在下文说明中，相同的代表符号在若干视图中均表示相同或相应 的部分。同样，在下文说明中，应了解，术语“向前”、“向后”、 “前”、“后”、“右”、“左”、“向上”、“向下”及诸如此类 均为便于描述所用词汇且不应将其理解为限制性用语。另外，所用术 语“机器横向”(CD)、“机械方向”(MD)、“纸侧”(PS)、 “机器侧”(MS)及“cfm”(cfm/ft2)均指造纸机上的织物且均为了 方便及简化描述，不应将其理解为限制性用语。
作为定义，“织物平面”指由织物织造结构中纬纱的PS表面形成 的大体上水平的平面；经纱高度即自该表面测量。同样，本文所用术 语“跳花”指通过一组其他纱线且不与其交织的一纱线部分。术语“嵌 入”指与另一纱线交织且位于织物平面或其之下的一跳花部分。
本文所用距离“d”为跳花高出由纸侧表面纬纱形成的平面的高度。
经纱填充度定义为经纱在相对于所涉及整个空间的一给定空间中 的数量，其由下式得出：经纱填充度＝(股宽)×(股数)/(单位织 物宽度)×100。
高出织物纸侧平面的经向跳花高度根据下列公式得出：
经向跳花高度(H)＝(0.3至1.5)×h，
其中h为一高出织物纸侧表面上的纬纱的矩形经纱的厚度。
同样，作为定义，本文所指纸张松密度或“松密度”通过下述方 法确定：为测量纸张松密度，使用一可使所形成纸张具有一高度机械 方向取向的特制流动装置在一细网眼成形织物上制造一定量约为40 g/m2的手抄纸。使纸张/织物组合通过一真空吸槽来部分干燥纸张。然 后以一约25-30％的密度将纸张自成形织物输送至根据本发明的TAD 干燥机织物上并同时使用真空及冲击热风使其在TAD织物上完全干 燥。纸张的视厚度通过将其放置于一与一千分表接触的压板下测量。 该千分表及压板将试样加压至0.083psi。松密度通过用定量(以g/cm2 表示)除视厚度(以cm表示)来计算。
现在参照附图，一般而言，所阐释内容用于描述本发明的一较佳 实施例且不意欲将本发明限于此。图1及图2分别为一现有技术TAD 织物及一使用该织物干燥的纸张的上表面或纸张侧(PS)表面的照片。 虽然使用现有技术TAD织物制造的纸张确实具有某些压花，但该压花 图案基于一经纱填充度低于100％且纸张侧表面具有短经向跳花的现 有技术织物。高出织物纸侧平面的经向跳花高度根据下式得出：
经向跳花高度(H)＝(0.3至1.5)×h，
其中h为一高出织物纸侧平面上的纬纱的矩形经纱的厚度。所生 成纸张的纸张松密度小于约9.4立方厘米/克(cc/g)。
相反，现参照图3及图4，其分别显示一根据本发明的TAD织物 (一般标记为10)及一在该织物上干燥的纸张(一般标记为20)的俯 视图或纸张侧表面的照片。在图3中，根据本发明构造的TAD织物10 的俯视图显示一具有人字型图案及长经向跳花且经纱填充度为100％ 的纸侧表面。织物10包括一仅由一股经纱形成的单经纱系统，其由大 量与大量纬纱14互成直角布置的经纱12构成，该大量纬纱形成一由 两股纬纱组成的纬纱系统；一股纬纱中的单根纬纱均竖直叠置于另一 股中的纬纱之上。由图4所示的该织物制成的纸张展示了通过纸张与 织物纸张侧的经向跳花及任何亦压紧织物的纸侧纬向跳花接触形成的 压花图案。图5为一用于制造图3所示TAD织物的织造图案平面布置。
在一较佳实施例中，根据本发明构造的TAD织物提供了一其中形 成有斜孔的多层织物，从而产生一基于单经纱系统覆盖率为100％及纬 纱系统覆盖率至少为75％的最大填充度，该纬纱系统由两股其纱线彼 此竖直叠置的纬纱组成，经纱系统与纬纱系统按照一可形成一织物平 面的图案互成直角交织，其中经纱高度保持为高于纬纱相对于织物平 面的高度，且无经纱(除跳花端部的经纱部分外)嵌入纬纱，该织物 具有一高透气性以增加纸张松密度并提供较高的干燥速度且不会对造 纸机运行参数产生不良影响。
具体而言，透气性较佳为至少450cfm(立方英尺·分钟/平方英尺) 或至少为约7300m3/m2/h(立方米/平方米/小时)。
就经纱系统而言，最大经纱填充度通过确定100％经纱填充度并根 据下式得出：
经纱填充度＝(股宽)×(股数)/(单位织物宽度)×100。
美国专利第4,290,209号第2栏及第5,103,874号第4栏进一步讨 论了经纱填充度。类似地，根据同一公式，纬纱填充度较佳至少为75 ％。
应注意，经纱系统与纬纱系统之间的关系对本发明而言极为重要。 更具体而言，在本发明中，经纱以一可在织物纸侧平面提供经向跳花 的织造图案体现于织物平面中。可用于该目的的织造图案或设计包括 人字型图案、花式斜纹、嵌套式菱形及类似图案，其可在使用TAD织 物支撑及运送造纸机TAD区段上的纸时将一预定图案压印于纸张上。 虽然这些织造图案或设计在织物中的具体经纱路径可略有差异，例如， 两条相邻经纱可具有不同的卷曲构形、几何图案及/或尺寸，但较为重 要的是：(a)织物根据一可在织物结构中形成斜孔的预定图案织造， 即，织物设计或织造图案可在织物的PS与MS平面之间的织物结构中 形成斜孔或通路，以使空气可自其中通过；及(b)纬纱应具有足够尺 寸，例如，介于约0.5mm至约1.2mm之间，以使这些纬向跳花高于 织物平面。在造纸机运行期间，当空气通过织物的斜孔(其由织造图 案、经纱填充度和尺寸、纬纱填充度和尺寸共同形成且产生一至少约 为450cfm或至少约为7300m3/m2/h的最小透气性)时，空气主要使网 “贴”于TAD织物的PS表面上并将纸张挤压于织物的PS表面上，从 而在纸张上形成一凸纹花纹，其对应于按照织物纸张侧表面预定图案 布置的纱线跳花。这些跳花(尤其是由经纱形成的跳花)与透气性共 同在纸张上形成使纸张具有松密度的压印。与通常用于造纸机TAD区 段中的现有技术织物相比，根据本发明的织物可制造出松密度增加约 50％至约200％的纸张。通常，根据本发明的织物可与定量为35-45克 /平方米(gsm)(双层薄页纸)及20-25gsm(单层薄页纸)的薄页纸 一起使用；但本发明亦可具有其他应用。
此外，根据本发明的织物构造可在织物结构中提供斜孔，这些斜 孔可形成通路或弧形路径，以使空气穿过纸张，然后穿过织物进入TAD 多孔吸辊中，空气主要将纸张“贴”或挤压于织物纸张侧表面上，从 而用按照一预定图案布置的织物经向跳花压印纸张。经纱与纬纱需在 多层织物的机器侧表面进行一定程度的交织，以保证织物在织物平面 内具有完整性。较为重要的是，经纱必须按一预定织物织造图案布置， 以便通过至少一对布置成竖直叠层(其形成织物厚度)的纬纱间通过， 从而使织物机器侧表面的每一纬纱竖直叠层具有一经向跳花。
另外，织物构造包括一较高的纬向几何图案，即，在多层织物设 计中，选择一相当大的纬纱(尤其当其位于一多层织物中时)截面直 径以提供一高出PS织物平面的经向跳花高度，因而无经纱(除跳花端 部的经纱部分外)嵌入纬纱。这种对织物构造内纬纱尺寸的选择可共 同确保：100％经纱填充度及织物结构内形成的斜孔可在织物平面内产 生一显著的透气性及大量空气通道。应注意，亦可使用一单经纱系统， 其中每一经纱系统包括两条单独的纱线，其以相连方式同时行进以便 相互之间成对叠置且无干扰纱线，从而产生一约200％至220％的经纱 填充度。经纱集群、经纱直径、透气性及织物内的斜孔这些因数可相 互作用，从而在纸张上产生特定的凸纹花纹并可显著增加纸张的松密 度性质且不影响其他造纸机运行参数或其他纸张性质。
在一较佳实施例中，经纱采用尺寸介于约0.25mm×1.10mm至 约0.60mm×2.40mm之间(更佳为约0.33mm×0.66mm)的平 或基本上呈矩形的经纱截面，而纬纱具有尺寸依据所预期织物透气性 而变化的圆形截面。纬纱的截面尺寸较佳介于约0.50mm至约1.20mm 之间。通常，根据本发明的织物亦可掺有耐热聚合纱线，例如聚苯硫 醚(PPS)，以延长织物寿命，当然，使用其他高性能合成纱线可较为 有利。
纸张松密度或比体积可作为密度的倒数加以测量。若使用低压测 量纸张的有效厚度，则松密度定义如下：
$B=\frac{t}{\mathrm{BW}}\times 103({\mathrm{cm}}^3/g)$
其中B＝松密度
t＝有效厚度(mm)
BW＝定量(gsm)
为了量化各种压印织物设计对松密度的影响以评价本发明对于增 加纸张松密度的有效性，一种新的测试方法被开发用于测量有效纸张 厚度。进行该测试时，将纸张样品放置于一平钢压板与一面积略小于 该纸张的2-甲基丙烯酸树脂块之间。使用一千分表(当其与2-甲基丙 烯酸树脂块接触时被设为“0”)来测量有效纸张厚度。
令人吃惊地，根据该测试方法得出，使用本发明制成的纸张的松 密度与现有技术织物相比增加约50％至约200％。更具体而言，如上 所述，松密度的增加与根据本发明构造的TAD织物中的透气性增加相 关。大于约450cfm或至少约为7300m3/m2/h的织物透气性、纬纱直径、 约为100％的经纱填充度及至少约为75％的纬纱填充度、具有长经向 跳花的多层织物织造图案及织物结构内的斜孔这些因素组合在一起并 相互作用，在这些织物性质与纸张松密度增加之间共同产生了令人吃 惊的有利关系，同时亦使纸张具有充分的吸水性及CD拉伸且不影响 造纸机运行参数。
本发明亦进一步提供一种使用本发明TAD织物形成一松密度增加 且具有一预定凸纹花纹的纸张的方法。首先，提供一种用于造低机热 风穿透干燥区段中以协助干燥及运输纸张的TAD织物。如上所述，该 织物包括一多层合成织物，其中形成有斜孔以产生一经纱系统覆盖率 介于约100％至约220％之间及纬纱系统覆盖率至少约为75％的最大 填充度。织物的经纱及纬纱系统按照一形成织物平面的图案基本上互 成直角交织，其中经纱高度保持为高于纬纱相对于织物平面的高度且 无经纱(除跳花端部的经纱部分外)嵌入纬纱中。并且，经纱高度保 持为高于纬纱相对于织物平面的高度且无经纱(除跳花端部的经纱部 分外)嵌入纬纱中也使得经纱高度高于织物纸侧平面，该高度根据下 式得出：
经纱高度(H)＝(0.3至1.5)×h，
其中h为矩形经纱高出织物纸侧平面上纬纱的厚度。并且，该织 物具有一较高的较佳至少约为450cfm或至少约为7300m3/m2/h的透气 性。
然后，在造纸机运行期间，当空气通过织物的斜孔(其由织造图 案、经纱填充度和尺寸、纬纱填充度和尺寸共同形成且产生一至少约 为450cfm或至少约为7300m3/m2/h(立方米/平方米/小时)的最小透 气性)时，其主要使网“贴”于TAD织物的PS表面上并将纸张挤压 于织物的PS表面上，从而在纸张上形成一凸纹花纹，其对应于织物 PS平面的纱线跳花。至少由织物纸侧平面上的经向跳花及织物纸侧平 面上的任何纬向跳花形成的凸起表面与织物透气性共同在纸张上产生 使纸张具有松密度的压印。与通常用于造纸机的TAD区段中的现有技 术织物相比，根据本发明的织物可制造出一松密度增加约50％至约200 ％的纸张。更具体而言，当根据本发明的织物用于定量为35-45克/平 方米(gsm)(双层薄页纸)及20-25gsm(单层薄页纸)的薄页纸时， 所得到的薄页纸的松密度性质与下列因素成比例关系：透气性的增加、 经纱高度或“凸起度”和由织物内斜孔形成的网目及上述因素的相互 作用。
另外，本发明提出一种制造一可使纸张松密度增加并形成一预定 凸纹花纹的TAD织物的方法。首先，提供至少一合成经纱系统，其中 经纱具有一平或基本上呈矩形的尺寸介于约0.25mm×1.10mm至约 0.60mm×2.40mm之间(更佳为约0.33mm×0.66mm)的截面。
然后，将纬纱基本上互成直角引入经纱系统中并与其交织形成一织物 内具有斜孔的织物结构，其中经纱高度保持高于纬纱为相对于织物平 面的高度且无经纱(除跳花端部的经纱外)嵌入纬纱内。并且，经纱 高度保持为高于纬纱相对于织物平面的高度且无经纱(除跳花端部的 经纱部分外)嵌入纬纱中使得产生一根据公式(0.3至1.5)×h得出的 经纱高度，其中h为一矩形经纱高出纬纱的高度。纬纱较佳具有大小 依据所预期织物透气性(至少约为450cfm或至少约为7300m3/m2/h) 而变化的圆形截面，其中截面大小较佳介于约0.50mm至约1.20mm 之间。通常，根据本发明的织物亦可掺有耐热聚合纱线，例如聚苯硫 醚(PPS)，以延长织物寿命，当然，使用其他高性能合成纱线可较为 有利，例如聚醚酮(PEEK)。可将织物热定形及/或进行热处理以使织 物尺寸及造纸机上的织物运行性质保持稳定。例如，图5所示为某些 用于确立可限制经纱嵌入纬纱中的经纱与纬纱交织方式的织造图案。 类似地，如上所述，图6及9为显示织物的PS俯视图的照片并阐释了 其他根据本发明构造的特征与图3织物图案类似的织物图案。如上所 述，图7及10分别显示了用图6及9的织物图案干燥的纸张的照片； 自纸张表面上可明显看出织物纸侧平面上织物跳花的压印。最后，图8 及11分别阐释了图6及9织物图案循环的织造图案示意图。
本发明亦进一步关于一种制造一用于造纸机热风穿透干燥机区段 以使纸张厚度增加并形成一预定凸纹花纹的工业织物的方法，其包括 下列步骤：
提供一经纱及纬纱系统；
根据一预定图案使经纱与纬纱交织，其中：
a)经纱及纬纱系统均由至少一股纱线构成并根据一可形成一纸侧 平面及一机器侧平面且使每股组成纱线在整个织物中均竖直叠置对准 的预定图案相互交织；
b)各股经纱与纬纱交织以在织物内形成斜孔；
c)织物透气性至少约为7300m3/m2/h；
d)经纱填充度至少为100％；
e)纬纱填充度至少为75％；
f)所选预定图案应可使至少一股经纱与至少一股纬纱交织，以便 形成可穿过纸侧平面中的至少两条纬纱且无交织的经向跳花；及
g)经向跳花高出平面的高度约为(0.3至1.5)×h，其中h为纱线 厚度；及
在织物中形成一可缝合区域，以使织物可安装于一造纸机热风穿 透干燥机区段上并在其上形成一连续织物环。
所属技术领域的技术人员在阅读上述阐释内容后可联想到某些修 改形式及改良形式。例如，本发明TAD织物通过提供可实现TAD的 稳定运行的机械性质、透气性及纸侧表面构形的一组合来克服现有技 术织物的缺陷并同时可提高干燥速度及纸张厚度。与现有技术织物相 比，本发明织物的另一实用的优点为其可如许多造纸机TAD区段所要 求用针或交织盘形接缝制造。为了简明及清楚起见，所有修改形式及 改良形式均未在本文中列出，但其均以适当方式包括于下列权利要求 范围内。
实例
为进一步阐释本发明，如上述图3-11下所示根据本发明(具体而 言按照三种标记为12-7A、6HB-4HT及D94的TAD织物设计)构造 三个替代较佳实施例实例。本发明的12-7A实施例以12综织造；在该 设计中，纸侧压印图案为一每5条纸侧纬纱重复一次的横向(CD)人 字型图案。本发明的6HB-4HT实施例以6综织造；在该设计实例中压 印图案为一MD人字型图案，其中在一图案中6条经纱中有5条浮于 至少3条纸侧纬纱上。本发明的D94实施例以6综织造；该设计的纸 侧压印图案为一破斜纹组织，其中循环图案中的每条经纱均浮于3条 纸侧纬纱上。
测量并记录下织物透气性及经向跳花高度或“经纱凸起度”。将 这些织物用于干燥纸张样品并测量且记录下所得到的纸张松密度值， 如下表1中所示。织物性质透气性与经向跳花之间的关系与织物内基 于所选设计的斜孔相互作用，共同产生一成正比例增加的纸张松密度。
表1 样品标 识符   织物设计   织物透气性   (cfm/ft2)   织物透气性   (m3/m2/h) 织物经向 跳花高度   (mm) 所得纸张   松密度   (cc/g) 实例1   12-7A     570     9250     0.13     10.8     630     10220     0.31     12.6     660     10710     0.43     13.9 实例2   6HB-4HT     580     9420     0.24     13.4     685     11120     0.37     17.1 实例3   D94     615     10000     0.29     9.9     660     10710     0.40     11.1
另外，对于上述实例1、2及3中的每一织物而言，其中结合织物 内基于所选设计的斜孔显示了与织物性质透气性之间的直接关系；特 定而言，如下图1所示，当透气性增加时纸张松密度亦成比例增加。
                                            图1

相关申请案的交叉参照
本专利申请案作为一非临时专利申请案申请并主张优先于下列美 国临时专利申请案申请日期的权利，其作为本案之依据且其全文以引 用方式并入本案中：
于2001年7月9日申请的发明名称为“多层热风穿透干燥机织物” 的美国临时申请案第60/304,063号。