Техническая ткань для производства нетканых материалов и способ ее изготовления

Техническая ткань для производства нетканых материалов и способ ее изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящая заявка испрашивает приоритет на основании предварительной заявки на патент США №61/147,894, поданной 28 января 2009 г.

ВКЛЮЧЕНИЕ ПО ССЫЛКЕ

Все патенты, патентные заявки, документы, ссылки, инструкции производителя, описания, технические требования к изделиям и технологические карты для любых упомянутых в настоящем описании изделий включены по ссылке в текст настоящего описания и могут быть использованы при реализации изобретения.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к бесконечным структурам и, в частности, техническим тканям, использующимся в производстве нетканых изделий. Более конкретно, настоящее изобретение относится к созданию поддерживающих элементов, таких как ленты конвейеров или рукава, использующихся в производстве имеющих рисунок или маркированных нетканых изделий. Кроме того, настоящее изобретение может быть использовано в качестве ленты конвейера и/или рукава в производстве нетканых изделий в таких процессах, как суховоздушное формирование полотна, мелтблоун (melt blowing), спанбонд (spunbonding) и гидросплетение (hydroentangling).

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Способы производства нетканых изделий известны уже давно. Согласно одному способу волоконный холт или полотно подвергают обработке потоками воды или в струях воды для сплетения волокон друг с другом и улучшения физических свойств, таких как прочность полотна. В течение десятилетий известны способы обработки волокон в струями воды, которые описаны в патентах США №3,214,819, №3,508,308 и №3,485,706.

В общих чертах, указанный способ включает переплетение единичных волокон друг с другом под действием струй воды под давлением, которые действуют на волоконную структуру как иглы и обеспечивают возможность переориентировать часть волокон с формированием полотна в направлении толщины.

В настоящее время такой способ широко развивается и используется не только в производстве структур, известных как «гидросплетенные» или «гидроспутанные», с применением в текстильной промышленности, в частности для применения в области медицины и больницах, для очистки, фильтрации и упаковки чайных пакетиков, и полученные изделия могут быть регулярными и однородными, как следует из описания патента США №3,508,308, а также при необходимости содержат структуры, полученные в результате переориентирования волокон, что важно в эстетических целях, как видно из описания патента США №3,485,706.

В отношении изделий типа «гидросплетенные» или «гидроспутанные» давно известно, что окончательные свойства изделия могут быть подобраны путем образования смесей материала, например путем комбинирования полотен, содержащих волокна различных типов, например натуральные, искусственные или синтетические, или даже полотен, в которых волокна предварительно перемешаны (полотна типа «спанбонд» и т.д.) с армирующими элементами, которые могут быть включены в нетканую структуру.

В патентах Франции FR-A-2730246 и 2734285, соответствующих патентам США №5,718,022 и №5,768,756, описаны решения, позволяющие успешно обрабатывать гидрофобные волокна или их смеси с другими гидрофильными волокнами или даже полотнами, полностью состоящими из натуральных волокон, в струях воды.

В общих чертах в соответствии с концепцией, описанной в этих документах, обработка включает обработку полотна основы, сформированного из единичных волокон одного типа или разных типов, сжатие и увлажнение указанного полотна основы и затем переплетение волокон посредством по меньшей мере одной стойки смежных струй воды под высоким давлением, действующих на полотно основы.

С этой целью полотно основы перемещается вперед на движущейся бесконечной пористой опоре и переносится на поверхность перфорированного вращающегося цилиндрического барабана, к внутреннему пространству которого приложен частичный вакуум. Полотно основы механически сжимается между пористой опорой и вращающимся барабаном, которые оба перемещаются вперед по существу с одинаковой скоростью. Непосредственно ниже по потоку от зоны сжатия на полотно направляется водная завеса, которая проходит последовательно сквозь пористую опору, сжатое полотно основы и поддерживающий перфорированный барабан, в котором источник вакуума удаляет излишек воды.

Единичные волокна непрерывно перемешиваются, когда они находятся еще на вращающемся цилиндрическом барабане, при этом сжатое и увлажненное полотно подвергается действию, по меньшей мере, одной стойки струй воды под высоким давлением. По существу, связывание осуществляется посредством последовательно установленных стоек струй воды, которые действуют или на одну и ту же сторону или поочередно на обе стороны полотна, давление внутри стоек и скорость струй воды обычно постепенно уменьшаются от одной стойки к другой.

Важно отметить, как следует из патента FR 2734285, перфорированный вал/барабан может содержать распределенные случайным образом микроотверстия. При необходимости после первоначального переплетения волоконная нетканая структура может быть подвергнута второй обработке, применяемой к обратной стороне.

В процессе производства нетканых изделий, выполненных гидросплетением или гидроспутыванием, зачастую требуется придать конечному изделию рисунок или разметку с созданием требуемой структуры. Обычно такие рисунок или разметку создают с использованием вспомогательного процесса, отдельного от формирования нетканого полотна и процесса скручивания, в котором используется каландр для тиснения/нанесения рисунка. Обычно такие каландры дорогостоящие и работают по принципу сжатия определенных участков волоконного полотна для создания требуемого рисунка или разметки. Однако существует несколько недостатков при использовании отдельного процесса для создания рисунка или разметки на нетканом изделии. Например, для приобретения каландров могут потребоваться большие первоначальные вложения, что может ограничить размер партии продукции, который может быть экономически обоснован производителем. Во-вторых, вследствие дополнительного этапа нанесения рисунка или разметки возникают более высокие производственные затраты. В-третьих, законченное изделие будет содержать большее количество материала, чем это требуется, для обеспечения нужной толщины изделия после сжатия на этапе каландрирования. И наконец, двухэтапный процесс ведет к меньшему объемному весу законченного изделия, чем хотелось бы, из-за сильного сжатия в процессе каландрирования. Известные из уровня техники нетканые изделия, изготовленные с использованием этих известных процессов нанесения рисунка, не имеют ясных, четких рельефных частей и, следовательно, требуемые рисунки трудноразличимы. Кроме того, размеры рельефных частей известных тисненных нетканых изделий нестабильны, и рельефные части имеют тенденцию терять свою трехмерную структуру, когда через некоторое время их подвергают нагрузкам в зависимости от применения.

В патентах США №5,098,764 и №5,244,711 раскрыто применение поддерживающего элемента в более современном способе производства нетканых материалов или изделий. Поддерживающие элементы имеют конфигурацию, которая характеризуется рельефом поверхности, а также содержат массив отверстий. В этом процессе исходное волоконное полотно располагают на поддерживающем элементе с рельефной поверхностью. Поддерживающий элемент с расположенным на нем волоконным полотном проходит под струями жидкости, обычно воды, под давлением. Струи воды заставляют волокна закручиваться и сплетаться друг с другом с формированием характерного рисунка, в соответствии с конфигурацией рельефа поверхности поддерживающего элемента.

Рисунок особенностей рельефа поверхности и отверстий в поддерживающем элементе является важным для структуры получаемого нетканого изделия. Кроме того, поддерживающий элемент должен иметь достаточную структурную целостность и прочность для обеспечения поддержки волоконного полотна, в то время как сильные струи жидкости переориентируют и перемешивают волокна в их новом положении с формированием прочной ткани. Поддерживающий элемент не должен подвергаться сколько-нибудь значительному искривлению под действием струй жидкости. Кроме того, поддерживающий элемент должен иметь средства для удаления относительно больших объемов жидкости, использованной для гидросплетения волокон, для предотвращения «затопления» волоконного полотна, что будет мешать эффективному гидросплетению волокон. Обычно поддерживающий элемент содержит дренажные отверстия, которые должны быть достаточно малы для обеспечения целостности волоконного полотна и предотвращения потери волокон через формующую поверхность. Кроме того, поддерживающий элемент по существу не должен иметь заусениц, крючков или аналогичных неровностей, которые могут мешать снятию с него волоконного нетканого изделия, выполненного гидросплетением волокон. В то же время поддерживающий элемент должен быть таким, что обрабатываемые на нем волокна волоконного полотна не будут вымываться под действием струй жидкости.

Одна из основных задач, которая возникает в процессе производства нетканых изделий, состоит в том, чтобы достичь сцепления волокон в производстве нетканого материала с целью придания нетканым изделиям прочностных характеристик в соответствии с применением, наряду с сохранением или приданием специальных физических характеристик, таких как объемный вес, тактильные свойства, внешний вид и т.д.

Свойства - объемный вес, впитывающая способность, прочность, мягкость и эстетичный внешний вид - действительно важны для многих изделий, когда их используют по прямому назначению. Для производства нетканых материалов с такими характеристиками поддерживающий элемент зачастую будет сконфигурирован, чтобы соприкасающаяся с полотном поверхность имела бы изменения рельефа поверхности.

Следует отметить, что такие поддерживающие элементы (ткани, ленты конвейеров, рукава) могут принимать форму бесконечных петель и пригодны для применения в качестве конвейеров. Кроме того, следует отметить, что производство нетканых материалов представляет собой непрерывный процесс, который происходит на значительных скоростях. Т.е. единичные волокна или полотна непрерывно наносят на формующую ткань/ленту в формующей части, в то время как только что изготовленное нетканое полотно непрерывно переносят от поддерживающего элемента к следующей операции.

Настоящее изобретение предлагает ленты и рукава, которые пригодны для применения в качестве традиционной текстильной ткани и придания требуемой текстуры, тактильных свойств и объемного веса изготовленным на них нетканым изделиям.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следовательно, основной задачей изобретения является создание улучшенной ленты конвейера или рукава, которые придают требуемую текстуру тактильные свойства, объемный вес, внешний вид, впитывающую способность и прочность изготовленным на них нетканым изделиям.

Еще одной задачей изобретения является создание поддерживающего элемента, выполненного гидросплетением, такого как лента конвейера или рукав, содержащего сквозные пустоты, расположенные с образованием требуемого рисунка. Кроме того, поддерживающий элемент можно использовать в качестве технологической ленты конвейера или рукава в таких процессах, как суховоздушное формирование полотна, мелтблоун (melt blowing), спанбонд (spunbonding).

Другой задачей изобретения является создание ленты конвейера или рукава, которые могут иметь рельеф поверхности или текстуру на одной или обеих сторонах благодаря рисунку сквозных отверстий или пустот. Настоящим изобретением достигнуты эти и другие цели и преимущества. Обеспечены другие преимущества в сравнении с известными текстильными тканями, такие как, но этим не ограничиваются, улучшенная поддержка и освобождение волокон (не вытаскивание) и возможность более легкой очистки благодаря отсутствию мест переплетения нитей, способных удерживать единичные волокна. Если лента конвейера/рукав имеют текстуру поверхности, то рисунок/текстура более эффективно передаются нетканому изделию, и, кроме того, это придает лучшие физические свойства, такие как объемный вес/ впитывающая способность.

Настоящее изобретение относится к бесконечному поддерживающему элементу, такому как лента конвейера или рукав для поддержки и перемещения натуральных, синтетических или искусственных волокон в процессе гидросплетения или гидроспутывания. Пористые структуры, ленты конвейеров или рукава согласно настоящему изобретению обладают следующими, не ограничивающими, преимуществами в сравнении с технологией каландрирования; рукава относительно менее дорогие и не требуют больших капитальных вложений в стационарное оборудование; нанесение рисунка выполняется одновременно с самим процессом гидросплетения волокон, исключена необходимость отдельной операции каландрирования; в конечном продукте может быть достигнуто более низкое содержание материала, так как толщина не уменьшается при сжатии; можно производить конечное изделие с большим удельным объемом, так как оно не сжимается на этапе каландрирования Что касается производителя нетканых рулонных материалов, эти преимущества дополнительно ведут к следующим преимуществам конечного изделия: более низкая стоимость материалов, выполненных гидросплетением волокон, с требуемыми рисунками, разметкой или текстурой; возможность изготовления изделий по специальным требованиям заказчика, так как уменьшен размер партии конкретных изделий; возможность производства высокопроизводительных изделий, таких как материалы с большим удельным объемом, которые придают большую впитывающую способность, которая является важной для потребительских товаров.

Следовательно, в соответствии с одним примером реализации изобретения предложена техническая ткань, такая как лента конвейера или рукав, содержащая сквозные отверстия. Каждое сквозное отверстие имеет первое отверстие на верхней стороне ткани, второе отверстие на нижней стороне ткани и по меньшей мере один кольцевой приподнятый край, смежный по меньшей мере с одним первым или вторым отверстием.

Другим примером реализации настоящего изобретения является система для создания сквозных пустот в технической ткани, такой как лента конвейера или рукав. Система содержит оптический источник, выполненный с возможностью создания падающего оптического излучения, блок для управления, соединенный с оптическим источником и выполненный с возможностью регулировать по меньшей мере одну характеристику указанного падающего оптического излучения, и устройство, выполненное с возможностью удержания ткани и облегчения относительного перемещения указанного оптического источника и указанной ткани, так что указанное оптическое излучение пробивает ткань и создает указанные сквозные пустоты. Указанные сквозные пустоты содержат по меньшей мере один кольцевой приподнятый край, смежный с отверстием, созданным по меньшей мере на одной верхней или нижней поверхности указанной ткани.

Другим примером реализации настоящего изобретения является способ создания сквозных пустот в технической ткани, такой как лента конвейера или рукав. Способ включает этапы создания первого отверстия на верхней стороне ткани, второго отверстия на нижней стороне ткани и создание по меньшей мере одного кольцевого приподнятого края, смежного по меньшей мере с одним первым или вторым отверстием.

Еще одним примером реализации настоящего изобретения является способ создания сквозных пустот в технической ткани, такой как лента конвейера или рукав. Способ включает этапы создания падающего оптического излучения для воздействия на ткань и регулирования по меньшей мере одной характеристики падающего оптического излучения, так что падающее оптическое излучение создает сквозные пустоты, каждая из которых содержит по меньшей мере один кольцевой приподнятый край, смежный с отверстием, созданным по меньшей мере на одной верхней или нижней поверхности ткани.

Еще одним примером реализации настоящего изобретения является техническая ткань, такая как лента конвейера или рукав, содержащая одну или более скрученных по спирали полос полимерного материала, в которой смежные скрученные по спирали полосы полимерного материала соединены. Скрученные по спирали полосы содержат сквозные пустоты, каждая из которых содержит первое отверстие на верхней стороне ткани, второе отверстие на нижней стороне ткани и по меньшей мере один кольцевой приподнятый край, смежный по меньшей мере с одним первым или вторым отверстием.

Еще одним примером реализации настоящего изобретения является техническая ткань, такая как лента конвейера или рукав, содержащая скрученные по спирали полосы полимерного материала, так что смежные полосы полимерного материала соединены с формированием ленты, и сквозные пустоты распределены по всей ткани, причем сквозные пустоты содержат по меньшей мере один кольцевой приподнятый край, смежный по меньшей мере с одним первым или вторым отверстием, с которыми связана каждая из сквозных пустот.

В то время как используются термины «ткань» и «структура ткани», термины - ткань, лента конвейера, рукав, поддерживающий элемент и структура ткани используются как взаимозаменяемые для описания структур согласно настоящему изобретению. Аналогично, термины - ремень, лента, полоса материала и полосы материала используются как взаимозаменяемые на протяжении всего описания.

Характеризующие изобретение различные признаки новизны указаны, в частности, в пунктах формулы изобретения, которая прилагается и является частью настоящего описания. Для лучшего понимания изобретения, его преимуществ и конкретных целей, получаемых благодаря его использованию, в описании предпочтительных, но не ограничивающих, вариантов реализации, приведенных в иллюстративных целях, сделаны ссылки на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми номерами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Последующее подробное описание, приведенное в форме примера, а не ограничения настоящего изобретения, будет лучше понято со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые элементы обозначены одинаковыми номерами, на чертежах:

на фиг.1А и 1В изображен пример технической ткани, ленты или рукава, содержащих сквозные пустоты, согласно одному аспекту настоящего изобретения;

на фиг.2А изображен пример поперечного сечения ткани, ленты или рукава, содержащих сквозные пустоты, согласно одному аспекту настоящего изобретения;

на фиг.2В изображен пример поперечного сечения ткани, ленты или рукава, содержащих структуру разветвленных сквозных пустот, согласно одному аспекту настоящего изобретения;

на фиг.3А изображена структурная схема системы для изготовления ткани, ленты или рукава, содержащих сквозные пустоты, согласно одному аспекту настоящего изобретения;

на фиг.3В изображено устройство, использующееся для создания сквозных пустот в ткани, ленте или рукаве, содержащих сквозные пустоты, согласно одному аспекту настоящего изобретения;

на фиг.4А и 4В изображены схематические виды разных типов устройства для изготовления нетканых полотен, использующего ткань, ленту или рукав согласно настоящему изобретению;

на фиг.5 изображена структурная схема, которая описывает процесс создания сквозных пустот в ткани, ленте или рукаве согласно одному аспекту настоящего изобретения;

на фиг.6 иллюстрированы изображения ткани, ленты или рукава с просверленными сквозными пустотами согласно одному аспекту настоящего изобретения;

на фиг.7 иллюстрированы изображения ткани, ленты или рукава с просверленными сквозными пустотами согласно еще одному аспекту настоящего изобретения;

на фиг.8А-8G иллюстрированы изображения слоистой ткани, ленты или рукава с просверленными сквозными пустотами согласно аспекту настоящего изобретения;

на фиг.9 иллюстрированы изображения верхней и нижней поверхностей просверленных сквозных пустот согласно фиг.8G;

на фиг.10 изображено несколько созданных сквозных пустот согласно еще одному аспекту настоящего изобретения;

на фиг.11 изображен перспективный вид ткани, ленты или рукава согласно одному аспекту настоящего изобретения;

на фиг.12 иллюстрирован способ, согласно которому может быть сконструирована ткань согласно настоящему изобретению;

на фиг.13А и 13В иллюстрированы изображения верхней и нижней сторон ткани, ленты или рукава, содержащих сквозные пустоты, просверленные в соответствии с рисунком согласно одному аспекту настоящего изобретения;

на фиг.14А-14С изображены примеры тканей, лент или рукавов, содержащих сквозные пустоты, просверленные в соответствии с разными рисунками, согласно другому аспекту настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ

Далее следует подробное описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны предпочтительные варианты реализации изобретения. Однако настоящее изобретение может быть реализовано во множестве различных форм, и изобретение не должно быть понято как ограниченное вариантами реализации, иллюстрированными в настоящем описании. Напротив, эти иллюстративные варианты представлены для того чтобы сделать настоящее описание законченным и полным и передать объем изобретения специалистам в данной области.

В настоящем изобретении предложен непрерывный поддерживающий элемент, такой как бесконечная лента, предназначенная для использования, например, в устройстве, показанном на фиг.4а. В то время как в описании в первую очередь описаны процесс гидроспутывания волокон в струях воды и ткани или ленты, которые используют в этих процессах, область применения изобретения этим не ограничивается. Обладающие признаками изобретения ленты/рукава используются также в других процессах производства нетканых материалов, таких как, например, суховоздушное формирование полотна, мелтблоун (melt blowing), спанбонд (spunbonding). Нетканый поддерживающий элемент пригоден для использования вместо традиционного текстильного поддерживающего элемента и придает требуемые текстуру, тактильные свойства и объемный вес изготовленным на нем нетканым изделиям. Поддерживающий элемент согласно настоящему изобретению может уменьшить время изготовления и производственные затраты, связанные с производством нетканых материалов.

На фиг.4А изображено устройство для непрерывного производства нетканых материалов с использованием поддерживающего элемента согласно настоящему изобретению. Устройство, показанное на фиг.4А, содержит ленту 80 конвейера, которая фактически служит в качестве поддерживающего элемента с рельефной поверхностью согласно настоящему изобретению. Как известно, лента конвейера непрерывно движется в направлении против часовой стрелки вокруг пары валов, расположенных на расстоянии друг от друга. Расположенный выше ленты 80 конвейера выбрасывающий жидкость коллектор 79 соединяет множество линий или групп 81 отверстий. Каждая группа содержит один или более рядов отверстий очень маленького диаметра, каждое отверстие диаметром приблизительно 0,018 см (0,007 дюйма), до 30 таких отверстий на один дюйм (2,54 см). Вода поступает к группам 81 отверстий под предварительно заданным давлением и выбрасывается из отверстий в виде очень тонких, по существу колоннообразных, не отклоняющихся струй воды. Коллектор оборудован манометрами 88 и регулирующими клапанами 87 для регулирования давления жидкости в каждой линии или группе отверстий. Расположенная ниже каждой линии или группы отверстий приемная коробка 82 предназначена для удаления излишка воды и удержания участка от нежелательного затопления. Волоконное полотно 93, которое должно быть формировано в нетканый материал, поступает к рельефному поддерживающему элементу/ ленте конвейера согласно настоящему изобретению. Вода разбрызгивается на волоконное полотно через соответствующее сопло 84 для предварительного увлажнения поступающего полотна 93 и содействия регулированию волокон по мере того, как они проходят под разбрызгивающими жидкость коллекторами. Всасывающая щель 85 расположена ниже указанного разбрызгивающего воду сопла для удаления излишка воды. Волоконное полотно проходит ниже разбрызгивающего жидкость коллектора против часовой стрелки. Давление в каждой группе 81 отверстий может быть установлено независимо от давления в других группах 81 отверстий. Однако обычно в группе 81 отверстий, наиболее близко расположенной к разбрызгивающему соплу 84, установлено относительно низкое давление, например 7,03 кг/см² (100 фунтов на квадратный дюйм). Это способствует установке поступающего полотна на поверхности поддерживающего элемента. Так как полотно перемещается против часовой стрелки, как изображено на фиг.4А, давление в группах 81 отверстий обычно увеличивается. Необязательно, что каждая последующая группа 81 отверстий будет работать под более высоким давлением, чем давление в соседней группе отверстий в направлении по часовой стрелке. Например, две или более соседние группы 81 отверстий могут находиться под одним давлением, следующая соседняя после них группа 81 отверстий (в направлении против часовой стрелки) может находиться под другим давлением. Обычно рабочее давление на конце ленты конвейера, с которого полотно снимают, выше, чем рабочее давление на конце, на который полотно первоначально поступает на ленту конвейера. Несмотря на то, что на фиг.4А изображено шесть групп 81 отверстий, количество не будет важным, но зависит от веса полотна, скорости, используемого давления, количества рядов отверстий в каждой группе и т.д. После прохода между выбрасывающим коллектором и всасывающими коллекторами, только что сформированный нетканый материал проходит выше дополнительной всасывающей щели 86 для удаления излишка воды. Расстояние от нижних поверхностей групп 81 отверстий до верхней поверхности волоконного полотна 83 обычно составляет приблизительно 1,27-5,08 см (0,5-2 дюйма), предпочтительно 1,91-2,54 см (0,75-1,0 дюйма). Очевидно, что полотно не может быть расположено так близко к коллектору, так что полотно будет с ним соприкасаться. С другой стороны, если расстояние между нижними поверхностями отверстий и верхней поверхностью полотна будет слишком большим, струи жидкости потеряют энергию, и процесс будет менее эффективным.

На фиг.4B схематически изображено предпочтительное устройство для производства нетканых материалов с использованием поддерживающих элементов согласно настоящему изобретению. В этом устройстве поддерживающим элементом с рельефной поверхностью является рукав 91 вращающегося барабана. Барабан под рукавом 91 вращается против часовой стрелки. Наружная поверхность рукава 91 содержит поддерживающую конфигурацию с требуемой рельефной поверхностью. Расположенный вблизи от периметра барабана коллектор 89 соединяет полосы 92 отверстий для подачи воды или другой жидкости к волоконному полотну 93, расположенному на наружной поверхности изогнутых пластин. Каждая полоса отверстий может содержать один или более рядов отверстий очень маленького диаметра ранее упомянутого типа. Обычно отверстия имеют нормальный диаметр, например приблизительно 0,013-0,025 см (0,005-0,01 дюйма). Очевидно, можно использовать другие размеры, формы и ориентацию, подходящие для данной области применения. Кроме того, может быть не меньше, например, 50 или 60 отверстий на один дюйм (2,54 см) или более, если это необходимо. Воду или другую жидкость подают через ряды отверстий. По существу, как выше объяснялось, давление в каждой группе отверстий обычно увеличивается от первой группы отверстий, ниже которой проходит волоконное полотно, к последней. Давление регулируют с помощью соответствующих регулировочных клапанов 97 и отслеживают с помощью манометров 98. Барабан соединен с отстойником 94, к которому может быть приложен вакуум для того чтобы способствовать удалению воды и удержанию участка от затопления. При работе волоконное полотно 93 расположено на верхней поверхности поддерживающего элемента с рельефной поверхностью перед разбрызгивающим воду коллектором 89, как можно увидеть на фиг.4B. Волоконное полотно проходит ниже полос отверстий и формируется в нетканое изделие. Формированное нетканое полотно затем проходит над секцией 95 устройства, в которой отсутствуют полосы отверстий, но продолжается приложение вакуума. Ткань после того, как она обезвожена, снимают с барабана и пропускают вокруг сушильных барабанов 96 для высушивания.

Сейчас посмотрим на структуру поддерживающих элементов, тканей, лент конвейеров или рукавов, поддерживающие элементы могут содержать рисунок сквозных пустот. Сквозные пустоты могут иметь помимо прочего геометрические характеристики, которые обеспечивают улучшенный рельеф поверхности и удельный объем нетканым материалам или полотнам, изготовленным, например, на поддерживающем элементе, таком как лента конвейера или рукав. Другие преимущества поддерживающих элементов согласно настоящему изобретению включают создание ткани с улучшенным снятием полотна, устойчивостью к загрязнению и уменьшенным удержанием волокон. Еще одно преимущество состоит в том, что отсутствуют ограничения и необходимость использования традиционного ткацкого станка, так как сквозные пустоты могут быть расположены в любом требуемом месте или в любом требуемом рисунке. Кроме того, ткани, ленты или рукава, сконструированные согласно настоящему изобретению, обеспечивают более глубокие карманы, вследствие этого обеспечена возможность производства бумажного полотна с большей объемной впитывающей способностью и более низкой плотностью.

Следует заметить, что термин «сквозная пустота» является синонимом термину «сквозное отверстие» и представляет собой любое отверстие, которое полностью проходит через поддерживающий элемент, такой как лента конвейера или рукав. Термин «поддерживающий элемент», как его используют в настоящем описании, включает, но этим не ограничивается, технические ткани, такие как ленты конвейеров и рукава или цилиндрические ленты, которые используют в производстве нетканых материалов в таких процессах, как суховоздушное формирование полотна, мелтблоун (melt blowing), спанбонд (spunbonding) или гидросплетение в потоке воды (hydroentangling). Как ранее упомянуто, в то время как термины «ткань» и «структура ткани» используются для описания предпочтительных вариантов реализации, ткань, лента конвейера, рукав, поддерживающий элемент и структура ткани являются взаимозаменяемыми при описании структур согласно настоящему изобретению.

На фиг.1А и 1В изображен вид сверху сквозных пустот 102, которые выполнены на части ткани, ленты или рукава 104 в соответствии с одним примером реализации. В соответствии с одним аспектом сквозные пустоты служат дренажными отверстиями, которые используются в производстве нетканых материалов в процессе гидроспутывания или гидросплетения волокон в потоке воды (hydroentangling). На фиг.1А изображены сквозные пустоты 102 на виде со стороны верхней поверхности 106 (т.е. стороны лазерного излучения), которая обращена к лазерному источнику (не показан), таким образом, лазерный источник выполнен с возможностью создания в ткани 104 сквозных пустот или сквозных отверстий. Каждая сквозная пустота 102 может иметь коническую форму, причем внутренняя поверхность 108 каждой сквозной пустоты 102 сужается внутрь от отверстия 110 на верхней стороне 106 сквозь к отверстию 112 (изображено на фиг.1В) на нижней стороне 114 ткани 104 (изображена на фиг.1В). Диаметр отверстия 110 в направлении оси координат Х обозначен как Δ x₁, тогда как диаметр отверстия 110 по оси Y обозначен как Δ y₁. Аналогично, ссылаясь на фиг.1В, диаметр отверстия 112 по оси Х обозначен как Δ x₂, тогда как диаметр отверстия 112 по оси Y обозначен как Δ у₂. Как видно из чертежей, диаметр Δ x₁ отверстия 110 по оси Х на верхней стороне 106 ткани 104 больше, чем диаметр Δ x₂ отверстия 112 по оси Х на нижней стороне 114 ткани 104. Кроме того, диаметр Δ y₁ отверстия 110 по оси Y на верхней стороне 106 ткани 104 больше, чем диаметр Δ у₂ отверстия 112 по оси Y на нижней стороне 114 ткани 104.

На фиг.2А изображено поперечное сечение одной из сквозных пустот 102, изображенных на фиг.1А и 1В. Как ранее описано, каждая сквозная пустота 102 может иметь коническую форму, причем внутренняя поверхность 108 каждой сквозной пустоты 102 сужается внутрь от отверстия 110 на верхней стороне 106 сквозь к отверстию 112 на нижней стороне 114 ткани 104. Коническая форма каждой сквозной пустоты 102 может быть создана в результате действия падающего оптического излучения 202, генерированного от оптического источника, такого как углекислотный лазер или другое лазерное устройство. Путем применения лазерного излучения 202 с соответствующими характеристиками (например, выходная мощность, фокусное расстояние, длительность импульса и т.д.), например, к нетканому полотну может быть создана сквозная пустота 102 как результат перфорации лазером поверхностей 106, 114 ткани 104. Создание сквозных пустот с использованием лазерных устройств будет описано в последующих абзацах с иллюстрацией экспериментальными данными.

Как изображено на фиг.2А, в соответствии с одним аспектом лазерное излучение 202 создает при воздействи первый приподнятый край или выступ 204 на верхней стороне 106 ткани и второй приподнятый край или выступ 206 на нижней стороне 114 ткани 104. Приподнятые края 204, 206 также могут называться приподнятым ободком или краем. Вид в плане сверху на приподнятый край 204 с верхней точки обозначен номером 204А. Аналогично, вид в плане сверху на приподнятый край 206 с нижней точки обозначен номером 206А. На обоих видах 204А и 206А пунктирные линии 205А и 205В являются графическим представлением приподнятого ободка или края. Следовательно, пунктирные линии 205А и 205В не предназначены для обозначения бороздок. Высота каждого приподнятого края 204, 206 может составлять 5-10 мкм. Высота вычисляется как разность уровней между поверхностью ткани и вершиной приподнятого края. Например, высота приподнятого края 204 вычисляется как разность уровней между стороной 106 и вершиной 208 приподнятого края 204. Приподнятые края, такие как 204 и 206, обеспечивают, помимо прочих преимуществ, локальное механическое усиление для каждой сквозной пустоты или сквозного отверстия, которое, в свою очередь, вносит вклад в общее сопротивление данной перфорированной ткани (например, крепирующей ткани). Кроме того, в результате создания более глубоких пустот обеспечивается создание более глубоких карманов в изготовленных нетканых изделиях и, кроме того, обеспечиваются, например, больший объемный вес и более низкая плотность. Также следует заметить, что во всех случаях отношение ^Δx1/_Δx2 может быть равным 1,1 и больше, и отношение ^Δy1/_Δy2 может быть равным 1,1 и больше. В альтернативном варианте в некоторых или во всех случаях отношение ^Δx1/_Δx2 может быть равным 1 и отношение ^Δy1/_Δy2 может быть равным 1, вследствие чего формируются сквозные пустоты цилиндрической формы.

Тогда как создание в ткани сквозных пустот, имеющих приподнятые края, может быть выполнено с использованием лазерного устройства, очевидно, могут использоваться другие устройства, пригодные для такого воздействия. Можно использовать механическое пробивание или тиснение, а затем пробивание. Например, на поверхности нетканого материала требуемый рисунок из выступов и соответствующих углублений может быть выполнен тиснением. Затем, например, каждый выступ может быть выполнен механическим пробиванием или высверлен лазером.

На фиг.3А изображен пример реализации системы 300 для создания в ткани 302 сквозных пустот 304. Система 300 может содержать лазерное устройство 306, блок 308 для управления лазером, головку 310 лазера и механические зажимы 316, на которых расположена ткань 302.

Блок 308 для управления лазером задает различные параметры, которые изменяют выходное излучение лазера. Например, блок 308 для управления лазером может обеспечить настройку мощности выходного излучения лазера и различные модуляционные характеристики. Н