Прессовальная ткань
Настоящее изобретение относится к прессовальной ткани, имеющей предотвращающий повторное смачивание холст или "барьер" по отношению к внутренней структуре прессовальной ткани, и к способу изготовления такой ткани. Прессовальная ткань содержит несущую структуру-основу, слой прочеса, прикрепленный к несущей структуре-основе. Указанный слой прочеса содержит плавленый слой, который действует как барьер, предотвращающий повторное смачивание. Способ изготовления прессовальной ткани, имеющей барьер, предотвращающий повторное смачивание, включает следующие операции: обеспечение наличия несущей структуры-основы, наложение на несущую структуру-основу, по меньшей мере, одного слоя прочеса, плавление слоя прочеса для создания плавленого слоя, наложение на плавленый слой, по меньшей мере, одного слоя прочеса. Второй вариант способа предусматривает обеспечение наличия ленты из волокна прочеса, отдельной относительно несущей структуры-основы, плавление, по меньшей мере, части ленты из прочеса для создания на ней плавленого слоя, который действует как барьер, предотвращающий повторное смачивание, и прикрепление ленты из прочеса к несущей структуре-основе. Для создания барьера не требуются наружные материалы. Технический результат - существующий материал модифицируют, создавая естественный барьер, который предупреждает миграцию воды назад на поверхность прессовальной ткани. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 1 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к области тканей для бумагоделательных машин, в частности к прессовальным тканям, имеющим барьер, предотвращающий повторное смачивание.
Уровень техники
В процессе бумажного производства образуют целлюлозное волокнистое полотно, осаждая волокнистую жидкую массу, т.е. водную дисперсию целлюлозных волокон, на движущуюся формовочную ткань в формовочной части бумагоделательной машины. Из жидкой массы сквозь формовочную ткань уходит большое количество воды, покидая целлюлозное волокнистое полотно, находящееся на поверхности формовочной ткани.
Затем полученное целлюлозное полотно перемещается из формовочной части в прессовую часть, в которой имеется ряд зазоров между прессовыми валами. Целлюлозное волокнистое полотно, несомое прессовальной тканью или, как часто бывает, помещенное между двумя прессовальными тканями, проходит через эти зазоры, подвергаясь сжатию, в результате чего вода из него отжимается, и целлюлозные волокна в полотне слипаются друг с другом, превращая целлюлозное волокнистое полотно в бумажный лист. Вода впитывается прессовальной тканью или тканями и в идеальном случае не возвращается в бумажный лист.
В заключение бумажный лист попадает в сушильную часть, включающую по меньшей мере один ряд вращающихся сушильных барабанов или цилиндров, нагреваемых изнутри паром. Полученный бумажный лист направляется по серпантинной траектории последовательно вокруг каждого барабана с помощью сушильной ткани, плотно прижимающей бумажный лист к поверхности барабанов. Нагретые барабаны уменьшают содержание воды в бумажном листе до желательного уровня за счет ее испарения.
Известно, что формовочная, прессовальная и сушильная ткани для бумагоделательной машины имеют вид бесконечных петель и действуют как конвейеры. Также известно, что изготовление бумаги - это непрерывный процесс, который идет со значительной скоростью, т.е. в формовочной части волокнистую жидкую массу непрерывно осаждают на формовочную ткань, а полученный бумажный лист после выхода из сушильной части непрерывно сматывают в рулоны.
Настоящее изобретение относится в особенности к прессовальным тканям, используемым в прессовой части. Прессовальные ткани играют важную роль в процессе изготовления бумаги. Одна из их функций, как указано выше, заключается в том, что они служат опорой бумажному изделию и обеспечивают его перенос через зазоры между прессовыми валами.
Прессовальные ткани также участвуют в окончательной отделке поверхности бумажного листа, т.е. они должны иметь гладкие поверхности и равномерно эластичную структуру, чтобы при прохождении между прессовыми валами поверхность бумаги получалась гладкой и без отпечатков.
Наиболее важным является, пожалуй, тот факт, что прессовальные ткани впитывают большое количество воды, отжатой из мокрой бумаги прессовыми валами. Поэтому в прессовальной ткани должно иметься свободное пространство или пустоты для заполнения водой, а ткань должна иметь достаточную водопроницаемость в течение всего срока службы. Кроме того, прессовальные ткани должны удерживать выступившую из мокрой бумаги воду, не давая ей возвращаться в бумагу и снова смачивать ее на выходе из прессовых валов.
Существует большое разнообразие типов современных прессовальных тканей, удовлетворяющих требованиям бумагоделательных машин, на которые они устанавливаются для изготовления определенных сортов бумаги. В общем случае они включают тканую ткань-основу, к которой путем иглопробивания прикреплен прочес тонкого нетканого волокнистого материала. Ткань-основа может быть соткана из одноволоконных, сложенных одноволоконных, многоволоконных или сложенных многоволоконных нитей и может быть однослойной и многослойной или слоистой. Нити обычно получают экструзией синтетических полимерных смол, таких как полиамидные и полиэфирные смолы, использование которых для этой цели известно специалистам по тканям для бумагоделательных машин.
Сами тканые ткани-основы могут быть различных видов. Например, они могут быть получены бесконечным ткачеством или плоским ткачеством с последующим образованием бесконечной петли с тканым швом. Альтернативно, они могут быть изготовлены с помощью способа, известного как модифицированное бесконечное ткачество, в котором поперечные кромки ткани-основы имеют шовные петли, образованные нитями, расположенными по ходу бумаги в машине. В этом способе нити, расположенные по ходу бумаги в машине, непрерывно пропускают вперед и назад между поперечными кромками ткани, поворачивая назад на каждой кромке с образованием шовной петли. Полученной таким образом ткани-основе придают бесконечную форму при ее установке в бумагоделательную машину, поэтому такие ткани называют сшиваемыми на машине тканями. Для придания ткани бесконечной формы две поперечные кромки сводят друг с другом так, что шовные петли на них перемежаются между собой с образованием встречно-гребенчатой структуры, а сквозь проход, образованный перемежающимися шовными петлями, пропускают шпильку или стержень.
Кроме того, тканые ткани-основы могут быть сделаны слоистыми, если поместить одну ткань-основу внутрь бесконечной петли, образованной другой, и соединить их вместе, пропуская через обе ткани-основы прочес штапельного волокна путем иглопробивания. Одна ткань-основа или обе ткани-основы могут быть сшиваемыми на машине тканями.
Когда бумажный лист вместе с одной или несколькими прессовальными тканями входит в зазор между прессовыми валами, вода выдавливается из бумажного листа в прочес на поверхности прессовальной ткани и проходит через эту ткань в пустоты ткани-основы. Некоторое количество воды проходит через заднюю сторону прессовальной ткани в пустоты, имеющиеся на поверхности прессового вала. Некоторое количество воды течет внутри прессовальной ткани в продольном направлении (направлении хода бумаги в машине) или в противоположном направлении. Соотношение потоков в этих направлениях зависит, например, от скорости машины, от структуры ткани и от ее способности удерживать воду, вышедшую из листа.
Было выдвинуто несколько теорий, объясняющих явления, происходящие в бумажном листе и в прессовальной ткани, когда они проходят вместе между прессовыми валами. Давление, прикладываемое в зазорах к бумажному листу и к прессовальной ткани, одинаково, однако гидродинамическое давление в листе значительно выше, чем в прессовальной ткани. Эта разность давлений обеспечивает движущую силу для перемещения воды из листа в прессовальную ткань и сквозь нее.
Минимальная толщина листа и прессовальной ткани достигается, скорее всего, одновременно и приблизительно вблизи среднего зазора. Считается, что в этот момент лист является наиболее сухим. Затем начинается расширение как листа, так и прессовальной ткани. В процессе этого расширения в поверхностном слое прессовальной ткани и в бумажном листе, которые были сжаты до минимальной толщины, создается вакуум. Вода вытекает из внутреннего и нижнего слоев прессовальной ткани на ее поверхностный слой и далее попадает в лист, восстанавливая равенство давления. На этой фазе создается движущая сила, обеспечивающая повторное смачивание бумажного листа.
В известных прессовальных тканях поверхностный слой, обращенный к бумажному полотну, обычно делается значительно менее плотным, чем структура ткани на задней стороне, причем иногда используют продольно ориентированное волокно прочеса на обращенной к бумажному листу поверхности прессовальной ткани. Значительное количество воды все еще остается внутри прессовальной ткани и может снова перейти во влажный бумажный лист, когда механическое давление на лист/прессовальную ткань после прохождения ими среднего зазора уменьшается. Когда лист и прессовальная ткань расширяются (восстанавливают толщину), как в прессовальной ткани, так и в бумажном листе создается вакуум. Этот вакуум в бумажном листе будет больше, чем в прессовальной ткани, что обусловливает создание двухфазового потока - воздуха и воды - в прессовальную ткань и из нее в бумажный лист. На этой стадии имеется три возможных механизма, которые могут вызывать повторное смачивание: перепад давления, создаваемый между прессовальной тканью и бумажным листом благодаря расширению; расщепление пленки, имеющее место, когда бумажный лист и прессовальная ткань разделяются после выхода из зазора между прессовыми валами; и капиллярное перетекание воды между бумагой и прессовальной тканью.
Согласно теории, повторное смачивание сводится к минимуму, если увеличить сопротивление просачиванию через поверхность раздела. Это значит, что более предпочтительны структуры с малыми капиллярами (отверстиями/пустотами).
Попытки решения проблемы повторного смачивания были сделаны в решениях, описанных в указанных ниже документах.
В патенте США N 5372876 описан фетр с гидрофобным слоем для бумажного производства. Фетр состоит из ткани-основы, слоя, управляющего течением воды, и верхнего и нижнего слоев прочеса. Управляющий слой обрабатывают гидрофобным химическим составом.
В патенте США N 5232768 описана обезвоживающая прессовальная ткань, содержащая поверхностный слой с высоким сопротивлением течению жидкости. Барьер сформирован из дополнительных тканей, нитей, пены и т.п., добавленных в структуру прессовальной ткани.
В патенте США N 5204171 описана прессовальная ткань, которая содержит несущую ткань, первый слой нетканых волокон, прикрепленный к несущей ткани путем перевязки, блокирующий слой из плоских нитей, нанесенный на первый слой, и второй слой из нетканых волокон, нанесенный на блокирующий слой и прикрепленный к прессовальному фетру путем перевязки.
В патенте США N 4199401 описана прессовальная ткань, которая содержит волокнистый наружный слой, включающий прочес из грубых волокон, волокнистый нижний слой, включающий прочес из относительно тонких волокон, прикрепленный к наружному слою, и усиливающую ткань-основу. Грубые и тонкие волокна отличаются по меньшей мере на 5,0 денье.
В патенте США N 3840429 описано использование мембраны, предупреждающей повторное смачивание, которая замедляет перенос воды между прессовальной тканью и бумагой или управляет им. Мембрана проходит через зазор между прессовыми валами, находясь между прессовальной тканью и бумагой. Мембрана является гидрофобной, что предотвращает возврат воды из прессовальной ткани в лист, а прессовальная ткань является гидрофильной, что способствует удерживанию воды.
В патенте США N 4588475 описано использование мата, который уменьшает повторное смачивание бумажного полотна после его прохождения через зазор между прессовыми валами. Мат проходит через этот зазор так, что одна его поверхность находится в контакте с бумажным полотном, а другая в контакте с прессовым валом.
Сущность изобретения
Изобретение относится к прессовальной ткани, внутренняя структура которой включает холст или "барьер", предотвращающий повторное смачивание, и способу изготовления такой ткани. Преимущество изобретения состоит в том, что для создания барьера не требуется покрывать снаружи прессовальную ткань каким-либо материалом. Другими словами, имеющийся в ткани прочес волокон изменяют так, что создается естественный барьер, предотвращающий перемещение воды назад в прессовальную ткань, затем на ее поверхность и далее в бумажный лист. Однако на прессовальную ткань можно частично нанести гидрофильное покрытие.
Согласно изобретению, предложена прессовальная ткань, имеющая барьер, предотвращающий повторное смачивание, и содержащая несущую структуру-основу и слой прочеса, прикрепленный к несущей структуре-основе и содержащий плавленый слой, который действует как барьер, предотвращающий повторное смачивание.
Прессовальная ткань может содержать по меньшей мере один дополнительный слой прочеса, прикрепленный к плавленому слою.
Плавленый слой может быть образован по меньшей мере в одном слое прочеса, выполненном из полимерного материала.
Согласно альтернативному варианту, на плавленый слой наложен по меньшей мере один дополнительный слой прочеса.
При этом плавленый слой предпочтительно пропитан или покрыт так, что является гидрофильным.
Согласно изобретению, предложен также способ изготовления прессовальной ткани, имеющей барьер, предотвращающий повторное смачивание, включающий следующие операции:
обеспечение наличия несущей структуры-основы;
наложение на несущую структуру-основу по меньшей мере одного слоя прочеса;
плавление слоя прочеса для создания плавленого слоя, который действует как барьер, предотвращающий повторное смачивание; и
наложение на плавленый слой по меньшей мере одного слоя прочеса.
Слои прочеса можно прикреплять к несущей структуре-основе путем иглопробивания.
Способ может включать наложение на несущую структуру-основу нескольких слоев прочеса.
Дополнительно способ может включать операцию гидрофильной обработки плавленого слоя.
Также предложен способ изготовления прессовальной ткани, имеющей барьер, предотвращающий повторное смачивание, включающий следующие операции:
обеспечение наличия несущей структуры-основы;
обеспечение наличие ленты из волокна прочеса, отдельной относительно несущей структуры-основы;
плавление по меньшей мере части ленты из прочеса для создания на ней плавленого слоя, который действует как барьер, предотвращающий повторное смачивание; и
прикрепление ленты из прочеса к несущей структуре-основе.
Ленту из прочеса прикрепляют к несущей структуре-основе предпочтительно путем иглопробивания.
Способ может дополнительно включать гидрофильную обработку плавленого слоя.
Гидрофильную обработку осуществляют предпочтительно распылением гидрофильного покрытия на плавленый слой.
Способ может дополнительно включать наложение на плавленый слой по меньшей мере одного дополнительного слоя прочеса.
При этом ленту из прочеса и по меньшей мере один дополнительный слой прочеса прикрепляют к несущей структуре-основе предпочтительно путем иглопробивания.
Краткое описание чертежей
Цели и преимущества изобретения будут понятны из последующего описания со ссылками на сопровождающий чертеж, где показана в перспективе прессовальная ткань согласно изобретению.
Подробное описание предпочтительного варианта выполнения изобретения
При изготовлении прессовальной ткани согласно настоящему изобретению используется каландрирование. В процессе изготовления на несущую структуру-основу накладывают и прикрепляют к ней иглопробиванием слои прочеса штапельного волокна, которое может быть выполнено из полиамида, полиэфира, полиолефина или другого подходящего материала. После иглопробивания нескольких наложенных прочесов, например двух или трех, ткань подвергают каландрированию, при котором волокнистый прочес подвергается действию высокой температуры, превышающей точку плавления полимерного материала, из которого это волокно выполнено, и немедленно охлаждается. Можно также использовать сжатие в зазоре между валками каландра. После каландрирования волокна прочеса становятся более плоскими и покрытыми очень малыми порами (пустотами/отверстиями) с почти нулевой проницаемостью для воздуха, что создает в полученной таким образом прессовальной ткани барьер, предотвращающий повторное смачивание. Подачей энергии и давлением в зазоре каландра управляют так, что плавится либо только самая верхняя поверхность волокнистого прочеса, либо весь прочес, который имеется в ткани на данной стадии. После завершения каландрирования барьерный слой подвергают гидрофильной пропитке или наносят на него гидрофильное покрытие. Затем наносят дополнительные слои прочеса из штапельных волокон и прикрепляют иглопробиванием к прессовальной ткани поверх этого барьерного слоя, предотвращающего повторное смачивание. Прочес можно также нанести на заднюю сторону несущей структуры-основы прессовальной ткани.
На чертеже показана прессовальная ткань 10, выполненная согласно изобретению. Несущая структура-основа 12, показанная в виде тканой ткани, может быть сформирована любым способом, известным специалисту в данной области техники. Волокнистый прочес 14 прикреплен к несущей структуре-основе путем иглопробивания. Волокнистый прочес 14 фактически состоит из множества кардных слоев прочеса штапельного волокна, которые прикреплены к несущей структуре-основе путем иглопробивания.
Внутри волокнистого прочеса 14 образован волокнистый барьерный слой 16 описанным выше способом, т.е. путем каландрирования волокнистого прочеса 14. Как вариант, можно провести гидрофильную обработку, например нанести на плавленый барьерный слой 16 гидрофильное покрытие 18 или выполнить гидрофильную пропитку этого слоя, предпочтительно распылением или любым другим подходящим способом. Можно наложить и другие покрытия. После каландрирования волокнистого прочеса 14 наносят путем иглопробивания дополнительные слои волокнистого прочеса 20.
Описанная выше ткань имеет гидравлический барьер, преграждающий течение воды из материала структуры прессовальной ткани к ее поверхностному слою, где эта вода могла бы снова смочить бумажный лист. При максимальном давлении (в среднем зазоре) вода выдавливается из волокнистого прочеса и каландрированного плавленого барьерного слоя в пустоты слоя-основы. После прохождения среднего зазора в прессе давление уменьшается. Обычно это вызывает обратную миграцию воды к поверхности прессовальной ткани, приводя к повторному смачиванию бумажного полотна. Однако плавленый барьерный слой внутри прессовальной ткани препятствует этому процессу, замедляя или, предпочтительно, останавливая поток воды, текущий назад к ее поверхности. Кроме того, если была выполнена гидрофильная обработка, гидрофильный слой будет впитывать воду и дополнительно уменьшать количество воды, текущей к поверхности прессовальной ткани.
Барьерный слой расположен в структуре ткани в любом месте так, чтобы оптимизировать способность прессовальной ткани препятствовать повторному смачиванию.
Альтернативный способ создания описанной выше прессовальной ткани 10 состоит в следующем. Сначала, как в известном способе, отдельно от несущей структуры-основы создают бесконечную "ленту" из волокна прочеса. Согласно известному способу, затем эту "ленту" из прочеса надевают на бесконечную несущую основу и прикрепляют к ней по всей ширине путем иглопробивания. В отличие от этого, согласно изобретению, до прикрепления "ленты" из прочеса ее плавят, как описано выше, чтобы расплавилась ее поверхность или вся ее структура. Затем можно выполнить гидрофильную обработку ленты и потом уже прикрепить ее к несущей структуре-основе путем иглопробивания с наложением дополнительного прочеса на всю ширину, завершая таким образом изготовление прессовальной ткани 10.
Преимущество этого варианта состоит в том, что исключается нагрев и каландрирование несущей структуры-основы, что могло бы повредить ее или привести к изменению ее размеров. Далее, гидрофильной обработкой отдельной плавленой "ленты" из прочеса легче управлять и, кроме того, исключается прерывание процесса иглопробивания.
Таким образом, в настоящем изобретении достигаются его цели и преимущества. Хотя подробно описан только предпочтительный вариант выполнения изобретения, это не ограничивает его объема, определяемого формулой изобретения.
1. Прессовальная ткань, имеющая барьер, предотвращающий повторное смачивание, и содержащая несущую структуру-основу; слой прочеса, прикрепленный к несущей структуре-основе, причем указанный слой прочеса содержит плавленый слой, который действует как барьер, предотвращающий повторное смачивание.
2. Прессовальная ткань по п.1, содержащая, по меньшей мере, один дополнительный слой прочеса, прикрепленный к плавленому слою.
3. Прессовальная ткань по п.1, в которой плавленый слой образован, по меньшей мере, в одном слое прочеса, выполненном из полимерного материала.
4. Прессовальная ткань по п.1, в которой на плавленый слой наложен, по меньшей мере, один дополнительный слой прочеса.
5. Прессовальная ткань по п.1, в которой плавленый слой пропитан или покрыт так, что является гидрофильным.
6. Прессовальная ткань по п.2, в которой плавленый слой пропитан или покрыт так, что является гидрофильным.
7. Прессовальная ткань по п.3, в которой плавленый слой пропитан или покрыт так, что является гидрофильным.
8. Прессовальная ткань по п.4, в которой плавленый слой пропитан или покрыт так, что является гидрофильным.
9. Способ изготовления прессовальной ткани, имеющей барьер, предотвращающий повторное смачивание, включающий следующие операции:
обеспечение наличия несущей структуры-основы;
наложение на несущую структуру-основу, по меньшей мере, одного слоя прочеса;
плавление слоя прочеса для создания плавленого слоя, который действует как барьер, предотвращающий повторное смачивание и наложение на плавленый слой, по меньшей мере, одного слоя прочеса.
10. Способ по п.9, в котором слои прочеса прикрепляют к несущей структуре-основе путем иглопробивания.
11. Способ по п.10, включащий наложение на несущую структуру-основу нескольких слоев прочеса.
12. Способ по п.9, дополнительно включающий операцию гидрофильной обработки плавленого слоя.
13. Способ по п.12, в котором гидрофильную обработку осуществляют распылением гидрофильного покрытия на плавленый слой.
14. Способ по п.11, дополнительно включающий операцию гидрофильной обработки плавленого слоя.
15. Способ по п.14, в котором гидрофильную обработку осуществляют распылением гидрофильного покрытия на плавленый слой.
16. Способ изготовления прессовальной ткани, имеющей барьер, предотвращающий повторное смачивание, причем способ включает следующие операции: обеспечение наличия несущей структуры-основы; обеспечение наличие ленты из волокна прочеса, отдельной относительно несущей структуры-основы; плавление, по меньшей мере, части ленты из прочеса для создания на ней плавленого слоя, который действует как барьер, предотвращающий повторное смачивание и прикрепление ленты из прочеса к несущей структуре-основе.
17. Способ по п.16, дополнительно включающий гидрофильную обработку плавленого слоя.
18. Способ по п.17, в котором гидрофильную обработку осуществляют распылением гидрофильного покрытия на плавленый слой.
19. Способ по п.16, дополнительно включающий наложение на плавленый слой, по меньшей мере, одного дополнительного слоя прочеса.
20. Способ по п.18, дополнительно включающий наложение на плавленый слой, по меньшей мере, одного дополнительного слоя прочеса.
21. Способ по п.16, в котором ленту из прочеса прикрепляют к несущей структуре-основе путем иглопробивания.
22. Способ по п.19, в котором ленту из прочеса и, по меньшей мере, один дополнительный слой прочеса прикрепляют к несущей структуре-основе путем иглопробивания.
