工业用纺织品，如造纸纤维、滤布纤维等，一般都是由许多热塑
性的单丝纱或多丝纱编织而成的。由于这些纺织品的尺寸，优选的编
织方法一般是在工业织机或类似装置上使这些纱作为经纬材料交织。
其他的编织方法也已知道并采用。例如，已经知道由许多借助于插入
扣针而形成彼此叉指和连接的螺旋形纱圈或铰链纱编织造纸纤维和传
送带。见美国专利No.4,528,236(Finn等)。还有人提出，将增强纱
嵌入到类似聚合物网格的材料，以增加网格的强度，这样来制造工业
用纺织品，见美国专利No.4,740,409(Lefkowitz)。还知道由一条或
几条机织纺、针织物或非织物纱层来编织工业用纺织品，其方法是将
其中的某一条纱层螺旋地缠绕在另一条上，而后由各种方法使其相互
连接，见美国专利No.5,268,076(Best等)。最近已有人在委托给本
代理人的美国专利No.5,879,777(Shipley)中提出，由包括整体连接
方法，如针钩-和-线圈型拉链，由较小的条带或嵌条编织工业用纺织
品。
机织物一般在使用前由热定型固定成分纱，并永久固定在两股或
多股纱彼此交叉地方(一般称作十字交叉点)的卷曲，因而使织物稳
定。在十字交叉点使纱卷曲的数量取决于几个因素，包括：在织造过
程中加于经纱上的张力、在热定型期间所加的张力、织机的所谓“打
纬”能力和纱的物理特性(即它们的尺寸和材料组成)。
一般地说，相对较粗的纱比相对较细的纱必须在较高织造张力下
织造，以便在“打纬”期间给予所希望的卷曲。经纱或纬纱被卷曲的
程度，由织造者按照织物的最终使用要求可控制到某一程度。但是，
这种控制的物理局限性将取决于经纱和纬纱的物理性能以及织机的
“打纬”能力。例如，用0.8×1.2mm长方形PET纬纱和0.33×0.66mm
PET经纱，在550和1000kg/m之间的张力下，织造100％经向填充的
造纸干燥机织物的实验中，观察到在织造和热定型后对粗纬纱实际上
未给予卷曲。该织物在十字交叉点咬合最小，因而松散，尺寸稳定性
差。
在工业用纺织品的制造中，特别是通过织造的制造中，常常希望
使用相对大直径的纱，例如直径或厚度至少0.8mm的纱，经向和纬向
之一或两者都如此。大直径的纱，特别是在造纸压呢机或干燥机织物
的织造中用作纬向材料时，会提供几个方面的好处。这样的织物可在
低“脱圈”(每单位织物长度的纬纱数)下织造，以便提供具有相对
较高空气渗透性的织物(制造的经济性)。所得到的织物在机器的横
向方向上是非常硬性的，而在机器方向上仍保留着柔软性，这在某些
应用中是非常希望的。制造具有相对低的空气渗透性而对其他流体有
较高的排除速率的纺织品也是需要的。但是，如前边指出的那样，随
着经纱或纬纱尺寸的增加，其所纳入的织物的尺寸稳定性势必减少，
这是由于在织造和/或热定型期间难以给予足够的卷曲。卷曲的程度必
须能使纱咬合和稳定织物。
在其他的应用中，如生产机织带或编织带或编织层，还希望利用
较大直径的纱或由耐热和/或耐湿材料制成的纱。但是，由于在机织或
编织过程中，为提供尺寸稳定的纺织产品，要给予这些纱足够的卷曲
时所遇到的困难，制造所希望的制品往往是不可能的。这对于易脆
或不柔软的材料，如(聚苯硫醚)PPS，也是如此，这种材料具有许
多所希望的性能，但一般不适合于机织或编织，因为在其编织工艺正
常使用的温度下，这些纱会断裂和破坏。
在某些工业织物的应用中，如造纸织物，还需要将衬垫纱线插入
到多孔组织中，以进一步减少织物的渗透性。但是，在贯通织造织物
的空隙或通道中插入一个以上的衬垫纱线是困难的。通常，希望插入
两个或多个衬垫纱线，这样可比较易于与织物中可利用的空间相一
致，它们可由不同的材料制造，而不是由单一的较大的衬垫纱线制造。
给予织物带或织物某些表面特性，以便对要传输的产品压纹或转
移织物组织，这也是所希望的。完成这种步骤可通过将液体聚合物树
脂施加到织物基质上，而后对其进行弯曲，以提供所希望的表而织物
组织。这还可以通过利用产生相对较大的经纱和/或纬纱浮纹的织物图
案，留下位于其间的空“口袋”来完成。但是，这两种方法的费用都
相当高，在前者，还需要另外的工艺步骤(或多步)来完成。
由聚合物材料形成带也是所希望的，它们可用于各种应用中，如
轮胎增强带、橡胶增强软管或管材，它们具有高强度和稳定性。确信
这样的聚合物带易于由橡胶化合物粘合，比已知的材料，如轮胎中使
用的纲带，在制造上比较经济。
因而，需要有工业用纺织品和/或这些纺织品或工业制品如纱或
条带的机织或编织组件，它们被预先卷曲或热定型，以便给予许多一
定尺寸的刻痕，从而持续地补偿用来织造或编织的组件的截面大小和
形状。在编织前对纺织品组件进行预卷曲或热定型，使得由纱或组件
编织尺寸稳定的工业用纺织品成为可能，这些应用在以前是不实际
的，因为存在有与其相关联的织造或热定型方面的困难。
优选实施方案的详细描述
本发明将参照附图加以说明，其中同一编号将自始至终代表同一
组件。如这里所使用的，术语“组件”包含单丝、复丝、源于膜或其
他类似纺织品组件的带状开衩，其长度远远地大于其高度或宽度。术
语“工业用纺织品”包括平面结构，如宽度和长度都远远地大于其厚
度的组件编织物、管式套筒、编织结构和/或上述材料的编织物。术语
“卷曲”指组件由一个共同的中心开始的波纹或扭变，这是本领域内
所知道的。最常见的卷曲是通过使一个组件与第二组件在纺织品的编
织过程中进行交织，如通过机织或针织。已知可通过各种特殊的处理
对组件进行卷曲。术语“预卷曲”指在一个组件纳入到纺织品产品如
工业用织物前，把所希望的卷曲给予该组件的处理。术语“热定型”
涉及通过热处理或机械处理把特别的扭变赋予热塑性组件的工艺，例
如，让组件通过冷却或加热的齿轮、辊或板，以便按所希望的方式使
其永久形变。如这里所使用的预卷曲和热定型把具体的尺寸刻痕给予
组件，以使这些组件按所希望的吻合方式咬合在一起。术语“纵向的”、
“横向的”和/或“交叉”这里仅用来区别组件的彼此相对位置，并不
用来描述组件在使用或制造期间的取向，用这些组件制造的纺织品也
不局限于基于这些术语。
参照图1-5，将对按照本发明制品的纺织品10进行描述。纺织品
10包含多个纵向组件20，它们与许多横向组件30相交织。在说明的
实施方案中，纺织品10是具有组件20的单层纺织品，在一般称作平
纹的图案中，按照上述方式与30交织。如果需要，纺织品10可以任
何所希望的织纹图案织成多层纺织品。
在纺织品10中所说明的纵向组件20具有矩形截面，横向组件30
具有环形截面。但是，组件20和30可以是任何所需的截面。另外，
虽然每一组纵向组件20和横向组件30都具有一定的构形和织纹图
案，但是，这些从给定组的不同组件是可改变的。例如，图1中的纵
向组件20a和纵向组件20b可以是不同的尺寸，具有不同的织纹图案。
对于选定的构形唯一的要求是，至少必须有某些横向组件能够横向插
入该织物的宽度。
参照图4，组件20是预卷曲的，因而它具有交替的底侧刻痕22
和顶侧刻痕24。每个刻痕22、24都设计成按照纺织品10的平纹图案
互补地接纳组件30。但是，如图6所示，刻痕22’、24’可以是不
同尺寸，并可从顶侧到底侧变化。每个刻痕的尺寸和形状取决于所期
望的组件30的尺寸和形状以及所期望的纺织品交织图案。例如，图6
中组件20’的底侧刻痕22’可确定大小为接纳一个横向组件30，而
顶侧刻痕的大小为接纳4个横向组件30。例如，这样的组件20’可
期望用于具有五梭口缎斜纹图案的纺织品。
参照图5，给出了说明性的横向组件30。横向组件30也具有多
个底部和项部刻痕32、34。刻痕32、34也可在纺织品10织造前形成。
另外，因为纵向组件20一般较大，而横向刻痕32、34倾向不明显，
所以用预卷曲的纵向组件20和未卷曲的横向组件30织造纺织品10
是可能的。在热定型时，较大的纵向组件20一般会产生足够大的力，
由此得到所希望的横向刻痕32、34。
目前形成预卷曲组件的优选方法将参照图7和8加以描述。使未
加工的纤维40，如未卷曲的聚合物纱，通过对置的成形齿轮50、60，
它们分别具有预置的凸处52、62和凹处54、64。如图8所示，凸处
52、62在每个齿轮50、60上并不都是相同的。但是，在一个齿轮50
上的凸处52应当对另一个齿轮60上的凹处64是互补的。在给定齿
轮50上的凸处52尺寸和形状发生变化也是可能的，以使形成具有不
对称图案的组件。除使用对置的齿轮外，各种其它装置如凸轮、轧花
辊或卷曲板也是可以使用的，。
依据未加工的原料、组件的尺寸和所希望的刻痕大小，使未加工
的原料40在通过卷曲设备前加热，以使其变得更柔韧。适宜的温度
是可对各种聚合物进行选择，对原料40来说，优选加热到接近该聚
合物的玻璃化转变温度。对某些聚合物来说，例如，尼龙，加热是不
必要的和/或所不希望的。在优选的实施方案中，热源46放置在最
接近齿轮50、60的地方，并对其控制以提供所希望的热量。一般地
说，对于所关心的聚合物，从大约50℃到大约250℃的温度是适宜的。
一般认为，某些耐高温的材料需要更多的热。各种热源46都可使用，
包括热水浴、传导烘箱和对流烘箱、微波辐射和红外辐射。另外，齿
轮50、60可被加热，例如，使用筒式加热器或其他适宜的热源，随
着原料40的被卷曲对其加热。另外，在需要或不需要另外加热的半
加热状态，原料40可由用于成形的装置，如喷丝板或挤压机直接进
入齿轮50、60。
如果加热了，卷曲组件48优选通过适宜的方法快速冷却，以便
确保卷曲的尺寸和形状得以保留。在一个实施方案中，加热的卷曲组
件48通过一个冷水浴或涡流冷冻装置49。另外，主齿轮50、60或补
充齿轮(未示出)可被冷却，如通过涡流冷冻装置，以冷却挤出的组
件48。如果使用第二组冷却的齿轮装置或类似的装置，它具有与第一
组齿轮凹凸相补偿的凸处和凹处，齿轮的运动是协调一致的。在某些
应用中，快速冷却是不必要的，可使组件放置和自然冷却。
而后，完成卷曲的组件48或盘卷成适宜的包装供以后使用，或
直接供给织机或其他纺织装置，以便在纺织装置中直接使用。
在按照本发明的纺织品第一个制造方法中，将组件供给纺织机并
在织结工艺中交织。在把组件供给织机时，每个组件都必须适当调整，
以使经纱和纬纱按所希望的方式交织，相应的经向和纬向刻痕和纱线
也适当调整。经向组件优选预卷曲，这样织机就不必用力去确定纬向
组件的位置，而这对未卷曲的经纱是必须的。相反，织机必须只能是
将纬向组件插入到确定的刻痕中。这将大大减少所需要的机织的打
纬，并可使用较大尺寸的经纱。
另一编织方法将参照图9加以描述。许多机器方向的组件80按
所希望的构形调整，与调整的刻痕82构成横跨纺织品的通道86。而
后以类似于形成螺旋织物所采用的方式，将与机器方向交叉的组件84
插入到每一个通道86中，因而与机器方向的组件80咬合。螺旋织物
还可通过调整螺旋组件并插入预卷曲的填充组件而形成，该填充组件
具有与螺旋齿矩一致的间隔刻痕。预卷曲组件增加织物的稳定性，减
少原料的需要量，从而减少织物的重量。
纺织品10端处的连接也可通过预卷曲组件20简化。连接纺织品
端的一个方法包括从纺织品的每一端排除横向机器方向的纱线步骤，
以在每一端形成毛边，在纺织品的每一端背部切去某些毛边纱线，用
另外的横向机器方向的纱线重新织造两个毛边，以便把纺织品边缘结
合起来。见美国专利No.3,622,415(Kunsman)。另一个方法也在每
一端形成毛边，但是是通过在纺织品的每一端背部织造毛边纱线，在
纺织品的每一端形成接缝圈。这样的接缝可以包含或不包含纱圈部
件。见美国专利Nos.4,026,331(Lees等)和5,488,976(Lorenz等)。
在另一个方法中，在每一端形成毛边，预先形成的纱圈组件与该毛边
交织。见美国专利No.4,123,022(Dutt等)。在每一种方法中，毛边
纱线，无论是重新织造还是背部织造的，一般在该工艺进行前必须卷
曲，以确保适当的调整。因此，目前的纺织品必须是热定型的，以使
纱线产生必要的卷曲，只有在这种初步的热定型后，才可把横向机器
方向的纱线移走，以便形成毛边。在毛边纱线重新织造或背部织造形
成接缝圈之后，该纺织品可第二次热定型，以得到最终纺织品。
使用本发明的预卷曲组件，第一次热定型可省去。参照图10，
横向机器方向的纱线92可被移去，选择机器方向的组件可以由背后
切割，结果留下对置的毛边96。伸直的组件95已具有所希望的卷曲，
可重新织造或背面织造。参照图11，可对对置毛边96进行调整，替
换横向机器方向的纱线93就容易插入。在这种连接方法中，波动的
背面切割是优选的，这样可使邻近的位置交错排列。参照图12和图13，
分别是有或没有螺旋102的毛圈接缝100，可通过背面织造延伸的预
卷曲组件95形成。在背面织造过程中，预卷曲组件95易于由横向机
器的组件93调整。参照图14，示出了具有针眼部分112和卷曲部分
114的说明性的预成形毛圈组件110。卷曲部分114补偿毛边纱线96
的卷曲，并同时得到调整，重新织造以确保形成纺织品边缘。还希望
通过波动地切割背面和卷曲部分114的长度，达到交错排列的作用。
其他的缝纫方法，例如，附着在一个模型接缝上，也是可采用的。
现参照图15，给出了形成有变形表面形成卷曲组件120的卷曲
装置。这个装置在图17给出了更详细说明。卷曲装置包括卷曲齿轮
150、160，它们被用来卷曲供料于它们之间的原料40。卷曲齿轮150
上的齿牙154与对置齿轮160上的凹处165相啮合，齿轮160上的齿
牙164与对置齿轮150上的凹处155相啮合。齿轮的齿牙154、164
和凹处155、165中至少一个包括另外的织物形成部件，如织物形成
沟157、167和凸缘158、168。优选的是，补偿的沟和凸缘提供在对
置的齿牙154、164和凹处155、165的补偿表面。但是，本领域内的
专业技术人员由本发明将认识到，只有在一个或两个齿轮150、160
的一个或多个齿牙或凹处，才可提供沟或凸缘，或其二者，这取决于
所需织物的作用。
如图16A所示，预卷曲的变形组件120A可与每一个卷曲外部上
的纵向取向的毛刺121A一起形成。可通过以下步骤完成这一操作：
在每个齿轮150、160的凹处155、165提供仅有的沟157、167，并调
整齿轮150、160之间的距离，以使原料40被挤压或成形到沟157、167
中。这个操作优选在高温下完成，如上面与原料40预卷曲相关的讨
论那样。预卷曲组件120B和120C的另外的变形形式示于图16B和
16C中。变形的预卷曲组件120B包含许多小凸缘121B形式的变形，
变形的预卷曲组件120C包含单个乳头状突起或突起物，可在组件的
两侧或仅在一侧出现，类似于图16A中的毛刺121A。虽然已说明了
几个变形的例子，但本领域内的专业技术人员将从本发明认识到，在
预卷曲组合120的一侧或两侧还可提供其他类型的变形。
参照图18，类似于图2的侧视图示出了利用变形的预卷曲组件120
编织的制品110，这里的预卷曲组件120已经通过将横向或交叉方向
的组件30插入到由卷曲刻痕所形成的通道内而相互联结。这可在平
机或循环织造工艺中完成，或在类似纱线插入和刻度工艺中完成，以
形成织造织物或织造带，如上面讨论的那样，或通过编织预卷曲组件
120来完成，以使它们的刻痕形成横跨纺织品110宽度的通道，横向
或交叉方向的组件30可由该通道插入。
图19和20说明在预卷曲组件120A和120B中纵向变形的形成。
纵向由箭头L表示。图19中变形的部分121A一般是平滑的向上倾斜，
并在纵向方向和横向方向的最高点下降，变形的部分仅在一个方向突
出。图20中的变形部分121B说明在预卷曲组件120每一侧上有许多
平滑的峰和谷。如图21所示，这些形成峰和谷121E的织物可在预卷
曲组件120的纵向和横向方向延伸。形成如图22所示的单峰121F也
是可能的，它可沿组件120’的横向延伸，类似于图18所示的那样。
这可通过在齿牙154、164的峰处提供形成凸缘158、168的织物来完
成，这里的齿牙154、164与齿轮150、160对置的凹处155、165中
的沟157、167相啮合，这优选相互补偿，以便在卷曲过程中，将原
材料40压制并塑变成所希望的形状。上述特征的任何结合都是可使
用的，以便将所希望的表面组织特征赋予预卷曲组件120。这对于生
产具有用于如造纸所希望的组织的工业用织物可能是特别有用的，其
中这样的织物可在纸网上提供所希望的特征或装饰图案，或者是通过
使用一定形状的凸物，可对传输的纸张打眼。变形表面的其他应用，
是当其用作输送带时，能减少织物携带的空气界面层。
参照图23和24，预卷曲组件20、120还可用来制造管或带结构
110’。如图23所示，优选至少一个预卷曲组件20、120卷挠在所需尺
寸的心轴135上。这可通过绕着它的轴X旋转心轴135来完成。心轴
135是定尺寸的，以使预卷曲组件20、120相邻部分的卷曲部位以一
个卷曲长度偏置，结果就在卷曲刻痕之间形成通道，从而可允许插入
一个或几个交叉方向的组件130。横向或交叉方向的组件1 30优选由
一种或多种聚合物纱线所形成，这些纱线的作用是将管或带110’锁定
成稳定的结构，如图24所示。依管或带110’的尺寸，可使用单根的
交叉方向的组件130，通过由预卷曲纱线所确定的通道背织和前织。
这可在循环织造工艺中完成，在该工艺中，交叉方向的组件130是经
线，预卷曲组件120是纬线。这样的管或带可有许多应用，例如，保
护性套管、工业用管、过滤器、传动带、传送带、混凝土的输送管等。
参照图25，带110’的另一个应用是用作轮胎140中的线或带，
以取代已有的编织钢带。循环带110’可具有变形的表面，和由聚合物
材料制造。与可能使用的交联剂一起，可使橡胶和带110’之间更好地
粘合。带110’优选由芳纶或其他高强度聚合物制造，这能生产出更轻
的耐用轮胎140。如上所述，利用心轴并插入单根或多根交叉方向的
组件可组装成这样的带。
通过编织预卷曲纱线20、120形成套管110’也在本发明的范围
之内。由于编织机理方面的限制(即纱线不能卷曲)，以前不适合于
编织的相对较大直径的纱线，现在卷曲后的大直径纱线也可编织在一
起。在编织工艺中，交叉点可被刻在刻痕上，因而将确保这种编织会
得到强度很高的套管。用这种方法可形成用于保护导线、大型电缆、
导管和其他比较小直径结构，和将某些笨重之物放置于某处，并防止
其移动的皮带，或作其他用处的皮带如传送带。纱线上刻痕的间距(即
沿纱线长度的横向位移)是定位的，或刻好的，所以纱线的交叉点将
落到刻痕中，因而使纱线固定。这还可利用粗的预卷曲的单丝来生产
强度非常高的大直径缆绳。这在海洋应用中会很有用，或者可用于需
要高拉伸强度绳索的任何地方。
基于预卷曲的应用，还有可能使用产生相对不柔软纱线的聚合
物，如PPS(聚苯硫醚)和其他脆性材料，由于它们的脆性，以前在
这些应用中是不能使用的。现在它们在编织和机织设备中也比较易于
处理了。已经知道这个材料耐高温，但直到最近，如果不破坏经纱它
们还是非常难以编织的。利用由这种类型的难以处理的聚合物所形成
的预卷曲纱线，可编织成稳定的有粘结力的纺织品结构，而不需在其
编织过程中对纱线进行卷曲，例如像织造那样。
所得到的工业制品一般尺寸是稳定的，如果需要，可利用比目前
工业上常用尺寸更大的组件，由于织机能力的限制(即将横向纱线嵌
入到经线中所需要的自由落体或死区的冲击重量)，为使所得到的织
物稳定而给予纱线足够的卷曲，目前所需要的织造张力和热定型条件
的限制，目前在一般工业机织和编织工艺中使用的组件尺寸相对小。
纺织品还可由以前是不适宜的组件制造，例如，抗变形和抗永久卷曲
的材料，如尼龙6/6或聚苯硫醚(PPS)。
按照本发明的技术编织的纺织品，比由未预卷曲的组件编织的可
比较的织物，一般尺寸是比较稳定的，在横向于机器方向上是比较刚
性的，制造上也比较经济。由于现在所使用组件的耐用性，这些织物
还比较耐压实和耐压碎，由于它们的松密度，以前的产品更有可能被
压实和压碎。
在纺织品方面，利用预卷曲组件20、120作为合股的单丝原料也
是可能的。两种或多种预卷曲组件20、120合股在一起，并用于填充
机织织物或螺旋连接的织物。就预卷曲组件20、120而言，在捻合或
合股在一起之前优选单丝纱线，各个纱线将一起刻痕而且不分离。如
果刻痕的间距接近纱线的宽度，将出现积极式的啮合。通过改变第三
股和第四股刻痕的距离，并把Z捻合到它们上面，把S捻合到另一对
上，把3股和4股线捻合或合股在一起也是可能的，而后可把两个合
股的纱线捻合在一起，第二捻合对较大的距离将与第一合股纱线对一
起刻痕，这样就把整个合股结构闭锁在一起。合股单丝对可用于“编
织”螺旋和机织织物，以减少其渗透性。
参照图26和图27，将所示出的预卷曲组件220A、220B、220C
的编带180编织形成织物210。编带180都是由三个独立的预卷曲组
件220A、220B、220C形成，它们通过卷曲刻痕交锁在一起。预卷曲
组件220A、220B、220C可与上述组件20、120相同或相似。虽然编
带180是由三种预卷曲组件220A、220B、220C来说明的，但是如果
希望的话可利用更多的组件。织物210通过插入横向或交叉方向的组
件30来编织，优选单丝纱线的形式。调整编带180，在交叉方向开口
处刻痕，从而可接纳横向纱线30。
虽然本发明已借助于优选的实施方案进行了描述，但本领域内的
专业技术人员将认识到，可在本发明的精神和范围内进行其他的变化
和改进，如附后的权利要求所确定的那样。