专利名称：具有副纱的造纸成形织物的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及织造织物，特别涉及用于造纸的织造织物。
背景技术：
在现有长网造纸工艺中，纤维素纤维的水浆或悬浮液(称为造纸“原料”)供应到一由织造丝和/或合成材料制成、在两个或多个滚轮之间行进的无端皮带的上部行程的顶面上。常常称为“成形织物”的该皮带在其上部行程的顶面上形成一造纸面，该造纸面用作一把纸浆的纤维素纤维与水介质分离的过滤器，从而形成湿纸幅。水介质只依靠重力或在位于织物上部行程底面(即“机器侧”)上的一个或多个吸水箱的帮助下经成形织物的称为“排水孔”的网孔排出。
离开成形部后，湿纸幅传送到造纸机的压榨部，在压榨部中，湿纸幅通过一对或多对其上覆盖有一般称为“压毡”的另一织物的压辊的辊隙。压辊的压力除去纸幅中的水分；常常在压毡上引入“棉胎”层提高除水率。然后把纸传送到干燥部，进一步除去水分。干燥后，纸可作进一步处理和包装。
造纸用织物一般用两种基本织造方法之一制作成无端皮带。在第一种方法中，织物用平织工艺平织，用多种公知连接方法之一连接织物的两端，形成一无端皮带，例如把两端拆开后把两端重新织造在一起(通常称为拼接)，或者在两端上各缝制一可针缝的折片或者一个特殊的折叠件，然后把这些折片重新织造形成可针缝的环结。在平织造纸用织物中，经纱伸展在机器方向上，纬纱伸展在机器横向上。在第二种方法中，织物用无端织造工艺直接织造成一连续皮带。在该无端织造工艺中，经纱伸展的机器横向上，纬纱伸展在机器方向上。本文所使用的术语“机器方向”(MD)和“机器横向”(CMD)分别指与造纸用织物在造纸机上的行进方向一致的方向和与织物表面平行、与该行进方向横交的方向。上述两种方法在现有技术中都是公知的，本文所使用的术语“无端皮带”指用这两种方法中任一方法制成的皮带。
制作薄棉纸时，一般使用其顶面中网孔较细的成形织物。这种织物可减小薄棉纸出现“针孔疵”的可能性。此外，由于薄棉纸一般用高透水率织物在高转速(高达每分钟 英尺)造纸机上制作，因此薄棉纸成形织物一般较薄(即低厚度织物)；低厚度织物倾向于迅速排水(由于空隙体积较小)，因此常比较厚织物更有效。此外，薄棉纸成形机的高速运转还使得薄棉纸成形织物的“纸张剥离”特性非常重要。与用于较高级的纸、例如印刷纸的成形织物比较，薄棉纸成形织物的造纸表面的“共面性”一般不那么重要，因为共平面表面较小的织物可生成较软的纸(这当然是薄棉纸的一个重要性质)。此外，一般的薄棉纸成形织物的顶面为“CMD主导型”，即顶面的CMD纱比MD纱占据更多顶面，为造纸原料纤维提供更多支撑。
上述内容表明，薄棉纸的成形织物的性能特性与新闻纸、印刷纸和其他更细级别的纸的成形织物有很大不同。因此，适用于细级别纸、例如Wilson的美国专利Nos.4,987,929、5,518,042和5,937,914所述细级别纸的成形织物不适合于形成薄棉纸。用来形成薄棉纸的织物、例如Wright的美国专利No.5,025,839和Barreto的美国专利No.5,857,498所述织物在某些情况下透水性不足。Wright的美国专利No.5,421,374提出的另一种薄棉纸成形织物为解决透水性问题每三根顶面CMD纱只包括一根底面CMD纱，但该织物的问题是顶面CMD纱会集拢在一起，使得顶面CMD纱的间距不均匀。
本发明概述有鉴于此，本发明的一个目的是提供一种适合于形成薄棉纸的造纸用织物。
本发明的另一个目的是提供一种能解决上述透水性和顶面CMD间隔不均匀性问题的薄棉纸成形织物。
上述和其他目的用本发明实现，本发明包括可为形成薄棉纸提供合适透水性、表面结构和顶面CMD纱间距的造纸用织物。该造纸用织物包括一基本织物结构，包括交织成一造纸表面的机器方向纱和机器横向主纱，其中，机器方向纱和机器横向主纱交织成的图案的综循环大于2。该织物还包括位于每对相邻机器横向主纱之间的第一和第二机器横向副纱。每一第一机器横向副纱与机器方向纱的交织图案与该对相邻机器横向主纱的第一根纱相同，每一第二机器横向副纱与机器方向纱的交织图案与该对相邻机器横向主纱的第二根纱相同。第一机器横向副纱位于第二机器横向主纱与副纱之间。机器横向主纱有第一直径，第一和第二副纱有第二直径，其中，第一与第二直径之比为约0.9-1.1。在该组织中，纸侧机器横向副纱倾向于互相保持分开，从而提供适合于生成薄棉纸的表面结构和透水性。
在本发明另一实施例中，本发明造纸用织物在一个循环单元中包括与第一组和第二组顶面机器横向纱和一组底面机器横向纱交织的机器方向纱。第一与第二组顶面机器横向纱交替布置，使得一根第一组机器横向纱位于两根第二组顶面机器横向纱之间，一根第二组顶面机器横向纱位于两根第一组顶面机器横向纱之间。该循环单元的每一根机器方向纱穿过至少一根底面机器方向纱下方，每一根机器方向纱或是(a)穿过第一组的相邻两根顶面机器横向纱上方和穿过位于其间的一根第二组顶面机器横向纱的下方；或是(b)穿过第二组的相邻两根顶面机器横向纱上方和穿过位于其间的一根第一组顶面机器横向纱的下方。这种组织也可提供适合于形成薄棉纸的表面结构和透水性。最好是，在该组织中，组成第一组的纸侧机器横向纱的制作材料的弹性模数与纸侧机器横向纱的制作材料不同(即柔韧性不同)。
附图简要说明
图1为本发明双层成形织物的造纸表面的俯视图。
图2为图1双层成形织物的底层的俯视图。
图3A和3B分别为沿图1中3A-3A线和3B-3B线剖取的剖面图，示出两典型MD纱、CMD主纱、CMD副纱和机器侧CMD纱之间的关系。
图4为图1织物的局部放大立体图，示出CMD副纱之间以及CMD副纱与其相邻CMD主纱之间的关系。
图5为本发明双层成形织物另一实施例的造纸表面的俯视图。
图6为图5双层成形织物的底层的俯视图。
图7A和7B分别为沿图5中7A-7A线和7B-7B线剖取的剖面图，示出典型MD纱、CMD主纱、CMD副纱和机器侧CMD纱之间的关系。
图8为图5织物的局部放大立体图，示出CMD副纱之间以及CMD副纱与其相邻CMD主纱之间的关系。
本发明详细说明下面结合示出本发明各实施例的附图详细说明本发明。但是，以不同形式实施的本发明不限于本文所述实施例，而是这些实施例所公开内容使得本领域普通技术人员可充分明了本发明范围。在这些附图中相同部件用同一标号表示。为看得清楚起见，某些部件和层的尺寸和厚度故意放大。
本发明涉及造纸织造织物。为便于理解本发明原理，本文所示第一织物将被描述成类似于首先织造一基本织物层，然后添加纱。该假设基本织物层包括MD纱和称为CMD“主”纱的CMD纱。所添加的纱称为CMD “副”纱。当然，该织物实施例一般以一步织造工艺织成，按顺序织造CMD主纱和CMD副纱。
下面参见各附图，图1-4示出一双层织物50。在包括一循环单元的图1中，织物50包括MD纱52、54、56、58、60、62、64和66。8根CMD主纱70、72、74、76、78、80、82和84与MD主纱交织成斜纹图案，从而每一根CMD纱穿过7根MD纱上方后穿过一根MD纱下方，然后重复该图案；即CMD主纱70-84的“浮点”(CMD主纱的伸展在多根相邻MD纱上方的那些部分)形成一“斜纹”图案，该斜纹图案伸展在织物50上，与MD纱成约45°角。该8综织物50构作成相邻MD纱的MD凸起(一根MD纱穿过单根CMD主纱上方的部位)在机器横向上错开三根CMD主纱；例如，MD纱52穿过CMD主纱70上方，MD纱54穿过CMD主纱76上方。
图2示出织物50的机器侧层。机器侧CMD纱90、92、94、96、98、100、102和104位于上述CMD主纱70-84下方，最好每一根机器侧CMD纱位于其对应纸侧CMD主纱的正下方。在图3A和3B中，示出典型MD纱52、54从织物50纸侧穿过与机器侧CMD纱交织。确切说，在该例中，MD纱52穿过机器侧CMD纱90、92和94上方、机器侧CMD纱96下方、机器侧CMD纱98上方、机器侧CMD纱100下方和机器侧CMD纱102和104上方(图3A)。相邻MD纱54穿过机器侧CMD纱90下方、机器侧CMD纱92-100上方、机器侧CMD纱102下方和机器侧CMD纱104上方。
回到图1和2，每对CMD主纱之间有一对CMD副纱。每一CMD副纱的织造图案与与它只隔开另一CMD副纱的一CMD主纱的织造图案相同。为清楚起见，每一CMD副纱的标号与织造图案与之相同的CMD主纱的标号匹配，其上加“a”或“b”表示一CMD副纱。因此，CMD副纱70b的织造图案与CMD主纱70相同，CMD副纱72a、72b的织造图案与CMD主纱72相同，CMD副纱74a、74b的织造图案与CMD主纱74相同。CMD副纱76a、76b；78a、78b；80a、80b；82a、82b；84a、84b同样如此，其中每一CMD副纱的织造图案与标号相同的CMD主纱相同(在该循环单元中CMD副纱84a与CMD主纱70相邻)。在所有情况下，CMD副纱和与其对应的CMD主纱隔开另一CMD副纱，当然，该另一CMD副纱也与其对应CMD主纱隔开该第一CMD副纱。
在这种组织中，MD纱与两根CMD副纱、一根CMD主纱和另两根CMD副纱交织时遵从“一上/一下/一上/一下/一上”顺序。例如，MD纱58穿过副纱72a上方、副纱72b下方、CMD主纱72上方、副纱74a下方和副纱72b上方。这一顺序有助于CMD主纱与副纱互相保持较均匀的隔开，特别是当CMD副纱的直径与CMD主纱相近和/或CMD副纱的制作材料比CMD主纱硬时，这在下文详述。
最好是，织物50中CMD副纱的直径与CMD主纱相近甚至基本相同。CMD副纱、CMD主纱、机器侧CMD纱和MD纱的尺寸一般根据织物的性能要求加以选择。CMD副纱与CMD主纱的直径比一般应约为0.9-1.1，更好为约0.95-1.05，最好为约1.0。CMD副纱、CMD主纱、机器侧CMD纱和MD纱的合适直径见下表
本发明织物中使用的纱的结构可根据该最终造纸用织物的所需特性而变。例如纱可为复丝纱、单丝纱、加捻复丝或单丝纱、纺纱或它们的任何组合。此外，本发明织物中使用的纱制作材料可为造纸用织物中通常使用的材料。例如纱的制作材料可为棉花、羊毛、聚丙烯、聚酯、芳族聚酰胺、尼龙等。本领域普通技术人员应根据最终织物的具体应用场合选择纱的材料。最好使用由聚酯或尼龙制成的单丝圆纱。
CMD主纱的制作材料可与CMD副纱相同，也可不同(最好比CMD副纱软)。例如，CMD主纱的制作材料可为中等模数的聚酯，其相对伸长在每旦3克下为10-20％；而CMD副纱的制作材料可为中-高模数的聚酯，其相对伸长在每旦3克下为3-20％。在这种组织中，MD纱在与CMD主纱交叉时更可能“卷曲”(见图4)。MD纱在形成单浮点凸起时的这一卷曲(因MD纱在该顶面上的“一上/一下/一上/一下/一上”结构而增强)倾向于把CMD副纱在该造纸表面中保持在其原始“织造”位置上(而不是不卷曲的MD纱迫使一对对相邻副纱互相靠拢参见说明这一效应的Wilson的美国专利No.5,937,914)。在其原始(保持)位置上，CMD副纱较均匀地互相分开，从而提供形成薄棉纸所需造纸表面。
为进一步增强MD纱的卷曲，还可在比通常更小的张力下织造MD纱。例如，直径为0.15mm的MD纱的织造张力可降低到每根纱约60-120克。
在这种组织中，织物50每一根机器侧CMD纱有三根纸侧CMD纱。因此，与具有纸侧CMD纱和机器侧CMD纱之比较低的织物相比，该织物应有良好透水性。但是，织物50能解决具有该3比1的比例的其他织物中常常发生的纸侧CMD纱的不均匀问题。应该看到，织物50还构作成每一CMD主纱和副纱的所有浮点有助于生成斜纹线。这一斜纹密度能使用该织物制成的纸面上看不出织物痕迹。这一原理实际上可推广到任何双层基本织物，包括7综双层织物，7综双层织物的结构是公知的，这里无需赘述。
本领域普通技术人员不难看出，副纱的这一原理实际上可应用于任何织物，包括平纹织物、斜纹织物、缎子等。它可用作单层、双层和三层织物的纸侧，不管是与共同MD纱交织(例如织物50)还是作为比方说Zehle的美国专利No.5,277,967所述一多层织物的独立织物层。最好是，本发明织物的综循环大于2(即1×1平纹织物之外的织物)。
在图5-8的另一织物实施例200中也可见到“一上/一下/一上”结构对MD纱卷曲的积极影响并从而保持纸侧CMD纱分开。织物200包括与16根纸侧CMD纱220、222、224、226、228、230、232、234、236、238、240、242、244、246、248、250和8根机器侧CMD纱260、262、264、266、268、270、272、274交织的8根MD纱202、204、206、208、210、212、214、216。纸侧CMD纱可再分为交替的两组一组为纸侧CMD纱220、224、228、232、240、244和248，第二组纸侧CMD纱为222、226、230、234、238、242、246和250。
如图5所示，每一根MD纱穿过一根纸侧CMD纱上方、紧邻的纸侧CMD下方、下一个相邻纸侧CMD纱上方和其余纸侧CMD纱下方。例如，MD纱202穿过纸侧CMD纱220上方、纸侧CMD纱222下方、纸侧CMD纱224上方和其余纸侧CMD纱下方。其余MD纱也与纸侧CMD纱呈这一“一上/一下/一上”图案。
应该看到，每一根MD纱穿过两根同在第一组或第二组纸侧CMD纱中的纸侧CMD纱上方，每一根MD纱穿过其下方的一根纸侧CMD纱与MD纱穿过其上方的纸侧CMD纱不同组。仍以MD纱202为例，它穿过同在上述第一组纸侧CMD纱中的纸侧CMD纱220和224的上方和第二组纸侧CMD纱中的纸侧CMD纱222的下方。
相邻MD纱在机器方向上互相错开5根或7根纸侧CMD纱。例如，MD纱202首先穿过纸侧CMD纱220上方，而相邻MD纱204首先穿过在机器方向上与纸侧CMD纱220错开5根纱的纸侧纱230的上方。MD纱206首先穿过与相邻CMD纱204在其上方首先穿过的纸侧CMD纱230错开7根纸侧CMD纱的纸侧CMD纱244上方。相邻MD纱继续在该循环单元中如此交替错开5根纸侧CMD纱和7根纸侧CMD纱。
由于该织造图案，上述织物50的“副”纱原理也扩展到织物200。每一根纸侧CMD纱的织造图案与与之隔开一根纸侧CMD纱的另一纸侧CMD纱相同。例如，纸侧CMD纱220和224都穿过MD纱202和208下方和其他MD纱上方。这一图案形成可增强MD纱的所需卷曲的上述“一上/一下/一上”图案。
下面参见图6，该织物的机器侧由MD纱和机器侧CMD纱交织而成。一机器侧CMD纱一般位于对应纸侧CMD纱下方。每一根MD纱穿过两根由一根机器侧CMD纱隔开的机器侧CMD纱的下方。例如，MD纱202穿过机器侧CMD纱266和270下方(穿过位于机器侧CMD纱268，272之间的机器侧CMD纱268上方)。同样，MD纱204穿过机器侧CMD纱272和260下方和机器侧CMD纱272上方(纱260为该循环单元中下一根机器侧CMD纱)。应该看到，一半MD纱(图7A中以MD纱202为例)穿过一纸侧CMD纱上方后在穿过一机器侧CMD纱下方前穿过一机器侧CMD纱上方，而另一半MD纱(图7B中以MD纱204为例)穿过一纸侧CMD纱后在穿过一机器侧CMD纱下方前穿过两根机器侧CMD纱上方。
织物200的纱的大小、材料和结构可采取织物50的上述形式。例如，该织物的MD纱的直径为0.15mm，纸侧CMD纱的直径为0.11mm，机器侧CMD纱的直径为0.25mm。与上述织物50一样，最好减小MD纱的典型织造张力。此外，与织物50一样，最好某些纸侧CMD纱用更软材料制成。
在这一组织中，织物200既可提供所需透水性，又可为薄棉纸成形织物提供所需纤维支撑。织物200的顶面包括可增强MD纱卷曲、从而均匀分开纸侧CMD纱的“一上/一下/一上”MD纱织造图案。因此，该织物可提供适合于形成薄棉纸的表面。
应该指出，尽管以上说明了薄棉纸成形织物，但这一原理可扩展到其他类型的纸的成形织物，例如，可用同样的织造图案通过增加纱的大小形成牛皮纸，包括一遵从图1-4所示织造图案的实施例，在该实施例中，纸侧CMD纱的直径为0.23mm，机器侧CMD纱的直径为0.40mm，机器方向纱的直径为0.27mm。本领域普通技术人员不难看出，这一原理还可应用于其他类型的纸。
上述实施例例示出本发明，不得看成对本发明有所限制。本发明由后附权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种造纸用织物，包括一基本织物结构，包括交织成一造纸表面的机器方向纱和机器横向主纱，所述机器方向纱和机器横向主纱交织成的图案的综循环大于2；位于每对相邻机器横向主纱之间的第一和第二机器横向副纱；其中，每一第一机器横向副纱与所述机器方向纱的交织图案与该对相邻机器横向主纱的第一根纱相同，每一第二机器横向副纱与所述机器方向纱的交织图案与该对相邻机器横向主纱的第二根纱相同；所述第一机器横向副纱位于所述第二机器横向主纱与副纱之间；以及所述机器横向主纱有第一直径，所述第一和第二副纱有第二直径，所述第一与第二直径之比为约0.9-1.1。
2.按权利要求1所述的造纸用织物，其特征在于，所述第二机器横向副纱位于所述第一机器横向主纱与副纱之间。
3.按权利要求1所述的造纸用织物，其特征在于，所述循环综图案为一斜纹图案。
4.按权利要求3所述的造纸用织物，其特征在于，所述斜纹图案为一2×1斜纹图案。
5.按权利要求1所述的造纸用织物，其特征在于，所述第一与第二直径之比为约0.95-1.05。
6.按权利要求1所述的造纸用织物，其特征在于，所述第一与第二直径之比约为1.0。
7.按权利要求1所述的造纸用织物，其特征在于，所述机器横向主纱用第一材料制成，所述机器横向副纱用与所述第一材料不同的第二材料制成。
8.按权利要求7所述的造纸用织物，其特征在于，所述第二材料比所述第一材料硬。
9.按权利要求1所述的造纸用织物，其特征在于，进一步包括与所述机器方向纱交织成一机器侧表面的机器横向纱。
10.一种造纸用织物，包括一基本织物结构，包括交织成一造纸表面的机器方向纱和机器横向主纱，所述机器方向纱和机器横向主纱交织成的图案的综循环大于2；所述基本织物结构进一步包括与所述机器方向纱交织成所述织物的一机器侧表面的第二组机器横向纱；位于每对相邻机器横向主纱之间的第一和第二机器横向副纱；其中，每一第一机器横向副纱与所述机器方向纱的交织图案与该对相邻机器横向主纱的第一根纱相同，每一第二机器横向副纱与所述机器方向纱的交织图案与该对相邻机器横向主纱的第二根纱相同；所述第一机器横向副纱位于所述第二机器横向主纱与副纱之间；以及所述机器横向主纱有第一直径，所述第一和第二副纱有第二直径，所述第一与第二直径之比为约0.9-1.1。
11.按权利要求10所述的造纸用织物，其特征在于，所述第二机器横向副纱位于所述第一机器横向主纱与副纱之间。
12.按权利要求10所述的造纸用织物，其特征在于，所述循环综图案为一斜纹图案。
13.按权利要求12所述的造纸用织物，其特征在于，所述斜纹图案为一2×1斜纹图案。
14.按权利要求10所述的造纸用织物，其特征在于，所述第一与第二直径之比为约0.95-1.05。
15.按权利要求10所述的造纸用织物，其特征在于，所述第一与第二直径之比约为1.0。
16.按权利要求10所述的造纸用织物，其特征在于，所述机器横向主纱用第一材料制成，所述机器横向副纱用与所述第一材料不同的第二材料制成。
17.按权利要求16所述的造纸用织物，其特征在于，所述第二材料比所述第一材料硬。
18.一种造纸用织物，包括在一个循环单元中与第一组和第二组顶面机器横向纱和一组底面机器横向纱交织的机器方向纱，所述第一与第二组顶面机器横向纱交替布置，使得一根所述第一组机器横向纱位于两根所述第二组顶面机器横向纱之间，一根所述第二组顶面机器横向纱位于两根所述第一组顶面机器横向纱之间；所述循环单元的每一根所述机器方向纱穿过至少一根所述底面机器方向纱下方，每一根所述机器方向纱或是(a)穿过所述第一组的相邻两根顶面机器横向纱上方和穿过位于其间的一根所述第二组顶面机器横向纱的下方；或是(b)穿过所述第二组的相邻两根顶面机器横向纱上方和穿过位于其间的一根所述第一组顶面机器横向纱的下方。
19.按权利要求18所述的造纸用织物，其特征在于，所述第一组和第二组顶面机器横向纱分别有第一和第二直径，所述第一与第二直径之比为约0.9-1.1。
20.按权利要求18所述的造纸用织物，其特征在于，所述第一与第二直径之比约为1.0。
21.按权利要求18所述的造纸用织物，其特征在于，所述第一组顶面机器横向纱用第一材料制成，所述第二组机器横向纱用与所述第一材料不同的第二材料制成。
22.按权利要求21所述的造纸用织物，其特征在于，所述第二材料比所述第一材料硬。
23.一种造纸方法，包括下列步骤提供一种造纸用织物，所述造纸用织物包括一基本织物结构，包括交织成一造纸表面的机器方向纱和机器横向主纱，所述机器方向纱和机器横向主纱交织成的图案的综循环大于2；位于每对相邻机器横向主纱之间的两根机器横向副纱；其中，每一第一机器横向副纱与所述机器方向纱的交织图案与该对相邻机器横向主纱的第一根纱相同，每一第二机器横向副纱与所述机器方向纱的交织图案与该对相邻机器横向主纱的第二根纱相同；所述第一机器横向副纱位于所述第二机器横向主纱与副纱之间；以及所述机器横向主纱有第一直径，所述第一和第二副纱有第二直径，所述第一与第二直径之比为约0.9-1.1；把造纸原料加到所述造纸用织物上；以及除去所述造纸原料中的水分。
全文摘要
一种造纸用织物，包括一基本织物结构，该结构包括形成一造纸表面的交织的机器方向纱和机器横向主纱，其中，机器方向纱和机器横向主纱交织成的图案的综循环大于2。该织物还包括位于每对相邻机器横向主纱之间的第一和第二机器横向副纱。每一第一机器横向副纱与机器方向纱的交织图案与该对相邻机器横向主纱的第一根纱相同，每一第二机器横向副纱与机器方向纱的交织图案与该对相邻机器横向主纱的第二根纱相同。第一机器横向副纱位于第二机器横向主纱与副纱之间。机器横向主纱有第一直径，第一和第二副纱有第二直径，其中，第一与第二直径之比为约0.9－1.1。
文档编号D21F1/00GK1398312SQ01804768
公开日2003年2月19日 申请日期2001年1月31日 优先权日2000年2月10日
发明者R·G·威尔逊, B·H·P·特罗顿 申请人:韦弗艾克斯公司