專利名稱：制造干燥織物的方法及具有背面排氣性以獲得提高的紙幅穩(wěn)定性的干燥織物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及造紙技術(shù)。更具體地說，本發(fā)明涉及用于造紙機(jī)干燥部，且特別是用于單程干燥部(single-run dryer section)上的造紙織物。這種織物通常稱為干燥織物。
背景技術(shù)：
如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，在造紙機(jī)成形部中，造紙過程首先將纖維漿即纖維素纖維的水分散液沉積至移動(dòng)的成形織物上。在此過程中，漿體中大量的水分通過成形織物排出，而纖維網(wǎng)則留在成形織物的表面上。
剛形成的纖維網(wǎng)從成形部進(jìn)入壓榨部，壓榨部包括一系列壓榨壓區(qū)。纖維網(wǎng)由壓榨織物支撐，或者通常情況下位于兩層壓榨織物之間，通過壓榨壓區(qū)。在壓榨壓區(qū)內(nèi)，纖維網(wǎng)受到壓縮力的作用，該壓縮力將其中的水分?jǐn)D出，并使網(wǎng)中的纖維成分彼此粘附，使得纖維網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)榧埛?。從纖維網(wǎng)中擠出的水分由一層或多層壓榨織物所吸收，并且理想的情況是不回到紙幅中去。
纖維網(wǎng)現(xiàn)在為紙幅，最終進(jìn)入干燥部，干燥部至少包括一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的干燥轉(zhuǎn)鼓系列或轉(zhuǎn)筒系列，這些轉(zhuǎn)鼓或轉(zhuǎn)筒由蒸汽在內(nèi)部進(jìn)行加熱。干燥織物引導(dǎo)紙幅本身以彎曲路徑依次繞行該系列中的每個(gè)轉(zhuǎn)鼓，且干燥織物將紙幅緊緊地貼在至少部分轉(zhuǎn)鼓的表面。加熱的轉(zhuǎn)鼓通過蒸發(fā)作用降低紙幅的水分含量至所需的水平。
應(yīng)該了解的是，成形、壓榨及干燥織物都在造紙機(jī)上采用無端環(huán)(endless loop)的形式，并且都起到輸送帶的作用。應(yīng)該進(jìn)一步了解的是，紙張生產(chǎn)是一種以相當(dāng)快的速度進(jìn)行的連續(xù)過程。也就是說，在成形部內(nèi)，纖維漿連續(xù)地沉積到成形織物上，而剛生產(chǎn)出的紙幅在離開位于造紙機(jī)下游末端的干燥部后，就被連續(xù)地卷繞到輥筒上。
現(xiàn)在更具體地談及干燥部，在干燥部中，干燥轉(zhuǎn)筒可排列成頂行/層和底行/層。底層轉(zhuǎn)筒與頂層轉(zhuǎn)筒相對交錯(cuò)，而非呈嚴(yán)格的垂直關(guān)系。當(dāng)紙幅通過干燥部時(shí)，紙幅交替通過頂層和底層的轉(zhuǎn)筒，首先繞過兩層之一層中的干燥轉(zhuǎn)筒，然后繞過另一層的干燥轉(zhuǎn)筒，循序前進(jìn)直到通過干燥部。
頂層和底層的干燥轉(zhuǎn)筒可各自套有單獨(dú)的干燥織物。在這種情況下，進(jìn)行干燥的紙幅在未受支撐的情況下橫越各干燥轉(zhuǎn)筒與另一層中的相鄰干燥轉(zhuǎn)筒間的空間或“口袋”。
在單層干燥部中，可采用單行轉(zhuǎn)筒及許多轉(zhuǎn)向筒或轉(zhuǎn)向輥。轉(zhuǎn)向輥可為實(shí)心的或?yàn)橥笟獾摹?br> 為了提高生產(chǎn)速度，并使紙幅所受干擾最小化，采用單程干燥部，以高速運(yùn)送進(jìn)行干燥的紙幅。在單程干燥部中，使用單一的干燥織物運(yùn)送紙幅，該單一的干燥織物沿彎曲路徑依次繞行頂層和底層的干燥轉(zhuǎn)筒。
應(yīng)了解的是，在單程干燥部中，干燥織物將進(jìn)行干燥的紙幅直接貼在兩層之一的干燥轉(zhuǎn)筒上，通常為頂層干燥轉(zhuǎn)筒上，但載著紙幅環(huán)繞底層的干燥轉(zhuǎn)筒。該織物的回程在頂層干燥轉(zhuǎn)筒上面。另一方面，一些單程干燥部具有相反的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，干燥織物將紙幅直接貼在底層干燥轉(zhuǎn)筒上，但載著紙幅環(huán)繞頂層轉(zhuǎn)筒。在這種情況下，該織物的回程在底層轉(zhuǎn)筒下面。無論是哪一種情況，在移動(dòng)的干燥織物靠近干燥轉(zhuǎn)筒的狹窄空間內(nèi)，由移動(dòng)的干燥織物背面所攜載的空氣形成壓縮楔形。由此導(dǎo)致壓縮楔形中氣壓增大，使空氣穿過干燥織物向外流動(dòng)。接著，此氣流將紙幅推離干燥織物的表面，此種現(xiàn)象稱作“掉落”?！暗袈洹痹斐蛇吘壠茡p而降低所制造的紙制品的品質(zhì)，“掉落”若導(dǎo)致紙幅斷裂還會(huì)降低紙機(jī)效率。
許多造紙廠通過對干燥轉(zhuǎn)筒或干燥輥切削溝槽，或通過對那些干燥輥加設(shè)真空源的辦法來解決此項(xiàng)問題。兩種權(quán)益之計(jì)都使收集于壓縮楔形的空氣不穿過干燥織物而被除去，但都較昂貴。
關(guān)于這一點(diǎn)，織物制造者也已經(jīng)使用對織物施加涂料的方法，例如“紙幅約束法(sheet restraint method)”，以賦予織物附加的功能。作為一種附加此功能性的方法，施加涂料對于織物，例如干燥織物的重要性，已由Luciano-Fagerholm(發(fā)明名稱為“Dryer Fabric WithHydrophilic Paper Contacting Surface”的美國專利5,829,488(Albany))所引證。
Luciano和Fagerholm已證實(shí)，對織物使用親水性表面處理可賦予織物保持紙幅的性能，同時(shí)保持與最初的滲透性相接近。然而，這種處理織物表面的方法，雖然成功地賦予紙幅約束力，但仍需提高涂層的親水性及耐久性。WO專利97/14846也認(rèn)可紙幅約束法的重要性，并涉及使用硅酮涂覆材料完全覆蓋并浸漬織物，使織物基本不能滲透。然而，這種滲透性的大幅降低對干燥織物的應(yīng)用來說，是無法接受的。美國專利5,397,438也對紙幅約束力進(jìn)行了論述，該專利涉及將粘合劑施加至織物的面面區(qū)域，以避免紙幅收縮。其他相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)包括美國專利5,731,059，其報(bào)道了僅在織物邊緣使用硅酮密封劑，用于高溫及防拆散保護(hù)；以及美國專利5,787,602，其涉及將樹脂施加至織物的結(jié)節(jié)上。所有上述參考的專利均以引用方式并入本文。
本發(fā)明以具有背面排氣性的干燥織物形式提供了另一種解決此問題的方法，該背面排氣性讓收集于壓縮楔形的空氣不必穿過干燥織物而排出。本發(fā)明還包括一種制造該干燥織物的方法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明主要涉及干燥織物，但其也可應(yīng)用于造紙機(jī)的成形部、壓榨部及干燥部中所用的任何織物中，以及應(yīng)用于制造非織造織物所用的工業(yè)織物中。同樣，造紙織物或工業(yè)織物包括基材，該基材采用無端環(huán)的形式，并且具有背面及紙幅接觸面。多個(gè)離散不連續(xù)的聚合樹脂材料的沉積物布置在背面上的預(yù)選位置上。這些沉積物相對于背面具有至少0.5mm的高度，所以當(dāng)織物繞過干燥轉(zhuǎn)筒或轉(zhuǎn)向輥時(shí)，通過該量，可使織物背面與干燥轉(zhuǎn)筒或轉(zhuǎn)向輥的表面分開。沉積物使收集在背面與干燥轉(zhuǎn)筒表面之間的空氣沿平行于該表面的縱向及橫向排出，而非穿過織物，以減輕“掉落”問題。
離散不連續(xù)的聚合樹脂材料的沉積物的預(yù)選位置可為結(jié)節(jié)，該結(jié)節(jié)在織物一個(gè)方向的紗線通過另一個(gè)方向的紗線上方處形成?；蛘撸A(yù)選位置可為結(jié)節(jié)之間的“凹部”，此替代方案具有如下優(yōu)點(diǎn)可使兩根相交紗線在交叉點(diǎn)處相互粘結(jié)。又或者，預(yù)選位置可為兩個(gè)或更多個(gè)沿機(jī)器方向或機(jī)器橫向?qū)R的相鄰結(jié)節(jié)及其間的一個(gè)或多個(gè)凹部。當(dāng)預(yù)選位置沿機(jī)器方向?qū)R時(shí)，此替代方案具有可改善排氣性的優(yōu)點(diǎn)。沉積物優(yōu)選只位于紗線的結(jié)節(jié)上或只位于紗線背面表面上，在此處沉積物不會(huì)影響織物的滲透性。此外，當(dāng)沉積物在背面上形成一種不連續(xù)涂層時(shí)，沉積物不會(huì)影響到織物的彎曲性能或彎曲中性軸的位置。最后，通過此方式改善織物背面控制空氣的能力，而非通過使用精細(xì)且復(fù)雜的組織圖案向織物背面提供氣道，基材所用的底布組織結(jié)構(gòu)可具有其他特征，例如具有開孔，由此為織物提供更高的滲透性以提高干燥速度，并且可更簡單以及成本更低地進(jìn)行制造及縫合。
本發(fā)明還提供了一種制造造紙織物或工業(yè)織物例如干燥織物的方法。該方法包括提供織物基材的第一步驟。
聚合樹脂材料以平均直徑為10μ(10微米)或更大的液滴沉積至基材的預(yù)選位置上，以累積離散不連續(xù)的聚合樹脂材料的沉積物，直到相對于基材表面至少高0.5mm?？芍辽偈褂靡粋€(gè)壓電噴頭將聚合樹脂材料沉積至基材上，但其他沉積該尺寸液滴的裝置為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知，或在未來可開發(fā)出。然后，以適當(dāng)方式將聚合樹脂材料定形或固定。
如上所述，預(yù)選位置可為結(jié)節(jié)，該結(jié)節(jié)由織物的紗線交織而形成在織物表面上。
隨后，可選擇研磨聚合樹脂材料的沉積物，以在基材表面上使沉積物具有均勻高度。
現(xiàn)將參照以下附圖對本發(fā)明進(jìn)行更完整詳細(xì)的說明。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的方法制造造紙織物及工業(yè)織物所用裝置的示意圖；圖2為本發(fā)明的干燥織物沿其縱向截取的剖視圖；圖3為如圖2所示沿其橫向截取的干燥織物的剖視圖；圖4為干燥織物背面的立體圖；圖5為干燥織物的替代實(shí)施例沿其縱向截取的剖視圖；圖6為干燥織物的另一實(shí)施例沿其縱向截取的剖視圖；以及圖7為所沉積材料的各種代表形狀的立體圖。
具體實(shí)施例方式
制造本發(fā)明的造紙織物或工業(yè)織物的方法首先為提供基材。通常，基材是由單絲紗線織成的織物。然而，更廣泛地說，基材可為機(jī)織物、非織造織物或針織物，這些織物由紙機(jī)織物生產(chǎn)或用于制造非織造物及非織造織物的工業(yè)織物生產(chǎn)所用的任何種類的紗線構(gòu)成，例如單絲紗線、捻合單絲紗線、復(fù)絲紗線及捻合復(fù)絲紗線。這些紗線可由本領(lǐng)域技術(shù)人員為此目的而使用的任意一種聚合樹脂材料擠出獲得。因此，可使用下列樹脂族中的材料聚酰胺、聚酯、聚氨酯、芳香族聚酰胺、聚烯烴及其他樹脂。
或者，基材可由網(wǎng)眼織物組成，例如共同轉(zhuǎn)讓給Johnson的美國專利4,427,734中所示，其所教導(dǎo)的內(nèi)容以引用方式并入本文。基材還可為多種螺旋鏈結(jié)的皮帶，其示出于許多美國專利中，例如Gauthier的美國專利4,567,077，其所教導(dǎo)的內(nèi)容以引用方式并入本文。
此外，基材可根據(jù)共同轉(zhuǎn)讓給Rexfelt等人的美國專利5,360,656所示的方法，通過螺旋纏繞機(jī)織帶、無紡帶、針織帶或網(wǎng)眼織物帶的方式制造，該專利所教導(dǎo)的內(nèi)容以引用方式并入本文。因此基材可由螺旋纏繞帶構(gòu)成，其中每個(gè)螺旋捻圈都通過連續(xù)接縫與下一個(gè)連接，使得該基材在縱向?yàn)榄h(huán)形。
上述內(nèi)容不應(yīng)視為基材的唯一可能形式。可以選擇性地使用由紙機(jī)織物及其相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所使用的任意一種基材。
一旦提供基材，可通過本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所熟知的方法，可選擇將一層或多層短纖維毛層附于基材的一面或兩面上。也許最為人熟知且最常使用的方法為針刺法，其中毛層中的各短纖維由多根往復(fù)的刺針刺入基材結(jié)構(gòu)中?；蛘撸鞫汤w維可通過水刺法連接到基材，其中細(xì)高壓水柱執(zhí)行與上述往復(fù)的刺針同樣的功能?？梢哉J(rèn)識到，通過這些或其他本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的方法，一旦使短纖維毛層與基材連接，則基材具有的結(jié)構(gòu)將與多種壓榨織物的相同，壓榨織物通常用于在造紙機(jī)壓榨部使?jié)窦埛撍?br> 不論是否在基材的一面或兩面附加短纖維毛層材料，一旦提供基材后，就將其安裝在圖1示意性示出的裝置10上，這樣可依據(jù)本發(fā)明將聚合樹脂材料沉積至基材的背面上。應(yīng)該理解的是，基材在安裝于造紙機(jī)上的過程中，可為環(huán)狀形式或可縫成環(huán)狀形式。因此，圖1所示的基材12應(yīng)理解為基材12的整體長度的較短部分。基材12若為環(huán)狀形式，則最實(shí)用的方法是將其繞裝在一對輥上，該輥雖未示于圖中，但為紙機(jī)織物技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員所熟知。在此情況下，裝置10設(shè)在基材12的兩個(gè)走向中的其中一個(gè)上，最方便的是頂部走向上，該基材12位于兩個(gè)輥之間。但是，不論是否為環(huán)狀，在制造過程中優(yōu)選將基材12置于適度的張力下。此外，為了避免松垂，在基材12穿過裝置10時(shí)，可用水平支撐件從底下對其進(jìn)行支撐。最后應(yīng)觀察到，基材12若為環(huán)狀，則在根據(jù)本發(fā)明施加聚合樹脂材料之后，可能需要將其倒置，即將其內(nèi)外翻轉(zhuǎn)，以確保聚合樹脂材料留在基材12的背面上。
此外，對于某些應(yīng)用，可能需要將樹脂圖案施加至紙幅接觸面。并且，可想見應(yīng)將用于空氣控制的樹脂以相同或不同的圖案施加至織物的兩面。
現(xiàn)在更具體地參照圖1，其中在實(shí)施本發(fā)明的方法時(shí)，基材12示為以向上的方向穿過裝置10，裝置10包括一連串的數(shù)個(gè)站，基材12可逐步通過各站而制成織物。
各站顯示如下
1.可選的聚合物沉積站14；2.成像/聚合物精確沉積站24；3.可選的定形站36；以及4.可選的研磨站44。
在第一站，可選的聚合物沉積站14中，壓電噴頭陣列16安裝在橫軌18、20上，并在橫軌上沿橫交于基材12通過裝置10的運(yùn)動(dòng)方向移動(dòng)，也可在橫軌之間平行于基材12的運(yùn)動(dòng)方向來移動(dòng)，可利用壓電噴頭陣列16在基材12靜止的同時(shí)將聚合樹脂材料沉積在基材12上或其內(nèi)?？梢曅枰每蛇x的聚合物沉積站14將聚合樹脂材料比利用例如噴涂等常規(guī)技術(shù)達(dá)成者更加均勻地沉積在基材上。
壓電噴頭陣列16至少包括一個(gè)但優(yōu)選包括多個(gè)由計(jì)算機(jī)控制的獨(dú)立的壓電噴頭，各噴頭發(fā)揮泵的作用，其動(dòng)作構(gòu)件為壓電元件。若技術(shù)上許可，則實(shí)施時(shí)可利用多達(dá)256個(gè)壓電噴頭或更多噴頭所組成的陣列。動(dòng)作構(gòu)件為晶體或陶瓷，通過施加電信號使之物理變形。此變形能使該晶體或陶瓷發(fā)揮泵的作用，在每次接收到適當(dāng)?shù)碾娦盘枙r(shí)就會(huì)機(jī)械地噴出一滴液體材料。這樣，使用壓電噴頭響應(yīng)計(jì)算機(jī)控制的電信號來重復(fù)地供應(yīng)所需材料液滴，從而以所需形狀累積所需材料量的方法，通常稱為“按需噴滴”法。
噴頭沉積材料的精確度將取決于所要形成的結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀。所用的噴頭類型和所施加材料的粘度也會(huì)影響所選噴頭的精確度。
再參照圖1，壓電噴頭陣列16從基材12的一邊開始，或優(yōu)選從縱向延伸于其中的基準(zhǔn)線開始，貫穿基材12進(jìn)行縱向和橫向移動(dòng)，而基材12則靜止不動(dòng)，將標(biāo)稱直徑為10μ(10微米)或更大例如50μ(50微米)或100μ(100微米)的極小液滴形式的聚合樹脂材料沉積在基材12上。壓電噴頭陣列16相對于基材12的縱向與橫向移動(dòng)，以及從陣列16的各壓電噴頭噴出的聚合樹脂材料液滴的沉積，都是以受控方式由計(jì)算機(jī)控制的，使得在基材12長、寬和深或高(x、y、z維度或方向)的三個(gè)平面內(nèi)，及需要時(shí)也可在基材12每一單位面積上，以受控的形狀施加所需量的聚合樹脂材料。此外，材料沉積不但可橫越基材的運(yùn)動(dòng)，也可平行于此運(yùn)動(dòng)方向，相對于此運(yùn)動(dòng)方向呈螺旋形，或?yàn)槿魏纹渌m合此目的的方式。
在本發(fā)明中，壓電噴頭陣列用于在基材12表面之上或其中沉積聚合樹脂材料，聚合樹脂材料的選擇受限，必須符合在輸送時(shí)，即，當(dāng)聚合樹脂材料在壓電噴頭的噴嘴中準(zhǔn)備沉積時(shí)，粘度為100cps(100厘泊)或更少的要求，使得各壓電噴頭能以固定的液滴輸送速度提供聚合樹脂材料。在這點(diǎn)上，聚合樹脂材料在輸送點(diǎn)的粘度及噴頭的尺寸對于界定形成在基材12上的液滴尺寸及形狀，以及及時(shí)達(dá)到最終的圖案分辨率都很重要。限制聚合樹脂材料的選擇的另一個(gè)要求為在其作為液滴從壓電噴頭落向基材12期間或在其落在基材12上之后，必須部分定形，以防止聚合樹脂材料流動(dòng)，并且保持對聚合樹脂材料的控制，以確保其在落在基材12上的位置處仍保持液滴形式。滿足這些標(biāo)準(zhǔn)及具有優(yōu)選的耐磨性能的合適的聚合樹脂材料為1.熱熔性材料及濕氣固化的熱熔性材料；2.基于聚氨酯及環(huán)氧樹脂的兩組分反應(yīng)體系；3.由聚氨酯、聚酯、聚醚和硅酮所衍生的反應(yīng)性丙烯酸酯單體及丙烯酸酯低聚物組成的感光聚合物組合物；以及4.包括丙烯酸樹脂與聚氨酯的水性膠乳和水性分散物以及微粒填充混合物。
應(yīng)該理解的是，聚合樹脂材料在沉積于基材上之后，需要固定于基材12上或其內(nèi)。用來定形或固定聚合樹脂材料的方式取決于其本身的物理及/或化學(xué)要求。感光聚合物用光來固化，而熱熔性材料則通過冷卻來定形。水性膠乳和分散物先干燥再加熱固化，而反應(yīng)性體系則受熱固化。因此，聚合樹脂材料可通過固化、冷卻、干燥或其任何組合來定形。
為了控制聚合樹脂材料在基材12內(nèi)的滲入及分布，即，將該材料控制并限制于基材12的所需范圍內(nèi)，必須將其適當(dāng)固定。這種控制對防止基材12表面底下的滲漬與擴(kuò)散都是極為重要的。例如，這種控制可通過將基材12保持在一定溫度而實(shí)現(xiàn)，這種溫度會(huì)使聚合樹脂材料在接觸時(shí)快速定形。也可在具有一定開孔率的基材上使用某些材料來實(shí)現(xiàn)控制，這種材料具有已知或明確的固化或反應(yīng)時(shí)間，因此聚合樹脂材料還來不及擴(kuò)散超出基材12的所需范圍，就已經(jīng)定形。
在基材12之上可使壓電噴頭陣列16通過一次或多次，以沉積所需量的材料，并制成所需形狀。在這點(diǎn)上，沉積物可采用如圖7概括示出的任意一種形狀。該形狀可為方形、圓錐形、矩形、卵形、梯形等具有較粗的底部而向上逐漸變細(xì)的形狀。當(dāng)噴頭重復(fù)通過沉積區(qū)域時(shí)，依照所選的設(shè)計(jì)方案而定，所沉積的材料量會(huì)以遞減的方式層疊。
當(dāng)已經(jīng)在橫軌18、20之間的區(qū)帶中橫貫基材12的每一單位面積上施加了所需聚合樹脂材料量時(shí)，基材12則縱向前進(jìn)與該區(qū)帶等寬的量，并重復(fù)上述過程，從而在與之前已完成的區(qū)帶相鄰的新區(qū)帶上施加該聚合樹脂材料。以此重復(fù)方式，可使整個(gè)基材12的每一單位面積上都具有所需聚合樹脂材料量。
或者，壓電噴頭陣列16仍從基材12的邊緣開始，或優(yōu)選從縱向延伸于其中的基準(zhǔn)線開始，并相對于橫軌18、20保持在固定位置，而基材12則在該陣列之下移動(dòng)，從而在環(huán)繞基材12的縱向條帶中的每一單位面積上施加聚合樹脂材料的任何所需量。當(dāng)完成該縱向條帶后，壓電噴頭陣列16會(huì)在橫軌18、20上橫向移動(dòng)與該縱向條帶等寬的量，并重復(fù)上述程序，從而在與之前已完成的條帶相鄰的新的縱向條帶上施加聚合樹脂材料。如果需要，則可以以此重復(fù)方式，使整個(gè)基材12的每一單位面積都具有所需聚合樹脂材料量。
注意，該圖案可為隨機(jī)的圖案，在基材上重復(fù)的隨機(jī)圖案，或在皮帶之間重復(fù)的隨機(jī)圖案，以控制品質(zhì)。
在橫軌18、20的一端，設(shè)有噴頭檢查站22，以檢測從壓電噴頭陣列16中的各壓電噴頭噴出的聚合樹脂材料的流量。在該處凈化和清潔壓電噴頭，從而使任何有故障的壓電噴頭單元自動(dòng)恢復(fù)操作。
在第二站，本發(fā)明中唯一不是可選的成像/聚合物精確沉積站24中，橫軌26、28支撐數(shù)碼相機(jī)30和壓電噴頭陣列32，相機(jī)可橫貫基材12的寬度移動(dòng)，壓電噴頭陣列可橫貫基材12的寬度移動(dòng)并可在兩根橫軌26、28之間相對于橫軌縱向移動(dòng)，而基材12保持不動(dòng)。
數(shù)碼相機(jī)30檢查基材12的表面，以定位結(jié)節(jié)，該結(jié)節(jié)形成在基材12一個(gè)方向紗線越過另一個(gè)方向紗線的交織處。在織造過程中，這些交叉點(diǎn)雖然依據(jù)組織圖案而定位在很接近預(yù)定或規(guī)則的間隔處，但其會(huì)產(chǎn)生變化。因此，若只試圖以離散間隔來沉積聚合樹脂材料，將無法確保所有或所需數(shù)量的交叉點(diǎn)都會(huì)接收到沉積物。因此，通過與數(shù)碼相機(jī)30一起操作的圖案快速識別(FPR)處理器，對實(shí)際表面與其所需外形之間實(shí)時(shí)做出比較。FPR處理器發(fā)信號給壓電噴頭陣列32，其將聚合樹脂材料沉積在所需位置上，以符合所需外觀。在本發(fā)明中，將聚合樹脂材料沉積在織物背面的結(jié)節(jié)上，以在其上累積離散不連續(xù)的聚合樹脂材料的沉積物?；蛘撸瑢⑵涑练e在結(jié)節(jié)之間的凹部上，或是在與機(jī)器方向或機(jī)器橫向?qū)R的兩個(gè)或更多個(gè)相鄰結(jié)節(jié)上以及其間的凹部上。本質(zhì)上，提供沉積物是為了使織物背面與干燥轉(zhuǎn)筒或轉(zhuǎn)向輥分開，所以由織物背面攜載至壓縮楔形中的空氣可沿著背面表面在縱向及橫向排出，而非被迫穿過織物并造成“掉落”。理想上，在壓電噴頭陣列32的多次通過中，通過沉積來自壓電噴頭的聚合樹脂材料液滴而逐漸地累積沉積物，以獲得高于結(jié)節(jié)0.5mm至1.0mm標(biāo)稱范圍的高度，從而使織物背面以該值與干燥轉(zhuǎn)筒或轉(zhuǎn)向輥分開。通過壓電噴頭陣列32的多次通過，可精細(xì)地控制沉積物的形狀，而不影響干燥織物的滲透性。也就是說，通過以重復(fù)圖案來沉積液滴，即，將液滴層疊在相鄰液滴的頂部，基材12上的聚合物樹脂材料的高度或z-方向可受到控制，并可為均勻的、變化的或其它按需調(diào)整的。此外，可使用壓電噴頭陣列中的部分獨(dú)立的壓電噴頭來沉積一種聚合樹脂材料，而使用其他獨(dú)立的壓電噴頭來沉積一種不同的聚合樹脂材料，以產(chǎn)生具有不止一種類型聚合樹脂材料的微區(qū)的表面。這種精確沉積可避免在所沉積的聚合樹脂材料上為獲得單面表面而進(jìn)行的研磨步驟。當(dāng)然，如果需要，也可進(jìn)行研磨步驟。
如同可選的聚合物沉積站14，在橫軌26、28的一端，設(shè)有壓電噴頭檢查站34，以檢測從各壓電噴頭噴出的材料的流量。在該處凈化和清潔壓電噴頭陣列32中的各壓電噴頭，從而使任何有故障的壓電噴頭單元自動(dòng)恢復(fù)操作。
在第三站，可選的定形站36中，橫軌38、40支撐定形裝置42，該裝置在使所用的聚合樹脂材料定形時(shí)會(huì)需要。定形裝置42可為熱源，例如，紅外線、熱空氣、微波或激光源；冷空氣；或紫外光或可見光源，其選擇取決于所使用聚合樹脂材料的要求。
最后，第四站及最后一站為可選的研磨站44，在此采用適當(dāng)?shù)难心?，以使基?2表面上的任何聚合樹脂材料具有均勻厚度?？蛇x的研磨站44可包括具有研磨表面的輥筒，以及設(shè)在基材12的另一面上的另一個(gè)輥筒或支撐表面，以確保研磨可形成均勻厚度。
現(xiàn)在作為實(shí)例來參照圖2，圖2為根據(jù)本發(fā)明的干燥織物50沿其縱向截取的剖視圖，干燥織物50具有沉積在其背面表面上的結(jié)節(jié)上的聚合樹脂材料，以形成離散不連續(xù)的沉積物60。干燥織物50以雙層組織由縱向紗線52及橫向紗線54織成，但應(yīng)理解所顯示的特定組織僅為實(shí)例，但本發(fā)明并不局限于此。
圖3為如圖2所示沿其橫向截取的剖視圖。如圖2及圖3所示，縱向紗線52及橫向紗線54均具有矩形橫截面，但也應(yīng)理解其僅為實(shí)例，但本發(fā)明并不局限于此。
干燥織物50的背面56為圖2及圖3所示視圖中的下側(cè)。根據(jù)本發(fā)明，在縱向紗線52交織于較低的橫向紗線54之上所形成的結(jié)節(jié)58具有離散不連續(xù)的聚合樹脂材料的沉積物60，其由成像/聚合物精確沉積站24所沉積的小液滴累積而成。顯而易見，沉積物60可將結(jié)節(jié)58從任何表面例如干燥轉(zhuǎn)筒的表面分開，并且相對于此表面提高整個(gè)干燥織物50。如圖2及圖3的視圖所示，沉積物60能夠使空氣在干燥織物50的背面56與干燥轉(zhuǎn)筒之間沿縱向及橫向流動(dòng)，以使攜載至壓縮楔形中的空氣通過移動(dòng)的干燥織物50排出，而非向外穿過干燥織物50。如上所述，沉積物60相對于其所布置處的結(jié)節(jié)58具有0.5mm到1.0mm標(biāo)稱范圍的高度。
圖4為干燥織物50的背面56的立體圖，圖中示出了由縱向紗線52所形成的結(jié)節(jié)58上的沉積物60。結(jié)節(jié)58及沉積物60形成背面56上的斜紋線，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到這種排列由圖2至圖4所示的特定組織圖案產(chǎn)生，而并非為本發(fā)明所有干燥織物的必要特征。簡而言之，在制造過程的最后步驟中，可將沉積物60施加至任何干燥織物50的背面，包括例如申請人為Gauthier的美國專利4,567,077所示的螺旋鏈結(jié)類型的干燥織物，其所教導(dǎo)的內(nèi)容以引用方式并入本文。
在某種意義上，在干燥織物50的背面56上形成不連續(xù)涂層的沉積物60的優(yōu)點(diǎn)是不影響干燥織物50的彎曲性能，因?yàn)槠洳贿B續(xù)地駐留在表面上，所以其既不影響干燥織物50的堅(jiān)挺性，也不影響其彎曲中性軸的位置。
在本發(fā)明的可替代實(shí)施例中，可選的聚合物沉積站14、成像/修補(bǔ)站24及可選的定形站36也可調(diào)整為以螺旋技術(shù)由基材12制成織物，而非通過如上所述定向在機(jī)器橫向。在螺旋技術(shù)中，可選的聚合物沉積站14、成像/聚合物精確沉積站24及可選的定形站36從基材12的一個(gè)邊緣開始，例如從圖1中的左側(cè)邊緣開始，并且在基材12沿圖1所示方向移動(dòng)時(shí)，逐漸地橫越基材12進(jìn)行移動(dòng)。將站14、24、36及基材12的移動(dòng)速度設(shè)成，使成品織物所需的聚合樹脂材料以連續(xù)方式在基材12上螺旋。在此可替代的方案中，當(dāng)各螺圈通過可選的定形裝置42底下時(shí)，由可選的聚合物沉積站14和成像/聚合物精確沉積站24所沉積的聚合樹脂材料可部分定形或固定，并在整個(gè)基材12通過裝置10處理后，完全定形。
或者，可選的聚合物沉積站14、成像/聚合物精確沉積站24及可選的定形站36均可保持在彼此對齊的固定位置上，而基材12在它們之下移動(dòng)，使得成品織物所需的聚合樹脂材料施加到環(huán)繞基材12的縱向條帶上。當(dāng)完成該縱向條帶時(shí)，可選的聚合物沉積站14、成像/聚合物精確沉積站24及可選的定形站36橫向移動(dòng)與該縱向條帶等寬的量，并在與之前已完成的縱向條帶鄰近的新縱向條帶上重復(fù)該過程。以此重復(fù)方式，可根據(jù)需要完全處理整個(gè)基材12。
應(yīng)該注意的是，該材料并不需要是全寬度的皮帶，也可為例如在Rexfelt的美國專利5,360,656中所披露的材料條，然后再制成全寬度的皮帶，該專利所披露內(nèi)容在此以引用方式并入本文。在完全加工后，材料條可為未纏繞的，并將其卷在一組輥筒上?？墒沾孢@些成卷的制帶材料，然后可采用例如剛剛提到的上述美國專利中的教導(dǎo)內(nèi)容，來制成環(huán)狀的全寬度結(jié)構(gòu)物。
圖5為根據(jù)本發(fā)明的干燥織物70沿其縱向截取的剖視圖，干燥織物70具有沉積在其背面表面上所謂凹部上的聚合樹脂材料，以形成離散不連續(xù)的沉積物。干燥織物70由縱向紗線72及橫向紗線74以平紋組織交織而成，但應(yīng)理解本發(fā)明并不限于這種平織。干燥織物70的背面76為其在圖5所示圖面中的下側(cè)。在此處所示實(shí)施例中，縱向紗線72交織于下方的橫向紗線74的下方而形成的結(jié)節(jié)80之間的凹部78具有通過沉積小液滴而累積的離散不連續(xù)的聚合樹脂材料的沉積物82。沉積物82可將織物70的背面76從任何表面例如干燥轉(zhuǎn)筒或轉(zhuǎn)向輥的表面分開，并且相對于此表面提高整個(gè)干燥織物70。沉積物82還在交叉點(diǎn)處粘結(jié)縱向紗線72及橫向紗線74。如上所述，沉積物82相對于結(jié)節(jié)80具有從0.5mm到1.0mm標(biāo)稱范圍的高度。
圖6為干燥織物90沿其縱向截取的剖視圖，干燥織物90的背面表面上具有聚合樹脂材料，聚合樹脂材料沉積在機(jī)器方向?qū)R的兩個(gè)相鄰結(jié)節(jié)上及結(jié)節(jié)之間的凹部上，以在其背面表面上形成離散不連續(xù)的沉積物。干燥織物90由縱向紗線92及橫向紗線94以平紋組織交織而成，但應(yīng)理解本發(fā)明并不限于這種平織。干燥織物90的背面96為其在圖6所示視圖中的下側(cè)。在此處所示實(shí)施例中，在縱向紗線92上，離散不連續(xù)的沉積物98在相鄰的結(jié)節(jié)100之間延伸并且覆蓋結(jié)節(jié)之間的凹部102，結(jié)節(jié)100在縱向紗線92交織于橫向紗線94的下方的交織處形成。沉積物98通過沉積聚合樹脂材料的小液滴進(jìn)行累積，并且其可將織物90的背面96從任何表面例如干燥轉(zhuǎn)筒或轉(zhuǎn)向輥的表面分開，并且相對于此表面提高整個(gè)干燥織物90。沉積物98相對于結(jié)節(jié)100具有從0.5mm到1.0mm標(biāo)稱范圍的高度。雖然圖6示出了沉積物98只從結(jié)節(jié)100延伸至下一結(jié)節(jié)，但應(yīng)理解其也可延伸任何所需要的長度，即任何所需數(shù)量的結(jié)節(jié)100。
還應(yīng)該理解的是，不論離散不連續(xù)的沉積物60、82、98采用何種形式(例如方形、矩形、圓柱形、梯形等，參見圖7)，沉積物不必施加至每個(gè)結(jié)節(jié)、凹部、或依情況施加的其他部分。相反，在機(jī)器方向或機(jī)器橫向上，沉積物可由任意數(shù)量的位于其間的結(jié)節(jié)或凹部彼此分開，以在織物的背面形成所需圖案。
最后，如上所述，基材12若為環(huán)狀，則當(dāng)使用裝置10將聚合樹脂材料沉積在所通過的基材12的頂部走向上時(shí)，可能需要將其倒置，即，將其內(nèi)外翻轉(zhuǎn)，使離散不連續(xù)的聚合樹脂材料的沉積物布置在其背面上?；?2若不是環(huán)狀，則當(dāng)基材12在干燥部上縫合成環(huán)狀時(shí)，最終將具有離散不連續(xù)的沉積物的一面放置在內(nèi)側(cè)上。無論是如上所述的哪種情況，除了背面外，還存在將樹脂施加至紙幅接觸面的情況。此外，作為替代方案，可考慮以所需圖案來沉積犧牲材料，以大體上形成可供隨后沉積的樹脂材料所用的模型。這種犧牲材料例如可為蠟或水溶性物質(zhì)，隨后將其移除而在織物上留下以所需圖案定形的樹脂。
此外，也可需要通過陣列中不同的噴頭將不同的聚合樹脂材料施加至同一織物的不同位置上。
雖然本發(fā)明根據(jù)其特定的實(shí)施例加以描述，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以容易地對上述實(shí)施方案進(jìn)行多種修改和改進(jìn)，或應(yīng)用于其他領(lǐng)域，而不偏離本發(fā)明的目的、精神和范圍。所有這些改動(dòng)均在本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)。具體地說，雖然上述披露了用壓電噴頭在基材上以預(yù)選位置沉積聚合樹脂材料，但其他在所需尺寸范圍內(nèi)沉積液滴的裝置，可為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，或在將來開發(fā)出并可用于實(shí)施本發(fā)明。使用這種裝置也在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種造紙織物或工業(yè)織物的制造方法，所述方法包括以下步驟a)提供所述織物的基材；b)以受控方式將聚合樹脂材料以液滴沉積至所述基材上的預(yù)選離散位置上，以在所述預(yù)選離散位置累積約0.5mm高度的離散不連續(xù)的所述聚合樹脂材料的沉積物；以及c)至少部分定形所述聚合樹脂材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述液滴具有10μ(10微米)或更大的標(biāo)稱直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟b)及c)在橫向延伸貫穿所述基材的連續(xù)區(qū)帶上依次進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟b)及c)在縱向延伸環(huán)繞所述基材的連續(xù)條帶上依次進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟b)及c)螺旋環(huán)繞所述基材進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基材織造而成，以及在所述步驟b)中，所述基材上的所述預(yù)選離散位置為結(jié)節(jié)，該結(jié)節(jié)由所述基材的縱向紗線通過橫向紗線上方形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基材織造而成，以及在所述步驟b)中，所述基材上的所述預(yù)選位置為結(jié)節(jié)，該結(jié)節(jié)由所述基材的橫向紗線通過縱向紗線上方形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基材織造而成，以及在所述步驟b)中，所述基材上的所述預(yù)選位置為結(jié)節(jié)之間的凹部，該結(jié)節(jié)由所述基材的縱向紗線通過橫向紗線上方形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基材織造而成，以及在所述步驟b)中，所述基材上的所述預(yù)選位置為結(jié)節(jié)之間的凹部，該結(jié)節(jié)由所述基材的橫向紗線通過縱向紗線上方形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基材織造而成，以及在所述步驟b)中，所述基材上的所述預(yù)選位置在兩個(gè)相鄰結(jié)節(jié)之間延伸、并且包括其間的凹部，該結(jié)節(jié)由所述基材的縱向紗線通過橫向紗線上方形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述基材織造而成，以及在所述步驟b)中，所述基材上的所述預(yù)選位置在兩個(gè)相鄰結(jié)節(jié)之間延伸、并且包括其間的凹部，該結(jié)節(jié)由所述基材的橫向紗線通過縱向紗線上方形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述步驟b)中，所述聚合樹脂材料通過壓電噴頭陣列進(jìn)行沉積，該壓電噴頭陣列至少包括一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的壓電噴頭。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟b)包括以下步驟i)實(shí)時(shí)檢測所述基材的表面，以定位所述預(yù)選離散位置，并使所述聚合樹脂材料沉積在其上，從而累積所述離散不連續(xù)的沉積物；以及ii)將所述聚合樹脂材料沉積在需要聚合樹脂材料的所述預(yù)選位置上，以使所述沉積物具有所需高度。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述檢測步驟由與數(shù)碼相機(jī)配合操作的圖案快速識別(FPR)處理器實(shí)時(shí)進(jìn)行。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述沉積步驟通過連接于所述FPR處理器的壓電噴頭陣列進(jìn)行。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述聚合樹脂材料選自由以下材料組成的組1.熱熔性材料及濕氣固化的熱熔性材料；2.基于聚氨酯及環(huán)氧樹脂的兩組分反應(yīng)體系；3.由聚氨酯、聚酯、聚醚和硅酮所衍生的反應(yīng)性丙烯酸酯單體及丙烯酸酯低聚物組成的感光聚合物組合物；以及4.包括丙烯酸樹脂與聚氨酯的水性膠乳和水性分散物以及微粒填充混合物。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述固化步驟通過將所述聚合樹脂材料暴露于熱源而進(jìn)行。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述固化步驟通過將所述聚合樹脂材料暴露于冷空氣而進(jìn)行。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述固化步驟通過將所述聚合樹脂材料暴露于光化輻射而進(jìn)行。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述壓電噴頭陣列包括多個(gè)由計(jì)算機(jī)控制的單獨(dú)的壓電噴頭，以及，其中部分所述由計(jì)算機(jī)控制的單獨(dú)的壓電噴頭沉積一種聚合樹脂材料，而其他由計(jì)算機(jī)控制的單獨(dú)的壓電噴頭則沉積不同的聚合樹脂材料。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括對沉積在所述基材上的所述聚合樹脂材料進(jìn)行研磨的可選步驟，以使所述基材表面平面上方的所述聚合樹脂材料具有均勻厚度。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中沉積第一聚合樹脂材料，以及沉積與所述第一聚合樹脂材料不同的第二聚合樹脂材料。
23.一種造紙織物或工業(yè)織物，包括基材，采用具有背面及紙接觸面的無端環(huán)形式；以及多個(gè)離散不連續(xù)的聚合樹脂材料的沉積物，其位于所述背面上的預(yù)選離散位置上，所述沉積物相對于所述背面具有約0.5mm的高度。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的造紙織物或工業(yè)織物，其中所述基材由縱向紗線及橫向紗線交織而成，以及，其中所述預(yù)選位置為所述背面上的結(jié)節(jié)，該結(jié)節(jié)由所述紗線形成。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的造紙織物或工業(yè)織物，其中所述基材由縱向紗線及橫向紗線交織而成，以及，其中所述預(yù)選位置為所述背面上的結(jié)節(jié)之間的凹部，該結(jié)節(jié)由所述紗線形成。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的造紙織物或工業(yè)織物，其中所述基材由縱向紗線及橫向紗線交織而成，以及，其中所述預(yù)選位置至少包括所述背面上的兩個(gè)相鄰結(jié)節(jié)及其間的凹部，該結(jié)節(jié)由所述紗線形成。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的造紙織物或工業(yè)織物，其中所述織物為干燥織物。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的造紙織物或工業(yè)織物，其中所述基材為螺旋鏈結(jié)帶。
全文摘要
一種造紙織物或工業(yè)織物的制造方法，例如用于造紙機(jī)干燥部的干燥織物，該方法包括使用壓電噴頭陣列將聚合樹脂材料施加至基材背面上的預(yù)選位置上，該壓電噴頭陣列以具有10μ(10微米)或更大平均直徑的液滴來沉積聚合樹脂材料，以在預(yù)選位置上累積約有0.5mm高度的離散不連續(xù)的聚合樹脂材料沉積物。預(yù)選位置可為結(jié)節(jié)，其由構(gòu)成織物的紗線交織形成。使用沉積物的目的是將干燥織物的背面從例如干燥轉(zhuǎn)筒表面或轉(zhuǎn)向輥表面的表面分開，沉積物使集中在干燥織物與該表面之間的空氣能夠沿平行于該表面的縱向及橫向排出，而非被迫穿過該織物，或者造成“掉落”現(xiàn)象。聚合樹脂材料通過適合于其組分的方式定形，并且可視需要進(jìn)行選擇性研磨，以使沉積物在基材表面上具有均勻高度。
文檔編號D21F1/00GK1732305SQ200380108119
公開日2006年2月8日 申請日期2003年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月31日
發(fā)明者瑪莉·M·湯尼, 莫瑞斯·帕奎恩 申請人:阿爾巴尼國際公司