片标记、压榨振动或一些其他非期望的 性能特征而需要移除和替换。
【发明内容】
[0024] 因此，本发明的主要目的是提供一种比现有技术基本上更加可压缩和可回弹并且 在其整个寿命中保持其可压缩性和回弹性的底基结构。
[0025]就这点而言，本发明提供了一种底基支承结构，该结构将具有优异的可压缩性和 回弹性的一个或更多个弹性构件与若干种模式的一层或更多层相反非弹性功能纱线相结 合，以用作结构本身；或者至少用作在PMC、工业加工带、织物整理加工带、以及需要高压缩 度和高回弹性的其他带中的底基支承结构的层。
[0026] 被限定为在厚度方向上弹性的、回弹性的以及压缩的，并且在其长度方向和横向 方向上可伸长的、可弯曲的以及可回弹性的弹性非织造挤塑膜或片对于本文中讨论的所有 实施方案而言是必需的。弹性非织造挤塑膜或片可以被贯穿以便具有多个以预定的对称 模式或以随机的不对称模式分布的通孔。弹性非织造挤塑膜或片可以由诸如热塑性聚氨 酯（TPU)或任意其他弹性材料的任意弹性材料组成。好的弹性材料的实例包括（但不限 于）例如聚氨酯、橡胶、硅树脂或由Invista以商标销售的或由Lubrizol以商标 Estane?销售的那些。在非织造挤塑膜或片中形成的通孔可以具有适当尺寸的圆形或非 圆形形状。非圆形形状可以包括（但不限于）正方形、矩形、三角形、椭圆形、梯形、六边形 和其他多边形形状。
[0027] 第一实施方案采用了如下描述的其最简单的形式的结构。最上层的层（1)为平行 的功能纱线阵列。功能纱线可以包括普通技术人员已知的任意类型的纱线。例如，如果功能 纱线定向在机器纵向或行进方向，其可以为可伸长的载荷支承纱线。对于压榨织物结构，聚 酰胺将为所期望的聚合物选择。功能纱线可以为本领域技术人员已知的具体任意所需要的 任意尺寸、材料或形式，例如，功能纱线可以具有圆形的或包括（但不限于）正方形、矩形、 三角形、椭圆形、梯形、六边形和其他多边形形状的非圆形的截面形状。其次的二层（2)为 所需的弹性非织造挤塑膜或片。第三层（3)同样为位于层（2)的相反侧上的功能纱线的平 行阵列；然而层（3)中的纱线被布置为使得每层（3)纱线与两个紧邻层（1)之间的空间相 反齐从而引起所谓的"嵌套"。结构的层可以以本领域的普通技术人员已知的任意方式而被 保持在一起。例如，其可以利用如之前提到的美国4, 781，967专利中说明的纤维层而被附 接，该专利的全部内容通过引用而被合并到本文中，或者可以在通过利用本领域技术人员 所已知的胶、粘合剂、或热熔合/焊接的方法而使一层中的纱线在其接触挤塑膜或片的点 处被附接至在紧邻层中弹性非织造挤塑膜或片。
[0028] 需要注意的是，系统（1)和（3)可以彼此相同或者其可以在材料、形式、形状等方 面不同。仅要求层（3)中的纱线被间隔开以匹配在层（1)的紧邻纱线之间或反之亦然。
[0029] 同样需要注意的是在层（1)和⑶的纱线数量之间不具有一一对应的关系，并且 层（3)中的纱线数量可以仅为层（1)中的纱线数量的一部分或反之亦然。例如，层（3)可 以仅包括层（1)的一半纱线以使层（3)在使用中的纱线之间具有空间，从而产生额外的空 隙体积/水处理/除水能力。
[0030] 对于最终结构的功能或特性任一者的增强，其他功能纱线还可以例如通过层合而 被附接。例如，一个或更多个CD纱线阵列可以附接在层（1)的顶部或在层（3)之下以提供 CD稳定性。可以在通过利用本领域技术人员所已知的胶、粘合剂、或热熔合/焊接的方法而 使一层中的CD纱线在接触挤塑膜或片的点处被附接至紧邻层中表面。一层或更多层纤维 毡可以通过本领