本发明涉及造纸机覆盖层，具体地讲，但不是排他性地涉及用于 造纸机的加压部分的织物。

US4743482披露了将保护性下垂物覆盖在造纸机传送带的接缝部 位的用途，所述保护性下垂物包括一层纵向纤维，所述纤维是沿传送 带的运动方向延伸的。所述接缝通常是传送带最脆弱的部位，而所述 纤维倾向于减少所述传送带在该部位的磨损，并因此延长传送带的使 用寿命。所述纤维只在接缝部位提供，而不延伸到整个织造织物层的 长度上，以便提供防止转运的纸张片材起斑纹的保护装置。

US5372876披露了具有添加的流动控制层的压制毛毡，包括用疏 水性化学组合物处理过的纺粘长丝尼龙材料。通过在顶部针刺的毛层 将所述层针刺在基础织物上。这个发明的目的仅仅是防止从辊隙中出 来的毛毡发生再次潮湿。

EP1067238披露了一种压制织物，包括一个基础织物和若干层通 过针刺连接在所述基础织物上的短纤维材料。所述基础织物具有至少 一个通过螺旋卷绕织造织物条组装的层。所述基础织物是环形的，因 此，所述织造织物条的纱线的取向不同于使所述基础织物具有多轴向 特征的所述基础织物的机器方向和垂直于机器的方向。就是说，在所 述若干层中的单一的织造织物条主要是沿相对所述压制织物的机器方 向倾斜的方向取向的，更具体地讲，它们构成一种十字交叉倾斜片材。 不过，由于所述螺旋织物，是由纱线组成的，因此需要特殊的接缝或 ‘织边’，以便防止纱线松开和从所述结构中滑出。这些措施在使用 起来可能代价高昂并且花费时间，并且有可能导致局部质量、厚度或 水流不均匀性。另外，所述织造织物条的边缘对它们的拼接方式特别 敏感，就是说，间隙或重叠有可能导致明显的压力波动，并因此在使 用时使纸张片材起斑纹。为了减轻后一种缺陷，通常通过特殊的缝合 操作将所述边缘缝合在一起，这进一步增加了成本。

US3928699披露了一种造纸机覆盖层，它具有较粗、坚固、随机 排列的不变形的纤维组成的毛层，该毛层设置在所述基础织物上，并 且由一个包括较细纤维的毛层表面层覆盖。尽管业已披露了所述纤维 是粗纤维，但这些纤维的细度也只有17分特(44微米)。提供这种‘粗 纤维’仅仅是为了增加孔隙体积，以便接收并携带通过压力辊隙的水。

一般来说，造纸机是由三个部分组成的，即成型部分、加压部分 和干燥部分。在每一部分都使用一个环形设计的织物，以便通过该造 纸机转运连续的纸张片材。用于每一部分的织物的结构根据造纸机的 每一部分的作用的不同而不同。用于加压部分的压制织物能够快速吸 收并且排出水，同时支撑新生产的纸张片材，为此，用一种织造支撑 织造织物4生产如图6所示的典型的压制织物，在它下面是一个毛层 10，在它表面是细的织造织物表层12，该表层被另一个毛层(表面毛 层)8覆盖。层10是另一个毛层或者是通过表层8针刺的毛层。本发 明所使用的毛层8，10由主要沿垂直于机器方向的纤维组成，就是说 这些纤维垂直于所述压制织物的运动方向。提供细的表层织物12是为 了降低因为所述织造支撑织造织物4使转运的纸张起斑纹的可能性， 并因此改变纸张的光滑度。所述细的表层织物12通常具有2 5根机器 方向纱线/厘米(60根机器方向纱线/英寸)和12.5根垂直于机器方 向的纱线/厘米(30根垂直于机器方向纱线/英寸)。所述纱线的直径 通常为0.2毫米(0.008英寸)。不过，即使是这样精细的结构作为 表层织物12，这种织物仍然具有疙瘩和空隙，这会导致所述精细表层 织物对纸张不均匀加压，从而可能使所述纸张起斑纹。

本发明的目的是提供一种造纸机织物，它能在压力辊隙中产生改 善了的上冲均匀性，导致改善了的片材脱水和改善了的片材光滑度， 同时仍然保持了片材脱水和良好的机械接缝下垂物完整性所必须的长 期的开放和空隙体积。

根据本发明的第一方面，提供了造纸机覆盖层，包括一个支撑层 和一个针刺非织造物层，该非织造物层由超粗不连续纤维组成，位于 所述支撑层的片材一侧，所述非织造物层的纤维的方向基本上沿预期 的造纸机覆盖层的机器方向。将所述非织造物层用于取代现有造纸机 覆盖层上的精细的表层织物，并且具有提供改善了的降低由支撑层使 传送的纸张起斑纹的可能性。

与沿垂直于机器方向取向或随机取向纤维不同的是，机器方向取 向的优点是它能够增强对水的控制，即它提供了对在压力辊隙中流动 的水的较低的阻抗。所述沿机器方向取向的纤维起着引导水离开的通 道的作用，它与沿垂直机器方向取向的纤维相反，这种纤维能有效发 挥类似于水坝的作用，并因此阻断水通过的途径。

优选具有至少两个这样的超粗非织造物层，每一层的纤维取向相 对所述覆盖层的预期的机器方向略微倾斜，并且具有至少一个双轴 层。该至少一个双轴结构使得所述超粗层使织造表层织物或其他纱线 具有相同的厚度和抗压缩能力，但是具有良好的压力均匀性和较低的 水流阻抗。由此提供了在造纸机覆盖层的整个使用寿命期间具有较高 的片材质量的净结果。

所述非织造物层包括纤维细度为75-150分特，更优选100分特的 超粗纤维。其长度可以至少大约为75毫米。所述不连续纤维的超粗直 径有助于在负载条件下保持厚度，和长期抗压缩能力。

在一种优选实施方案中，所述织物的纤维是通过粘接剂粘接的。 所述粘接剂优选是低熔点共聚物纤维。更优选的粘接剂是具有低熔点 鞘的双组分纤维。所述双组分纤维的纤维细度可以为17-67分特。所 述粘接剂还可以占所述粗非织造物层的5-40％。更优选所述粘接剂的重 量百分比为10％。所述粘接剂的纤维还可以是卷曲的。

另外，所述超粗不连续纤维可以包括低熔点鞘，以便消除对其他 纤维材料的需要。另一方面，所述粘接剂可以是非纤维粘接剂形式的， 例如，可以将它喷洒在所述超粗不连续纤维层上。

所述共聚物可以是卷曲的纤维，如由EMS Grilon出售的具有11 分特细度的K140。可以在层叠到造纸机覆盖层上之前或之后对它进行 热融合。对于某些用途来说，可以掺入其他纤维，以便降低渗透性。

提供低熔点材料，不仅将纤维粘接在一起，而且改进了结构的抗 压缩能力和弹性。

可以通过插入一层毛层材料将所述超粗非织造物层固定在所述支 撑层的片材一侧，所插入的毛层材料的纤维的细度低于所述超粗非织 造物层。

在一种优选实施方案中，在所述覆盖层的纸张支撑一侧提供一个 毛层，所述毛层构成了表面毛层。所述表面毛层改善了片材支撑和所 述支撑层与超粗非织造物层的机械锁定。所述毛层的纤维细度优选小 于所述超粗层的纤维，所述表面毛层纤维的纤维数量为3.3-22分特， 更优选3.3分特。所述表面毛层可以包括至少两层，其中至少一层的 纤维的细度优选小于另一层的纤维细度，以上两层之一的纤维数量为 17-44分特。表面毛层的至少一层的取向可以是垂直于机器方向。

可以在所述支撑层的相反一面，即朝向机器的一面上提供另一个 毛层或底部毛层，所述底部毛层纤维的取向大体上为机器方向或垂直 于机器方向。所述底部毛层可以简单地由所述表面毛层产生，它是通 过缝合工艺将其向下推到支撑层下面的。

根据本发明的第二方面，提供了造纸机覆盖层，包括一个支撑层 和至少两个针刺非织造物层，所述非织造物层包括设置在所述支撑层 的片材一侧的超粗不连续纤维，所述两层之一的纤维的取向基本上至 少沿第一个方向，而所述两层中的另一层纤维的取向基本上至少沿第 二个方向。

根据本发明的第三方面，提供了一种生产造纸机覆盖层的方法， 包括以下步骤：

提供一个支撑层；

提供一个由超粗不连续纤维组成的第一非织造物层，其纤维取向 大体上沿第一个方向；

提供由超粗不连续纤维组成的第二非织造物层，其纤维取向大体 上沿第二个方向，并且将所述第一和第二非织造物层机械连接在所述 支撑层上。

在一种优选实施方案中，所述第一个方向是相对所述覆盖层的预 期的机器方向略微倾斜第一个角度，而所述第二个方向是相对所述覆 盖层的预期的机器方向略微倾斜的第二个角度，以便提供一个非织造 物层，其纤维相对运动方向而言具有双轴结构。

以上两个略微倾斜的角度优选为5-30度，更优选10-15度。

所述机械连接步骤优选是通过以下方式实现的：将所述第一非织 造物层螺旋卷绕在所述支撑层上，将所述第二非织造物层螺旋卷绕在 所述第一非织造物层上，然后将所述第一和第二非织造物层针刺在所 述支撑层上。

与EP1067238中所披露的螺旋工艺不同，所述针刺螺旋卷绕的超 粗层使得它本身的边缘在螺旋卷绕时刚刚能对接在一起或者略微‘覆 盖’和重叠在一起。随后的针刺过程以均匀的方式将粗的短纤维缠接 在一起，没有间隙或隆起，从而导致压力的均匀性。

为了有助于梳理超粗不连续纤维，业已发现添加细的纤维材料能 起着携带粗纤维通过梳理机的载体作用。

在生产期间，以粗纤维为主的织物不能向前通过梳理机到达常规 的横向层系统。相反，它在轻微的针刺之后直接卷绕，这样当它在支 撑层上退绕时，纤维取向主要是沿机器方向。使用常规的横向层系统 是不可能使用粗纤维的，因为存在无法避免的牵伸现象，这种现象是 在进入预先粗缝针刺机之前发生的。所述牵伸撕扯将弱的织物撕裂 开，或者最好的情况是产生无法接受的均匀度。

所述双轴取向层优选是通过在所述粗糙层内提供低熔点粘接剂的 另一个步骤粘接的。随后的热定型过程有助于将所述粗纤维粘接到三 维基质层中，改善了空隙体积的保持，因此具有更高的脱水能力，和 增强了的层间结合力，降低了分层的可能性。所述其他纤维可优选包 括所述低熔点粘接剂。

优选至少一个毛层被机械连接在所述覆盖层上。

所述其他的毛层可能包括两个层，第一层的纤维靠近所述粗的短 纤维织物，并且其细度小于所述非织造物层纤维的细度，但是大于所 述第二毛层的纤维细度。在一种优选实施方案中，所述第一层纤维具 有17分特的细度，而所述第二层纤维具有3.3分特的细度。在另一种 优选实施方案中，所述第一层纤维具有44分特的细度，而所述第二层 纤维具有17分特的细度。

还可以在所述粗纤维织物和所述支撑层之间提供一个毛层。所述 至少一个毛层的纤维优选比粗的短纤维织物的纤维细。在提供一个以 上这样的毛层时，这些层可以具有不同的细度。所述至少一个毛层的 纤维细度可以在44分特的数量级上。

所述至少一个其他毛层的纤维取向优选大体上垂直于所述覆盖层 的机器方向。

通过提供一层基本上沿所述覆盖层的运动(机器)方向延伸的超 粗不连续纤维层，与现有结构的细布12相比存在交织的疙瘩或空隙， 因此降低了通过所述疙瘩对片材的撞击。另外，所述非织造物层比织 造织物层更便宜并且能更快地生产。业已发现，与常规织造结构相比， 所述造纸机具有更快的启动时间，具有更高的毛毡特性保留能力。

业已发现所述超粗短纤维织物中的纤维的双轴成网特别能提供突 出的长期抗压缩能力，因为所述纤维在加压条件下是自我支撑的，从 而产生了良好的保持厚度、便于清洗和可长时间使用的能力。

水流是通过所述覆盖层均匀分布的，因为没有坚硬稠密的纱线能 限制水流通道，并且因此降低了液压阻力。由此提供了良好的片材潮 湿特征，和长期脱水和清洁效率。

采用包括精细的表层织物和通过针刺在所述基质上的常规毛层的 表层8的常规叠层，通常发现在缝合的毛毡织物使用寿命期间分层特 别出现在接缝处。这会导致所述毛层从所述基质上剥离。在本发明中， 超粗、不连续纤维取代了表层织物，它被限制在常规毛层和基础层之 间，提供了良好的纤维固定作用。由于通过使用纤维获得了加强了的 交叉点，该针刺与针刺织造织物时相比更有效。另外，通过使用低熔 点或分散在超粗纤维中的双成分纤维可以获得额外的粘接作用，如果 其中含有低熔点纤维的话，它会在开始的预加热步骤中融化，或者在 最后的织物加热定型阶段融化。

另外，可以在所述超粗纤维织物上涂敷硬化剂，以便使它不会以 螺旋方式退绕到支撑层上，而不会产生皱折和对花不准。所述硬化剂 可以是诸如淀粉的化学喷雾剂。

下面将仅通过举例形式结合附图对本发明的具体实施方案进行说 明，其中：

图1是按照本发明的一种实施方案制造的造纸机覆盖层的沿垂直 于机器方向的剖视图；

图2是图1中非织造物层中的沿纵向取向的超粗不连续纤维的分 解示意图；

图3是表示用本发明的方法制造的覆盖层生产的纸张的KES纸张 光滑度值与常规压制织物生产的纸张的光滑度值的比较的曲线图；

图4是比较图1所示覆盖层的空隙度百分比和图6所示现有覆盖 层的空隙度百分比的曲线图；

图5是类似于图4的曲线图，它表示本发明覆盖层的织物支撑基 质和图6所示现有技术的两种例子的形成斑纹的倾向；和

图6是类似于图1的示意图，不过它表现的是现有造纸机覆盖层 的结构。

参见图1，造纸机覆盖层的第一种实施方案包括一个织造基质层 4，一个非织造物层6，该非织造物层包括沿预期的覆盖层运动方向取 向的粗纤维，以及两个其他的常规毛层8，10，这两个毛层各自包括主 要以接近垂直于机器方向的方向排列的常规短纤维。

参见图2，沿机器方向取向的非织造物层6包括一层粗纤维6a， 它相对所述覆盖层的运动方向X偏离的角度为A，并且通过机械方法粘 接在基质层4上。通过以螺旋方式卷绕在针刺机上将粗纤维6a覆盖在 基质层4上。然后重新进行这一过程，以便将第二层粗纤维6b放置在 第一层6a的上部，第二层6b相对所述运动方向X偏离角度B。由此产 生了非织造物层6，该层的纤维的取向大体上沿机器方向，同时还具有 垂直方向的双轴结构。

相应的粗纤维6a、6b放置时运动方向的角度取决于覆盖层的长 度，不过，对于20米长的织物来说，大体上的角度A和B取决于非织 造物层的宽度，该角度在5-10度范围内。

两层非织造物片材6a、6b包括细度为100分特的单根卷曲纤维。 通过针刺穿孔工艺将非织造物层6的层6a和6b机械连接在一起，并 且优选使用细度为11分特的低熔点尼龙共聚物卷曲短纤维粘接，这种 纤维是由EMS Grilon以K140为商标出售的，这种纤维在加热定型过 程的影响下会与所述纤维融合在一起。所述短纤维占层6的10％。然后 将毛层8，10针刺在以常见方式组合所得到的基质层4和层6上，以 便完成所述覆盖层。

图3表示使用按照本发明制造的覆盖层生产的纸张的光滑度与用 标准造纸机覆盖层生产的纸张的光滑度比较，其中，将精细的织造织 物层设置在织造基质层上，在它上面覆盖常见的垂直于机器方向的毛 层。所示出的数据是在比较通过单毛毡辊隙加压生产的纸张的光滑度 的实验之后测定的，所述测定表示与相关的毛毡接触的纸张片材侧面 的光滑度值。曲线图表示KES光滑度，其中，数字越小，表面越光滑。 KES光滑度是通过由日本Kyoto的Kato Tech公司生产的仪器测定的。 该仪器使用铁笔以1毫米/秒的稳定速度，在25毫米的距离上施加稳 定的20克的向下的压力压印大约8×5厘米(3英寸×2英寸)的样品 表面。光滑度值Rz是根据5个最高的峰值和最低的峰值的平均值计算 的，并且以微米为单位表示。一台X-Y记录仪有助于对这些数字结果 进行作图。

图3比较了使用a)本发明和b)标准压制毛毡通过单一毛毡辊隙 压制生产的纸张的机器方向、垂直于机器方向和平均光滑度值。光滑 值Rz是与相关的毛毡接触的纸表面的光滑值。以上结果表明，本发明 生产的纸张具有良好的光滑度。

图4表示本发明覆盖层与所述标准压制毛毡的比较，其中，百分 比空隙度在较高的压力下进行比较。本发明的覆盖层具有一致的较高 的空隙体积值。这是由于层6的粗纤维的双轴取向所致，所述纤维在 加压条件下是自我支撑的，具有良好的保持厚度的能力，以便于清洗 并且在其使用寿命内一直是开放的。

图5表示本发明覆盖层的织造支撑基质和两种标准压制毛毡的起 斑纹的倾向的比较，其中，用精细的表层织物降低织造基质纤维对纸 张片材的撞击。这三种织物都是相当的，唯一的例外是本发明的覆盖 层使用超粗不连续纤维层取代了精细的表层织物。两个精细的表层织 物都是织造织物，精细表层1包括比精细表层2略粗一些的纱线。在 曲线图上使用的所示方差(使用Eureka分析)，是以Grey值的平方 (GV2)表达的斑纹强度，它能提供织造基础织物的斑纹倾向。所述测 试是通过在织物和辊之间的辊隙中形成碳压痕进行的。所得到压痕用 台式扫描仪显像。用快速傅利叶转换(FFT)过滤技术分析所述图象， 并且检测来自所述支撑的任何斑纹，分离并且以方差形式(平均方差) 用Grey值的平方(GV2)表示。所述方差值越大，斑纹强度越高。该 曲线图表明，当在将本发明的超粗不连续纤维的非织造物层用于取代 精细的织造表层织物时，斑纹显著降低，即使是在与这种最细的表层 比较时也是如此。

在另一种实施方案中，首先将细度为44分特的常规毛层覆盖在基 础层4上，然后再覆盖细度为100分特的毛层6的粗纤维层6a，6b。 将另一种细度为44分特的常规毛层覆盖在层6表面，并且在它上面覆 盖一个细度为17分特的较细的常规毛层。这种类型的结构最适合生产 包装级的重质纸，因为适合生产这种纸的压制毛毡必须具有高孔隙体 积，因此与适合生产绘图级纸张的覆盖层相比其结构更笨重。在层6 和基础层4之间提供细度为44分特的常规毛层，将粗纤维层与基础覆 盖层隔开，并将高孔隙体积实体推向更接近排出水的部位。

尽管业已披露的上部和底部毛层8，10的取向大体上垂直于机器 方向，以上两个毛层中的一个或每一个的取向还可以大致沿机器方 向。另外，还可以省略所述上部和底部毛层8，10中的任一个或两个， 或者提供所述毛层之一，当表层8结合在所述覆盖层上时所述毛层是 通过将纤维简单地针刺通过基础层4而提供的。

尽管业已披露了将两层6a，6b用于机器取向的超粗纤维层6，该 层可以根据特定用途的需要仅包括一层或两层以上。

尽管业已披露的基础层是织造织物层，应当理解的是，所述基础 层还可以是非织造物层，如连接织物、膜、层叠物、或一系列沿机器 方向和/或垂直于机器方向的纱线或它们的组合。另外，所述基础层可 以是织造织物层和/或非织造物层的组合。

尽管业已披露的超粗纤维的截面大致是圆形的，应当理解的是， 这种纤维并不局限于这种形状，并且可以具有不同形状或扁平，或多 种形状的组合。另外，业已披露的粗纤维是卷曲的，不过它们还可以 具有光滑的外形。

尽管业已披露了将低熔点尼龙共聚物卷曲短纤维K140(TM)用于 粘接超粗不连续纤维层，不过，也可以使用纤维形式的其他粘接剂， 如热塑性可熔化纤维，如聚丙烯，或者举例来说，所述纤维可以是芯/ 鞘双组分纤维形式的，具有低熔点鞘部分。另外，所述纤维不必是卷 曲的。这种纤维还可以简单的是较细并且不可熔化的。另外，所述纤 维还可以用粘接剂取代，如聚亚胺酯粘接剂。另外，所述超粗不连续 纤维可以是包括低熔点鞘的双组分纤维。应当理解的是，任何可熔化 成分都可以在开始针刺所述片材之前或之后熔化，或者在最后的织物 加热进行阶段熔化。可以将诸如淀粉的化学硬化剂喷洒在所述超粗不 连续纤维层上。超粗不连续纤维层的硬化有助于将所述层螺旋卷绕到 所述支撑层上。

可以将连续机器方向的纱线掺入所述粗纤维层，或掺入造纸机覆 盖层的其他层之一中，以便在造纸机提供抗拉强度。一种特别适合的 纱线的直径为0.2毫米，并且以2股线2缆线的形式加捻，每厘米11 个末端(每英寸28个末端)。

在其他实施方案(未示出)中，将超粗不连续纤维的层针刺在纺 粘织物的基质上。所述基质不是环形的，而所述粗纤维不是螺旋卷绕 的，相反大体上沿机器方向排列的。然后将该结构旋转90度，并且层 叠到纺粘织物的另一个基质上。这种结构提供了对某些等级纸张的更 好的片材支撑，因为所述粗纤维是垂直机器方向的，而不是机器方向 的。所述层叠结构可以包括若干个这样的粗的非织造纤维层，并且所 述层可以具有机器方向的层与垂直于机器方向的层的交替排列，这种 结构提供了改善了的结构抗压缩能力。尽管业已披露的基质是纺粘基 质，但是它也可以是织造和/或其他非织造基质或它们的组合。另外， 如上文所述，可以包括加强纱线，如各种毛层。还可以在所述非织造 物层中添加上述粘接剂，如双组分或双轴纤维或其他较细的纤维，以 便增强上述粘接。可以将完整的结构末端对接在一起，以便形成环形 结构。

尽管本文业已结合某些实施方案和某些结构细节对本发明进行了 说明，很显然，本领域技术人员可以使用其他改变、改进或等同方案； 因此，属于本发明原理之内的所述改变被认为包括在权利要求书的范 围内。