用于有纹理产品的压制织物的制作方法

用于有纹理产品的压制织物
1.相关申请的引用
2.本技术要求于2019年9月10日提交的美国临时专利申请no.62/898,120的优先权。上述申请的全部内容通过引用合并于此。
技术领域
3.本发明涉及造纸领域。更具体地，本发明涉及一种织物和相关方法，其中能透水的压制织物在织物的片接触侧表面包含空隙，以对纸产品赋予纹理。


背景技术：

4.在造纸处理中，通过将纤维浆料(即纤维素纤维的水分散体)沉积在造纸机的成形区中的移动成形织物上来形成纤维素纤维带。从浆料中排出的大量的水通过成形织物，在成形织物的表面上留下纤维素纤维带。
5.新形成的纤维素纤维带从成形区行进到包含一系列压制辊隙的按压区。纤维素纤维带经过由压制织物支撑的压制辊隙，或者，通常情况下，经过两个这种压制织物之间的压制辊隙。在压制辊隙中，纤维素纤维带经受从该带挤水的压缩力，并且该压缩力将带中的纤维素纤维彼此粘合，以将纤维素纤维带转变成纸片。水被一个或多个压制织物接收，理想地，水不会返回到纸片中。
6.纸片最后行进到干燥机区，该区包括至少一系列可旋转的干燥机滚筒或圆筒，这些滚筒或圆筒的内部由蒸汽加热。新形成的纸片通过干燥机织物以蛇形路径依次被引导绕过一系列滚筒中的各滚筒，该干燥机织物将纸片保持为紧贴滚筒的表面。加热后的滚筒凭借蒸发将纸片的含水量降低到期望的水平。
7.应该认识到，成形织物、压制织物和烘干机织物在造纸机上都采取环状圈形式并以传送带的方式起作用。还应当认识到，造纸是以相当快的速度进行的连续处理。也就是说，纤维浆料连续地沉积在成形区中的成形织物上，同时新造出的纸片在离开干燥机区之后被连续地卷绕到辊上。
8.压制织物在造纸处理中起作用。如上所述，它们的功能之一是支撑和携带被制造的纸产品通过压制辊隙。然而，压制织物也可以参与纸片表面的后处理，以提供期望的表面纹理或特性。
9.以增加的蓬松性和吸收性生产的薄绵纸和纸巾可以允许更轻的基重片并为消费者提供好处。结果，已经开发出了专用的薄绵纸和纸巾制造机，以使专用的有纹理的布料能够将蓬松性和吸收性赋予片。这些专用机器包括透气干燥(tad)机、新的薄绵纸技术(ntt)机和先进的薄绵纸成型系统(atms)机。这些专用的布料包括tad织物和ntt带。
10.此外，压制织物还在压制辊隙中接收从湿纸提取的水。为了实现该功能，在压制织物中存在空间。这些空间是空区域(即没有织物的区域)，以接收提取的水。压制织物中的空区域具有用以供水通过的体积，该体积称为“空隙体积”，并且织物必须具有足够的渗透性以为了压制织物的使用寿命而去除水。最后，压制织物应该能够防止从湿纸中接收的水返
回到纸中以及在纸从压制辊隙中排出时重新润湿纸。
11.现代压制织物以多种样式使用，这些样式被设计成满足造纸机的要求，在造纸机上安装这些压制织物用于正被制造的纸等级。通常，它们包括纺织底布(base fabric)，在纺织底布中针刺有精细的非纺织纤维材料。底布可以由单丝、合股单丝、复丝或合股复丝纱线纺织而成，并且可以是单层的、多层的或层压的。纱线通常由造纸机布料领域的普通技术人员用于该目的若干种合成高分子树脂(诸如聚酰胺和聚酯树脂)中的任何一种挤出。
12.纺织织物采取许多不同的形式。例如，它们可以是环状纺织，或者是扁平纺织并且随后被制成具有接缝的环状形式。替代地，它们可以通过通常称为改进的环状纺织的方法来生产，其中底布的宽度方向边缘设置有使用其机器方向(md)纱线的接缝环。在该方法中，md纱线在织物的宽度方向边缘之间连续地来回纺织，在各边缘处返回并形成接缝环。以此方式生产的底布在安装在造纸机上期间被放置成环状形式，因此被称作机上可缝合织物。为了将这种织物放置成环状形式，将宽度方向的两个边缘缝合在一起。为了便于缝合，许多现有的织物在织物两端的横向边缘上具有缝合环。缝合环本身通常由织物的md纱线形成。接缝通常通过如下形成：使压制织物的两端在一起，使织物两端处的缝合环交叉突起，并且将所谓的插针或舵针引导穿过由交叉突起的缝合环限定的通道以将织物的两端锁定在一起。
13.另外，纺织底布可以通过将一个底布放置在由另一底布形成的环状圈内而层叠，并且从底布的片侧或机器(辊)侧中的一者或两者将人造棉絮针刺穿过两个底布以将它们彼此结合。一个或两个纺织底布可以是机上可缝合型的。
14.其它结构可用作诸如挤出网、针织结构或其它非纺织产品(诸如箔、膜或纺粘布)的压制织物的“底”布。
15.在任何情况下，压制织物都呈环状圈形式，或可缝合成具有在纵向上围绕其测量的规定长度和在横向上横跨其测量的规定宽度的形式。


技术实现要素：

16.根据本公开的用于将纹理赋予纤维素产品或其它基于纤维或颗粒的产品的压制织物是具有片接触侧和机器侧的造纸织物。压制织物在片接触侧包含大空隙。片接触侧适于接触纤维素产品，并且大空隙是片接触侧的与纤维素产品的期望纹理互补的形貌特征。大空隙具有足以使纤维素产品的纤维能够进入的表面开口面积。
17.在各种实施方式中，大空隙为包含如下尺寸组合：0.04至2.5mm3范围内的空隙体积、0.45至20mm2范围内的表面开口面积、0.3至1.5mm在范围内的深度。
18.在一个实施方式中，压制织物的机器侧具有空隙。空隙的空隙体积可以小于各大空隙的部分或全部空隙体积的空隙体积。替代地，空隙可以具有大于或等于大空隙的空隙体积的空隙体积。在又一实施方式中，压制织物的机器侧没有空隙。
19.在另一实施方案中，纤维素产品是纸产品。纸产品可以选自薄绵纸(tissue)、纸巾(towel)和卫生纸组成的组。
20.在一些实施方案中，根据本公开的压制织物可导致离开按压区的纤维素产品的干度百分比与没有大空隙的压制织物相比降低。
21.本公开包含一种对纤维素产品(或其它基于纤维或颗粒的产品)赋予纹理的方法，
该方法基于如下产品：通过在造纸处理的按压区中的夹辊上使用本文公开的压制织物来压缩夹辊和压制织物之间的产品，使得产品的纤维或颗粒被压入大空隙的空隙体积中。
附图说明
22.为了进一步理解本发明而包括的附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。本文提供的附图图示了本发明的不同实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
23.图1a-图1c图示了根据本公开的压制织物的一部分的俯视图、截面图和仰视图。
24.图2图示了采用本公开的压制织物以对纤维素产品赋予纹理的按压区。
25.图3是与现有技术的压制织物相比，利用本公开的压制织物以800米/分钟的速度生产的纤维素产品的脱水的图示。
26.图4是与现有技术的压制织物相比，利用本公开的压制织物以1000米/分钟的速度生产的纤维素产品的脱水的图示。
27.图5a-图5b图示了从具有现有技术的压制织物的按压区得到的纤维素产品(图5a)以及具有从具有本公开的压制织物的按压区得到的纹理的纤维素产品(图5b)。
28.图6图示了根据本公开的在片侧上具有棉絮材料的压制织物的截面图。
29.图7图示了根据本公开的有纹理的压制织物的截面图。
30.图8图示了根据本公开的有纹理的片侧表面的三维轮廓的图示。
31.图9是离开具有根据本公开的压制织物的按压区的有纹理的表面的实施方式的照片影像。
具体实施方式
32.本公开中的术语“包括”可以意味着“包含”或者可以具有美国专利法中通常给予术语“包括”的含义。对于术语“基本上由
…
组成”，如果在权利要求中使用，则具有在美国专利法中赋予它们的含义。本发明的其它方面在下面的公开中说明或根据下面的公开(并且在本发明的范围内)显而易见。
33.术语“线”、“纤维”、“丝束”和“纱线”在下面的说明中可互换使用。本文使用的“线”、“纤维”、“丝束”和“纱线”可以是指单丝、复丝纱线、加捻纱线、复丝丝束、有纹理纱线、编织纱线、包覆纱线、双组分纱线以及由本领域技术人员已知的任何材料制成的纱线。纱线可以由聚酰胺、玻璃纤维、棉、芳族聚酰胺、聚酯、金属、聚乙烯和/或其它表现出期望的物理、热、化学或其它性能的材料制成。
34.本文所用的“大空隙(micro-voids)”意味着片接触侧表面的形貌特征，并且是在压制织物的标称表面下方的体积。术语“空隙体积”意味着织物区域中的空间体积。例如，延伸到压制织物中的大空隙的“空隙体积”是在压制织物的标称表面下方的大空隙中的空的空间的体积。
35.为了更好地理解本发明及其优点和通过其使用而达到的目的，参照随附的描述性内容，其中本发明的非限制性实施方式在附图中示出并且其中相应的部件由相同的附图标记标识。
36.本公开涉及在按压区中使用的织物，通常被称为压制织物，但是它也可以应用于
在其它造纸工业处理中使用的织物。
37.本公开涉及使用激光或其它机构对环形或缝合的压制织物进行纹理化，以除去所需图案中的棉絮或其它多余纤维。通过除去片侧棉絮纤维来使压制织物纹理化。除去的棉絮纤维的量可以改变，以达到期望的纹理化量和形状。去除的棉絮纤维区域的深度和直径或宽度可以变更。图案也可以变更。图案可以含有形状和深度的任意组合。形状包含但不限于圆、线、点、波、图、标志、商标或期望的任何随机的或有序的图案。
38.所公开的技术是有利的，因为该技术允许现有的常规薄棉纸或纸巾机在其当前构造中使用以制造比以前需要机器重建或安装新机器更高的蓬松等级。使用特定和定制图案的能力也是有利的。例如，为了包含装饰性、蓬松性或增强的吸收性或一些其它期望的特性的目的，一些薄绵纸、纸巾和卫生纸可以具有表面纹理。
39.图1a-图1c图示了根据本公开的压制织物100的一部分的俯视图、截面图和仰视图。压制织物具有片接触侧表面104和机器侧表面106。压制织物通常是透水的，以使得当产品通过按压区时，水能够从纤维素产品通过织物。然而，压制织物的一些区域可以不透水。正面侧或片接触侧表面104包含大空隙102。片接触表面适于接触纤维素产品并由于大空隙而赋予该产品纹理，这将在后面说明。带的相反侧是适于接触按压区的夹辊的机器侧或辊侧106。机器侧可以具有可与片接触侧区别的特征，以提供例如与夹辊的粘合、除水、耐磨性等的特性。
40.为了方便起见，大空隙102被图示为圆形空隙阵列-压制织物被去除或缺失的体积。大空隙的形状不限于圆形或有序阵列。大空隙102可以是纤维素产品所用的期望纹理的负像(互补像)。本文说明了压制织物的在标称顶表面104下方的大空隙。大空隙的设计包含例如圆形/半球形、正方形/棱锥形、矩形/长方体、六边形、椭圆形、环形/半环形和开槽。其它空隙阵列图案可以包含例如六边形、伪随机、三角形和直线/螺旋(例如，开槽)。另外，大空隙不需要是有序的阵列，并且可以具有取决于赋予纤维素产品的期望纹理的不同空隙体积。大空隙102可以具有足以能使纤维素产品的纤维进入空隙体积的宽度l(表面开口面积)和深度d。大空隙可具有在大概0.04至2.5mm3范围内的空隙体积、在0.45至20mm2范围内的表面开口面积以及在0.3至1.5mm范围内的深度。
41.压制织物100可以是透水的，并且由多于一层(未示出)组成。例如，具有大空隙102的片接触侧表面可以是以后附着到底布的一层。层的附接可以通过本领域普通技术人员已知的任何方法来实现，并且包含水力缠结多个层和层压多个层。压制织物的机器侧106可以不具有空隙、空隙体积小于大空隙的体积的空隙、或空隙体积等于或大于压制织物的片接触侧上的大空隙102的空隙。
42.大空隙可以通过本领域普通技术人员已知的包含激光蚀刻、化学蚀刻、光蚀刻、钻孔、压制等的任何方法产生。激光蚀刻可以通过控制激光参数来产生大空隙的几何形状限定。然而，本公开不限于产生大空隙的方法。
43.图2示出了可用于将纹理赋予诸如纸片等的纤维素产品200的压制织物100。可以在按压区期间并且特别是当带和纤维素产品在纤维素产品脱水期间在夹辊之间被压制在一起时赋予纹理。为了清楚起见，压制织物100和纤维素产品200被示出为分开的，并且在赋予纹理处理期间可以接触。
44.纤维素产品200可以由压制织物100传送到夹辊208、210之间的辊隙部分212。夹辊
208、210之间的距离d3小于纤维素产品的宽度d1和进入辊隙部分212的压制织物的宽度d4的和。这样，纤维素产品压靠压制织物。由于压制织物中的空隙体积的深度，纤维素产品将在不具有大空隙216的区域中比在大空隙218所在的区域中被压缩更多的量。纤维素产品的一些纤维可以进入压制织物的大空隙102中。夹辊之间的压缩可以导致纤维素纤维的压实并将纤维素产品的宽度减小到宽度d2。然而，在大空隙区域中较小的压实度和纤维进入可以导致表面纹理214。
45.纤维素产品可以是进入产品被压缩和脱水的按压区的纤维素纤维和水的浆料。夹辊之间的纤维素浆料和按压区中的压制织物的压缩导致脱水。
46.如上所述，与不具有大空隙的压制纤维的区域216中相比，在与纤维素浆料表面206接触的片接触侧表面104上具有大空隙的压制织物在具有大空隙218的压制织物区域中施加较小的压力。
47.因此，与使用不具有空隙的可比较压制织物时相比，使用根据本公开的具有大空隙的压制织物的脱水可能较少。
48.实验结果
49.在按压区中，通过将使用有大空隙的压制织物的纤维素纸干度与使用没有大空隙的压制织物的纸干度进行比较，测试使用有大空隙的压制织物的少脱的水。片干燥试验在不同的片速度下进行。
50.图3和图4是以800米/分钟(图3)和1000米/分钟(图4)的纸速输入按压区和从按压区输出的纸干度的图形结果，如以下更详细地讨论的。干度百分比m根据下式计算：
[0051][0052]
示例1
[0053]
在以下条件下，使用具有凭借按压区与纸接触的有纹理片侧的压制织物处理纸：
[0054][0055]
图3示出了以800米/分钟的速度输入(进入)和输出(离开)按压区的纤维素产品(片)的干度百分比的比较，该按压区具有在片侧302、306有大空隙的压制织物和在片侧304、308没有大空隙的压制织物。输入(进入)有大空隙302的按压区的纤维素产品的干度百分比为16.2％，并且进入没有大空隙304的按压区的纤维素产品的干度百分比为16.6％。干度百分比的输入值在数值上彼此接近。即，进入按压区的纤维素产品的干度百分比大约相同。
[0056]
然而，对于以800米/分钟移动的纤维素产品，输出(离开)具有在纸接触表面306有大空隙的压制织物的按压区的纤维素产品的干度百分比为31.1％，该干度百分比输出(离
开)具有在纸接触表面308没有大空隙的按压区的纤维素产品的38.0％的干度少得多。换言之，与没有大空隙的压制织物相比，纤维素产品从有大空隙的压制织物脱的水较少。
[0057]
示例2
[0058]
在以下条件下，使用具有凭借按压区与纸接触的有纹理片侧的压制织物处理纸：
[0059][0060]
图4示出了以1000米/分钟的速度输入(进入)和输出(离开)按压区的纤维素产品(片)的干度百分比的比较，该按压区具有在片侧402、406有大空隙的压制织物和在片侧404、408没有大空隙的压制织物。输入(进入)有大空隙402的按压区的纤维素产品的干度百分比为16.3％，并且进入没有大空隙404的按压区的纤维素产品的干度百分比为16.4％。干度百分比的输入值在数值上彼此接近。即，进入按压区的纤维素产品的干度百分比大约相同。
[0061]
然而，对于以1000米/分钟移动的纤维素产品，输出(离开)具有在纸接触表面406有大空隙的压制织物的按压区的纤维素产品的干度百分比为30.3％，该干度百分比输出(离开)具有在纸接触表面408没有大空隙的按压区的纤维素产品的38.0％的干度少得多。换言之，与没有大空隙的压制织物相比，纤维素产品从有大空隙的压制织物的脱的水较少。
[0062]
总之，实验结果证实，与压制织物的片接触侧没有大空隙的压制织物相比，压制织物的片接触(或面对)侧的大空隙导致按压区中的脱水较少。
[0063]
实施例3
[0064]
图5a和图5b是利用具有在片材接触表面上没有大空隙的压制织物的按压区生产的所得的纤维素产品502以及利用具有在片接触表面上有大空隙的压制织物的按压区生产的纤维素产品504的一部分的图示。纤维素产品502具有表面508，表面508具有平滑或随机的压缩纤维素纤维的纹理。相较之下，利用诸如图1a-图1c所示的压制织物生产的纤维素产品504具有表面506，表面506具有有纹理的表面，该有纹理的表面具有凸起部分510，凸起部分510是压制织物的负像。即，压制织物的凹陷区域导致纤维素产品的凸起部分。
[0065]
图6图示了压制织物600的一个实施方式的截面图。压制织物可以包括支撑层604，支撑层604上布置有位于压制织物的片侧610的棉絮层602。压制织物纹理化通过去除为了说明目的而设置的虚线606和实线608之间的图案中的片侧棉絮的选定部分来实现。
[0066]
图7图示了压制织物700的截面图，压制织物700具有棉絮层702的在片侧710去除的部分706。棉絮层布置在支撑层704上。去除的部分706可以对在使用按压区中的压制织物700生产的纤维素产品赋予纹理。
[0067]
图8图示了具有三维(3d)轮廓的本公开的压制织物的有纹理表面的表示。注意，表面轮廓可以含有形状和深度的任意组合。形状包含但不限于圆、线、点、波、图、标志、商标或期望的任何随机或有序图案。
[0068]
图9是通过显微镜观察到的本公开的压制织物的有纹理片侧表面的照片影像。如上所述，表面轮廓可以含有形状和深度的任意组合。形状包含但不限于圆、线、点、波、图、标志、商标或期望的任何随机或有序图案。
[0069]
其它实施方式在所附权利要求的范围内。