МНОГОСЛОЙНАЯ ФОРМОВОЧНАЯ ТКАНЬ, СОСТОЯЩАЯ ИЗ ДВУХ СИСТЕМ ОСНОВНЫХ НИТЕЙ С ТРЕХНИТОЧНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ Российский патент 2009 года по МПК D03D13/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к бумажному производству. В частности, настоящее изобретение относится к формовочным тканям для формовочной части бумагоделательной машины.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Одним из процессов в технологии бумажного производства является процесс формирования волокнистого целлюлозного полотна путем осаждения волокнистой пульпы, то есть водной дисперсии волокон целлюлозы, на движущуюся формовочную ткань в формовочной части бумагоделательной машины. При этом большое количество воды отводится из пульпы через формовочную ткань так, что на поверхности формовочной ткани остается волокнистое целлюлозное полотно.

Сформированное таким образом волокнистое целлюлозное полотно поступает из формовочной части в прессовую часть, включающую ряд прессующих валков. В прессовой части волокнистое полотно пропускают между валками пресса, при этом полотно поддерживается прессовой тканью или, как часто имеет место, размещается между двумя такими прессовыми тканями. В зазоре между валками пресса волокнистое полотно подвергается силам сжатия, под действием которых происходит отжим воды из полотна и слипание целлюлозных волокон в полотне с превращением целлюлозно-волокнистого полотна в бумажное полотно. Вода, отжатая из волокнистого полотна, переходит в прессовую ткань или ткани и в идеальном случае в бумажное полотно не возвращается.

На последнем этапе бумажный лист поступает в сушильную часть, включающую по меньшей мере один ряд вращающихся сушильных барабанов или цилиндров, нагреваемых изнутри паром. В сушильной части сформированный бумажный лист перемещается по волнообразной траектории последовательно вокруг ряда барабанов с помощью сушильной ткани, которая удерживает бумажное полотно на поверхности барабанов. При этом под действием нагретых барабанов содержание воды в бумажном листе в результате испарения уменьшается до желаемого уровня.

Очевидно, что формовочная, прессовая и сушильная ткани, используемые в бумагоделательной машине, имеют вид бесконечных (т.е. выполненных в виде замкнутой петли) лент и выполняют функцию конвейера. Также очевидно, что изготовление бумаги представляет собой непрерывный процесс, который идет со значительной скоростью, т.е. в формовочной части волокнистую пульпу непрерывно осаждают на формовочную ткань, а только что полученное бумажное полотно на выходе из сушильной части непрерывно сматывают в рулоны.

Существуют различные способы получения текстильных тканей. Например, они могут быть получены путем создания ткани в виде бесконечной ленты или путем плоского ткачества с последующим образованием бесконечной петли со швом.

Настоящее изобретение относится, в частности, к формовочным тканям, используемым в формовочной части бумагоделательных машин. Формовочные ткани играют важную роль в процессе изготовления бумаги. При этом одна из функций, как было указано выше, заключается в том, что с их помощью формуют бумажное изделие и переносят его в прессовую часть.

Помимо этого, однако, функциями формовочных тканей также является удаление воды (дренирование) и формирование бумажного полотна. Структура формовочных тканей должна быть такова, чтобы они, с одной стороны, пропускали воду (т.е. имели бы регулируемую скорость дренирования), а с другой стороны, предотвращали прохождение волокон и других твердых частиц вместе с водой через ткань. При этом, если дренирование происходит слишком быстро или слишком медленно, то страдает качество бумажного полотна и снижается производительность бумагоделательной машины, поэтому для регулирования скорости дренирования внутри формовочной ткани образуют пустоты для отвода воды, называемые объемом пор.

В настоящее время имеется широкий ассортимент формовочных тканей различных типов, удовлетворяющих требованиям бумагоделательных машин, для установки на которые они предназначены, для изготовления соответственно различных сортов бумаги. В общем случае формовочные ткани имеют ткань основы, обычно тканную из моноволокна, которая может быть однослойной или многослойной. Применяемые при производстве формовочных тканей нити обычно экструдируют из какой-нибудь синтетической полимерной смолы, например полиамидной или полиэфирной смолы, как хорошо известно специалистам в области тканей для бумагоделательных машин.

Структура формовочных тканей помимо всего прочего представляет собой компромиссное решение между несущей способностью ткани как подложки для волокна и ее прочностью. Известно, что структура мелкоячеистых тканей позволяет обеспечить желаемые свойства поверхности формируемого бумажного полотна, однако такая структура может иметь недостаточную прочность, в результате чего снижается срок ее службы. С другой стороны, структура крупноячеистых тканей обеспечивает прочность ткани и длительный срок службы за счет ухудшения ее несущих свойств как подложки для волокна. С тем, чтобы минимизировать недостатки таких компромиссных решений, а также оптимизировать как несущие свойства ткани, так и ее прочность, были разработаны многослойные ткани. Например, в двухслойных и трехслойных тканях формовочная сторона выполняет функцию основы для волокна, в то время как сторона износа обеспечивает прочность ткани и служит для дренирования.

Кроме того, трехслойная структура ткани позволяет ткать формовочную поверхность ткани отдельно от поверхности износа, что обеспечивает как высокий уровень несущей способности ткани как подложки для волокна, так и оптимальный внутренний объем пор. Таким образом, трехслойные ткани имеют улучшенные дренажные свойства по сравнению с двухслойными тканями.

По существу, трехслойные ткани состоят из двух слоев: формовочного слоя и слоя износа, соединенных вместе посредством соединительных нитей. При этом важно качество соединения, поскольку оно обеспечивает целостность всей ткани. Существует ряд проблем, возникающих при использовании подобных тканей. Во-первых, в процессе эксплуатации ткани возникает смещение ее слоев относительно друг друга, что с течением времени приводит к разрушению ткани. Во-вторых, соединительные нити могут разрушать структуру формовочного слоя, что приводит к появлению на бумаге отпечатков. Возможные подходы к решению указанных проблем описаны в патенте US 4,501,303, содержание которого приведено в настоящем описании путем ссылки.

Создание трехслойных тканей с использованием двухниточного соединения позволило одновременно улучшить как целостность структуры получаемой ткани, так и свойства ткани в качестве основы для формирования бумажного полотна. Указанная пара соединительных нитей вплетена в структуру ткани с использованием различных ткацких узоров и последовательностей чередования нитей, см. патенты US 5,826,627 и US 5,967,195, содержание которых приведено в настоящем описании по ссылке.

Настоящее изобретение относится к формовочной ткани, имеющей трехслойную тканую структуру, сформированную с использованием трехниточного соединения, при этом указанная структура позволяет обеспечить требуемое соотношение между несущей способностью ткани как подложки для волокна и ее прочностью.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, настоящее изобретение представляет собой формовочную ткань, применяемую в формовочной, прессовой и сушильной частях бумагоделательных машин.

Предлагаемая формовочная ткань имеет трехслойную структуру ткани, сформированную с использованием трех соединительных нитей, проходящих в направлении, перпендикулярном направлению движения ткани в машине. Для обеспечения требуемого соотношения между несущей способностью ткани как подложки для волокна и ее прочностью трехниточное соединение ткут с получением полотняного переплетения в верхнем слое. Указанное трехниточное соединение увеличивает потенциальную поддерживающую способность формовочной стороны благодаря увеличению числа поддерживающих нитей и уменьшению расстояния между указанными нитями, которые проходят в направлении, перпендикулярном направлению движения ткани в машине, и служат опорой для волокон, предпочтительно ориентированных в направлении движения ткани в машине. Дополнительно использование трехниточного соединения позволяет повысить разнообразие геометрических форм отверстий на поверхности ткани и таким образом уменьшить вероятность образования так называемых диагональных отпечатков, оставляемых на бумажном полотне в местах дренирования тканью с такой структурой.

Дополнительно в соответствии с настоящим изобретением увеличивается количество точек соединения слоев ткани, что приводит к улучшению качества их соединения. В такой структуре ткани уменьшается относительное смещение слоев ткани, возникающее при натяжении ткани при ее эксплуатации, а также увеличивается стойкость ткани к внутреннему износу соединительных нитей.

Согласно изобретению ткань представляет собой формовочную ткань, имеющую верхний слой и нижний слой, каждый из которых состоит из основных нитей (проходящих в направлении движения ткани в машине) и уточных нитей (проходящих в направлении, перпендикулярном направлению движения ткани в машине), а также тройку уточных соединительных нитей, которые переплетены с основными нитями верхнего и нижнего слоев. Указанное трехниточное соединение образует полотняное переплетение в верхнем слое, соответствующее с внешней стороны рисунку переплетения основных и уточных нитей, в результате чего ткань оставляет меньше следов на бумажном полотне, и при этом обеспечивается высокий уровень несущей способности ткани как подложки для бумажного полотна.

В предпочтительном варианте выполнения трехслойная формовочная ткань имеет формовочную сторону, сформированную из первой системы основных нитей, проходящих в направлении движения ткани в машине, и первой системы уточных нитей, проходящих в направлении, перпендикулярном направлению движения ткани в машине, и сторону износа, сформированную из второй системы основных нитей, проходящих в направлении движения ткани в машине, и второй системы уточных нитей, проходящих в направлении, перпендикулярном направлению движения ткани в машине, при этом указанные системы нитей соединены между собой посредством трехниточной соединительной системы с образованием составной ткани.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения ткань содержит два слоя основных нитей и два или более слоев уточных нитей, которые соединены между собой трехниточной соединительной системой. При этом три соединительные нити переплетены с основными и уточными нитями с образованием ткацкого узора с применением от 3 до 10 ремизок.

Далее нити в трехниточном соединении могут непрерывно следовать друг за другом или чередоваться. Нити указанной тройки могут быть переплетены таким образом, чтобы не нарушать рисунка полотняного переплетения в верхнем слое. Кроме того, между каждыми соединительными тройками нитей могут быть вплетены одна, две или более нитей утка. Одна или более нитей из тройки соединительных нитей может пересекать одну или более основную нить в нижнем слое или образовывать частично полотняное переплетение в нижнем слое, или переплетаться с уточными нитями в соответствии с узором ткани. Если рассматривать тройку соединительных нитей как "виртуальную" составную основную нить, соотношение между количеством уточных нитей в верхнем и нижнем слоях предпочтительно составляет 1:1, 2:1, 3:1, 3:2, 4:3 или 5:4.

Далее следует подробное описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для более полного понимания изобретения в последующем описании сделаны ссылки на чертежи, на которых:

на фиг.1 схематически показан в поперечном сечении профиль тройки нитей в узоре ткани в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.2 показан в поперечном сечении а) профиль основных нитей и б) профиль уточных нитей для ткани, сотканной в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.3 показан а) вид с формовочной стороны и б) вид со стороны износа ткани, сотканной в соответствии с настоящим изобретением.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение представляет собой трехслойную формовочную ткань, сотканную с использованием по меньшей мере двух систем основных нитей и двух или более слоев уточных нитей. Первая система основных нитей переплетена с первой системой уточных нитей. Вторая система основных нитей переплетена со второй системой уточных нитей. Дополнительно между первой и второй системами уточных нитей может быть введена третья система уточных нитей, при этом системы могут быть расположены одна под другой или смещены относительно друг друга. При этом слои составной трехслойной ткани соединены между собой при помощи тройки соединительных нитей, которые проходят сверху и снизу как первой, так и второй системы основных нитей, а также между двумя системами уточных нитей. Преимуществом использования предлагаемой структуры трехслойной ткани является возможность получения полотняного переплетения на формовочной поверхности ткани, с тем, чтобы минимизировать количество отпечатков на бумажном листе, а также обеспечить высокий уровень несущей способности ткани как подложки для волокна. Поэтому указанная тройка соединительных нитей вплетена таким образом, чтобы обеспечить на поверхности полотняное переплетение. Указанная тройка соединительных нитей дополнительно выполняет роль несущих нитей на формовочной стороне ткани, контактирующей с листом бумаги.

На фиг.1 схематически показан в поперечном сечении профиль тройки соединительных нитей в ткацком переплетении, выполненном в соответствии с настоящим изобретением. Как показано на фиг.1, три соединительные нити 100, 110, и 120 вплетены между верхним слоем (формовочной стороной, т.е. стороной, контактирующей с листом бумаги) и нижним слоем (стороной износа, т.е. машинной стороной) с образованием в верхнем слое полотняного переплетения.

Соединительные нити в тройке могут быть переплетены с одной, двумя или более проходящими последовательно одна за другой основными нитями в полотняном переплетении (например, в переплетении на две ремизки, три ремизки, четыре ремизки или пять ремизок). Аналогично ткацкий рисунок нижнего слоя ткани может иметь 3, 4, 6, 7, 8, 9 основных нитей в каждом раппорте ткацкого переплетения.

В одном варианте реализации изобретения в ткацком переплетении, выполненном на 5 ремизках, тройка соединительных нитей следует в различных последовательностях, например 2-2-1, 2-2-1 или 2-2-1, 1-2-2. При этом в последовательности 2-2-1 первая соединительная нить образует полотняное переплетение с двумя верхними основными нитями, следующая за ней соединительная нить также переплетена с двумя верхними основными нитями, в то время как последняя соединительная нить переплетена только с одной верхней основной нитью. Подобно этому для переплетения на 6 ремизках тройка соединительных нитей может следовать в последовательностях 2-2-2, 2-2-2; 3-2-1, 1-2-3 или 1-2-3, 1-2-3. Настоящее изобретение не ограничивается рассмотренными узорами ткацких переплетений и может включать другие виды узоров.

Настоящее изобретение представляет собой формовочную ткань, имеющую трехслойную тканную структуру, полученную с использованием тройки соединительных нитей. Тройку соединительных нитей предпочтительно используют в сочетании с двумя слоями основных нитей и двумя или более слоями уточных нитей. При этом тройка соединительных нитей вплетена в ткацкий узор с применением от 3 до 10 ремизок. Дополнительно нити в тройке соединительных нитей могут непрерывно следовать друг за другом или чередоваться. Как уже было отмечено со ссылкой на фиг.1, нити указанной тройки переплетены в узоре с получением полотняного переплетения в верхнем слое. Дополнительно между каждыми соединительными тройками нитей могут быть вплетены одна, две или более нитей утка. Одна или более нитей из тройки соединительных нитей может пересекать одну или более основную нить в нижнем слое, или образовывать частично полотняное переплетение в нижнем слое, или поочередно переплетаться с уточными нитями в соответствии с узором ткани. Если рассматривать тройку соединительных нитей как "виртуальную" составную уточную нить, соотношение между количеством уточных нитей в верхнем и нижнем слоях предпочтительно составит 1:1, 2:1, 3:1, 3:2, 4:3 или 5:4.

Для обеспечения требуемого соотношения между несущей способностью ткани как подложки для волокна и ее прочностью тройку соединительных нитей ткут с получением полотняного переплетения в верхнем слое. Указанная тройка соединительных нитей увеличивает потенциальную несущую способность формовочной стороны благодаря увеличению числа поддерживающих нитей и уменьшению расстояния между указанными нитями, которые проходят в направлении, перпендикулярном направлению движения ткани в машине, и служат опорой для волокон, предпочтительно ориентированных в направлении движения ткани в машине. Дополнительно использование тройки соединительных нитей позволяет повысить разнообразие геометрических форм отверстий на поверхности ткани и таким образом уменьшить вероятность образования так называемых диагональных отпечатков, оставляемых на бумажном полотне в местах дренирования тканью с рассматриваемой структурой.

Еще одно преимущество настоящего изобретения заключается в увеличении количества точек соединения слоев ткани, что приводит к улучшению качества соединения указанных слоев ткани.

Предлагаемая конструкция ткани позволяет также уменьшить относительное смещение слоев ткани, возникающее при натяжении ткани во время эксплуатации, а также увеличить стойкость ткани внутреннему износу соединительных нитей.

На фиг.2 показан в разрезе а) профиль основных нитей и б) профиль уточных нитей для ткани, сотканной в соответствии с настоящим изобретением. На фиг.3 показан а) вид с формовочной стороны и б) вид со стороны износа ткани, сотканной в соответствии с настоящим изобретением. Узор полотняного переплетения поверхности формовочной стороны показан на фиг.3, а.

Эксперименты с образцами тканей показали, что с целью увеличения количества опорных точек при формировании бумажного полотна диаметры тройки соединительных нитей должны предпочтительно быть по меньшей мере на 0,01 мм меньше, чем наибольший диаметр основных нитей со стороны, контактирующей с бумагой. Например, если диаметр верхних основных нитей составляет 0,13 мм, диаметр каждой соединительной нити должен быть не больше 0,12 мм.

Ткань, полученная в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно содержит моноволоконные нити, предпочтительно из полиэфира, полиамида или других полимеров, таких как полибутилен терефталат (РВТ) или полиэтилен нафталат (PEN). Также могут применяться двухкомпонентные нити или нити, содержащие нить-сердцевину, окруженную оболочкой. Специалисту в данной области техники понятно, что могут быть использованы любые сочетания полимеров для любых нитей. Продольные и поперечные нити могут иметь круглую форму поперечного сечения одного или нескольких различных диаметров. Дополнительно к круглой форме поперечного сечения одна или более нитей может иметь другую форму поперечного сечения, например прямоугольную или некруглую форму.

Таким образом, использование тройки соединительных нитей в структуре ткани обеспечивает три основных преимущества: 1) увеличивается потенциальная несущая способность ткани как подложки для бумажного волокна, 2) уменьшается вероятность того, что ткань будет оставлять следы (отпечатки) на формируемом бумажном листе в местах, по которым происходит дренирование, в результате образования множества отверстий на поверхности ткани, наличие которых позволяет устранить тенденцию к формированию диагональных структур в верхнем слое ткани, и 3) увеличение количества соединительных точек, которое позволяет улучшить соединение слоев ткани.

Специалисту в данной области техники понятно, что возможны модификации настоящего изобретения без выхода за пределы его объема. Следующая далее формула охватывает такие случаи.

Изобретение относится к формовочным тканям для формовочной части бумагоделательной машины. Ткань имеет верхний и нижний слои основных нитей, проходящих в направлении движения ткани в машине, и уточных нитей, проходящих в направлении, перпендикулярном направлению движения ткани в машине, а также тройку соединительных нитей, проходящих в направлении, перпендикулярном направлению движения ткани в машине, и переплетенных с верхним и нижним слоями ткани. Тройка соединительных нитей обеспечивает получение полотняного переплетения в верхнем слое, что уменьшает степень маркируемости бумажного полотна формовочной тканью и улучшает несущую способность формовочной ткани как подложки для волокон. 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Ткань для бумагоделательных машин, содержащая первый слой, сформированный из первой системы основных нитей и первой системы уточных нитей, причем указанные основные нити проходят в направлении движения ткани в машине (MD) и переплетены с уточными нитями, проходящими в направлении, перпендикулярном направлению движения ткани в машине (CD);

второй слой, сформированный из второй системы основных нитей и второй системы уточных нитей, причем указанные основные нити проходят в направлении движения ткани в машине и переплетены с уточными нитями, проходящими в направлении, перпендикулярном направлению движения ткани в машине; и

систему уточных соединительных нитей в виде тройки переплетенных нитей, соединяющих первый слой со вторым слоем, с формированием составной трехслойной ткани.