脱水织物制造技术

本发明专利技术涉及可用于制造纸的织物。该织物优选具有至少三个具有特定孔径分布的织物区。对用于从初期纸除去水的常规脱水织物来说，此处公开的织物是有效的替换物，它可以在随后的高温干燥步骤中节约能源成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可用于制造纸的织物。该织物具有至少三个具有特定孔径分布的区。
技术介绍
在造纸过程中，将纤维素纤维以含水淤浆的方式在筛网上沉积。将水去除以形成纸。往往，脱水织物用于含水淤浆脱水的第二阶段。Eschmann(US5204171)描述了一种包括阻挡层的造纸织物。Chuang等人(WO9616305)描述了一种毛细管的脱水方法和装置。因为改善脱水的效率可以通过减少或消除对随后高温干燥步骤的需要而提供成本的节约，因此在造纸过程期间需要用于脱水的新织物。本专利技术涉及这些和其它重要方面。
技术实现思路
本专利技术的一个方面是一种织物结构物，包括至少三个区，所述三个区包括a)第一表面区；b)具有1到10微米的平均水力孔径的材料的第二区；和c)具有10微米或更小的平均水力孔径的材料的第三区。附图说明图1显示了根据本专利技术一个实施方案的织物的横截面。图2显示了根据本专利技术第二个实施方案的织物的横截面。图3显示了根据本专利技术第三个实施方案的织物的横截面。图4显示了在整个织物厚度上具有连续变化的孔径的织物的横截面
技术实现思路
本专利技术提供可用于在造纸过程期间脱水的织物。与已知的造纸织物对比，根据本专利技术的织物包括流动阻力区和毛细管区。使用中，将脱水织物压在纸纤维幅上。将纸纤维以水悬浮液的方式沉积在筛网上并且该纸幅保留许多水。通过将本专利技术的脱水织物压在湿纸幅上有效地从该纸幅除去比一般结构的织物多10％的水。用来除去额外水的干燥可能仍然是需要的，但是因为通过本专利技术的脱水织物已经除去了大量水，因此大大减少了干燥时间和温度以及与此有关的能源成本。根据本专利技术的织物包括至少三个区。该区可以是，例如，由合成聚合物人造短纤维或连续长丝制成的非织造材料。正如本领域技术人员理解的，此处使用的纤维是已经切断或斩碎成离散长度的长丝，而长丝是基本上连续的。表面区，它是朝着所要脱水的初期纸放置的，可以由相似的非织造或膜材料制造。为了强度和稳定性，可以将其它的非织造区附着到织造层。根据本专利技术的织物的一个实施方案显示于图1中。图1显示了该织物的横截面。第一表面区，区1可以包括粗人造短纤维。该表面区使水以极小的流动阻力渗入织物。表面区是足够厚的以便在压榨操作期间提供下层区的机械保护并且还允许下层区在纸从该织物分离期间有效地作为流动控制区工作。接着向下，区2可以是具有1到10微米的平均水力孔径的多孔非织造材料或膜材料。如果非织造材料用于该织物的第二区，2，它可以包括人造短纤维或连续长丝。第二区，区2是流动控制区并且优选至多100微米厚以免当该织物和纸在压区(press nip)时过度阻挡脱水。区2用来充当流动控制区以便当该纸在压榨之后从该织物分离时防止纸的再润湿。与具有较粗孔结构的区相比，它还提供改善的压力均一性。当该织物和纸处于压区时改善的压力均一性提高了脱水的速度。这个区具有约50％或更大的孔隙度。区2的非织造材料可以使用如美国专利4,043,331所公开的电纺丝(electrospinning)技术来制造，或通过如WO2003/080905中所公开的电吹制(electroblowing)技术制造非织造材料。替换地，区2的材料可以是通过使用如公开于，例如，美国专利No.3,700,545、4,127,696和6,861,142中的海岛型技术制造的非织造材料。如果使用海岛型技术，可溶解的海聚合物是优选的类型，由此仅仅保留细岛长丝。可溶解的海聚合物的实例是线性聚酯，它能溶解于水或氢氧化钠溶液。一旦该海聚合物溶解，该区仅仅包含该细岛长丝。这些长丝优选具有0.1到5微米范围内的直径以便获得渴望的平均水力孔径和总孔隙度。较小的长丝导致较细的孔。如果使用非圆形横截面的长丝，术语“直径”是指该长丝的最小横截面尺寸。制造细的长丝或人造短纤维的非织造材料的替换方法包括易分裂长丝的纺丝、湿法成网和气流成网技术，它们全部都是沿用已久的并且是非织造物制造领域技术人员熟知的。用于构造区2的一般材料包括聚酰胺、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚乳酸、聚对苯二甲酸亚丙基酯、聚酯酰胺和任何其它可熔纺的聚合物，包括双组分聚合物。聚酰胺是优选的。该织物的第三区，3，可以包括人造短纤维或连续长丝，但是该长丝优选具有比区1中的长丝较细的旦尼尔。区3可以使用如用来生产区2的相同方法生产。区3中材料的平均水力孔径小于10微米并且同样小于正在脱水的纸幅的平均水力孔径。区3是毛细管区。当以纸和织物离开压区的方式释放压力时，区3中的毛细管力可以防止织物中的水再润湿纸幅。区3的位置是该织物中所有区中最重要的。希望地是将它置于织物中的一个位置以致当压力释放时以及当该织物在压区中挤压后已展开时从该纸中压出的水的前端在区3的内部。如果该织物在脱水期间完全浸透，希望区3位于该织物的底层。区3优选足够薄以在脱水期间减小流动阻力，但足够厚以给移动穿过该织物的水的前端的移动提供宽容度。区3优选具有50％或者更大的孔隙度以减小流动阻力。在图1中的区4和5包括粗长丝。该粗长丝可以是任何每长丝具有1.0或更大的旦尼尔的长丝。替换地，区4和/或5可以由压榨织物制造领域的专业人员所熟知结构的非织造材料来生产，如，例如，粗人造短纤维的梳理纤网。区4和5的平均水力孔径优选比区2或3的数量级大。区4和5使水以极小的流动阻力渗入织物并且充当从纸压出的水的容储器。在本文中公开的方法中，与既没有流动控制区也没有毛细管区的织物相比、或与仅仅具有流动控制区的织物相比，流动控制区和毛细管区二者在脱水织物中的使用增加了压榨过程中从湿纸去除的水量。该织物的两个功能区共同工作，这样通过在压榨过程的不同时期抑制从织物流回到纸幅的水和使用不同的物理机理而改善脱水。用于脱水纸的压榨过程顺序包括三个分别在不同时期作用于该织物一部分的连续阶段脱水阶段，此时当该材料穿过压区时增加了对纸和织物的压力；再润湿阶段，此时在压区之后该纸和织物展开，同时该纸和织物保持接触；和分离阶段，此时该纸从该织物上分离。通常的做法是通过从该织物上快速除去纸从而使再润湿阶段尽可能地短。尽管如此，在它们可以分离以前纸和织物总要接触一段时间。在一般的压区中纸和织物之间的总接触时间一般小于约2秒。当它们离开压区从该织物和纸去除压力时，该毛细管区使用毛细管力来防止该纸的再润湿。因此，该毛细管区具有小于湿纸幅平均水力孔径的平均水力孔径。这些小孔可以在压榨过程的脱水阶段强有力地抑制水流入该织物，因此高的孔数目是所希望的。因此，毛细管区的孔隙度优选大于50％。选择该毛细管区相对于该织物表面的位置来防止该纸的再润湿。希望地是将它置于织物中的一个位置以致当压力释放时以及当该织物在压区中挤压后已展开时从该纸中压出的水的前端在毛细管区的内部。如果该织物在脱水期间完全浸透，希望毛细管区位于该织物的底部。该流动控制区主要的作用是当纸和织物分离时抑制从该织物进入纸内的流动。当纸和织物分离时，在纸和织物之间形成部分真空。该真空从该织物抽吸水。吸到纸和织物之间区域的水可以容易地由该纸吸收。由于与不包括该毛细管区的织物本体相比它具有相对小的孔径，该流动控制区会导致作用于水的剪切力的增加，它抵消了由部分真空所引起的压力梯度。然而，不同于毛细管层，它需要的孔径不是那么小使得在脱水状态期间足够地抑制水流。本专利技术织物的第二个实施方案以横截本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括至少三个区的多区织物结构物，所述三个区包括：ａ）第一表面区；ｂ）具有１到１０微米的平均水力孔径和１００微米或更小的厚度的材料的第二区；和ｃ）具有１０微米或更小的平均水力孔径的材料的第三区。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JD拜伯格，K凯勒，GE西蒙兹，B福克斯，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]