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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen bei Gewebenähten und
insbesondere, aber nicht ausschließlich, bei Gewebenähten, die
beim Fügen
von Papiermaschinenbespannungen verwendet werden.
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In
einem Gewebetuch für
genahtete Papiermaschinenbespannungen werden die Kettfäden an den
jeweiligen Querenden des Tuchs in der Regel in das Gewebe rückgewebt,
so dass sich an den Enden jeweils Schlaufen bilden, wonach die geschlauften Enden
zueinander derart angeordnet werden, dass die Schlaufen sich verzahnen
und ein Schließdraht durch
die verzahnten Schlaufen gesteckt wird, um die Enden lagefixiert
zu verbinden und das Gewebe in eine Endlosform zu bringen.
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Die
Nahtregion besitzt einen größeren Hohlraumbereich
als der Rest der Gewebes, wodurch es in diesem Bereich zu einer
Entwässerungsdifferenz kommt,
die zu einer Markierung der Papierbahn führen kann. Wenn das Gewebe
als Grundgewebe in einem Pressfilz verwendet wird, wird auf das
Grundgewebe darüber
hinaus eine Vliesschicht aufgenadelt, die jedoch im Bereich der
Naht weniger fest verankert ist. Der Hohlraumbereich in der Nahtregion
führt außerdem zu
einer höheren
Luftdurchlässigkeit
und das bedeutet, dass beim Passieren eines Saugkastens dieser Nahtbereich
eventuell tiefer in den Entwässerungskasten
hineingesaugt wird als der Rest des Gewebes, wodurch der Verschleiß im Nahtbereich
erhöht
und die Haftung des Vlieses am Basistuch weiter vermindert wird.
Der Hohlraumbereich wird beim Durchgang durch einen Pressspalt außerdem stärker komprimiert
und diese Differenz in der Zusammendrückbarkeit erhöht die Markierungsneigung
der Papierbahn. Die Hohlraumbereiche bedingen ferner eine erhöhten Wasserfluss
im Pressspalt, was zu einer Wasserzeichnung der Papierbahn führt.
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Zur
Minderung dieser Probleme wurden probeweise verschiedene Verfahren
angewendet, um den Verschleißwiderstand
der Naht durch die Anwendung von Gittereinlagen und die Behandlung
mit Klebemitteln zu erhöhen.
Dabei stellte sich jedoch heraus, dass durch diese Behandlungen
die Durchlässigkeit
im Nahtbereich vermindert wird und dies infolge der Entwässerungsunterschiede
im Nahtbereich zur unerwünschten
Markierung der Papierbahn führen
kann. Ferner kann sich durch die Behandlung die Steifigkeit erhöhen. Durch
die höhere
Steifigkeit und die Durchlässigkeitsdifferenz
kann es zum Pressenabprall und zu einer erhöhten Verfüllneigung kommen. Außerdem liegt
bei diesen Verfahren das Hauptproblem darin, wie ortsgenau sich
die Gittereinlage bzw. das Klebemittel einbringen lässt.
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Ein
weiter Ansatz zur Lösung
dieses Problems ist in der Internationalen Patentanmeldung Nr. WO
92/11412 (Nordiskafilt AB) beschrieben, wo während des Webens der Papiermaschinenbespannung ein
Multifilamentfaden in Leinwandbindung in die Schlaufenfäden eingewebt
wird, um die Naht zu verstärken
und die Durchlässigkeitsdifferenz
im Nahtbereich zu vermindern. Zur abschließenden Ausbildung der Papiermaschinenbespannung
wird das so hergestellte Gefüge
daraufhin einer Wärmebehandlung
unterzogen. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die
Einbringung des verbindenden Schließdrahtes behindert wird, da
der Multifilamentfaden in denjenigen Teil innerhalb der Schlaufe
eingewebt wird, durch die der Schließdraht geführt wird. Ferner schließt die abschließende Thermofixierbehandlung die
Verwendung eines niedrigschmelzenden Multifilamentfadens zum Weben
der Schlaufen aus, da ein solcher Faden während des Thermofixiervorgangs schmelzen
würde.
Das Einnähen
des Fadens nach der Thermofixierung ist so zeitaufwändig, dass
dies wirtschaftlich nicht machbar ist.
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Ferner
ist aus WO 00/12813 ein gewebtes Papiermachertuch mit offenen Enden
bekannt, welches an den jeweiligen Gewebeenden eine Vielzahl von
Nahtschlaufen umfasst. Eine Nahtzone befindet sich jeweils am Ende
des Gewebes zwischen den Nahtschlaufen. Gemäß WO 00/12813 wird in die Nahtzone
mindestens ein zusätzlicher
Querfaden eingebracht, um einen größerflächigen Kontakt zur besseren
Haftung des Vlieses in der Nahtzone zu gewährleisten.
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EP 0 341 042 A2 offenbart
eine verlängerte Schlaufenkonstruktion,
ausgebildet durch ein bogenförmiges
Teilstück,
welches das freie Ende der Schlaufe definiert, und benachbarte kreuzende
Teilstücke,
die in einem Wiederholungsmuster mit dem Gewebekörper verwebt sind. Gemäß
EP 0 341 042 A2 liegt
das bogenförmige
Teilstück
der Nahtschlaufe vertikal zu einer durch die horizontale Gewebe-Ebene
verlaufenden Ebene, währenden
die kreuzenden Teilstücke
in einem Bereich von 15% zur Senkrechten der horizontalen Ebene
stehen.
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Ein
Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nahtverschleißrate zu
verzögern und
eine gegenüber
dem verbleibenden Gewebe höhere
Gleichmäßigkeit
des im Nahtbereich wirkenden Wasserdrucks zu gewährleisten.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung einer Gewebenaht in einem als Papiermaschinenbespannung
zu verwendenden Gewebetuch zur Verfügung gestellt, bei dem das
Gewebe an den Gewebe-Querenden jeweils Schlaufen für die gegenseitige Verbindung
durch einen Schließdraht
zur Erzielung eines Endlosgewebes aufweist, mit den enthaltenen Verfahrensschritten
der Zusammenführung
der beiden Enden in eine verzahnte Anordnung, Einführung eines
Schließdrahtes
in die verzahnten Schlaufen, Thermofixierung der Grundfäden und
der Schlaufen des Gewebes, Einführung
mindestens eines Füllfadens
in ausgewählte
Hohlraumbereiche der Schlaufen angrenzend an den Schließdraht,
wobei mindestens ein Teil des Füllfadens
eine niedrigschmelzende Komponente aufweist, Anbringung mindestens
einer Vliesschicht an der Naht durch Vernadelung sowie erneuter
Thermofixierung, um den Füllfaden
mindestens teilweise zu schmelzen und so zu verformen, dass er im
Wesentlichen die Form der Hohlraumbereiche am Schließgelenk
annimmt sowie die Fasern des in die Hohlräume genadelten Vlieses und
die angrenzenden Fäden
des Gewebes bindet.
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Durch
das nachträgliche
Einbringen und anschließende
Schmelzen des Füllfadens
kann das Füllmaterial
in die Hohlraumbereiche einfließen
bzw. durch entsprechende Verformung die Form der Hohlraumbereiche,
einschließlich
der Wellenbereiche zwischen den verzahnten Schlaufen, annehmen und so
die Gleichförmigkeit
des Gewebes erhöhen,
was eine gleichmäßigere Entwässerung
und eine Verminderung des Abpralleffektes mit einem demzufolge verbesserten
Markierungsverhalten gestattet. Ferner werden Fasern des in den
Füllfaden
eingenadelten Vlieses im Füllfaden
eingekapselt, was eine verbesserte Verankerung des Vlieses im Nahtbereich
bei entsprechend vermindertem Verschleiß der Vliesschicht bewirkt,
wodurch die mögliche
Markierung des darauf transportierten Papiers vermindert wird. Durch
entsprechende Auswahl der Massen- und Schmelzkennwerte des Füllfadens
können
die Durchlässigkeits-
und Komprimiereigenschaften des Fadens im Nahtbereich so kontrolliert
und gesteuert werden, dass sie den Eigenschaften des restlichen Gewebes
näher kommen.
Die Auswahl der Fadengröße richtet
sich nach der Größe der den
Füllfaden aufnehmenden Öffnung,
welche vom Durchmesser der Kett- und Schussfäden abhängt.
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Vorzugsweise
wird die niedrigschmelzende Komponente des Füllfadens so gewählt, dass
ihr Schmelzpunkt unter dem Schmelzpunkt des Gewebes liegt. Das bringt
den Vorteil, dass der spätere Schmelzschritt
des Verfahrens bei einer Temperatur erfolgen kann, die unter dem
Schmelzpunkt des Gewebes liegt, so dass mit dem Schmelzen des Füllfadens
zur Formanpassung an die Hohlraumbereiche keine weitere Schmelzung
und Verformung des Gewebes einhergeht.
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Das
Papiermachertuch kann gewebt und die Schlaufen durch das Rückweben
freier Kettfäden
gebildet werden bzw. können
die Schlaufen separate Nahtwendeln sein, die über einen Haltefaden in das Tuch
eingebunden werden.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gewebe zur Verwendung
als Papier-maschinenbespannung zur Verfügung gestellt, welches eine
Naht beinhaltet und an den Gewebe-Querenden jeweils Schlaufen aufweist,
die zur Ausbildung der genannten Naht und Endlosfügung des
Gewebes gegeneinander verzahnt und über einen Schließdraht miteinander
verbunden werden, wobei die Naht außerdem innerhalb ausgewählter Hohlraumbereiche
der Schlaufen angrenzend an den Schließdraht mindestens einen Füllfaden
enthält,
der mindestens zum Teil eine niedrigschmelzende Komponente beinhaltet,
wobei der niedrigschmelzende Füllfaden
nach erfolgter Thermofixierung der Naht so schmelzverformt wurde,
dass er im Wesentlichen die Form dieser ausgewählten Hohlraumbereiche annimmt.
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Vorzugsweise
liegt der Schmelzpunkt der niedrigschmelzenden Komponente des Füllfadens unter
dem Schmelzpunkt des Gewebes.
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Das
Gewebe, in welchem die Naht ausgebildet wird, enthält mindestens
ein mit dem Gewebe vernadeltes Faservlies, wobei mindestens einige
Fasern des Nadelvlieses durch den Füllfaden gebunden werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
hat der Füllfaden
eine Feinheit von 1778 dtex (1600 Denier – 1 Denier definiert die Masse
von 9000 m Garn in Gramm), vorzugsweise hat die niedrigschmelzende
Komponente einen Schmelzpunkt von bis zu 140°C.
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Untersuchungen
haben ergeben, dass der Einsatz eines Füllfadens mit einer niedrigschmelzenden
Komponente die Einfachheit des Nahtbildungsprozess erheblich verbessert.
Die genadelten Vliesfasern werden von den geschmolzenen und umgeformten
bzw. verformten Füllfäden fest
am Platz gehalten und zwar auch dann, wenn die Naht vor dem Einbau
geöffnet
wird, da die Form der Füllfäden der Form
der Schlaufen der gegenüberliegenden
Seite entspricht.
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Dadurch
bleibt ein offener Kanal erhalten, der die Durchführung des
Schließdrahtes
erleichtert. Die geschmolzene Faden/Faser-Masse sitzt dicht und
fest am Fuß einer
jeden Schlaufe, wodurch jeder einzelne Schlaufenfuß ortsfest
gehalten wird und die Biegesteifigkeit der Schlaufen sich drastisch
erhöht.
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Ferner
beinhaltet der Füllfaden
eine niedrigschmelzende Komponente, deren Schmelzpunkt unter dem
Schmelzpunkt des Gewebes liegt, in welches der Faden einzubringen
ist.
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Der
Füllfaden
könnte
in Form eines Monofilamentgarns, der zu 100 % aus niedrigschmelzendem Material
besteht, bzw. alternativ dazu in Form eines Bikomponentengarns vorgesehen
werden, in dem der Fadenmantel die niedrigschmelzende Komponente
bildet.
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Der
Füllfaden
könnte
alternativ dazu Multifilamente enthalten, von denen mindestens einige
die niedrigschmelzende Komponente bilden, und kann mindestens einige
Bikomponentenfilamente enthalten, in denen der Mantel die niedrigschmelzende Komponente
bildet.
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Der
Füllfaden
könnte
ein Spinnfasergarn sein und Bikomponenten-Stapelfasern enthalten,
bei denen der Mantel die niedrigschmelzende Komponente bildet. Das
Spinnfasergarn kann alternativ bzw. zusätzlich dazu Stapelfasern beinhalten,
von denen mindestens einige die niedrigschmelzende Komponente beinhalten.
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Die
Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen
beispielhaft beschrieben:
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1 ist
eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung der Aufbaus
einer gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung realisierten Naht vor der Einbringung von niedrigschmelzenden
Füllfäden;
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2 ist
eine Ansicht in Anlehnung an 1 zur Darstellung
der vollständig
ausgebildeten Naht nach erfolgter Einbringung der niedrigschmelzenden Füllfäden, erfolgter
Vernadelung einer Vliesschicht und anschließender Schmelzung des niedrigschmelzenden
Füllfadens;
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3 ist
ein mikroskopisches Videobild und zeigt die fertiggestellte Naht
aus 2, aber nach Entfernung des Schließdrahtes;
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4 ist
ein Säulendiagramm
zur Darstellung des prozentualen Anstiegs der Durchlässigkeit im
Nahtbereich im Vergleich zum Nichtnahtbereich des Gewebes und zwar
für drei
Gewebenähte
mit gleichem Aufbau, wobei jedoch eines der Gewebe zusätzlich die
niedrigschmelzenden Füllfäden entsprechend
der Struktur von 2 aufweist; und
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5 lehnt
sich an 4 an, berücksichtigt jedoch die Größe der Faserlücke auf
der Maschinenseite der Naht.
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Wie
am besten in den 1 und 2 dargestellt,
beinhaltet das Strukturgefüge
ein Gewebe einschließlich
Grundgewebelage, dessen Enden 10, 12 über Nahtschlaufen 14,
die durch in Maschinenlaufrichtung (MD) verlaufende Fäden 16 gebildet sind,
zusammengefügt
werden. Die in Maschinenquerrichtung (CD) verlaufenden Fäden sind
mit der Nummer 18 gekennzeichnet. Die Nahtschlaufen 14 sind,
wie üblich,
gegenseitig verzahnt und als Schließdraht für die Verbindung der Gewebeenden 10, 12 wird
ein relativ dicker Faden 20 eingebracht. Das Gewebe wird
daraufhin einer Wärmebehandlung unterzogen,
um Schlaufen in der Form und die Grundgewebefäden zu fixieren. Lücken zwischen den
Enden der Schlaufen 14 und dem Hauptkörper der Querfäden 18 sind
mit der Nummer 22 bezeichnet.
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Danach
wird ein niedrigschmelzender „Füll"-Faden 24 mit
einer Feinheit von 1778 dtex (1600 Denier) und einem Schmelzpunkt
unter 140°C in
jeden der Leerräume 22 eingebracht.
Eine Vliesschicht 26 wird durch Nadelung angebracht, wonach das
Gewebe auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt wird, bei der
die niedrigschmelzenden Füllfäden 24 schmelzen,
ohne dass die Längsfäden 16 (MD)
und Querfäden 18 (CD)
bzw. das Vlies 26 geschmolzen werden. Dies bewirkt, dass
die niedrigschmelzenden Füllfäden 24 schmelzen
und bei Abkühlung
alle Fasern 28 der Vlieslage einkapseln, die beim Nadelungsvorgang
mit dem niedrigschmelzenden Füllfaden 24 vernadelt
wurden. Die Naht wird danach in der üblichen Weise aufgeschnitten.
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3 ist
ein Foto der gemäß obiger
Beschreibung aufgebauten Naht, wobei jedoch der Schließdraht 20 entfernt
wurde und die Umschließung
der einzelnen Fasern 28 des Vlieses 26 gemeinsam
mit der Ausfüllung
der Zwischenräume 22 durch
den abgekühlten
Füllfaden 24 dargestellt
ist.
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Zum
Einbau des Gewebes in eine Papiermaschine kann der Schließdraht entfernt
und das Gewebe geöffnet
und um die Walzen gelegt werden. Das Gewebe wird wieder endlos gefügt, indem
die Schlaufen zurück
ineinandergelegt werden und ein frischer Schließdraht eingeführt wird.
Durch die Thermofixierung der Schlaufen und Grundgewebefäden einerseits
und die Thermofixierung des niedrigschmelzenden Füllfadens
andererseits bleibt ein offener Kanal erhalten, der die Einführung des
neuen Schließdrahtes
erleichtert. Darüber
hinaus verbessert der niedrigschmelzende Füllfaden die Gleichförmigkeit
des Nahtbereiches.
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4 zeigt
Durchlässigkeitsprüfungen im Nahtbereich
des erfindungsgemäß aufgebauten
Gewebes im Vergleich zur Durchlässigkeit
zweier ähnlich
aufgebauter Gewebe, Kontrollgewebe 1 und 2, wobei der einzige Unterschied
im Aufbau darin besteht, dass bei den Kontrollgeweben keine niedrigschmelzende
Füllfäden eingebaut
wurden. Die Figur zeigt die Durchlässigkeitsänderung in Prozent (gemessen
in cfm, wobei cfm den Luftstrom in Kubikfuß pro Quadratfuß und Minute
beschreibt und umgerechnet cfm·0.3048
= m3/m2·min ergibt)
im Nahtbereich gegenüber
dem Nichtnahtbereich des Gewebes. Bei den Kontrollgeweben 1 und
2 erhöhte
sich die Durchlässigkeit
um 5,4 bzw. 5,8 % gegenüber den
Nichtnahtbereichen dieser Gewebe, während das Gewebe mit erfindungsgemäß eingebauten niedrigschmelzenden
Füllfäden im Nahtbereich
eine sehr geringe Verminderung der Durchlässigkeit gegenüber dem
Nichtnahtbereich aufwies. Dies zeigt für das erfindungsgemäß aufgebaute
Gewebe eine verbesserte Gleichmäßigkeit
im Nahtbereich. Bei Prüfungen
an den drei gleichen Geweben wurde der während der Nahtherstellung aufgetretene
Fasermengenverlust gemessen, wobei sich zeigte, dass im Nahtbereich
des erfindungsgemäß aufgebauten
Gewebes 30% weniger Vliesfaser eingebüßt wurde als im Nahtbereich
der Kontrollgewebe 1 und 2, was eine erhöhte Verankerung des Vlieses
nachweist. Es ist bekannt, dass sich bei Trennung der Gewebeenden im
Bereich der Naht Vliesfasern aus der Rückseite (Maschinenseite) des
Gewebes lösen.
Im Ergebnis gibt es bei der flächigen
Abdeckung der Naht mit Vliesfasern geweberückseitig eine kleine Lücke, nachdem
die Schlaufen zusammengeführt
und mit dem Schließdraht
geschlossen wurden. In 5 sind Prüfungen dargestellt, die an
der Rückseite
(Maschinenseite) des Gewebes durchgeführt wurden und aus denen hervorgeht,
dass die Faserlücke
an der mit niedrigschmelzendem Füllfaden
aufgebauten Naht kleiner ist als bei den Kontrollgeweben 1 und 2. Somit
vermindert der Einsatz niedrigschmelzender Füllfäden die Größe dieser Lücke.
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Der
niedrigschmelzende Füllfaden
kann so beschaffen sein, dass er vollständig bzw. mindestens teilweise
schmilzt, um eingenadelte Fasern der Vliesschicht zu umkapseln,
wobei die Beschreibung zwar das Schmelzen betrifft, aber dennoch
die Möglichkeit mit
erfasst ist, dass der Füllfaden
sich bei Erhitzung einfach verformt und so die Fasern und angrenzende Fäden der
Gewebenaht bindet. Der Füllfaden
könnte ein
Monofilamentgarn sein, welches in Form eines Bikomponentengarns
vorgesehen werden kann, bei dem der Mantel eine niedrigschmelzende
Komponente bildet, während
im Kern Komponenten mit höherem
Schmelzpunkt enthalten sind. Der Füllfaden kann auch in Form eines
Multifilamentgarns vorgesehen werden, bei dem außerdem mindestens einige dieser
Filamente die Form von Bikomponentenfilamenten mit niedrigschmelzendem
Mantel haben können.
Der Füllfaden
kann ein Spinnfasergarn sein, welches mindestens einige niedrigschmelzende
Fasern beinhaltet, wobei außerdem
die niedrigschmelzenden Fasern in Form einer Bikomponentenfaser mit
niedrigschmelzendem Mantel bzw. einer Kombination aus niedrigschmelzenden
Fasern und solchen Bikomponentenfasern vorgesehen werden können.
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Die
Erfindung beschränkt
sich nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform und es lassen sich
zahlreiche Änderungen
und Variationen vornehmen; wenn beispielsweise eine Vliesschicht
beschrieben wurde, die an nur einer Seite des Grundgewebes vorgesehen
wird, so ist davon auszugehen, dass eine ähnliche Vliesschicht an der
entgegengesetzten Seite dieses Grundgewebes angebracht und die genadelten
Vliesfasern gemäß obiger
Beschreibung eingekapselt werden könnten. Die Ausbildung der Schlaufen
kann durch das Rückweben
freier Kettfäden
ins Gewebe erfolgen bzw. durch spiralförmige Nahtwendeln, die mit
einem Haltefaden in das Tuch eingebunden werden. Es wurde zwar ein
niedrigschmelzender Füllfaden
beschrieben, der beidseits des Schließdrahtes in den Innenraum des
Schlaufenhalses eingebracht und dann geschmolzen wird, damit das
Fadenmaterial sich entsprechend diesem Innenraum verformt und den
Hohlraum effektiv verfüllt, aber
statt dessen könnte
von diesem Faden nur ein einziger solcher Zwischenraum beansprucht
werden oder es könnten
mehr als nur ein Faden in einen oder mehrere dieser Zwischenräume eingebracht
werden.