СПОСОБ ВЫПОЛНЕНИЯ ШВА В ПРОМЫШЛЕННОЙ ТКАНИ И ТКАНИ ДЛЯ БУМАГОДЕЛАТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ И ШОВ, ПОЛУЧЕННЫЙ ЭТИМ СПОСОБОМ
METHOD OF MAKING SEAM IN INDUSTRIAL FABRIC, AND FABRIC FOR PAPERMAKING MACHINE, AND SEAM PRODUCED BY THIS METHOD

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
Данная заявка является частичным продолжением, и ею испрашивается приоритет согласно патентной заявки США №12/231,669, поданной 4 сентября 2008 г., ссылка на которую означает, что ее содержание полностью включено в текст настоящего описания.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к использованию лазерной энергии для сварки или сплавления выбранных мест в тканях для бумагоделательной машины и других промышленных и конструктивно сложных тканях.
ВКЛЮЧЕНИЕ ССЫЛКОЙ
Все патенты, заявки на патенты, документы и/или приведенные ссылки включены в текст настоящего описания и могут быть использованы при реализации изобретения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится по существу к производству бумаги, включая ткани и ленты, используемые в формующей, прессовой и сушильной 25 частях бумагоделательной машины, а также к промышленным тканям и лентам, сушильным тканям для сквозной сушки воздухом, конструктивно сложным тканям и лентам, наряду с лентами для гофромашины.
Кроме того, вышеупомянутые ткани и ленты могут включать ткани и ленты, используемые в производстве изделий, помимо прочего, формируемых влажными, таких как бумага и картон, гигиенические салфетки и полотенца, изготавливаемые с использованием сквозной сушки воздухом; ленты для гофромашины, используемые в производстве гофрированного картона; а также конструктивно сложные ткани, используемые в операциях сухого и влажного формирования целлюлозы, в операциях, относящихся к бумажному производству, таких как использующих фильтры для фильтрации осадка и химические моющие средства; а также в производстве нетканых материалов, изготавливаемых с использованием технологии спутывания волокон друг с другом в потоке воды на большой скорости потока (влажный процесс), выдуванием расплавленного полимера, с использованием технологии спанбонд, суховоздушным формированием полотна или иглопробиванием. Такие ткани и ленты включают, помимо прочего, ткани и ленты, используемые для тиснения, транспортирования, а также поддерживающие ткани и ленты, используемые в производстве нетканых материалов: фильтрующие ткани, ткани, используемые в операциях текстильной окончательной обработки, таких как каландрирование и дубление кожаного сырья.
Такие ленты и ткани подвергаются воздействию разнообразных условий, для которых необходимо учитывать функциональные характеристики. Например, в процессе бумажного производства целлюлозное полотно формуют путем нанесения волокнистой пульпы, т.е. водной дисперсии целлюлозных волокон, на движущуюся формующую ткань в формующей части бумагоделательной машины. Через структуру формующей ткани из пульпы отводят большое количество воды, и на поверхности формующей ткани остается целлюлозное полотно.
Следует отметить, что эти промышленные ткани, такие как одежда для бумагоделательной машины, такие как формующие, прессовые и сушильные ткани, все они принимают форму бесконечных петель при установке на бумагоделательную машину и функционируют наподобие конвейеров.
Обычно такие ткани сформированы из синтетических волокон и нитей, которые могут быть моноволокнами или нитями, содержащими более одного сложенного элементарного волокна и/или сложенные/скрученные вместе элементарные волокна, с использованием известных текстильных технологий, например, ткачеством. Кроме того, нити могут быть вязаные или переплетенные.
Зачастую требуется выборочно подгонять структуру ткани для того, чтобы улучшить рабочую характеристику, значимую, например, для производителя бумаги, такие как срок службы ткани, отлив бумаги, технологичность или свойства бумаги.
Большинство таких тканей являются сшиваемыми при установке на машину, т.е. ткань может быть выткана в соответствии с заданными размерами и установлена на машине таким образом, что края ткани, ориентированные поперек машинного направления (CD), могут быть сшиты при установке на бумагоделательную машину. В случае с прессовыми тканями, обычно это осуществляют переплетением шовных петель, с образованием встречно-гребенчатой структуры, сформированных нитями, ориентированными в машинном направлении (IVID), на поперечных краях ткани и пропускают шпильку в канал, сформированный шовными петлями, образующими встречно-гребенчатую структуру. Один способ изготовления сшиваемых при установке на машину тканей известен как «модифицированное бесконечное ткачество», согласно которому ткань ткут в форме бесконечной петли и модифицируют для того, чтобы придать форму, пригодную для сшивания при установке на машину. В такой ткани нити основы лежат в направлении поперек машинному направлению, а нити утка лежат в машинном направлении. После того как ткань выткана на ткацком станке, поперечные края ткани складывают вместе на бумагоделательной машине и переплетают шовные петли, ориентированные в машинном направлении, сформированные нитями утка, с образованием встречно-гребенчатой структуры, а два края сшивают путем пропускания шпильки в канал, сформированный шовными петлями, образующими встречно-гребенчатую структуру.
Другой способ заключается в формировании тканого материала в петлевом шве или шве под шпильку по технологии гладкого ткачества, выведением некоторых поперечных нитей и вплетением их обратно к нитям, ориентированным в машинном направлении, для формирования петель на каждом крае ткани. Петли могут быть соединены встречно-гребенчатым способом, и ткань может быть сшита так, как рассмотрено выше. Третий способ заключается в формировании структуры нетканого материала с использованием группы нитей, ориентированных в машинном направлении, которая формирует шовные петли.
Согласно этому способу из одиночной нити по меньшей мере один слой из одиночной нити навит вокруг двух параллельных валов, расположенных друг от друга на расстоянии. Нить навивают по спирали (нити расположены под небольшим углом к машинному направлению готовой ткани) до тех пор, пока не будет достигнута заданная ширина ткани. При использовании расстояние между валами может меняться в зависимости от заданной длины ткани в машинном направлении. Например, похожие способы и ткани раскрыты в заявке на патент США №6,491,794, выданный Davenport, и заявке на патент США №2005/0102763, выданный Eagles, ссылка на которые означает, что их содержание полностью включено в текст настоящего описания.
Еще один способ изготовления сшиваемых при установке на машину тканей заключается в изготовлении соединенной швом многоосной ткани, такой, какая раскрыта в патенте США № 5,939,176, выданном Yook, ссылка на который означает, что его содержание полностью включено в текст настоящего описания.
В некоторых тканях текстильные сложенные/скрученные нити или нити, содержащие более одной пряди или одного элементарного волокна, в машинном направлении используются охотнее, чем одиночная нить. В особенности это необходимо в нетканых структурах, когда не происходит закрепление нитей, ориентированных в машинном направлении, нитями, ориентированными в поперечном направлении. Использование таких многопрядных нитей обеспечивает улучшенную эластичность и прочность и является решением проблем, связанных с разрывом и усталостью одиночного моноволокна. Однако при попытке сформировать петли для "шва под шпильку" из таких нитей, ориентированных в машинном направлении, столкнулись с серьезными проблемами. Сформированные таким образом петли имеют тенденцию деформироваться в самой верхней точке или терять параллельность относительно друг друга. Кроме того, петля целиком будет легко деформироваться или изгибаться при попытке образовать из петель встречно-гребенчатую структуру и/или пропустить шпильку сквозь канал, сформированный петлями, образующими встречно-гребенчатую структуру.
Другая проблема возникает в результате явления, известного как вторичный спиральный эффект. В идеале, петли для шва под шпильку будут правильно ориентированы, когда их плоскости оказываются перпендикулярны к плоскости ткани и параллельны машинному направлению. Такая ориентация обеспечивает возможность образования из петель на каждом конце ткани встречно-гребенчатой структуры и их простого чередования при соединении концов с формированием шва под шпильку. Вторичный спиральный эффект наблюдается в тенденции петли 10, сформированной из сложенной/скрученной нити 12, содержащей более одной пряди, поворачиваться вокруг оси, лежащей в плоскости петли, как показано на фиг.1. Когда такое случается, происходит отклонение петли от идеальной ориентации, которая необходима для формирования шва под шпильку. Такое отклонение затрудняет, или вообще не позволяет, располагать эти петли поочередно или с образованием встречно-гребенчатой структуры на каждом конце ткани при ее закрытии, а также протаскивать шпильку сквозь пустоту, образованную петлями, образующими встречно-гребенчатую структуру. Обычно ориентация шовных петель 10 поддерживается до установки использованием стабилизирующего элемента 16, например спиральной катушки, такой, которая раскрыта в патенте США № 7,393,434, выданном Kornett, и показана на фиг.2. Однако когда стабилизирующий элемент убирают для установки ткани, шовные петли теряют свою ориентацию вследствие вторичного спирального эффекта. Следовательно, любая сшиваемая при установке на машину ткань, сформированная из сложенных/скрученных нитей, содержащих более одной пряди, будет иметь проблемы с выравниванием и ориентацией/параллельностью петель.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Соответственно, сплавление или сварка прядей синтетических полимерных нитей посредством сфокусированной лазерной энергии, в особенности, расположенных в области шва ткани "под шпильку", без значительного ухудшения свойств нитей; значительного изменения размера и/или формы нитей; с формированием шва, который обладает такими же свойствами, как основное тело ткани; а если область шва короче в машинном направлении, чем обычно используется, она имеет достаточную прочность для того, чтобы обеспечить работоспособность ткани в течение срока полезного использования, когда ткань установлена и используется на бумагоделательной или другой промышленной машине, является предметом настоящего изобретения.
Неожиданно известные недостатки оказались преодолены благодаря решению задач настоящего изобретения, описание которых представлено ниже.
Одной задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного шва для ткани для бумагоделательной машины или иной промышленной ткани или ленты.
Еще одной задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного шва для ткани для бумагоделательной или другой промышленной ткани или ленты, который имеет свойства, такие как прочность, долговечность, открытость и т.п., по существу такие же, как основное тело ткани.
Еще одной задачей изобретения является создание тканей таких конструкций, которые не были освоены вследствие невозможности изготовить швы с одинаковой прочностью при помощи традиционной технологии сшивания.
Еще одной задачей изобретения является предложить материалы на заданных местах, которые будут действовать как поглотители лазерной энергии.
Еще одной задачей изобретения является разработать способ нанесения и/или включения соответствующих материалов, поглощающих лазерную энергию, на и/или в заданные места.
Еще одной задачей изобретения является смягчение или исключение проблем, связанных с деформацией, раскручиванием, ориентацией и эффектом вторичной спирали шовных петель в сшиваемой при установке на машину ткани, сформированной из нитей, содержащих более одной пряди.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее следует подробное описание со ссылками на чертежи, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми номерами, на которых:
на фиг.1 показана фотография петлевого шва в сшиваемой при 25 установке на машину ткани,
на фиг.2 показана фотография петлевого шва, стабилизированного при помощи стабилизирующего элемента в сшиваемой при установке на машину ткани,
на фиг.3 показана фотография сшиваемой при установке на машину ткани согласно одному варианту реализации изобретения,
на фиг.4 проиллюстрирован схематический вид сшиваемой при установке на машину ткани согласно одному варианту реализации изобретения и
на фиг.5 проиллюстрирован схематический вид сшиваемой при установке на машину ткани согласно одному варианту реализации изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к усовершенствованным швам в сшиваемой при установке на машину ткани, устанавливаемой на бумагоделательную машину, или в других промышленных тканях, изготавливаемым с использованием лазерной энергии. В особенности, настоящее изобретение относится к усовершенствованным швам в тканях или лентах, используемых в формующей, прессовой и сушильной частях бумагоделательной машины, и в промышленных тканях и лентах, сушильных тканях, используемых в технологии сквозной сушки воздухом, конструктивно сложных тканях и лентах для гофромашины. Кроме того, вышеупомянутые ткани и ленты могут включать ткани и ленты, используемые в производстве изделий, помимо прочего, формируемых влажными, таких как бумага и картон, гигиенические салфетки и полотенца, изготавливаемые с использованием технологии сквозной сушки воздухом; ленты для гофромашины, используемые в производстве гофрированного картона, а также конструктивно сложные ткани, используемые в операциях сухого и влажного формирования целлюлозы; в операциях, относящихся к бумажному производству, таких как использующих фильтры для фильтрации осадка и химические моющие средства; а также в производстве нетканых материалов, изготавливаемых с использованием технологии спутывания волокон друг с другом в потоке воды на большой скорости потока (влажный процесс), выдуванием расплавленного полимера, с использованием технологии спанбонд, суховоздушным формированием полотна или иглопробиванием. Такие ткани и ленты включают, помимо прочего, ткани и ленты, используемые для тиснения, транспортирования, а также поддерживающие ткани и ленты, используемые в производстве нетканых материалов; фильтрующие ткани, ткани, используемые в операциях текстильной окончательной обработки, таких как каландрирование и дубление кожаного сырья.
Кроме того, настоящее изобретение относится к тканям, изготовленным с использованием такого усовершенствованного шва.
Кроме того, настоящее изобретение относится к способу изготовления такого усовершенствованного шва.
Большинство швов или швы всех типов, такие как, например, широко известный шов под шпильку, или линейный спиральный шов, который, кроме того, требует повторного вплетения нитей, ориентированных в машинном направлении, в тело ткани и, следовательно, имеет потенциал разрушаться вследствие сокращения нити и выходить наружу, - может быть усовершенствовано при помощи технологии лазерной сварки, описанной в настоящем описании. В таких швах нити, ориентированные в машинном направлении, из которых сформированы шовные петли, сами дополнительно могут быть приварены к нитям, ориентированным в поперечном направлении, или сплавлены с ними для предотвращения вытягивания при использовании под действием рабочих напряжений.
Настоящее изобретение относится к нанесению материала, поглощающего лазерную энергию, на шовные петли в сшиваемой при установке на машину ткани. Следует отметить, что вместо нанесения материала, поглощающего лазерную энергию, может быть использовано его включение в состав по меньшей мере одной из пряди, формирующей нити, в процессе экструзии. Шовные петли 160 в сшиваемой при установке на машину ткани 100 могут быть сформированы из сложенной или сложенных/скрученных нитей, содержащих более чем одну прядь. Ткань 100 может быть модифицированной бесконечной текстильной тканью или может содержать тканый материал в петлевом шве или шве под шпильку, сформированный по технологии гладкого ткачества, выведением некоторых нитей, ориентированных в поперечном направлении, и вплетением их обратно в нити, ориентированные в машинном направлении, для формирования петель на каждом крае ткани. Кроме того, ткань 100 может быть сшитой нетканой структурой с использованием группы нитей, ориентированных в машинном направлении, которая формирует шовные петли 160, как показано на фиг.3. Шовные петли 160 могут быть сформированы из группы нитей, ориентированных в машинном направлении, сложенных или сложенных/скрученных нитей, содержащих более одной пряди, и могут содержать один или более слоев нитей 150, ориентированных в поперечном направлении, которые не переплетены с нитями, ориентированными в машинном направлении, а расположены выше, ниже или между слоями, образованными из группы нитей, ориентированных в машинном направлении.
Группа нитей, ориентированных в машинном направлении, может быть сформирована в соответствии со способом, раскрытым в находящемся в общем владении патенте США №6,491,794, выданной Davenport, и в заявке на патент США № 2005/0102763, выданной Eagles, ссылка на которые означает, что их содержание полностью включено в текст настоящего описания. Например, ткань 200 может содержать уплощенную группу, сформированных из витков навитой по спирали, не накладывающейся нити 16, содержащей пряди из отдельных нитей, с двумя или более слоями, как показано на фиг.4. Нить 16 в каждом витке может иметь по существу продольную ориентацию в каждом из двух слоев и может формировать шовные петли 34, 36, ориентированные вдоль двух поперечных краев. Шпилька 38 может быть пропущена сквозь проход, сформированный петлями 36, образующими встречно-гребенчатую структуру, для соединения концов 32 друг с другом в области шва 40, как проиллюстрировано на фиг.4.
Кроме того, ткань может быть изготовлена в соответствии со способом, раскрытым в патенте США №5,939,176, выданном Yook, ссылка на который означает, что его содержание полностью включено в текст настоящего описания. Например, ткань 60 может быть сшиваемой при установке на машину многоосной прессовой тканью, такой, какая проиллюстрирована на фиг.5. Ткань 60 может содержать первый слой 44 ткани и второй слой 42 ткани, сформированные из слоя бесконечной ткани основы. Слой бесконечной ткани основы может быть сформирован из полосы ткани, которая может быть навита по спирали в виде смежных витков, у которых боковые края соприкасаются друг с другом, посредством этого формируется спиральный непрерывный шов, разделяющий смежные витки полосы ткани. Слой бесконечной ткани основы может быть уплощен для образования первого слоя 44 и второго слоя 42, которые могут быть соединены друг с другом на складках вдоль двух поперечных краев. По меньшей мере, одна поперечная нить в каждом витке полосы ткани может быть удалена на каждой складке на двух поперечных краях для образования несвязанных участков продольных нитей полосы ткани на складках. Несвязанные участки служат шовными петлями 56 для соединения поперечных краев уплощенного слоя ткани основы друг с другом с формированием бесконечной петли. Как изображено на фиг.5, шпилька 58 пропущена сквозь проход, образованный шовными петлями 56, образующими встречно-гребенчатую структуру, для соединения двух поперечных краев 36 уплощенного слоя 22 ткани основы друг с другом, с формированием двухслойной ткани 60 основы для сшиваемой при установке на машину многоосной прессовой ткани. Однако следует заметить, что двойной длины складка, формируемая по способу, раскрытому в патенте США №5,939,176, может применяться как для тканых структур, так и для структур, формируемых из навитых по спирали полос материала, т.е. сшиваемых многоосных тканей.
Во всех данных примерах лазерный краситель или материал, поглощающий лазерную энергию, наносится на шовные петли 160, сформированные нитями, ориентированными в продольном направлении, содержащими более одной пряди, а также на участки основного тела ткани, примыкающие непосредственно к шовным петлям. Одно преимущество использования водного красителя заключается в том, он с легкостью проникает в пустоты между прядями, образующими нити; однако также могут быть использованы неводные красители. Шовные петли могут просто подвергаться воздействию лазерной энергии путем фокусирования на них лазерного источника для того, чтобы вызвать частичное расплавление и неразъемное сваривание или сплавление прядей, образующих шовные петли, которые заставляют нити действовать как одиночные моноволокна. Это, в большой степени, смягчает проблемы, связанные с деформацией, раскручиванием, ориентацией и эффектом вторичной спирали шовных петель в сшиваемых при установке на машину тканях, сформированных из таких нитей. Лазерный краситель или материал, поглощающий лазерную энергию, может быть нанесен в качестве покрытия на шовные петли перед сшиванием ткани, так что шовные петли стабилизированы. Лазерный краситель может быть красителем на основе растворителя или красителем на основе воды. Например, лазерный краситель может быть красителем производства American Dye Source, Inc., или разбавленными черными чернилами, или любым другим подходящим для этого материалом.
В сшиваемых при установке на машину тканях, в которых нити, ориентированные в машинном направлении, не переплетены с нитями, ориентированными в поперечном направлении, или в которых отсутствуют нити, ориентированные в поперечном направлении, вышеуказанный способ может служить двойной цели. Нити, ориентированные в машинном направлении, в таких тканях не имеют достаточную извитость волокна вследствие "нетканой" природы структуры ткани, и поэтому в сшитой нетканой структуре использование моноволокн для формирования петель, ориентированных в машинном направлении, может привести к разрыву нити и явлению, называемому «спагетти». Нити или участки нитей будут выходить из ткани наружу, что ведет к проблемам, связанным с безопасностью и/или ориентацией. Настоящий способ позволяет предотвращать разрыв нити посредством использования нитей, содержащих более одной пряди, обычно имеющей тонкость 6,7 dtex (6 денье) и толщиной 0,6 мм (0,024 дюйма). Эти нити обеспечивают необходимую гибкость и прочность ткани и в то же время смягчают недостатки, связанные с деформацией, раскручиванием, ориентацией и эффектом вторичной спирали, путем сплавления прядей, с формированием нитей, которые действуют как одиночные моноволокна.
Однако следует заметить, что во всех вышеуказанных структурах тело ткани может быть маскировано таким образом, что только область шва, или рабочая область, может оставаться открытой воздействию лазерной энергии. В особенности это применяется, если поглощающий лазерную энергию краситель нанесен более чем на одну прядь в процессе экструзии, а не только на шовные петли.
Одно преимущество в применении лазерного красителя непосредственно на шовных петлях заключается в правильном выравнивании петель благодаря приданию жесткости сложенным или сложенным/скрученным нитям, формирующим петли, в результате чего они могут держать свою форму и не раскручиваться и сохраняют относительную параллельность.
Как выше рассмотрено, другой способ создания сварных швов также использует лазерный краситель или лазерный пигмент. В этом случае лазерный краситель или пигмент распределяется в материале, содержащемся в пряди нити. Обычно концентрация лазерного красителя или пигмента составляет менее 0,4%. Наличие лазерного красителя или пигмента позволяет изготовить прядь нити «поглощающую энергию», которая сплавляет эти пряди вместе на частоте источника энергии, подведенной к шовной петле, чем обеспечиваются вышеуказанные преимущества. Предпочтительно источник лазерной энергии используется в виде лазеров, выполненных с возможностью доставлять точные количества энергии к конкретным местам.
Существует широкий выбор поглощающих лазерную энергию материалов. Первейшим примером является углеродная сажа. Выбор материала, его количество и место определяются результирующей характеристикой сплавленного соединения.
Таким образом, реализованы настоящее изобретение, его цели и преимущества, несмотря на то, что в настоящем описании представлено подробное описание и раскрыты предпочтительные варианты реализации, которые не являются ограничивающими; а объем изобретения определяется прилагаемой формулой изобретения.