專利名稱：具有高水平纖維支撐性的穩(wěn)定的成形織物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及造紙技術。更具體地說，本發(fā)明涉及用于造紙機成形部的成形織物。
背景技術：
在造紙過程中，在造紙機成形部，通過將纖維漿即纖維素纖維的水分散體沉積到移動的成形織物上，形成纖維素纖維網。漿體中大量的水分通過成形織物排出，而纖維素纖維網則留在成形織物的表面上。
剛形成的纖維素纖維網從成形部進入壓榨部，壓榨部包括一系列壓榨壓區(qū)。纖維素纖維網被壓榨織物支撐，或者通常情況下位于兩層這樣的壓榨織物之間而通過壓榨壓區(qū)。在壓榨壓區(qū)中，纖維素纖維網受到壓縮力的作用，該壓縮力將網中的水分擠出，并使網中的纖維素纖維彼此粘附，使得纖維素纖維網轉變?yōu)榧埛?。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。
紙幅最終進入干燥部，干燥部至少包括一個可轉動的干燥轉鼓系列或轉筒系列，這些轉鼓或轉筒由蒸汽從內部進行加熱。干燥織物將紙幅緊貼在轉鼓的表面，并引導剛形成的紙幅以彎曲路徑依次繞行該系列中的每個轉鼓。加熱的轉鼓通過蒸發(fā)作用使紙幅的含水量降低到所需水平。
應該了解的是，成形、壓榨及干燥織物在造紙機上都采用無端環(huán)(endless loop)的形式，并且都起到傳送帶的作用。應該進一步了解的是，紙張生產是一種以相當快的速度進行的連續(xù)過程。也就是說，在成形部，纖維漿連續(xù)地沉積到成形織物上，而剛生產出的紙張在離開干燥部后就被連續(xù)地卷繞到輥筒上。
織造織物采取許多不同的形式。例如，它們可被織成環(huán)形、或者先平織然后用接縫將其轉變?yōu)榄h(huán)狀形式。
本發(fā)明具體涉及在成形部使用的成形織物。在紙張生產過程中，成形織物發(fā)揮關鍵作用。如上所示，其功能之一是形成所生產的紙產品，并將其運送至壓榨部。
然而，成形織物還需要處理水分排除及紙幅成形效果的問題。即，把成形織物設計成允許水分穿過(即控制排水速率)，同時防止纖維及其它固體隨水分穿過。如果排水發(fā)生得太快或太慢，則紙幅質量及造紙機效率都會受到影響。為了控制排水，成形織物中用于排水的空間必須經過合理設計，該空間通常稱為空隙容積。
現(xiàn)有成形織物采用各種各樣的設計形式制造，以滿足造紙機所需，根據(jù)所制紙幅的等級，織物安裝于造紙機。通常，織物包括由單絲紗線、捻合單絲紗線、復絲紗線或捻合復絲紗線織成的底布，并且可為單層或多層。紗線通常由在造紙織物技術領域中的普通技術人員為制造紙織物而使用的幾種合成聚合物樹脂中的任何一種擠出而成，例如聚酰胺及聚酯樹脂。
本領域內的技術人員所了解的是織物為織造而成，且具有一種組織圖案，該組織圖案于經紗或機器方向(MD)及緯紗或橫機器方向(CD)都進行重復。還應當了解的是所得織物的外觀必須是均勻的；即在組織圖案中，不存在會使成形紙幅中產生痕跡的驟然變化。
成形織物的設計還要兼顧所需的纖維支撐性及織物穩(wěn)定性。細網眼織物可提供所需的紙幅表面及纖維支撐性，但這種設計會缺乏所需的穩(wěn)定性，造成織物使用壽命較短。相反，粗網眼織物犧牲了纖維支撐性并且可能會留下痕跡，但提供了穩(wěn)定性及較長的使用壽命。為了使設計損失最小化并且達到最佳的支撐性及穩(wěn)定性，人們開發(fā)了多層織物。例如，在雙層及三層織物中，設計成形面用于提供支撐性，而磨面則為了穩(wěn)定性而設計。
此外，三層設計可以使織物成形面獨立于磨面而織成。因為這種獨立性，三層設計可以提供高水平的纖維支撐性和最佳的內部空隙容積。因此，在排水方面，三層設計比單層和雙層設計具有明顯的改進。
本質上，三層織物是由兩塊通過接結紗線結合在一起的織物(即成形層織物和磨面層織物)所組成的。接結紗線對于織物的整體性來說是極為重要的。三層織物的一個問題是兩層之間發(fā)生相對滑移，使織物隨著時間而破損。此外，接結紗線會破壞成形層的結構，從而產生紙痕。
此外，多層織物還需要具有更強的橫機器方向穩(wěn)定性及硬挺性，從而防止橫機器方向收縮、改善紙幅成形及外觀，同時可能延長使用壽命。
本發(fā)明是一種三層織物，該織物為表面均勻性、紙幅纖維支撐性及織物穩(wěn)定性的問題提供了解決方法。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明織物提供一種三層成形織物，盡管如此，本發(fā)明織物也可應用于造紙機的成形部、壓榨部和干燥部。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例是一種具有第一層和第二層機器方向(MD)紗線的造紙織物，該MD紗線與交替的第一和第二橫機器方向(CD)紗線系統(tǒng)交織。第一系統(tǒng)由第一和第二CD紗線組成，而第二系統(tǒng)由第三、第四和第五CD紗線組成。第一和第二CD紗線形成接結紗線對，結合起來與第一層中各MD紗線交織并在第一層和第二層之間穿越。第四CD紗線與第一層中的各MD紗線交織。第五CD紗線與第二層中的至少一根MD紗線交織。第三CD紗線位于第四和第五CD紗線之間。第三、第四和第五CD紗線垂直堆疊。
本發(fā)明的其他方面包括織物可以是三層成形織物；在該方案中，第一層是成形層，而第二層是磨面層。織物的緯紗比可以是2∶1；或者是本技術領域所公知的任何其他緯紗比。至少部分MD紗線和CD紗線可以是單絲紗線。接結紗線對可以織成反向緯紗結構(reversepick configuration)或順向緯紗結構(straight pick configuration)。接結紗線對還可以織成紙幅支撐接結紗(SSB)序列。第二CD紗線系統(tǒng)可形成三層堆疊緯紗(TSS)結構。部分第五CD紗線可在第二層的外表面上形成長浮紗(即跑紗)。第三CD紗線的材料及/或直徑可以不同于第四和第五CD紗線。第三CD紗線可位于第一層和第二層之間，或者第三CD紗線可與第二層中的一根或多根MD紗線結合在一起。
本發(fā)明將參照附圖進行詳細描述，具體說明如下。


參照如下描述和附圖，可以更完整地理解本發(fā)明，其中圖1A是CD剖面圖，示出根據(jù)本發(fā)明教導的三層織物實例的接結紗線的輪廓；圖1B是CD剖面圖，示出第二CD紗線系統(tǒng)的TSS(三層堆疊緯紗)結構，在圖1A所示的三層織物實例中，該CD紗線系統(tǒng)與接結紗線對相互交替；圖2是圖1A和圖1B所示三層織物實例的MD剖面圖；圖3是CD剖面圖，示出根據(jù)本發(fā)明教導的三層織物另一實例的第二CD紗線系統(tǒng)的交替結構；圖4示出在圖1A、1B及圖2所示織物實例中，a)沿接結紗線對的CD剖面圖，b)沿TSS結構的CD剖面圖，以及c)成形面圖；以及圖5示出在圖3所示織物實例中，a)沿接結紗線對的CD剖面圖，b)沿TSS結構的CD剖面圖，以及c)成形面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及可用于造紙加工的織物，例如三層織物。這種三層織物可包括第一(上)層和第二(下)層，其中第一層和第二層分別具有MD紗線系統(tǒng)和與之交織的CD紗線系統(tǒng)。第一層可以是紙面層或成形層，在造紙過程中，纖維素紙/纖維漿沉積于其上，而第二層可以是與造紙機接觸的機器面層或磨面層。用若干縫合紗線或接結紗線可把第一層和第二層保持在一起。這種縫合紗線可以是若干的CD及/或MD紗線。例如，可以使用若干CD紗線對，其中各紗線對的兩根紗線彼此相鄰并并行工作。一對這種CD紗線可以是第一層和第二層中的任一層或兩層的組織圖案的組成部分或非組成部分，并且還可以把兩層結合在一起。
一類三層織物使用紙幅支撐接結紗(SSB)系統(tǒng)，其中接結紗線是支撐該織物的結構體的一部分。這種SSB織物通常使用成形層自身所具有的接結紗線對。通常，接結紗線結合起來，在織物成形面上形成平紋組織圖案。SSB織物表現(xiàn)出良好的表面均勻特性。
另一類三層織物被稱為三層堆疊緯紗(TSS)織物。TSS織物合并了三層垂直堆疊的CD紗線(即緯紗)。三層堆疊緯紗增加了織物的松厚度，并提高了空隙容積。已有數(shù)個密切相關的專利涵蓋了TSS設計；例如美國專利4,379,735、美國專利4,941,514、美國專利5,164,249、美國專利5,169,709及美國專利5,366,798。雖然所有這些專利都描述了TSS織物，但沒有一個能獲得令人滿意的表面均勻性。本發(fā)明結合了SSB織物和TSS織物的有利特性。
根據(jù)本發(fā)明織物的一個實例是三層成形織物，由成形層和磨面層的MD紗線與兩個交替的CD紗線(緯紗)系統(tǒng)交織而構成。在第一系統(tǒng)中，一對緯紗以SSB序列把織物各層結合在一起。該接結紗線對中的緯紗還結合起來，在成形層表面中形成平紋組織圖案。在第二系統(tǒng)中，三根緯紗垂直堆疊，并垂直于各層，以形成TSS結構。三根緯紗中的一根位于其他兩根緯紗之間。以此方式，使本織物兼有SSB和TSS織物兩者的特性。
圖1A是CD剖面圖，示出根據(jù)本發(fā)明教導的三層織物實例的第一CD紗線系統(tǒng)接結紗線的輪廓，該三層織物具有成形層的MD紗線104和磨面層的MD紗線105。成形層MD紗線通過一對該層自身所具有的CD接結紗線101、102交織成SSB序列，接結紗線結合起來形成平紋組織圖案。該圖案為成形層提供了均勻的表面和結構穩(wěn)定性。如圖所示，接結紗線對在成形層內，但與磨面層簡單結合。
接結紗線對與第二CD紗線系統(tǒng)交替編織MD紗線。圖1B是CD剖面圖，示出圖1A所示三層織物實例的第二CD紗線系統(tǒng)的TSS結構。該第二系統(tǒng)由第三CD紗線103、第四CD紗線106和第五CD紗線107組成，第三CD紗線103位于兩層之間，第四CD紗線106與成形層的MD紗線104織成平紋組織圖案，第五CD紗線107與磨面層的MD紗線105交織。在此實例中，第三CD紗線103與任一層的MD紗線都不交織，但是如下所述，本發(fā)明并不受此限制。第五CD紗線107可在織物外表面上形成長浮紗(即，跑紗)。雖然由此圖看不出來，但這三根CD紗線103、106和107垂直堆疊(垂直于水平示出的層)，以形成TSS結構。
圖2是圖1A和圖1B所示三層織物實例的MD剖面圖。MD紗線204僅在成形層交織并提供平紋組織圖案。同樣地，MD紗線205僅在磨面層交織。如圖2所示，第一系統(tǒng)的CD紗線201和202形成接結紗線對，垂直堆疊的第二系統(tǒng)CD紗線203、206和207提供TSS結構，第一系統(tǒng)和第二系統(tǒng)相互交替，以提供2∶1的緯紗比。在此，緯紗比定義為成形層CD紗線總數(shù)與成形層接結紗線對數(shù)目之比。重要的是，本實施例僅僅是一個織物實例，而本發(fā)明不局限于此。
圖3是CD剖面圖，示出根據(jù)本發(fā)明教導的三層織物另一實例的第二CD紗線系統(tǒng)的交替結構。對該織物來說，第二系統(tǒng)由第三CD紗線303、第四CD紗線306和第五CD紗線307組成，第三CD紗線303與磨面層結合(但不是構成磨面層必要的)，第四CD紗線306與成形層的MD紗線304織成平紋組織圖案，第五CD紗線307與磨面層的MD紗線305交織。把第三CD紗線303以此方式縫合到底層有助于防止該紗線滑動而離開其在織物圖案的TSS結構中的位置。要指出的是，第三CD紗線303一直保持位于第四和第五CD紗線之間，從而保持TSS結構。
本發(fā)明的另一個方面包括織物可以是三層成形織物；在該情況下，第一層是織物成形層，而第二層是織物磨面層。通過增加更多的第一或第二系統(tǒng)CD紗線、或單獨的CD紗線，織物可具有2∶1的緯紗比，或者具有本技術領域所公知的任何其他緯紗比。接結紗線對可以織成反向緯紗結構或順向緯紗結構。接結紗線對還可以織成紙幅支撐接結紗(SSB)序列。第二CD紗線系統(tǒng)可以形成三層堆疊緯紗(TSS)結構。部分第五CD紗線可在第二層的外表面上形成長浮紗。第三CD紗線的材料及/或直徑可以不同于第四和第CD紗線。第三CD紗線可位于第一層和第二層之間，或者第三CD紗線可與第二層中的一根或多根MD紗線結合在一起。要指出的是，這些實例僅為本發(fā)明的代表性實例，而不是用于限制本發(fā)明。
為了測定織物的性能特征，制備了根據(jù)本發(fā)明教導的樣品織物。
圖4示出在圖1A、1B及圖2所示織物實例中，a)沿接結紗線對的CD剖面圖，b)沿TSS結構的CD剖面圖，以及c)成形面圖。
圖5示出在圖3所示織物實例中，a)沿接結紗線對的CD剖面圖，b)沿TSS結構的CD剖面圖，以及c)成形面圖。圖4和圖5中的成形面圖清楚地示出了第一層的平紋組織表面圖案。這種平紋組織圖案提供了TSS織物中通常所缺乏的表面均勻性。表1總結了樣品織物與參照用三層成形織物部分特性的對比，該參照織物具有成對的接結紗線。要指出的是，樣品織物的收縮值較低，表明其結構提供了更好的穩(wěn)定性。這種穩(wěn)定性的提高應該是向本織物提供TSS結構所期望的。
表1

根據(jù)本發(fā)明的織物優(yōu)選為僅由單絲紗線構成。但是，第三CD紗線的材料及/或直徑可以不同于部分其他CD紗線。具體地說，CD紗線可以是聚酯單絲及/或部分CD紗線可以是聚酯和聚酰胺紗線。CD和MD紗線可以具有圓形截面形狀，該圓形截面具有相同的直徑或多個不同的直徑。此外，除了圓形截面形狀，一根或多根紗線可以具有其他截面形狀，例如矩形截面形狀或非圓形截面形狀。
本領域技術人員應當明了，對本發(fā)明已描述的優(yōu)選具體實施例可以進行各種改進和變化，而不偏離本發(fā)明的精神或范圍。因此，本發(fā)明包括在所附權利要求及其等同替換范圍之內的各種改進和變化。
權利要求
1.一種造紙織物，包括第一層和第二層MD紗線；第一CD紗線系統(tǒng)，包括第一CD紗線和第二CD紗線；所述第一CD紗線和所述第二CD紗線形成接結紗線對；其中所述接結紗線對與所述第一層MD紗線和所述第二層MD紗線以如下方式交織所述第一CD紗線和所述第二CD紗線結合起來與所述第一層中的各MD紗線交織，并在所述第一層和所述第二層之間穿越；第二CD紗線系統(tǒng)，包括第三CD紗線、第四CD紗線和第五CD紗線；所述第一系統(tǒng)和所述第二系統(tǒng)交替與所述MD紗線交織；其中所述第四CD紗線與所述第一層中的各MD紗線交織，且所述第五CD紗線與所述第二層中的至少一根MD紗線交織；其中所述第三CD紗線位于所述第四CD紗線和所述第五CD紗線之間；以及其中所述第三CD紗線、所述第四CD紗線和所述第五CD紗線垂直堆疊，垂直于所述第一層和所述第二層。
2.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中所述織物是三層成形織物。
3.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中所述第一層是所述織物的成形層，以及，所述第二層是所述織物的磨面層。
4.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中所述織物具有2∶1的緯紗比。
5.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中至少部分所述MD紗線和CD紗線是單絲紗線。
6.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中所述接結紗線對織成反向緯紗結構。
7.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中所述接結紗線對織成順向緯紗結構。
8.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中把所述接結紗線對織成紙幅支撐接結紗(SSB)序列。
9.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中所述第二CD紗線系統(tǒng)形成三層堆疊緯紗(TSS)結構。
10.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中至少部分所述第五CD紗線在所述第二層的外表面上形成長浮紗。
11.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中所述第三CD紗線的材料不同于所述第四CD紗線和所述第五CD紗線。
12.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中所述第三CD紗線的直徑不同于所述第四CD紗線和所述第五CD紗線。
13.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中所述第三CD紗線位于所述第一層和所述第二層之間。
14.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中所述第三CD紗線和所述第二層中的至少一根MD紗線結合。
15.根據(jù)權利要求1所述的造紙織物，其中所述MD紗線和所述CD紗線具有圓形橫截面形狀、矩形橫截面形狀或非圓形橫截面形狀。
全文摘要
一種造紙織物，具有第一層和第二層機器方向(MD)紗線，該MD紗線與交替的第一和第二橫機器方向(CD)紗線系統(tǒng)交織。第一系統(tǒng)由第一和第二CD紗線組成，而第二系統(tǒng)由第三、第四和第五CD紗線組成。第一和第二CD紗線形成接結紗線對，結合起來與第一層中各MD紗線交織并在第一層和第二層之間穿越。第四CD紗線與第一層中的各MD紗線交織。第五CD紗線與第二層中的至少一根MD紗線交織。第三CD紗線位于第四和第五CD紗線之間。第三、第四和第五CD紗線垂直堆疊。
文檔編號D21F2/00GK1854390SQ2006100
公開日2006年11月1日 申請日期2006年4月28日 優(yōu)先權日2005年4月28日
發(fā)明者里塔·漢森 申請人:阿爾巴尼國際公司