Двухслойная формирующая сетка с высоким сопротивлением в центральной плоскости
Изобретение относится к формирующим сеткам для использования в бумагоделательных машинах. Двухслойные формирующие сетки ткут по общему повторяющемуся ткацкому рисунку, требующему, по крайней мере, 8 зевов в ткацком станке. Поперечные связующие пары нитей следуют по единственной объединенной линии движения, переплетаясь со слоем с бумажной стороны и со слоем с машинной стороны с длинным внутренним перемещением, по крайней мере, под четырьмя нитями слоя с бумажной стороны между точками перекрытия и точками переплетения в слое с машинной стороны. Элементы пар нитей смещены в сторону относительно друг друга по единственной объединенной линии движения. Сетка имеет полное заполнение основы после тепловой усадки, по меньшей мере, на 100% площади дренажа слоя с бумажной стороны и слоя с машинной стороны - между 25% и 50%, и площадь дренажа центральной плоскости - между 8% и 20%. Сетка обеспечивает повышенное сопротивление ударному дренажу в начальной части формирующей секции. 3 н. и 34 з.п. ф-лы, 20 ил., 1 табл.
Область изобретения
Настоящее изобретение относится к формирующим сеткам для использования в бумагоделательных машинах. В частности, изобретение относится к двухслойным формирующим сеткам, которые структурированы так, чтобы обеспечить низкую площадь дренажа в воображаемой центральной плоскости между слоями с бумажной стороны и с машинной стороны и чтобы оказывать сопротивление потоку бумажной массы и задерживать начальный ударный дренаж через сетки.
Предпосылки создания изобретения
Как используется здесь, термин "двухслойная формирующая сетка" относится к формирующим сеткам, включающим два ряда нитей, ориентируемых в первом направлении, один ряд расположен на бумажной стороне, и другой ряд расположен на машинной стороне с сеткой, и которые связаны одним рядом связующих нитей, ориентированных в поперечном направлении и сотканных в пары. Ткацкие рисунки каждой поверхности со стороны бумаги и с машинной стороны определяются общим ткацким рисунком сетки и в основном могут быть одинаковыми или различными. Далее, как используется здесь, термин "поперечный" относится либо к машинному направлению, либо к поперечному направлению сетки.
Связующие волокна в сетках по настоящему изобретению могут быть в виде любых пар уточных нитей, подобных описанным, например, Джонсоном в патенте США 4,815,499, Барретом в патенте США 5,544,678 или Сибруком и другими в патенте США 5,826,627, или они могут быть основной пряжей пары, типа описанных в заявке США 2003/0217782 на имя Нагуры и других, или заявки США 2004/0020621 на имя Хегера и других, или по любому из патентов США 5,152,326 Форингера, 4,605,585 Джонасона, 4,501,303 Остерберга и 6,223,780 Кальденгофа.
В двухслойных формирующих сетках по настоящему изобретению все нити, ориентированные в поперечном направлении, как определено выше, включают пары связующих нитей, слой с бумажной стороны и слой с машинной стороны, причем каждый слой соткан таким образом, что он обеспечивает различные, но связанные между собой ткацкие рисунки.
Используемые здесь термины имеют следующие значения.
Термин "связующая нить" относится к нити, которая занимает линию движения в слое с бумажной стороны и которая отдельно переплетается с нитями слоя с машинной стороны, чтобы занять линию движения в слое с машинной стороны. В качестве связующей нити в сетке может использоваться как основная, так и уточная нити. Все нити, ориентированные в поперечном направлении (как описано выше) в сетках по настоящему изобретению представляют собой связующие нити.
Термин "площадь дренажа" выражается как процент от площади раппорта ткацкого рисунка сетки относительно площади, которая не занята нитями, как основы, так и утка, используемых в переплетении сетки в конкретном, в основном, плоском месте в пределах сетки и, в основном, параллельно поверхности с бумажной стороны и поверхности с машинной стороны формирующей сетки.
Термин "индекс поддержки волокна" или "FSI" относится к расчету, выполненному по способу, описанному Бераном и используемому в докладе Р.Денби и Д.Перролта "Переплетение проволоки в бумажном производстве и формирующие сетки", Монреаль, 90-я Ежегодная Конференция РАРТАС, 26-28 января 2004 года, стр.2. Этот способ обеспечивает измерение числа точек опоры, которые служат для поддержки волокна бумажного производства с данным ткацким рисунком сетки на поверхности с бумажной стороны.
Термин "перекрытие" относится к той части компонента нити, которая проходит над группой других нитей в сетке, не вплетаясь и не переплетаясь с ними; связанный с ним термин "длина перекрытия" относится к длине перекрытия, выраженной как число, указывающее на число проходящих нитей. Длина перекрытия может быть выражена в виде числа основных или уточных нитей слоя с бумажной стороны или слоя с машинной стороны.
Термин "рамка" относится, в основном, к прямоугольной площади дренажа, определяемой продольной осью четырех сплетенных нитей на поверхности слоя с бумажной стороны формирующей сетки. Число рамок на единицу площади определяется терминами "рамок/дюйм2" или "рамок/см2".
Термин "сплетение" относится к месту, в котором нить формирует, по крайней мере, один узел с другой нитью в слое с машинной стороны.
Термин "внутреннее перекрытие" относится к той части нити, которая проходит между двумя рядами нитей; связанный с ним термин "внутренняя длина перекрытия" в данном изобретении относится к длине внутреннего перекрытия, выраженного как число нитей, прошедших под нитями с бумажной стороны. Термин "переплетение" относится к месту, в котором нить формирует, по меньшей мере, один узел с другой нитью в слое с бумажной стороны.
Термин "машинное направление" относится к линии, параллельной направлению движения формирующей сетки, когда она используется на бумагоделательной машине. Термин "поперечное машинное направление" относится к направлению, в основном, перпендикулярному машинному направлению в плоскости сетки. В сетках по настоящему изобретению либо первое направление, либо поперечное направление может быть параллельно машинному направлению в зависимости от структуры сетки и от того, является ли связующая нить основной или уточной нитью, т.е. если основная нить - связующая нить, поперечное направление параллельно машинному направлению. Сетки по настоящему изобретению в целом плоскотканые и соединены швами, так что нити основы ориентированы в машинном направлении в процессе использования сетки.
Термин "слой с бумажной стороны" относится к слою в формирующей сетке, на который наносится бумажная масса из напорного ящика. Термин "слой с машинной стороны" относится к слою в формирующей сетке в контакте с опорными средствами бумагоделательной машины. Таким образом, каждый из этих слоев имеет поверхность с бумажной стороны ("БС") и поверхность с машинной стороны ("МС"). В двухслойных сетках по настоящему изобретению поверхность с машинной стороны слоя с бумажной стороны примыкает к поверхности с бумажной стороны слоя с машинной стороны.
Термин "сегмент" относится к части одной линии движения, занятой конкретной связующей нитью в одном раппорте общего ткацкого рисунка, и связанный с ним термин "длина сегмента" относится к длине конкретного сегмента и выражен как число нитей слоя с бумажной стороны, в которые вплетена пара связывающих нитей в пределах сегмента.
Формующие сетки используются в бумагоделательных машинах для удержания и поддержки волокон в бумажной массе, позволяя воде вытекать из бумажной массы с тем, чтобы могла быть образована начальная волокнистая сетка, которая передается на последующие ступени бумагоделательной машины. Первоначально эти сетки ткались из металлической проволоки, как правило, из фосфористой бронзы или нержавеющей стали; в последнее время создана нить из термопластических смол, так что имеется возможность выбора. В настоящее время предпочтительные смолы включают полиэфиры, полиамиды и различные смеси полимеров.
Самые простые формирующие сетки ткутся как однослойные структуры. Хотя однослойные сетки известны, они имеют ряд недостатков при их использовании в бумагоделательной промышленности.
Чтобы преодолевать эти недостатки, были разработаны двухслойные формирующие сетки, используемые в определенных условиях бумажного производства и состоящие, в основном, из двух слоев: один слой с бумажной стороны, который обеспечивает поверхность, с которой начитается формирование бумажного полотна, и слой с машинной стороны, который обеспечивает поверхность, которая находится в контакте со статическими опорными поверхностями бумагоделательной машины. Как отмечено выше, в полном ткацком рисунке формирующей сетки основные или уточные нити могут использоваться как связующие нити, которые удерживают вместе слои двухслойной сетки и могут внести свой вклад в структуру одного из слоев. Из этого следует, что, хотя слои связываются вместе процессом переплетения в единственную сетку с одним общим повторяющимся ткацким рисунком, каждый из слоев часто строится по-разному в смысле размера нитей, формы нитей в поперечном разрезе, числа нитей (в смысле количества нитей на единицу длины), заполнения нитей (выраженного как процент от количества нитей и их размера относительно всего пространства, доступного для заполнения) и типа термопластического полимера, используемого в волокнах. Из этого также следует, что водоотталкивающие свойства, износостойкость и прочностные свойства каждого слоя, рассматриваемого отдельно, обычно являются весьма различными.
Современные формирующие сетки выполнены таким образом, что с бумажной стороны создается слой, который помимо прочего обеспечивает минимум отпечатков на сетке и обеспечивает адекватный слив жидкости из создаваемого бумажного полотна. Слой с бумажной стороны также должен обеспечить максимальную поддержку волокон и других твердых частиц в жидкой бумажной массе. Слой с машинной стороны должен быть прочным и обеспечивать измерение размерной стабильности формирующей сетки, чтобы свести к минимуму растягивание и сжатие сетки или другие искажения.
Известны ткацкие рисунки для двухслойных формирующих сеток, в которых основные нити состоят из пар, поочередно формирующих часть сеток с бумажной стороны и с машинной стороны. В таких рисунках, когда один член пары переходит от слоя с бумажной стороны к слою с машинной стороны, второй член пары переходит от слоя с машинной стороны к слою с бумажной стороны, заканчивая, таким образом, ткацкий рисунок и связывая эти два слоя вместе. Примеры таких рисунков могут быть найдены, например, в заявках США 2003/0217782 (Нагура и другие), 2004/0020621 (Хегер и другие) и в патентах США 5,152,326 (Фогрингер), 4,605,585 (Джохансон), 4,501,303 (Остерберг) и 6,223,780 (Кальтенгофф). Известны и другие источники.
Нагура и другие в заявке 2003/02117782 раскрывают двухслойную сетку, в которой пары основы служат как связующие нити, чтобы связать уточные нити слоев с бумажной и машинной стороны. Нити текстурированы в полном ткацком рисунке, так что каждый член пары основных нитей заменяет другой, чтобы закончить ткацкий рисунок на противоположной поверхности в месте перекрытия нитей между поверхностями.
Хагер и другие в заявке США 2004/0020621 раскрывают двухслойную формирующую сетку, также состоящую из пар основных нитей, которые поочередно переплетаются с нитями БС и обмениваются положением переплетения с нитями МС и таким образом заканчивают повторяющийся ткацкий рисунок на каждой из этих двух поверхностей. Линия движения этих двух основных нитей, когда они входят в БС и выходят из БС, различна для каждой нити, и две основы смежных пар должны пройти вместе под общей уточной нитью МС.
В каждом из патентов США 5,152,326, 4,605,585 и 4,501,303 раскрыта формирующая сетка, имеющая первую и вторую системы нитей, связанных с третьей системой, включающей пары нитей, которые вместе формируют повторяющийся рисунок на поверхности с бумажной стороны сетки. Кальденхофф раскрывает аналогичную структуру, но использует обе основы и уточную связывающую нить.
Одна проблема, которая является общей для всех бумагоделательных машин, и которая может оказывать неблагоприятный эффект на свойства формирующей сетки, и на которую не было обращено достаточное внимание в этих известных системах бумагоделательных машин, это проблема "ударного дренажа", которая будет обсуждена ниже более подробно.
В начальной части формирующей секции с одинарной или двойной сеткой формирующей секции (с или без начальной части с открытой поверхностью) бумажная масса с очень высоким содержанием воды выбрасывается с высокой скоростью из главного напорного ящика на открытую поверхность движущейся формирующей сетки или в более или менее сходящееся клинообразное пространство между двумя движущимися формирующими сетками. Струя насыщенной водой бумажной массы будет, как правило, пересекать короткое расстояние перед ударом о поверхность формирующей сетки, или сеток, в точке падения. Угол падения, сформированный между линейной осью струи бумажной массы и поверхностью формирующей сетки, или сеток, на которых делается бумага, в целом является очень небольшим и, как правило, имеет порядок приблизительно от 4° до 10°. Так как угол падения не может быть нулевым или, можно сказать, тангенциальным к поверхности сетки или к поверхностям двухслойной сетки бумагоделательной машины, по меньшей мере, частично, потому что струя бумажной массы расширяется перпендикулярно направлению к поверхности или поверхностям сетки в пространстве между срезом напорного ящика и точкой удара, давление, оказываемое струей бумажной массы на формирующую сетку, или сетки, может быть разделено на два компонента: компонент, тангенциальный к поверхности сетки, и компонент, перпендикулярный поверхности сетки, при этом оба компонента, когда они объединены вместе, оказывают значительное влияние на скорость ударного дренажа. Эти силы прямо пропорциональны скорости, с которой формирующая сетка перемещается в машинном направлении: при увеличении скорости машины увеличивается сила удара.
В современных скоростных бумагоделательных машинах, в которых формирующая сетка (или сетки) может перемещаться со скоростью до 100 км/час, даже незначительное давление, действующее вертикально к поверхности сетки, создает значительные силы на формирующей сетке, что может вызвать увеличение ударного дренажа бумажной массы в начальной части формирующей секции. Это небольшое давление ("ударное давление") и турбулентные силы, создаваемые стационарными дренажными элементами, объединенные с увеличенным объемом наполнителей при изготовлении более коротких волокон бумажного производства, уменьшают задержку первого прохода и увеличивают вкрапление в начальные слои сплетения в формирующую сетку с бумажной стороны.
Известно, что на любой бумагоделательной машине в условиях пуска и доведения до нормального объема воды бумажного производства, но без волокон бумажного производства из напорного ящика на формирующую сетку, эта вода будет дренирована в пределах короткого расстояния порядка 30 см или менее чем 1% общей доступной длины дренажа обычной формирующей секции. Это указывает на то, что без волокон все формирующие сетки имеют далеко не все используемые возможности дренажа, требуемого при изготовлении бумаги. Однако как только введены волокна бумажного производства, дренаж задерживается со скоростью, определяемой длиной волокон, количеством волокон, характеристиками поддерживающей поверхности бумагоделательной машины и формирующей сетки и силами сопротивления и задержки дренажа. По этой причине оригинальные формировочные пластины, установленные на открытой поверхности длинносеточной бумагоделательной машины, применялись достаточно успешно. В современных двухсеточных машинах эта функция выполняется падающей колодкой. Из публикации (Dale В.) «Влияние струйного удара в машинах Белла Баи", журнал «Целлюлозно-бумажная промышленность», Канада, 9385 (1992 год), известно, что ударный дренаж может вызвать маркировку листа, слабое задержание формирующей сеткой волокон, частиц и наполнителей и засорение слоя с бумажной стороны формирующей сетки. Если структура формирующей сетки не разработана с расчетом эффективного управления ударным дренажом, дальнейшее увеличение скорости и/или эффективности бумагоделательной машины может быть ограничено или прямо связано с усовершенствованием колодки или конструкции панели.
Ни один из прототипов не раскрывает конструкцию сетки, специально разработанную, чтобы задержать начальный ударный дренаж с помощью длинных внутренних основных или уточных перекрывающихся нитей, которые ограничивают площадь дренажа центральной плоскостью сетки. Хотя хорошая однородность поверхности со стороны бумажного слоя может быть достигнута при использовании ткацких рисунков, в которых пары основных нитей сплетены с уточными нитями слоя бумажной стороны последовательно способом, который обеспечивает одиночную непрерывную линию движения основы, известные ткацкие рисунки не относятся к проблеме ударного дренажа. Конкретно, нет никакого раскрытия ткацких рисунков, которые позволяют использовать связывающую нить для сетки большой длины в виде внутренней нити перекрытия, чтобы закрыть эту центральную плоскость. Ни одно из известных технических решений не решает проблем, связанных с размерной стабильностью сетки и сопротивлением износу, являющихся результатом конструкции сетки, которая разработана, чтобы задержать начальный ударный дренаж. Обе эти задачи решены в настоящем изобретении способами, которые предлагают неожиданные преимущества, как будет обсуждено ниже.
Было найдено, что острота проблемы ударного дренажа может быть в значительной степени решена, и соответствующие преимущества предпочтительных ткацких рисунков для слоя с бумажной стороны этих сеток и предпочтительные ткацкие рисунки для слоя с машинной стороны могут быть сохранены путем использования ткацких рисунков, в которых слои сетки связаны вместе в пары связующими нитями, где члены каждой пары вместе формируют одиночную линию движения на поверхности с бумажной стороны, поочередно переплетаясь с нитями слоя с машинной стороны, чтобы внести свой вклад без создания полного раппорта рисунка слоя с машинной стороны, где ткацкие рисунки дополнительно обеспечиваются длинным внутренним перекрытием связующих нитей между слоем с бумажной стороны и слоем с машинной стороны между последовательными пунктами пересечения и переплетения. Такие ткацкие рисунки увеличивают сопротивление воздействию ударного дренажа в центральной плоскости сетки и таким образом обеспечивают некоторые неожиданные преимущества, как будет обсуждено ниже.
Предпочтительно, чтобы связующие нити были бы нитями основы, но они также могут быть нитями утка в зависимости от других физических признаков, требуемых для ткацкого рисунка, основанного на назначении и конечном использовании сетки.
Было найдено, что такие ткацкие рисунки улучшают следующие показатели сетки в области, ранее недоступной для прототипов.
Во-первых, поверхность сетки с бумажной стороны обеспечивает хорошую поддержку листа с уменьшенной маркировкой и обеспечивает достаточную площадь дренажа, чтобы удалить воду внутрь сетки, не захватывая волокна. Это уменьшает забивание волокна или штапелирование и так называемое "запечатывание листа", которое затрудняет удаление начального сплетения с сетки.
Во-вторых, замедление дренажа на участке длинных внутренних связующих нитей обеспечивают хорошее формирование листа и задержание мелких частиц на поверхности сетки с бумажной стороны с теми же выгодами по отношению к формированию листа, которые обеспечиваются известным формированием с помощью формирующих панелей или колодок.
В-третьих, открытая площадь дренажа слоя с бумажной стороны обеспечивает легкий проход воздуха с верхней поверхности листа к поверхности сетки с бумажной стороны и затем через формирующую сетку, когда сетка и лист вместе проходят над всасывающими ящиками, и другие дренажные устройства формирующей секции. Этот воздушный проход над вакуумными зонами приводит к тому, что лист выходит из зоны формирования в сухом состоянии, что повышает эффективность как пресса, так и сушильной секции бумагоделательной машины.
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение ставит задачу обеспечить двухслойную формирующую сетку для использования в любой бумагоделательной машине либо с однослойной, либо с двухслойной сеткой, в которой предлагаемая сетка обеспечивает повышенное сопротивление ударному дренажу в начальной части формирующей секции.
Настоящее изобретение дополнительно обеспечивает двухслойную формирующую сетку, в которой все уровни сетки вносят свой вклад в управление потоком жидкости через сетку. Настоящее изобретение основано на использовании пар нитей, предпочтительно нитей основы, которые расположены так, чтобы сформировать длинные внутренние нити перекрытия между слоями сетки с бумажной стороны и с машинной стороны, при этом нити, остающиеся в воображаемой центральной плоскости, по меньшей мере, до 80% их пути, уменьшают, таким образом, площадь дренажа через центральную плоскость сетки параллельной поверхности с бумажной стороны и с машинной стороны.
Хотя каждая пара связующих нитей следует по одной объединенной траектории, два члена каждой пары являются смежными и, таким образом, обязательно смещены относительно друг друга на поверхности сетки с бумажной стороны в точках пересечения, где один член пары оставляет слой с бумажной стороны, а другой член входит в слой с бумажной стороны. При общем повторении по изобретению длинные внутренние связующие нити и соответствующий выбор мест, в которых каждый член пары переплетается с нитями слоя со стороны машины, приводит к тому, что два члена каждой пары будут несколько смещены относительно друг друга по их длине между точками перекрытия, что дополнительно ограничивает ударный дренаж.
Эффект такого расположения нитей заключается в том, что площадь дренажа слоев с бумажной стороны и с машинной стороны больше, чем рассчитанная по этой воображаемой центральной плоскости. Уменьшенная площадь дренажа в центральной плоскости приводит к сопротивлению потоку жидкости через сетку и ограничивает очень высокий начальный ударный дренаж, который происходит в или около точки падения бумажной массы. Это позволяет сформировать начальную сетку более равномерно и однородно, с большим задержанием первого прохода и с меньшим склеиванием листов и вкраплением посторонних частиц. Общий эффект формирования аналогичен формированию известным способом, использующим формировочные панели и колодки.
В первом варианте изобретения с этой целью создана двухслойная формирующая сетка для бумагоделательной машины, которая соткана с повторяющимся ткацким рисунком, требующим, по меньшей мере, 8 зевов на ткацком станке, и содержащая в сочетании со слоем с бумажной стороны, имеющим первую площадь дренажа и поверхность сетки с бумажной стороны, слой с машинной стороны, имеющий вторую площадь дренажа, и центральную плоскость сетки, определяемую как воображаемая плоскость, в основном, параллельную слою с бумажной стороны и расположенную между слоем с бумажной стороны и слоем с машинной стороны и имеющую третью площадь дренажа, причем сетка имеет, по меньшей мере,
(i) нити слоя с бумажной стороны и нити слоя с машинной стороны, причем каждый из слоев ориентирован в первом направлении; и
(ii) ряд нитей, включающих только пары связующих нитей, сплетенных с нитями слоя с бумажной стороны и нитями слоя с машинной стороны в направлении, перпендикулярном первому направлению, в котором:
(a) на поверхности сетки с бумажной стороны каждая пара связующих нитей занимает одиночную объединенную линию движения;
(b) пары связующих нитей сотканы в общий повторяющийся ткацкий рисунок, причем для каждой пары:
(A) в первом сегменте одной объединенной линии движения первый член пары переплетается с выбранными нитями слоя с бумажной стороны в месте переплетения, а второй член пары переплетается, по меньшей мере, с одной нитью слоя с машинной стороны в месте переплетения;
(B) во втором сегменте одной объединенной линии движения второй член пары переплетается с выбранными нитями слоя с бумажной стороны в месте переплетения, а первый член пары переплетается, по меньшей мере, с одной нитью слоя с машинной стороны;
(C) длина первого и второго сегментов может быть одной и той же или разной;
(D) между двумя смежными сегментами члены расположены в точке перекрытия, и члены пары изменяют положение относительно друг друга по одной объединенной линии движения в каждой последовательной точке перекрытия и между ними;
(Е) для каждого члена каждой пары связующих нитей между каждым текущим местом переплетения и последующим местом переплетения и между каждым одним местом переплетения и последующим местом переплетения член пары перемещается между нитями слоя с бумажной стороны и нитями слоя с машинной стороны, по меньшей мере, по четырем слоям нитей с бумажной стороны;
(c) в слое с машинной стороны для каждой пары связующих нитей первый член и второй член поочередно переплетаются с выбранными нитями слоя с машинной стороны в каждом раппорте второго повторяющегося ткацкого рисунка, но не формируют полный раппорт второго повторяющегося ткацкого рисунка;
(d) сетка имеет полное заполнение основы после тепловой усадки, по меньшей мере, на 100%;
(e) первая площадь дренажа - от 25% до 50%;
(f) вторая площадь дренажа - от 25% до 50%;
(g) третья площадь дренажа - от 8% до 20%.
Во втором варианте изобретение дополнительно обеспечивает двухслойную формирующую сетку для бумагоделательной машины, которую ткут с общим повторяющимся ткацким рисунком с использованием, по меньшей мере, 8 зевов ткацкого станка и содержащую в комбинации слой с бумажной стороны, имеющий поверхность с бумажной стороны, и слой с машинной стороны, причем сетка, по меньшей мере, имеет:
(i) нити слоя с бумажной стороны и нити слоя с машинной стороны, причем каждый из слоев ориентирован в первом направлении; и
(ii) ряд нитей, включающих только пары связующих нитей, сплетенных с нитями слоя с бумажной стороны и нитями слоя с машинной стороны в направлении, перпендикулярном первому направлению, в котором:
(a) на поверхности сетки с бумажной стороны каждая пара связующих нитей занимает одиночную объединенную линию движения;
(b) пары связующих нитей сотканы в общий повторяющийся ткацкий рисунок, причем для каждой пары:
(A) в первом сегменте одной объединенной линии движения первый член пары переплетается с выбранными нитями слоя с бумажной стороны в месте переплетения, а второй член пары переплетается, по меньшей мере, с одной нитью слоя с машинной стороны в месте переплетения;
(B) во втором сегменте одной объединенной линии движения второй член пары переплетается с выбранными нитями слоя с бумажной стороны в месте переплетения, а первый член пары переплетается, по меньшей мере, с одной нитью слоя с машинной стороны;
(C) длина первого и второго сегментов может быть одной и той же или разной;
(D) между двумя смежными сегментами члены пары расположены в точке перекрытия, и члены пары изменяют положение в относительно друг друга по одной объединенной линии движения в каждой последовательной точке перекрытия и между ними;
(Е) для каждого члена каждой пары связующих нитей между каждым текущим местом переплетения и последующим местом переплетения и между каждым одним местом переплетения и последующим местом переплетения член пары перемещается между нитями слоя с бумажной стороны и нитями слоя с машинной стороны, по меньшей мере, по четырем слоям нитей с бумажной стороны;
(c) в слое с машинной стороны для каждой пары связующих нитей первый член и второй член поочередно переплетаются с выбранными нитями слоя с машинной стороны в каждом раппорте второго повторяющегося ткацкого рисунка, но не формируют полный раппорт второго повторяющегося ткацкого рисунка;
(d) сетка имеет полное заполнение основы после тепловой усадки, по меньшей мере, на 100%.
В третьем варианте изобретение дополнительно обеспечивает двухслойную формирующую сетку для бумагоделательной машины, которую ткут с общим повторяющимся ткацким рисунком с использованием, по меньшей мере, 8 зевов ткацкого станка, имеющую продольное машинное направление и поперечное машинное направление и содержащую в комбинации слой с бумажной стороны, имеющий первую дренажную площадь, и слой с машинной стороны, имеющий вторую дренажную площадь, а также центральную плоскость в пределах сетки, определяемую как воображаемая плоскость, в основном, параллельную слою с бумажной стороны и расположенную между слоем с бумажной стороны и слоем с машинной стороны и имеющую третью дренажную площадь, в которой:
(a) в одном направлении машины сетка имеет полное заполнение основы после тепловой усадки, по меньшей мере, на 100%;
(b) первая площадь дренажа - от 25% до 50%;
(c) вторая площадь дренажа - от 25% до 50%; и
(d) третья площадь дренажа - от 8% до 20%.
Предпочтительно, связующие нити занимают, по меньшей мере, 80% центральной плоскости в каждом раппорте общего повторяющегося ткацкого рисунка, и предпочтительно третья площадь дренажа занимает 8-15%.
Предпочтительно, нити слоя с бумажной стороны не проложены парами над нитями слоя с машинной стороны, но расположены так, что в поперечном сечении сетки и в поперечном направлении каждая нить слоя с бумажной стороны смещена в сторону от ближайших нитей слоя с машинной стороны. Предпочтительно, при каждом повторении ткацкого рисунка отношение числа нитей слоя с бумажной стороны и числа нитей слоя с машинной стороны выбрано из отношений 3:1, 3:2, 2:1 и 1:1, но наиболее предпочтительно отношение 3:2.
В сетках по настоящему изобретению связующие нити могут включать как основные, так и уточные нити. Предпочтительно, связующие нити являются нитями основы.
Предпочтительно, слой с машинной стороны соткан по рисунку, выбранному из атласа с 6 зевами, атласа с 12 зевами, саржи и образца N×2N, в котором N является числом зевов ткацкого станка; и наиболее предпочтительно, слой с машинной стороны соткан по рисунку N×2N.
Предпочтительно, слой с бумажной стороны соткан по образцу, выбранному из полотняного переплетения, саржи с 3 зевами, атласа с 3 зевами, саржи с 4 зевами и атласа с 4 зевами.
Широкий диапазон общего повторяющегося ткацкого рисунка подходит для сеток по изобретению, но предпочтителен общий повторяющийся ткацкий рисунок, требующий 24 зевов.
Предпочтительно, чтобы все нити для сеток по настоящему изобретению состояли бы из термопластического моноволокна.
Предпочтительно, чтобы связующие нити были бы выполнены из моноволокна, включая материал типа нафталата полиэтилена и терефталата полиэтилена, причем наиболее предпочтителен нафталат полиэтилен. Предпочтительно, чтобы нити слоя с машинной стороны были бы выполнены из материала моноволокна, выбранного из нейлона, терефталата полиэтилена и смеси терефталата полиэтилена и полиуретана, типа описанного в патентах США 5.169.711 и 5.502.120.
Краткое описание чертежей
Изобретение теперь будет описано более подробно со ссылками на приложенные чертежи, на которых:
Фиг.1 показывает линии движения пары основных нитей в одном раппорте ткацкого рисунка первого варианта изобретения;
Фиг.2 показывает линии движения пары основных нитей в одном раппорте ткацкого рисунка второго варианта изобретения;
Фиг.3 показывает линии движения пары основных нитей в одном раппорте ткацкого рисунка третьего варианта изобретения;
Фиг.4 - фотография поверхности сетки с бумажной стороны варианта фигуры 1;
Фиг.5 - схема переплетения варианта фигуры 1;
Фиг.6 - схема переплетения слоя с бумажной стороны варианта фигуры 1;
Фиг.7 и 8 - схемы переплетения вариантов фигур 2 и 3 соответственно;
Фиг.9 - схема переплетения сетки в четвертом варианте изобретения;
Фиг.10 - схема переплетения сетки в пятом варианте изобретения;
Фиг.11 - фотография поперечного сечения одного варианта изобретения;
Фиг.12-15 - выполненные компьютером схемы поперечного сечения сетки по настоящему изобретению;
Фиг.16 и 17 - фотографии соответствующих поверхностей с бумажной стороны и с машинной стороны прототипов;
Фиг.18 и 19 - фотографии соответствующего слоя поверхности сетки с бумажной стороны и поверхности с машинной стороны по настоящему изобретению;
Фиг.20 - графическое представление областей дренажа сеток по настоящему изобретению.
Подробное описание изобретения
На фигурах 1, 4 и 10 показан первый вариант изобретения. Сетка 100 имеет слой 52 с бумажной стороны, имеющий поверхность с бумажной стороны 54, которая несет бумажное полотно (не показано) и сплетена в гладкое переплетение уточными нитями 60 с бумажной стороны и парами основных нитей 101а и 101b. Слой 56 с машинной стороны соткан по различному рисунку, включая переплетение N×2N, в котором N определяет количество основных нитей 101а, 101b, и 2N определяет количество уточных нитей 62 в одном раппорте слоя с машинной стороны. В сетках по настоящему изобретению N - целое число больше трех. Этот раппорт N×2N описан в патенте США 5.544.678.
На фигуре 1 уточные нити 60 слоя с бумажной стороны и уточные нити 62 слоя с машинной стороны индивидуально обозначены соответствующими цифрами в последовательности от 1 до 30.
На фигурах 1 и 10 показана линия движения пары типичных основных нитей 101а и 101b в одном раппорте ткацкого рисунка сетки. Можно видеть, что в первом сегменте 112, начиная с точки перекрытия 102 под слоем уточных нитей 8 с бумажной стороны, основная нить 101b переплетается с восемью уточными нитями 10, 11, 13, 15, 16, 18, 20 и 21 слоя с бумажной стороны в месте переплетения 104, в то время как основная нить 101a проходит между слоем 52 с бумажной стороны и слоем 56 с машинной стороны под уточными нитями 8, 10, 11 и 13 слоя с бумажной стороны, переплетается с пряжей слоя 14 с машинной стороны в месте переплетения 108 и проходит между слоем 52 с бумажной стороны и слоем 56 с машинной стороны под уточными нитями 15, 16, 18, 20 и 21 слоя с бумажной стороны, встречая основную пряжу 101b в точке перекрытия 102 под слоем уточных нитей 21 с бумажной стороны.
Во втором сегменте 114, после точки перекрытия 102b, основная нить 101а переплетается с десятью уточными нитями 23, 25, 26, 28, 30, 1, 3, 5, 6 и 8 слоя с бумажной стороны в месте переплетения 106, в то время как основная нить 101b проходит между слоем 52 с бумажной стороны и слоем 56 с машинной стороны под уточными нитями 21, 23, 25, 26, 28 и 30 слоя с бумажной стороны, переплетается с уточными нитями 2 слоя с машинной стороны в месте переплетения 110 и затем проходит между слоем 52 с бумажной стороны и слоем 56 с машинной стороны под уточными нитями 3, 5, 6 и 8 слоя с бумажной стороны, встречая основные нити 101а в последующей точке перекрытия 102 под слоем уточных нитей с бумажной стороны 8.
Таким образом, можно видеть, что между каждым местом переплетения 104, 106 и предшествующими и последующими точками перекрытия 102 каждая из основных нитей 101а, 101b имеет длинное внутреннее перекрытие с длиной, по меньшей мере, 4, т.е. проходит, по меньшей мере, под четырьмя уточными нитями слоя 60 с бумажной стороны.
Фиг.1 также показывает, что число уточных нитей 60 слоя с бумажной стороны, с которыми основная нить 101а переплетается на каждом месте пересечения 104 (т.е. восемь уточных нитей 60 слоя с бумажной стороны), не такое же, как число уточных нитей 60 слоя с бумажной стороны, в котором основная нить 101b переплетается на каждом месте переплетения 106 (т.е. десять уточных нитей 60 слоя с бумажной стороны). Здесь ткацкий рисунок асимметричен.
Фиг.4 - фотография поверхности сетки по настоящему изобретению с бумажной стороны 54. Все нити, показанные вертикально на фигуре - пары связующих нитей 101а, 101b в поперечном направлении к бумажным нитям слоя 60 с бумажной стороны. Как описано выше со ссылкой на фиг.1, члены каждой из этих пар связующих нитей обмениваются положением в точках перекрытия 102. На фиг.4 примеры таких точек перекрытия представлены как позиция 102а, где связывающая нить 101а выходит из слоя 52 с бумажной стороны и пары этого слоя, а связывающая нить 101b входит в слой 52 с бумажной стороны. В этих точках перекрытия 102а и 102b может быть ясно замечено боковое смещение членов пар связывающих нитей относительно друг друга. Кроме того, поскольку связывающая нить продолжает по одной общей линии движение за точкой перекрытия 102а или 102b, боковое смещение также продолжается, так что член, оставляющий слой 52 с бумажной стороны, не полностью находится под членом, который начинает переплетение с нитями слоя 60 с бумажной стороны, и, таким образом, вносит свой вклад в ограничение ударного дренажа.
Ткацкий рисунок варианта, показанного на фиг.1, описан со ссылками на фиг.5 и 6. Фиг.6 показывает ткацкий рисунок только слоя 52 с бумажной стороны сетки 100. Цифры на левой стороне схемы переплетения соответствуют уточным нитям 60 слоя с бумажной стороны с цифрами, показанными на фиг.1. Цифры в верхней части схемы переплетения имеют двенадцать последовательных пар основных нитей 101a, 101b. Таким образом, линии движения каждой из основных нитей, показанных на фиг.6, соответствуют линиям движения основных нитей 101a, 101b, показанных на фиг.1. Из этих двух фигур и фотографии тканой сетки на фиг.4 можно видеть, что каждая пара основных нитей 101a, 101b вместе формирует одну объединенную линию движения основы на поверхности сетки с бумажной стороны 54 слоя 52 с бумажной стороны. Можно также видеть, что требуются обе основные нити 101a и 101b, чтобы закончить ткацкий рисунок с машинной стороны; таким образом, никакой член пары основной нити один не может сформировать полный раппорт переплетения с машинной стороны. Однако, как обсуждено выше относительно фиг.4, члены каждой пары несколько смещены у точек перекрытия 102 и между ними.
Фиг.5 - схема переплетения общей сетки, т.е. объединенных рисунков слоя 52 с бумажной стороны и слоя с машинной стороны 56, цифры слева от чертежа представляют эти тридцать нитей, включающих уточные нити 60 слоя с бумажной стороны и уточные нити 62 слоя с машинной стороны, и цифры в верхней части схемы представляют двадцать четыре основных нити этого образца, включая двенадцать последовательных пар основных нитей 101a, 101b.
На фиг.2 линии движения пары типичных основных нитей 201а, 201b второго варианта показаны в одном раппорте ткацкого рисунка. На фиг.2 уточные нити 60 слоя с бумажной стороны и уточные нити 62 слоя с машинной стороны индивидуально обозначены соответствующими цифрами последовательно от 1 до 36.
Как и в варианте фиг.1, эти две основные нити 201а, 201b вместе формируют одну объединенную линию движения на поверхности 54 с бумажной стороны (см. фиг.4) слоя 52 с бумажной стороны с некоторым смещением около и между точек перекрытия 202. Точно так же основные нити 201а, 201b имеют длинные внутренние нити перекрытия с длиной перемещения, по меньшей мере, 4 между каждым местом переплетения 208, 210 и предшествующей и последующей точками перекрытия 202. В этом ткацком рисунке, в первом сегменте 212, основная нить 201b переплетается в месте переплетения 204 с двенадцатью уточными нитями 10, 12, 13, 15, 16, 18, 19, 21, 22, 24, 25 и 27 слоя с бумажной стороны, и во втором сегменте основная нить 201а переплетается в месте переплетения 206 с двенадцатью уточными нитями 28, 30, 31, 33, 34, 36, 1, 3, 4, 6, 7 и 9 слоя с бумажной стороны. Следует отметить, что, хотя линия движения основной нити 201а в слое с бумажной стороны идентична линии движения основной нити 201b в этом слое, линии движения основных нитей 201а и 201b не идентичны в слое с машинной стороны 56 и ни одной из основных нитей 201а и 201b не формируют полный раппорт переплетения слоя ткацкого рисунка.
На фиг.7 представлена схема переплетения общего ткацкого рисунка сетки ID второго варианта изобретения. Как и на схеме переплетения фиг.6, цифры на левой стороне чертежа представляют тридцать шесть основ, включающих 60 уточных нитей слоя с бумажной стороны и 62 уточные нити слоя с машинной стороны, соответствующих показанным на фиг.2. Цифры поперек верхней части чертежа представляют двадцать четыре основных нити ткацкого рисунка, включающих двенадцать последовательных пар основных нитей 201а, 201b.
На фиг.3 показаны линии движения пары основных нитей 301а, 301b третьего варианта в одном раппорте ткацкого рисунка. На фиг.3 уточные нити 60 слоя с бумажной стороны и уточные нити 62 слоя с машинной стороны индивидуально обозначены соответствующими цифрами в последовательности от 1 до 48.
Как и вариантах фиг.1 и 2, эти две основные нити 301а, 301b вместе формируют одну объединенную линию движения основы на поверхности 54 с бумажной стороны (см. фиг.4) слоя 52 с бумажной стороны, будучи несколько смещенными в сторону около и между точек перекрытия 302. Аналогичным образом основные нити 301а, 301b имеют длинные внутренние нити перекрытия с длиной перекрытия, по меньшей мере, 4 между каждым первым местом переплетения 308 и предыдущей точкой перекрытия 302 и точно так же между каждым вторым местом переплетения 310 и каждой последующей точкой перекрытия 302. Дополнительно между этими двумя местами переплетения 308, 310 для каждой из основных нитей 301а, 301b имеется еще длинная нить внутреннего перекрытия с длиной перекрытия, по меньшей мере, 4 между слоем 52 с бумажной стороны и слоем 56 с машинной стороны. В этом ткацком рисунке, в первом сегменте 312, основная нить 301b переплетается в месте переплетения 304 с шестнадцатью уточными нитями 19, 21, 22, 24, 25, 27, 28, 30, 31, 33, 34, 36, 37, 39, 40 и 42 слоя с бумажной стороны, и во втором сегменте основная нить 301а переплетается в месте переплетения 306 с шестнадцатью уточными нитями 43, 45, 46, 48, 1, 3, 4, 6, 7, 9, 10, 12, 13, 15, 16 и 18 слоя с бумажной стороны.
Очевидно, что линии движения этих двух основных нитей 301а, 301b каждой пары следуют в одинаковой последовательности в слое 52 с бумажной стороны и в слое 56 с машинной стороны.
На фиг.8 представлена схема переплетения завершенного ткацкого рисунка сетки по третьему варианту изобретения. Как и на схемах переплетения на фиг.5 и 6, цифры слева от чертежа представляют сорок восемь нитей, включающих 60 уточных нитей слоя с бумажной стороны и 62 уточных нити слоя с машинной стороны, соответствуя показанным на фиг.3. Цифры в верхней части чертежа представляют двадцать четыре основных нити ткацкого рисунка, включающие двенадцать последовательных пар основных нитей 301а, 301b.
По настоящему изобретению можно ткать сетки с большим числом зевов, свыше 24 зевов, обсужденных выше, не выходя из объема изобретения. В сетках по настоящему изобретению каждая основная нить проходит, по меньшей мере, под четырьмя уточными нитями слоя с бумажной стороны между каждым одним местом переплетения и следующим местом переплетения этой основной нити с уточной нитью с машинной стороны; далее ни первая, ни вторая основная нить пары не формирует полный раппорт второго повторяющегося ткацкого рисунка (слой с машинной стороны). Однако эти две основных нити вместе формируют полный раппорт. Кроме того, благодаря раскрытой в настоящем изобретении структуре нитей основы в предпочтительном варианте две основные нити будут всегда проходить вместе под каждой основной нитью с машинной стороны, чтобы сформировать "двуниточный узел» под уточной нитью. Альтернативно здесь могут быть одна или две основные нити, расположенные между двумя нитями, двухниточный узел основы. В качестве дальнейшей альтернативы основные нити могут быть структурированы с помощью выбранного ткацкого рисунка, так что основные нити формируют только одиночные узлы под уточными нитями. Наконец, в еще одном варианте ткацкий рисунок может быть использован как для одиночных, так и для двойных узлов на поверхности с машинной стороны.
Эти двуниточные узлы имеют несколько преимуществ, которые ранее не были доступны в сетках, сотканных с использованием пары основных нитей. Во-первых, эти две основные нити действуют вместе и более эффективно делают складки на слоях уточных нитей с машинной стороны, заставляя их наклониться наружу от поверхности сетки, чтобы обеспечить поверхность износа сетки на машинной стороне для защиты основных нитей от трения и таким образом увеличить срок службы сетки. Во-вторых, двухниточные узлы позволяют использовать уточные нити относительно большого диаметра на поверхности сетки с машинной стороны, иначе были бы доступны только тканые сетки, в которых в ткацком рисунке основа создана из однотипной нити. В-третьих, использование этих уточных нитей большого диаметра в слое с машинной стороны увеличивает стабильность сетки в направлении поперек машины и жесткость сетки, т.е. свойства, которые вносят значительный вклад в общую работоспособность материала сетки (т.е. сопротивление образованию складок и другим подобным искажениям сетки при использовании). Мы нашли, что эти особенности вместе с другими признаками изобретения, описанными выше, могут обеспечить множество различных конструкций сетки, например, на ткацких станках с 12 зевами или с 16, 18, 20 зевами и более.
Выбор подходящих ткацких рисунков для сеток по настоящему изобретению из большого числа имеющихся зевов для ткацких станков будет зависеть от требований конечного использования и физических ограничений машины, на которой они ткутся. На фиг.8 и 9 показаны примеры сеток, сотканных в соответствии настоящим изобретением, которые изготовлены на ткацких станках с 16 зевами и которые обеспечивают описанные выше характеристики.
На фиг.9 показана схема переплетения полного ткацкого рисунка четвертого варианта сетки по настоящему изобретению, который в общем подобен рисунку, показанному на фиг.8 и 3. Как и в схеме переплетения фиг.8, цифры в левой стороне чертежа представляют 48 уточных нитей, включающих 32 уточных нити слоя 60 с бумажной стороны и 16 уточных нитей слоя 62 с машинной стороны этой сетки (так же, как показано в поперечном сечении на фиг.3). Однако, тогда как сетка, показанная на фиг.8, соткана по рисунку с 24 зевами, требующему 24 основных нити и 48 уточных нитей в полном раппорте, сетка фиг.9 соткана в соответствии с рисунком с 16 зевами, требующим 16 основных и 48 уточных нитей для создания структуры сетки. Линии движения нити пар основы в сетке фиг.9 подобны для типичных нитей основы 301а, 301b, показанных на фиг.3. Однако рисунок с 16 зевами обеспечивает некоторые выгоды, недоступные в конструкции с 24 зевами. В частности, в этой конструкции с 16 зевами можно обеспечить длинные перекрытия уточной нити слоя с машинной стороны, которая возьмет большую часть абразивного износа на открытой поверхности с машинной стороны. Например, при просмотре фиг.9 мы видим, что каждая уточная нить с машинной стороны 2, 5, 8, 11, 14, 17… формирует длинное перекрытие с машинной стороны, по меньшей мере, 12 основных нитей (см., например, уток 5). Например, уточная нить 2 переплетается только на противоположных концах раппорта, т.е. с основными нитями 1 и 16. Это заставляет уток выходить наружу из сетки и обеспечивает достаточно материала для абразивного износа при использовании. Дополнительно в определенных местах сетки на машинной стороне две смежных основных нити проходят вместе ниже одного утка (например, утка 2, обе основы 1 и 16 проходят вместе ниже этого утка). Это увеличивает волнистость уточной нити и предохраняет основные нити от абразивного износа в этих местах. Однако в большинстве других мест переплетающиеся основы отделены друг от друга одной основной нитью (например, в утке 11 основы 1 и 3 отделены основной нитью 2). Это позволяет повысить общую стабильность переплетения с машинной стороны и таким образом улучшить стабильность сетки.
Фиг.10 - схема переплетения пятого варианта изобретения, который очень похож на вариант, показанный на фиг.9. Главное различие между этими двумя сетками заключается в изменении положения основных нитей 5, 6, 9 и 10 в ткацком рисунке.
Линии движения сеток, схемы переплетения которых показаны на фиг.9 и 10 в основном соответствуют показанным на фиг.3. Просмотр этих схем переплетения в связи с профилями основы показывает, что между каждым местом переплетения (у уточных нитей 2, 11, 26 и 35 слоя с машинной стороны) и непосредственно перед и после точек перекрытия каждая из основных нитей имеет длинные внутренние перекрытия нитями между уточными нитями слоя 60 с бумажной стороны и уточными нитями слоя 62 с машинной стороны с длиной перекрытия, по меньшей мере, 4, т.е. прохождением, по меньшей мере, под четырьмя уточными нитями слоя 60 с бумажной стороны.
На фиг.9 также показано, что число уточных нитей 60 слоя с бумажной стороны, с которыми переплетается каждая первая основная нить пары на каждом месте переплетения, соответствующем месту переплетения на 314 на фиг.3 (16 уточных нитей слоя с бумажной стороны) - такое же, как и число уточных нитей 60 с бумажной стороны, с которыми переплетается каждый второй член пары основных нитей в каждом месте переплетения, соответствующем месту переплетения 312 на фиг.3 (16 уточных нитей). Ткацкий рисунок, таким образом, является симметричным, как показано на фиг.3, и отличается от рисунка, показанного, например, на фиг.1.
Также следует отметить, что, хотя каждая из основных нитей 101а, 101b, 201a, 201b, 301a и 301b вносит свой вклад в соответствующий раппорт рисунка слоя 56 с машинной стороны, никакая пара не формирует полный раппорт такого рисунка.
Обратимся теперь к фиг.11, где приведена фотография поперечного сечения в машинном направлении. Поверхность с бумажной стороны 54 слоя 52 с бумажной стороны соткана по простому ткацкому рисунку, в котором (видно слева на фигуре) основная нить 101а переплетается с выбранными уточными нитями 60 слоя с бумажной стороны перед местом перекрытия с основной нитью 101b в точке перекрытия 102, оставаясь между слоем 52 с бумажной стороны и слоем 56 с машинной стороны перед переплетением с выбранным утком 62 слоя с машинной стороны в точке переплетения 108. Аналогичным образом основная нить 101b переплетается с выбранным утком 62 с машинной стороны в точке переплетения 110, остается между слоем 52 с бумажной стороны и слоем 56 с машинной стороны, место перекрытия с основной нитью 101а в точке перекрытия 102, и затем переплетается с выбранными уточными нитями 60 слоя с бумажной стороны. На этом микроснимке ясно видны длинные внутренние перекрытия основы основных нитей 101a, 101b, которые обеспечивают желательное ограничение ударного дренажа.
На фиг.12-15 хорошо виден эффект ткацких рисунков по настоящему изобретению. Эти четыре созданные компьютером фигуры изображают то, что было бы замечено в воображаемых плоскостях в выбранных точках в сетке по настоящему изобретению.
На фиг.12 схематически показана верхняя плоскость через слой 52 с бумажной стороны сетки 100, в основном, параллельно поверхности 54 с бумажной стороны, и показана область дренажа слоя 52 с бумажной стороны, обеспечиваемого переплетением связующих нитей 101a, 101b, которые вплетены в нити 60 слоя с бумажной стороны. На этой схеме первая площадь дренажа приблизительно равна 32%.
На фиг.13 схематически показана центральная плоскость в сетке, которая является воображаемой плоскостью между и, в основном, параллельно слою 52 с бумажной стороны и слою 56 с машинной стороны. Эта схема показывает эффект занятия нитями пространства между слоем 52 с бумажной стороны и слоем 56 с машинной стороны на имеющейся площади дренажа. Изучение этой схемы показывает, что третья площадь дренажа порядка 16%.
На фиг.14 схематически показана нижняя плоскость сетки, демонстрирующая площадь дренажа слоя 56 с машинной стороны, обеспечиваемую связующими нитями 101а, 101b, когда они соединены с нитями слоя 62 с машинной стороны. На этой схеме вторая площадь дренажа равна приблизительно 28%.
Площадь дренажа каждого из этих слоев показана графически на фиг.20, которая демонстрирует открытый участок сетки по настоящему изобретению в нескольких точках по отношению к углублению в сетку. Это можно видеть на каждой поверхности 54 с бумажной стороны и поверхности 58 с машинной стороны, при этом площадь дренажа составляет 100%. Однако внутри слоя 52 с бумажной стороны первая площадь дренажа 122 может быть порядка 31,9% и слоя 56 с машинной стороны второй площади дренажа 124 - приблизительно 27,7%. Однако в центральной плоскости между слоем 52 с бумажной стороны и слоем 56 с машинной стороны имеется третья площадь дренажа 120, равная приблизительно 15,8%.
Как только светлая вода от бумажной массы попадает на центральную плоскость композитной формирующей сетки, скорость дренажа не оказывает большого влияния на качество бумаги за исключением случая, когда она слишком мала, например если слой композитной сетки с машинной стороны забит твердыми частицами. Главной целью слоя с машинной стороны является обеспечение адекватной поддержки слоя с бумажной стороны, чтобы получить нужные характеристики износа и выдерживать напряжения, налагаемые на формирующую сетку в процессе ее использования.
В сетках по настоящему изобретению с дренажной способностью сетки 100 в слое 52 с бумажной стороны и в центральной плоскости между слоем 52 с бумажной стороны и слоем 56 с машинной стороны вместе определяют способность сетки к сопротивлению ударному дренажу. Эта способность сетки 100 может быть обозначена схематически, комбинируя фиг.12 и 13, чтобы получить фиг.15.
Просмотр фиг.15 показывает, что сопротивление ударному дренажу обеспечивается как слоем с 52 с бумажной стороны, как показано на фиг.12, так и центральной плоскостью, как показано на фиг.13. Когда площади дренажа этих двух вносящих свой вклад компонентов объединены, как показано на фиг.15, конечная площадь дренажа весьма невелика, в данном случае приблизительно 16%. Сетки по настоящему изобретению, имеющие эти качества, хорошо сопротивляются ударному дренажу и обеспечивают лучшее формирование начального бумажного полотна на поверхности 54 слоя бумаги 52 с бумажной стороны, потому что объединенные первая и третья области дренажа, т.е. уточные нити слоя 52 с бумажной стороны и центральная плоскость, замедляют скорость потока бумажной массы через слой 52 с бумажной стороны.
При просмотре фиг.16-19 можно сравнить сетки по настоящему изобретению с аналогичными сетками прототипов.
Фиг.16 и 17 представляют собой фотографии, отображающие слои сетки прототипа с бумажной стороны и с машинной стороны соответственно. Ясно видна большая площадь дренажа сетки, состоящая из открытых участков 92.
Фиг.18 и 19 представляют собой фотографии, показывающие слой 52 с бумажной стороны и слой сетки 56 по настоящему изобретению с машинной стороны. Каждая из этих фотографий четко показывает, что, хотя ткацкие рисунки кажутся похожими с поверхности этой сетки и сетки, показанной на фигурах 16 и 17, сетка на фиг.18 и 19 имеет значительно уменьшенную прямую площадь дренажа сетки, что подтверждается относительно немногими открытыми участками 90.
Таким образом, можно видеть, что сетки по настоящему изобретению обеспечивают относительно небольшой прямоточный дренаж благодаря наличию связующих нитей в центральной плоскости сетки. Эти нити заполняют центральную плоскость сетки, так что площадь дренажа составляет от 8% до 20% по контрасту с большими областям дренажа слоя с бумажной стороны и слоя с машинной стороны. Сетка оказывает сопротивление начальному ударному давлению струи бумажной массы, задерживая таким образом дренаж и обеспечивая лучшее формирование.
Были изготовлены три образца сеток по настоящему изобретению с использованием связующих нитей из нафталата полиэтилена (PEN) диаметром 0,12 мм, 0,15 мм и 0,15 мм соответственно и простой рисунок слоя с бумажной стороны. Уточные нити для слоя с бумажной стороны и для слоя с машинной стороны были изготовлены из терефталевого полиэтилена (PET). Размеры нитей и их характеристики приведены в таблице ниже.
| Сетка 1 | Сетка 2 | Сетка 3 | |
| Нити основы (мм) | 0,15 PEN | 0,15 PEN | 0,12 PEN |
| Уточные нити БС (мм) | 0,13 | 0,13 | 0,13 |
| Уточные нити МС (мм) | 0,25 | 0,25 | 0,22 |
| Рамки/дюйм2 | 6552 | 6624 | 10800 |
| FSI | 156 | 157 | 200 |
| Упругий модуль | |||
| (pli) | 8770 | 9050 | 7000 |
| Толщина (дюймы) | 0,0245 | 0,0276 | 0,025 |
Тканые образцы показывают, что при уменьшении диаметра нити основы от 0,15 до 0,12 мм можно увеличить число рамок на дюйм2 до 10800, что является очень высоким показателем, особенно при сравнении с обычным тройным слоем структуры сетки (например, сеток с обычными связующими нитями утка), которые обычно имеют приблизительно 8000 рамок/дюйм. Большое число рамок обеспечивает быстрый дренаж листа вовнутрь сетки. Это обеспечивает хорошее формирование листа и задержание мелких частиц так же, как легкий проход воздуха через поверхности с бумажной стороны, что повышает скорость высыхания листа в формирующей секции. Кроме того, большое число рамок сопровождается соответствующим повышением значения FSI, которое может превышать 200, указывая на хорошую поддержку листа. Это, в свою очередь, уменьшает "забивание" волокна и склеивание листа, обеспечивая легкое удаление листа с сетки в пункте загрузки. Наконец, сетки по нашему изобретению могут быть сотканы очень тонкими с толщиной порядка 0,64 мм. Это дополнительно обеспечивает хорошее качество листа и уменьшает водопропускную способность сетки, которая, в свою очередь, улучшает их чистоту, когда используется при изготовлении двойных формирующих сеток, т.к. будет израсходовано меньше воды, когда линия движения сетки отклонится от прямой линии, например, при движении по каландру.
Квалифицированные специалисты в данной области понимают, что настоящее изобретение не ограничивается описанными здесь слоями ткацких рисунков на поверхности с бумажной стороны и с машинной стороны. Вообще говоря, ткацкий рисунок на поверхности с бумажной стороны может быть выбран как простое переплетение, саржа, сложная саржа или двухлицевое переплетение, выполняемое на ткацком станке с 2, 3, 4 или 5 зевами. Переплетение с машинной стороны может быть саржей, сложной саржей, атласом или рисунком N×2N, где N - число основных нитей и 2N - число уточных нитей, причем N=3. Таким образом, подходящие ткацкие рисунки с машинной стороны для использования в сетке по настоящему изобретению могут быть рисунками, сотканными с использованием 4, 5, 6, 8, 10 и 12 зевов, но изобретение этим не ограничено.
Предпочтительно сетки по настоящему изобретению изготавливаются с использованием полимерного волокна с высоким модулем упругости в качестве связующих нитей, наиболее предпочтителен любой тетрафталевый полиэтилен (PET) или нафтафталевый полиэтилен (PEN). Нити с бумажной стороны предпочтительно выполнены из PET, и нити слоя с машинной стороны предпочтительно выполнены из PET, нейлона или смеси PET и полиуретана, как описано в патентах США 5.169.711 и 5.502.120.
1. Двухслойная формирующая сетка для бумагоделательной машины, которую ткут с общим повторяющимся ткацким рисунком, требующим, по меньшей мере, 8 зевов в ткацком станке, и содержащая в комбинации слой с бумажной стороны, имеющий первую площадь дренажа и поверхность с бумажной стороны, слой с машинной стороны, имеющий вторую площадь дренажа, и центральную плоскость в пределах сетки, определяемую как воображаемую плоскость, в основном параллельную указанным слоям и расположенную между слоем с бумажной стороны и слоем с машинной стороны, и имеющую третью площадь дренажа, в которой сетка, по меньшей мере, имеет
(i) нити слоя с бумажной стороны и нити слоя с машинной стороны, причем каждый слой ориентирован в первом направлении; и
(ii) ряд нитей, содержащий только пары связующих нитей, переплетенных с нитями слоя с бумажной стороны и нитями слоя с машинной стороны в направлении поперек первого направления, в которых:
(a) на поверхности с бумажной стороны каждая пара связующих нитей занимает единственную объединенную линию движения;
(b) пары связующих нитей ткут при полном повторении ткацкого рисунка для каждой пары:
(А) в первом сегменте единственной объединенной линии движения первый элемент пары переплетается с выбранными нитями слоя с бумажной стороны в месте переплетения, и второй элемент пары переплетается, по меньшей мере, с нитью слоя с машинной стороны в месте переплетения;
(B) во втором сегменте единственной объединенной линии движения второй элемент пары переплетается с выбранными нитями слоя с бумажной стороны в месте переплетения, и первый элемент пары переплетается, по меньшей мере, с нитью слоя с машинной стороны;
(C) длина первого и второго сегментов может быть одинаковой или разной;
(D) между смежными сегментами расположены места перекрытия отдельных нитей у точек перекрытия, и эти нити смещены в сторону относительно друг друга по единственной объединенной линии движения у каждой точки перекрытия и между точками; и
(Е) для каждого элемента каждой пары связующих нитей, между каждым местом переплетения и непосредственно за последующим местом сплетения, и между каждым местом переплетения и непосредственно за последующим местом сплетения элемент перемещается между нитями слоя с бумажной стороны и нитями слоя с машинной стороны, по меньшей мере, под четырьмя бумажными нитями слоя стороны;
(c) слой с машинной стороны ткут с повторяющимся ткацким рисунком слоя с машинной стороны, в котором для каждой пары связующих нитей в каждом раппорте первый элемент и второй элемент поочередно переплетаются с выбранными нитями слоя с машинной стороны, но не формируют полный раппорт ткацкого рисунка слоя с машинной стороны;
(d) сетка имеет полное заполнение основы после тепловой усадки, по меньшей мере, на 100%;
(e) первая площадь дренажа от 25 до 50%;
(f) вторая площадь дренажа от 25 до 50% и
(g) третья площадь дренажа от 8 до 20%.
2. Двухслойная формирующая сетка по п.1, в которой в поперечном сечении сетки в поперечном направлении каждая нить слоя с бумажной стороны смещена в сторону от ближайших нитей слоя с машинной стороны.
3. Двухслойная формирующая сетка по п.1, в которой связующие нити занимают, по меньшей мере, 80% центральной плоскости в каждом раппорте общего повторяющегося ткацкого рисунка.
4. Двухслойная формирующая сетка по любому из пп.1, 2 или 3, в которой в каждом раппорте повторяющегося ткацкого рисунка отношение числа нитей слоя с бумажной стороны к числу нитей слоя с машинной стороны выбрано из отношений 3:1, 3:2, 2:1 и 1:1.
5. Двухслойная формирующая сетка по п.4, в которой отношение равно 3:2.
6. Двухслойная формирующая сетка по п.1 или 3, в которой нити слоя с бумажной стороны и нити слоя с машинной стороны представляют собой утки, а связующие нити представляют собой основы.
7. Двухслойная формирующая сетка по п.1 или 3, в которой нити слоя с бумажной стороны и нити слоя с машинной стороны представляют собой основы, и связующие нити представляют собой утки.
8. Двухслойная формирующая сетка по п.1, в которой слой с машинной стороны ткут по рисунку, выбранному из атласа с 6 зевами, атласа с 12 зевами, саржи, и по рисунку N×2N, где N является числом зевов в ткацком станке.
9. Двухслойная формирующая сетка по п.8, в которой слой с машинной стороны ткут по рисунку N×2N.
10. Двухслойная формирующая сетка по п.1 или 8, в которой слой с бумажной стороны ткут по рисунку, выбранному из простого переплетения, саржи с 3 зевами, атласа с 3 зевами, саржи с 4 зевами и атласа с 4 зевами.
11. Двухслойная формирующая сетка по п.1, в которой полный повторяющийся рисунок требует 24 зевов.
12. Двухслойная формирующая сетка по п.1 или 3, в которой третья площадь дренажа составляет 8 и 15%.
13. Двухслойная формирующая сетка по п.1, в которой связующие нити состоят из материала моноволокна, выбранного из нафталата полиэтилена и терефталата полиэтилена.
14. Двухслойная формирующая сетка по п.13, в которой материал моноволокна - нафталат полиэтилена.
15. Двухслойная формирующая сетка по п.1, в которой нити слоя с машинной стороны состоят из материала моноволокна, выбранного из нейлона, терефталата полиэтилена и смеси терефталата полиэтилена и полиуретана.
16. Двухслойная формирующая сетка для бумагоделательной машины, которую ткут с общим повторяющимся ткацким рисунком, требующим, по меньшей мере, 8 зевов в ткацком станке, и содержащая в комбинации слой с бумажной стороны, имеющий поверхность с бумажной стороны, и слой с машинной стороны, сетка, имеющий, по меньшей мере,
(i) ряд нитей слоя с бумажной стороны и ряд нитей слоя с машинной стороны, каждый из которых ориентирован в первом направлении; и
(ii) рядов нитей, содержащий только пары связующих нитей, переплетенных с нитями слоя с бумажной стороны и нитями слоя с машинной стороны в направлении поперек первого направления, в котором:
(a) на поверхности с бумажной стороны каждая пара связующих нитей занимает единственную объединенную линию движения;
(b) пары связующих нитей ткут при общем повторении ткацкого рисунка для каждой пары:
(А) в первом сегменте единственной объединенной линии движения первый элемент пары переплетается с выбранными нитями слоя с бумажной стороны в месте переплетения, и второй элемент пары переплетается, по меньшей мере, с нитью слоя с машинной стороны в месте переплетения;
(B) во втором сегменте единственной объединенной линии движения второй элемент пары переплетается с выбранными нитями слоя с бумажной стороны в месте переплетения, и первый элемент пары переплетается, по меньшей мере, с нитью слоя с машинной стороны;
(C) длина первого и второго сегментов может быть одинаковой или разной;
(D) между смежными сегментами расположены места перекрытия отдельных нитей у точек перекрытия, и эти нити смещены в сторону относительно друг друга по единственной объединенной линии движения у каждой точки перекрытия и между ними; и
(Е) для каждого элемента каждой пары связующих нитей, между каждым местом переплетения и непосредственно за последующим местом сплетения, и между каждым местом сплетения и последующим местом переплетения элемент перемещается между нитями слоя с бумажной стороны и нитями слоя с машинной стороны, по меньшей мере, под четырьмя нитями слоя с бумажной стороны;
(c) слой с машинной стороны ткут с повторяющимся ткацким рисунком слоя с машинной стороны, в котором для каждой пары связующих нитей в каждом повторении первый элемент и второй элемент поочередно переплетаются с выбранными нитями слоя с машинной стороны, но не формируют полный раппорт ткацкого рисунка слоя с машинной стороны; и
(d) сетка имеет полное заполнение основы после тепловой усадки, по меньшей мере, на 100%.
17. Двухслойная формирующая сетка по п.11, в которой в поперечном сечении сетки в поперечном направлении каждая нить слоя с бумажной стороны смещена в сторону от ближайших нитей слоя с машинной стороны.
18. Двухслойная формирующая сетка по п.16, в которой в каждом раппорте повторяющегося ткацкого рисунка отношение числа нитей слоя с бумажной стороны к числу нитей слоя с машинной стороны выбрано из отношений 3:1, 3:2, 2:1 и 1:1.
19. Двухслойная формирующая сетка по п.18, в которой отношение равно 3:2.
20. Двухслойная формирующая сетка по п.16 или 17, в которой нити слоя с бумажной стороны и нити слоя с машинной стороны представляют собой утки, и связующие нити представляют собой основы.
21. Двухслойная формирующая сетка по п.16 или 17, в которой нити слоя с бумажной стороны и нити слоя с машинной стороны представляют собой основы, а связующие нити представляют собой утки.
22. Двухслойная формирующая сетка по п.16, в которой слой с машинной стороны ткут по рисунку, выбранному из атласа с 6 зевами, атласа с 12 зевами, саржи, и по рисунку N×2N, где N является числом зевов в ткацком станке.
23. Двухслойная формирующая сетка по п.22, в которой слой с машинной стороны ткут по рисунку N×2N.
24. Двухслойная формирующая сетка по п.16, в которой слой с бумажной стороны ткут по рисунку, выбранному из простого переплетения, саржи с 3 зевами, атласа с 3 зевами, саржи с 4 зевами и атласа с 4 зевами.
25. Двухслойная формирующая сетка по п.16, в которой полный повторяющийся рисунок требует 24 зева.
26. Двухслойная формирующая сетка по п.16, в которой связующие нити состоят из материала моноволокна, выбранного из нафталата полиэтилена и терефталата полиэтилена.
27. Двухслойная формирующая сетка по п.26, в которой материал моноволокна - нафталат полиэтилена.
28. Двухслойная формирующая сетка по п.16, в которой нити слоя с машинной стороны состоят из материала моноволокна, выбранного из нейлона, терефталата полиэтилена и смеси терефталата полиэтилена и полиуретана.
29. Двухслойная формирующая сетка для бумагоделательной машины, которую ткут с общим повторяющимся ткацким рисунком, требующим, по меньшей мере, 8 зевов в ткацком станке и имеющим продольное направление и поперечное направление, и содержащая в комбинации слой с бумажной стороны, имеющий первую площадь дренажа, слой с машинной стороны, вторую площадь дренажа и центральную плоскость в пределах сетки, определяемую как воображаемая плоскость, в основном параллельную слою и расположенную между слоем с бумажной стороны и слоем с машинной стороны, и имеющую третью площадь дренажа, в которой
(a) в одном из продольного направления и поперечного направления сетка имеет полное заполнение основы после тепловой усадки, по меньшей мере, на 100%;
(b) первая площадь дренажа от 25 до 50%;
(c) вторая площадь дренажа от 25 до 50% и
(d) третья площадь дренажа от 8 до 20%.
30. Двухслойная формирующая сетка по п.29, в которой нити одного из продольного направления и поперечного направления включают только связующие нити, которые занимают, по меньшей мере, 80% центральной плоскости в каждом раппорте общего повторяющегося ткацкого рисунка.
31. Двухслойная формирующая сетка по п.29, в которой слой с машинной стороны ткут по рисунку, выбранному из атласа с 6 зевами, атласа с 12 зевами, саржи, и по рисунку N×2N, где N является числом зевов в ткацком станке.
32. Двухслойная формирующая сетка по п.31, в которой слой с машинной стороны ткут по рисунку N×2N.
33. Двухслойная формирующая сетка по п.29, в которой слой с бумажной стороны ткут по рисунку, выбранному из простого переплетения, саржи с 3 зевами, атласа с 3 зевами, саржи с 4 зевами и атласа с 4 зевами.
34. Двухслойная формирующая сетка по п.29 или 30, в которой полный повторяющийся рисунок требует 24 зевов.
35. Двухслойная формирующая сетка по п.30, в которой связующие нити состоят из материала моноволокна, выбранного из нафталата полиэтилена и терефталата полиэтилена.
36. Двухслойная формирующая сетка по п.35, в которой материал моноволокна - нафталат полиэтилена.
37. Двухслойная формирующая сетка по п.29, в которой сетка включает нити слоя с машинной стороны, выполненные из материала моноволокна, выбранного из нейлона, терефталата полиэтилена и смеси терефталата полиэтилена и полиуретана.
