防回湿压榨织物的制作方法

专利名称：防回湿压榨织物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有锥状开口的防回湿压榨织物，用于造纸机压榨部。
背景技术：
在造纸过程中，在造纸机成形部，通过将纤维浆沉积到移动的成形织物上形成纤维素纤维网，纤维浆也就是纤维素纤维的水分散体。浆体中大量的水分通过成形织物排出，而纤维素纤维网则留在成形织物的表面。
刚形成的纤维素纤维网从成形部进入压榨部，压榨部包括一系列压榨压区。纤维素纤维网由压榨织物支撑，或者通常情况下位于两层这样的压榨织物之间，通过压榨压区。在压榨压区中，纤维素纤维网受到压缩力的作用，该压缩力将其中的水分挤出，并使网中的纤维素纤维彼此粘附，使得纤维素纤维网转变为纸幅。水由一层压榨织物或多层压榨织物所吸收，并且理想的情况是不回到纸幅中去。
纸幅最终进入干燥部，干燥部至少包括一个可转动干燥转鼓系列或可转动干燥转筒系列，这些转鼓或转筒由蒸汽在内部进行加热。干燥织物引导刚形成的纸幅以弯曲路径依次绕行每个该系列中的转鼓，干燥织物将纸幅紧紧地贴在转鼓的表面。加热的转鼓通过蒸发作用降低纸幅的含水量至期望的水平。
应该了解的是，成形、压榨及干燥织物都在造纸机上采用无端环(endless loop)的形式，并且都起到传送带的作用。应该进一步了解的是，纸张生产是一种以相当快的速度进行的连续过程。也就是说，在成形部，纤维浆连续地沉积到成形织物上，而刚生产出的纸幅在离开干燥部后就被连续地卷绕到辊筒上。
本发明具体涉及在压榨部使用的压榨织物。在纸张生产过程中，压榨织物起到关键的作用。如上所述，其功能之一是支撑并运送生产出的纸产品通过压榨压区。
压榨织物也参与了纸幅表面的整饰过程。就是说，将压榨织物设计成具有光滑表面以及均匀回弹性的结构，使得在通过压榨压区的过程中，赋予纸张光滑无痕的表面。
传统上，压榨部包括一系列由邻近的圆柱形压榨辊对形成的压区。近年来，人们发现使用靴形长压榨压区比使用由成对的邻近压榨辊形成的压区具有更大的优势。这是因为网(纸幅，web)经过长压区要比经过由压榨辊形成的压区花费更长的时间。网在压区中承受压力的时间越长，从其中除去的水分就越多，以及因此，残留在网中需要在干燥部中通过蒸发作用除去的水分就越少。
在这种不同的长压区压榨机中，压区在圆柱形压榨辊与弓形压榨靴形物之间形成。后者具有圆柱形的凹入表面，该表面具有的曲率半径与圆柱形压榨辊的相近。当辊与靴形物彼此紧贴时，就在机器方向上形成比在两个压榨辊之间形成的压区长5～10倍的压区。由于长压区比常规两辊压榨机中的长5～10倍，在与用于双辊压榨机中的每平方英寸压榨力相同水平下，纤维网在长压区中的所谓停留时间相对长。结果，与造纸机上的常规压区相比，这种新型长压区技术在长压区中纤维网脱水显著增加。
靴形长压区压榨机需要一种特殊的带，如美国专利No.5,238,537中所示的。这种带设计成保护支撑、运送及脱去纤维网中水分的压榨织物不受加速磨损，该磨损由在固定的压榨靴形物上进行的直接的滑动接触产生。这种带必须设有光滑的不渗透表面，该表面在油润滑膜上越过或滑过固定的压榨靴形物。该带以与压榨织物大致相同的速度移过压区，从而向压榨织物对带表面施加摩擦量最小。
或许最重要的是，在压榨压区，压榨织物吸收了从湿纸幅中榨出的大量水。为了实现这种功能，在压榨织物中必须确实具有一定的空间用于走水，这个空间通常称为空隙容积，以及织物在其整个有效使用期必须具有足够的对水的渗透性。最后，在纸片离开压榨压区时，压榨织物必须能够防止从湿纸中吸收的水分又返回纸中而将其回湿。
当前的压榨织物被制造成专门用于满足造纸机需要的广泛、多样的类型，根据所制造纸张的等级安装在造纸机上。通常，压榨织物包括机织的底布，精细的无纺纤维材料毛层被针刺入其中。底布可以用单丝纱线、捻合单丝纱线、复丝纱线或捻合复丝纱线织成，并且可以是单层、多层或叠层。纱线通常由在纸机织物技术领域中的普通技术人员为此目的而使用的几种合成聚合树脂中的任意一种挤出而成，例如聚酰胺及聚酯树脂。
机织的底布本身具有不同的类型。例如，其可被织成环形、或者先平织然后用机织的接缝将其转变为闭合的形式。或者，它们可以通过一般称为改进的环形机织工艺来进行制造，其中底布的横向边缘设有使用其机器方向(MD)纱线的接缝环。在此工艺中，MD纱线在织物的横向边缘之间往复进行连续机织，在每一边缘处折返、并形成接缝环。以这种方式生产的底布在造纸机的安装过程中被放为环状形式，因此这种底布称为机上接缝的织物(on-machine-seamablefabric)。为了把这种织物放置成为环状形式，需要把两个横向边缘放置到一起，两个边缘上的接缝环相互交叉，然后用接缝针或扣针穿入相互交叉的接缝环形成的通道中。
此外，通过将一底布放到由另一底布形成的无端环中就可以将机织的底布层叠多层，然后在底布上都针刺短纤维毛层使它们彼此相结合。机织的底布之一或其两者都可以为机上接缝的类型。
在造纸机的压榨部中，所形成的纸幅经由连续压榨压区被压榨至更高的干燥度。纸幅与一个或多个环状织物一起被携载通过压榨压区，该环状织物通常称为压榨织物。
现在谈及压榨织物，已经提出了几种理论来解释在压榨过程中纸幅与压榨织物发生的现象。对纸幅(paper web)及压榨织物施加的机械压区压力是相同的，但是在纸幅中的流体压力比在织物中的大很多。这种压差为水从纸幅至织物的传输提供了驱动力。
纸幅(paper web或paper sheet)及压榨织物大概同时在稍微靠近压区中心处达到最小厚度。纸幅被视为在同一时刻达到其最大的干燥度。在此之后，纸幅和织物都开始膨胀。
在此膨胀过程中，纸幅中以及压榨织物表面层中产生负压，其中，纸幅和压榨织物都已经在最大压力下被压缩至最小厚度。响应该负压，水从织物内部及很可能从织物底层回流到织物的表面层，并流入纸幅中以重建压力平衡。此膨胀阶段为在压榨压区内纸幅的回湿提供了驱动力。
在现有技术压榨织物的构造中，通常将织物形成为其面对纸幅的表面层比该结构的背侧致密得多，以及这种情况也不少见，例如在面对纸幅一侧使用纵向取向的毛层纤维，以减少流动阻力。高毛细作用力和膨胀阶段压榨织物中的大负压，从敞开的背侧结构向着表面层吸收水，迅速地降低表面层中的负压。当离开压榨压区期间纸幅的负压变得相当高，以及压榨织物靠着纸幅的接触面中的流动阻力降低时，会造成高回湿及较低纸张干燥度。
现有技术织物概念教导了锥状或漏斗状开口(例如WO 86/05219及EP 0103376)，但是没有披露一种具有设计为在压力下打开和关闭的小端部，允许水分通过其单向流动，作为在压榨织物中的分隔层以阻止回湿。
一般而言，机织的底布通常呈无端环的形式，或者缝合成具有规定长度及规定宽度的形式，该规定长度围绕其纵向测量，该规定宽度跨过其横向测量。由于造纸机的构造变化很大，要求造纸织物的制造商，按照要求的尺寸生产压榨织物及其他造纸织物，以适合顾客造纸机中的特定位置。不必说，因为各压榨织物必须特殊根据定制生产，这种要求使得精简生产加工过程较困难。
为了响应这种需要，以更快更有效地生产具有多种长度及宽度的压榨织物，近年来已使用螺旋技术(spiral technique)生产压榨织物，该螺旋技术在共同转让给Rexflex等人的美国专利No.5,360,656中进行了披露，其所教导的内容在此以引用方式并入本文。
美国专利No.5,360,656示出一种包括底布的压榨织物，该底布具有一个或多个短纤维材料针刺进其中的层。底布至少包括一个由机织织物的螺旋缠绕带构成的层，该螺旋缠绕带具有窄于底布的宽度。底布在纵向、或机器方向上是环状的。螺旋缠绕带的纵向螺纹与压榨织物的纵向成一角度。机织织物的带可以是在织布机上平织的，这种织布机比那些在造纸织物制造中所使用的要窄。
底布包含数个相对窄的机织织物带的螺旋缠绕并连接的捻圈。
机织带由纵向纱(经纱)或横向纱(纬纱)机织而成。螺旋缠绕织物带的邻近捻圈可以彼此邻接，并且这样形成的呈螺旋形的连续接缝可以通过缝纫(sewing)、缝合(stitching)、熔融、焊接(例如超声波)或胶合来进行封闭。或者，邻接螺旋捻圈的邻近纵向边缘部分可被重叠地排列，只要该边缘具有减小的厚度，以致不在重叠区域引起厚度增加。再者，纵向纱之间的间距可在带的边缘处增加，所以，当邻接螺旋捻圈被重叠排列时，重叠区域的纵向纱之间的间隔可以不变。

发明内容
本发明是用于造纸机及纸板机的防回湿压榨织物。本发明的目的是在上述膨胀阶段，通过阻碍水分流向压榨织物面对纸幅一侧，产生并保持负压，从而抑制回湿现象。为达到这个目的，申请人的防回湿压榨织物具有小端部的锥体层，在压榨压区的压缩区域中时，水通过该小端部被压出，以及在压力释放时，该小端部关闭以防止回流并在所述锥体中提供抽吸作用(suction)。
更具体地说，本发明的压榨织物包括连续材料，该材料具有，例如圆形、四面体和/或锥状的包含体，包含体在底部的开口小于位于结构顶部的开口。各“漏斗”均构成单向阀，并且产生负压以防止水再被纸幅吸收。在压力下，在所述压榨压区的压缩区域中，所述结构容许水分流进锥状结构、并从底部的较小开口流出。当在压区的膨胀区域释放压力时，结构底部的较小开口限制向回的水流、并且在另一侧产生负压。负压增加了压榨织物中的保水、并防止水再被吸收进入纸幅。
所述结构可包含在针刺压榨织物的内部，可作为传送穿过压榨部的单独织物中的基材，或可作为具有精细表面的压榨织物中的底部叠层，精细表面由针刺毛层、精织底层、或无纺结构所组成。
脱水织物，以其最简单的形式，可包含第一层(表面层)及第二层(隔离层)，该隔离层位于表面层下方。所述表面层位于压榨织物中，以面对及运送要脱水的纸幅。
相对于表面层，隔离层在其厚度方向上具有较高的流动阻力。所述流动阻力是如下方式作用的在纸幅及压榨织物压缩期间，水和空气由于压榨负荷的压力强制穿过隔离层，当随着压榨织物及纸幅离开压榨压区，在其膨胀期间产生负压，该流动阻力阻止上述水和空气经由隔离层有任何明显程度流回。
也就是说，在压榨部中压榨织物的压榨实施期间，相对高的压力能够压迫水和空气从纸幅和压榨织物表面结构穿过第二层。在这方面，当使用所谓的透气压榨(vented press)时，所述第二层优选形成面对下部压榨辊或靴形压榨机中透气带的压榨织物底部层。
依照本发明的一个实施例，隔离层由具有大量锥状包含体的聚合物片组成。在片中的“漏斗”按照一定方式取向并在底部中具有较窄开口，以允许水在压缩阶段中在最大压力下通过，但有效地阻止由膨胀阶段负压引起的逆向水流。
在此描述本发明的另一个实施例，其中具有的隔离层作为单独织物穿过压榨部。在这个实施例中，所述“单独织物”可仅为“锥状包含体片”本身。就是说，该片材本身构成了本发明的带，具有防回湿性能。
现将参照以下附图对本发明进行更完整详细的说明。


图1为压榨织物的透视图；图2为在造纸机压榨部的本发明防回湿压榨织物的示意性剖视图；图3为本发明压榨织物的替代实施例的剖视图；以及图4为在造纸机压榨部的本发明防回湿带的示意性剖视图。
具体实施例方式
现在参照图1，图中一般性地示出了压榨织物10，其具有内表面12及外表面14。所示压榨织物10为具有接缝区域16的机上接缝类型，该接缝区域可包含造纸工业中所熟知的适用于此用途的接缝结构(seaming mechanism)类型。当然，所述压榨织物还可以是环形机织或螺旋形成的类型。
参照图2，压榨压区20包括上部压榨辊22及下部压榨辊23。下部压榨辊23优选形成有空腔，该空腔为真空吸孔、纵向延伸的沟槽或盲孔的形式。携载纸幅24及压榨织物10通过压榨压区20。
在其最常见的形式中，如图2所示，压榨织物10包括第一、或表面层26，与第二、或隔离层27相连，以及可为环状机织底层的底层载体8。该表面层26包括，例如，为了结构完整性适当增强的合成针刺纤维毛层，还包括精织底层或无纺结构。将其放置为直接与纸幅24接触。隔离层27位于表面层26的下方，以及，由例如具有大量锥状包含体或开口30的聚氨酯片组成，该锥状包含体或开口30在底部中具有比顶部开口小的开口34。包含整个压榨织物的这些层可通过针刺层叠在一起。
压榨压区20的作用被视为具有两个阶段。在第一阶段中，纸幅24以及压榨织物10由于压榨辊22、23之间产生的压力而被压缩。
在此压缩阶段中，纸幅24及表面层26被压缩至最小的厚度及空隙容积，并且其所含的水及空气由该结构的底部向着压榨辊23流出。
在压榨阶段，隔离层27也被重重地压缩。部分水及空气从纸幅24及表面层26中被压出，以及部分进一步通过隔离层27向下挤出到下部压榨辊23的空腔中。由于向压榨辊22、23之间的压榨压区20中施加较高的压力，水能够穿过隔离层27。也就是说，在压力下，水流入在隔离层27中锥状开口30的较大顶部开口32，并从底部中的较小开口34流出。注意，开口30可以在MD及CD方向上以彼此间预定距离排列遍及所述织物的长度和宽度。
当纸幅24及压榨织物10在压榨压区20的中点附近被最大限度地压缩时，纸幅24被视为已达到其最大干燥度。
接着第二阶段，即膨胀阶段开始。在膨胀时，位于各开口30底部中的较小开口34限制逆向水流，并且在隔离层27的另一侧产生负压。该负压增加了压榨织物10的保水(water retention)，并且阻止水分再吸收进入纸幅。因此，纸幅24不会回湿至任何明显的程度，并且获得了具有比其他方式所可能得到的干燥度更高的纸张。
表面层26用于对纸幅遮蔽隔离层27的开口，以及帮助传送纸幅24穿过压榨部，而不留任何不良纸痕。
本发明描述的实施方式仅被视为一种实例，可以有多种改进。例如，隔离层27可以包括在针刺压榨织物的内部，或作为压榨织物中的底部叠层，该压榨织物具有由针刺毛层、精织底层、或无纺结构所组成的精细表面。另外，可作为送入并穿过压榨部的单独织物的基材。
在此描述其中隔离层作为单独织物的改进方案。
在此实施例中，所述“单独织物”可就是“锥状包含体片”本身。也就是说，如图4所示，该片材本身构成了具有防回湿特性的本发明的带27。
正如在图4中进一步描述的，将纸幅24、压榨织物10及本发明的带27运送通过压榨压区20。继续参照图4，应该理解的是，本发明带27位于压榨织物41之下。就是说，如图4清楚的表示，本发明的27不是压榨织物41的一部分。最后，为了稳定性，本发明的带27可以进一步包括支撑件(未示出)。
显然，如图4所示的本发明的带27抑止回湿的方式类似于如图3所示隔离层27的方式。在上文对此防回湿机理进行过很详细的讨论，因此，在此省略对此机理的讨论。
此外，虽然图2中所示的开口30是锥状的，但也可以采取不同的形状，只要顶部开口大于底部开口，可以是例如一般的圆形、椭圆形、正方形、矩形及四边形。例如，如图3所示，开口30′在顶部开口32′是正方形、矩形、四边形，而往下逐渐变细至底部开口34′，该底部开口可以是相同或不同的形状，只要其较小即可。
虽然本发明根据其特定的具体实施例加以描述，但是对于本领域技术人员来说，可以容易地对上述实施方案进行多种修改和改进，或应用于其它领域，而不偏离本发明的目的、精神和范围。所有这些改动均在本发明权利要求范围内。
附图标号一览表10、41压榨织物12内表面14外表面16接缝区域20压榨压区22上部压榨辊23下部压榨辊24纸幅26第一层、表面层27第二层、隔离层、本发明的带28底层载体30、30′ 开口32、32′ 顶部开口34、34′ 底部开口
权利要求
1.一种防回湿压榨织物，用于在造纸机压榨部除去纤维网中的水分，所述织物具有内表面及外表面，包括第一层，所述第一层为所述外表面上的表面层，用于支撑所述纤维网；第二层，所述第二层为位于所述表面层下方的隔离层，以及在从所述内表面到所述外表面的厚度方向上具有较高的流动阻力；所述第二层为聚合物片材，该聚合物片材具有多个从其间穿过的包含体，该包含体用作来自所述纤维网的水分通道，以及该第二层与所述表面层连接；以及各包含体逐渐变细，及具有邻近所述表面层的顶部开口以及与所述表面层隔开一定距离的底部开口，所述底部开口小于所述顶部开口，从而在所述压榨织物离开压榨压区后，阻止液体流回到所述表面层。
2.根据权利要求1所述的防回湿压榨织物，其中所述表面层包括针刺毛层。
3.根据权利要求1所述的防回湿压榨织物，其中所述表面层包括精织底层。
4.根据权利要求1所述的防回湿压榨织物，其中所述表面层包括无纺结构。
5.根据权利要求1所述的防回湿压榨织物，其中所述包含体的形状为锥状，由所述顶部开口至所述底部开口逐渐变细。
6.根据权利要求5所述的防回湿压榨织物，其中各开口的形状为正方形、矩形、四边形、圆形、或椭圆形。
7.根据权利要求1所述的防回湿压榨织物，其中各开口的形状为正方形、矩形、四边形、圆形、或椭圆形。
8.根据权利要求1所述的防回湿压榨织物，进一步包括在所述第二层下面的底布，以及，其中所述表面层为被针刺至所述第二层及所述底布的短纤维无纺毛层。
9.根据权利要求1所述的防回湿压榨织物，包括具有表面层的底层载体，该表面层选自由针刺毛层、精织底层以及无纺结构所组成的组。
10.根据权利要求9所述的防回湿压榨织物，其中所述第二层位于所述底层载体与所述表面层之间。
11.一种防回湿织物，用于在造纸机压榨部除去纤维网中的水分，所述织物具有内表面及外表面，包括第一层，所述第一层用于支撑第二层；所述第二层为隔离层，在从所述内表面到所述外表面的厚度方向上具有较高流动阻力；所述第二层为聚合物片材，具有多个从其间穿过的包含体，该包含体用作自所述纤维网的水分通道，该第二层与所述第一层连接；以及各包含体逐渐变细，以及具有顶部开口和与所述顶部开口隔开一定距离的底部开口，所述底部开口小于所述顶部开口，从而阻止液体从所述底部开口流回所述顶部开口。
12.根据权利要求11所述的防回湿织物，其中所述包含体的形状为锥状，由所述顶部开口至所述底部开口逐渐变细。
13.根据权利要求11所述的防回湿织物，其中各开口的形状为正方形、矩形、四边形、圆形、或椭圆形。
14.根据权利要求11所述的防回湿织物，其中所述第一层为机织的、无纺的、螺旋形成的、或为叠层。
15.一种防回湿带，用于在造纸机压榨部除去由压榨织物运送的纤维状网中的水，所述带具有内表面及外表面；所述带为位于所述压榨织物下方的隔离部件，以及在从所述内表面到所述外表面的厚度方向上具有较高的流动阻力；所述带为聚合物片材，该聚合物片材具有多个从其间穿过的包含体，用作来自所述纤维状网的水分通道；以及各包含体逐渐变细、及具有在所述外表面上的顶部开口和与所述外表面隔开一定距离的底部开口，该底部开口小于所述顶部开口，从而在所述压榨织物离开压榨压区后，阻止液体流回所述压榨织物。
16.根据权利要求15所述的防回湿带，其中所述包含体的形状为锥状，由所述顶部开口至所述底部开口逐渐变细。
17.根据权利要求15所述的防回湿带，其中各开口的形状为正方形、矩形、四边形、圆形、或椭圆形。
18.根据权利要求15所述的防回湿带，进一步包括支撑件。
全文摘要
一种用于造纸机及纸板机的防回湿压榨织物(10)，包括隔离层(27)，使得在压榨压区的压缩期间，迫使水穿过隔离层(27)，但又防止在膨胀时水流回纸幅(24)。该隔离层(27)包括具有锥状包含体(30)的连续材料，该包含体可以是例如正方形、矩形、四边形、圆形或椭圆形，及在结构底部具有小于顶部开口的开口。各“漏斗”(30)有效地构成单向阀并产生真空，以防止纸幅再吸收水。在压力下，隔离层(27)的结构容许水流进锥体(30)，并从底部较小开口流出。当膨胀时，结构底部的较小开口限制向回的水流，并在另一侧产生真空。真空增加了压榨织物中的保水，并防止纸幅(24)回湿。在此进行描述的本发明另一实施例，其中隔离层(27)作为传送穿过压榨部的单独织物。在此实施例中，“单独织物”可仅是“锥状包含体片材”本身。即，片材本身构成具有防回湿性能的本发明的带。
文档编号D21F7/08GK1688763SQ03823978
公开日2005年10月26日 申请日期2003年9月12日 优先权日2002年10月10日
发明者罗伯特·A·汉森 申请人:阿尔巴尼国际公司