具有叠层基底织物的销接缝的造纸机的压榨带 【技术领域】
本发明总体涉及造纸，具体地说，本发明涉及造纸过程中所使用的织物。背景技术
在传统的长网造纸机造纸过程中，纤维素纤维(公知的纸浆)的水悬浮液或悬浮体被输送到由非织造丝网(woven wire)和/或合成材料制成的在两个或多个辊之间运行地环形带的上端的顶部。该环形带通常被称作“成形网”，在它的上端的上表面上提供了造纸表面，该表面作为过滤器使用，将纸浆的水介质和纤维素纤维分离，因此形成湿的纸幅。利用重力或结合使用一个或多个位于成形网上端的下表面(也就是设备侧)上的吸水箱，通过成形网上的网目即公知的排水孔将水介质排出。
离开成形区域之后，纸幅被输送到造纸机的压榨部(press portion)，在所述压榨部，纸幅通过一对或多对被另一种通常被称作“压榨带”(“压毡”(pressfelt))的织物所覆盖的压辊之间的压区。来自所述压辊的压力将纸幅中残存的水分去除；通常利用压榨带上的“毡合织物(batt)”层，增强水分的排出。然后将纸张输送到干燥区域进一步地清除水份。干燥之后，所述纸幅将被二次加工和包装。
压榨带通常包括一层或多层基底织物层；这些基底织物层可以编织到环形带中之后被“平织”(flat woven)形成，或者可以被编织成环形形式。通常，优先选择平织工艺，因为和环形编织工艺相比，通常平织工艺成本低并且更通用。在很多情况下，压榨带在横向上被切断并重新连接，以便简化在造纸机上的安装，此时，环形编织的一些优点(例如织物中没有接缝)被丧失。
当然，对基底织物层进行平织需要将其连接成环形带。这种接头应该采用此种方式，它们具有良好的强度，能够抵御压榨带所承受的极大的负载、温度和磨损条件，不会导致接缝上方的压榨带表面不适当地在纸幅上造成刻痕。一种流行的连接压榨带基底织物的方法是在基底织物的每一端上用机器方向纱线形成环。为了将平织成的基底织物形成环形带，使所述织物的端部彼此邻接，一端上的各个环以交叉方式位于另一端的两个环之间。将销(通常由复丝聚合体纤维束制成)插入所有环，以连接端部。当通过缝纫或其它方式将毡合织物层连接到该底基层上后，在接缝所在位置，对毡合织物层进行切割，然后将销拔出，完工后的压榨带被运输到造纸厂。在造纸厂时，通过将压榨带放在造纸机上，安装压榨带，然后将另一个复丝销(通常更具有弹性)插入所述环。申请人为Gulya的美国专利US4,764,417和US4,737,241，申请人为Lilja等人的US4,601,785以及申请人为Rydin的US5,476,123介绍了这种类型的接缝，上述专利的内容被结合进本发明申请作为参考。
在一些压榨带中，基底织物层自身包含多织物层(也就是“叠层”织物层)。例如一种压榨带可以包括“双层”织物(也就是上、下两组机器方向纱线和至少一组横跨机器方向纱线交织，也就是公知的“双层”织物)和更细网目的单层织物(也就是仅有一组机器方向纱线和一组横跨机器方向纱线)。这种结合使压榨带具有良好的强度和耐久平衡性，同时相对具有极小的标记。通常通过以下方式形成压榨带：平织双层织物、环形编织单层织物，如上所述用销连接双层织物，将单层织物覆盖在双层织物上，将毡合织物和两个织物层缝纫在一起以形成机器侧毡合织物和纸张侧毡合织物，从双层织物中拔出销，并在接缝处，在毡合织物层和单层织物上切开口以形成平坦结构。在造纸厂，通过将新的通常更薄更柔软的销插入双层织物，将压榨带安装在造纸机上。
这种结构的压榨带至少具有一个显著的缺点。当单层织物被切除时，它的纱线在切口处容易磨损，因此当将压榨带安装在造纸机上并操作时，更细网目的单层织物的磨损端由于毡合织物层的切口部分(通常是毡合织物层材料的折翼)覆盖基底织物而被干扰。由于压榨带接缝的存在，使用这种压榨带所形成的纸张可能具有不一致的外观，更容易在造纸机上破裂。国际申请PCT/US98/19850介绍了一种解决这种问题的方法，在该申请中讨论了一种由低熔点材料的横跨机器方向纱线制成的带，该带位于单层织物接缝所在位置。所述低熔点材料在织物的热定形期间稍微软化，可以诱发垂直方向纱线有些凝聚，减轻所述磨损。发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种具有叠层基底织物的压榨带，具有使基底织物接缝上的纱线磨损降低的趋势。
本发明的另一个目的是提供一种成本相对低廉的压榨带。
本发明的另一个目的是提供一种制造这种压榨带的方法。
本发明可以实现这些和其它目的，提供了一种可以降低在接缝切口处的磨损的压榨带，该种压榨带包括：纸张侧毡合织物层；机器侧毡合织物层；夹在所述机器侧毡合织物层和纸张侧毡合织物层之间的基底织物层。所述基底织物层包括第一织物和第二织物。所述第一织物包括机器方向纱线和与所述机器方向纱线交织的横跨机器方向纱线。所述第一织物具有带环的第一和第二端，所述第一端的环和第二端的环相互交错，第一端的环和第二端的环容纳一销，以将所述第一织物形成为具有接缝的环形带。所述第二织物被形成为覆盖在所述第一织物上的环形带，它包括机器方向纱线和与所述机器方向纱线交织的横跨机器方向纱线，所述机器方向纱线由低熔点材料制成。在这种结构中，在延长的操作期间，第二织物中的低熔点机器方向纱线可以具有降低接缝切口处磨损的趋势。
本发明的另一个方面是一种造纸机压榨带，它包括纸张侧毡合织物层；机器侧毡合织物层；和上述的基底织物层，所述第二织物包括覆盖销接缝的带，该带没有CMD纱线。这种结构也能降低在接缝切口处的磨损。附图简介
图1示意性显示了使用本发明的压榨带的造纸机的压榨部；
图2是图1所示压榨带的局部被切开部分的放大的透视图；
图3是图1所示压榨带的放大的侧剖面图；
图4A是处于结合状态下的图1所示压榨带的销接缝放大的局部透视图；
图4B是图4A所示的处于未结合位置时的销接缝区域的放大的透视图；
图5示意性显示了用于制造图1所示的压榨带的过程。优选实施例介绍
下文将结合附图详细地介绍本发明，在所述附图中，本发明的优选实施例被显示和介绍。然而，可以采用多种不同的形式描述本发明，本发明并不受这些实施例的限制，提供这些实施例的目的是便于介绍本发明，并向本领域的技术人员传达本发明的精神。在这些附图中，相同的附图标记代表相同的元件。为了便于理解，元件和层可以被放大。
本文中所使用的术语“机器方向”(MD)和“横跨机器方向”(CMD)分别代表一个和造纸机中的造纸成形网运动方向一致的方向和一个平行于成形网表面并和该成形网的运动方向垂直的方向。上述的平面编织(flat weaving)和(endlessweaving)环形编织都是本领域的公知常识。这里所述的“环形带”涉及使用各种方法制造的皮带。
现在参考附图，在图1中，用附图标记10表示造纸机压榨部。压榨部10包括被设置和运行在一组辊子12上的压榨带14。在它运行过程中，压榨带14经过压辊15，一个相对的压辊17被设置成和压榨带14以及压辊15结合，形成压辊15和17之间的压区(辊隙)N。
在操作中，纸幅P从成形区域16通过压辊15、17所形成的压区N，在所述压区N，压辊15和17向纸幅P施加压力，该压力将水分从纸幅P压出，所述水分被压榨带14所吸收。由于压榨带14围绕它的辊子组12被传送，因此将水分传送走，所述压榨带14经过一个和多个吸水箱20。
图2和3显示了压榨带14被放大的部分。从图2中可以看到，压榨带14包括叠层的基底织物层22，层22包括两种分开的织物：即包括双层织物24的下织物层和包含单层织物36的上织物层。双层织物24包括两组机器方向纱线26和一组与机器方向纱线26交织的横跨机器方向纱线28。采用平织工艺编织双层织物24。因此，在平织条件下，双层织物24具有两个自由端29a、29b，其中一个自由端(29a)包括环30(被机器方向纱线26所形成)，另一个自由端(29b)包括由机器方向纱线26所形成的环32。当双层织物24处于例如图2和3所示的环形条件下时，环30、32处于互相交叉形式，将销34插入环30、32，以便将双层织物24的自由端29a、29b连接在一起(看图4A和4B)。可以采用申请A为Rydin的美国专利US5,476,123所介绍的工艺平织这种织物。
本领域普通技术人员清楚，可以采用其它类型的织物以双层织物24的方式作为基底织物层22的下织物层，即：包括单层织物、其它双层织物和三层织物(也就是具有两组机器方向纱线和两组横跨机器方向的织物)。实际上，本领域任何公知的编织模式例如平织、斜纹织物、缎纹等等都可以用于该织物层。下织物层通常但是不总是具有比上织物层更粗糙的网目，最好下织物层的网目是每英寸约30～50机器方向纱线、50～100横跨机器方向纱线。在自由端29a、29b，下织物层应该具有上述的环30、32，以确保利用销34将下织物层连接成环形带。对于本领域技术人员来说，环30、32的结构是众所周知的，在这里无须进行详细地介绍；申请人为Gulya的美国专利US4,737,241和4,764,417介绍了典型的环和销。
参考图2和3，单层织物36包括机器方向纱线38和采用平织模式与之交织的横跨机器方向纱线40。机器方向纱线38由低熔点材料制成，其组成成分和横跨机器方向纱线40以及双层织物24中的纱线的组成成分不同。这里所述术语“低熔点”意味着该纱线的熔点至少比上织物层36中横跨机器方向纱线40的熔点低，在很多情况下，比上、下织物层中的其它纱线的熔点低。低熔点纱线的熔点最好比下织物层24的机器方向纱线26的熔点低25℃。作为这种机器方向纱线38所采用的的熔点材料包括尼龙(包括尼龙6、尼龙6-6、尼龙6-10、尼龙6-12和尼龙12，及其混合物和共聚物)、聚酯及其共聚物、聚丙烯及其共聚物。低熔点材料的熔点最好为约130℃～200℃。
本领域普通技术人员清楚，可以采用其它类型的织物以单层织物36的方式作为底部织物层22的上织物层，即：包括其它类型单层织物、双层织物24和三层织物。实际上，本领域任何公知的编织模式例如平织、斜纹织物、缎纹等等都可以用于该织物层。上织物层的网目可以在每英寸约16～100根机器方向纱线和16～100根横跨机器方向纱线之间变化，但是通常网目比下织物层的网目细。本领域普通技术人员清楚，虽然考虑成本因素，仅仅使用低熔点纱线作为机器方向纱线38，但单层织物36中的一些或所有横跨机器方向纱线40也可以使用低熔点纱线，甚至双层织物24中的机器方向纱线26或横跨机器方向纱线也可以使用低熔点纱线。
最好单层织物36包括不包含横跨机器方向纱线40的带42。带42应该压在双层织物24的销34的上面。带42的长度大约是2～12英寸，最好是8英寸(也就是在销34的每侧，带42延伸出大约4英寸)。带42的出现消除了可能在接缝区域磨损的CMD纱线。
最好采用能产生具有两个自由端的织物的平织工艺来编织单层织物36。利用连接工艺例如形成焊接线的热焊接，将单层织物36形成环形带46，虽然也可以采用本领域公知的其它连接方法。另一种方案是，可以采用环形工艺编织单层织物，因此在编织过程中形成带42。
根据所需要的最终压榨带特性，在基底织物层24的下、上织物层中所使用的纱线形式可以变化。例如纱线可以是复丝、单丝纱、加捻或加缆的复丝或单丝、细纱或它们的任何组合。形成织物层中所使用的“非低熔点”纱线的材料可以是那些在压榨带中被通常使用的材料，例如尼龙、棉线、羊毛、聚丙烯、聚酯、芳族聚酰胺、聚酰胺等，以及它们的混合物和共聚物。
再次参考图2和3，压榨带14也包括麻棉布层(scrim sheet)44a、44b和44c。所述麻棉布层44a位于双层织物24和单层织物36之间。麻棉布层44b直接位于双层织物24下方。麻棉布层44c直接位于单层织物36的上方。麻棉布层44a、44b和44c覆盖在压榨带14的接缝区域，通常在销34所形成的接缝每侧延伸约4～10英寸。通常麻棉布层44a、44b和44c包括非编织的、多孔的低熔点尼龙织物。
仍然参考图2和3，压榨带14也包括两层毡合织物层：机器侧毡合织物层50和纸张侧毡合织物层52。最好利用缝纫工艺，将毡合织物层50和52连接在基底织物层22上，但是可以使用其它连接技术，例如热接合和粘接。尚未审结的美国专利申请09/359,213中介绍和显示了一种代表性的缝纫工艺。该缝纫工艺被结合进本发明中作为。
机器侧毡合织物层50和纸张侧毡合织物层52应该由下述有助于通过毛细作用将水分从基底织物层22中带走的材料制成，例如丙烯酸、芳族聚酰胺、聚酯和尼龙等制成的人造纤维，例如羊毛等天然纤维。适合于毡合织物层50和52的优选材料包括聚酰胺、聚酯和它们的混合物。毡合织物层50和52的厚度和重量是可以变化的，虽然毡合织物重量和织物重量的比率优选大约是0.5～2.0，最好是1.0。在一些实施例中，可以希望具有附加的毡合织物层，或省略毡合织物层50和52中的一个，或两个毡合织物层都被省略。值得注意的是，在销34的下方，机器侧皮带层50具有一敞开区域50(图3)，在该区域，将毡合织物层切除。
压榨带14也包括接缝切口48，该切口48延伸穿过纸张侧毡合织物层52、单层织物36和机器侧毡合织物层50。图中显示，最好该切口48和基底织物层22的平面之间具有一个约30～80°的夹角，通过松开邻近接缝切口48的纸张侧毡合织物层52，形成折翼(flap)52。在上述Gulya和Lilja的美国专利中详细地介绍了这种工艺。当然，双层织物24上不需要切口，因为销34可以简单地被移动，以确保双层织物24的自由端29a、29b被分开。
图5显示了压榨带14的制造工艺。首先平织双层织物24，因此在端部29a、29b形成机器方向环30、32。将销60(通常它比上述的销34更大且更缺乏弹性)插入环30、32(它们相互交错)，以便将环30、32连接在一起，因而将双层织物24形成一环形带。同时采用平织或环形编织工艺单独编织单层织物36。如果采用平织工艺，则利用热焊接工艺例如利用热或超声辐射将单层织物36形成为环形带。接着使单层织物36压在双层织物24上，因此不具有横跨机器方向纱线的带42覆盖销34，麻棉布层44a、44b和44c位于接缝区域，机器侧和纸张侧毡合织物层50和52被缝纫到基底织物层22上(利用刷子和镊子去除纤维，形成敞开区域50a)。
一旦添加了毡合织物层50和52，在足以导致由低熔点材料制成的机器方向纱线38软化而基底织物22中其它纱线不软化的温度下，将整个压榨带14进行热处理。通常在约130℃～200℃进行热处理。然后将销60拔出，利用刀片或其它切割设备对纸张侧毡合织物层52和单层织物36进行切割，形成切口48。压榨带14可以采用扁平形式被船运到造纸厂，在造纸厂当压榨带14被安装到上辊12上时，将销34插入机器方向环30、32。
重要的是，当制造接缝切口48时，和现有技术中的织物相比，单层织物36中的纱线特别是机器方向纱线38可以具有极低的被磨损趋势。这种降低的被磨损的趋势是包含低熔点机器方向纱线38的结果。如上所述，在压榨带14的热处理期间，低熔点机器方向纱线38的软化导致机器方向纱线38和纸张侧毡合织物层52的纤维凝聚。因此，即使在操作期间，邻近接缝切口48的折翼52a可以均匀地布置，而在现有技术中并不是如此。
在下述非限制性示例中更详细地介绍本发明。
示例
根据下述参数制造压榨带。 MD纱线 CMD纱线 网目计算基底织物层尺寸(英寸)材料尺寸(英寸)材料 双层0.015尼龙0.015 40×48 单层*0.014尼龙0.008 40×24
*在8英寸宽的带上不使用CMD纱线编织单层织物，所述带直接位于双层织物的销接缝区域上方。 毡合织物层 材料 重量(克/m2) 机器侧 尼龙短纤维 150 纸张侧 尼龙短纤维 780
在175℃下热处理3分钟。
由此获得压榨带能够顺利地生产多层纸板(lineboard paper)。
前述内容是本发明的示例，而不是对本发明的限制。尽管以上已对本发明的实施例进行了描述，但是对于本领域的技术人员而言，可以在不背离本发明的精神和教导的前提下对实施例进行各种变化。因此，所有的这些变化都落在如同权利要求书所限定的本发明的范围内。本发明由后附权利要求书及其等同物进行限定。在权利要求书中，“装置加功能”的术语用以覆盖执行所述功能的在此描述的结构、结构等同物及等同结构。