CN1254642A - 压花织物和其制造方法 - Google Patents

Abstract

将一种工业过程织物在装置中压花,此装置例如是具有预选压花图案的连续运转的两辊辊压机。辊压机的辊本身可更换,并被雕刻或蚀刻,以用于压花。在控制温度、压力、速度和间隙(辊间)的设定进行压花。织物可以是用于纸和浆粕生产的成形、压制、干燥或气流干燥的织物,亦可是浆粕成形织物或一种用于通过熔喷法、纺粘法、水流缠结法或气流铺置针刺法生产非织造产品的工程织物。

Description

压花织物和其制造方法

本发明针对环形织物，尤其是环形工业过程织物，用于生产湿铺成形产品如纸、纸板和卫生纸及纸巾类产品等等；用于生产湿铺和干铺纸浆；用于有关造纸的过程，例如那些使用浆料过滤器和化学洗涤器的过程；用于通过气流干燥工艺生产卫生纸和纸巾产品；以及用于通过水流缠结法(湿法工艺)、熔喷法、纺粘法和气流铺置针刺法生产非织造产品。这样的工业过程织物包括但不限于非织造毡及生产非织造产品过程中使用的压花、传送和支持织物；过滤织物和过滤布。术语“工业过程织物”也包括但不限于为输送浆粕浆料通过造纸过程各阶段的所有其他造纸机织物(成形、压制和干燥织物)。具体说，本发明涉及各类可用于将纤维素的纤维状网模压成三维结构和制造非织造织品的织物。

在造纸过程期间，通过将纤维状浆料，亦即将一种纤维素纤维的水分散体沉积在造纸机成形段的处于移动状态的成形织物上，生成纤维素的纤维状网。大量的水从浆料通过成形织物排出，纤维素的纤维状网则留在成形织物的表面上。

一般，新成形的纤维素的纤维状网从成形段进入含有一系列夹持口的压制段。纤维素的纤维状网经过由压机织物支持的压机夹持口，或，作为常有的情况，经过压机的两织物间。在压机夹持口处，纤维素的纤维状网受到压缩力，此力将水从其中挤出，并使网中的纤维素纤维互相粘合，以将纤维素的纤维状网转变为纸张。水被压机的织物所接受且理想的情况是水不再返回到纸张处。

纸张最终进入干燥段，此处至少可包括一系列内部由蒸气加热的干燥转鼓或转筒。新成形的纸张被干燥机织物引向连续环绕每一转鼓的螺旋形路径中，以保持纸张紧密地靠近转鼓的表面。加热的转鼓通过蒸发使纸张的水份减少至要求的水平。

值得赞赏的是成形、压制和干燥织物都在造纸机上采用环状卷的形式，并以传送带的方式起作用。更值得赞赏的是造纸过程是以相当高的速度连续进行的。也就是说，纤维状浆料连续地沉积到成形段的成形织物上，而新制得的纸张从干燥段出来后连续地卷绕至辊上。

在一些诸如纸巾、面巾和餐巾纸产品的生产中，采用例如气流干燥法取代上述的压机脱水法。在气流干燥中，将新成形的纤维素的纤维状网由成形织物直接输送至一种透气的气流干燥(TAD)织物上。

引导空气经过纤维素的纤维状网和TAD织物，以继续进行脱水过程。空气由真空传送槽、热空气鼓风机、真空箱或真空导向板、预干燥辊和其他构件驱动。空气将网模压成为TAD织物的外形，给予网一种三维结构。

纤维素的纤维状网经在TAD织物上模压后，被输送至最终的干燥段，在此段也可进行压印。在最终的干燥段，TAD织物将网传送至诸如杨克氏(Yankee)干燥鼓这样的加热鼓以作最后的干燥。在传送期间，通过压印，部分的网可被压实成特定的图案，以产生具有密实和疏松两种区域的结构。具有这种多区域结构的纸产品已广泛为消费者所接受。一种早期的TAD织物通过压印其上的织造结构的结子形图案，创建了一种网中的多区域结构，这可参见美国专利3,301,746。

TAD织物的系列改进是在织物织造结构上加树脂构架。此类TAD织物可在压印期间以任何要求形式的连续的或不连续的图案加于网上，而不是结子形图案。此类TAD织物参见美国专利4,514,345；4,528,239；4,529,480；和4,637,859。

此外，或作为对压印步骤的另一个方案，用气流干燥法通过压花步骤可提高纸产品的价值，这添加了视觉吸引力，并有助于网的膨松性、柔软性和延伸性。当纸网为干燥状态时，压花步骤常在压花辊压机中作为最终或接近最终的步骤来完成，纸产品经过由两个辊形成的辊间夹持口：一个辊是平滑的，另一个辊的表面刻有图案。纸张在两辊间受压时，接受了一定程度的来自辊表面的图案。但某些纸张的厚度会受到损失，这是不希望的。

在其他的应用中，此织物可用于湿铺、干铺、熔喷和纺粘的非织造织物的成形和构图中。

本发明是一种用作成形、压制、干燥、气流干燥、浆粕成形的工业过程织物，或是一种生产非织造织物的工程织物，此织物成环形圈并用作传送带。将织物本身压花成具有被制造的产品所最终要求的外形特征。还公布了将织物压花成所要求图案的方法。

织物压花的方法预示使用的装置上具有被加热的浮雕(或预热织物)，装置具有两个相对的元件，在元件间，可用预选的加压强度在预定的时间间隔内压制织物。例如，装置可以是一台两辊辊压机，将其一个或两个辊雕刻或蚀刻，使用于连续压花。如果应用允许，亦可使用一种具有上、下平板的平板压机。

使用一种压花介质，它具有预选的压花图案，并易于从一种压花图案转为另一种图案，例如，通过改变压机的刻花压辊。

此外，压花方法提供了在制造要求的为适应多种应用的压花织物中的多样性。所要求的压花织物的性质取决于进行压花时的某些工艺变数的控制和选择织物基质的选择。工艺变数包括时间、温度、压力、间隙的设定和压辊的组成。

因此本发明的优点是明显的，应结合其中的图加以说明：

图1是引入本发明内容的一张放大的压花成形织物的顶视图；

图2是一张图1所示压花织物的放大的剖视图；

图3是用图1的压花成形织物所成形的纸张的顶视图；纸张的成形速度为每分800米，其基重为每平方米27克；

图4是用图1的压花成形织物所成形的纸张的顶视图；纸张的成形速度为每分1200米，其基底重为每平方米16克；和

图5是具有两辊辊压机的压花装置的剖面简图。

现在更具体地转述各图，图1示出一张压花织物10的放大的顶视图，例如此织物是用于造纸的成形织物。不过，如前所述，压花织物也可是压制织物、干燥织物、气流干燥织物、浆粕成形织物，或工程织物(即在湿铺、干铺、熔喷和纺粘工艺中用于制造非织品的织物)。通常，这类织物10都可较好地用聚合物树脂材料抽出的丝织造，如聚酰胺和聚酯树脂材料。可用各种含有复丝和单丝的纱线。各种纺织图案都可用于本目的，对本发明的实用而言，没有那种图案是非用不可的，且正如那些本专业普通技术人员都熟知的那样，织物可以是单或多层的、织造或非织造的、并可包括毡纤维。同样，众所周知，支持织物的透过性在纸张的物理和美学性质的发展中起着重要作用。

如织物10所示，在其上压制方形或菱形单元花12。这是如图2所示织物10的面内变形的结果。在这方面，织物10在区域14处受到变形或压缩。织物10的一面16具有压花，而相对的一面18仍为平的。压花可如所示是面内的，或是超出平面的，这时织物10的材料产生位移，导致其一面有凸起部分，而在另一面则相应地凹下。

现在简明地转述图3和图4，图中示出用图1和图2的压花织物所生产的纸产品的平面视图。在造纸机的成形段，如图3所示的纸张19的生产速度为每分800米，纸张的基重为每平方米27克。如所示，织物10中的压花12导致纸张呈现菱形图案(暗部)。

图4示出用压花织物10生产的纸张22，其运转速度为每分1200米，纸张的基重为每平方米16克。此时织物10中的压花12也导致纸张呈现菱形图案24。

如所示，压花织物将图案压花至被成形材料中。应注意到本发明预示这种压花织物成环形圈使用。此环形圈以传送带的形式而不是以压浆辊，压制辊的形式、或以纸或织品压花过程中的其他形式运转。

现在转述图5，这里示出本发明较好的实施方案，即用两辊辊压机30，使在织物上的压花过程连续进行。辊压机虽是一种较好的方法，若环境有保证，也可使用板压机。

如所示，两辊辊压机30由第一辊32和第二辊34形成。辊压机(一个或两个辊)可被雕刻或蚀刻，以提供压花。

将织物10送进第一和第二辊32、34之间形成的夹持口36，两辊按箭头所示方向运转。将辊压机30的压辊32、34加热至适当的温度。压辊32、34的运转速度由在夹持口36中被压花的织物10所需的停留时间来调节，通过同时将第一和第二辊32，34加压至所需强度，以提供所需要的力。

本发明可用于压花成形织物，此织物用于制造具有预定Z向外形的仿形纸张，采用一种在造纸过程中对干的和半干的纸张压花的替代途径，例如使用辊压机的夹持口；此织物还用于制造具有预定厚、薄部分的规则图案的平面纸张，此两部分彼此的纤维数量不同，它们的区域密度亦不同。当然，如前所述，也可预示对压制织物、干燥织物、气流干燥织物、浆粕成形织物和工程织物的压花。织物的加工可包括不同的途径和变数。在这方面，预示了许多替代的织物，其生产要考虑所用的工艺、包含的变数和所压花的织物。

参照所用的工艺，有各种比较方案。如前所讨论的，使用两辊辊压机是成熟的。这可包括使用两个钢辊辊压机。辊压机的一个辊可以是经压花的，另一个则是平滑的。另外，一个辊是具有凸起压花的(阳的)，另一个辊具有与之相匹配的相反的压花(阴的)。代替使用两个钢压辊，其中一个可以是上面有压花的钢辊(或在套筒上载有压花)，另一个辊具有较柔软的聚合物覆盖层，覆盖层是平滑的或是上面也有图案。

织物的压花程度可变化。它的压花可以是织物的全宽度或任何部分或片段的。

正在进行压花的织物需要加热或预加热，因此可使用加热装置。例如，这可通过热空气炉、如前所述的辊压机的一个或两个加热辊、红外加热器或任何适用于此目的的其他方法来进行。

现在转述在其上发生压花的织物，这样的织物可以是任何织物，它与典型地用于当前造纸或非织造品过程中的那些织物相符合。此织物较好为具有纺织基质的这类，并可以是成形、压制、干燥、气流干燥、浆粕成形或工程织物，这取决于所使用织物的具体应用。

也可使用其他的基底支持结构，包括如美国专利5,360,656和5,268,076所给出的由条形材料盘结在一起所形成的结构，其内容在此作为参考。当用作压制织物时，短纤维通过在基质的一面或两面上进行针刺工艺而被应用于基底基质。本专业一般技术人员都知道的其他的结构亦可被使用。

最终控制织物成形的变数包括辊和织物温度、辊间压力、辊的速度、压花或辊的图案和辊间间隙。在各种情况中并不需要选择所有变数。例如，当使用辊间间隙设定时，辊间所产生的压力体现了织物的抗变形性。机器的液压系统保持辊间间隙。各辊可有不同的温度设定，而是否使用织物预热，取决于所拥有的环境。

所描述的方法导致改变所得到织物的外形和透过性。一种相似于压花辊图案的图案将被转移到织物上。此图案可由面内变形产生，这时织物的公称厚度保持恒定，且含有图案的区域被压密。在此情况中，织物具有所压花的图案的一面和平滑的一面。图案亦可由超出平面的变形所产生，这时由于材料超出织物原平面的物理位移，织物公称厚度增加。在此情况中，图案存在于两面上，其一面具有凸起的图案，而相反的一面具有凹下的图案。在此情况中，可发生或不发生压密。

通过小心控制织物压花图案区域的压密量，可影响织物对流体(空气和水)透过性的变化。高温和高压可最终导致所压花区域的纤维熔化，使此区域完全封闭。这将导致“透过-不透过”的情况。压密至不同程度而又不发生熔化可导致织物在压花区的透过性小于原有的透过性，但未减至零。在保证应用下，这些区域的透过性可在要求值的范围内变化。

因此，可以看到，通过选择所要求的工艺(当然，还有实行工艺的元件)、控制所包括的变数和选择被压花的织物类型，上述方法在创建对工业过程织物进行所要求的压花中，提供了多样性。

因此，由本发明可认知其优点，且虽然公布了较好的实施方案，也在此作了详细的说明，但其范围应不受此限制，而应取决于所附权利要求的范围。

Claims (31)

1.一种对工业过程织物进行压花的方法，织物成环形圈状，在造纸和纸类产品或非纺造织品的制造中以传送带的方式起作用，此方法包括下列步骤：

提供一种具有两个相对元件的装置，所说织物可按预选的压制强度在预选的时间间隔内在此两元件间受压；

为所说的两元件中的至少一个提供具有所预选压花图案的压花介质；

提供一种工业过程织物；和

在所说装置的两个相对的元件间，以预选的压制强度在预选的时间间隔内对所说的织物加压，以将此工业过程织物压花，使其具有预选的压花图案。

2.如权利要求1中所要求的方法，其特征为所说装置是一台具有第一和第二辊的两辊辊压机，辊压机的两辊中至少有一个上面具有压花介质。

3.如权利要求2中所要求的方法，其特征为至少在辊压机的一个辊上，所说压花介质具有雕刻花或蚀刻花。

4.如权利要求3中所要求的方法，其特征为至少辊压机的一个辊具有聚合物的辊表面。

5.如权利要求3中所要求的方法，其特征为辊压机的两个辊都经雕刻或蚀刻，因而在织物的两面上都提供了压花。

6.如权利要求3中所要求的方法，其特征为所说辊使织物产生面内变形。

7.如权利要求5中所要求的方法，其特征为所说辊使织物产生超出平面的变形。

8.如权利要求1中所要求的方法，它包括织物在压花前或在压花期间的加热步骤。

9.如权利要求3中所要求的方法，它包括织物在压花前或在压花期间的加热步骤。

10.如权利要求1中所要求的方法，它包括进行下列一个或多个步骤：

控制辊压机的速度；

控制辊间间隙的距离；和

控制织物的温度。

11.如权利要求1中所要求的方法，它包括提供一种具有织造基质的织物。

12.如权利要求11中所的方法，它包括提供一种具有聚合物基质的织物。

13.按照权利要求1的方法，它包括提供一种具有聚合物基质的织物。

14.按照权利要求1的方法，它包括一种非织造的织物。

15.如权利要求1所要求的方法，它包括提供一种选自以下类型的工业过程织物：成形织物、压制织物、干燥织物、气流干燥织物、浆粕成形织物或工程织物。

16.如权利要求12所要求的方法，它包括提供一种选自以下类型的织物：成形织物、压制织物、干燥织物、气流干燥织物、浆粕成形织物或工程织物。

17.如权利要求3中所要求的方法，其中所说的第一和第二辊由其间所形成的间隙彼此分开，以对织物提供预选的压缩力。

18.如权利要求1中所要求的方法，其中所说的装置是一台平板压机。

19.按照权利要求1的方法压花的一种工业过程织物。

20.如权利要求19中所要求的织物，其中它具有织造基质。

21.如权利要求20中所要求的织物，其中将它织造成单层织物。

22.如权利要求20中所要求的织物，其中将它织造成多层织物。

23.如权利要求19中所要求的织物，其中它具有聚合物基质。

24.如权利要求19中所要求的织物，其中它由单丝或复丝纱织造。

25.如权利要求24中所要求的织物，其中纱由聚合物树脂制成。

26.如权利要求19中所要求的织物，其中它是非织造的。

27.如权利要求20中所要求的织物，它含有纤维毡。

28.如权利要求26中所要求的织物，它含有纤维毡。

29.如权利要求19中所要求的织物，其中所说的工业过程织物是成形织物、压制织物、干燥织物、气流干燥织物、浆粕成形织物或工程织物。

30.一种工业过程织物，织物成环形圈状，在造纸和纸类产品或非纺造织品的制造中以传送带的方式起作用，它包括：

一种基质，具有沿平面的公称厚度；

一种压制在基质上的图案，它是基质面内变形的结果；

所说的基质在限定作图案的区域受压；和

所说的基质具有带图案的一面和相对平滑的反面。

31.一种工业过程织物，织物成环形圈状，在造纸和纸类产品或非纺造织品的制造中以传送带的方式起作用，它包括：

一种基质，具有沿平面的公称厚度；

一种压制在基质上的图案，它是超出平面变形的结果；

所说的基质的公称厚度在限定图案的区域增大，这是由于压花期间基质的位移；和

所说的基质由于超出平面变形的结果，它的图案在一面是凹下的，而在相反的一面则相应地是凸起的。

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