湿纸幅传送带.pdf

本发明涉及一种湿纸幅传送带，包括：基体、湿纸幅侧边层、和造纸机侧边层。该湿纸幅侧边层由高分子量弹性部分形成，纤维和填充物颗粒从其表面露出。纤维和填充物颗粒以岛屿－海洋结构露出，该岛屿－海洋结构包括岛屿部分和海洋部分，其中，纤维从岛屿部分中露出，而填充物颗粒从海洋部分中露出。纤维和填充物颗粒都从湿纸幅侧边层中露出，当湿纸幅移出造纸机的压榨部时，它们在造纸过程中的不同时间将水分保持住。

1.  一种用于闭合式领纸造纸机的压榨部中的湿纸幅传送带，包括：基体、湿纸幅侧边层、和造纸机侧边层，其中，纤维以岛状体形式从所述湿纸幅侧边层的表面上露出，并且，填充物颗粒从所述未露出纤维的所述湿纸幅侧边层的表面区域中露出。

2.  根据权利要求1所述的湿纸幅传送带，其中，在所述湿纸幅侧边层表面中，露出所述纤维区域与未露出所述纤维区域的面积之比为20∶80～80∶20。

3.  根据权利要求1所述的湿纸幅传送带，其中，所述湿纸幅侧边层包括其中混合有纤维和填充物颗粒的高分子量弹性部分，并且其中，通过对所述高分子量弹性部分的表面进行处理，使所述纤维和所述填充物颗粒露出。

4.  根据权利要求2所述的湿纸幅传送带，其中，所述湿纸幅侧边层包括其中混合有纤维和填充物颗粒的高分子量弹性部分，并且其中，通过对所述高分子量弹性部分的表面进行处理，使所述纤维和所述填充物颗粒露出。

5.  根据权利要求1所述的湿纸幅传送带，其中，所述纤维和所述填充物颗粒是亲水性的。

6.  根据权利要求2所述的湿纸幅传送带，其中，所述纤维和所述填充物颗粒是亲水性的。

7.  根据权利要求3所述的湿纸幅传送带，其中，所述纤维和所述填充物颗粒是亲水性的。

8.  根据权利要求4所述的湿纸幅传送带，其中，所述纤维和所述填充物颗粒是亲水性的。

湿纸幅传送带
技术领域
本发明涉及一种湿纸幅传送带，尤其涉及一种用于高速传送湿纸幅的传送带。
背景技术
近年来，开发出了闭合式领纸造纸机，在造纸机的操作速度方面取得了进步。闭合式领纸造纸机不包括开放式领纸部件，在该部件中，湿纸幅在造纸过程中无需支撑即可进行传送。闭合式领纸结构解决了开放式领纸机中遇到的问题，例如纸张耗尽等。因此，可实现更高速的操作。
图8示意性地示出了一种典型的闭合式领纸造纸机。图中虚线所示的湿纸幅WW由压毡PF1、PF2、湿纸幅传送带TB、和干布DF支撑，并从右向左进行传送。
通常我们知道，这些压毡PF1、PF2、湿纸幅传送带TB、和干布DF都是环形带，并由导辊GR支撑。
压辊PR、导向板(shoe)PS、导向板压榨带SB、以及吸辊SR具有公知的结构。导向板PS为凹形，这种形状与压辊PR相一致。导向板PS、导向板压榨带SB、以及压辊PR构成了压榨部PP。
湿纸幅WW连续通过导线部和第一压榨部(均未示出)，然后从压毡PF1传送到压毡PF2。压毡PF2将湿纸幅传送到压榨部PP。夹在压毡PF2和湿纸幅传送带TB之间的湿纸幅WW由导向板PS、和压辊PR进行挤压，导向板压榨带SB位于其之间。压毡PF2具有较高的透水性，而湿纸幅传送带TB的透水性很小或者不具有透水性。因此，湿纸幅WW中的水分在压榨部PP处，转移到压毡PF2中。紧随着压毡PF2之后，湿纸幅WW和湿纸幅传送带TB移出压榨部，此时压力立即释放，其体积得以膨胀。这种体积膨胀和构成湿纸幅WW的纸浆纤维的毛细现象使得湿纸幅被再润湿，其中，压毡PF2中的水分转移到湿纸幅WW中。
由于湿纸幅传送带TB的透水性非常低，因而其不会持有水分。因此，湿纸幅传送带TB中不会发生再润湿，这样，湿纸幅传送带TB提高了从湿纸幅中除去水分的效率。
在湿纸幅WW移出压榨部PP之后，其由湿纸幅传送带TB进行传送，被吸到吸辊SR上面，并由干布DF传送进入干燥过程。
当纸幅移出压榨部PP后被置于传送带时，需要湿纸幅传送带TB来传送湿纸幅WW，并且，当湿纸幅被传送到下一个处理阶段时，将湿纸幅平稳地从传送带上移除。传统上来说，已经提出了各种装置来实现这些功能。例如，美国专利第4,529,643号披露了这样一种装置，其中，将一种针织毛毡浸渍在高分子量弹性材料中，并且进行固化，该针织毛毡包括织物和棉絮纤维，该棉絮纤维通过针刺法而与该织物缠绕结合在一起。美国专利第4,500,588号披露了另一种如图9所示的装置。在图9中，湿纸幅传送带TB10包括：织物31；棉絮纤维41，其通过针刺法与织物31缠绕结合在一起；以及高分子量弹性部分(型材)51，其位于棉絮(batt)纤维41中。该传送带TB10包括湿纸幅侧边层TB11和造纸机侧边层TB12，其特征在于，湿纸幅侧边层TB11不包括高分子量弹性部分51，而只包括棉絮纤维41。
日本专利第3264461号披露了一种如图10所示的另一装置。该湿纸幅传送带TB20包括：织物31；高分子量弹性部分51，其设置在织物31的一侧；以及棉絮纤维41，其设置在织物31的另外一层。因此，该湿纸幅传送带TB20的湿纸幅侧边层TB21由高分子量弹性部分51构成，造纸机侧边层TB22由棉絮纤维41构成。
湿纸幅侧边层TB21的表面通过例如研磨法弄粗糙。该表面具有这样一种结构，其中，当传送带在压榨部中时，其表面粗糙度，根据JIS-B0601，即十点平均粗糙度Rz在0-20微米范围内，在传送带移出压榨部之后，Rz在2-80微米范围内。
当传送带在压榨部中时，其十点平均粗糙度Rz在0-20微米范围内，并在刚刚移出压榨部之后保持在该范围内。换而言之，湿纸幅侧边层TB21的表面在这一点处是光滑的。因此，在湿纸幅和湿纸幅侧边层TB21之间可形成薄层水膜。由于该薄层水膜的粘附力，将湿纸幅合适地附着在湿纸幅侧边层TB21的表面上。
当湿纸幅传送带TB20继续移动，十点平均粗糙度Rz在2-80微米范围以内。这样，在湿纸幅和湿纸幅侧边层TB21之间的薄层水膜发生破裂，其粘附力因此减小。因此，湿纸幅传送到下一处理阶段变得比较容易。换而言之，如图10所示以及日本专利第3264461号所披露的湿纸幅传送带TB20实现了湿纸幅传送带所需的功能。
在美国专利第4,529,643号披露的湿纸幅传送带的情况下，棉絮纤维之间的空隙不是总能被高分子量弹性部分(型材)所填充。另一方面，在美国专利第4,500,588号披露的装置中，湿纸幅侧边层仅由棉絮层构成。在这两种情况中，湿纸幅侧边层均由棉絮层构成。因此，在这些湿纸幅传送带情况中，在湿纸幅侧边层中吸附有大量水分，因而会偶尔发生再润湿。除此之外，无法完全实现将湿纸幅附着到传送带上而将其进行传送的功能，以及当湿纸幅传送到下一个处理阶段时，无法实现将其平稳地从传送带上移除的功能。
日本专利第3264461号披露的湿纸幅传送带利用了由于湿纸幅侧边层的压缩和放松压缩所引起的表面粗糙度的变化，使得填充物打破湿纸幅与传送带表面之间的水膜。然而，通过测试我们已经确定，该种填充物具有副作用。由于毛细作用，粗糙的表面具有较高的保持湿纸幅传送带和湿纸幅之间的水分的能力。因此，不能完全实现将湿纸幅平稳地传送到下一个造纸过程阶段中的功能。
综上所述，本发明的一个目的在于提供一种湿纸幅传送带，其中，湿纸幅附着在传送带上，可靠地进行传送，并且湿纸幅可从传送带上平稳而可靠地被移除，以进入到下一个造纸过程阶段。
发明内容
根据本发明的湿纸幅传送带包括：基体、湿纸幅侧边层、以及造纸机侧边层。在湿纸幅侧边层的表面上，露出的纤维为岛状体，而填充物从未露出纤维的湿纸幅侧边层的表面区域中露出。优选地，纤维在湿纸幅侧边层的表面中露出的面积与未露出的面积之比在20∶80～80∶20范围内。
优选地，该湿纸幅侧边层包括高分子量弹性部分，其中混合有纤维和填充物颗粒，并且通过对高分子量弹性部分的表面进行处理而使纤维和填充物颗粒暴露出来。纤维和填充物颗粒优选为亲水性材料。
根据本发明，从湿纸幅侧边层中暴露出来的填充物颗粒和纤维保持水分具有延时效应。因此，该湿纸幅能够附着在传送带上，并且能平稳地传送到造纸过程中的下一个阶段中。
附图说明
图1是根据本发明的湿纸幅传送带的横截面图，其取自沿与造纸机方向相交叉的方向延伸的平面；
图2-4是说明根据本发明的湿纸幅传送带功能的横截面图；
图5是根据本发明的另一实施例的湿纸幅传送带的横截面图，其与图1相类似；
图6是根据本发明的又一实施例的湿纸幅传送带地横截面图，其与图1至图5相类似；
图7是一种对湿纸幅传送带的性能进行评估的装置的示意图；
图8是一种典型的闭合式领纸造纸机的示意图；
图9是一种传统的湿纸幅传送带的横截面图；以及
图10是另一种传统的湿纸幅传送带的横截面图。
具体实施方式
如图1所示，湿纸幅传送带10包括：基体30、湿纸幅侧边层11、以及造纸机侧边层12。湿纸幅侧边层11由高分子量弹性材料50构成。纤维20a和填充物颗粒20b从湿纸幅侧边层11的表面上露出。纤维20a露出的区域为“岛屿(islands)”形，其彼此之间相互分隔开，填充物颗粒20b从连续区域组成的“海洋(sea)”中露出。因此，纤维20a从其中露出的每一个“岛屿”都被“海洋”所包围，填充物颗粒就从“海洋”中露出。
在图2中，其是造纸机的压榨部的横截面图，压毡PF、湿纸幅WW、和湿纸幅传送带10为层叠关系。(在图2中，省去了从传送带10的湿纸幅侧边层的表面露出的纤维和填充物颗粒)。湿纸幅WW被夹在压毡PF和湿纸幅传送带10之间。由于湿纸幅传送带的渗透率为零或者非常小，因此大部分水分从湿纸幅转移到压毡PF中。在湿纸幅WW和湿纸幅传送带10之间，来自湿纸幅WW的水分形成薄层水膜WA。
图3描述了通过造纸机的压榨部之后的湿纸幅WW和湿纸幅传送带10。随着湿纸幅WW和传送带10上的压力被释放，包括填充物颗粒20b的海洋部分稍稍恢复其表面粗糙度，其恢复速度比露出纤维20a的岛屿部分快得多。露出填充物颗粒的海洋部分具有较高的润湿性。因此，由于海洋部分的表面张力，位于湿纸幅和湿纸幅传送带10之间的水分WA被引入海洋部分。保持在海洋部分中的水分使得湿纸幅WW能够附着在湿纸幅传送带10上。
随着湿纸幅和传送带继续移出造纸机的压榨部，露出纤维20a的岛屿部分的表面粗糙度得以完全恢复。于是，如图4所示，由于毛细作用和/或亲水性，包括填充物颗粒20b的海洋部分中保持的水分将转移到露出纤维20a的岛屿部分。露出纤维20a的岛屿部分中保持的水分使得湿纸幅WW附着到传送带10上。
换而言之，在岛屿部分的表面粗糙度进行恢复的短时间内，海洋部分对于使湿纸幅WW附着在湿纸幅传送带10上发挥了重要的作用。此后，随着水分移动到岛屿部分，岛屿部分上的水分使得湿纸幅附着在传送带上。
湿纸幅传送带10和湿纸幅WW继续前进，湿纸幅WW被传送到造纸过程的下一个阶段。由于湿纸幅传送带10和湿纸幅WW之间的水分被保持在露出纤维20a的岛屿部分中，因而该水分不以薄膜形式存在，也不会造成湿纸幅与传送带的很强的粘附力。因此，湿纸幅可平稳地传送到下一阶段。
传送带的表面上的岛屿部分与海洋部分面积之比对于水分在海洋部分与岛屿部分之间转移有着重要的影响。已经确定，当面积之比为20∶80～80∶20时可获得最佳效果。
纤维从其表面露出的岛屿部分与海洋部分面积之比使用电子显微镜进行测量，其中，海洋部分由除了岛屿之外的传送带面向湿纸幅的表面的所有部分组成。由于电子显微镜具有一定的焦深，并且不受透明高分子量材料的光反射的影响，其特别适合于对样品的湿纸幅侧边层的表面进行拍照。首先，使用电子显微镜对传送带样品的湿纸幅侧边层的表面进行拍照。然后，将照片扫面到计算机中，并使用诸如Adobe System公司出品的“Photoshop 5”之类的软件进行清晰化处理。使用诸如National Institutes of Health出品的“NIHimage”之类的图像处理软件，对露出纤维的岛屿部分和海洋部分的面积进行计算。
当岛屿部分与海洋部分面积之比在20∶80～80∶20范围以外时，将湿纸幅附着在传送带上进行传送、以及将湿纸幅从传送带上平稳地移出就变得不能令人满意了。
用于从岛屿部分露出的传送带中的纤维优选为亲水性人造纤维，其细度(fineness)在2-15dtex(分特)范围以内。填充物颗粒可以是金属粉末的微细颗粒或者粉末状无机化合物，例如高岭土、粘土、滑石、硅藻土、以及膨润土。在这些材料中，优选亲水性高岭粘土，尤其是平均颗粒直径(使用激光测量法测得)为5-500微米的高岭土，优选为10微米。
如上所述，由于填充物颗粒20b的润湿性，湿纸幅被附着到海洋部分上。露出纤维20a的岛屿部分从海洋部分吸收水分，并放开湿纸幅，使得湿纸幅能够传送到造纸过程的下一个阶段中。当岛屿部分与海洋部分的面积之比小于20∶80时，如图4所示，即使部分水分从海洋部分转移到岛屿部分，大部分水分仍然保持在海洋部分中，其粗糙表面具有很强的将水分保持在传送带与湿纸幅之间的能力。因此，削弱了湿纸幅平稳地传送到造纸过程中下一个阶段。
当岛屿部分与海洋部分的面积之比大于80∶20时，如图3所示，传送带的表面将水分保持在湿纸幅WW和传送带表面之间的能力不够。因此，在岛屿部分恢复其表面粗糙度之前的时间过程中，将湿纸幅附着到传送带的粘附力不够稳定。在该造纸阶段中，湿纸幅与传送带之间很差的粘结削弱了传送带的功能。
在图5中，其是根据本发明的第一实施例的湿纸幅传送带的横截面图，该传送带10a包括：基体30、湿纸幅侧边层11、和造纸机侧边层12。棉絮层40位于基体30的两侧。在造纸机侧边层12中，棉絮层40中的纤维与基体30的造纸机侧边缠绕结合在一起。在湿纸幅侧边层11中，高分子量弹性层50被浸渍到棉絮层40部分中，该部分位于基体的湿纸幅侧边，并且，在将填充物颗粒20b撒在层50的上部之后，使弹性层固化。通过使用砂纸、磨石、或类似工具对湿纸幅侧边层11的表面进行研磨，以将棉絮层40和填充物颗粒20b的一部分暴露出来，可获得岛屿-海洋结构。这样，就形成了岛屿-海洋结构，其包括位于高分子量弹性部分50的表面的岛屿部分和海洋部分，其中，纤维20a从岛屿部分中露出，填充物颗粒20b从海洋部分中露出。
在图6中，其是根据本发明的第二实施例的另一湿纸幅传送带的横截面图，该传送带10b同样包括：基体30、湿纸幅侧边层11、和造纸机侧边层12。与第一实施例的情况一样，造纸机侧边层12包括棉絮层40，其由棉絮纤维组成，该纤维与基体30的造纸机侧边缠绕结合在一起。然而，在这种情况下，通过将纤维20a和填充物颗粒20b在液态高分子量弹性材料中进行混合，以形成高分子量弹性部分50，从而获得这种岛屿—海洋结构。在其中混合有纤维20a和填充物颗粒20b的高分子量弹性材料固化以后，通过使用砂纸、磨石、或类似工具对高分子量弹性部分50进行研磨，而使纤维20a和填充物颗粒20b暴露出来。
在这两种情况下，岛屿-海洋结构包括露出纤维20a的岛屿部分，以及包括填充物颗粒20b的海洋部分，其通过对湿纸幅侧边层11的表面进行研磨而获得，其中，湿纸幅侧边层包括高分子量弹性部分50。因此，由于传送带的表面平滑度大于湿纸幅与压毡PF的接触面的平滑度，因此根据本发明的湿纸幅传送带的湿纸幅侧边层11有助于形成优质的纸面。
诸如尼龙、聚酯、芳族聚酰胺、人造纤维、羊毛织物、棉花、大麻、丙烯酸纤维等的有机纤维，以及诸如玻璃纤维这样的无机纤维均适合用作传送带的纤维材料。理想的是，露出纤维20a的岛屿部分是亲水性的，也就是说，其能吸引和/或保持水分。举例来说，亲水性纤维可以为吸湿性的。在这种情况下，由于纤维可吸附水分，因而纤维对于水具有亲合力。已经确定，当法定吸湿率为4.0％或更大时，所获得的结果为最佳，优选为5.0％或更大。法定吸湿率为通过使用JIS L 0105(纺织物物理测试方法的基本原理)中确定的“法定吸湿率”方程计算得到的数值。
具体而言，尼龙的法定吸湿率为4.5％，维尼纶的法定吸湿率为5.0％，人造纤维的法定吸湿率为11.0％，棉花的法定吸湿率为8.5％，羊毛织物的法定吸湿率为15.0％，其都可以用作湿纸幅侧边层中的纤维体材料。
另一方面，还可以使用通过化学或物理方法而使纤维具有亲水性能的纤维。本领域技术人员公知，适合的处理方法包括丝光处理、树脂处理、通过电离辐射的喷镀、辉光放电处理等等。在亲水性处理中，当将被处理的单丝或细纱的湿度调节为30％-50％((水/总重量)×100)，并且与水的接触角小于30°时，可获得最佳结果。
可使用各种树脂作为高分子量弹性部分的材料，包括热固性树脂和热塑性树脂。可使用疏水性或亲水性材料，纤维和填充物颗粒可选择性地混合到前述的树脂中。
根据本发明的湿纸幅传送带可具有零渗透性。然而，如果造纸机需要具有一定渗透性的传送带，传送带也可以这样进行构造。在这种情况下，可通过降低浸渍的高分子量弹性材料的量、增加研磨量、或使用具有开放单元的高分子量弹性材料，而获得需要的结构。然而，即使在使用渗透性传送带的情况下，渗透率也应为5cc/cm²/sec或更小。使用JIS L 1096(一般织物的测试方法)中指定的“脆性测试机方法”来测得渗透率。
基体30的基本作用为使湿纸幅传送带具有一定强度。虽然图5和图6示出了一种织物，其由造纸机方向纱线编织得到，并与造纸机方向纱线相交叉，但该基体可具有各种合适的其他结构，可由非机织织物、薄膜、针织物、以及带状体构成，其中，非机织织物由重叠造纸机方向和交叉造纸机方向纱线组成，而带状体通过螺旋型缠绕窄带状体而制得。
虽然图5和图6示出了一种造纸机侧边层12，其仅由棉絮层40组成，但该造纸机侧边层12并不局限于这种结构，其可由浸渍有高分子量弹性材料的棉絮层构成，或由高分子量弹性部分组成。
提出了十个湿纸幅传送带的实施例。
在开始的五个实施例(实施例1至实施例5)中，用聚氨酯树脂浸渍环状织物，并使其固化。该聚氨酯树脂涂覆织物的内表面，并被浸渍到织物中，然后，在织物的外表面之上进行层压。在树脂固化之前，将用作填充物颗粒的厚度为6分特、纤维长度为3mm的人造纤维束(pile)和平均颗粒直径为10微米的高岭粘土撒开在未固化的聚氨酯上面，并将未固化树脂在织物的外表面上进行层压。当纤维稍稍埋在未固化树脂表面以下时，使树脂固化。然后，用砂纸对已固化聚氨酯树脂表面进行打磨。上述过程在(湿纸幅侧边层的)外表面上形成岛屿—海洋结构。该岛屿-海洋结构包括岛屿部分和海洋部分，其中，纤维20a从岛屿部分中露出，而海洋部分包括填充物颗粒20b。实施例1-5中的岛屿部分与海洋部分面积之比分别为10∶90、20∶80、50∶50、80∶20、和90∶10。
在下一组的五个实施例(实施例6至实施例10)中，使用针刺法，将纤维层分别与环状织物的外表面和内表面缠绕结合在一起，而获得针织毛毡。使用了这样一种纤维层，其由厚度为6分特的尼龙-6常产纤维组成。通过热压方法，使得针织毛毡的密度增加。通过控制针织毛毡的密度，可调节岛屿部分的面积比。将树脂从针织毛毡的外表面涂覆在其上，然后将填充物撒开在未固化的针织毛毡之上。(可供选择地，可将包含填充物的树脂从针织毛毡的外表面涂覆在其上。)然后，使聚氨酯树脂固化，并用砂纸对已固化聚氨酯树脂的表面进行打磨。通过上述过程，在湿纸幅侧边层的外表面上形成了岛屿-海洋结构，其包括岛屿部分和海洋部分，其中，纤维20a从岛屿部分中露出，海洋部分包括填充物颗粒20b。实施例6至10中的岛屿部分与海洋部分面积之比分别为10∶90、20∶80、40∶60、60∶40、和80∶20。
使用如图7所示的装置，对十个湿纸幅传送带实施例进行了测试。该装置包括：一对形成压榨部的压辊PR、压毡PF、和湿纸幅传送带10。压毡与传送带被压辊夹住，并由多个导辊GR以预定的张力进行支撑。压毡和传送带随着压辊PR的转动而移动。虽然图7仅仅示出了干布DF的一个部分，但该干布也是环状的，并与压毡PF和湿纸幅传送带10一样，均由导辊GR进行支撑和驱动。
湿纸幅WW位于该装置的湿纸幅传送带10上面，相对于压榨部位于其上游端。湿纸幅WW通过压榨部，然后通过吸辊SR施加的吸力而传送到干布DF。
使用该装置进行测试，并对湿纸幅传送带的性能进行评估，首先，评估湿纸幅刚刚移出压榨部之后，湿纸幅WW在湿纸幅传送带10上的稳定性，然后，评估湿纸幅WW到干布DF的传送稳定性。评估过程可通过目测法进行。
在驱动速度为150m/min(米/分钟)、压榨部中施加的压力为40kg/cm²、以及吸辊SR中的真空压力为150mm Hg(毫米汞柱)的情况下，进行测试。使用一种由牛皮纸浆构成的湿纸幅WW，其定量为80g/m²，干燥度为38％。压毡PF具有传统的结构，包括织物和棉絮层，棉絮层使用针刺法与织物缠绕结合在一起。压毡PF的定量为1200g/m²，其棉絮纤维的细度为10分特。
测试结果如下表所示。