可壓縮的回彈性工業織物及其制造方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請日為2012年1月20日，申請號為"201280005968. 2"，發明名稱為 "超回彈織物及其制造方法"的中國專利申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本發明涉及一種用于在工業織物如造紙機用布和工程織物中使用的結構。更具體 地，該結構包括在厚度方向上可以是可壓縮及回彈性的并且在長度方向上是回彈性的一個 或更多個彈性構件、以及相反無彈性功能的各種模式的紗線。這種結構具有在施加法向載 荷下的高度壓縮性以及在移除該載荷下優異的回復性（回彈性或彈回（springback))。
【背景技術】
[0003] 工業織物意指連續環形式的環形結構，例如用作成形織物、壓榨織物或干燥織物 (造紙機用布或PMC)以及加工帶（processbelt)如在造紙機上使用的靴型壓榨帶（shoe pressbelt)、砑光帶、或傳送帶。工業織物還意指用于織物整理加工的織物。工業織物還 包括所需要的高壓縮度和高回彈度的其他環形帶。
[0004] 雖然本文中的討論總體上大部分涉及造紙過程，但本發明的應用不限于此。
[0005] 就這一點而言，在造紙過程中，例如，纖維素纖維網通過將纖維漿料（即，纖維素 纖維的水性分散體）沉淀在造紙機的成形段中的移動成形織物上而形成。大量的水通過成 形織物從漿料中排出，而將纖維素纖維網留在了成形織物的表面上。
[0006] 新形成的纖維素纖維網從成形段前進到壓榨段，壓榨段包括一系列壓榨輥隙。纖 維素纖維網通過由壓榨織物支承的（或者更常用的情況，在兩個這樣的壓榨織物之間的） 壓榨輥隙。在壓榨輥隙中，纖維素纖維網受到從其中擠出水的壓縮力，并且該壓縮力將網中 的纖維素纖維彼此粘附以使纖維素纖維網變成紙片。水由壓榨織物或織物接收并且理想地 不會再返回到紙片中。
[0007] 紙片最終前進到包括由蒸汽內部加熱的至少一系列可轉動的干燥鼓或干燥滾筒 的干燥段。通過干燥織物使新形成的紙片沿著順序地圍繞一系列鼓中的每一個的蜿蜒路徑 而被引導，該干燥織物將紙片保持為緊靠鼓的表面。加熱的鼓通過蒸發將紙片的水含量減 小到所期望的水平。
[0008] 應當理解的是成形織物、壓榨織物和干燥織物均為造紙機上的環形環的形式并且 以傳送帶的方式運行。更應當理解的是紙制造為以相當高的速度進行的連續過程。這就是 說，纖維漿料在成形段不間斷地沉淀在成形織物上，而新制造的紙片在其從干燥段出來之 后不間斷地卷繞在輥上方。
[0009] 形成以上討論的織物的重要部分的底基織物具有很多不同的形式。例如，它們可 以被織造為環形的或平織形式，并且使用一層或更多層機器縱向（MD)和機器橫向（CD)紗 線而基本上成為具有織物縫隙的環形形式。也可以采用被稱作對接縫（pinseam)的織物， 其也由MD紗線形成以允許安裝在造紙機上。此外，底基織物可以通過將一個底基織物放置 在由另一個底基織物形成的環形環之內而層合，并且通過本領域技術人員所已知的各種方 式將它們結合或層合在一起，例如通過將短纖維氈用針穿過兩個底基織物而將它們彼此結 合。
[0010] 在造紙機用布（PMC)尤其是用于造紙機的壓榨段的壓榨織物中，織物具有一種或 更多種"底基結構"，所述"底基結構"由用針縫到通常至少片接觸表面中的紗線和短纖維氈 形成。壓榨織物具有初始的厚度、質量、以及由此引起的相當于水處理能力的空間體積（基 于該質量和厚度而計算出的體積）。它們還具有可測量的接觸區域。
[0011] 由于壓榨織物在穿過一個或更多個壓榨輥隙時經受法向載荷（在使用中垂直于 織物平面），所以織物還具有可壓縮的空間體積和表面接觸區域。盡管已經做了各種嘗試以 改變壓縮度，壓榨織物隨著時間和數以百萬計的輥隙循環還是逐漸變得更細。最終由于例 如缺乏水處理能力、標記、或壓振動的各種原因必須要將其移除。當壓榨織物已經達到其使 用壽命的盡頭時，其必須要被移除并且由新的織物所代替。
[0012] 新織物同樣要經受一段時間的破裂，其中密度不理想并且水處理能力達不到最佳 狀態。因此，理想的壓榨織物為從第一天直到其從造紙機上移除的那天均具有近乎持續或 穩定狀態性能（例如，水處理能力）的織物。
[0013] 已經做了影響壓榨織物特性尤其是壓縮性和回彈性的各種嘗試。一種嘗試是在結 構中引入"彈性"紗線。在PCT申請W0 2004/072368A1中可見這樣的一個實例，然而，這 種方法具有缺點。壓縮性僅僅是基于紗線的彈性部（在整個厚度方向上），并且從而被限 制于此。然而可以利用更大的紗線，但返回到性能上卻最終會減小。同樣，更大的紗線會更 重，并且可以導致令人不快的片狀標記。如果紗線為鞘/芯類型，則其總是具有鞘從芯上脫 離的危險。最終，壓縮度受到部分紗線直徑的最大值的限制。
[0014] 另一個實例為美國專利申請2007/0163741A1，其引入了附接到縫合的壓榨織物 的背側的可壓縮的鞘/芯紗線的陣列。該專利教導鞘為彈性體，并且可以提供振動抑制效 果。其進一步教導單獨的紗線芯可為200至2000旦，并且直徑的總尺寸為0. 30毫米到1. 2 毫米。這樣的紗線尺寸由于重量和潛在的標記顧慮而在使用中受到限制。
[0015] 美國專利4, 350, 731中教導了另一個實例，其教導了纏繞的紗線用于制造可壓縮 的壓榨織物結構的用途。同樣，壓縮度和恢復度是僅基于卷繞鞘層的彈性體的。
[0016]GB2 197 886中教導了這種類型的結構的另一個實例。該專利公開了一種可壓縮 紗線，該可壓縮紗線以某種方式與功能性（拉伸的）載荷支承紗線交替，以在施加法向載荷 下提供不具有"轉向節"而具有長的織物浮體的致密的半單層的底基結構，以提供準無交叉 (quasi-crossless)底基構造。
[0017] 在授予Hood的美國專利No. 5, 087, 327中公開了另一個實例，該實例涉及一種用 于造紙機織物的復合材料紗線。復合材料紗線包括被非可熔的單絲層所圍繞的可熔芯。
[0018] 在美國專利No. 5, 597, 450中公開了另一個實例，該專利涉及一種包括在機器橫 向上的空心熱塑性單絲的造紙機干燥織物。
[0019] 在美國公開No. 2002/0100572中公開了另一個實例，該申請涉及一種具有抵抗在 互相編織時的橫向的、垂直方向的、和加捻的撓度以及壓縮度的織軸構造紗線的造紙織物。 紗線為非圓形的橫截面，例如I織軸、Η織軸、以及箱形織軸。
[0020] 另一個實例為在美國專利4, 781，967中教導的結構。由于堆疊的紗線陣列不能壓 縮也不能相反任意其他層運動，這樣的結構被限定為相反無壓縮。換句話說，當在結構的平 面上施加法向載荷時，除了任意的紗線永久變形外，幾乎沒有厚度變化。如果采用彈性體 (在紗線的厚度方向上）作為整個層中的紗線，則結構的可壓縮性受到部分這樣的紗線直 徑的限制。
[0021] 在美國專利4, 555, 440中教導了另一個實例。同樣，由于當施加或移除法向載荷 時整體厚度幾乎沒有變化，所以這樣的結構被認為是不可壓縮的。
[0022] 將"彈性的"（在厚度或徑向方向上）紗線結合到織物中已經在某種程度上影響到 一旦法向載荷移除時這些織物結構的回彈性或彈回。但是同樣，利用這種紗線，壓縮和彈回 的程度至多受到部分紗線的直徑的限制。
[0023]如上所述，由于這個受限的回彈，新的壓榨織物具有相反大的空間體積以處理水， 比理想的需求更多。它們將壓緊并在一段時間內達到最佳性能水平。然而，由于其受限的 回彈，壓榨織物將持續壓緊，最終將由于缺乏除水、片標記、壓榨振動或一些其他非期望的 性能特征而需要移除和替換。
【發明內容】
[0024] 因此，本發明的主要目的是提供一種比現有技術基本上更加可壓縮和可回彈并且 在其整個壽命中保持其可壓縮性和回彈性的底基結構。
[0025]就這點而言，本發明提供了一種底基支承結構，該結構將具有優異的可壓縮性和 回彈性的一個或更多個彈性構件與若干種模式的一層或更多層相反非彈性功能紗線相結 合，以用作結構本身；或者至少用作在PMC、工業加工帶、織物整理加工帶、以及需要高壓縮 度和高回彈性的其他帶中的底基支承結構的層。
[0026] 被限定為在厚度方向上彈性的、回彈性的以及壓縮的，并且在其長度方向和橫向 方向上可伸長的、可彎曲的以及可回彈性的彈性非織造擠塑膜或片對于本文中討論的所有 實施方案而言是必需的。彈性非織造擠塑膜或片可以被貫穿以便具有多個以預定的對稱 模式或以隨機的不對稱模式分布的通孔。彈性非織造擠塑膜或片可以由諸如熱塑性聚氨 酯（TPU)或任意其他彈性材料的任意彈性材料組成。好的彈性材料的實例包括（但不限 于）例如聚氨酯、橡膠、硅樹脂或由Invista以商標銷售的或由Lubrizol以商標 Estane?銷售的那些。在非織造擠塑膜或片中形成的通孔可以具有適當尺寸的圓形或非 圓形形狀。非圓形形狀可以包括（但不限于）正方形、矩形、三角形、橢圓形、梯形、六邊形 和其他多邊形形狀。
[0027] 第一實施方案采用了如下描述的其最簡單的形式的結構。最上層的層（1)為平行 的功能紗線陣列。功能紗線可以包括普通技術人員已知的任意類型的紗線。例如，如果功能 紗線定向在機器縱向或行進方向，其可以為可伸長的載荷支承紗線。對于壓榨織物結構，聚 酰胺將為所期望的聚合物選擇。功能紗線可以為本領域技術人員已知的具體任意所需要的 任意尺寸、材料或形式，例如，功能紗線可以具有圓形的或包括（但不限于）正方形、矩形、 三角形、橢圓形、梯形、六邊形和其他多邊形形狀的非圓形的截面形狀。其次的二層（2)為 所需的彈性非織造擠塑膜或片。第三層（3)同樣為位于層（2)的相反側上的功能紗線的平 行陣列；然而層（3)中的紗線被布置為使得每層（3)紗線與兩個緊鄰層（1)之間的空間相 反齊從而引起所謂的"嵌套"。結構的層可以以本領域的普通技術人員已知的任意方式而被 保持在一起。例如，其可以利用如之前提到的美國4, 781，967專利中說明的纖維層而被附 接，該專利的全部內容通過引用而被合并到本文中，或者可以在通過利用本領域技術人員 所已知的膠、粘合劑、或熱熔合/焊接的方法而使一層中的紗線在其接觸擠塑膜或片的點 處被附接至在緊鄰層中彈性非織造擠塑膜或片。
[0028] 需要注意的是，系統（1)和（3)可以彼此相同或者其可以在材料、形式、形狀等方 面不同。僅要求層（3)中的紗線被間隔開以匹配在層（1)的緊鄰紗線之間或反之亦然。
[0029] 同樣需要注意的是在層（1)和⑶的紗線數量之間不具有一一對應的關系，并且 層（3)中的紗線數量可以僅為層（1)中的紗線數量的一部分或反之亦然。例如，層（3)可 以僅包括層（1)的一半紗線以使層（3)在使用中的紗線之間具有空間，從而產生額外的空 隙體積/水處理/除水能力。
[0030] 對于最終結構的功能或特性任一者的增強，其他功能紗線還可以例如通過層合而 被附接。例如，一個或更多個CD紗線陣列可以附接在層（1)的頂部或在層（3)之下以提供 CD穩定性。可以在通過利用本領域技術人員所已知的膠、粘合劑、或熱熔合/焊接的方法而 使一層中的CD紗線在接觸擠塑膜或片的點處被附接至緊鄰層中表面。一層或更多層纖維 氈可以通過本領