СВЕРХЭЛАСТИЧНАЯ ТКАНЬ
SUPER ELASTIC FABRIC

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к структурам для использования в промышленных тканях, таким как одежда бумагоделательной машины и технические ткани. Более конкретно, структуры содержат полые упругие элементы, которые могут быть выполнены с возможностью сжатия в направлении толщины или радиальном направлении и упругими в продольном или осевом направлении, и относительно жесткие функциональные нити в различных рисунках. Такие структуры имеют как высокую степень сжимаемости под действием приложенной перпендикулярно нагрузки, так и превосходное восстановление (упругость или способность пружинить обратно) после снятия этой нагрузки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Промышленные ткани являются бесконечными структурами в форме бесконечной петли, такой как петля, используемая как формующая, прессовая или сушильная ткань (одежда бумагоделательной машины), а также в качестве обрабатывающей ленты, такой как лента для башмачного пресса, каландра или транспортерная лента, используемая на бумагоделательной машине. Кроме того, промышленные ткани включают ткани, используемые в операциях финишной обработки текстиля. Промышленные ткани также включают другие бесконечные ленты, где требуется высокая степень сжимаемости и упругости.
В то время как в настоящем описании рассматриваются по большей части процессы бумажного производства, следует понимать, что применение изобретения этим не ограничивается.
В этом отношении, например, в процессе бумажного производства целлюлозное полотно формуют нанесением волокнистой пульпы, т.е. разбавленной водой целлюлозной массы, на движущуюся формующую ткань в формующей части бумагоделательной машины. Большая часть воды дренирует из целлюлозной массы сквозь формующую ткань, при этом на поверхности формующей ткани формуется бумажное полотно.
Только что сформованное бумажное полотно проходит из формующей части в прессовую часть, которая содержит ряд вальцовых прессов. Бумажное полотно проходит между валами вальцовых прессов, поддерживаемое прессовой тканью, или, как это часто бывает, полотно пропускают между двумя такими тканями. Между валами пресса бумажное полотно подвергается прессованию, благодаря чему происходит его обезвоживание, которое приводит к слипанию целлюлозных волокон, в результате которого оно превращается в бумажный лист. Влага впитывается прессовой тканью или тканями и, в идеальном случае, не попадает обратно на бумажный лист.
В заключение бумажный лист транспортируют в сушильную часть, содержащую, по меньшей мере, один ряд вращающихся сушильных барабанов или цилиндров, нагретых изнутри паром. Только что формованный бумажный лист перемещается последовательно вокруг каждого барабана в ряду по змеевидной траектории, плотно прижимаемый сушильной тканью к поверхности барабанов. Путем испарения нагретые барабаны уменьшают содержание воды в бумажном листе до требуемого уровня.
Следует заметить, что все формующие, прессовые и сушильные ткани принимают форму бесконечных петель при установке на бумагоделательной машине и работают наподобие конвейеров. Также следует заметить, что производство бумаги - это непрерывный процесс, который выполняется на значительных скоростях. Более конкретно, волокнистую пульпу непрерывно наносят на формующую ткань в формующей части, в то же время только что изготовленное бумажное полотно непрерывно сматывают в рулоны после того, как оно выходит из сушильной части.
Ткани основания, составляющие значительную часть выше рассмотренных тканей, принимают много различных форм. Например, они могут быть вытканы или бесконечными, или гладкими с последующим формированием в виде бесконечной петли с помощью текстильного шва с использованием одного или более слоев нитей, ориентированных в машинном (MD) и поперечном (CD) направлениях. Кроме того, в таких тканях может быть использован так называемый шов под шпильку, формируемый также из слоев нитей, ориентированных в машинном и поперечном направлениях, для того, чтобы обеспечить установку ткани на бумагоделательной машине. Кроме того, ткани основания могут быть ламинированы размещением одной ткани основания внутри бесконечной петли, сформированной другой тканью основания, и соединением или ламинированием их вместе с использованием различных известных средств, таких как пришивание штапельного слоя через обе ткани основания для соединения их друг с другом.
В одежде бумагоделательной машины, в частности прессовых тканях, используемой в прессовой части бумагоделательной машины, ткань содержит одну или более «структур основания», сформированных из нитей и штапельного слоя, пришитого обычно по меньшей мере на стороне, соприкасающейся с полотном. Прессовая ткань имеет начальную толщину, массу и соответствующий объем пустот (объем, вычисленный на основании этой массы и толщины), который равен влагоемкости. Они также имеют измеряемую контактную поверхность.
Так как прессовые ткани подвергаются перпендикулярным нагрузкам (перпендикулярно плоскости ткани при эксплуатации), когда она проходит через одну или более зон контакта вальцовых прессов, ткань имеет объем сжатых пустот, а так же контактную поверхность. Тогда как прикладываются различные усилия для изменения степени прессования, прессовые ткани постепенно со временем становятся тоньше после того, как они миллион раз подверглись сжатию в зоне контакта вальцовых прессов. Со временем их убирают по разным причинам, таким как: недостаточная влагоемкость ткани, наличие вибраций при прессовании или прессовая ткань оставляет на полотне отпечатки. По истечении срока службы их снимают и заменяют на новые.
Новые ткани также со временем разрушаются, когда плотность ткани становится не идеальной, и влагоемкость становится меньше оптимальной. Соответственно, идеальная прессовая ткань - это та, которая имеет примерно постоянные или неизменные эксплуатационные характеристики (например, влагоемкость) до тех пор, пока ее не уберут с бумагоделательной машины.
Предпринимались разные попытки для улучшения характеристик прессовых тканей, в частности сжимаемости и упругости. Один способ заключается в включении «упругих» нитей в структуры. Один такой пример описан в заявке РСТ WO 2004/072368 А1. Однако существуют недостатки такого способа. Сжимаемость обеспечивается только благодаря эластичной части нити (в направлении толщины) и, следовательно, этим ограничивается. Так как могут быть использованы нити большего размера, со временем при эксплуатации происходит сокращение ткани. Кроме того, нити большого размера тяжелые и могут вызвать нежелательное нанесение отпечатков на полотно. Если большие нити являются нитями типа оболочка/сердцевина, всегда существует опасность отслоения оболочки от сердцевины. Наконец, степень сжимаемости ткани ограничена максимальным значением фракции нитей определенного диаметра.
Другой пример описан в заявке на патент США №2007/0163741 А1, в котором набор выполненных с возможностью сжатия нитей типа оболочка/сердцевина прикреплен к обратной стороне сшитой прессовой ткани. Описано, что оболочка - эластомерная и может гасить вибрации. Кроме того, описано, что плотность только сердцевины нити может составлять 200-2000 денье, и общий диаметр нити составляет 0,3-1,2 мм. Использование нитей таких размеров может быть ограничено из-за веса и потенциальной возможности оставлять отпечатки на полотне.
Другой пример описан в патенте США №4,350,731, в котором описано использование изготавливаемых свертыванием нитей для изготовления выполненной с возможностью сжатия структуры прессовой ткани. Далее, степень сжимаемости и восстановления зависит только от эластомерных слоев оболочки, изготавливаемых свертыванием.
Другой пример структуры такого типа описан в патенте Великобритании №2,197,886. В этом патенте раскрыты сжимаемые нити, которые некоторым образом чередуются с нитями, несущими функциональную нагрузку (нагрузку растяжения) с обеспечением, под действием перпендикулярной нагрузки, плотности, квази - однослойной структуры основания без «мест переплетения нитей» и с длинными перекидными нитями для создания квази - однородной структуры основания без мест пересечения.
Еще один пример раскрыт в патенте США №5,087,327, выданном Hood, который относится к неоднородной нити для использования в производстве тканей для бумагоделательной машины. Неоднородная нить содержит растворимую сердцевину, окруженную слоем нерастворимого моноволокна.
Еще один пример раскрыт в патенте США №5,597,450, который относится к сушильной ткани для бумагоделательной машины, содержащей полые термопластические моноволокна в поперечном направлении.
Еще один пример раскрыт в публикации на патент США №2002/0100572, который относится к ткани для бумагоделательной машины, содержащей конструкцию нитей со стержневыми элементами, которые оказывают сопротивление горизонтальному, вертикальному и скручивающему отклонению, а также сжатию при взаимном переплетении. Нити имеют некруглые поперечные сечения, такие как в форме стержневого элемента с профилем в виде буквы "I", "H" и стержневого элемента с профилем в виде коробки.
Еще один пример раскрыт в патенте США №4,781,967. Такая структура считается относительно несжимаемой, так как уложенные наборы нитей не сжимаются и не перемещаются относительно какого-либо другого слоя. Другими словами, когда нагрузка приложена перпендикулярно к плоскости указанной структуры, происходит незначительное изменение толщины, за исключением деформации нитей, которая является постоянной. Если эластомерный материал используется в качестве нитей всего слоя (в направлении толщины), сжимаемость структуры ограничена частью диаметра этой нити.
Еще один пример описан в патенте США №4,555,440. Такая структура считается несжимаемой, так как здесь происходит незначительное изменение толщины под действием перпендикулярной нагрузки или при снятии этой нагрузки.
Включение «упругих» нитей (в направлении толщины или радиальном направлении) в ткани влияет до некоторой степени на их упругость или способность пружинить этих тканых структур обратно при снятии этой перпендикулярной нагрузки. Далее, при использовании этих нитей сжимаемость и пружинистое восстановление обратно ограничены максимум частью диаметра нитей.
Как выше указано, из-за ограниченной упругости прессовые ткани имеют относительно большой объем пустот для удержания воды, когда они новые, больше, чем требуется в идеальном случае. Они будут уплотняться и на время достигнут оптимальных рабочих характеристик. Однако, так как они имеют ограниченную упругость, они продолжают сжиматься, со временем потребуется их убрать и заменить.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Соответственно, главной задачей настоящего изобретения является создание структуры основания, выполненной по существу с возможностью большего сжатия и более упругой, чем известные структуры, которая сохраняет свою сжимаемость и упругость в течение всего срока службы.
В этом отношении, настоящим изобретением предложена поддерживающая структура основания, в которой сочетаются полые упругие элементы с превосходной сжимаемостью и упругостью с относительно жесткими функциональными нитями в различных рисунках, для использования по меньшей мере в качестве слоя поддерживающей структуры основания в одежде бумагоделательной машины, промышленных лентах для обеспечения обработки, лентах, используемых для финишной обработки текстиля и других лентах, где требуется высокая степень сжимаемости и упругости,
Полый элемент, который является упругим в направлении толщины или радиальном направлении и в продольном или осевом направлении, необходим во всех рассмотренных в настоящем описании примерах. Полый упругий элемент может иметь любую соответствующую применению форму и может быть, например, моноволокном, волокном с несколькими нитями, крученым моноволокном или крученым волокном с несколькими нитями, элементом, изготавливаемым свертыванием из разных материалов, многокомпонентным элементом, трикотажным элементом, скрученным элементом или плетеным элементом. Полые упругие элементы могут частично состоять из эластичного материала, как, например, многокомпонентный элемент, в котором один компонент является эластичным материалом, или полый упругий элемент может полностью состоять из эластичного материала. Полый упругий элемент может иметь поперечное сечение круглой или некруглой формы. Формы некруглых поперечных сечений могут включать, но этим не ограничиваются, квадратную, прямоугольную, треугольную, эллиптическую, трапециевидную, многоугольную и дольчатую формы. Полый упругий элемент может содержать одно или более отверстий, проходящих в продольном или осевом направлении, а сами отверстия могут иметь форму некруглого поперечного сечения, включающую квадратную, прямоугольную, треугольную, эллиптическую, трапециевидную, многоугольную и дольчатую формы и могут иметь любой подходящий диаметр. Примеры хороших эластичных материалов включают, но этим не ограничиваются, полимеры, как, например, полиуретан, резина или материал, который продается под торговыми марками Lycra Invista или Estane  Lubrizol.
В первом варианте реализации используется структура в ее самом простом виде, которая может быть описана следующим образом. Слой (1), который является верхним, - это набор параллельных функциональных нитей. Функциональные нити могут включать нити любого типа, известные специалистам в данной области. Например, если они ориентированы в машинном направлении или направлении движения, они могут быть нитями, несущими нагрузку растяжения. Далее, они могут быть выполнены любого размера, формы, сформированы из любого материала или сформированы в соответствии с требованиями конкретного применения, известного специалистам в данной области. Для структуры прессовой ткани, в качестве полимера полиамид будет предпочтительным. Следующий слой (2) - это параллельный набор элементов, ориентированных перпендикулярно или под углом 90º к нитям слоя (1). Это требуемые полые упругие элементы. Третий слой (3) также является параллельным набором функциональных нитей, расположенных на противоположной стороне слоя (2) и ориентированных перпендикулярно слою (2). Однако нити в слое (3) расположены таким образом, что каждая нить в слое (3) лежит на одной линии с промежутком между двумя соседними нитями в слое (1). Другими словами, рисунок может быть классифицирован как «лишенный пересечений», так как нити и элементы в машинном направлении и поперечном направлении не переплетаются друг с другом, но уложены стопой перпендикулярно друг другу и лежат в разных плоскостях. Такие наборы нитей некоторым образом удерживаются вместе. Например, они могут быть прикреплены к волоконному слою, как описано в вышеуказанном патенте США №4,781,967, ссылка на который означает, что его содержание полностью включено в текст настоящего описания, или нити/элементы одного слоя могут быть прикреплены к нитям/ элементам соседнего слоя в точке касания с использованием клеев, клеящих веществ или с использованием способа термического сплавления/ сварки, известного специалистам в данной области.
Следует заметить, что системы (1) и (3) нитей могут быть одинаковыми или они могут отличаться материалом, формой и т.д. Только необходимо, чтобы нити в слое (3) были расположены на расстоянии друг от друга для того, чтобы быть расположенными между соседними нитями в слое (1), и наоборот.
Кроме того, следует заметить, что между количеством нитей слоев (1) и (3) не должно быть соотношения один к одному, а количество нитей в слое (3) может составлять только часть нитей в слое (1), и наоборот. Например, слой (3) может содержать только половину нитей слоя (1), так что остаются промежутки между нитями в слое (3) при эксплуатации, создавая дополнительный объем пустот/ влагоемкость/способность удалять воду. Другой вариант реализации подобен выше описанному варианту, но с текстильными связующими нитями, которые могут чередоваться с полыми упругими элементами в слое (2). Связующие нити могут быть ориентированными или в машинном направлении, или в обоих направлениях, в машинном и поперечном. Далее, к данной структуре может быть пришит волоконный слой, по меньшей мере, на стороне, соприкасающейся с полотном, с использованием способов, известных специалистам в данной области.
Соответственно, здесь описана выполненная с возможностью сжатия эластичная промышленная ткань, содержащая нити/элементы, по существу параллельные в поперечном направлении, и нити/элементы, по существу параллельные в машинном направлении. Неограниченное количество этих нитей/элементов, ориентированных в одном или в обоих направлениях, машинном и поперечном, могут содержать эластичный материал в осевом и радиальном направлениях. Однако все элементы одного слоя должны быть выше описанными полыми упругими элементами, за исключением связующих нитей, которые могут чередоваться с полыми упругими элементами этого слоя. Например, в конфигурации MD/CD/MD все элементы, ориентированные в поперечном направлении (CD), должны быть полыми упругими элементами, чередующимися или не чередующимися со связующими нитями. Ткань может содержать первый слой параллельных функциональных нитей, проходящих или в машинном направлении, или в поперечном направлении; второй слой параллельных элементов на одной стороне первого слоя, элементы второго слоя, проходящие в машинном или поперечном направлениях, отличаются от элементов первого слоя, и второй слой содержит полые упругие элементы с превосходной сжимаемостью и упругостью; третий слой параллельных функциональных нитей на противоположной стороне второго слоя, как первого слоя, проходящих в таком же направлении, как нити первого слоя. Параллельные нити третьего слоя выровнены таким образом, что они оказываются вставлены между промежутками, образованными между параллельными нитями первого слоя. Ткань может содержать систему связующих нитей. В выполненной с возможностью сжатия эластичной ткани количество нитей в третьем слое может быть меньше, чем количество нитей в первом слое. Кроме того, полые упругие элементы второго слоя могут быть перпендикулярными к нитям первого и третьего слоев. В ткани полые упругие элементы второго слоя могут быть расположены под углом меньше чем 90º, по отношению к элементам первого и третьего слоев, например под углом 45º.
Кроме того, ткань согласно изобретению может содержать четвертый слой параллельных полых упругих элементов, ориентированных в таком же направлении, как элементы второго слоя, содержащего полый эластичный материал, и пятый слой параллельных функциональных нитей, ориентированных в таком же направлении, как нити первого слоя, причем функциональные нити пятого слоя выровнены в той же вертикальной плоскости в направлении толщины, как нити первого слоя.
В другом варианте реализации ткань может иметь слоистую структуру. Например, ткань может содержать два независимо вытканных слоя ткани с вплетенным между ними слоем/набором полых упругих элементов. В другом варианте реализации ткань содержит систему связующих нитей, вплетенную между двумя ткаными слоями слоистой структуры. В другом примере система связующих нитей и полые упругие элементы в ткани могут быть ориентированы в одном направлении, например в поперечном, и могут чередоваться друг с другом. В таком варианте слой полых упругих элементов может быть расположен внутри двухслойной структуры.
Выполненная с возможностью сжатия эластичная ткань может формировать или быть включена в состав неограниченного количества конечных тканей, включающих: одежду бумагоделательной машины, такую как формующая ткань/ прессовая ткань или сушильная ткань, ткань, используемую в процессах сквозной сушки воздухом, основание ленты для башмачного пресса, основание ленты для каландра или основание транспортерной ленты; основание специализированной технической ткани: или ткань/ использующаяся в производстве нетканых материалов в таких процессах, как суховоздушное формирование полотна, мелтблоун (meltblowing), спанбонд (spunbonding) и гидросплетение в потоке воды (hydroentangling); или в промышленных лентах для обработки, таких как ленты для финишной обработки текстиля, или других лентах, где требуется высокая степень сжимаемости и упругости. Там, где ткань является основанием сушильной ткани, сушильная ткань может иметь обратную сторону или не соприкасающуюся с полотном сторону, обратную сторону, содержащую расположенные под углом компоненты.
В другом варианте реализации выполненная с возможностью сжатия эластичная промышленная ткань содержит: один или более слоев функциональных нитей, ориентированных в машинном направлении и/или поперечном направлении, и один или более слоев из полых упругих элементов (в осевом и радиальном направлениях), рассеянных между одним или более слоев функциональных нитей. Неограниченное количество нитей, ориентированных в машинном направлении и поперечном направлении, переплетены с формированием текстильной ткани. Кроме того, ткань может содержать множество связующих нитей. Кроме того, ткань может содержать 2-8-зевный рисунок. Выполненная с возможностью сжатия эластичная ткань может быть выткана в любую гладкую текстильную ткань, в бесконечную ткань и ткань, сшиваемую при установке на бумагоделательной машине. В одном варианте реализации ткань может иметь слоистую структуру. Например, ткань может содержать два слоя с расположенным между ними слоем предлагаемой выполненной с возможностью сжатия эластичной ткани. В другом примере, ткань может содержать связующие нити, вплетаемые между слоями слоистой структуры. В другом варианте система связующих нитей и полые упругие элементы в ткани могут быть ориентированы в одном направлении, например, в поперечном направлении. В таком варианте слой полых упругих элементов может быть расположен внутри двухслойной структуры. Предпочтительно, полые упругие элементы толще (больше), чем связующие нити. Кроме того, ткань может содержать полые упругие элементы, ориентированные в поперечном и машинном направлениях, причем связующие нити меньше, чем полые упругие элементы.
Переплетенная выполненная с возможностью сжатия эластичная ткань может формировать или быть включена в состав неограниченного количества конечных тканей, включающих: одежду бумагоделательной машины, такую как формующая ткань, прессовая ткань или сушильная ткань, ткань, используемую в процессах сквозной сушки воздухом, основание ленты для башмачного пресса, основание ленты для каландра или основание транспортерной ленты; основание специализированной технической ткани: или ткань, использующаяся в производстве нетканых материалов в таких процессах, как суховоздушное формирование полотна, мелтблоун (meltblown), спанбонд (spunbonding) и гидросплетение в потоке воды (hydroentangling); или в промышленных лентах для обработки, таких как ленты для финишной обработки текстиля, или других лентах, где требуется высокая степень сжимаемости и упругости. Там, где ткань является основанием сушильной ткани, сушильная ткань может иметь обратную сторону или не соприкасающуюся с полотном сторону, обратную сторону, содержащую расположенные под углом компоненты.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Таким образом, благодаря использованию настоящего изобретения поставленные цели и его преимущества будут реализованы, описание настоящего изобретения приводится со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг.1 изображен вид сверху ткани, выполненной с использованием настоящего изобретения;
на фиг.2 изображен вид сбоку ткани, показанной на фиг.1, в несжатом состоянии;
на фиг.3 изображен вид сбоку ткани, показанной на фиг.1, в сжатом состоянии;
на фиг.4А и 4В изображен вид сбоку и профиль ткани согласно другому варианту реализации ткани, соответственно;
на фиг.5 изображена сушильная ткань согласно еще одному варианту реализации изобретения;
на фиг.6 изображен вид сверху согласно другому варианту реализации изобретения;
на фиг.7 изображен другой вариант реализации, где показан многокомпонентный навитый элемент, содержащий полый эластичный материал для ткани с двухслойной структурой;
на фиг.8А изображен вариант реализации слоистой ткани;
на фиг.8В изображена тканая «лишенная пересечений» ткань основания;
на фиг.9 изображена 5-слойная выполненная с возможностью сжатия эластичная ткань, содержащая связующую нить, ориентированную в поперечном направлении;
на фиг.10 изображен другой вариант реализации ткани;
на фиг.11А-11Е изображен другой вариант плетения ткани,
обладающей признаками изобретения;
на фиг.12 изображены различные поперечные сечения полого
упругого элемента согласно настоящему изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Во-первых, несмотря на то, что будет рассматриваться прессовая ткань, как выше сказано, настоящее изобретение применимо к тканям или лентам других видов, включая формующие ткани, прессовые ткани, сушильные ткани, ткани, используемые в процессах сквозной сушки воздухом, ленты для башмачного пресса, ленты для каландра или транспортерные ленты; технические ткани или ткани, используемые в производстве нетканых материалов такими процессами, как суховоздушное формирование полотна, мелтблоун (meltblown), спанбонд (spunbonding) и гидросплетение в потоке воды (hydroentangling); или в технических лентах, таких как ленты для финишной обработки текстиля, или в других лентах, где требуется высокая степень сжимаемости и упругости.
Полый элемент, который является упругим в направлении толщины или радиальном направлении и в продольном или осевом направлении, необходим во всех вариантах реализации, рассмотренных в настоящем описании. Полый упругий элемент может иметь любую соответствующую применению форму и может быть, например, моноволокном, волокном с несколькими нитями, крученым моноволокном или крученым волокном с несколькими нитями, элементом, изготавливаемым свертыванием из разных материалов, многокомпонентным элементом, трикотажным элементом, скрученным элементом или плетеным элементом. Полые упругие элементы могут частично состоять из эластичного материала, как например многокомпонентный элемент, в котором один компонент является эластичным материалом, или полый упругий элемент может полностью состоять из эластичного материала. Полый упругий элемент может иметь поперечное сечение круглой или некруглой формы. Формы некруглых поперечных сечений могут включать, но этим не ограничиваются, квадратную, прямоугольную, треугольную, эллиптическую, трапециевидную, многоугольную и дольчатую формы. Полый упругий элемент может содержать одно или более отверстий, проходящих в продольном или осевом направлении, а сами отверстия могут иметь форму круглого или некруглого поперечного сечения, включающую квадратную, прямоугольную, треугольную, эллиптическую, трапециевидную, многоугольную и дольчатую формы и могут иметь любой подходящий диаметр. Некоторые не ограничивающие примеры форм поперечных сечений для полого упругого элемента согласно настоящему изобретению изображены на фиг.12. Следует заметить, что полый упругий элемент согласно настоящему изобретению весит меньше и сжимается больше (в направлении толщины), чем упругий элемент такого же наружного диаметра без каких-либо отверстий, проходящих в продольном или осевом направлении. Примеры нескольких хороших эластичных материалов включают, но этим не ограничиваются, полимеры, как, например, полиуретан, резина или материал, который продается под торговыми марками Lycra Invista или Estane  Lubrizol.
В отношении вышесказанного сейчас обратим особое внимание чертежам, например, на фиг.1 изображена структура 10 основания прессовой ткани, содержащая верхний (1) или первый слой 12, содержащий параллельный набор функциональных нитей 14, ориентированных в машинном направлении или в направлении движения. Они могут иметь любой соответствующий применению размер, форму, материал. Это относится ко всем нитям, упомянутым в настоящем описании.
Второй или средний (2) слой 16 полых упругих элементов 18 расположен перпендикулярно или под углом 90° к первому слою 12. Как выше сказано, полые упругие элементы 18 имеют свойства упругости.
Третий или нижний (3) слой 20, содержащий функциональные нити 22, выполнен в виде параллельного набора перпендикулярно слою 16. Нити 22 в слое 20 расположены или выровнены в промежутке между нитями 14 в верхнем (1) слое 12.
Нити/элементы соседних слоев могут быть прикреплены множеством способов согласно применению, как указано выше. Волоконный слой (не показан) может быть известными способами прикреплен к верхней стороне (соприкасающейся с полотном) и/или к нижней стороне.
При приложении сжимающей нагрузки, когда прессовая ткань поступает в зону контакта вальцового пресса на бумагоделательной машине, полые упругие элементы 18 будут вытягиваться, позволяя нитям 14 и 22 перемещаться навстречу друг к другу и "вставляться" между друг другом по существу почти в одной плоскости, как изображено на фиг.3. В этом состоянии, полые упругие элементы 18 в слое 16 приобретают форму согласно этой вставке, изгибаются и сплющиваются вокруг нитей 14, 22 в верхнем слое 12 и нижнем слое 20. При снятии сжимающей нагрузки, когда ткань выходит из зоны контакта вальцового пресса, благодаря упругости элемента 18, они заставляют нити в слоях 12 и 20 перемещаться отдельно друг от друга или «пружинить обратно», возвращая ткань к заданной толщине и открытости, как изображено на фиг.2. Следовательно, ткань, имеющая полную толщину, равную толщине нитей 14 плюс толщина нитей 22, плюс толщина полого упругого элемента 18 в несжатом перпендикулярно состоянии, оказывается выполнена с возможностью сжатия и эластичной почти по всей толщине нити, т.е. потеря толщины составляет некоторую часть полого упругого элемента 18, и ткань может быть почти такой же тонкой, как диаметр нити 24 или 22 большего размера в сжатом состоянии.
Эти характеристики являются важными, так как они влияют на:
равномерность распределения давления под действием нагрузки, а также общую площадь контакта;
быстрый ввод в действие, когда ткань легко сжимается до объема пустот, требующегося в зоне контакта вальцового пресса;
способность гасить вибрации, так как структура работает как демпферная «пружина»; а быстрое восстановление толщины может помочь минимизировать повторное увлажнение во время фазы расширении после обезвоживания в средней зоне контакта вальцового пресса.
Важно отметить, что элементы слоев 12 и 20 в используемой ткани могут быть ориентированы как в машинном направлении MD, так и в направлении CD, поперечном машинному, и могут заполнять пустоты в эластичном слое 16. Также важно отметить, что, несмотря на то, что функциональные нити 14, 22 на некоторых чертежах изображены как имеющие квадратное поперечное сечение, они могут быть любого размера, формы, материала, соответствующего применению.
В другом варианте реализации, похожем на вышеуказанный, слои 12 и 20 нитей имеют такое же положение и относительную ориентацию/ расположение с промежутком, как в вышеуказанном варианте, но слой 16 полых упругих элементов ориентирован под углом менее чем 90º, относительно слоев 12 и 20, предпочтительно под углом 45º.
В другом варианте используется принцип, похожий на вышеуказанный, но структура изготовлена с использованием процесса, описанного в находящейся на рассмотрении заявке США №11/893,874, ссылка на которую означает, что ее содержание полностью включено в текст настоящего описания. В этом варианте сформирован набор функциональных (т.е несущих нагрузку растяжения) нитей, ориентированных в машинном направлении, полной длины и полной ширины в соответствии со способом, который раскрыт в заявке "874". К данному набору прикреплен другой слой заданных полых упругих элементов в поперечном направлении.
Эти полые упругие элементы, ориентированные в поперечном направлении, могут быть перпендикулярны или расположены под углом меньше 90º по отношению к нитям, ориентированным в машинном направлении. Когда ткань затем складывают согласно соответствующему применению способу, формируются слои 12 и 20 нитей, проложенные двумя слоями 18 полых упругих элементов, которые уложены перпендикулярно и поверх друг друга или под острым углом крест-накрест друг к другу. Промежутки между нитями, ориентированными в машинном направлении, после складывания должны обеспечивать возможность «вставлять» нити друг в друга, как объяснялось в предыдущем варианте. При использовании в качестве прессовой ткани, может быть прикреплен дополнительный волоконный слой, по меньшей мере, к одной стороне для большего уплотнения структуры.
В другом варианте реализации, структура выткана подобно той, которая описана в вышеуказанном патенте США №4,555,440, ссылка на который означает, что его содержание полностью включено в текст настоящего описания. В иллюстративных целях в настоящей заявке на фиг.1 изображены только два слоя 12 и 20 нитей в одном направлении и один слой 16 полых упругих элементов в другом перпендикулярном направлении. Как изображено на фиг.1, структура связующими нитями 24 удерживается вместе с тканью. Однако следует заметить, что слои 12, 16 и 20 друг с другом не переплетаются, а только сложены один на другой в перпендикулярном направлении. Также следует заметить, что вплетенные связующие нити могут быть или ориентированными в машинном направлении, или ориентированными в поперечном направлении, и, например, могут быть, чередуясь с ними, параллельны или перпендикулярны полым упругим элементам 18, нити в слоях 12 и 20 -функциональные нити. Если это нити, ориентированные в машинном направлении, один или оба слоя могут быть нитями, несущими нагрузку растяжения. Они могут быть одинаковые или отличаться друг от друга формой, материалом и т.д. Слой 16 содержит полые упругие элементы. Далее, промежуток между нитями 14 и 22 относительно друг друга должен быть таким, чтобы обеспечить «вставку» друг в друга. Связующие нити 24 могут работать только как связующие нити или также быть функциональными нитями, а также нитями, которые, например, могут положительно влиять на стабильность ткани в поперечном направлении. Так, как в вышеуказанных других вариантах, когда ткань используется как, например, прессовая ткань, может быть прикреплен волоконный слой, по меньшей мере, к одной стороне. Кроме того, в зависимости от применения вместо волоконного слоя к структуре может быть прикреплена пористая или непористая пленка. Структура может иметь покрытие на одной или обеих сторонах и, кроме того, покрытие может частично или полностью герметизировать или заполнять всю структуру.
Когда нагрузка приложена перпендикулярно плоскости ткани, слои 12 и 20 нитей будут перемещаться навстречу друг другу и размещаться со вставкой друг в друга, обеспечивая сжатие ткани основания почти до полного диаметра нити. Более важно, после снятия нагрузки, полые упругие элементы 18 будут пружинить назад, заставляя слои 12 и 20 перемещаться отдельно друг от друга, заставляя ткань восстанавливать свою первоначальную форму и толщину.
Кроме того, может быть более двух слоев функциональных нитей, ориентированных в машинном направлении, и более одного слоя нитей, ориентированных в поперечном направлении, как изображено на фиг.4А. С тремя слоями нитей, ориентированных в машинном направлении, например, два слоя из трех должны быть расположены обособленно друг от друга, для того чтобы формирование «гнезда». Например, верхний и средний слои могут быть ориентированы таким образом, что нити среднего слоя входят в промежуток между двумя соседними нитями верхнего слоя, и нити нижнего слоя уложены стопой в вертикальной ориентации или с верхним или со средним слоем. Кроме того, оба слоя, ориентированные в поперечном направлении, могут содержать полые упругие элементы, или только один слой может содержать полые упругие элементы, а другой слой может быть слоем функциональных нитей для обеспечения стабильности ткани в поперечном направлении или для обеспечения более высокой степени объема пустот под нагрузкой. Далее, нити в верхнем, среднем и нижнем слоях могут быть одинаковыми или они могут отличаться друг от друга материалом, формой и т.д.
Другой вариант «лишенной пересечений» тканой структуры изображен на фиг.4В, на котором изображена структура 10 основания, содержащая пять слоев по существу в параллельных плоскостях, причем каждый слой содержит множество параллельных нитей /элементов. Нити первого, третьего и пятого слоев (т.е. слоев 12, 20 и 28) ориентированы, например, в машинном направлении, в то время как полые упругие элементы второго и четвертого слоев (т.е. слоев 16 и 26) ориентированы, например, в поперечном направлении. Как изображено на чертежах, функциональные нити 22 третьего слоя 20, ориентированные в машинном направлении, расположены отдельно друг от друга выше описанным способом, так что они ложатся между нитями 14 первого слоя 12 и пятого слоя 28, тем самым формируя вышеуказанное «гнездо». Второй слой 16 и четвертый слой 26 содержат полые упругие элементы 18. Связующие нити 24 расположены, например, в поперечном направлении, хотя они могут быть расположены в машинном направлении тоже. Несмотря на то, что некоторые варианты реализации, описанные в настоящем описании, содержат первый, третий и пятый слои, ориентированные в машинном направлении, и полые упругие элементы второго и четвертого слоев о в поперечном направлении, слои могут взаимозаменяемо использоваться при условии, что имеется, по меньшей мере, один ориентированный в машинном направлении слой нитей, несущих нагрузку растяжения для обеспечения достаточной прочности и сопротивления растяжению структуры при эксплуатации. Например, первый и пятый слои могут быть ориентированы в поперечном направлении/ и полые упругие элементы второго и четвертого слоев, в комбинации с функциональными нитями третьего слоя могут быть ориентированы в машинном направлении. Аналогично, связующие нити 24 могут быть расположены в поперечном или машинном направлении или в обоих направлениях, как требуется.
Слои 12, 16, 20, 26 и 28 не являются переплетенными, как изображено на фиг.4А. Вместо этого для соединения слоев вертикально вместе могут использоваться одна или более относительно тонкие нити или связующие нити 24. Например, могут быть использованы две нити, 24' и 24”, для соединения нитей центрального или среднего слоя с верхним и нижним слоями, соответственно. Такой тип конструкции гарантирует, что отдельные нити слоев не будут смещаться в сторону. Связующие нити 24'и 24” могут чередоваться от одного ряда к другому, каждый ряд проходит, например, в поперечном направлении.
Согласно другому варианту реализации изобретения, все выше описанные структуры могут быть использованы для изготовления спирально навитых полос материала, как описано в патенте США №5,360,656, ссылка на который означает, что его содержание полностью включено в текст настоящего описания.
Все выше описанные структуры могут быть изготовлены бесконечными в машинном направлении. Они также могут иметь шов, который обеспечивает возможность сшивания ткани при установке на бумагоделательной машине. Один способ создания такого шва в «лишенных пересечений» структурах описан в патенте США №4,979,543, ссылка на который означает, что его содержание полностью включено в текст настоящего описания.
Далее, важно отметить, что слой полых упругих элементов может быть использован в слоях, ориентированных или в машинном направлении, или в поперечном направлении, или в слоях, ориентированных в обоих направлениях, при условии, что имеется, по меньшей мере, один ориентированный в машинном направлении слой нитей, несущий нагрузку растяжения и обеспечивающий достаточную прочность и сопротивление растяжению структуры при ее эксплуатации.
Кроме того, степень сжимаемости / упругости регулируется упругостью заданных упругих элементов, количеством слоев упругих элементов, размером, формой и количеством упругих элементов в каждом слое и, разумеется, целостностью самой структуры. Обладающая признаками изобретения структура может быть частью слоистого материала с наборами других нитей или тканями основания, прикрепленными к ней.
Более того, в случае сушильной ткани, в изображенном на чертежах трехслойном варианте реализации, может быть особенно преимущественным тот факт, что, так как ткань проходит вокруг валов, например, сушильных барабанов, то нити в сушильной ткани будут, по меньшей мере, частично встраиваться, увеличивая площадь контакта бумажного полотна к поверхности сушильного барабана и, следовательно, улучшая передачу тепла. Это вызвано временным увеличением натяжения в машинном (MD) направлении по мере того, как сушильная ткань проходит вокруг вала, а не из-за нагрузки, приложенной перпендикулярно к ткани. Согласно другому варианту реализации изобретением является поддерживающий слой сушильной ткани, в котором обладающая признаками изобретения ткань формирует компонент сушильной ткани, соприкасающийся с полотном, например, такой как изображен на фиг.5. В такой ткани «наклонная» или обратная сторона является стороной ткани, не соприкасающейся с полотном. Эта сторона ткани «отсекает» ламинарный поток и создает «вертикальный поток» в кармане сушильного барабана, уменьшает поток воздуха в осевом (в боковом или поперечном) направлении и помогает передаче массы. В таком расположении поддерживающая ткань прижимается к сушильному барабану, увеличивая площадь контакта полотна с сушильным барабаном, и, следовательно, улучшает передачу тепла. Следовательно, вариант реализации формирует улучшенную сушильную ткань с соприкасающейся с полотном стороной, разработанной для улучшения и оптимизации передачи тепла, и обратной стороной, разработанной для улучшения и оптимизации передачи массы. Структура может быть интегрально вытканной, слоистой или их комбинацией.
Еще в одном варианте реализации ткань может быть тканой, и слои ткани могут быть сформированы смешением различных раппортов переплетения или зевных рисунков. Способом, известным из уровня техники, в гладком ткачестве, нить основы или нить, ориентированная в машинном направлении, проходит галевом ремизки (в гребенку основовязальной машины), и рисунок плетения формируется поднятием и опусканием положения галевы ремизки для каждой нити в направлении основы перед тем, как уточная нить будет вставлена в зев, созданный поднятием и опусканием нитей основы или нитей, ориентированных в машинном направлении. Количество нитей, скрещивающихся перед повторением раппорта плетения рисунка, известно как зев. Далее, в гладком ткачестве используют, например, два зева в ткацком станке для изменения положений нитей основы, и, следовательно, рисунок плетения может называться «2-зевным». Соответственно, ткань согласно настоящему изобретению может быть разработана с использованием 2-, 4-, 6- и 8-зевных рисунков плетения и т.д.
На фиг.6 изображен «2-зевный» рисунок плетения, например, с ориентированной в машинном направлении нитью шириной 0,35 мм; на чертежах изображены две различные плотности для полой эластомерной нити 18 и связующей нити 24. Для плетения 2-зевной поверхности, например, для пятислойной ткани с полым упругим элементом 18, может быть использован рисунок с использованием 16 ремизок (16/4=4, 4/2=2 зева). В одном примере верхний рисунок может быть 2- зевный для петель пряжи для ткани, сшиваемой при установке на бумагоделательной машине. Ткань, сшиваемая при установке на бумагоделательной машине, может быть изготовлена с использованием способа, раскрытого в патенте США №3,815,645, ссылка на который означает, что его содержание полностью включено в текст настоящего описания. Количество уточных нитей для петли пряжи в 2-зевном рисунке может быть таким же, как в 4-зевных рисунках, для сохранения прочности петли. В другом примере двухслойная, с рисунком плетения 4/8 зева ткань может иметь в качестве уточной нити 4 пряди полых упругих элементов из таких полимеров, как Lycra или Estane. Альтернативно, ткань согласно одному варианту реализации настоящего изобретения может быть непрерывно выткана бесконечной или бесшовной из таких функциональных нитей, ориентированных в машинном направлении, в качестве нитей утка, и слой (и) полых упругих элементов и связующие нити могут содержать нити основы ткани.
Иллюстрируя другие варианты реализации ткани, на фиг.7 изображен многокомпонентный навитый полый эластичный материал, содержащий слой 16 полых эластичных элементов, для ткани с двухслойной структурой. На фиг.8 изображены варианты реализации слоистых структур ткани. На фиг.8А изображена ткань основания с полым упругим элементом 18 и функциональными нитями 14, 22, расположенная между двумя тканями.
На фиг.8В изображено тканое «лишенное пересечений» основание. Основание показывает полый упругий элемент 18 и функциональные нити 14 и 22, а также связующую нить 24. Кроме того, рассмотрены другие примеры, в которых полый упругий элемент может быть трикотажным элементом вместо скрученного элемента.
В другом примере на фиг.9 изображена 5-слойная выполненная с возможностью сжатия эластичная ткань, содержащая связующую нить 24, ориентированную в поперечном направлении. Проходящий в поперечном направлении слой 16, содержащий полые упругие элементы 18, расположен между первым слоем 12 функциональных нитей и третьим слоем 20 функциональных нитей. Четвертый слой 26, содержащий полые упругие элементы 18, содержит элементы, расположенные таким образом, что они находятся в местах, чередующихся друг с другом в вертикальной плоскости от параллельных полых упругих элементов второго слоя 16. Нити 14 пятого слоя 28 расположены в той же вертикальной плоскости, в которой лежат нити 14 первого слоя 12. Как изображено на чертежах, каждая связующая нить 24, ориентированная в поперечном направлении, поочередно переплетается ниже и выше трех параллельных нитей первого и пятого слоев, и расположена с промежутком в машинном направлении таким образом, что образуются длинные перекидные нити каждой нитью 14 первого слоя 12 и пятого слоя 28. Как изображено на чертежах, полые упругие элементы находятся внутри двухслойной тканой структуры, которая может использовать 16 ремизок для бесконечного ткачества или 8 ремизок для гладкого ткачества. В ткани, вытканной в соответствии с этим вариантом реализации, могут быть использованы нити основы типа одиночной нити или моноволокна, или нити основы типа скрученные 4 пряди. Кроме того, можно использовать нити основы/элементы двух разных размеров; более грубую нить основы (большего размера) для полых упругих элементов 18 и нить основы меньшего размера для связующей нити 24. Кроме того, ткань, как изображено на фиг.9, может быть изготовлена с использованием двух отдельных основных стержневых элементов; например, более грубая основа, содержащая полый упругий элемент 18 на одном стержневом элементе, и основа меньшего размера, содержащая связующую нить 24 на другом стержневом элементе. Однако, если нежелательно использовать два основных стержневых элемента, связующие нити меньшего размера могут чередоваться с полыми упругими основными элементами на том же самом стержневом элементе.
Плетение должно быть таким, что полые упругие элементы могут вытягиваться и сжиматься, и основание сжимается под действием перпендикулярной нагрузки, а затем после снятия нагрузки "пружинит обратно".
На фиг.10 изображен другой вариант реализации. Как изображено на чертеже, четыре конца нитей 14 первого слоя 12 проходят в переплетении выше слоев 16, 20, 26 полых упругих элементов 18 и переходят в двухслойное связующее каждый второй раппорт, а четыре конца нитей 14, проходящие в переплетении ниже слоев 16, 20, 26, и переходят в двухслойное связующее каждый второй раппорт. Необязательно, чтобы каждый слой состоял из полых упругих элементов. Однако структура ткани должна содержать, по меньшей мере, один слой полых упругих элементов для того, чтобы демонстрировать требуемую «способность пружинить обратно».
Другой вариант реализации ткани изображен на фиг.11А-11Е, со структурой ткани, содержащей витки, ориентированные приблизительно в машинном направлении, и полые упругие элементы во внутренних слоях. На чертежах изображено три слоя 12, 16, 20, содержащих полые упругие элементы 18; верхний слой 12 и нижний слой 20, проходящие в поперечном направлении, и средний слой 16, расположенный по длине в машинном направлении. На чертежах изображен ход петли или связующей нити 24 (для ткани, сшиваемой при установке на бумагоделательной машине) через структуру, где на верхней поверхности нити 24 проходят выше двух полых упругих элементов 18 верхнего слоя 12, ориентированного в поперечном направлении, и проходят вниз к петле ниже одного полого упругого элемента 18, ориентированного в поперечном направлении, в нижнем слое 20, содержащем полые упругие элементы, вслед за этим нить проходит снова вверх. Как изображено, связующие нити 24 сформированы витками 30, с формированием на поверхности ткани длинных перекидных петель и небольших мест пересечения на стороне, соприкасающейся с деталями машины, или на стороне, не соприкасающейся с полотном. Однако переплетение и расположение полых упругих элементов должно быть таким, что они сжимаются под действием перпендикулярной нагрузки, приложенной к ткани основания, и ткань основания «пружинит обратно» при снятии этой нагрузки.
На основе данного описания различные модификации к настоящему изобретению будут очевидны для специалистов в данной области, но они должны быть выполнены в пределах объема изобретения, ограниченного прилагаемой формулой изобретения.