СПИРАЛЬНОПЕТЕЛЕВАЯ ТКАНЬ С УЛУЧШЕННОЙ ГИБКОСТЬЮ
SPIRAL-STITCH FABRIC WITH IMPROVED FLEXIBILITY

Предпосылки создания изобретения
Область техники
Настоящее изобретение относится к спиральнопетелевым тканям. Более конкретно изобретение относится к спиральнопетелевым тканям, имеющим катушки, перевитые наподобие кольчуги, и предназначенным для бумагоделательных и других промышленных машин, где используются ткани/ленты.
Уровень техники
Хотя будет описана ткань, используемая в бумажном производстве, она может применяться в других отраслях промышленности, например в качестве ленты/ткани для двухобжимного сгустителя, прессов для обезвоживания осадка, в качестве лент для установки кеглей в боулинге и в производстве некоторых нетканых изделий такими способами, как гидропереплетение (спанлейс), спанбонд или аэродинамический способ.
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. Бумажный лист проходит по серпантинной траектории последовательно вокруг каждого из барабанов с помощью сушильной ткани, которая держит его 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.
В современных бумагоделательных машинах ткани могут иметь ширину от 5 до 33 и более футов (от 1,524 до 10,7 м), длину от 40 до 400 и более футов (от 12,2 до 122 м) и вес приблизительно от 100 до 3000 фунтов (от 45 до 1361 кг). Эти ткани изнашиваются и требуют замены. Замена тканей часто включает вывод машины из эксплуатации, снятие изношенной ткани, настройку для установки ткани и установку новой ткани. При установке ткани ее надевают на машину и соединяют ее концы швом с образованием из ткани бесконечной ленты. Очень важно, чтобы шов имел такие же рабочие характеристики, как у остальной части тела ткани, с целью сведения к минимуму периодических отметин на полученном бумажном продукте.
Ткань может быть полностью образована из спиральных катушек (так называемая "спиральнопетелевая ткань"), как описано в патенте США №4567077, который включен в настоящее описание в виде ссылки. В такой ткани спиральные катушки соединены друг с другом по меньшей мере одним соединительным стержнем, шпилькой или подобным элементом. Поэтому теоретически шов может находиться в любом месте в теле ткани, где соединительную шпильку можно удалить. Спиральнопетелевые ткани имеют много преимуществ перед традиционными тканями. Например, шов в спиральнопетелевой ткани геометрически аналогичен остальной части тела ткани и поэтому с меньшей вероятностью оставляет отметины на изготовленном бумажном продукте.
К сожалению, изготовление спиральнопетелевых тканей является трудоемким и дорогостоящим по той причине, что они состоят из множества небольших спиральных элементов, которые нужно свить и соединить. Процесс изготовления является дорогим из-за множества технологических операций навивки, формирования встречно-гребенчатой структуры и соединения спиральных катушек. Поскольку ширина каждой катушки относительно мала, для образования всей ткани нужно выполнить очень много соединений. Каждую спиральную катушку соединяют со следующей путем введения шпильки, стержня или подобного элемента в небольшой канал, образованный перемежающимися витками катушек в виде встречно-гребенчатой структуры. Из-за большого количества шпилек ткань становится жесткой по диагонали. Кроме того, форма витков катушек такова, что при образовании встречно-гребенчатой структуры промежутки между витками оказываются настолько малы (т.е. витки почти касаются друг друга), что шпильки будут почти полностью закрыты.
Благодаря этой диагональной жесткости и "касания" соседних катушек, соединенных шпилькой, известные спиральнопетелевые ткани очень стабильны. Однако эта жесткость может иметь негативные последствия, например, если какие-либо опорные ролики или сушильные барабаны в сушильной части не параллельны остальным. Это отсутствие диагональной "податливости" может привести к поднятию краев спиральнопетелевой ткани и/или к плохой направляемости и в конечном счете к повреждению краев ткани, когда они входят в контакт с направляющими, рамами и т.п., в результате чего требуется преждевременная замена ткани.
На фиг.5 показано соединение между правовинтовой спиральной катушкой 501 и левовинтовой спиральной катушкой 502 в известной спиральнопетелевой ткани. Между перемежающимися витками правовинтовой и левовинтовой катушек вставлена шпилька 503. Из-за малых промежутков между перемежающимися витками шпилька почти закрыта. Для наглядности видимые части катушек показаны сплошными линиями, а невидимые части штриховыми линиями.
В настоящем изобретении указанные недостатки устранены и предлагается спиральнопетелевая ткань, которая является более гибкой, особенно по диагонали, и в которой увеличены промежутки между перемежающимися катушками (особенно на шпильках).
Сущность изобретения
Соответственно, настоящее изобретение относится к спиральнопетелевой ткани, имеющей катушки, переплетенные в виде "кольчуги", и предназначенной для использования в бумагоделательной машине.
Согласно изобретению спиральнопетелевая ткань содержит соединенные группы спиральных катушек, переплетенных в виде "кольчуги". В предпочтительном варианте осуществления изобретения чередующиеся группы из двух правовинтовых спиральных катушек и двух левовинтовых спиральных катушек соединены для образования тела спиральнопетелевой ткани. В каждой группе витки спиральных катушек переплетены в "кольчужном" рисунке, в котором не требуется закрепления для соединения катушек. Чередующиеся группы соединены путем перемежения витков соответствующих спиральных катушек с образованием встречно-гребенчатой структуры и вставки параллельных шпилек в каналы, образованные перемежающимися витками. Согласно другим вариантам осуществления изобретения имеются группы с различным количеством катушек и различные комбинации групп.
Другой аспект изобретения касается наличия промежутков между витками спиральных катушек. Промежутки между витками катушек на шпильках могут быть образованы путем механического распределения или растягивания витков при окончательной обработке (т.е. при термоусадке), вставки прокладок между витками на шпильке и/или изменения диаметра шпильки.
Ниже изобретение описано более подробно со ссылками на чертежи, где одинаковые элементы и детали обозначены одинаковыми позициями.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания изобретения его описание сопровождается чертежами, где:
на фиг.1 схематично показано "кольчужное" переплетение двух правовинтовых спиральных катушек согласно изобретению;
на фиг.2 показана фотография "кольчужного" переплетения двух правовинтовых спиральных катушек согласно изобретению;
на фиг.3 схематично показано соединение между группой из двух правовинтовых спиральных катушек и группой из двух левовинтовых спиральных катушек согласно изобретению,
на фиг.4 показана фотография соединения между группой из двух правовинтовых спиральных катушек и группой из двух левовинтовых спиральных катушек согласно изобретению, и
на фиг.5 схематично показано обычное соединение между правовинтовой спиральной катушкой и левовинтовой спиральной катушкой в известной спиральнопетелевой ткани.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Предпочтительный вариант осуществления изобретения будет описан на примере спиральнопетелевой ткани, предназначенной для использования в бумагоделательной машине, а также в других промышленных установках.
На фиг.1 схематично показано "кольчужное" переплетение двух правовинтовых спиральных катушек согласно изобретению. Термин "кольчужный" относится к рисунку переплетения витков катушек, который напоминает доспехи. Верхняя правовинтовая катушка 101 переплетена с нижней правовинтовой катушкой 102. Важно, что витки этих двух спиральных катушек расположены почти параллельно, в отличие от известных катушек (см. фиг.5), у которых витки расположены под углом. В случае "кольчужного" переплетения для соединения катушек в их переплетенные витки не требуется вставлять шпильку, хотя при желании ее можно вставить.
На фиг.2 показана фотография "кольчужного" переплетения двух правовинтовых спиральных катушек согласно изобретению. Как и на фиг.1, верхняя правовинтовая катушка 201 переплетена с нижней правовиновой катушкой 202 с образованием "кольчужного" рисунка.
На фиг.3 схематично показано соединение между группой из двух правовинтовых спиральных катушек и группой из двух левовинтовых спиральных катушек согласно изобретению. В группе из двух правовинтовых спиральных катушек (которая аналогична изображенной на фиг.1) верхняя правовинтовая катушка 301 переплетена с нижней правовинтовой катушкой 302, а в группе из двух левовинтовых спиральных катушек верхняя левовинтовая катушка 304 переплетена по типу "кольчуги" с нижней левовинтовой катушкой 305. Группы соединены путем перемежения витков нижней правовинтовой катушки 302 в верхней группе и верхней левовинтовой катушки 304 в нижней группе с образованием встречно-гребенчатой структуры и пропускания шпильки 303 через проход, образованный витками. Чередующиеся группы из двух правовинтовых спиральных катушек и двух левовинтовых спиральных катушек, соединенные шпилькой, могут многократно повторяться, образуя тело спиральнопетелевой ткани. Такое чередование групп из двух правовинтовых и двух левовинтовых катушек используется в предпочтительном варианте осуществления изобретения, при этом шпильки не требуются, но при желании их можно вставить. Однако изобретение не ограничено рассмотренным примером и можно использовать различные комбинации групп с различным количеством катушек в группах.
На фиг.4 показана фотография соединения между группой из двух правовинтовых спиральных катушек и группой из двух левовинтовых спиральных катушек согласно изобретению. Как указано при рассмотрении фиг.3, группы соединены путем перемежения витков нижней правовинтовой катушки 402 в верхней группе и верхней левовинтовой катушки 404 в нижней группе с образованием встречно-гребенчатой структуры и введения шпильки 403 через проход, образованный витками. Поскольку для таких типов катушек перемежающиеся витки почти параллельны, между ними имеется явный промежуток. Как показано на чертеже, из-за этих промежутков открыта сравнительно большая часть шпильки. Благодаря промежуткам на шпильке и "кольчужному" соединению ткань становится более гибкой. Важно, что при использовании групп спиральных катушек с "кольчужным" переплетением количество шпилек уменьшается по меньшей мере в два раза по сравнению с типичной спиральнопетелевой тканью. Уменьшение количества шпилек делает ткань еще более гибкой, особенно по диагонали.
Преимущества изобретения по сравнению с известной спиральнопетелевой тканью состоят в уменьшении требуемого количества шпилек, повышении гибкости (особенно улучшении податливости по диагонали) и облегчения ввода шпилек. Кроме того, полученные ткани могут иметь меньший вес на единицу площади, что снижает стоимость материала.
Другой аспект изобретения касается наличия промежутков между витками спиральных катушек. Витки катушек могут быть размещены на шпильке с промежутками путем механического распределения или растягивания петель при окончательной обработке (т.е. при термоусадке), вставки прокладок между витками на шпильке и/или путем изменения диаметра шпильки в направлении поперек хода ткани в машине. Например, можно изменить форму катушек с образованием "лапки" или разделительной части, как описано в патенте США №5915422, содержание которого включено в настоящее описание в виде ссылки. При таком техническом решении образуются довольно прямые витки катушки, что дополнительно увеличивает промежутки между ними на шпильках, дополнительно повышая гибкость ткани как при "кольчужном" соединении, так и при соединении с помощью шпилек. Несколько дополнительных способов описаны в патентных заявках США N 11/012512 от 15.12.2004 и N 11/009157 от 10.12.2004, содержание которых включено в настоящее описание в виде ссылки.
Изобретение также относится к способу изготовления спиральных катушек с "кольчужным" переплетением, описанных выше. Известные способы изготовления спиральных катушек включают намотку и установку одиночной одноволоконной нити на горизонтальную или вертикальную оправку. В способе согласно изобретению в навивочный станок вводят две расположенные рядом одноволоконные нити и подают к мотальную головке на оправке, в результате чего образуются две катушки, переплетенные по типу "кольчуги".
Спиральные катушки могут быть изготовлены из полимера (например, полиэфира), металла или другого материала, подходящего для этой цели и известного специалистам в данной области. Очевидно, что спиральные катушки могут иметь другую форму, например могут быть круглыми или некруглыми, например прямоугольными, овальными, сплюснутыми, или иметь любую другую подходящую форму. Спиральные катушки могут быть выполнены из одноволоконных или многоволоконных нитей, сечение которых может иметь различную форму, например круглую или некруглую, например прямоугольную, овальную, сплюснутую, звездообразную, желобчатую или любую другую подходящую форму. Можно использовать более широкие спиральные катушки, как описано в патентной заявке США №11/012512 от 15.12.2004. Все эти примеры даны только для иллюстрации изобретения и не ограничивают его объема. Как для любой спиральнопетелевой ткани, для некоторых применений может потребоваться модификация определенных характеристик ткани, например возможность регулировать воздухопроницаемость. Это может быть достигнуто, например, изменением размера спиральных витков, покрытием и/или пропиткой полимерными смолами и/или использованием различных типов набивочных нитей.
Специалистам в данной области техники очевидны модификации изобретения в пределах его объема, определяемого формулой.