专利名称：用于造纸机的成形织物,及用于制造这种成形织物的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于造纸机的纸幅成形部分中的成形织物，该成形织物具有或包括织物的平面构造，在该平面构造中，交叉的纱线在交叉点处相互接合，并且为了提高固有稳定性，在该结构中，纱线在该交叉点上相互熔接。本发明还涉及一种用于制造这种成形织物的方法，在该方法中，织物的平面构造由在交叉点上相互交叉且相互接合的纱线制成，并且随后纱线在交叉点上通过加热至熔点而相互熔接。最后，本发明还涉及一种用于制造这种成形织物的装置。
背景技术：
成形织物是在(被称之为纸幅成形部分的)造纸机的第一部分中循环的长而宽的带状物，它形成了平面的上部。在上部起始处，先前准备好的纤维浆被施加到成形织物上，并通过使整个成形织物脱水，以使得仍具有高液体含量的纸幅逐渐地形成。在造纸机的随后部分中，纸幅进一步通过机械及热方法脱水。
单层或多层机织织物通常被用作成形织物。机织织物(或者甚至是针织物)通过这样的事实获得其固有稳定性或对角稳定性，即交叉纱线相互接合，从而形成织纹图案。尤其是在例如发生在造纸机中的大应力范围中，织物平面结构的固有稳定性不足以确保成形织物在纸幅形成部分中稳定且毫无问题地循环。因此，为了提高这种织物平面结构的尺寸稳定性，尤其是对角稳定性，可采用其它的方法。
一种这样的方法为，利用织物结构配备有粘性聚合物的事实，使纱线在交叉点处胶着地相互接合，即。这种方法是高成本的，因为扩散必须是非常均匀地施加，并且因为烘干消耗了大量的时间和能量。此外渗透性也显著地降低，这将在纸幅形成过程中起到反作用。另一个缺点是这样的事实，即由这种方法所产生的在所有交叉点上的粘接通常会导致出现不期望出现的挺硬。
为了提高这种织物平面结构的尺寸稳定性，US5,888,915提出了使用外壳熔点低于芯部熔点的双组分纱线。配备有这种双组分纱线的机织物或针织物或纱线层随后在连续式作业炉中加热至高于该双组分纱线的外壳熔点但低于那些纱线的芯部熔点的温度，以使得外壳熔化，且以这种方式在交叉点上制造连接至其它纱线的熔接或粘性连接。
具有良好尺寸稳定性的成形织物可通过这种方法制造。但由于双组分纱线是昂贵的，且在连续式作业炉中加热所有成形织物是高耗能的，因此这种制造是高成本的。
人们还知道具有或包括织物平面结构的成形织物，该结构由其中纱线相互不接合的纱线层，即不相互交织或互联的纱线层形成。替代的是，相互平行且相隔一段距离延伸的横纱被置于同样相互平行且相隔一段距离的一层纵纱的上面，并且随后纵纱被连接至横纱。因此，只有这样，纱线层才获得了固有稳定性。可根据US5,888,915A的方法使用双组分纱线产生连接。
上述方法的缺点由EP 1 359 251 A1中所述的方法消除。在该方法中，纵纱和横纱在交叉点处由于加热至形成那些交叉点的熔点而相互熔接。加热可以单点方式通过高频、感生、和/或激光能而施加。然而，作为它的替代，如果交叉点最初配备有无论是否是面施加都会促进能量吸收和将所吸收的能量集中在交叉点处的添加物，那么能量也可以以面方式施加，以使得仅有那些点被加热至熔点并因此相互熔接。当使用激光时，添加物应为光吸收染料，例如黑色染料或感光物质。添加物可被施加至纱线之间或纱线上。它还提出了在挤出操作过程中将添加物添加至纱线材料上的替代方式。
发明内容
本发明的目的在于更经济地，优选的是不产生结构改变地，制造这种在一开始引用的成形织物。另一个目的在于提供适合于制造的方法及其制造装置。
根据本发明的第一目的通过一种成形织物来实现，该成形织物中的平面结构包括交叉的第一和第二纱线，第一纱线具有吸收激光能的特性，并且由于所吸收的激光能而可以至少在表面上达到熔点；并且其中第一和第二纱线至少在它们的部分交叉点上相互熔接。对于大多数情况，仅仅是第一和第二纱线中的部分相互焊接，而那些焊接仅位于它们的部分交叉点上是足够的。
因此，在成形织物的范畴内，本发明的基本构思被用于一些纱线，这些纱线的特征在于它们吸收激光的事实。使用这种方式，织物平面结构可通过这样的事实而使其被额外地稳定，即第一纱线借助于激光被加热至熔点，并且因此至少在部分交叉点(如果不是在所有交叉点)上与第二纱线产生熔融连接，这样仅吸收很少量的或不吸收激光。特别地，由于第一纱线本身需要很少量的额外成本，因此产生熔接的这种方式相对于已知方法而言，其时耗和能耗相当地低。另外的优点包括在这一事实中，即尺寸稳定性可通过相应地改变第一纱线的数量以及进行焊接或熔接的交叉点的数量而个别地适应于特定的需求。这是由于在许多情况下，太硬并因此不足以适用的成形织物也是有缺点的。
在本发明的实施例中，设置成使纱线不以其它方式相互连接，即除了纱线的相互接合及它们在交叉点处的单点焊接之外不存在其它的连接。
为了允许第一纱线吸收激光，它们可包括具有吸收激光能力的添加物。这种添加物的例子是例如吸收波长在808nm、940nm、980nm、或1064nm区域中的近红外活性(NIR活性)物质。适用于这些的是，例如，碳或诸如Gentex公司的Clearweld或BASF公司的LumogenIR无色添加物。添加物优选地在第一纱线的整个长度上延伸，且均匀地分布在长度及横截面上。添加物可混合至第一纱线和/或施加至第一纱线的表面和/或引入到第一和第二纱线之间的交叉点上。如果添加物是混合的，重量比应该约为0.10％至2.5％。
在本发明的另一个实施例中，将第一纱线设置成双组分纱线，其中仅仅是双组分中的一种中包括添加物。双组分纱线应该优选地包括芯部和包绕它的外壳，因此添加物仅包括在外壳中。
根据本发明的合适的平面结构是这样的即在该结构中交叉纱线相互接合，例如，在与机织物和针织物的情况下。平面结构应该优选地包括纵纱和横纱，在其范围内，第一纱线可以仅沿纵向、仅沿横向，或沿双向延伸。视尺寸稳定性的需求而定，随后仅部分纵纱和/或横纱还可被作为第一纱线，第一纱线应该优选地为平面结构中的纱线织纹的一部分，即，为了不破坏所期望的纱线的分布和结构，第一纱线不应已被额外地引入现有的机织物、针织物中等。如果第一纱线以一致的规则图案分布在平面结构中，这是肯定有用的。
如果可能的话，第一纱线以下述方式有利地接合至平面结构中，即它们不到达成形织物的纸边。如果平面结构包括多层，第一纱线应仅接合在内层和/或辊子侧的层中。
可用于纱线的材料是任何类型的适用于相应领域的热塑性材料，即可在造纸机中永久性地抵抗环境条件。出于成本的原因，至少第一纱线，但最好是所有的纱线，可被配备为另外可为加强纤维的单组分纱线；即单独的纱线，或所有的纱线都可包括加强纤维。
成形织物具有有限的长度，具有可由接缝相连接的端部。在两端区域中，即在接缝区域中，第一纱线应沿横向延伸并且被焊接至沿纵向延伸的第二纱线。为了在这里获得特定的高强度，第一纱线在接缝区域中应该以比成形织物的其余区域具有更高的存在密集度，并且第一和第二织物应该在尽可能多的交叉点上相互焊接。在缝合过程中，以正确的编织方式嵌入各自相对端部中的纵纱随后熔接至第一纱线。这产生了缩短接缝区域的可能性，而不会相应地削弱接缝强度。以这种方式，接缝区域可从例如100mm的通常范围沿纵向降低至例如60mm，即接缝区域可沿机器方向被缩短20-60％。
具有20至200W，优选为50至150W的输出功率的激光束被用于焊接。
根据本发明的第二目的可通过一种方法来实现，在该方法中，第一和第二纱线被用于平面结构的制造中，在这种情况下，第一纱线可吸收激光能；并且其中第一和第二纱线可借助于激光能在它们的至少一部分交叉点或在它们所有的交叉点上熔接。
第一和第二纱线在交叉点上的焊接不仅可以一致的规则图案发生，还可以随机分布方式的发生。存在着引导激光沿平行的纵向轨迹越过成形织物的可能性，激光和成形织物沿成形织物的纵向由于下述事实而彼此相对移动，即或者激光以二维方式在以静止方式伸展的成形织物上移动通过，或者成形织物沿纵向在激光下方移动，在这种情况下中，激光可额外地横向移动。作为它的替代，存在着引导激光沿平行的横向轨迹沿横纱移动的可能性。为此，成形织物可交替地移动并随后停止，以使得激光被沿每一根横纱或甚至每隔一根、每隔两根，或甚至每隔九根横纱引导。
另外的一个可能性是引导激光沿对角线方向越过成形织物，选择所述对角线方向和横向之间的角度，以使得第一和第二纱线在尽可能多的交叉点上相互熔接。激光可沿织物织纹的织纹隆起线移动。激光轨迹之间的纵向距离可以根据预定的实施例选择。无论如何，不应排除激光沿螺旋轨迹被引导越过成形织物的情况。
根据本发明，将激光设置成以下述方式受到控制，即激光被移动到用于接合的第一和第二纱线的那些交叉点处。为了连接，在穿透第一纱线之前，激光首先照射第二纱线。第一纱线中的添加物的浓度，和激光的能量应该以下述方式相关联，即第一纱线仅在朝向激光的表面上熔化，以使得在纱线的结构和形状上仅有些微的副作用。
根据本发明，第三部分目的通过一种装置加以实现，这种装置包括能使得连续供给的成形织物可拉伸的张力调节器；和具有至少一个激光头的激光装置，其以这种方式与张力调节器相连，即至少一个激光束可被引导至处于拉伸状态的成形织物上；并且张力调节器和激光装置以下述方式来配备，即在成形织物和激光束之间可产生相对运动。在这种装置的帮助下，第一和第二纱线可通过该至少一个激光头相互焊接。
特别适于用作张力调节器的是两个以一定距离间隔的张力辊子，通过它，纵向张力可被施加至在张力辊子上拉紧的成形织物，例如通过这样的事实，即张力辊子的间距是可调的。至少一个张力辊子应该以这样的方式连接至驱动马达，即可以使在张力辊子上拉紧的成形织物连续地或逐级地循环，在该范围中，驱动马达还可逆向地实施。
根据本发明进一步的特征，将该至少一个激光头设置成相对于在张力调节器上拉紧的成形织物横向可移动地引导，并优选地越过张力调节器的整个宽度。作为它的替代，但优选地与其相结合，该至少一个激光头还应该相对于在张力调节器上拉紧的成形织物而沿纵向可移动地引导。这可以这样的方式有用地进行，即至少一个激光头被支撑在相对于成形织物横向延伸的导轨上，并且可沿成形织物的纵向替换，在每种情况下，成形织物均被在张力调节器上拉紧。
如根据本发明的方法所提出的那样，为了允许激光束和成形织物之间的相对运动自动进行，应该设置可编程控制装置以用于控制张力调节器和激光装置，以及用于移动例如张力辊子和/或激光头的马达。这种控制装置可额外地与安装在激光装置上的传感器相结合，该传感器用于根据可被传感器检测的特性来检测不同于成形织物其它纱线的成形织物的纱线。如果根据本发明的成形织物的第一纱线具有与第二纱线不同的颜色和/或不同的亮度，传感器可为例如光电子传感器(光电管)。然而，还可使用响应于第一纱线中具有吸收激光能力的添加物的存在的传感器。结合控制装置，传感器允许第一纱线被定位，并允许激光移动至用于焊接的指定位置。
参照示例性实施例，在附图中更详细地示出了本发明。其中图1以倾斜视角示出了用于根据本发明的成形织物2的半成品制造的装置。
具体实施例方式
先前的成形织物2被编织成有限的长度，随后它的端部被相互缝合以使得其形成环状结构。随后成形织物2在相互间隔一段距离布置的两个辊子3、4之间拉伸，其中一个辊子以使成形织物2获得特定的纵向张力的方式被可移动地引导。辊子3、4之中的至少一个沿顺时针方向以机械化方式驱动。在驱动系统的驱动下，成形织物2以预定的速度沿箭头A的方向移动，同时辊子3、4沿箭头B、C的方向执行旋转运动。可以理解，辊子3、4被支撑在驱动系统也容纳于其中的装置框架(未更详细地描述)中。
成形织物2被制造成有限的长度，且通过连接端部的接缝转换成所示的环状形式。在这一实施例中，成形织物2由包括沿机器方向(箭头A)延伸的纵纱(例如标记以数字5)和垂直于纵纱延伸的横纱(例如标记以数字6)的机织织物制成。纵纱5和横纱6由通常用于成形织物中的热塑性材料构成，并构成了用于本说明书目的的第二纱线。纵纱5和横纱6依照特定的织纹图案接合在一起。
在每两个横纱6之间延伸而构成的第二纱线是相应的另一横纱(例如标记以数字7)，其在附图中加以强调。横纱7接合在纵纱5中并且成为织纹图案的一部分。它们构成了用于本说明书目的的第一纱线。它们包括使它们能够吸收激光能的添加物，以使得它们在激光束的辅助下达到熔化温度。
激光装置8被置于辊子3、4的平面上方。激光装置8具有相互平行延伸的纵向导轨9、10(此处仅以缩短的方式绘出)，它们平行于辊子3、4的平面并且位于它们之上，该激光装置不可移动地连接至装置框架。纵轨9、10的间距大于将在装置1中加工的成形织物2的宽度。
沿双箭头D的方向可移动地安装在纵向导轨9、10上的是横向导轨11。它垂直于纵向导轨9、10延伸并且平行于辊子3、4的轴。借助于臂12安装在横向导轨11上的是激光头13，其可沿双箭头E的方向在横向导轨11上前后移动。它还可沿双箭头F的方向绕横向导轨11转动。横向导轨11相对于纵向导轨9、10的运动以及激光头13相对于横向导轨11的运动借助于马达(此处未更详细地描述)而实现。
装置1包括类似于CNC控制器的可编程控制装置(同样在此处未更详细地描述)，通过该控制装置可控制用于移动激光头13和辊子3、4的单独马达，并且激光头可被激活。在所示例子中，激光头13通过横向导轨11仅沿横向移动。当第一横纱7靠到位于激光头13下方时，辊子3、4被停止。随后激光头13沿着横纱7被引导而在成形织物2的宽度上越过，并在指定的焊接位置上起作用。作为激光能量的结果，横纱7在其表面上被加热至熔点，随后其与纵纱5在交叉点14上熔接，以使得该处在冷却后形成焊接连接。
权利要求
1.一种用于造纸机的纸幅形成部分中的成形织物(2)，其具有或包括织物平面结构，为了提高固有稳定性，在该结构中，交叉的纱线(5、6、7)在交叉点(14)处相互接合，并且纱线(5、7)另外相互熔接，其中，平面结构包括交叉的第一和第二纱线(5、7)，第一纱线(7)具有吸收激光能的特性，并可通过所吸收的激光能至少在表面上达到熔点；并且第一和第二纱线(5、7)至少在它们的一部分交叉点(14)上相互熔接。
2.根据权利要求1所述的成形织物，其中第一和第二纱线(5、7)在它们所有的交叉点上相互熔接。
3.根据权利要求1或2所述的成形织物，其中第二纱线(5、6)与第一纱线(7)相比吸收较少的激光能，或者根本不吸收激光能。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的成形织物，其中纱线(5、6、7)不相互连接。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的成形织物，其中第一纱线(7)包含具有吸收激光的能力的添加物。
6.根据权利要求5所述的成形织物，其中添加物是NIR活性物或NIR光吸收物质。
7.根据权利要求5或6所述的成形织物，其中添加物被混合至第一纱线(7)和/或施加至第一纱线(7)的表面上和/或引入到第一和第二纱线(5、7)之间的交叉点上。
8.根据权利要求5至7中任意一项所述的成形织物，其中第一纱线是双组分纱线，在两种组分中只有一种包含添加物。
9.根据权利要求8所述的成形织物，其中双组分纱线包括芯部和包围它的外壳，添加物仅包含在外壳中。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的成形织物，其中平面结构包括纵纱和横纱，并且第一纱线沿纵向和/或横向延伸。
11.根据权利要求10所述的成形织物，其中只有一部分纵纱和/或横纱是第一纱线。
12.根据权利要求1至11中任意一项所述的成形织物，其中第一纱线是平面结构中的纱线织纹的一部分。
13.根据权利要求1至12中任意一项所述的成形织物，其中第一纱线以一致的规则图案分布在平面结构中。
14.根据权利要求1至13中任意一项所述的成形织物，其中第一纱线以这种方式接合，即它们并未到达成形织物的纸边。
15.根据权利要求14所述的成形织物，其中平面结构包括多层；并且第一纱线仅在内层和/或辊子侧的层中接合。
16.根据权利要求1至15中任意一项所述的成形织物，其中纱线至少是部分纤维加强的。
17.根据权利要求1至16中任意一项所述的成形织物，其中成形织物(2)具有有限的长度，该长度具有通过接缝可连接的端部，被作为第一纱线(7)的横纱可存在于该两端部区域中。
18.根据权利要求17所述的成形织物，其中成形织物(2)包括延伸至端部区域中的纵纱(5)，并且该纵纱在端部区域中熔接至沿横向延伸的第一纱线(7)。
19.一种制造用于造纸机的纸幅形成部分中的成形织物的方法，在该方法中，织物平面结构由相互交叉且相互接合的纱线(5、6、7)制成，并且纱线(5、7)通过加热至熔点而在交叉点上相互熔接，其中第一和第二纱线(5、6、7)被用于平面结构的制造，在该范围中，第一纱线(7)可吸收激光能；并且第一和第二纱线(5、7)可借助于激光能至少在它们的一部分交叉点上被熔接。
20.根据权利要求19所述的成形织物，其中第一和第二纱线(5、7)可在它们所有的交叉点上相互熔接。
21.根据权利要求19或20所述的方法，其中第二纱线(5，6)使用吸收激光能少于第一纱线(7)或根本不吸收激光能的纤维。
22.根据权利要求19至21中任意一项所述的方法，其中纱线(5，6，7)不以其它方式相互连接。
23.根据权利要求19至22中任意一项所述的方法，其中所使用的第一纱线(7)包括具有吸收激光能力的添加物。
24.根据权利要求23所述的方法，其中添加物和激光的波长相互配合。
25.根据权利要求19至24中任意一项所述的方法，其中平面结构由纵纱和横纱(5、6、7)以使第一纱线(7)沿纵向和/或横向延伸的方式制成。
26.根据权利要求25所述的方法，其中第一纱线(7)仅用于一部分纵纱和/或横纱(5、6、7)。
27.根据权利要求19至26中任意一项所述的方法，其中第一纱线(7)以这种方式接合到平面结构中即它们是部分织纹图案。
28.根据权利要求19至27中任意一项所述的方法，其中第一纱线(7)以一致的规则图案分布在平面结构中。
29.根据权利要求19至28中任意一项所述的方法，其中第一纱线(7)以这种方式相接合即它们不会到达成形织物(2)的纸边。
30.根据权利要求29所述的方法，其中多层平面结构被制造，并且第一纱线(7)仅接合在内层和/或辊子侧的层中。
31.根据权利要求19至30中任意一项所述的方法，其中使用由热塑性材料制成的纱线(5、6、7)。
32.根据权利要求19至31中任意一项所述的方法，其中使用纤维加强的纱线。
33.根据权利要求19至32中任意一项所述的方法，其中使用输出功率为20至200W，优选为50至150W的激光束。
34.根据权利要求19至33中任意一项所述的方法，其中用于熔接第一和第二纱线(5，7)的激光沿平行的纵向轨迹被引导越过成形织物(2)，该激光和成形织物(2)沿成形织物(2)的纵向相对于彼此移动。
35.根据权利要求19至33中任意一项所述的方法，其中用于熔接第一和第二纱线的激光沿平行的横向轨迹被引导越过成形织物。
36.根据权利要求19至33中任意一项所述的方法，其中用于熔接第一和第二纱线的激光沿对角线方向被引导越过成形织物。
37.根据权利要求36所述的方法，其中对角线方向和横向之间的角度被选择，以使得第一和第二纱线在尽可能多的交叉点上相互熔接。
38.根据权利要求36或37所述的方法，其中激光沿织物织纹的织纹隆起线移动。
39.根据权利要求19至33中任意一项所述的方法，其中激光沿螺旋轨迹引导越过成形织物。
40.根据权利要求19至39中任意一项所述的方法，其中成形织物(2)以有限的方式制造以形成端部，并且成形织物(2)包括延伸到端部区域中的纵纱(5)，并且该纵纱在端部区域中与沿横向延伸的第一纱线(7)熔接。
41.根据权利要求40所述的方法，其中在端部区域中，第一纱线(7)在所有的交叉点上被熔接至纵纱(5)。
42.根据权利要求19至41中任意一项所述的方法，其中激光以这种方式被控制，即在第一和第二纱线(5、7)的交叉点(14)上，它首先照射第二纱线(5)。
43.一种用于制造根据权利要求1至18任意一项的成形织物的装置(1)，其中，装置(1)包括张力调节器(3，4)，环状的成形织物在该张力调节器上可拉伸；和激光装置(8)，其具有至少一个与张力调节器(3、4)相连接的激光头(13)，以使得至少一个激光束可被引导至处于拉伸状态的成形织物(2)上；张力调节器(3、4)和激光装置(8)以下述形式实施即在成形织物(2)和激光头(13)之间可产生相对运动。
44.根据权利要求43所述的装置，其中张力调节器包括两个间隔开的张力辊子(3、4)，通过该辊子，纵向张力可施加至在张力辊子(3、4)上拉紧的成形织物(2)。
45.根据权利要求44所述的装置，其中张力辊子(3、4)之间的间隔是可调的。
46.根据权利要求44或45所述的装置，其中至少一个张力辊子(3、4)以可使在张力辊子(3、4)上拉紧的成形织物(2)循环的方式连接至驱动马达。
47.根据权利要求43至46中任意一项所述的装置，其中该至少一个激光头(13)相对于在张力辊子(3，4)上拉紧的成形织物(2)横向可移动地引导。
48.根据权利要求43至47中任意一项所述的装置，其中该至少一个激光头(13)相对于在张力辊子(3，4)上拉紧的成形织物(2)纵向可移动地引导。
49.根据权利要求43至48中任意一项所述的装置，其中至少一个激光头(13)可移动地支撑在相对于成形织物(2)横向延伸的导轨(11)上，并且其可沿成形织物(2)移动。
50.根据权利要求43至49中任意一项所述的装置，其中设置有可编程控制装置以用于控制张力调节器(3、4)和激光装置(8)。
51.根据权利要求43至50中任意一项所述的装置，其中激光装置(8)包括传感器，其用于根据可被传感器检测的特性来检测不同于成形织物(2)的其它纱线的成形织物(2)的纱线。
52.根据权利要求51所述的装置，其中传感器被连接至该至少一个激光头(13)。
全文摘要
本发明涉及一种用于造纸机的纸幅形成部分中的成形织物(2)，其具有或包括织物平面结构，为了提高固有稳定性，在该结构中，交叉的纱线(5，6，7)在交叉点(14)上相互接合，并且纱线(5，7)还相互熔接，其特征在于，平面结构包括交叉的第一和第二纱线(5，7)，第一纱线(7)具有吸收激光能的特性，并且其可通过吸收的激光能至少在表面上达到熔点；第一和第二纱线(5，7)至少在它们的部分交叉点(14)上相互熔接。
文档编号D21F7/08GK1908297SQ200610108448
公开日2007年2月7日 申请日期2006年8月4日 优先权日2005年8月4日
发明者瓦尔特·贝斯特, 克里斯蒂安·莫尔斯, 保罗·威尔士 申请人:亨巴赫有限公司&两合公司