DE2435376C2

DE2435376C2 - Papiermaschinenfilz

Info

Publication number: DE2435376C2
Application number: DE2435376A
Authority: DE
Inventors: Eugene Zoltan East Greenbush N.Y. Fekete
Original assignee: Huyck Corp Rensselaer Ny Us
Current assignee: Huyck Corp Rensselaer Ny Us
Priority date: 1971-07-13
Filing date: 1974-07-23
Publication date: 1984-09-27
Also published as: NL7408972A; AU7148274A; AT326379B; NL7209556A; GB1401542A; GB1481706A; CA1005668A; US3884169A; ATA593572A; DE2134853A1; FR2240318A1; CH540763A; FR2145656A1; FR2145656B1; DE2435376A1; FR2240318B1; US3928699A

Description

schlechte Entwässerung. Ferner sind auch bei dem Papiermaschinenfilz gemäß der US-PS 36 64 905 die Fasern der einzelnen Schichten im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Papiermaschinenfilz mit mehreren Faserschichten zu schaffen, der sich in allen Anwendungsfällen durch Markierungsfreiheit und gute Auspressung der Papierbahn einerseits sowie hohe Entwässerungsleistung andererseits auszeichnet

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angeführten Merkmale gelöst Die Unteransprüche kennzeichnen zweckmäßig weitere Ausbildungen.

Aus der Rltrationstechnik ist es zwar bekannt, bei der Herstellung von Nadelfilzen aus Fasern einen Wirrfaserfilz zu bilden und zu vernadeln. Diese Nadelfilze sind jedoch für Papiermaschinenfilze unbrauchbar, weil die Oberflächenfasern nicht fein genug sind, der Durchflußwiderstand infolge der durch das Nadeln erzielten Verdichtung relativ hoch ist und weil keine ausreichende Formstabilität in Längs- und Querrichtung des Filzes erreicht werden kann.

Dadurch, daß für die Oberflächenfaserschicht eine extrem feinfaserige Schicht mit besonders dünnen Fasern gewählt wird, ergibt sich eine besonders weiche Abpolsterung und eine gleichmäßige Druckverteilung, die eine gute Entwässerungsleistung und eine weitgehende Freiheit von Markierungen auf der Papieroberfläche zur Folge hat Würden jedoch alle Schichten des Filzes so feinfaserig ausgebildet werden, wäre praktisch keine Entwässerungsleistung mehr erzielbar, da ein so feinfa seriger Filz insbesondere unter einer Druckbelastung für Wasser annähernd undurchlässig würde. Erfindungsgemäß ist daher als untere Faserschicht die wesentlich gröbere, im wesentlichen inkompressible Schicht vorgesehen, die auch unter der Druckbelastung eine große Durchlässigkeit bzw. einen geringen Durchflußwiderstand weitgehend aufrechterhält Dadurch, daß die Fasern in den einzelnen Schichten jeweils nach allen Seiten wirr angeordnet sind, erhält man eine allseitig abgestützte, selbsttragende Gitterstruktur, die auch unter Druckbelastung die Ausbildung von Hohlräumen gewährleistet Dies gilt insbesondere auch für die feinfaserige Oberflächenschicht Zudem ist diese Schicht relativ dünn ausgebildet so daß das Wasser diese an sich schwer wasserdurchlässige Schicht relativ leicht durchdringen kann. Anschließend gelangt das Wasser in den Bereich der großen, im wesentlichen inkompressiblen unteren Faserschicht mit hohem Hchlraumvolumen, welches einen guten Abfluß des Wassers gewährleistet Trotz der geringen Dicke der polsternden feinfaserigen Oberflächenschicht ist diese ausreichend weich abgestützt, da die gröbere Faserschicht etwa im Gegensatz zur Abstützung ejner so dünnen Faserschicht durch ein Gewebe eine relativ so weiche Abstützung gewährleistet, daß keinerlei Druckstellen durch die Oberflächenfaserschicht hindurch spürbar sind.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 einen Teilschnitt durch einen Papiermaschinenfilz,

Fig.2 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Teilschnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1.

Der in F i g. 1 dai gestellte Papiermaschinenfilz 10 gemäß der Erfindung weist eine Oberflächenfaserschicht 12 und eine untere Faserschicht 14 auf. In Fig. 1 ist außerdem ein Grundgewebe 16 dargestellt, das gegebenenfalls bei der Realisierung der Erfindung verwendet werden kann. Bei der Papierherstellung befindet sich die Papierbahn auf der nach außen liegenden Oberfläche der Oberflächenfaserschicht 12.

Das Grundgewebe 16 gemäß Fi g. 1 kann ein gewebtes oder ein nichtgewebtes Gebilde sein, beispielsweise eine »kompressible-inkompressible« Konstruktion z. B. gemäß der US-Patentschrift 32 14 327, ein perforiertes

ίο Kunststoffband etwa gemäß der US-Patentschrift 32 14 331, ein nichtgewebtes, füllungsloses Gebilde etwa gemäß der US-Patentschrift 33 92 079 oder eine andere auf dem Gebiet der Papiermaschinenfilze an sich bekannte Konstruktion. Ein solches Grundgewebe kann üblicherweise angewandt werden, weil es dem Papiermaschinentuch strukturelle Festigkeit und Stabilität verleiht Das Grundgewebe kann dabei nach einem beliebigen von zahlreichen an sich bekannten Verfahren hergestellt werden. Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungcform besteht das Grundgewebe 16 aus miteinander verwebten Garnen, wobei ebige Garne 18 in Maschinen-Querrichtung, d. h. unter einen: rechten Winkel zur Bewegungsrichtung des Papiermaschinenfilzes bei seiner Verwendung in einer Papiermaschine, und andere Garne 19 in Maschinenlauf- oder -längsrichtung angeordnet sind. Bei Verwendung eines solchen Grundgewebes beim erfindungsgemäßen Papiermaschinenfilz kann es in gewissen Fällen vorteilhaft sein, wenn dieses Grundgewebe, wie noch näher erläutert werden wird, eine gewisse Kompressibilität besitzt

Die untere Faserschicht 14 kann vorzugsweise aus Fasern 15 beliebiger bekannter Zusammensetzung bestehen, einschließlich Naturfaser, wie Wolle, doch besteht sie vorzugsweise vollständig oder teilweise aus synthetischem Material, wie Nylon, Dacron usw. Hierbei besitzen diese Fasern im Vergleich zu den für die Herstellung der Oberflächenfaserschicht verwendeten Fasern einen vergleichsweise großen Durchmesser, von 47 Mikron oder mehr, so daß sie, große Zwischenraumbereiche 17 bilden. Die Fasern der Unterschicht werden vorteilhaft entsprechend ihrer Steifheit bzw. »Starrheit« gewählt, d. h. im Hinblick auf ihre Fähigkeit, einer Biegung bzw. Deformation an den Faserüberkreuzungspunkten zu widerstehen, da hierdurch ihre Fähigkeit, ein noch zu erläuterndes halbstarres Gittsrgefügs zu bilden, verbessert wird.

Die Fasern 11 der Oberflächenfaserschicht können ebenfalls vorteilhaft aus einer großen Vielzahl von Materialien bestehen, einschließlich Naturfasern, wie WoI-Ie, oder Kunstfasern, wie Nylon, Dacron und dgl., oder aus Kombinationen dieser Materialien. Die Oberflächenfaserschicht 12 besteht dabei vorzugsweise aus Fasern 11, die im Vergleich zu den Fasern der unteren Fastrsehicht verhältnismäßig fein sind und einen kieinen Durchmesser von keinesfalls mehr als 27 Mikron besitzen. Bei der Verwirklichung der Erfindung muß das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Oberflächenfasern und dem Durchmesser der die untere Faserschicht 14 bildenden Fasern mindestens 1 :1,75 betragen, d. h. der Durchmesser der die untere Faserschicht 14 bildenden Fasern muß um mindestens etwa das 1,75fache größer sein als der Durchmesser dar die Oberflächenfaserschicht 12 bildenden Fasern. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Durchmesser der l'nterschichtfasern beispielsweise um das 2,8fache größer als derjenige der Oberflächenschiclnfasern.
Die vorteilhafte Wirkung des erfindungsgemäß aus-

gebildeten Papiermaschinenfil7.es zeigt sich deutlich aus dem nachstehenden Beispiel.

Es wurde ein Grundgewebe mit vierbindiger Atlasbindung gewebt, das beim fertigen Papiermaschinenfilz etwa 63 Fäden/cm in Maschinenlaufrichtung und 5,5 Fäden/cm in Maschinenquerrichtung enthielt. Die in Maschinenlaufrichtung verlaufenden bzw. Längsfäden bestanden aus einem Nylon-Stapelfaserspinngarn aus 0,19 g/m NyIcn-Stapelfasern mit 342 Drehungen pro Meter. Die in Maschinenquerrichtung verlaufenden bzw. Querfäden bestanden aus 039 g/m Nylon-Stapelfasern mit 181 Drehungen pro Meter. Das Fertiggewicht des Grundgewebes betrug etwa 373 g/m².

Der Grobfaseranteil der unteren Faserschicht bestand aus Polyesterfaser von etwa 51 Mikron Durchmesser und 76.2 mm Länge. Dieses Material wurde in drei Lagen bzw. Schichten mit jeweils einem Gewicht von 193,2 g/m² auf die Oberfläche des Grundgewebes auf genadelt

Die mit der Papierbahn in Berührung kommende Schicht wurde aus feinen Nylonfasern von etwa 12 Mikron Durchmesser und 38,1 mm Länge hergestellt. Diese Schicht wurde in einer einzigen Lage mit einem Gewicht von 152,4 g/m² mit der Oberseite des Großfasergebildes vernadelt.

Die gesamte Konstruktion wurde sodann genadelt, bis der gewünschte Grad der Gewebefestigkeit erreicht war. Der fertige Papiermaschinenfilz besaß ein Gewicht von 1105,0 g/m². Dieser Papiermaschinenfilz wurde in der zweiten Presse-Versuchspapiermaschine, bei der die filzberührte Oberfläche der Unterwalze mit Nuten versehen ist, zur Herstellung von gebleichtem Kraftpapier mit einem Gewicht von 65 g/m^J in einem in der folgenden Tabelle angegebenen Bereich variierender Geschwindigkeiten und Pressenbelastungsbedingungen erprobt Dabei wurde ein Leistungsvergleich dieses Papicmiaschincniüzcs nut einen; Vergleichst angestellt, der ein in vierbindiger Atlasbindung gewebtes Grundgewebe mit etwa 531 Fäden/cm in Längsrichtung und 4,72 Fäden/cm in Querrichtung beim fertigen Filz aufwies. Die in Maschinenlaufrichtung verlaufenden bzw. Längigarne bestanden aus einem zweidrähtigen Nylon-Stapelfaserspinngarn aus 038 g/m Nylon-Stapelfasern mit 342 Drehungen pro Meter. Die Quergarne bestanden aus 036 g/m Nylon-Stapelfasern mit 200 Drehungen pro Meter. Das Endgewicht des Grundgewebes betrug etwa 398 g/m². Der Vergleichsfilz war mit einem Grobfaserabschnitt versehen, dessen Konstruktion derjenigen der unteren Faserschicht des vorher beschriebenen, erfindungsgemäßen Papiermaschinenfilzes entsprach, doch wies oer Vergieichsfilz nicht die aus feinen Fasern bestehende, mit der Papierbahn in Berührung kommende Schicht auf. Der aus Polyesterfasern von etwa 51 Mikron Durchmesser und 76,2 mm Länge bestehende Grobfaserschnitt des Vergleichsfilzes wurde dann in fünf Schichten mit jeweils einem Gewicht von 152,4 g/m² mit der Oberseite des Grundgewebes vernadelt Das Gesamtgewicht dieses Filzes betrug 1105,0 g/m². Dabei wurde bereits vorher festgestellt, daß die geringfügigen Unterschiede in der Konstruktion der Grundgewebe und der Grobfaserabschnitt die Versuchsergebnisse nicht wesentlich beeinflussen würden. Aus diesem Grund kann ohne weiteres angenommen werden, daß innerhalb der Grenzen des Versuchs jeder Leistungsunterschied dem aus der feinen Schicht und der groben Schicht bestehenden Aufbau des erfindungsgemäßen Papiermaschinenfilzes zugeschrieben werden Es wurden fo'gende Versuchsergebnisse erzielt: Maschinengeschwindigkeit 533 m/min

	Pressen	Entwässe	Prozentsatz
	belastung	rungs-	an Feuchtig
	kg pro cm	leistung	keit im Filz
	Breite	(g/m²)
	(linear)
Prüffilz	30,4	9,1	183
	393	12,0	193
	50.0	143	20.4
	623	163	22,4
Vergleichsfilz	31.2	4,4	39.2
	38.4	5.6	40,2
	46,4	7.7	42,6
	53,6	9.0	45.0

Aus den vorstehenden Daten ist klar ersichtlich, daß bei vorgegebener Pressen belastung und Maschinengeschwindigkeit die Entwässerungsleistung des erfindungsgemäß hergestellten Prüffilzes in den meisten Fällen nahezu doppelt so groß ist wie diejenige des Vergleichsfilzes, während der Prozentsatz der im Prüffilz zurückgehaltenen Feuchtigkeit (der eine Funktion des Wirkungsgrades darstellt mit dem das Wasser dem Filz in Vorbereitung auf den nächsten Pressenzyklus entzogen werden kann) in den meisten Fällen weniger als die Hälfte des entsprechenden Werts beim Vergleichsfilz betrug.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 durch "den Filz hindurch nicht voll befriedigen kann. Patentansprüche: Darüber hinaus dürften bei den aus der Literaturstelle »Sieb und Filz« bekannten Filzen die Fasern des Vlieses

1. Papiermaschinenfilz mit mehreren Faserschich- im wesentlichen horizontal ausgebildet sein, da angegeten, wobei an der Papierseite des Fuzes feinere Fa- 5 ben ist, daß die Fasern des Vlieses beim Nadeln aus der sern und unter diesen gröbere Fasern angeordnet horizontalen in eine vertikale Lage gebracht werden, sind, dadurch gekennzeichnet, daß Die Menge der in die vertikale Lage gebrachten Fasern

ist jedoch von der Intensität des Nadelvorganges ab-

a) die Faserschichten (12,14) Wirrfaservliese (11, hängig, so daß bei anzustrebendem geringem Aufwand i5)sind, ίο für die Vernadelung nur ein vergleichsweise kleiner Teil

b) die Fasern (11) der Oberflächenschicht (12) ei- aus der horizontalen Lage in die vertikale Lage genen Durchmesser von maximal 27 Mikron ha- bracht wird. Wenn daher zur Erzielung einer möglichst ben, weitgehenden Markierungsfreiheit ein vergleichsweise

c) die Fasern (15) der unteren Faserschicht (14) feinfaseriges Vlies verwendet wird, dessen Fasern übereinen Durchmesser von mehr als 47 Mikron ha- 15 wiegend auch noch horizontal ausgerichtet sind, so sinkt ben, durch diese bevorzugte Ausrichtung die Durchlässigkeit

d) die Dicke der Oberflächenfaserschicht (12) we- und damit die Entwässerungsleistung noch weiter, so niger als'/3 der Gesamtdicke des Papiermaschi- daß die Nachteile des vorstehend geschilderten Komnenfilters (10) beträgt, und premisses zwischen Markierungsfreiheit und guter Aus-

e) die einzelnen Faserschichten (12,14) miteinan- 20 pressung der Papierbahn einerseits sowie Entwässeder verbünden sind. rungs- oder Abflußleistung andererseits doch stärker zu

Tage treten.

2. Papiermaschinenfilz nach Anspruch 1, dadurch Aus der US-PS 33 92 079 ist es bekannt, einen Papiergekennzeichnet, daß die untere Faserschicht (14) mit maschinenfilz aus mehreren Faserschichten herzusteieinem Grundgewebe (16) verbunden ist 25 len, wobei die obere, mit der Papierbahn in Berührung

stehende Schicht aus feinen Fasern besteht, während die darunterliegende Schicht aus Fasern gebildet wird, die einen größeren Durchmesser als die Fasern der Oberflächenfaserschicht besitzen. Die beiden Faserschichten

30 sind miteinander vernadelt und befinden sich beiderseits

einer nicht gewebten Grundschicht, mit der sie verbunden sind.

Die Fasern der oberen und unteren Faserschicht sind jeweils in einer Richtung ausgerichtet Dadurch, daß die 35 Fasern der beiden Faserschichten jeweils in einer Rich-Die Erfindung betrifft ein Papiermaschinenfilz mit tung ausgerichtet sind, wird keine allseitige Abstützung mehreren Faserschichten. der Fasern erhalten, so daß die Faserschichten relativ

Bei den herkömmlichen Filzen dieser Art (Karl Keim elastisch sind. Die Auspressung der Papierbahn ist bei »Sieb und Filz«,

3. Auflage, S. 59) besteht das Problem, Anwendung des bekannten PapieriUASchinenfilzes dadaß eine markierungsfreie Abstützung der Papierbahn 40 durch nur begrenzt

ein vergleichsweise feinfaseriges Vlies voraussetzt, des- Die obere, aus feinen Fasern bestehsnde Faserschicht

sen Durchlässigkeit bei der Druckausübung zur Entwäs- ergibt zwar eine weiche Abpolsterung und eine gleichserung relativ gering ist, so daß kein ausreichender Was- mäßige Druckverteilung, die eine gute Entwässerungsserabfluß gewährleistet werden kann. Wird andererseits leistung und auch eine weitgehende Freiheit von Mardas Vlies so groß und steif ausgebildet, daß auch bei 45 kierungen auf der Papieroberfläche zur Folge hat Die Druckbelastung eine ausreichende Durchlässigkeit für Entwässerungsleistung ist in bestimmten Fällen infolge den Wasserabfluß zur Verfügung steht, so ist auch die der Kapillarwirkung der feinen Fasern ausreichend, sie Abpolsterung der Papierbahn entsprechend rauh und ist aber für den allgemeinen Einsatz eines solchen Pawird die angestrebte Markierungsfreiheit wieder stark piermaschinenfilzes verbesserungsbedürftig,
gefährdet. Insbesondere aber zeigt sich, daß bei einem 50 Aus der DE-OS 19 58 335 ist ebenfalls ein Papiermasehr groben, rauhen Vlies durch die punktförmige oder schinenfilz aus mehreren Faserschichten bekannt wobei linienförmige, im Abstand voneinander liegende Aufla- auch bei diesem bekannten Papiermaschinenfilz die Fage der einzelnen groben Fasern eine sehr ungleichmäßi- sern der einzelnen Schichten jeweils in einer Richtung ge Druckverteilung und dadurch ein nur unbefriedigen- ausgerichtet sind. Über die Zusammensetzung und Dikdes Auspressen der Papierbahn gewährleistet ist, das 55 ke der einzelnen Faserschichten ist in der DE-OS mit dsr Entstehung von Markierungen einhergeht; an 19 58 335 nichts offenbart

den Auflagestellen wird das Wasser sehr weitgehend Aus der US-PS 36 64 905 ist es ebenfalls bekannt,

aus der Papierbahn herausgedrückt, während in den einen Papiermaschinenfilz aus mehreren Faserschichten Zwischenräumen kaum eine Druckeinwirkung erfolgt herzustellen, wobei die einzelnen Schichten aus Fasern und daher die Papierbahn mit Wasser weitgehend voll- eo unterschiedlicher Stärke bestehen. Nachteilig bei dem gesaugt zurückbleibt. Papiermaschinenfilz gemäß der US-PS 36 64 905 ist je-

Daher ist bei den bekannten Filzen gemäß der ge- doch, daß die äußeren, mit der Papierbahn in Berührung nannten Literaturstelle »Sieb und Filz« bezüglich der kommenden Faserschichten aus groben Fasern beste-Grobheit und Kompressibilität des Filzes stets ein Korn- hen, während die inneren Schichten aus feinen Fasern promiß zu schließen, der entweder hinsichtlich der Mar- 65 bestehen. Dadurch erhält man genau die Nachteile, die kierungsfreiheit und vollständigen Entwässerung der im allgemeinen bei Papiermaschinenfilzen vermieden Papierbahn oder hinsichtlich der einwandfreien Ablci- werden sollen, nämlich die Entstehung von Markieruntung des aus der Papierbahn ausgepreßten Wassers gen, eine ungleichmäßige Druckverteilung und eine