專利名稱：壓花織物和其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明針對環(huán)形織物，尤其是環(huán)形工業(yè)過程織物，用于生產(chǎn)濕鋪成形產(chǎn)品如紙、紙板和衛(wèi)生紙及紙巾類產(chǎn)品等等；用于生產(chǎn)濕鋪和干鋪紙漿；用于有關(guān)造紙的過程，例如那些使用漿料過濾器和化學(xué)洗滌器的過程；用于通過氣流干燥工藝生產(chǎn)衛(wèi)生紙和紙巾產(chǎn)品；以及用于通過水流纏結(jié)法(濕法工藝)、熔噴法、紡粘法和氣流鋪置針刺法生產(chǎn)非織造產(chǎn)品。這樣的工業(yè)過程織物包括但不限于非織造氈及生產(chǎn)非織造產(chǎn)品過程中使用的壓花、傳送和支持織物；過濾織物和過濾布。術(shù)語“工業(yè)過程織物”也包括但不限于為輸送漿粕漿料通過造紙過程各階段的所有其他造紙機(jī)織物(成形、壓制和干燥織物)。具體說，本發(fā)明涉及各類可用于將纖維素的纖維狀網(wǎng)模壓成三維結(jié)構(gòu)和制造非織造織品的織物。
在造紙過程期間，通過將纖維狀漿料，亦即將一種纖維素纖維的水分散體沉積在造紙機(jī)成形段的處于移動狀態(tài)的成形織物上，生成纖維素的纖維狀網(wǎng)。大量的水從漿料通過成形織物排出，纖維素的纖維狀網(wǎng)則留在成形織物的表面上。
一般，新成形的纖維素的纖維狀網(wǎng)從成形段進(jìn)入含有一系列夾持口的壓制段。纖維素的纖維狀網(wǎng)經(jīng)過由壓機(jī)織物支持的壓機(jī)夾持口，或，作為常有的情況，經(jīng)過壓機(jī)的兩織物間。在壓機(jī)夾持口處，纖維素的纖維狀網(wǎng)受到壓縮力，此力將水從其中擠出，并使網(wǎng)中的纖維素纖維互相粘合，以將纖維素的纖維狀網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)榧垙垺Ｋ粔簷C(jī)的織物所接受且理想的情況是水不再返回到紙張?zhí)帯?br> 紙張最終進(jìn)入干燥段，此處至少可包括一系列內(nèi)部由蒸氣加熱的干燥轉(zhuǎn)鼓或轉(zhuǎn)筒。新成形的紙張被干燥機(jī)織物引向連續(xù)環(huán)繞每一轉(zhuǎn)鼓的螺旋形路徑中，以保持紙張緊密地靠近轉(zhuǎn)鼓的表面。加熱的轉(zhuǎn)鼓通過蒸發(fā)使紙張的水份減少至要求的水平。
值得贊賞的是成形、壓制和干燥織物都在造紙機(jī)上采用環(huán)狀卷的形式，并以傳送帶的方式起作用。更值得贊賞的是造紙過程是以相當(dāng)高的速度連續(xù)進(jìn)行的。也就是說，纖維狀漿料連續(xù)地沉積到成形段的成形織物上，而新制得的紙張從干燥段出來后連續(xù)地卷繞至輥上。
在一些諸如紙巾、面巾和餐巾紙產(chǎn)品的生產(chǎn)中，采用例如氣流干燥法取代上述的壓機(jī)脫水法。在氣流干燥中，將新成形的纖維素的纖維狀網(wǎng)由成形織物直接輸送至一種透氣的氣流干燥(TAD)織物上。
引導(dǎo)空氣經(jīng)過纖維素的纖維狀網(wǎng)和TAD織物，以繼續(xù)進(jìn)行脫水過程。空氣由真空傳送槽、熱空氣鼓風(fēng)機(jī)、真空箱或真空導(dǎo)向板、預(yù)干燥輥和其他構(gòu)件驅(qū)動?？諝鈱⒕W(wǎng)模壓成為TAD織物的外形，給予網(wǎng)一種三維結(jié)構(gòu)。
纖維素的纖維狀網(wǎng)經(jīng)在TAD織物上模壓后，被輸送至最終的干燥段，在此段也可進(jìn)行壓印。在最終的干燥段，TAD織物將網(wǎng)傳送至諸如楊克氏(Yankee)干燥鼓這樣的加熱鼓以作最后的干燥。在傳送期間，通過壓印，部分的網(wǎng)可被壓實成特定的圖案，以產(chǎn)生具有密實和疏松兩種區(qū)域的結(jié)構(gòu)。具有這種多區(qū)域結(jié)構(gòu)的紙產(chǎn)品已廣泛為消費者所接受。一種早期的TAD織物通過壓印其上的織造結(jié)構(gòu)的結(jié)子形圖案，創(chuàng)建了一種網(wǎng)中的多區(qū)域結(jié)構(gòu)，這可參見美國專利3,301,746。
TAD織物的系列改進(jìn)是在織物織造結(jié)構(gòu)上加樹脂構(gòu)架。此類TAD織物可在壓印期間以任何要求形式的連續(xù)的或不連續(xù)的圖案加于網(wǎng)上，而不是結(jié)子形圖案。此類TAD織物參見美國專利4,514,345；4,528,239；4,529,480；和4,637,859。
此外，或作為對壓印步驟的另一個方案，用氣流干燥法通過壓花步驟可提高紙產(chǎn)品的價值，這添加了視覺吸引力，并有助于網(wǎng)的膨松性、柔軟性和延伸性。當(dāng)紙網(wǎng)為干燥狀態(tài)時，壓花步驟常在壓花輥壓機(jī)中作為最終或接近最終的步驟來完成，紙產(chǎn)品經(jīng)過由兩個輥形成的輥間夾持口一個輥是平滑的，另一個輥的表面刻有圖案。紙張在兩輥間受壓時，接受了一定程度的來自輥表面的圖案。但某些紙張的厚度會受到損失，這是不希望的。
在其他的應(yīng)用中，此織物可用于濕鋪、干鋪、熔噴和紡粘的非織造織物的成形和構(gòu)圖中。
本發(fā)明是一種用作成形、壓制、干燥、氣流干燥、漿粕成形的工業(yè)過程織物，或是一種生產(chǎn)非織造織物的工程織物，此織物成環(huán)形圈并用作傳送帶。將織物本身壓花成具有被制造的產(chǎn)品所最終要求的外形特征。還公布了將織物壓花成所要求圖案的方法。
織物壓花的方法預(yù)示使用的裝置上具有被加熱的浮雕(或預(yù)熱織物)，裝置具有兩個相對的元件，在元件間，可用預(yù)選的加壓強(qiáng)度在預(yù)定的時間間隔內(nèi)壓制織物。例如，裝置可以是一臺兩輥輥壓機(jī)，將其一個或兩個輥雕刻或蝕刻，使用于連續(xù)壓花。如果應(yīng)用允許，亦可使用一種具有上、下平板的平板壓機(jī)。
使用一種壓花介質(zhì)，它具有預(yù)選的壓花圖案，并易于從一種壓花圖案轉(zhuǎn)為另一種圖案，例如，通過改變壓機(jī)的刻花壓輥。
此外，壓花方法提供了在制造要求的為適應(yīng)多種應(yīng)用的壓花織物中的多樣性。所要求的壓花織物的性質(zhì)取決于進(jìn)行壓花時的某些工藝變數(shù)的控制和選擇織物基質(zhì)的選擇。工藝變數(shù)包括時間、溫度、壓力、間隙的設(shè)定和壓輥的組成。
因此本發(fā)明的優(yōu)點是明顯的，應(yīng)結(jié)合其中的圖加以說明

圖1是引入本發(fā)明內(nèi)容的一張放大的壓花成形織物的頂視圖；圖2是一張圖1所示壓花織物的放大的剖視圖；圖3是用圖1的壓花成形織物所成形的紙張的頂視圖；紙張的成形速度為每分800米，其基重為每平方米27克；圖4是用圖1的壓花成形織物所成形的紙張的頂視圖；紙張的成形速度為每分1200米，其基底重為每平方米16克；和圖5是具有兩輥輥壓機(jī)的壓花裝置的剖面簡圖。
現(xiàn)在更具體地轉(zhuǎn)述各圖，圖1示出一張壓花織物10的放大的頂視圖，例如此織物是用于造紙的成形織物。不過，如前所述，壓花織物也可是壓制織物、干燥織物、氣流干燥織物、漿粕成形織物，或工程織物(即在濕鋪、干鋪、熔噴和紡粘工藝中用于制造非織品的織物)。通常，這類織物10都可較好地用聚合物樹脂材料抽出的絲織造，如聚酰胺和聚酯樹脂材料。可用各種含有復(fù)絲和單絲的紗線。各種紡織圖案都可用于本目的，對本發(fā)明的實用而言，沒有那種圖案是非用不可的，且正如那些本專業(yè)普通技術(shù)人員都熟知的那樣，織物可以是單或多層的、織造或非織造的、并可包括氈纖維。同樣，眾所周知，支持織物的透過性在紙張的物理和美學(xué)性質(zhì)的發(fā)展中起著重要作用。
如織物10所示，在其上壓制方形或菱形單元花12。這是如圖2所示織物10的面內(nèi)變形的結(jié)果。在這方面，織物10在區(qū)域14處受到變形或壓縮。織物10的一面16具有壓花，而相對的一面18仍為平的。壓花可如所示是面內(nèi)的，或是超出平面的，這時織物10的材料產(chǎn)生位移，導(dǎo)致其一面有凸起部分，而在另一面則相應(yīng)地凹下。
現(xiàn)在簡明地轉(zhuǎn)述圖3和圖4，圖中示出用圖1和圖2的壓花織物所生產(chǎn)的紙產(chǎn)品的平面視圖。在造紙機(jī)的成形段，如圖3所示的紙張19的生產(chǎn)速度為每分800米，紙張的基重為每平方米27克。如所示，織物10中的壓花12導(dǎo)致紙張呈現(xiàn)菱形圖案(暗部)。
圖4示出用壓花織物10生產(chǎn)的紙張22，其運轉(zhuǎn)速度為每分1200米，紙張的基重為每平方米16克。此時織物10中的壓花12也導(dǎo)致紙張呈現(xiàn)菱形圖案24。
如所示，壓花織物將圖案壓花至被成形材料中。應(yīng)注意到本發(fā)明預(yù)示這種壓花織物成環(huán)形圈使用。此環(huán)形圈以傳送帶的形式而不是以壓漿輥，壓制輥的形式、或以紙或織品壓花過程中的其他形式運轉(zhuǎn)。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)述圖5，這里示出本發(fā)明較好的實施方案，即用兩輥輥壓機(jī)30，使在織物上的壓花過程連續(xù)進(jìn)行。輥壓機(jī)雖是一種較好的方法，若環(huán)境有保證，也可使用板壓機(jī)。
如所示，兩輥輥壓機(jī)30由第一輥32和第二輥34形成。輥壓機(jī)(一個或兩個輥)可被雕刻或蝕刻，以提供壓花。
將織物10送進(jìn)第一和第二輥32、34之間形成的夾持口36，兩輥按箭頭所示方向運轉(zhuǎn)。將輥壓機(jī)30的壓輥32、34加熱至適當(dāng)?shù)臏囟?。壓?2、34的運轉(zhuǎn)速度由在夾持口36中被壓花的織物10所需的停留時間來調(diào)節(jié)，通過同時將第一和第二輥32，34加壓至所需強(qiáng)度，以提供所需要的力。
本發(fā)明可用于壓花成形織物，此織物用于制造具有預(yù)定Z向外形的仿形紙張，采用一種在造紙過程中對干的和半干的紙張壓花的替代途徑，例如使用輥壓機(jī)的夾持口；此織物還用于制造具有預(yù)定厚、薄部分的規(guī)則圖案的平面紙張，此兩部分彼此的纖維數(shù)量不同，它們的區(qū)域密度亦不同。當(dāng)然，如前所述，也可預(yù)示對壓制織物、干燥織物、氣流干燥織物、漿粕成形織物和工程織物的壓花。織物的加工可包括不同的途徑和變數(shù)。在這方面，預(yù)示了許多替代的織物，其生產(chǎn)要考慮所用的工藝、包含的變數(shù)和所壓花的織物。
參照所用的工藝，有各種比較方案。如前所討論的，使用兩輥輥壓機(jī)是成熟的。這可包括使用兩個鋼輥輥壓機(jī)。輥壓機(jī)的一個輥可以是經(jīng)壓花的，另一個則是平滑的。另外，一個輥是具有凸起壓花的(陽的)，另一個輥具有與之相匹配的相反的壓花(陰的)。代替使用兩個鋼壓輥，其中一個可以是上面有壓花的鋼輥(或在套筒上載有壓花)，另一個輥具有較柔軟的聚合物覆蓋層，覆蓋層是平滑的或是上面也有圖案。
織物的壓花程度可變化。它的壓花可以是織物的全寬度或任何部分或片段的。
正在進(jìn)行壓花的織物需要加熱或預(yù)加熱，因此可使用加熱裝置。例如，這可通過熱空氣爐、如前所述的輥壓機(jī)的一個或兩個加熱輥、紅外加熱器或任何適用于此目的的其他方法來進(jìn)行。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)述在其上發(fā)生壓花的織物，這樣的織物可以是任何織物，它與典型地用于當(dāng)前造紙或非織造品過程中的那些織物相符合。此織物較好為具有紡織基質(zhì)的這類，并可以是成形、壓制、干燥、氣流干燥、漿粕成形或工程織物，這取決于所使用織物的具體應(yīng)用。
也可使用其他的基底支持結(jié)構(gòu)，包括如美國專利5,360,656和5,268,076所給出的由條形材料盤結(jié)在一起所形成的結(jié)構(gòu)，其內(nèi)容在此作為參考。當(dāng)用作壓制織物時，短纖維通過在基質(zhì)的一面或兩面上進(jìn)行針刺工藝而被應(yīng)用于基底基質(zhì)。本專業(yè)一般技術(shù)人員都知道的其他的結(jié)構(gòu)亦可被使用。
最終控制織物成形的變數(shù)包括輥和織物溫度、輥間壓力、輥的速度、壓花或輥的圖案和輥間間隙。在各種情況中并不需要選擇所有變數(shù)。例如，當(dāng)使用輥間間隙設(shè)定時，輥間所產(chǎn)生的壓力體現(xiàn)了織物的抗變形性。機(jī)器的液壓系統(tǒng)保持輥間間隙。各輥可有不同的溫度設(shè)定，而是否使用織物預(yù)熱，取決于所擁有的環(huán)境。
所描述的方法導(dǎo)致改變所得到織物的外形和透過性。一種相似于壓花輥圖案的圖案將被轉(zhuǎn)移到織物上。此圖案可由面內(nèi)變形產(chǎn)生，這時織物的公稱厚度保持恒定，且含有圖案的區(qū)域被壓密。在此情況中，織物具有所壓花的圖案的一面和平滑的一面。圖案亦可由超出平面的變形所產(chǎn)生，這時由于材料超出織物原平面的物理位移，織物公稱厚度增加。在此情況中，圖案存在于兩面上，其一面具有凸起的圖案，而相反的一面具有凹下的圖案。在此情況中，可發(fā)生或不發(fā)生壓密。
通過小心控制織物壓花圖案區(qū)域的壓密量，可影響織物對流體(空氣和水)透過性的變化。高溫和高壓可最終導(dǎo)致所壓花區(qū)域的纖維熔化，使此區(qū)域完全封閉。這將導(dǎo)致“透過-不透過”的情況。壓密至不同程度而又不發(fā)生熔化可導(dǎo)致織物在壓花區(qū)的透過性小于原有的透過性，但未減至零。在保證應(yīng)用下，這些區(qū)域的透過性可在要求值的范圍內(nèi)變化。
因此，可以看到，通過選擇所要求的工藝(當(dāng)然，還有實行工藝的元件)、控制所包括的變數(shù)和選擇被壓花的織物類型，上述方法在創(chuàng)建對工業(yè)過程織物進(jìn)行所要求的壓花中，提供了多樣性。
因此，由本發(fā)明可認(rèn)知其優(yōu)點，且雖然公布了較好的實施方案，也在此作了詳細(xì)的說明，但其范圍應(yīng)不受此限制，而應(yīng)取決于所附權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種對工業(yè)過程織物進(jìn)行壓花的方法，織物成環(huán)形圈狀，在造紙和紙類產(chǎn)品或非紡造織品的制造中以傳送帶的方式起作用，此方法包括下列步驟提供一種具有兩個相對元件的裝置，所說織物可按預(yù)選的壓制強(qiáng)度在預(yù)選的時間間隔內(nèi)在此兩元件間受壓；為所說的兩元件中的至少一個提供具有所預(yù)選壓花圖案的壓花介質(zhì)；提供一種工業(yè)過程織物；和在所說裝置的兩個相對的元件間，以預(yù)選的壓制強(qiáng)度在預(yù)選的時間間隔內(nèi)對所說的織物加壓，以將此工業(yè)過程織物壓花，使其具有預(yù)選的壓花圖案。
2.如權(quán)利要求1中所要求的方法，其特征為所說裝置是一臺具有第一和第二輥的兩輥輥壓機(jī)，輥壓機(jī)的兩輥中至少有一個上面具有壓花介質(zhì)。
3.如權(quán)利要求2中所要求的方法，其特征為至少在輥壓機(jī)的一個輥上，所說壓花介質(zhì)具有雕刻花或蝕刻花。
4.如權(quán)利要求3中所要求的方法，其特征為至少輥壓機(jī)的一個輥具有聚合物的輥表面。
5.如權(quán)利要求3中所要求的方法，其特征為輥壓機(jī)的兩個輥都經(jīng)雕刻或蝕刻，因而在織物的兩面上都提供了壓花。
6.如權(quán)利要求3中所要求的方法，其特征為所說輥使織物產(chǎn)生面內(nèi)變形。
7.如權(quán)利要求5中所要求的方法，其特征為所說輥使織物產(chǎn)生超出平面的變形。
8.如權(quán)利要求1中所要求的方法，它包括織物在壓花前或在壓花期間的加熱步驟。
9.如權(quán)利要求3中所要求的方法，它包括織物在壓花前或在壓花期間的加熱步驟。
10.如權(quán)利要求1中所要求的方法，它包括進(jìn)行下列一個或多個步驟控制輥壓機(jī)的速度；控制輥間間隙的距離；和控制織物的溫度。
11.如權(quán)利要求1中所要求的方法，它包括提供一種具有織造基質(zhì)的織物。
12.如權(quán)利要求11中所的方法，它包括提供一種具有聚合物基質(zhì)的織物。
13.按照權(quán)利要求1的方法，它包括提供一種具有聚合物基質(zhì)的織物。
14.按照權(quán)利要求1的方法，它包括一種非織造的織物。
15.如權(quán)利要求1所要求的方法，它包括提供一種選自以下類型的工業(yè)過程織物成形織物、壓制織物、干燥織物、氣流干燥織物、漿粕成形織物或工程織物。
16.如權(quán)利要求12所要求的方法，它包括提供一種選自以下類型的織物成形織物、壓制織物、干燥織物、氣流干燥織物、漿粕成形織物或工程織物。
17.如權(quán)利要求3中所要求的方法，其中所說的第一和第二輥由其間所形成的間隙彼此分開，以對織物提供預(yù)選的壓縮力。
18.如權(quán)利要求1中所要求的方法，其中所說的裝置是一臺平板壓機(jī)。
19.按照權(quán)利要求1的方法壓花的一種工業(yè)過程織物。
20.如權(quán)利要求19中所要求的織物，其中它具有織造基質(zhì)。
21.如權(quán)利要求20中所要求的織物，其中將它織造成單層織物。
22.如權(quán)利要求20中所要求的織物，其中將它織造成多層織物。
23.如權(quán)利要求19中所要求的織物，其中它具有聚合物基質(zhì)。
24.如權(quán)利要求19中所要求的織物，其中它由單絲或復(fù)絲紗織造。
25.如權(quán)利要求24中所要求的織物，其中紗由聚合物樹脂制成。
26.如權(quán)利要求19中所要求的織物，其中它是非織造的。
27.如權(quán)利要求20中所要求的織物，它含有纖維氈。
28.如權(quán)利要求26中所要求的織物，它含有纖維氈。
29.如權(quán)利要求19中所要求的織物，其中所說的工業(yè)過程織物是成形織物、壓制織物、干燥織物、氣流干燥織物、漿粕成形織物或工程織物。
30.一種工業(yè)過程織物，織物成環(huán)形圈狀，在造紙和紙類產(chǎn)品或非紡造織品的制造中以傳送帶的方式起作用，它包括一種基質(zhì)，具有沿平面的公稱厚度；一種壓制在基質(zhì)上的圖案，它是基質(zhì)面內(nèi)變形的結(jié)果；所說的基質(zhì)在限定作圖案的區(qū)域受壓；和所說的基質(zhì)具有帶圖案的一面和相對平滑的反面。
31.一種工業(yè)過程織物，織物成環(huán)形圈狀，在造紙和紙類產(chǎn)品或非紡造織品的制造中以傳送帶的方式起作用，它包括一種基質(zhì)，具有沿平面的公稱厚度；一種壓制在基質(zhì)上的圖案，它是超出平面變形的結(jié)果；所說的基質(zhì)的公稱厚度在限定圖案的區(qū)域增大，這是由于壓花期間基質(zhì)的位移；和所說的基質(zhì)由于超出平面變形的結(jié)果，它的圖案在一面是凹下的，而在相反的一面則相應(yīng)地是凸起的。
全文摘要
將一種工業(yè)過程織物在裝置中壓花,此裝置例如是具有預(yù)選壓花圖案的連續(xù)運轉(zhuǎn)的兩輥輥壓機(jī)。輥壓機(jī)的輥本身可更換,并被雕刻或蝕刻,以用于壓花。在控制溫度、壓力、速度和間隙(輥間)的設(shè)定進(jìn)行壓花。織物可以是用于紙和漿粕生產(chǎn)的成形、壓制、干燥或氣流干燥的織物,亦可是漿粕成形織物或一種用于通過熔噴法、紡粘法、水流纏結(jié)法或氣流鋪置針刺法生產(chǎn)非織造產(chǎn)品的工程織物。
文檔編號D06C23/04GK1254642SQ9910899
公開日2000年5月31日 申請日期1999年7月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月2日
發(fā)明者J·P·博泰霍, J·S·丹頓, J·G·多諾萬, J·M·霍斯, J·G·奧康納, D·S·羅格維 申請人:阿爾巴尼國際公司