Патент на изобретение №2347020

(54) ИНДИКАЦИЯ СТЕПЕНИ ИЗНОСА ТКАНИ С ПОМОЩЬЮ ВОЛОКОН

(57) Реферат:

Изобретение относится к средству обнаружения степени износа тканей для бумажного производства и других технических тканей. Волокна имеют сердцевину и множество слоев, причем сердцевина и слои отличимы друг от друга, чтобы можно было индицировать износ ткани. Промышленная ткань содержит волокна со средствами индикации степени ее износа. Для обнаружения износа ткани используются проводящие волокна, многослойные волокна, используемые для создания на ткани направляющей линии, и проводящее моноволокно, которое также имеет контрастирующий цвет и образует направляющую линию для ткани. Применение средства позволяет осуществлять постоянный контроль качества ткани в любой ее точке, в том числе и в процессе работы машины. 6 н. и 35 з.п. ф-лы, 7 ил.

Область техники

Настоящее изобретение относится к средству обнаружения степени износа тканей для бумажного производства или других технических тканей и для создания направляющих линий в таких тканях, в частности к многослойным и к проводящим волокнам, используемым в качестве указанного средства.

Уровень техники

В процессе бумажного производства целлюлозное волокнистое полотно образуется 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 ее поверхности остается целлюлозное волокнистое полотно.

Полученное целлюлозное полотно перемещается из формовочной части в прессовую часть, в которой имеется ряд зон сжатия между прессовыми валами. Целлюлозное волокнистое полотно, несомое прессовальной тканью или помещенное между двумя прессовальными тканями, проходит через эти зоны, подвергаясь сжатию, в результате чего вода из него отжимается, целлюлозные волокна в полотне слипаются друг с другом и полотно 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. Полученный бумажный лист направляется по серпантинной траектории последовательно вокруг каждого барабана с помощью сушильной ткани, плотно прижимающей бумажный лист к поверхности барабанов. Нагретые барабаны уменьшают содержание воды в бумажном листе до желательного уровня за счет ее испарения.

Известно, что формовочная, прессовальная и сушильная ткани для бумагоделательной машины имеют вид бесконечных лент и действуют как конвейеры. Также известно, что изготовление бумаги – это непрерывный процесс, который идет со значительной скоростью, т.е. в формовочной части волокнистая жидкая масса непрерывно осаждается на формовочную ткань, а полученный бумажный лист после выхода из сушильной части непрерывно сматывается в рулоны.

При работе в бумагоделательных машинах ткани, имеющие вид бесконечных лент, и в особенности их внутренние поверхности, подвергаются абразивному износу. Этот износ большей частью обусловлен контактом с неподвижными элементами бумагоделательной машины. Многие ткани приходится снимать с бумагоделательных машин, когда в результате износа, обусловленного таким подвижным контактом, толщина ткани, по меньшей мере в некоторых местах, снижается настолько, что ткань ослабляется или ухудшаются некоторые ее свойства или характеристики, которые являются важными для изготовления бумаги какого-либо конкретного применения.

Обычно износ контролируют с помощью толщиномера. Однако толщиномером трудно измерить толщину ткани для бумагоделательной машины на участках, находящихся на расстоянии более 1-2 футов (0,3-0,6 м) от краев ткани, особенно в процессе ее движения в бумагоделательной машине.

Поэтому для бумажного производства весьма желательно иметь средство контроля износа ткани для бумагоделательной машины, в особенности в любой точке на ее внутренней и наружной поверхностях, даже в процессе работы машины. Настоящее изобретение предлагает такое средство для использования в промышленности.

Сущность изобретения

Главной целью изобретения является создание промышленной ткани, имеющей встроенный механизм, позволяющий контролировать ее износ.

Еще одной целью изобретения является создание ткани, в которой имеется обнаруживаемая направляющая линия.

Эти и другие цели и преимущества достигнуты в ткани согласно настоящему изобретению. Таким образом, изобретение направлено на создание волокна для промышленной ткани и к промышленной ткани, содержащей это волокно, причем указанное волокно имеет сердцевину, окруженную множеством соответствующих слоев, и средства индикации износа промышленной ткани. Сердцевина и слои визуально отличаются друг от друга своими свойствами, например цветом или коэффициентом отражения. Индицируемая степень износа ткани связана со степенью износа соответствующих слоев. Это позволяет контролировать износ ткани, поскольку в результате истирания слои волокна постепенно снимаются и в конце концов обнажается сердцевина.

Сердцевина и соответствующие слои могут отличаться друг от друга визуально. Волокно может иметь светопоглощающую сердцевину и прозрачные слои с меняющимся показателем преломления. При этом свет, отраженный от сердцевины, может изменять свой цвет в зависимости от степени износа прозрачных слоев.

Волокно может содержать светопропускающую сердцевину и прозрачные слои с меняющимся показателем преломления. При этом свет, прошедший через сердцевину, может изменять свой цвет в зависимости от степени износа прозрачных слоев.

Сердцевина и/или один или большее число соответствующих слоев могут быть легированы красителем, который может быть обнаружен датчиком при возбуждении внешним источником энергии.

Волокно может представлять собой одно из волокон многоволоконной нити.

Согласно второму аспекту изобретения предложены волокно для промышленной ткани и промышленная ткань, содержащие одно или большее число проводящих моноволокон и средства индикации степени износа ткани. Проводящие моноволокна вплетены в ткань со стороны, подверженной износу, что позволяет создать другие средства индикации степени износа, другой механизм обнаружения износа. Степень износа ткани связана со степенью износа проводящих моноволокон и может быть определена, например, путем измерения сопротивления в поперечном направлении ткани. Волокно или все или некоторые проводящие моноволокна могут иметь круглую или некруглую форму.

Согласно третьему аспекту изобретения предложено волокно для промышленной ткани, имеющее сердцевину, окруженную множеством слоев, и образующее видимую направляющую линию в ткани, содержащей это волокно. Эта видимая направляющая линия может быть расположена в направлении поперек хода бумаги в машине и/или по ходу бумаги в машине. Направляющая линия не стирается струями под высоким давлением или химической чисткой и используется для определения выравнивания ленты, для измерения скорости или в качестве пускового средства для электронной направляющей системы. Волокно может иметь круглую или некруглую форму и являться по меньшей мере одним из волокон многоволоконной нити.

Согласно четвертому аспекту изобретения предложено проводящее моноволокно, имеющее контрастирующий цвет и используемое в качестве постоянной направляющей линии на промышленной ткани. Цветовой контраст или электрические свойства нитей могут использоваться в качестве пускового средства для измерения скорости в реальном времени или в качестве пускового средства для электронной направляющей системы.

Краткое описание чертежей

Цели и преимущества изобретения станут понятны из его описания со ссылками на сопровождающие чертежи, где

на фиг.1 показан в разрезе пример многослойного волокна согласно изобретению;

на фиг.2 показан вид сбоку и сверху многослойного волокна, изображенного на фиг.1, в котором виден износ, определяемый согласно изобретению;

на фиг.3 показан в разрезе пример многослойного оптического волокна согласно другому аспекту изобретения;

фиг.4 показан вид сверху ткани, содержащей многослойные волокна, изображенные на фиг.1, 2 и 3;

на фиг.5 показан вид сверху изображенной на фиг.4 ткани, имеющей износ;

на фиг.6 и 7 показаны примеры тканей с направляющими линиями в направлении поперек хода бумаги в машине и по ходу бумаги в машине соответственно согласно изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Предпочтительный вариант осуществления изобретения будет описан в контексте волокон и сотканных из них тканей, которые используются в бумажном производстве. Однако изобретение применимо к тканям, используемым в других промышленных установках, где важным фактором является обнаружение износа и направление.

Ткани могут представлять собой ткани, полученные спиральной намоткой, трикотажные ткани, ячеистые ткани, формованные путем выдавливания, ткани, имеющие спиральные витки и другие нетканые ткани. Эти ткани могут также включать одноволоконные нити, крученые одноволоконные нити, многоволоконные или крученые многоволоконные нити и могут иметь однослойное переплетение, многослойное переплетение или могут быть ламинированы. Когда ткань выполнена со спиральными витками, волокно может образовывать витки, служить в качестве нитей, соединяющих витки, или в качестве вставок (набивки), которые могут быть предусмотрены в пространстве внутри витков. Нити обычно получают формованием синтетических полимерных смол методом выдавливания, таких как полиамидные и полиэфирные смолы, использование которых для этой цели известно специалистам по промышленным тканям.

Пример многослойного волокна 10 согласно изобретению показан в разрезе на фиг.1. Волокно 10 может содержать, например, сердцевинную нить 12, окруженную множеством наружных слоев 14, 16, 18.

Предпочтительно, чтобы сердцевина 12 и окружающие ее слои 14, 16, 18 были визуально отличимы, например, имели контрастирующие цвета или разный коэффициент отражения. Это позволяет контролировать износ тканей, в состав которых входят такие волокна 10, по мере того, как постепенно, один за другим, стираются слои 14, 16, 18 волокон 10, в конечном счете обнажая сердцевинные нити 12. Пример многослойного волокна 10 с таким износом показан на фиг.2 (в разрезе и сверху).

В альтернативных вариантах осуществления изобретения (не показаны) сердцевина 12 и слои 14, 16, 18 могут быть легированы красителями или другими веществами, которые меняют их внешний вид. Краситель можно обнаружить датчиком при возбуждении внешним источником энергии, например светом (например, лазерным или ультрафиолетовым) или ультразвуком.

В еще одном варианте осуществления изобретения каждое волокно 10 содержит светопоглощающую/светопропускающую сердцевину 12 и несколько прозрачных слоев 14, 16, 18 с разным показателем преломления n₁, n₂, n₃. Пример такого многослойного оптического волокна 10 показан на фиг.3. В этом случае прошедший через волокно 10/отраженный от волокна 10 свет меняет цвет в зависимости от степени износа слоев 14, 16, 18.

На фиг.4 показан вид сверху ткани 20, которая не использовалась, со стороны, подвергающейся износу. Ткань содержит по меньшей мере несколько многослойных волокон 10, выполненных согласно изобретению. Ткань 20 может представлять собой структуру, сотканную из нитей 10, расположенных в направлении поперек хода бумаги в машине, и нитей 22, расположенных в направлении по ходу бумаги в машине, хотя согласно изобретению ткань не обязательно должна быть тканой, и может иметь нетканую структуру. На фиг.4 нити 10, проходящие поперек хода бумаги в машине, являются любыми многослойными волокнами из показанных на фиг.1, 2 и 3 и образуют гладкое переплетение с нитями 22, проходящими по ходу бумаги в машине. В рассматриваемом примере перегибы 24 на поверхности ткани 20 наиболее подвержены износу, так как они образованы там, где нить, расположенная в одном направлении ткани 20, пересекает нить, расположенную в другом направлении, или проходит над этой нитью. Поэтому эти перегибы 24 образуют выпуклости на поверхности ткани 20.

На фиг.5 показано, как выглядит ткань 20 после использования в течение некоторого времени. Как видно на фиг.5, по меньшей мере один или большее число наружных слоев 16, 18 многослойных волокон 10, проходящих поперек хода бумаги в машине, стерты до такой степени, что виден внутренний слой 14 или сердцевина 12. Благодаря тому что они имеют другой цвет или коэффициент отражения, например, чем наружные слои 16, 18, внутренний слой 14 или сердцевина 12 являются индикатором износа ткани 20.

В альтернативном варианте нити 10, проходящие поперек хода бумаги в машине, могут быть проводящими моноволокнами, вплетенными в ткань 20 на ее стороне, подвергающейся износу, для создания другого средства индикации степени износа. Путем измерения проводимости ткани 20 в направлении поперек хода бумаги в машине в процессе использования можно определить степень износа этой ткани, а именно: уменьшение площади поперечного сечения проводящих моноволокон соответствует меньшей проводимости ткани 20 в направлении поперек хода бумаги в машине.

Согласно еще одному аспекту изобретения, показанному на фиг.6 и 7, многослойные волокна 10 используются для создания на ткани видимой направляющей линии 30 в направлении поперек хода и/или по ходу бумаги в машине. Эта направляющая линия 30 используется для определения выравнивания ленты, измерения скорости в реальном времени или в качестве пускового средства для электронной направляющей системы. Предпочтительно, чтобы направляющая линия 30 не уничтожалась струями, имеющими высокое давление, или от химической чистки. Альтернативно для создания направляющей линии 30 на ткани можно использовать проводящее моноволокно, имеющее контрастирующий цвет. В этом случае цветовой контраст и/или электрические свойства моноволокон можно использовать как пусковое средство при измерении в реальном времени скорости ленты или как пусковое средство для электронной направляющей системы. Во всех случаях используемое волокно может иметь круглое или некруглое сечение. Если нить является многоволоконной, т.е. содержит более одного волокна, то каждое волокно может быть выполнено согласно изобретению, или по меньшей мере одно волокно может иметь свойства согласно изобретению (например, быть проводящим). Однако для всех аспектов изобретения в многоволоконной нити должно быть достаточно волокон, выполненных согласно изобретению, чтобы достичь желаемых результатов.

Таким образом, изобретение обеспечивает достижение поставленных целей и имеет преимущества. Хотя в описании подробно рассмотрены предпочтительные варианты изобретения, его объем не ограничен этими вариантами и определяется прилагаемой формулой.

Формула изобретения

1. Волокно для промышленной ткани, используемой в бумажном производстве и связанных с ним отраслях промышленности, имеющее сердцевину, окруженную множеством соответствующих слоев, и средства индикации степени износа промышленной ткани, содержащей это волокно.

2. Волокно по п.1, в котором сердцевина и соответствующие слои отличаются друг от друга своими свойствами.

3. Волокно по п.1, в котором индицируемая степень износа ткани связана со степенью износа соответствующих слоев.

4. Волокно по п.2, в котором одно из отличительных свойств представляет собой цвет.

5. Волокно по п.2, в котором одно из отличительных свойств представляет собой коэффициент отражения.

6. Волокно по п.1, в котором сердцевина и соответствующие слои визуально отличаются друг от друга.

7. Волокно по п.1, содержащее светопоглощающую сердцевину и прозрачные слои с меняющимся показателем преломления.

8. Волокно по п.7, в котором свет, отраженный от сердцевины, меняет свой цвет в зависимости от степени износа прозрачных слоев.

9. Волокно по п.1, содержащее светопропускающую сердцевину и прозрачные слои с меняющимся показателем преломления.

10. Волокно по п.9, в котором свет, прошедший через сердцевину, меняет свой цвет в зависимости от степени износа прозрачных слоев.

11. Волокно по п.1, в котором сердцевина и/или один или большее число соответствующих слоев легированы красителями.

12. Волокно по п.11, в котором краситель может быть обнаружен датчиком при возбуждении внешним источником энергии.

13. Волокно по п.1, которое является, по меньшей мере, одним из волокон многоволоконной нити.

14. Промышленная ткань, используемая в бумажном производстве и связанных с ним отраслях промышленности, содержащая одно или большее число волокон, каждое из которых имеет сердцевину, окруженную множеством соответствующих слоев, и средства индикации степени износа ткани.

15. Промышленная ткань по п.14, в которой сердцевина и соответствующие слои отличаются друг от друга своими свойствами.

16. Промышленная ткань по п.14, в которой индицируемая степень износа ткани связана со степенью износа соответствующих слоев.

17. Промышленная ткань по п.15, в которой одно из отличительных свойств представляет собой цвет.

18. Промышленная ткань по п.15, в которой одно из отличительных свойств представляет собой коэффициент отражения.

19. Промышленная ткань по п.14, в которой сердцевина и соответствующие слои визуально отличаются друг от друга.

20. Промышленная ткагь по п.14, в которой каждое волокно содержит светопоглощающую сердцевину и прозрачные слои с меняющимся показателем преломления.

21. Промышленная ткань по п.20, в которой свет, отраженный от сердцевины, меняет свой цвет в зависимости от степени износа прозрачных слоев.

22. Промышленная ткань по п.14, в которой каждое волокно содержит светопропускающую сердцевину и прозрачные слои с меняющимся показателем преломления.

23. Промышленная ткань по п.22, в которой свет, прошедший через сердцевину, меняет свой цвет в зависимости от степени износа прозрачных слоев.

24. Промышленная ткань по п.14, в которой сердцевина и/или один или большее число соответствующих слоев легированы красителями.

25. Промышленная ткань по п.24, в которой краситель может быть обнаружен датчиком при возбуждении внешним источником энергии.

26. Промышленная ткань по п.14, которой волокно является, по меньшей мере, одним из волокон многоволоконной нити.

27. Волокно для промышленной ткани, используемой в бумажном производстве и связанных с ним отраслях промышленности, имеющее средства индикации степени износа промышленной ткани и содержащее одно или большее число проводящих моноволокон.

28. Волокно по п.27, в котором индицируемая степень износа ткани связана со степенью износа проводящих моноволокон.

29. Волокно по п.27, имеющее круглую или некруглую форму.

30. Промышленная ткань, используемая в бумажном производстве и связанных с ним отраслях промышленности, содержащая одно или большее число проводящих моноволокон, имеющих средства индикации степени износа ткани.

31. Промышленная ткань по п.30, в которой индицируемая степень износа ткани связана со степенью износа проводящих моноволокон.

32. Промышленная ткань по п.30, в которой некоторые или все проводящие моноволокна имеют круглую или некруглую форму.

33. Промышленная ткань по п.30, в которой проводящее моноволокно является, по меньшей мере, одним из волокон многоволоконной нити.

34. Волокно для промышленной ткани, используемой в бумажном производстве и связанных с ним отраслях промышленности, имеющее сердцевину, окруженную множеством слоев, и образующее видимую направляющую линию в ткани, содержащей это волокно.

35. Волокно по п.34, в котором когда указанная ткань используется в бумагоделательной машине, направляющая линия используется для определения выравнивания ленты или для изменения скорости в реальном времени или в качестве пускового средства для направляющей системы.

36. Волокно по п.35, в котором направляющая линия проходит в направлении по ходу бумаги в машине.

37. Волокно по п.35, в котором направляющая линия проходит в направлении поперек хода бумаги в машине.

38. Волокно по п.34, в котором направляющая линия обладает стойкостью к струям под высоким давлением или к химической чистке.

39. Волокно по п.34, имеющее круглую или некруглую форму.

40. Волокно по п.34, которое является, по меньшей мере, одним из волокон многоволоконной нити.

41. Проводящее моноволокно, имеющее контрастирующий цвет и используемое в качестве направляющей линии на промышленной ткани, используемой в бумажном производстве и содержащей это моноволокно.

РИСУНКИ