专利名称：造纸用压榨带的制作方法
技术领域：
本发明涉及造纸机的压榨部中使用的造纸用压榨带，特别涉及具有改进的除水能力的压榨带(press felt)。
背景技术：
在造纸工艺中，传统上使用压榨装置从湿纸幅(湿纸页)中去除水份，如图13所示。该压榨装置包括一对压辊P、以及一对支撑湿纸幅的压榨带(毛布)12。该压榨装置通过通过压辊P施加压力给压榨带12，并通过压榨带将压力施加给湿纸幅W，以从湿纸幅W中挤压水份。从该湿纸幅W中挤压出的水被压榨带12吸收。每个压榨带12包括一个用于保持强度的基体、和在基体两侧的棉絮层(batt layer)。该基体和棉絮层通过针刺缠结结合成整体。
图14是一个放大的视图，显示图13的压榨部的压区，以便解释和说明从该湿纸幅W中挤出的水的传输情况。压榨带12的结构的细节没有在该图中显示。当压辊P沿图13的方向旋转时，当压榨带和湿纸幅通过(两个)压辊P之间时，压榨带12和湿纸幅W沿箭头所示方向移动。压榨带12和湿纸幅W在压榨部被挤压，而湿纸幅W中的水被压榨带12挤压并吸收。然而，在湿纸幅和压榨带通过压榨部中心的压区后，由于施加到湿纸幅W和压榨带12的压力突然释放，随着湿纸幅和压榨带从压区向压区出口(边界)移动，压榨带12的体积突然膨胀。在压榨带12产生了一个负压，由于湿纸幅W包含细小的纤维，所以产生了毛细现象。这样，已经被压榨带12吸收的水份被传回到湿纸幅。这个现象被称为“重湿(re-wetting)”，并且在传统的压榨中是众所周知的问题。
图15显示了美国专利5,372,876号披露的一种毛毡，该毛毡经过设计以防止重湿现象。毛毡11包括一个基体31和棉絮层21，该棉絮层在该基体31的两侧。一个由热压粘合无纺布(spun bond)制成的疏水性的膜41设置在基体31上，并且将压辊一侧的(棉絮)层与湿纸幅一侧的(棉絮)层隔离。可以相信，当使用该毛毡11时，可以防止重湿现象，即使在施加于毛毡11的压力突然释放时也是如此，其原因在于在压辊一侧的棉絮层吸收的水份不容易被传输到湿纸幅一侧。
未审日本专利公开号8888/1991披露了解决重湿问题的另一种方法，其中设置了一个阻挡层来防止水(在被吸收后)被传输到湿纸幅一侧。
美国专利第4,830,905号披露了一种压榨带，在该压榨带中，提供了一个具有封闭单元(cell)的泡沫层。可以相信，当使用该压榨带时，由于水份被保持在这些单元中，可以防止重湿。
尽管采用了上述方法，仍然存在一个问题。因为在美国专利5,372,876号和日本专利公开号8888/1991所披露的压榨带中，由于分别使用了具有大量空穴的疏水性膜和(多孔)渗透膜，难以防止水份的传输。在美国专利4,830,905号的情况下，存在从泡沫层的单元中排水的问题。
发明内容
根据本发明的造纸用压榨带，具有一个湿纸幅接触表面和一个压辊接触表面。该压榨带包括一个基体、一个棉絮层、和一个防重湿层，该防重湿层包含一个具有多个开口的非取向薄膜(non-oriented film)。该开口具有三维结构，每个开口具有一个湿纸幅侧端部和一个压辊侧端部。每个所述端部都具有一个孔(缝隙)，并且每个开口的湿纸幅侧端部的孔比开口的压辊侧端部的孔大。
优选地，每个开口都是漏斗形的并具有一个管状部分。
该非取向薄膜优选由尼龙制成，并且具有至少300％的断裂伸长率。
为了提高渗透性，该薄膜除了具有三维结构的开口以外的还具有平的开口。
该防重湿层的三维结构显示出高效的防重湿能力。
图1是根据本发明的压榨带的分解立体图；图2是根据本发明的压榨带的剖面图；图3是一个放大的剖面图，显示根据本发明的压榨带的内部的详细结构；图4是一个用于生产根据本发明的压榨带的针的尖端的放大的正面图；图5(A)-5(E)是放大的示意图，说明根据本发明的压榨带的防重湿层的开口的形成方法；图6(A)-6(B)是放大的剖面图，说明根据本发明的压榨带的防重湿层的开口的不同实施例；
图7是一个立体图，说明根据本发明的压榨带的制造方法；图8是一个立体图，说明根据本发明的压榨带的另一种制造方法；图9是一个立体图，说明根据本发明的压榨带的再一种制造方法；图10是用于确定根据本发明的压榨带的效果的装置的示意图；图11是用于确定根据本发明的压榨带的效果的另一种装置的示意图；图12是一个表格，说明根据本发明的压榨带的实施例与比较例的实验结果；图13是一个造纸机的压榨部的示意图；图14是压区的放大图，说明水份从湿纸幅中传输出去和返回湿纸幅的情况；以及图15是传统的压榨带的剖面图。
具体实施例方式
如图1和2所示，根据本发明的压榨带10包括一个基体30、由人造纤维制成的(多个)棉絮层20、以及一个防重湿层40，所有这些层通过针刺缠结结合成整体。
设置基体30的目的在于为压榨带提供强度，使用纺织纤维或带形体作为基体的材料，该带形体不通过纱线部件编织。
具有优良的抗磨、抗疲劳、抗伸长、抗结垢等性能的诸如羊毛这样的天然纤维或者诸如尼龙6、尼龙66这样的合成纤维可以用于基体30和棉絮层20。
在图1的压榨带10中，棉絮层20设置在防重湿层40与基体30之间。然而，在一个替代实施例中，防重湿层40和基体30可以彼此直接接触。
如图3所述(图3是图2的局部放大图)，开口44是防重湿层40中的多个类似的开口中的一个。
该防重湿层40最初是没有开口的薄膜。该薄膜通过针刺法与压榨带10的其它组成部分结合，在压榨带中人造纤维形成该棉絮层。
该防重湿层40在针刺过程中被打孔，并且该通过针刺法形成的这些开口具有壁42，该壁向重湿层40的一侧突出。在图3所示的情况下，壁42向下突出。这样，开口44具有一个三维结构，包括壁42、湿纸幅侧端部42a、和压辊侧端部42b。该壁42是逐渐变细(锥形)的，这样该开口是漏斗形的，其湿纸幅侧端部42a比压辊侧端部42b宽。
一个非取向薄膜被用于该防重湿层40。这里使用的术语“非取向”，并不意味着排除较小量(程度)的取向，因此其包括在薄膜的生产过程中由薄膜自身重量形成的取向，这是本领域技术人员所了解的。
另外，低吸水性的薄膜，例如聚乙烯、聚丙烯、聚乙二烯(polyvinylidene)、聚酯，或者例如尼龙或聚氨酯的吸水性薄膜，都可用作薄膜材料。
在这种情况下，最好选择具有高熔点的尼龙、聚氨酯、聚酯这样的材料作为薄膜材料，以便使薄膜具有足够的耐热性，以承受压榨带生产过程中可能包括的加热操作。
尼龙通常被用作棉絮层20和基体30的材料。在此情况下，最好也将尼龙用作防重湿层40的材料，以便在压榨带作为一个整体变湿时，协调压榨带各组成部分的伸长性能。
根据实验确定，当防重湿层40由尼龙材料制成时，其厚度最好在20至50μm，其断裂伸长率(elongation at break)最好大于等于300％。
根据材料的不同，断裂伸长率是不同的。断裂伸长率百分比优选如下对聚丙烯至少是300％，对聚乙二烯至少是200％，对聚酯至少是100％，对聚氨酯至少是400％。当在断裂伸长率小于这些下限的方向伸长时，可能发生撕裂。
图3箭头指示水的运动方向。当通过压辊施加压区压力时，水从湿纸幅传输到压榨带10，当压力施加在压区时，在通过防重湿层40的开口44后，来自湿纸幅接触侧的毛毡(压榨带)表面的水被传输到压榨带的压辊侧。由于开口44是锥形的，水被平稳(顺利)地传输。
当压榨带移出压区后，并且压区压力得到释放，容易出现重湿现象。然而，已经传输到防重湿层40的压辊侧的水被防重湿层40、以及开口的壁42挡住，而且因此，水难以传输到湿纸幅侧的棉絮层20。
在没有开口44的位置，水不能流过防重湿层40。而且，由于开口的压辊侧端部42b比开口的湿纸幅侧端部42a窄(小)，水也难以通过防重湿层40的开口44流向压榨带的湿纸幅侧。
在制造压榨带的过程中，开口44用图4所示的针通过图5(A)至图5(E)所示的方法在防重湿层40中形成。
针50具有一个尖锐的尖端51；以及一个本体，该本体的截面通常是多边形的。用于钩住和推动人造纤维的倒钩52a设置在针的本体的边缘(棱)52。根据本发明，最好将尽可能多的人造纤维推到防重湿层40中，以便使开口44的湿纸幅侧端部42a较大。
当倒钩52a被设置在针的两个或更多个边缘52时，可以获得良好的效果。如图4所示，针50具有一个三角形的截面，而倒钩52被设置在全部的三个边缘(棱)52上。
这些倒钩与尖端51间隔开。针在尖端51与最接近尖端51的倒钩52a之间的部分的长度优选为尖端长度53。
如图5(A)所示，人造纤维被放置在一个无孔的防重湿层40上。一根针50被推入人造纤维的顶部。针50的尖端51通过人造纤维并到达防重湿层40，如图5(B)所示。针50首先向下推动防重湿层40而不会立即刺透它。
随着针50继续向下，该防重湿层40被刺破，形成一个孔，如图5(C)所示，该孔具有一个压辊侧开口(端部)42b。
随着针50的尖端长度53前进的部分薄膜被向下推，形成一个管状部分46，该管状部分具有几乎一致的直径。
如图5(D)所示，随着针继续移动，倒钩52a钩住人造纤维并将其推入开口42。如果倒钩52a被设置在每个针的多个边缘(棱)，会有更多的人造纤维被推入防重湿层40的开口42。
随着人造纤维被针推入开口42，开口的壁42被向下推动，并形成一个锥形的结构，这样开口的一个侧端部42b小于湿纸幅侧端部42a，如图5(E)所示。在被向下推到一个预定位置后，针50抽回。然后防重湿层40横向(在图5(A)-5(E)中水平方向)移动通过一个预定距离，针50再次向下移动将人造纤维推入防重湿层40，重复上述动作。
通过使用用于防重湿层40的非取向薄膜，可以防止防重湿层围绕开口的湿纸幅侧端部42a和在开口的壁42出现严重的撕裂。这样可以防止开口44彼此连接，该连接可以导致较长的撕裂并最终损坏该薄膜。
另外，当使用非取向薄膜时，在开口中没有出现撕裂，即使在进行高密度的针刺时也是如此。薄膜自身具有弹性，可以吸收针刺时的震动。因此，针刺密度可以增加，结果可以达到提高棉絮层与薄膜结合效果。
另外，还确定在使用非取向薄膜作为防重湿层时，由于两个原因，可以获得优异的防重湿结构。首先，由于随着针将棉絮纤维推入开口使薄膜伸长，开口的湿纸幅侧端部与其压辊侧端部之间的距离较大。其次，在针抽回时开口的压辊侧端部收缩，使开口的压辊侧端部相对变小。
比较而言，当单轴取向薄膜或者双轴取向薄膜被用作防重湿层时，存在一个问题，开口和薄膜变得容易撕裂。就这一点而言，双轴取向薄膜优于单轴取向薄膜。然而，当针刺的条件变得剧烈时，双轴取向薄膜的开口倾向于撕裂。更特别地，根据对双轴取向薄膜的实验证明，当针刺密度超过100次/cm2时，开口会沿着薄膜的更高的伸展率的方向撕裂。
上述针刺操作可以通过针板(图中未显示)的垂直往复运动来进行，在针板上设置了许多类似的针50。这样，通过利用单一种类并具有单一密度的针50将人造纤维推入防重湿层40，就形成了开口44。
另一方面，在一个针板上设置不同种类的针也是可能的，这样可以获得造纸毛毡的不同性能，例如渗透性等。例如，为了获得理想的渗透性，有可能在一个针板上设置第一种类型的针和第二种类型的针，该第一种类型的针比其它的针更粗，其具有一个尖锐的尖端并且只沿着它的多边形截面的一个边缘具有倒钩，该第二种类型的针在所有的边缘都具有倒钩，如图4所示。在此情况下，在防重湿层中就形成了图3所示的具有三维结构的开口和基本上成二维的(平的)更大的开口。这样，就可以获得在一定程度上防止重湿同时具有优良的渗透性的压榨带。
开口44的结构可以通过选择具有适当的断裂伸长率的非取向薄膜来控制。如图6(A)和6(B)所示的防重湿层40都具有开口44，该开口通过图4所示的在其所有边缘(棱)52都具有倒钩52a的针形成。
在非取向薄膜具有大的断裂伸长率的情况下，如图6(A)所示，正如前面所述，通过针在紧邻开口的端部42b处形成开口的管状部分46。开口44包括一个管状部分46和一个锥形部分，从而具有一个漏斗形状，其有效地阻止水通过开口从压辊侧端部42b向湿纸幅侧端部42a流动。
如果非取向薄膜具有相对小的断裂伸长率，开口具有如图6(B)所示的这种锥形形状，并且没有与图6(A)中的部分46对应的管状部分。在此情况下，虽然通过针的倒钩将人造纤维推入开口，可以在防重湿层40中形成锥形的开口壁42，但是，该管状部分要么根本没有形成，要么长度非常短。在只考虑防重湿效果的情况下，图6(B)所示的开口结构不如图6(A)所示的开口结构。然而，例如在认为提高生产率很重要的情况下，图6(B)的结构也可以采用。
正如从前述内容可知，当在一个叠层上进行针刺时，其中该叠层包括设置在一个人造纤维层上的防重湿薄膜和在该防重湿层上的人造纤维层，该开口壁向下突出逐渐成为锥形，原因在于它们是在被下层的人造纤维支撑时形成的。防重湿层撕裂的情况很少，原因在于在针刺过程中传给薄膜的震动被下层的人造纤维减弱了。因此，该下层的人造纤维可以帮助形成开口44，其中湿纸幅侧端部开口42a大于压辊侧端部42b。
在制造根据本发明的压榨带10的过程中，在一层人造纤维被放置在基体30上以后，该人造纤维和基体通过针刺缠结结合成一整体，以便形成一个一体的组件，该组件包括一个基体30和一个压辊侧棉絮层20。然后，该一体的组件被翻转过来并形成湿纸幅侧(棉絮层)。
在这个过程中可以采用两种通用的模式。在一个模式中，一个防重湿层40和一层人造纤维被依次放置在基体30上，并通过针刺以缠结的方式与基体结合成整体。在另一种模式中，一层人造纤维被放置在一个防重湿层40上，然后该人造纤维层和防重湿层40通过针刺缠结结合成整体，这样形成一个预备层60(参见图7)。然后，该预备层60被放置在基体30上，并且这两个部件(即该预备层60和带有压辊侧棉絮层的基体)针刺缠结结合成整体。
另外，如图1所示的具有在防重湿层与基体30之间的棉絮层20的压榨带可以通过以下述方式制造在基体30上设置一层人造纤维，之后，在该层人造纤维上，设置防重湿层40，或者预备层60。
一个防重湿层40，或者预备层60，可以通过图7-图9中所述的任一种方法设置在一基体织物上。在这些图的每一个中，70代表一个材料辊，其上卷绕一防重湿层40，或者预备层60，而80代表被基体30跨越的拉伸辊。
图7显示一种制造方法，该方法包括提供一个防重湿层40或者预备层60的步骤，二者在与机器交叉的方向(CMD)具有与基体30大致相同的宽度。防重湿层40、或者预备层60的一端首先被固定到基体30上。然后，随着基体30通过拉伸辊的转动而移动，防重湿层40、或者预备层60被从材料辊70拉出，这样防重湿层40或者预备层60被设置在基体30上。该防重湿层或者预备层在其与固定于基体30的端部基本相同的位置被切断，这样该层具有与基体几乎相同的长度。然后，该切割端也固定到基体上。
在图8和图9所示的制造方法中，防重湿层40、或者预备层60的宽度远远小于与机器交叉的方向上的基体的宽度。
如图8所示，有可能以平的螺旋的方式缠绕防重湿层40或者预备层60，层40或60从材料辊沿着与基体30的机器方向不同但几乎平行的方向延伸。
在另一方面，如图9所示，也可能将防重湿层40或者预备层60沿着与基体30的与机器交叉的方向不同但几乎平行的方向放置。在这种情况下，优选只使用防重湿层40，而不将其与预备层60结合。更特别的，该防重湿层40从供料辊70退卷并越过该基体从一边到另一边来回移动，同时通过转动拉伸辊80移动基体。当到达基体的每个侧边时，防重湿层40的方向被翻转。重复该动作直到基体被覆盖。在此情况下，通过在基体30的边缘翻转部分的重量，防重湿层40被固定在基体30上。显然，该防重湿层40应当按一定角度被覆盖在基体上，以便该防重湿层覆盖住整个基体30。
如前所述，优选将一个原来没有开口的薄膜缠绕或者覆盖在基体上，以形成防重湿层40。然而，也可以按照需要提高造纸用压榨带的渗透性。在此情况下，可以采用一种制造方法，该方法包括只对防重湿层40进行针刺和打孔的步骤。
很显然，可以对该制造方法进行其它修改和变化，上述方法只是说明性的。
实施例进行实验以便确定本发明的造纸压榨带的效果。
为了给实施例和比较例建立相等的条件，所有的压榨带的基本结构如下基体尼龙单丝加捻的纱的平织织物，基本重量(basic weight)300g/m2；棉絮层尼龙6人造纤维，总的基本重量(total basic weight)550g/m2；针刺密度1000次/cm2；针尖端51的R＝0.075mm(在尖端处)；三角形截面；在每个边缘(棱)52形成有倒钩52a。
实施例1防重湿层40由尼龙制成的非取向薄膜；断裂伸长率500％；厚度25；开口44的形状漏斗形；
渗透率5cc/cm2/sec实施例2防重湿层40由尼龙制成的非取向薄膜；断裂伸长率300％；厚度25；开口44的形状漏斗形；渗透率6cc/cm2/sec比较例1防重湿层40尼龙双轴取向薄膜；断裂伸长率125％；厚度25；开口44的形状漏斗形；但是在薄膜的取向方向发现裂纹，该裂纹没有大到连接两个开口44的程度；渗透率10cc/cm2/sec比较例2防重湿层40尼龙单轴取向薄膜；断裂伸长率45％；厚度25；开口44的形状漏斗形，但是在薄膜的取向方向发现大裂纹，由于该裂纹使两个开口44连接起来；
渗透率15cc/cm2/sec在这些压榨带制造以后，使用图10和图11所示的装置进行实验，每个装置具有一对压辊P、一个上侧压榨带110、一个下侧压榨带10(120)、一个吸收管SC、和一个喷淋管口SN。
在这两个装置中，实施例和比较例的压榨带都被用作下侧压榨带120，比较例1的压榨带被用作上侧压榨带110。
图10和图11所示的装置的一个压榨带的速度都是500m/min，压力为100kg/cm2。
在图10所示的装置中，当湿纸幅移出压区时，其在下侧压榨带120上传送。发生了重湿的湿纸幅的水含量可以通过在压区出口测量湿纸幅的水含量来获得，当湿纸幅移出压区并在下侧压榨带120上传输后被传输到该压区出口。
图11所示的装置具有一个大的面积，在该面积上下侧压榨带120与压辊接触，并且移出压区的湿纸幅与压榨带120接触和110接触的时间非常短。在此，通过在湿纸幅移出压区后立即测量湿纸幅的水含量，可以获得发生了轻微重湿的湿纸幅的水含量。
通过确定由图10的装置测量的水含量与由图11的装置测量的水含量之间的差异，可以对重湿进行评价。在评价过程中，当两个测量的水含量之间的差异小于0.5％时，认为没有发生重湿，当水含量之间的差异大于0.5％时，认为发生了重湿。
如图12所汇总的，根据实验的结果显示，本发明的造纸压榨带尽管结构相对简单，但有效地抑止了重湿，并另外显示出优异的性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种造纸用压榨带，具有一个湿纸幅接触表面和一个压辊接触表面，所述压榨带包括一个基体、一个棉絮层、和一个防重湿层，所述防重湿层包含一个具有多个开口的非取向薄膜，所述开口具有三维结构，每个开口都具有一个湿纸幅侧端部和一个压辊侧端部，每个所述端部具有一个孔，并且每个所述开口的湿纸幅侧端部的孔比所述开口的压辊侧端部的孔大。
2.根据权利要求1所述的压榨带，其中每个所述开口均为漏斗形并具有一个管状部分。
3.根据权利要求1所述的压榨带，其中所述非取向薄膜由尼龙制成，并且具有至少300％的断裂伸长率。
4.根据权利要求2所述的压榨带，其中所述非取向薄膜由尼龙制成，并且具有至少300％的断裂伸长率。
5.根据权利要求1所述的压榨带，其中所述薄膜除了具有三维结构的开口以外还具有平的开口。
6.根据权利要求2所述的压榨带，其中所述薄膜除了具有三维结构的开口以外还具有平的开口。
7.根据权利要求3所述的压榨带，其中所述薄膜除了具有三维结构的开口以外还具有平的开口。
8.根据权利要求4所述的压榨带，其中所述薄膜除了具有三维结构的开口以外还具有平的开口。
全文摘要
本发明涉及一种造纸用压榨带，该压榨带包括一个基体、一个棉絮层、和一个防重湿层，该防重湿层包含一个非取向薄膜，所有上述部件通过针刺缠结结合成整体。该防重湿层包括具有三维结构的开口，该开口的湿纸幅侧端部的孔比压辊侧端部的孔大。该压榨带在保持除水能力的同时显示出优异的防重湿效果。
文档编号D21F7/08GK1525003SQ200410003190
公开日2004年9月1日 申请日期2004年2月26日 优先权日2003年2月26日
发明者下平益史, 之, 小田浩之, 小林靖彦, 彦, 明, 鬼久保明 申请人:市川毛织株式会社