МНОГОСЛОЙНАЯ ТКАНЬ ДЛЯ БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ, В КОТОРОЙ НИТИ, РАСПОЛОЖЕННЫЕ ПОПЕРЕК ХОДА ТКАНИ В МАШИНЕ, ВЫПОЛНЕНЫ ИЗ МАТЕРИАЛА, ПРЕПЯТСТВУЮЩЕГО ЗАКРУЧИВАНИЮ КРАЕВ
MULTI-LAYER FABRIC FOR PAPER-MAKING MACHINE, WHERE THREADS ARRANGED ACROSS FABRIC FEED IN MACHINE ARE MADE OF MATERIAL THAT PREVENTS CURLING OF EDGES

Область техники
Настоящее изобретение относится к бумажному производству. Более конкретно, настоящее изобретение относится к формовочным тканям для формовочной части бумагоделательной машины.
Уровень техники
В процессе бумажного производства целлюлозное волокнистое полотно получают путем осаждения волокнистой жидкой массы, т.е. водной дисперсии целлюлозных волокон, на движущуюся формовочную ткань в формовочной части бумагоделательной машины. Из жидкой массы сквозь формовочную ткань уходит большое количество воды, и на поверхности формовочной ткани остается целлюлозное волокнистое полотно.
Затем полученное целлюлозное полотно перемещается из формовочной части в прессовую часть машины. В прессовой части целлюлозное полотно, несомое прессовальной тканью или помещенное между двумя прессовальными тканями, проходит через зазоры между прессовыми валами, где подвергается сильному сжатию, в результате чего вода из него отжимается, целлюлозные волокна в полотне слипаются друг с другом и оно превращается в бумажный лист. Вода впитывается прессовальной тканью или тканями и в идеальном случае не возвращается в бумажный лист.
В заключение бумажный лист попадает в сушильную часть, включающую по меньшей мере один ряд вращающихся сушильных барабанов или цилиндров, нагреваемых изнутри паром. Образованный бумажный лист проходит по серпантинной траектории последовательно вокруг каждого из барабанов с помощью сушильной ткани, которая держит бумажный лист в плотном контакте с поверхностью барабанов. Нагретые барабаны уменьшают содержание воды в бумажном листе до желательного уровня за счет ее испарения.
Как известно, формовочная, прессовальная и сушильная ткани для бумагоделательной машины имеют вид бесконечных лент и служат в качестве конвейеров. Также известно, что изготовление бумаги - это непрерывный процесс, который осуществляется со значительной скоростью. То есть, в формовочной части волокнистую жидкую массу непрерывно осаждают на формовочную ткань, а полученный бумажный лист после выхода из сушильной части непрерывно сматывают в рулоны.
Прессовальные ткани также участвуют в окончательной отделке поверхности бумажного листа и должны иметь гладкие поверхности и однородную эластичную структуру, чтобы при прохождении между прессовыми валами поверхность бумаги получалась гладкой и без отпечатков.
Прессовальные ткани впитывают большое количество воды, отжатой из мокрой бумаги прессовыми валами. Поэтому внутри прессовальной ткани должно быть пространство, обычно называемое пустотами, для заполнения водой, а ткань должна иметь достаточную водопроницаемость в течение всего срока службы. Кроме того, прессовальные ткани должны удерживать воду, не позволяя ей возвращаться в бумагу, и снова смачивать ее на выходе из прессовых валов.
Тканые ткани могут быть различных видов. Например, они могут быть получены бесконечным ткачеством или плоским ткачеством с последующим образованием бесконечной ленты со швом.
Настоящее изобретение относится в особенности к формовочным тканям, используемым в формовочной части машины. Формовочные ткани играют важную роль в процессе изготовления бумаги. Одна из их функций, как указано выше, заключается в том, что они формируют и переносят изготовляемый бумажный продукт в прессовую часть.
Однако в равной степени важно, чтобы формовочные ткани также обеспечивали удаление воды и формирование бумажного листа. То есть, формовочные ткани выполнены так, что сквозь них может проходить вода (можно регулировать скорость удаления воды), но в то же время они не должны допускать прохождения вместе с водой волокон и других твердых частиц. Если вода уходит слишком быстро или слишком медленно, то качество листа и эффективность машины снижаются. Для регулировки удаления воды необходимо должным образом сформировать пространство внутри формовочной ткани для удаляемой воды, которое обычно называют объемом пустот.
В настоящее время существует большое количество типов формовочных тканей, удовлетворяющих требованиям бумагоделательных машин, на которые они устанавливаются для изготовления определенных сортов бумаги. В общем, эти ткани содержат ткань-основу, сотканную из одноволоконных нитей, и могут быть однослойными или многослойными. Нити обычно изготавливают экструзией синтетических полимерных смол, таких как полиамидные и полиэфирные смолы, использование которых для этой цели известно специалистам в области бумагоделательных машин.
При проектировании формовочных тканей обычно идут на компромисс между обеспечением желательной опоры для волокон и стойкостью ткани. Мелкоячеистая ткань позволяет получить желательные свойства поверхности бумаги, но она не обладает нужной стойкостью и потому имеет короткий срок службы. Крупноячеистые ткани, наоборот, стойки и долговечны, но не обеспечивают хорошей опоры для волокон. Для достижения компромисса при проектировании и для оптимизации как обеспечения опоры, так и стойкости, были разработаны многослойные ткани. Например, в двухслойных и трехслойных тканях формовочная сторона выполняет функцию опоры для волокон, а изнашиваемая сторона предназначена для обеспечения стойкости, а также для пропускания воды.
По существу, многослойные ткани состоят из двух тканей, образующих формовочный слой и изнашиваемый слой, скрепленные соединительными нитями. Соединение чрезвычайно важно для целостности всей ткани. Недостаток многослойных тканей состоит в том, что соединительные нити изменяют способность этих слоев к сжатию при натяжении ткани. В результате при использовании таких тканей в бумагоделательной машине их края часто закручиваются вверх. Это закручивание краев особенно заметно в тканях с соединительными нитями основы, когда нити, соединяющие слои ткани, расположены по ходу ткани в машине. На закручивание влияют такие параметры, как структура слоев ткани, ткацкий рисунок, материал и размеры нитей и любая отделочная обработка, которой подвергается ткань. Были разработаны различные ткани, в которых закручивание слоев пытались уменьшить путем подбора указанных параметров, но они не нашли применения. Чаще всего делались попытки уменьшить закручивание краев путем термофиксации и создания механических напряжений в качестве этапа отделочной обработки. Однако такими видами обработки трудно управлять, а результат часто не долговечен. Кроме того, такие виды обработки оставляют характерную выпуклость между краем и телом ткани.
Изобретение направлено на решение указанной проблемы закручивания краев в формовочных тканях, соединенных нитями основы. Согласно изобретению предложена многослойная ткань, в которой нити, расположенные поперек хода ткани в машине, изготовлены из материалов, препятствующих закручиванию краев при нахождении ткани под нагрузкой.
Сущность изобретения
Соответственно, изобретение относится к формовочной ткани, предназначенной для использования в формовочной части бумагоделательной машины, хотя оно может найти применение в прессовой и/или сушильной части бумагоделательной машины.
Предлагаемая ткань представляет собой ткань для бумажного производства, имеющую верхний слой и нижний слой из нитей, расположенных по ходу ткани в машине, и нитей, расположенных поперек хода ткани в машине, причем эти слои соединены соединительными нитями основы. По меньшей мере некоторые из нитей, расположенных поперек хода ткани в машине, выполнены из материала, который создает большую сжимающую силу при возврате к комнатной температуре после термофиксации. Эти нити расположены в ткани так, что большая сжимающая сила компенсирует силы натяжения, которые возникают при нахождении ткани под нагрузкой и обычно приводят к закручиванию краев. Примером материала для таких нитей, расположенных поперек хода ткани в машине, является полибутилентерефталат (РВТ).
В предпочтительном варианте осуществления изобретения ткань представляет собой трехслойную формовочную ткань, верхний слой которой расположен на формовочной стороне ткани, а нижний слой - на изнашиваемой стороне.
Согласно другим аспектам изобретения по меньшей мере некоторые из нитей могут быть полиамидными нитями или полиэфирными нитями, некоторые из нитей могут быть одноволоконными нитями, а некоторые из нитей могут иметь разные диаметры и/или разную форму.
Ниже изобретение описано более подробно со ссылками на чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимания изобретения ниже дано его описание со ссылками на чертежи, где:
на фиг.1 показан график усадочного натяжения полибутилентерефталата (РВТ) в начале и в конце термической обработки в диапазоне температур и при комнатной температуре после обработки; и
на фиг.2 показан график усадочного натяжения полиэтилентерефталата (PET) в начале и в конце термической обработки в диапазоне температур и при комнатной температуре после обработки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как указано выше, многослойные ткани для бумажного производства, в которых для соединения слоев используются нити, расположенные по ходу ткани в машине, при работе машины имеют тенденцию к сильному закручиванию их краев вверх. Это происходит потому, что соединительные нити основы обусловливают различную способность отдельных слоев к сжатию при натяжении. В результате когда ткань оказывается под нагрузкой, ее края закручиваются вверх. Ткани, которые оптимизированы в отношении всех других свойств, но у которых под нагрузкой закручиваются края, рынком отвергаются. Соответственно имеется потребность в создании долговременного противодействующего эффекта, позволяющего исключить закручивание в тканях этого класса. Изобретение предусматривает использование для изготовления нитей различных материалов, свойства которых могут обеспечить этот противодействующий эффект.
Изобретение касается как тканей с соединением нитями основы, так и многослойных тканей, соединенных дополнительными нитями, расположенными по ходу ткани в машине. В ткани, соединенной нитями основы, некоторые из нитей, расположенных по ходу ткани в машине, которые могут принадлежать одному или обоим слоям, проходят между слоями, чтобы по меньшей мере соединить один слой с другим. Эти соединительные нити основы часто идут парами, так что две нити объединены для создания законченного ткацкого рисунка (например, рисунка гладкого переплетения и т.д.) в одном слое или обоих слоях.
Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения в ткани для бумажного производства нити, расположенные поперек хода ткани в машине, выполнены из материалов, например полибутилентерефталата (РВТ), в которых во время отжига при натяжении возникает большая сжимающая сила при возврате к комнатной температуре. Если нити из такого материала расположить в ткани подходящим образом, то можно использовать эти большие сжимающие силы для компенсации сил натяжения, которые вызывают закручивание краев в ткани, находящейся под нагрузкой.
Таким образом, указанные материалы должны характеризоваться большой сжимающей силой при охлаждении материала до комнатной температуры после термофиксации (отжига при натяжении в направлении по ходу ткани в машине). Примером материала, обладающего таким свойством, является полибутилентерефталат. На фиг.1 показано усадочное натяжение для полибутилентерефталата в начале 101 и в конце 102 термической обработки в диапазоне температур и при комнатной температуре после обработки 100. Усадочное натяжение является мерой сжимающей силы материала. Для сравнения на фиг.2 показано усадочное натяжение для полиэтилентерефталата в начале 201 и в конце 202 термической обработки в диапазоне температур и при комнатной температуре после обработки 200. Видно, что после обработки полиэтилентерефталат имеет небольшое усадочное натяжение, а полибутилентерефталат имеет значительно большее усадочное натяжение. Нить из полибутилентерефталата, например Teijin 936 В (материал, соответствующий фиг.1), после отжига при натяжении создает большую сжимающую силу по окончании нагрева. Эта сила заставляет нить из полибутилентерефталата сокращаться, вызывая сильное закручивание в любой ткани, в которую она вплетена. Поэтому в известных тканях для бумажного производства полибутилентерефталат в качестве материала для нитей обычно не используют.
Однако введение в ткань нитей из полибутилентерефталата согласно изобретению позволяет использовать эту сжимающую силу для противодействия естественному закручиванию краев при натяжении, каковое имеет место в тканях с соединением нитями основы. Нити из полибутилентерефталата, вплетенные в ткань в большем или меньшем количестве в виде нитей, расположенных поперек хода ткани в машине, создают уравновешивающее закручивание в свободных краях ткани. Использование нитей из полибутилентерефталата в качестве нитей, расположенных поперек хода ткани в машине, предпочтительно, однако разные материалы можно использовать для любых нитей, входящих в состав ткани.
Согласно другому аспекту изобретения нити из разных материалов могут сочетаться с другими нитями и материалами для нитей, что позволяет регулировать эффект компенсации. Например, если противодействующие силы, создаваемые нитями из полибутилентерефталата, оказываются слишком большими, эффект компенсации можно уменьшить путем чередования нитей из полибутилентерефталата (РВТ) с нитями из стандартного материала, такого как полиэтилентерефталат (PET) или полиамид (РА). Эти нити, выполненные из разных материалов, могут чередоваться в различных соотношениях, например 1РВТ:1РА; 1РВТ:3РА; 1РВТ:1РЕТ:1РА; 1РВТ:1РЕТ:2РА с переплетением РВТ:PA:PET:РА, 2РВТ:3РА и т.д. Влияние полибутилентерефталата также можно снизить путем сополимеризации или подмешивания в нить других материалов, например, использовать подходящую/совместимую смесь полиэтилентерефталата с полибутилентерефталатом. Поскольку полибутилентерефталат имеет также лучшую износостойкость, чем полиэтилентерефталат, нити, выполненные из этих двух материалов, повышают износостойкость ткани, так что ткань, в которой используются такие нити, помимо стойкости к закручиванию будет более износостойкой. Смесь из 85% мас. полибутилентерефталата и 15% мас. полиэтилентерефталата должна обеспечить меньшую сжимающую силу после охлаждения, но все еще достаточную для того, чтобы избежать закручивания краев ткани. Смеси, содержащие 20% мас. или больше полиэтилентерефталата, не должны вызывать закручивание ткани, но все еще обеспечивают большое сопротивление истиранию за счет полибутилентерефталата. Можно использовать другие смеси из 60-90% мас. полибутилентерефталата и 10-40% мас. полиэтилентерефталата. Сочетание полибутилентерефталата и полиэтилентерефталата не должно привести к проблемам фибриллярности и стойкости к поливу под высоким давлением, которые часто возникают при использовании одноволоконных нитей из смесей других полимеров.
Одноволоконные нити, изготовленные из смесей полиэтилентерефталата или полибутилентерефталата с эластомерами для повышения сопротивления истиранию ткани, являются очень мягкими и сильно деформируются в процессе термофиксации тканей, что вызывает нежелательное ухудшение проницаемости ткани. Они также имеют низкую стойкость к поливу под высоким давлением. Одноволоконные нити из полибутилентерефталата/полиэтилентерефталата согласно изобретению не должны сплющиваться до такой степени. Одноволоконные нити из полиамида, используемые в тканях для бумагоделательной машины, подвержены химической коррозии и повышают нагрузку на привод машины. Однако это не относится к ткани, содержащей одноволоконные нити из полибутилентерефталата/полиэтилентерефталата согласно изобретению, а в тканях, содержащих чередующиеся полиэтилентерефталат и полибутилентерефталат и чередующиеся полиэтилентерефталат и смесь полибутилентерефталат/полиэтилентерефталат в соотношении 85/15% мас., сопротивление истиранию не ухудшается. Сопротивление истиранию тканей с чередованием полиэтилентерефталата и полиамида должно быть выше, чем у ткани, состоящей только из полиэтилентерефталата. На изнашиваемой стороне тканей можно использовать исключительно смеси из полибутилентерефталата и полиэтилентерефталата с низким эффектом усадки, при этом ткани могут иметь такие же характеристики, что и ткани с чередованием полиэтилентерефталата и полиамида, или лучшие характеристики. Для достижения желательных параметров усадки можно смешивать с полибутилентерефталатом другие материалы.
Ткани согласно изобретению предпочтительно содержат только одноволоконные нити. Нити, расположенные поперек хода ткани в машине, и нити, расположенные по ходу ткани в машине, могут иметь разные диаметры на формовочной стороне и изнашиваемой стороне. Предпочтительно, чтобы нити, расположенные поперек хода ткани в машине, и нити, расположенные по ходу ткани в машине, имели на формовочной стороне меньшие диаметры, чем на изнашиваемой стороне. Однако согласно изобретению могут использоваться различные сочетания нитей с разными диаметрами. Кроме того, одна нить или большее количество нитей могут иметь не только круглое поперечное сечение, но и сечение другой формы, например прямоугольное или некруглое поперечное сечение. Как указано выше, можно использовать любое подходящее сочетание материалов, очевидное для специалиста в данной области. Кроме того, местоположение таких нитей, расположенных поперек хода ткани в машине, в ткани, т.е. на изнашиваемой стороне, формовочной стороне или на обеих сторонах, может изменяться в зависимости от применения. Данные примеры предназначены только для иллюстрации изобретения и не ограничивают его объем.
Возможны модификации описанных вариантов, очевидные для специалистов в данной области, в пределах объема изобретения, определяемого его формулой.