具有斜网的多轴压榨织物 本发明涉及造纸技术。更具体点说，涉及造纸机压榨部用的压榨织物。
在造纸过程中，在造纸机的成形部内将纤维浆即纤维素纤维的水悬浮液沉积在一个移动的成形织物上形成一个纤维素纤维网。大量的水通过成形织物从纸浆内被排走，而将纤维素纤维网留在成形织物的表面上。
新形成的纤维素纤维网从成形部前进到包括一系列压榨辊隙的压榨部。纤维素纤维网移动通过由压榨织物支承着的压榨辊隙，或者通常的情况是在两个这样的压榨织物之间通过。在压榨辊隙内，纤维素纤维网受到压力将水从其内挤掉，并使网内的纤维素纤维互相粘结在一起，这样纤维素纤维网就被转变为纸张。在理论上，被压榨织物接受的水不再回到纸张上。
纸张最终前进到包括至少一系列可转动的内部被蒸汽加热的干燥筒或滚筒的干燥部。新形成的纸张被干燥织物导向按蛇形路线相继地环绕每一个在系列内的滚筒，干燥织物使纸张紧贴地保持在滚筒地表面上。加热的滚筒通过蒸发将纸张内的含水量降低到所需的水平。
应该知道成形织物、压榨织物和干燥织物的形式都是装在造纸机上的无端环并且都起着传送带的作用。还应知道造纸是以相当大的速率进行的连续过程。那就是说，在成形部纤维浆不断地沉积在成形织物上，而新形成的纸张则在从干燥部出来后不断地卷绕在卷筒上。
本发明具体地涉及压榨部使用的压榨织物。在造纸过程中，压榨织物扮演着重要的角色。其功能之一，如上提示过，是支承并携带被制造的纸品使它通过压榨辊隙。
压榨织物还参予纸张表面的平整。为此，压榨织物被设计成具有光滑的表面和均匀的弹性结构，借以在移动通过压榨辊隙时将一个光滑的无痕表面赋予所制造的纸张。
也许最重要的是，压榨织物要接受大量从压榨辊隙内的湿纸上挤出的水。为了满足这个功能，在压榨织物内按理必须有常被称为空隙容积的空间以便水能进入，并且在其整个有效寿命内都必须有合适的透水性。最后，压榨织物必须能防止从湿纸上接受的水返回到从压榨辊隙内出来的纸上并重新把它弄湿。
当代的压榨织物被制成多种设计用来满足造纸机要求的式样，使造纸机在装上该织物后能制造出所需等级的纸张。一般地说，压榨织物具有一层织造的基底织物，其内用针刺法连结上一层非织造的细小纤维材料絮片。基底织物可由单丝、捻合单丝、复丝或捻合复丝织成，并且可以是单层、多层或叠层。从事造纸机织物技术的一般技术人员为此目的通常采用的纱线是从合成聚合树脂如聚酰胺(尼龙)和聚酯树脂中的任何一种挤压出来的。
织造的基底织物本身可采用多种不同的形式。例如它们可被织成无端的环，或者先平织然后用织造的接缝使它们成为无端的形式。还有，它们也可用一种常被称为改良无端织造的方法来制造，其特征为，在基底织物的横向边上设有利用其机器方向(MD)纱线构成的接缝环。在这方法中，MD纱线在织物的横向边之间来回不断地织造，在每一边上转回形成一个接缝环。按照这样型式制出的基底织物在装到造纸机上时被转变成无端的形式，因此这种织物被称为机上可缝合的织物。要使这种织物成为无端的形式，须将两个横向边对接在一起，使两个横向边上的接缝环互相交叉，然后用一个接缝销穿过交叉接缝环所形成的通道。
另外，织造的基底织物还可用叠合的方法制成无端的环，该方法系将一个基底织物放在另一织物的无端环之内，然后用针刺短纤维絮片穿过这两层基底织物的方法将它们连结在一起，其中一层或两层的织造基底织物可属于机上可缝合的型式。
在任何一种情况下，形式为无端环或接缝后可成为无端环的织造基底织物都有一个沿纵向测量的长度，和一个沿横向测量的宽度。由于造纸机外形可在大范围内变化，造纸机织物制造商被要求按照所需尺寸生产压榨织物和造纸机的其他织物，以资配合客户造纸机内的具体位置。不用说，客户的这个要求会使生产过程难于流水化，因为每一幅压榨织物通常都必须按定单制造。
为了响应这个需要，更快更有效地生产出具有各种长度和宽度的压榨织物，近年来曾用普通授予Rexfelt等的美国专利5，360，656号中所公开的螺旋技术来生产压榨织物，该技术的内容在这里被引用供参考。
美国专利5，360，656号所示的压榨织物具有一幅有一层或多层短纤维材料针刺连结到其内的基底织物。该基底织物具有至少一层是由织造带螺旋地卷绕构成的，其宽度小于基底织物的宽度。基底织物在纵向或机器方向上是无端的。螺旋卷绕带的纵向螺纹与压榨织物的纵向成一角度。织造带可先在一台比通常用来生产造纸机织物的织机窄的织机上平织。
基底织物具有多个螺旋地卷绕并邻接的较窄的织造织物带圈。织物带是由纵向纱(经纱)和横向纱(纬纱)织造而成的。相邻的螺旋卷绕的带圈可互相对接，而这样产生的螺旋形接缝可用缝合、缝编、熔化或焊接予以闭合。或者，邻接螺旋圈的相邻的纵向边缘部可搭接地布置，只要将该边缘的厚度减小，使搭接区的厚度不致增加即可。另外，在该带的边缘上纵向纱之间的间距应增大，这样当邻接螺旋圈被搭接地布置时，在搭接区内纵向纱之间的间距可不变。
在任何一种情况下，结果都是一幅形式为无端环的织造基底织物，具有一个内表面、一个纵向(机器方向)和一个横向(横越机器方向)。于是可修切织造基底织物的侧边使它们与其纵向(机器方向)平行。在织造的基底织物与螺旋形连续缝之间的角度可较小，通常小于10°。同理，织造带的纵向纱(经纱)与织造的基底织物的纵向(机器方向)成相同的较小角度。类似地，织造带的与纵向纱(经纱)垂直的横向纱(纬纱)与织造的基底织物的横向(横越机器的方向)成相同的较小角度。简言之，织造带的纵向纱(经纱)和横向纱(纬纱)都不与织造的基底织物的纵向(机器方向)或横向(横越机器方向)一致。
在美国专利5，360，656号所示的方法中，织造织物带被卷绕在两根平行的辊的周围以便组合成织造的基底织物。应该认识到只要用一条较窄的织造带螺旋卷绕在两根平行辊的周围便可提供具有各种宽度和长度的无端基底织物环。一个特定的无端基底织物的长度可由织造带的每一个螺旋圈的长度来确定，而宽度可由织造带的螺旋圈的数目来确定。从而便可不再像现有情况那样，必须按定单织造具有规定长度和宽度的完整的基底织物。而是可以用一台窄到20英寸(0．5米)的织机来生产织造带，但为了切合实际起见，最好采用一台宽度从40到60英寸(1．0到1．5米)的传统织机。
美国专利5，360，656号也曾示出过一种压榨织物，其基底织物有两层，都是由织造织物带螺旋卷绕组成的。这两层的形式都是无端环，其中一层的无端环位于另一层无端环的内侧。最好在一层内织造织物带螺旋卷绕的方向与另一层内螺旋卷绕的方向相反。那就是说，当螺旋卷绕织物带在一层内形成右手螺旋时在另一层内形成的是左手螺旋。在这样一个两层叠合的基底织物内，每一层内织造织物带的纵向纱(经纱)都与织造基底织物的纵向(机器方向)成一较小的角度，同时在一层内织造织物带的纵向纱(经纱)与在另一层内织造织物带的纵向纱(经纱)成一角度。与此类似，每一层内织造织物带的横向纱(纬纱)都与织造基底织物的横向(横越机器方向)成一较小的角度，同时在一层内织造织物带的横向纱(纬纱)与在另一层内织造织物带的横向纱(纬纱)成一角度。简言之，在任何一层内织造织物带的纵向纱(经纱)和横向纱(纬纱)都不与基底织物的纵向(机器方向)和横向(横越机器方向)一致。另外，在任何一层内织造织物带的纵向纱(经纱)和横向纱(纬纱)的方向都不与在另一层内织造织物带的经纱和纬纱一致。
结果在美国专利5，360，656号所示出的基底织物内就没有在机器方向或横越机器方向上形成的纱线。而是纱线系统位于与机器方向和横越机器方向成斜角的方向上。具有这种基底织物的压榨织物可被称为多轴压榨织物。现有技术的标准压榨织物有三条轴线：一条在机器方向(MD)上，一条在横越机器方向(CD)上，还有一条在通过织物厚度的Z方向上，而多轴压榨织物除了这三条轴线外，还有至少两条由纱线系统在其螺旋卷绕层上的方向形成的轴线。另外，在多轴压榨织物的Z方向上可以有多条流动路径。结果多轴压榨织物至少有五条轴线。由于其多轴结构，具有多于一层的多轴压榨织物在造纸过程中在压榨辊隙内受到挤压时对套叠及／或塌陷具有卓越的抗力，这是那些基底织物层的纱线系统互相平行的压榨织物比不上的。
本发明为一改进的压榨织物，它有一个上述形式的基底织物和用针刺固定在内的多层短纤维材料。构成这些短纤维材料层的纤维主要不在多轴压榨织物的纵向(机器方向)和横向(横越机器方向)上，而是在与纵向成斜角的方向上，从而形成一幅压榨织物，其构件可被认为是多轴的。
就其最广泛的形式而言，本发明的造纸机压榨部用的多轴压榨织物具有一幅基底织物，它有至少一层是由织物带螺旋卷绕而成，该织物带可由纵向纱和横向纱织成。或者，该织物带可以是在普通授予Johnson的美国专利4，427，734号中所公开的那种非织造网眼织物，其内容在这里被引用供参考。在任一种情况下，该织物带都具有第一侧边和第二侧边，并被螺旋卷绕成多个邻接的圈，其特征为，织物带在一个圈内的第一侧边依次与邻近圈内的第二侧边对接，这样形成一条螺旋形的连续接缝将织物带的各个相邻圈隔开。将织物带的对接的第一和第二侧边连结在一起就可闭合这条螺旋形的连续接缝。这样便可形成形式为无端环且有一个机器方向、一个横越机器方向、一个内表面和一个外表面的基底织物。
基底织物可具有一个或多个由织物带螺旋卷绕而成的添加层，这些织物带可由纵向纱和横向纱织成，或者也可以是上面提过的那种非织造网眼织物。添加的织物带也有第一侧边和第二侧边，并被螺旋卷绕成多个邻接的圈，其特征为，每一添加织物带在一个圈内的第一侧边被对接到邻近圈内的第二侧边上。从而形成螺旋形的连续接缝、将添加织物带的相邻圈隔开。将每一添加织物带的对接的第一和第二侧边连结在一起便可闭合这条螺旋形的连续接缝。这样一个或多个添加层便可具有无端环的形式且有一个机器方向、一个横越机器方向、一个内表面和一个外表面。最好至少有一些添加的织物带被螺旋卷绕在与第一织物带螺旋卷绕相反的方向。由添加层形成的无端环被设置在由第一层形成的无端环的内侧或外侧。
多层短纤维材料被连结到基底织物内外表面中的一个或两个表面上。与此同时，当基底织物包括的层数多于一层时，这些层被针刺穿透的短纤维材料中的个别纤维互相连结在一起。构成短纤维材料层的纤维的取向主要是在与基底织物的机器方向成斜角的方向上，并被认为构成斜网(angular web)。更具体点可这样说，多层短纤维材料层中每一层的纤维都是基本上互相平行地在与机器方向成斜角的方向上取向。另外，这个斜角对多层中的每一层都相同。最后，多层中每一层的取向都与紧接在其下面或上面的那一层的取向相反，以便产生十字形交叉的斜网。
下面将结合附图较详细完整地说明本发明。
图1为一概略的顶视平面图示出本发明的多轴压榨织物中的一层基底织物的制造方法；
图2为完工的基底织物层的顶视平面图；
图3为图1中沿3-3线切开的剖视图；
图4为本发明的多轴压榨织物中的双层叠合的基底织物的顶视平面图；
图5为双层叠合基底织物的一部分外表面的放大的概略视图；
图6为本发明的多轴压榨织物的透视图；
图7为多轴压榨织物的一部分外表面的放大的概略视图。
现在参阅附图，图1为一概略的顶视平面图，示出一种方法可用来制造根据本发明的多轴压榨织物的基底织物层之一。该方法可用一设备10来实现，该设备10具有互相平行并可在图1中箭头所示方向上旋转的第一辊12和第二辊14。织造织物带16从存储卷筒18出来按连续的螺旋轨迹被卷绕在第一辊12和第二辊14的周围。应该认识到当织物带16被卷绕在辊12、14的周围时，存储卷筒18必需以适当的速率沿着第二辊14移动(在图1中为向右)。
第一辊12和第二辊14被一距离D隔开，该距离D可参考所要制造的基底织物所需的总长度C来确定。总长度C是沿纵向(机器方向)环绕无端环的形状测量出来的。宽度为W的织造织物带16从存储卷筒18上出来被螺旋卷绕在第一和第二辊12、14上成为多个圈，在卷绕过程中，存储卷筒18可沿着第二辊14移动。织物带16在卷绕时形成的多个连续的圈边对边地互相对接并用缝合、缝编、熔化或焊接沿螺旋形的连续接缝互相连结，从而生产出如图2所示的基底织物22。当织物带16被制成有足够数目的圈，沿横向(横越机器方向)横越基底织物22的无端环测量，达到所需宽度W时，螺旋形的卷绕便告终止。所得到的基底织物22具有一个内表面、一个外表面、一个机器方向、和一个横越机器方向。但显然，这时基底织物22的两条侧边还没有与机器方向平行，因此必须沿直线24修切，以便使所提供的基底织物22，其具有所需的宽度W和平行于其无端环的机器方向的两条侧边。
织物带16可由合成聚合树脂如聚酯或聚酰胺(尼龙)的单丝、捻合单丝或复丝织成，织造方式与造纸工业所用其他织物的织造方式相同。在织造后、在中间储藏到存储卷筒18上之前可用传统的方式进行热定形。织物带16包括纵向纱和横向纱，它们可以不同，例如纵向纱可以是捻合单丝，而横向纱可以是单丝。另外，织物带16可以是单层或多层组织。
或者，织物带16在用传统方式织造和热定形后，可从热定形单元直接被送到设备10，不再中间储藏在存储卷筒18上。采用适当的材料选择和产品构造(包括组织、纱线粗细和支数)，也有可能取消热定形。在这种情况下，织物带16将从织机直接被送到设备10而不采用中间存储卷筒18。
织物带16也可以采用普通授予Johnson的美国专利4，427，734号中所公开的那种非织造网眼织物，其内容在这里被引用供参考。网眼织物为被网眼隔开的肋或纱线的网状结构。构成网眼织物的单丝状元件在网眼织物的纵向和横向上取向。
图3为图1中沿3-3线切开的剖面图，图中可见到纵向纱26和横向纱28，两者均以单丝示出，交织成单层组织。虽然所示为平纹组织，但应知道，织物带16可按造纸机织物织造普通使用的任何一种组织花纹来织造。由于织物带16被螺旋卷绕而组合成为基底织物层22，纵向纱26和横向纱28都并不与织物层22的机器方向和横越机器方向一致／对齐，而是纵向纱26与织物层22的机器方向成一微小的角度θ如图2所示。这个角度的大小为对织物带16螺旋卷绕的节距的量度，如前所述，通常小于10°。由于织物带16的横向纱28一般与纵向纱26相交成90°，因此横向纱28与织物层22的横越机器方向也成相同的微小角度θ。
织造织物带16具有第一侧边30和第二侧边32，在它们之间形成织造织物带16的宽度。当织物带16被螺旋卷绕在第一辊和第二辊12、14上时，每一圈的第一侧边30被对接在在其紧前面一圈的第二侧边32上并被连结在其上。
在把这样形成的基底织物层22从设备10上取下之前，如果需要，可将按照本发明的多轴压榨织物的第二基底织物层设置在基底织物层22的顶上。第二基底织物层34可用与上述相同的方式成形，但最好在用螺旋卷绕的方式制造它时螺旋的方向与基底织物层22相反，即在图1中，它应从第二辊14的右侧开始，而不是象基底织物层22那样从左侧开始，并且当织物带16被卷绕在辊12、14上时，存储卷筒18还应以合适的速率沿着第二辊14向左移动。应该知道织物带16将要卷绕足够数目的圈数才能完全覆盖基底织物层22，并且第二基底织物层34的侧边必须加以修切，使之与基底织物层22一致并与机器方向平行。结果如图4所示，其中基底织物层22的螺旋形连续接缝20用虚线示出，还可以相同方式设置在任一方向上螺旋卷绕的添加层。
图5为一两层叠合的基底织物36的一部分外表面的放大的概略视图。用实线示出的第二层34的纵向纱(经纱)42和横向纱(纬纱)44叠置在用虚线示出的第一层22的纵向纱(经纱)38和横向纱(纬纱)40之上。纵向纱(经纱)38、42都与基底织物36的机器方向(MD)成较小的角度，并且由于第一层22和第二层34的螺旋卷绕是在相反方向上进行，因此纵向纱38、42以较小的角度互相交叉，这个角度等于纵向纱38、42分别与机器方向所成角度之和。同理，横向纱(纬纱)40、44都与基底织物36的横越机器方向成较小的角度，并以较小的角度互相交叉，这个角度等于横向纱40、44分别与横越机器方向所成角度之和。结果这个两层叠合的基底织物36都没有形成在机器方向或横越机器方向的纱线。而是第一层22的纵向纱(经纱)38和横向纱(纬纱)40及第二层34的纵向纱(经纱)42和横向纱(纬纱)44位于四个不同的、与机器方向、横越机器方向成斜角的方向上。为此理由，基底织物36被认为是多轴的。
图6为本发明的多轴压榨织物46的透视图。压榨织物46的形式为一无端环，并有一个内表面48和一个外表面50，还具有基底织物36。
多轴压榨织物46的外表面50有多层短纤维材料用针刺法连结在其上。当用针刺法驱赶短纤维材料层的各个纤维进入并穿透叠置的第一层和第二层22、34而使多层短纤维材料进入到压榨织物46的外表面50上时，同时也将基底织物36的第一层和第二层22、34连结在一起。短纤维材料可为聚酰胺(尼龙)、聚酯或其他任何一种本行业的行家所使用的短纤维。一般地说，压榨织物的内外表面中的一面或两面总是有多层短纤维材料用针刺法连结在其上。
在多层短纤维材料的每一层内，纤维主要都是在与多轴压榨织物46的机器方向成斜角的方向上取向，当然也有一个例外，那是这些短纤维在被针刺驱赶而进入和穿透基底织物36的第一层和第二层22、34时，这时的方向是基本上与织物垂直。
图7为压榨织物46的一部分外表面50放大的示意图。在多层短纤维材料中的各个纤维主要在图中交叉线画出的方向上取向，这些方向与机器方向成斜角，因此，各个纤维除了部分被针刺驱赶垂直地进入基底织物36内以外，都是在与多轴压榨织物46的机器方向成斜角的方向上取向，并且在这方向上互相平行。而在任一层的紧上面或紧下面的那一层的纤维则主要在两个倾斜方向中的另一个方向上取向，如同图7中画出的交叉花样。
多层短纤维材料按照普通授予Grieves等的美国专利3,879,820和3，920，511号中的说明组合，其内容在这里被引用供参考。这两个专利是关联的，原来有一个共同的专利申请，后来被划分成为两个专利申请，因此领到两个专利，其中示出的是一种没有基底织物的非织造的造纸业用织物。造纸业用织物是这样生产出来的，首先在一地面的输送平板上交叉铺叠短纤维絮片，其内的纤维原来在絮片的纵向上互相平行，由此生产出具有多层短纤维絮片的垫片。在多层垫片中的每一层内，纤维主要在与垫片纵向成45°到85°角的方向上取向。
垫片于是被压实使它多少具有结构上的整体性，其时每一层内的纤维与垫片的纵向所成的角度约为66°。
垫片于是再一次被交叉铺叠，使它达到非织造造纸业织物所需的宽度。具有好几个垫片叠置层的织物然后通过针刺连结在一起。在织物每一层内的纤维在经过两次接续的交叉铺叠操作后，现在与纵向所成角度为10°到40°。
应该知道上述角度范围是由实际用来制造织物的交叉铺叠机的参数确定的。在任何情况下，织物每一层中的纤维主要都是在与织物的纵向成斜角的方向上取向。
将多层短纤维材料针刺到基底织物36内生产出来的本发明的多轴压榨织物46按照上述专利的说明被组合成与基底织物36宽度相等的宽度，然后沿纵向被设置在基底织物36的外表面的周围并用针刺连结到其上，这样便可生产出本发明的多轴压榨织物46。
就优点言，本发明的多轴压榨织物46显示可有提高的卡规尺寸保持能力、优越的长期处理水的能力和压力分布、容易被清洗、还具有优越的表面光度和改善的横越机器的轮廓。
在不离开本发明范围的条件下，本行业的行家显然能对本发明的多轴压榨织物作出修改。例如其基底织物除了一个或多个螺旋卷绕层外，还可具有一层或多层标准的基底织物。那就是说，一个或多个添加层可由具有纵向纱(MP纱)和横向纱(CD纱)的织物组成并用本行业的行家所熟知的技术生产出来。这种织物可被织成无端环，尺寸可按造纸机的需要制出；或者可先平织，然后用织造接缝使它成为无端的形式。还可用改良的无端织造技术生产使它可在机上缝合。具有一个或多个标准织物层的叠层织物也可使用。
另外，本发明的多轴压榨织物还可包括一或多层标准短纤维材料，其各个纤维与斜网的纤维相比具有较杂乱的取向；此外还可包括杂乱的短纤维材料或纵向取向的短纤维材料。