DE69733621T2

DE69733621T2 - Papiermacher Verbundgewebe mit gepaarten Verbindungsschussfäden

Info

Publication number: DE69733621T2
Application number: DE1997633621
Authority: DE
Inventors: Ronald H. Seabrook; Dale B. Johnson; Derek G. Chaplin; Rex Barrett
Original assignee: AstenJohnson Inc Canada
Current assignee: AstenJohnson Inc Canada
Priority date: 1996-03-04
Filing date: 1997-03-04
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2017-03-05
Also published as: CA2192729C; EP0794283B8; GB9604602D0; DE69733621D1; ES2241011T3; EP0794283A1; CA2192729A1; US5826627A; ID16114A; EP0794283B1; BR9701161A; AU709130B2; ATE298816T1; MX9701627A; AU1500397A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft gewebte Verbundformiersiebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 zur Verwendung bei Papierherstellungsmaschinen. Der Begriff "Verbundformiersieb", so wie er hier verwendet wird, bezeichnet ein Formiersieb, welches zwei komplette und eigenständige Bindungsstrukturen umfasst, welche eine papierseitige Schicht und eine maschinenseitige Schicht umfasst, welche durch Bindegarne miteinander verbunden sind, so wie dies im Wesentlichen durch Johnson in US 4,815,499 beschrieben wird. Da bei einem solchen Sieb sowohl die papierseitige Schicht als auch die maschinenseitige Schicht häufig nach unterschiedlichen, aber ähnlichen Rapports gewebt sind, gibt es drei mögliche Rapports: nur in der papierseitigen Schicht, nur in der maschinenseitigen Schicht und über die vollständige gewebte Struktur. Jeder dieser drei Rapports ist für diese Erfindung von Bedeutung. In dieser Erfindung umfasst das Verbundformiersieb eine maschinenseitige Schicht, welche mittels zugehöriger Schussbindegarne mit einer papierseitigen Schicht verbunden ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bei Verbundformiersieben, welche zwei im Wesentlichen separate gewebte Strukturen umfassen, ist die papierseitige Schicht typischerweise eine gewebte Einzelschicht, welche u.a. ein Minimum an Siebmarkierung, angemessenes Entwässern von Flüssigkeit aus der anfänglichen Papierbahn und maximale Unterstützung der Fasern in der Zellstofffasersuspension bietet. Die maschinenseitige Schicht ist ferner typischerweise eine Einzelschichtbindung, welche robust und haltbar sein sollte, dem Verbundsieb ein Maß an Formstabilität verleihen sollte, so dass es gegenüber Dehnen und Zusammenziehen beständig ist, sowie ausreichend Steifigkeit verleihen sollte, um ein Aufrollen der Kanten des Siebs zu verhindern. Bekannt ist auch die Verwendung von gewebten doppelschichtigen Strukturen sowohl für die papierseitige Schicht als auch die maschinenseitige Schicht.
Die beiden Schichten eines Verbundformiersiebs sind typischerweise auf eine von zwei Arten miteinander verbunden: zusätzliche Bindegarne oder zugehörige Bindegarne. Die gewählten Garne können Kett- oder Schussgarne sein. Diese Erfindung ist mit einem Verbundsieb befasst, bei welchem zugehörige Schussbindegarne verwendet werden.
Zugehörige Schussbindegarne sind Schussgarne, die zur Struktur der Papierseitenfläche der papierseitigen Schicht beitragen und auch zum Zusammenhalt der papierseitigen Schicht und der maschinenseitigen Schicht dienen. Zusätzliche Schussbindegarne tragen nicht zur grundlegenden Bindungsstruktur der Papierseitenfläche der papierseitigen Schicht bei und sind zwischen der papierseitigen und der maschinenseitigen Schicht eingewirkt, um diese einfach zusammenzubinden. In der Praxis sind die Verläufe der gewählten Schussgarne so abgewandelt, dass sie durch beiden Schichten verlaufen, wodurch sie diese miteinander verbinden. Im Allgemeinen werden zusätzliche Schussbindegarne handelsüblich für das Zusammenbinden der beiden Schichten verwendet, da sie weniger dazu neigen, Unterbrechungen der Papierseitenfläche der papierseitigen Schicht zu verursachen, und werden in der gewerblichen Praxis aufgrund einer Minimierung einer Grübchenbildung der Papierfläche der papierseitigen Schicht bevorzugt. Beispiele für Verbundformiersiebe, welche unter Verwendung zugehöriger Bindegarne gewebt werden, werden von Osterberg, US 4,501,303 , Givin, US 5,052,448 und Chiu, US 5,219,004 beschrieben.
Zwar wird die Verwendung sowohl zugehöriger Kett- als auch zugehöriger Schussbindegarne durch die vorbekannte Technik gelehrt, doch werden zugehörige Kettbindegarne nicht häufig für das Miteinanderverbinden der Schichten eines Verbundformiersiebs verwendet. Zugehörige Kettbindegarne führen zwangsläufig zu großen Schwankungen bei der Gleichmäßigkeit der Oberfläche der papierseitigen Schicht, welche zu unakzeptablen Markierungen des Papiers führen. Typischerweise werden große Vertiefungen, welche als Grübchen bekannt sind, gebildet.
Zugehörige Schussbindegarne führen zu geringerer papierseitiger Grübchenbildung, bewirken aber im Allgemeinen immer noch Schwankungen bei der Siebmaschengleichmäßigkeit in Richtung quer zur Maschine, welche ein unakzeptables Maß an Markierungen bei den meisten Papiersorten bewirken. Osterberg schlägt in US 4,501,303 vor, die Schichten eines Verbundformiersiebs durch Verwenden von Paaren zugehöriger Kett- oder Schussbindegarne miteinander zu verbinden. Im Einzelnen zeigt US 4,501,303 ein Sieb, wobei die Kettgarne als Bindegarne dienen. Es wird in dieser Schrift auch erwähnt, dass auch Bindungsstrukturen eingeschlossen werden sollten, bei welchen die Bindefäden Schussfäden sind. Es wird jedoch offen gelassen, auf welche Weise diese Schussgarne mit den Kettgarnen der maschinenseitigen Schicht in der Praxis miteinander verwebt werden sollten.
Ein Verbundformiersieb nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus US 5,152,326 bekannt. Nach dieser Schrift sollten die Bindegarne ein integraler Teil sowohl des unteren Gewebes als auch des oberen Gewebes sein. Es wird vorgeschlagen, dass die Bindegarne so mit beiden Schichten verwebt werden sollten, dass ein Verschieben der beiden Schichten zueinander vermieden und die Festigkeit der Verbindung verbessert wird.
ZUSAMMENFASSENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Das erfindungsgemäße Verbundformiersieb weist die in Anspruch 1 genannten Merkmale auf. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
In einer bevorzugten Ausführung will die vorliegende Erfindung ein Verbundformiersieb an die Hand geben, welches in Kombination eine papierseitige Schicht, eine maschinenseitige Schicht, welche jeweils zu einem Rapport gewebte Kettgarne und Schussgarne umfassen, und mehrere Paare erster und zweiter Elemente, welche zusammen Paare zugehöriger Schussbindegarne umfassen und einen ununterbrochenen Schussverlauf in dem Bindungsmuster der papierseitigen Schicht einnehmen, umfasst, wobei die Paare zugehöriger Schussbindegarne so gewebt sind, dass:

(a) in einem ersten Segment des ununterbrochenen Schussverlaufs:
(i) das erste Element des Paars mit einer ersten Gruppe von Ketten durchwirkt ist, um einen ersten Teil des ununterbrochenen Schussverlaufs in der Papierseitenfläche der papierseitigen Schicht vorzusehen, welcher im Wesentlichen identisch zu dem seiner benachbarten papierseitigen Schüsse ist, und (ii) das zweite Element des Paars mit einem Kettgarn in der maschinenseitigen Schicht so durchwirkt ist, dass die papierseitige und die maschinenseitige Schicht zusammengebunden wurden;
(b) in einem unmittelbar folgenden zweiten Segment des ununterbrochenen Schussverlaufs:
(i) das zweite Element des Paars mit einer zweiten Gruppe von Ketten durchwirkt ist, um einen zweiten Teil des ununterbrochenen Schussverlaufs in der Papierseitenfläche der papierseitigen Schicht einzunehmen, welche im Wesentlichen identisch zu der seiner benachbarten Schüsse der papierseitigen Schicht ist, und (ii) das erste Element des Paars mit einem Kettgarn in der maschinenseitigen Schicht so durchwirkt ist, dass die papierseitige und die maschinenseitigen Schicht zusammengebunden werden;
(c) das erste und das zweite Segment von gleicher Länge sind;
(d) der ununterbrochene Schussverlauf in der Papierseitenfläche der papierseitigen Schicht, welcher wiederum von dem ersten und zweiten Element jedes Paars zugehöriger Schussbindegarne in der papierseitigen Schicht eingenommen wird, einen einzelnen Rapport aufweist; und
(e) jeder folgende Teil des ununterbrochenen Schussverlaufs in der Papierseitenfläche der papierseitigen Schicht, welcher in Folge von dem ersten und zweiten Element eines Paars zugehöriger Schussbindegarne eingenommen wird, in der Papierseitenfläche von einem Kettgarn der papierseitigen Schicht getrennt ist.

Vorzugsweise ist jeder folgende Teil des ununterbrochenen Schussverlaufs in der Papierseitenfläche der papierseitigen Schicht, welcher in Folge von dem ersten und zweiten Element eines Paars zugehöriger Schussbindegarne eingenommen wird, in der Papierseitenfläche durch entweder ein Kettgarn der papierseitigen Schicht oder durch zwei Kettgarne der papierseitigen Schicht getrennt.
Vorzugsweise sind die Stellen, an denen die Elemente der zugehörigen Schussbindegarnpaare mit den Kettgarnen der maschinenseitigen Schicht durchwirkt sind, entlang der Ketten der maschinenseitigen Schicht in der Bindungsstruktur der maschinenseitigen Schicht regelmäßig beabstandet und alle der zugehörigen Schussbindegarne weisen die gleiche Anzahl an Schüssen der papierseitigen Schicht dazwischen auf.
Im Zusammenhang mit dieser Erfindung sind vier Begriffe wichtig und haben die folgenden Bedeutungen.
Der Begriff "Segment", wie er hier verwendet wird, bezeichnet eine Länge des ununterbrochenen Schussverlaufs in der papierseitigen Schicht, welche von einem zugehörigen Schussbindegarn eingenommen wird.
Der zugehörige Begriff "Segmentlänge" bezeichnet eine Strecke, welche als Anzahl von Kettgarnen der papierseitigen Schicht ausgedrückt wird. Jedes Schussbindegarn erhebt sich über eine erste Kette in die papierseitige Schicht, durchwirkt mit mindestens einer Kette der papierseitigen Schicht und taucht dann vor einer zweiten Kette in die maschinenseitige Schicht. Die Segmentlänge ist dann die Anzahl der Ketten der papierseitigen Schicht, mit denen das Schussbindegarn durchwirkt ist, plus der ersten Kette und plus allen weiteren Ketten der papierseitigen Schicht zwischen der zweiten Kette und der nächsten ersten Kette des folgenden Segments.
Wenn nur eine dazwischenkommende Kette vorliegt und ein Schussbindegarn mit den N Kettgarnen durchwirkt ist, dann ist somit die Segmentlänge (N + 1). Wenn zwei dazwischenkommende Ketten vorliegen, ist die Segmentlänge (N + 2).
Der Begriff "ununterbrochener Schussverlauf', wie er hier verwendet wird, bezeichnet den Teil des vollständigen Rapportverlaufs jedes der Bindegarne, welcher in der papierseitigen Schicht angeordnet ist, und entspricht daher mehr oder weniger dem Teil des zugehörigen Schussbindegarnverlaufs, in welchem jedes Bindegarn in Folge mit den Kettgarnen der papierseitigen Schicht abbindet. Jedes Schussbindegarn ist, wenn es den ununterbrochenen Schussverlauf einnimmt, in dem kompletten Formiersieb in der Papierseitenfläche der papierseitigen Schicht mehr oder weniger sichtbar. Der Begriff "ununterbrochen" dieser Begriffserläuterung soll fordern, dass in dem fertiggestellten Sieb keine offensichtlichen Lücken oder Überlappungen in dem fertiggestellten Sieb in den zugehörigen Bindeschüssen in der Papierseitenfläche der papierseitigen Schicht vorliegen.
Der Begriff "Passung", so wie er hier verwendet wird, bezeichnet die Beziehung in dem Webrapport zwischen den festgelegten Schussgarnen. Wenn die spezifizierten Schussgarne so gewebt sind, dass das auf der Papierseitenfläche sichtbare Bindungsmuster über diese fortgesetzt ist, dann sind sie in Passung zueinander. Auch wenn die spezifizierten Schussgarne im gleichen Muster verwebt sind, sind sie alternativ nicht in Passung zueinander, wenn die spezifizierten Schussgarne so verwebt sind, dass das sichtbare Bindungsmuster nicht über diese fortgesetzt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verbundformiersieb werden die Verläufe jedes der zugehörigen Schussbindegarne zwischen folgenden Segmenten des ununterbrochenen Schussverlaufs in der Bindung der papierseitigen Schicht gewechselt. An jedem Wechselpunkt steigt das zuvor mit der maschinenseitigen Schicht verwirkte Schussbindegarn zur papierseitigen Schicht, während das andere Element des Paars von der papierseitigen Schicht nach unten taucht und mit der maschinenseitigen Schicht bindet. Diese Schussbindegarne laufen nicht in der Papierseitenfläche der papierseitigen Schicht aneinander vorbei, sondern vielmehr unter dieser Ebene: zu keinem Zeitpunkt sind in dem ununterbrochenen Schussverlauf in den Sieben dieser Erfindung die beiden Elemente eines Schussbindepaars in einer Beziehung Seite an Seite angeordnet, welche auf der Papierseitenfläche des Gewebes sichtbar ist. An jedem Wechselpunkt sind das aus der maschinenseitigen Schicht aufsteigende Schussbindegarn und das von der papierseitigen Schicht eintauchende Schussbindegarn durch mindestens eine Kette der papierseitigen Schicht getrennt; die beiden Elemente des Schussbindepaars laufen in einer Ebene unmittelbar unterhalb der Ketten der papierseitigen Schicht aneinander vorbei. Auch wenn die Verläufe jedes der beide Bindegarne in der papierseitigen Schicht gleich zu sein scheinen und bei Draufsicht auf die Papierseitenfläche einen kontinuierlichen ununterbrochenen Schussverlauf mit einem einzigen Rapport bieten, können somit die tatsächlichen Bindungsverläufe jedes Elements eines Paar Schussbindegarne in dem Verbundsieb recht unterschiedlich sein.
Weiterhin muss der Rapport des ununterbrochenen Schussverlaufs nicht der gleiche wie der Rapport der unmittelbar benachbarten gewöhnlichen nicht bindenden Schussgarne sein. In diesem Zusammenhang gibt es mehrere Möglichkeiten:

(a) sowohl die Schussgarne als auch der ununterbrochene Schussverlauf sind in dem gleichen Muster, aber nicht in Passung zueinander gewebt;
(b) beide der benachbarten Schussgarne sind in gleichem Muster und in Passung zueinander gewebt und der ununterbrochene Schussverlauf ist in einem anderen Muster gewebt;
(c) beide benachbarten Schussbindegarne sind in dem gleichen Muster, aber nicht in Passung zueinander gewebt und der ununterbrochene Schussverlauf ist in dem gleichen Muster und in Passung zu einem der benachbarten Schussgarne gewebt; und
(d) beide benachbarten Schussgarne sind in dem gleichen Muster, aber nicht in Passung zueinander gewebt und der ununterbrochene Schussverlauf ist in einem anderen Muster gewebt.

Bei (a) ist der ununterbrochene Schussverlauf in der Fläche der papierseitigen Schicht optisch nahezu unkenntlich, während bei allen anderen ein Maß an Zufälligkeit in der Fläche der papierseitigen Schicht des Siebs eingeführt wird. Weiterhin sind bei (a) sowohl die Schüsse als auch der ununterbrochene Schussverlauf nach dem gleichen Muster gewebt, während es bei den anderen zwei Muster gibt: das der Schüsse und das des ununterbrochenen Schussverlaufs.
Auch wenn die Paarelemente so gewebt sind, dass der ununterbrochene Schussverlauf in der papierseitigen Schicht vorgesehen wird, ist jedes Element des Paars zwischen den separaten Webschichten nach einem Rapport verwebt, welcher einen Verlauf bietet, der sich von dem der Schüsse sowohl der maschinenseitigen Schicht als auch der papierseitigen Schicht unterscheidet. Die Paarelemente binden jeweils abwechselnd mit der papierseitigen Schicht und der maschinenseitigen Schicht nach einem Rapport ab, bei welchem die Verläufe der Paarelemente an den Enden der Segmente in dem ununterbrochenen Schussverlauf gewechselt werden.
Zwar muss eine Beziehung zwischen den kombinierten Längen der Segmente und der Anzahl der bei der Herstellung des Verbundsiebs erforderlichen Webfächer bestehen, doch da das sichtbare Bindungsmuster für den ununterbrochenen Schussverlauf nicht das gleiche wie das eines der benachbarten Schüsse sein muss, kann der ununterbrochene Schussverlauf ein Maß anscheinender Unordnung in das Bindungsdesign der Papierseitenfläche der papierseitigen Schicht einbringen, sogar ein optisch anscheinendes Maß an Zufälligkeit. Bisher galt eine derartige Unregelmäßigkeit in der Papierseitenfläche als Nachteil und daher wurden derartige Bindungsmuster im Allgemeinen vermieden. Man glaubte, dass Bindungsmuster mit einem solchen Maß an Unregelmäßigkeit zu Markierungen auf dem Papier und problematischen Entwässern der anfänglichen Papierbahn führen würden. Jetzt weiß man, dass dies nicht zutrifft: bei bestimmten Anwendungen kann zumindest ein nach einem solchen Muster gewebtes Formiersieb zu einem besseren fertigen Papier führen, zum Beispiel was die Bedruckbarkeit betrifft.
Somit können bei den erfindungsgemäßen Verbundsieben die ununterbrochenen Schussverläufe der zugehörigen Schussbindegarnpaare mindestens aus den folgenden Optionen gewählt werden.
Fall (1): die Segmentlängen sind gleich und die Paarelemente werden nach einem Rapport miteinander verwebt, welcher in Passung mit der Bindung der papierseitigen Schicht steht.
Fall (2): die Segmentlängen sind gleich und die Paarelemente werden nach einem Rapport miteinander verwebt, welcher nicht in Passung mit der Bindung der papierseitigen Schicht steht.
Fall (3): die Segmentlängen sind ungleich und die Paarelemente werden nach einem Rapport miteinander verwebt, welcher in Passung mit der Bindung der papierseitigen Schicht steht.
Fall (4): die Segmentlängen sind ungleich und die Paarelemente werden nach einem Rapport miteinander verwebt, welcher nicht in Passung mit der Bindung der papierseitigen Schicht steht.
Jeder dieser Fälle wird nachstehend beschrieben; bei dieser Beschreibung steht S für eine Anzahl an Webfächern.
Fall (1).
Bei diesem Fall sind die Verläufe beider Bindegarne in der papierseitigen Schicht gleich. Die Segmente sind in jedem Paar um die konstante Segmentlänge in der papierseitigen Schicht versetzt, so dass die Verläufe jedes Elements des Paars zueinander symmetrisch sind. Da der ununterbrochene Schussverlauf der Bindegarne in Passung zu den Schüssen der papierseitigen Schicht steht, gibt es in dem Muster der papierseitigen Schicht keine optisch erkennbare Unregelmäßigkeit. Ein Paar zugehöriger Bindeschüsse sieht effektiv einen anderen Schuss der papierseitigen Schicht vor.
Daher steht die Segmentlänge mit der Rapportlänge der papierseitigen Schicht (bezüglich der Anzahl betroffenen Ketten der papierseitigen Schicht) durch ein Ganzzahlverhältnis in Beziehung. Es gibt nur einen Verlauf für die zugehörigen Bindegarne und die Länge des Rapports in dem ununterbrochenen Schussverlauf ist die Segmentlänge. Dies ist bei Sieben der Fall, welche nach Mustern mit 16, 24 oder 32 Webfächern gewebt werden, zum Beispiel wenn der Quotient von S/4 eine ganze gerade Zahl wie 4, 6 oder 8 ist.
Fall (2).
Bei diesem Fall sind die zugehörigen Schussbindepaare nach einem Bindungsmuster verwoben, welches einen ununterbrochenen Schussverlauf bietet, der nicht in Passung zu den Webschüssen der papierseitigen Schicht steht, und müssen nicht in dem gleichen Bindungsmuster wie die Schüsse verwebt werden. Dies verursacht in dem Muster der Papierseitenfläche der papierseitigen Schicht eine optisch erkennbare Unterbrechung, ein Maß an Unregelmäßigkeit.
Dies ist bei Verbundsieben der Fall, welche wie vorstehend in 16, 24 oder 32 Webfächern gewebt werden, wobei der Quotient von S/4 eine ganze gerade Zahl wie 4 oder 6 ist.
Fall (3).
Bei diesem Fall sind, da die Segmentlängen ungleich sind, die Verläufe jedes der Elemente eines Paars zugehöriger Schussbindegarne nicht gleich und die Anzahl der Kettgarne der papierseitigen Schicht ist zwischen folgenden Wechseln der Paarelemente von Wechsel zu Wechsel unähnlich.
Dies ist bei Verbundsieben der Fall, welche in 12, 20 oder 28 Webfächern gewebt werden, wobei der Quotient von S/4 eine ganze ungerade Zahl wie 3, 5 oder 7 ist.
Fall (4).
Bei diesem Fall ist der von den Schussbindegarnen eingenommene ununterbrochene Schussverlauf in einem anderen Muster als bei den anderen Schüssen in der papierseitigen Schicht verwebt. Wie bei Fall (2) oben angemerkt, verursacht dies in dem Papierseitenflächenmuster der papierseitigen Schicht eine optisch erkennbare Unterbrechung, ein Maß an Unregelmäßigkeit.
Dies ist bei Verbundsieben der Fall, welche wie vorstehend in 12, 20 oder 24 Webfächern gewebt werden, und der Quotient von S/4 ist eine ganze ungerade Zahl wie 3, 5 oder 7 ist.
Innerhalb jedes dieser Fälle gibt es eine weitere Option, welche für die Fälle (2) und (4) am relevantesten ist. Denn zusätzlich zur Webung des ununterbrochenen Schussverlaufs in einem anderen Muster als die Schüsse der papierseitigen Schicht müssen die Schüsse der papierseitigen Schicht nicht zueinander in Passung sein, wobei sie den dazwischentretenden ununterbrochenen Schussverlauf nicht berücksichtigen. Dies bietet eine noch weitere Möglichkeit, bei welcher eine gewisse Zufälligkeit in die Papierseitenfläche der papierseitigen Schicht eingeführt werden kann.
Eine Anforderung dieser Erfindung ist, dass pro Wechselpunkt mindestens ein Kettgarn der papierseitigen Schicht vorhanden ist. Daraus folgt, dass die Wechselpositionen, an denen die Elemente aneinander vorbeilaufen, in einer Ebene nahe zu und unter dem dazwischenlaufenden Kettgarn bzw. Kettgarnen liegen. Unabhängig von der Segmentlänge ist es für gewöhnlich möglich, die Wechselpositionen zu verschieben, wobei die Enden der Segmente in der Maschinenrichtung des Verbundsiebs so festgelegt werden, dass folgende Paare von zugehörigen Schussbindegarnen vorzugsweise so angeordnet sind, dass sie mit den Ketten der maschinenseitigen Schicht bei einem konstanten Abstand entlang der Ketten der maschinenseitigen Schicht abbinden.
Die Anzahl der Kettgarne der maschinenseitigen Schicht, welche Stellen in einem Rapport der zugehörigen Schussbindegarnpaare verweben, ist eine Funktion der Anzahl von Webfächern, in welchen das Verbundformiersieb gewebt ist. Somit bindet jedes der Bindegarnpaarelemente einmal mit jedem S/4 Kettgarn der maschinenseitigen Schicht in jedem Rapport des Bindegarnwebmusters ab. Bei einem nach einem 12-Webfächermuster gewebten Verbundsieb wird zum Beispiel jedes dritte Kettgarn der maschinenseitigen Schicht durch eines der beiden Paarelemente abgebunden; in einem 16-Webfach-Sieb bindet ein Paarelement jede vierte Kette der maschinenseitigen Schicht ab; in einem 20-Webfach-Sieb erfolgt das Abbinden alle 5 Ketten, während ein 24-Webfach-Sieb ein Bindegarnpaarelement jedes sechste maschinenseitige Kettgarn abbindet.
Die erfindungsgemäßen Verbundformiersiebe bestehen aus zwei Webstrukturen, welche mittels zugehöriger Schussbindegarne miteinander verbunden sind. Diese Siebe sind im Allgemeinen nach Bindungsmustern mit 12, 16, 20 oder 24 Webfächern gewebt.
Vorzugsweise wird der Bindungsaufbau der papierseitigen Schicht eines erfindungsgemäßen Siebs aus der Gruppe bestehend aus: einer Leinwandbindung, 2/1-Köper, 3/1-Köper, 3/1-Kreuzköper, einer sogenannten 2 × 2-Würfelbindung oder einem anderen Muster, bei welchem die Schussgarne über nicht mehr als 3 Kettgarne flottieren, gewählt, ist aber nicht hierauf beschränkt.
Vorzugsweise wird der Bindungsaufbau der Bindungsstruktur der maschinenseitigen Schicht aus der Gruppe gewählt (ist aber nicht hierauf beschränkt), welche besteht aus: Köperbindungen mit vier Fächern, Kreuzköperbindungen mit vier Fächern, Atlasbindungen mit vier Fächern/8 Rapports, Atlasbindungen mit 5 Fächern, Atlasbindungen mit ach Fächern/8 Rapports mit unterschiedlichen Kett- und Schussflottierlängen innerhalb eines Rapports des Bindungsmusters und Bindungsmustern mit einer Einzelschicht n × 2n, wie sie von Barrett in US 5,544,678 beschrieben werden, wobei die Kettgarne zwei verschiedene Flottierungen ungleicher Länge bilden und die Schussgarne an der Maschinenseitenfläche Flottierungen gleicher oder ungleicher Länge bilden. Ein Beispiel für ein solches n × 2n Bindungsmuster ist das in dem Patent '678 offenbarte 6 × 12 Bindungsmuster.
Vorzugsweise entspricht der Bindungsaufbau des ununterbrochenen Schussverlaufs für die zugehörigen Schussbindegarne einem Schussverlauf in einem Bindungsaufbau, welcher aus der Gruppe bestehend aus: Leinwandbindung, 2/1-Köper, 3/1-Körer, 2 × 2-Würfelbindung oder einem anderen Muster, bei welchem die Schussgarne über nicht mehr als 3 Kettgarne flottieren, und mit höchstens zwei dazwischenverlaufenden Ketten der papierseitigen Schicht an den Wechselpunkten an den Segmentenden gewählt wird, ist aber nicht hierauf beschränkt.
Vorzugsweise ist das Verbundformiersieb so gewebt, dass es die folgenden allgemeinen Eigenschaften aufweist:

1) die Anzahl der Kettgarne in der papierseitigen Schicht ist gleich der Anzahl der Schussgarne in der maschinenseitigen Schicht (d.h. 1:1);
2) das Verhältnis der Anzahl der Schussgarne der papierseitigen Schicht einschließlich Berücksichtigung von Paaren zugehöriger Schussbindegarne zur Anzahl der Schussgarne in der maschinenseitigen Schicht liegt bei mindestens 3:2 und ist vorzugsweise ein höherer Wert, wie zum Beispiel 3:1, 4:1 oder 5:1;
3) die Stelle, an welcher die zugehörigen Schussbindegarne mit den Kettgarnen der papierseitigen Schicht und den Kettgarnen der maschinenseitigen Schicht verwebt sind, sollte so gewählt sein, dass der Abstand entlang einer gewählten Kette zwischen zwei folgenden Stellen für alle zugehörigen Schussbindegarne innerhalb des Rapports des Verbundformiersiebs gleich ist.

Wir haben festgestellt, dass die Verwendung von Paaren zugehöriger Schussbindegarne bei den Verbundformiersieben anscheinend zwei Kriterien unterliegt:

1) jedes der Garnelemente, welches jedes Paar zugehöriger Schussbindegarne ausbildet, muss einen Teil des ununterbrochenen Schussverlaufs in der papierseitigen Schicht innerhalb eines Rapports für das Verbundsieb einnehmen; und
2) die Stelle, an welcher die zugehörigen Schussbindegarne mit den maschinenseitigen Kettgarnen verwebt sind, sollte so gewählt sein, dass der Abstand entlang einer gewählten Kette der maschinenseitigen Schicht zwischen zwei folgenden Verwebungsstellen für alle zugehörigen Schussbindegarne innerhalb des Rapports des Verbundsiebs gleich ist.

Von diesen ist ersteres wesentlich, während letzteres wünschenswert ist.
Nicht alle der Bindungen, die in Kombination in einem Verbundformiersieb für die papierseitige Schicht und die maschinenseitige Schicht verwendet werden können, können diese Kriterien erfüllen. Bei der papierseitigen Schicht ist es relativ einfach, einen geeigneten Rapport für den ununterbrochenen Schussverlauf zu wählen.
Das Einhalten des zweiten Kriteriums ist schwieriger. Manche Bindungen, wie zum Beispiel 4-Harnisch-Kreuzköper, sind für die Bindung der maschinenseitigen Schicht nicht wünschenswert, weil es, obwohl Kriterium 1 erfüllt werden kann, nicht möglich ist, Kriterium 2 zu erfüllen. Wird ein 4-Harnisch-Kreuzköper als maschinenseitige Schicht eines Verbundsiebs dieser Erfindung verwendet, welcher zum Beispiel mit einem 4-, 8- oder 12-Fach-Muster gewebt wird, ist das sich ergebende Sieb nicht symmetrisch und weist ein ungleichmäßiges Erscheinungsbild in Richtung quer zur Maschine auf, da es schwierig wird, die zugehörigen Schussbindegarpaare anzuordnen und dabei Probleme mit Grübchenbildung zu vermeiden. Dies kann zu Markierungen auf der Papierbahn führen, was für einige Papiererzeugnisse nicht annehmbar sein kann. Bei Verwendung einer Anordnung mit 20 Fächern oder mehr können diese Schwierigkeiten jedoch häufig überwunden werden.
Manche Bindungen, die bei Weben mit einer niedrigen Anzahl an Fächern nicht annehmbar sind, können zufriedenstellend sein, wenn die Anzahl der Fächer erhöht wird, da die größere Anzahl von Fächern größere Flexibilität bei der Wahl der Stellen bietet, an denen die Schussbindegarne die Ketten der maschinenseitigen Schicht abbinden. Übermäßige Spannung und übermäßiges Zusammendrängen können in der maschinenseitigen Schicht vermieden werden, wodurch Probleme wie Grübchenbildung auf ein annehmbares Maß gesenkt, wenn nicht eliminiert werden.
Typische papier- und maschinenseitige Bindungskombination
Die erfindungsgemäßen Verbundformiersiebe bieten gegenüber vorbekannten Verbundformiersieben mehrere Vorteile.
Zum einen muss der Durchmesser der zugehörigen Schussbindegarne nicht unter dem Durchmesser der anderen Schussgarne liegen, welche die Bindungsstruktur der papierseitigen Schicht bilden, und kann gleich oder sogar geringfügig größer als der Durchmesser der anderen Schussgarne der papierseitigen Schicht sein. Der Faktor, welcher bestimmt, um exakt wieviel größer die zugehörigen Schussbindegarne sein dürfen, ist, dass ihr Durchmesser nicht so groß sein kann, dass Markierungen auf der anfänglichen Papierbahn verursacht werden. Die größere Größe der zugehörigen Schussbindegarne, vor allem wenn diese geringfügig größer als die anderen Schüsse sind, ergibt mehr Material, das durch normalen internen Abrieb verschlissen werden kann, wodurch die effektive Lebensdauer des Verbundsiebs verlängert wird.
Zum anderen ergibt sich keine übermäßige Verformung der Papierseitenfläche und somit minimale Markierungen des Papiers, wenn überhaupt. Das den ununterbrochenen Schussverlauf einnehmende Paar zugehöriger Schussbindegarne kann einen aus optischer Sicht anscheinend einzelnen Schuss der Papierseitenfläche bieten, der von den benachbarten kontinuierlichen Schüssen der papierseitigen Schicht kaum unterscheidbar ist. Alternativ ist es möglich, den Rapport für den ununterbrochenen Schussverlauf so zu wählen, dass die Regelmäßigkeit der Papierseitenfläche optisch unterbrochen wird. Wie die nachstehend aufgeführten Testergebnisse zeigen, kann ein solches Maß an Unregelmäßigkeit statt zu verstärkter Markierung der Papierbahn durch das Formiersieb dazu führen, die Eigenschaften des fertigen Papiers verbessern, zum Beispiel in Bezug auf sein Verhalten als zu bedruckende Fläche. Es wurde auch beobachtet, dass ein solches Sieb nicht zu ungleichmäßigem Entwässern der anfänglichen Papierbahn führt: die Entwässerungseigenschaften erscheinen in vielen Fällen nicht nachteilig beeinträchtigt.
Zum dritten verbessert die Verwendbarkeit zugehöriger Schussbindegarne, die von gleicher Größe wie die anderen Schussgarne der papierseitigen Schicht sind, die Festigkeit des Siebs bezüglich der Beständigkeit gegenüber einem Schmälerwerden und bezüglich vermehrter Steifigkeit des Gewebes.
Zum vierten ist es jetzt möglich, in Verbundformiersieben papierseitige Schichten mit sehr großer Anzahl an Schussgarnen gegenüber der maschinenseitigen Schicht zu verwenden. Wenn ein Schussbindepaar als ein Schussgarn der papierseitigen Schicht gezählt wird, dann wird es möglich, Siebe herzustellen, bei denen das Verhältnis der Schüsse der papierseitigen Schicht zu den Schüssen der maschinenseitigen Schicht 3:1 übersteigt, bis zu Werten von 4:1 oder gar 5:1. Dies ist ein unerwartetes Ergebnis und war bei vorbekannten Verbundformiersieben, bei denen eine papierseitige Schicht in Leinwandbindung mit der Struktur der maschinenseitigen Schicht mittels zusätzlicher Bindegarne verbunden war, aufgrund des übermäßigen Zusammendrängens, das sich in der Bindung der papierseitigen Schicht an den Punkten entwickelte, wo die Bindegarne und die Schüsse der papierseitigen Schicht in der Bindungsstruktur benachbart waren, nicht machbar. Durch Vergrößern des Verhältnisses der Schüsse der papierseitigen Schicht zu denen der maschinenseitigen Schicht können die erfindungsgemäßen Verbundformiersiebe eine stark verbesserte Retention sowie verbesserte Faserunterstützung und Glätte bieten.
Fünftens können die erfindungsgemäßen Verbundformiersiebe zwar eine Papierseitenfläche mit einem anscheinenden Maß optischer Unregelmäßigkeit der Bindungsstruktur aufweisen, doch können diese Siebe auch eine sehr gleichmäßige Papierseitenfläche, die im Wesentlichen frei von Grübchen ist, bieten.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nun unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Hierbei zeigen:
1 und 2 schematische Querschnittansichten von Verbundformiersieben, bei welchen die Segmentlängen gleich sind;
3 eine Schrägansicht der Kante eines Verbundformiersiebs;
4 und 5 jeweils die Papierseiten- und Maschinenseitenfläche eines Verbundsiebs und
6 bis 11 schematische Querschnittansichten von Verbundformiersieben, welche verschiedene Kombinationen zugehöriger Schussbindeverläufe und Schussverläufe der papierseitigen Schicht veranschaulichen.
In den 1, 2 und 6 bis 11 werden zwei Gepflogenheiten eingeführt. Die Ketten sind der Reihe nach von links nach rechts für die papierseitige Schicht gefolgt von der maschinenseitigen Schicht nummeriert. Die Ketten für die papierseitige Schicht werden zweimal gezeigt. In der oberen Gruppe ist der Verlauf des benachbarten Schusses der papierseitigen Schicht mit W bezeichnet. In der unteren Gruppe sind die Verläufe für die zugehörigen Schussbindegarne sowohl in der papierseitigen Schicht als auch in der maschinenseitigen Schicht als A und B bezeichnet: Garn A wird als durchgehende Linie gezeigt und Garn B als Strichlinie.
In den 1 und 2 wird ein Verbundsieb mit einer Bindung mit 16 Webfächern gezeigt: 1–8 sind die Kettgarne der papierseitigen Schicht, 9–16 sind die Kettgarne der maschinenseitigen Schicht.
In 1 ist das zugehörige Schussbindegarn A:

– mit den Ketten 1, 2 und 3 durchwirkt,
– verläuft unter der Kette 4,
– verläuft zwischen den Ketten 5 und 13 zwischen den beiden Schichten
– verläuft unter Kette 14
– verläuft in Folge zwischen den Ketten 7 und 15, 8 und 16 zwischen den beiden Schichten und
– verläuft über Kette 1 in dem nächsten Rapport, um das Bindungsmuster der papierseitigen Schicht neu zu beginnen.

Das zugehörige Schussbindegarn B folgt dem selben Verlauf, aber um 4 Ketten von Schuss A versetzt. Innerhalb der gezeigten Folge von neun Ketten wechseln die Schüsse A und B zweimal den Verlauf. Zuerst verläuft A in dem Raum zwischen den Ketten 4, 5, 12 und 13 nach unten in die maschinenseitige Schicht und Schuss B verläuft nach oben in die papierseitige Schicht. Zweitens verläuft Schuss B in dem durch die Ketten 8, 1, 16 und 9 ausgebildeten Raum nach unten in die maschinenseitige Schicht und Schuss A verläuft nach oben in die papierseitige Schicht. Jedes der zugehörigen Schussbindegarne A und B ist an den Ketten 14 bzw. 10 mit einer Kette der maschinenseitigen Schicht durchwirkt.
Das benachbarte Schussgarn W in 1 ist in Leinwandbindung gewebt.
1 zeigt ferner einige der grundlegenden Merkmale dieser Erfindung.
Da jedes der zugehörigen Schussbindegarne A und B mit den vier Ketten der papierseitigen Schicht durchwirkt ist, sind die Schussbinde-Segmentlängen gleich. Da weiterhin die papierseitige Schichten in Leinwandbindung gewebt sind, beträgt die Länge ihrer Rapports zwei Ketten, und die Rapportlänge in dem ununterbrochenen Schussverlauf, welche durch das zugehörige Schussbindegarnpaar eingeführt wird, beträgt vier Ketten, was auch die Segmentlänge ist. Daher beträgt das Verhältnis des Rapports in dem Schuss zu dem Rapport in dem ununterbrochenen Schussverlauf 1:2.
Es wird minimale Unstetigkeit, falls überhaupt, durch die zugehörigen Schussbindegarne in die papierseitige Schicht eingeführt: wenn ein Element die papierseitige Schicht verlässt, tritt das andere ein, um den ununterbrochenen Schussverlauf einzunehmen. Der papierseitigen Schicht wird dadurch effektiv ein kontinuierlicher Schuss, welcher mit allen Ketten 1 bis 8 durchwirkt ist, verliehen.
Die Punkte, an denen die zugehörigen Schussbindegarne mit der maschinenseitigen Schicht verwebt sind, sind regelmäßig beabstandet, da die gleiche Anzahl an Ketten der maschinenseitigen Schicht zwischen ihnen liegen. Daraus folgt auch, dass die zugehörigen Schussbindegarne alle den gleichen Verlauf aufweisen, wobei sie mit der papierseitigen Schicht und der maschinenseitigen Schicht innerhalb eines Rapports des Verbundformiersiebs verwebt sind.
An jedem Wechselpunkt, wie zum Beispiel in dem durch die Ketten 4, 5, 12 und 13 eingegrenztem Bereich in 1, liegt eine Kette zwischen den Teilen des ununterbrochenen Schussverlaufs vor: an dieser Stelle ist es Kette 4. Ersichtlich ist auch, dass der einzige Punkt, an dem die Bindegarne A und B in einer Beziehung Seite an Seite vorliegen, unter der Ebene der Ketten der papierseitigen Schicht liegt; an dieser Stelle liegt sie unter der Kette 4. Daher gibt es keinen Punkt in der Oberfläche der papierseitigen Schicht, an welchem die Garne A und B neben einander liegen.
1 zeigt auch zwei Segmente für jeweils A und B. In jedem Fall beträgt die Segmentlänge 4 Ketten: 1–4 für A und 5–8 für B. Es gibt nur eine Kette, 4 und 8, an jedem Segmentende zwischen den beiden Teilen des ununterbrochenen Schussverlaufs.
In 2 sind die durchwirkenden Verläufe der Bindeschüsse A und B in der papierseitigen Schicht gleich. Die Unterschiede liegen in den Durchwirkpunkten in die maschinenseitigen Schicht.
In 2 verläuft Bindeschussgarn B unter Kette 9 und Bindeschussgarn A verläuft unter Kette 13. Die Durchwirkpunkte liegen somit nahe am Anfang jedes zugehörigen Schussbindegarnsegments, sind aber immer noch regelmäßig beabstandet, da die gleiche Anzahl an Ketten der maschinenseitigen Schicht zwischen ihnen liegen. Dieses Muster könnte unter Verwendung der Ketten 12 und 16 als Durchwirkpunkte mit der maschinenseitigen Schicht umgekehrt werden.
In 2 ist das benachbarte Schussgarn W als 2 × 2-"Würfelbindung" gewebt und steht nicht in Passung mit dem ununterbrochenen Schussverlauf.
In den 1 und 2 beträgt das Verhältnis der Anzahl an Kettgarnen der Bindung der papierseitigen Schicht zur Anzahl der Kettgarne in der Bindung der maschinenseitigen Schicht 1:1. Dies ist nicht nötig und es ist möglich, dieses Verhältnis auf 2:1 oder höher anzuheben.
3 zeigt eine schräge Schnittansicht eines Verbundformiersiebs, bei welchem die papierseitige Schicht und der Kantenschnitt ersichtlich sind. Die papierseitige Schicht ist eine Leinwandbindung und die maschinenseitige Schicht ist eine Köperbindung mit 4 Webfächern und das Verbundsieb ist in 16 Webfächern gewebt. Die Garne sind wie folgt bezeichnet.
Das zugehörige Schussbindegarn A ist hell schattiert gezeigt und das zugehörige Schussbindegarn B ist dunkel schattiert gezeigt. 21–28 sind Ketten der papierseitigen Schicht und 31–38 sind Ketten der maschinenseitigen Schicht. 29 und 30 sind zwei "gewöhnliche" Schüsse der papierseitigen Schicht und 39 ist ein Schuss der maschinenseitigen Schicht.
Ein Vergleich der 1 und 3 zeigt, dass das Bindungsmuster für die beiden Elemente des in 1 gezeigten Schussbindepaars A und B auch in 3 übernommen wurde. Zwei weitere Ausgestaltungen des Siebdesigns sind aus 3 ersichtlich. Zuerst ist der ununterbrochene Schussverlauf der Schüsse A und B in der papierseitigen Schicht zusammengenommen der gleiche wie bei den benachbarten Schüssen 29 und 30 der papierseitigen Schicht, und der Verlauf des Schusses 39 der maschinenseitigen Schicht ist ganz anders. Zweitens gibt es zwar in jeder Schicht die gleiche Anzahl an Ketten, doch sind die in der papierseitigen Schicht etwas kleiner als die in der maschinenseitigen Schicht.
Bei diesem Sieb ist auch ersichtlich, dass in der papierseitigen Schicht zwei Schüsse zwischen jedem Paar zugehörige Schussbindegarne vorliegen. Dies ist keine Einschränkung: bei einer Leinwandbindung wie dieser sind andere Kombinationen möglich, zum Beispiel nur ein Schuss zwischen jedem zugehörigen Schussbindegarnpaar, wie in 4 gezeigt und nachstehend beschrieben. Weiterhin ist der in Folge durch A und B eingenommene ununterbrochene Schussverlauf in Passung mit beiden benachbarten Schüssen, so dass das gesamte Bindungsmuster nicht erkennbar unterbrochen ist.
Die 4 und 5 zeigen die beiden Flächen eines Verbundsiebs: 4 zeigt die papierseitige Schicht und 5 zeigt die maschinenseitige Schicht. Die papierseitige Schicht ist wiederum eine Leinwandbindung und die maschinenseitige Schicht ist eine Atlasbindung mit 4 Webfächern/8 Rapports. In diesen Figuren sind die Garne wie folgt bezeichnet.
Das zugehörige Schussbindegarn A ist hell schattiert gezeigt und das zugehörige Schussbindegarn B ist dunkel schattiert gezeigt. 51–56 sind Schüsse der papierseitigen Schicht und 61–66 sind Schüsse der maschinenseitigen Schicht. 41–48 sind Ketten der papierseitigen Schicht und 71–78 sind Ketten der maschinenseitigen Schicht.
Aus diesen beiden Figuren gehen mehrere Merkmale dieser Erfindung hervor.
Die Wechselpunkte zwischen den beiden Elementen, welche ein zugehöriges Schussbindegarnpaar ausmachen, müssen nicht in dem Bindungsmuster der papierseitigen Schicht versetzt sein. In 4 sind für die Schusspaare A, B zwischen den Schüssen 52, 53 und zwischen den Schüssen 53, 54 die Segmentenden nicht versetzt und treten bei den Ketten 44 und 48 auf. Bei all den anderen gezeigten Schusspaaren A, B sind die Segmentenden zu jeder Seite jedes Schusses um zwei Ketten versetzt: zum Beispiel von Kette 42 zu Kette 44 an jeder Seite des Schusses 55.
In 5 sind die Verwebstellen zwischen den Paaren der Schüsse A, B mit den folgenden Ketten der maschinenseitigen Schicht regelmäßig beabstandet und alle Paare der Schüsse A, B haben in der Verbundformiersiebbindung den gleichen Verlauf. Für alle Paare der Schüsse A, B ist der nächste benachbarte Verwebpunkt entweder einen Schuss entfernt, z.B. zur Seite des Schusses 63, oder vier Schüsse entfernt, z.B. an den Ketten 52, 56 zwischen den Schüssen 62, 63. Wenn die Schüsse A, B nicht versetzt sind, bilden die Verwebpunkte ein in etwa quadratisches Muster, wie in der Mitte von 5, oder ansonsten ein in etwa rautenförmiges Muster.
Ein Vergleich der 4 und 5 zeigt zuerst, dass die maschinenseitige Schicht in 5 eine viel gröbere Bindung als die papierseitige Schicht von 4 aufweist. Ein ähnlicher Unterschied ist auch in 3 ersichtlich. In dem in den 4 und 5 gezeigten Sieb sind die Garndurchmesser:
Ketten: papierseitige Schicht, 0,147 mm Durchmesser, maschinenseitige Schicht 0,129 mm × 0,190 mm;
Schüsse: papierseitige Schicht, 0,127 mm Durchmesser; Schüsse A, B, 0,104 mm Durchmesser; maschinenseitige Schicht 0,218 mm Durchmesser.
Bei diesem Sieb sind daher die zugehörigen Schussbindepaare etwas kleiner als die gewöhnlichen Schüsse. Zweitens sind zwar die Kettenzahlen in den beiden Schichten gleich, doch sind die Schusszahlen anders. In jeder Schicht liegen acht Ketten in der Strecke X vor, aber während es in 4 in der Strecke Y nur zwei Schüsse gibt, gibt es in 5 in der Strecke Y nur einen Schuss. Somit ist unter Berücksichtigung, dass nur ein Paar Schüsse A, B als nur ein Schuss zählt, das Schussverhältnis zwischen der papierseitigen Schicht in 4 und der maschinenseitigen Schicht in 5 2:1.
In den 6–11 werden weitere Querschnitte gezeigt.
In 6 sind die Segmentlängen gleich und sowohl der ununterbrochene Schussverlauf als auch der Schuss W sind in einer 2 × 2-Würfelbindung gewebt. Die Schüsse A, B stehen in Passung zu den benachbarten Schüssen, um ein optisch anscheinend ununterbrochenes Muster auf der papierseitigen Fläche zu liefern. Dieses Sieb ist eine Bindung mit 24 Webfächern und verwendet typischerweise einen 1 × 3-Kreuzköper oder eine 6 × 12-Bindung (siehe Barrett, US 5,544,673 ) als maschinenseitige Schicht.
In 7 sind die Segmentlängen ungleich, mit Segmentlängen von 4 und 2 Ketten. Sowohl der Schuss W als auch der ununterbrochene Schussverlauf sind zu einer Leinwandbindung gewebt, wobei der ununterbrochene Schussverlauf in Passung mit den benachbarten Schussgarnen steht, um ein optisch anscheinend ununterbrochenes Muster auf der papierseitigen Fläche zu bieten. Dieses Sieb ist eine Bindung mit 12 Webfächern und verwendet typischerweise einen 1 × 2-Köper oder einen Kreuzköper mit 2 Webfächern als maschinenseitige Schicht.
In 8 sind die Segmentlängen ungleich, mit Segmentlängen von 6 und 4 Ketten. Sowohl der Schuss W als auch der ununterbrochene Schussverlauf sind zu einer Leinwandbindung gewebt, wobei der ununterbrochene Schussverlauf in Passung mit den benachbarten Schussgarnen steht, um ein optisch anscheinend ununterbrochenes Muster auf der papierseitigen Fläche zu bieten. Dieses Sieb ist eine Bindung mit 20 Webfächern und verwendet typischerweise einen 1 × 4-Köper oder einen Kreuzköper als maschinenseitige Schicht.
In 9 sind die Segmentlängen gleich und betragen beide 6 Ketten. Sowohl der Schuss W als auch der ununterbrochene Schussverlauf sind zu einem 1 × 2-Köper gewebt. Wie gezeigt steht der benachbarte Schuss in Passung mit dem ununterbrochenen Schussverlauf; um die Passung aufrechtzuerhalten, muss der Schuss auf der anderen Seite des ununterbrochenen Schussverlaufs zum Beispiel unter Kette 3 verlaufen.
Alternativ werden, wie in 10 gezeigt, die papierseitigen Schüsse als Leinwandbindung gewebt; dann liegt überhaupt keine Passung zu dem ununterbrochenen Schussverlauf vor. Diese Siebe sind Bindungen mit 24 Webfächern und verwenden typischerweise einen 1 × 3-Kreuzköper oder eine 6 × 12-Bindung (siehe Barrett US 5,544,673 ) als maschinenseitige Schicht.
In 11 sind die Segmentlängen gleich und beide sind 4 Ketten. Der Schuss W ist als Leinwandbindung gewebt und der ununterbrochene Schussverlauf ist als 2 × 2-Würfelbindung gewebt. Dies hat zwei Folgen: es kann keine Passung zwischen dem ununterbrochenen Schussverlauf und den benachbarten Schüssen geben und zwischen den Teilen des ununterbrochenen Schussverlaufs gibt es zwei Ketten 3, 4 und 7, 8 an jedem Wechselpunkt. Dieses Sieb ist eine Bindung mit 16 Webfächern und verwendet typischerweise einen 1 × 3-Kreuzköper als maschinenseitige Schicht.
VERGLEICHSBEISPIEL
Ein Verbundformiersieb, welches Paare zugehöriger Schussbindegarne enthält, wurde als Testsieb mit einem herkömmlichen Verbundsieb verglichen, welches unter Verwendung zusätzlicher Schussbindegarne gewebt wurde. Beide Siebe verwendeten rund Kettgarne mit einem Durchmesser von 0,150 mm in der papierseitigen Schicht und eine rechteckige Kette von 0,129 mm × 0,190 mm in der maschinenseitigen Schicht. Die in jedem Sieb verwendeten Schussgrößen und die Bindungskonstruktionen der papierseitigen und maschinenseitigen Schicht werden in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführt; das Testsieb wurde gemäß 4 gewebt.
TABELLE 1: HERKÖMMLICHES SIEB VERGLICHEN MIT VORLIEGENDER ERFINDUNG
Tabelle 2 liefert einen Vergleich zwischen den Eigenschaften der beiden Siebe. Die in Tabelle 2 genannten Werte wurden unter Verwendung von Standardmessverfahren erhalten.
TABELLE 2: VERGLEICH DER SIEBEIGENSCHAFTEN
In Tabelle 2:
"Papierseitige Schicht" bedeutet die eigenständige Bindungsstruktur, welche die Seite des Siebs umfasst, auf welchem das Papier ausgebildet wird;
"Maschinenseitige Schicht" bedeutet die eigenständige Bindungsstruktur, welche die Seite des Siebs umfasst, welche in Kontakt mit den Auflageflächen der Formierpartie steht;
"MR" bedeutet Maschinenrichtung und
"QR" bedeutet quer zur Maschinenrichtung.
Bei Tabelle 2 sollte beachtet werden, dass die Anzahl der Schussgarne pro cm in der papierseitigen Schicht des Testsiebs durch Zählen der Paare der zugehörigen Schussbindegarne als ein Garn, nicht als zwei, berechnet wird.
Aus den Tabellen 1 und 2 geht hervor, dass das herkömmliche Sieb und das Testsieb bezüglich des Bindungsdesigns der papierseitigen Schicht, der Kett- und Schussgarnmaße und der Kettgarnzahl vergleichbar sind. Die papierseitige Leinwandbindungsstruktur des Testsiebs weist jedoch eine um 30% höhere Schussgarnzahl als die papierseitige Leinwandbindungsstruktur des herkömmlichen Siebs auf und die maschinenseitige Schicht weist eine um 36% niedrigere Schussgarnzahl aufgrund der Verwendung eines Schusses mit einem verhältnismäßig größeren Durchmesser auf. Das Verhältnis der Anzahl des Schusses der papierseitigen Schicht zum Schuss der maschinenseitigen Schicht des Testsiebs beträgt 3:1, während das des herkömmlichen Siebs bei etwa 1,5:1 liegt. Diese Merkmale des Testsiebs bieten eine Reihe von zusätzlichen und unerwarteten Vorteilen.
Erstens weist das Testsieb einen höheren Elastizitätsmodul und eine geringere seitliche Schrumpfung als das herkömmliche Sieb auf, welcher als prozentuale Verringerung der Breite pro Einheit ausgeübter Spannung in Maschinenrichtung definiert ist. Das Testsieb ist um 21% beständiger gegenüber Schmälerwerden, was durch die gemessenen Werte der seitlichen Schrumpfung nachgewiesen wird, und weist einen Elastizitätsmodul auf, der um 10% größer ist. Die Verringerung der seitlichen Schrumpfung bei dem Testsieb ist zum Teil auf die Verwendung eines Schusses eines verhältnismäßig größeren Durchmessers in der maschinenseitigen Schicht zurückzuführen. Der größere Elastizitätsmodul des Testsiebs bedeutet, dass es gegenüber Dehnen beständiger als das herkömmliche Sieb ist.
Zweitens ist die Steifigkeit des Testsiebs in QR um 50% und in MR um 83% größer als beim herkömmlichen Sieb, was die Fähigkeit des Testsiebs verbessert, bei Betrieb der Papiermaschine flacher aufzuliegen und keine Welligkeit zu zeigen.
Drittens weist das Testsieb eine hohe Schussgarnzahl der papierseitigen Schicht (91 pro cm verglichen mit 70 pro cm beim herkömmlichen Sieb) auf, was diesem Sieb einen viel höheren Entwässerungsindex, Faserunterstützungsindex und geringere Rahmenlänge als beim herkömmlichen Sieb gibt. Der Entwässerungsindex, der Faserunterstützungsindex und die Rahmenlänge sind allesamt wichtige Eigenschaften von Formiersieben von Papiermaschinen, welche deren Entwässerungsfähigkeit, Retention, Blattfreigabe, Siebreinigungsvermögen und Papierqualität, vor allem Glätte, betreffen.
Der Entwässerungsindex ist eine dimensionslose Zahl, welche von Johnson (Pulp & Paper Canada, 85 (6), T167–T172 (1984) definiert wurde und ein relativer Indikator des Vermögens des Siebs ist, Wasser aus der ihm auf der Maschine zugeführten Suspension abzuleiten. Die um 22% höheren Entwässerungsindexzahlen des Testsiebs zeigen, dass es gegenüber dem herkömmlichen Sieb eine verhältnismäßig bessere Formiersiebentwässerung bietet.
Der Faserunterstützungsindex (FSI), auch eine dimensionslose Zahl, definiert von Beran (TAPPI, 62 (4), 39 (1979)) beschreibt das relative Maß an Unterstützung, das das Sieb den Zellstofffasern in der Suspension bietet. Der um 20% höhere FSI des Testsiebs zeigt, dass es eine verhältnismäßig bessere Unterstützung für die Zellstofffasern in der Zellstoffsuspension bietet, was daher zu einer verbesserten Blattfreigabe von dem Formiersieb und zu Glätte des Papierbogens führt.
Die Rahmenlänge des Siebs ist die durchschnittliche Länge in (Maschinenrichtung der durch die oberste Fläche der Bindung der papierseitigen Schicht ausgebildeten Siebmaschenöffnungen, wie von Kufferath (Pulp & Paper Canada, 80 (8), T244 (1979)) definiert. Das Gewebe der papierseitigen Schicht des Testsiebs weist eine viel kürzere Rahmenlänge als das herkömmliche Sieb auf, was zeigt, dass es ausgezeichnete Faserretention bieten sollte.
Es wurden Handmuster unter Verwendung von wiederaufbereitetem Computerpapier und mit einem Flächengewicht von etwa 26 g/m2 sowohl an dem herkömmlichen Sieb als auch an dem Testsieb mit Hilfe einer Schwerkraftvorrichtung gebildet, welche in den abgelagerten Fasern eine Ausrichtung in Maschinenrichtung induziert. Die sich ergebenden Handmuster wurden mit Hilfe sowohl von Durchlicht als auch Auflicht bei kleinem Winkel optisch geprüft. Bei Prüfung mit Hilfe von Durchlicht wiesen die auf dem Testsieb ausgebildeten Handmuster eine wesentlich reduzierte Markierung gegenüber den auf dem herkömmlichen Sieb ausgebildeten Handmustern auf. Bei Prüfung mit Hilfe von Auflicht bei kleinem Winkel wirkten die auf dem Testsieb ausgebildeten Handmuster viel glatter als die auf dem herkömmlichen Sieb ausgebildeten Handmuster. Die beobachteten Verbesserungen bezüglich größerer Glätte und verringerter Markierung, die sich bei den erfindungsgemäß auf dem Testsieb ausgebildeten Handmustern zeigten, können nach angemessener Erwartung gegenüber auf einem herkömmlichen Sieb ausgebildeten Mustern verbesserte Bedruckbarkeitseigenschaften bieten.
Zwar können die erfindungsgemäßen Verbundsiebe zur Bildung eines Formiersiebs entweder als kontinuierlicher Flachlauf und dann gesäumt oder als Rundsieb gewebt werden, doch ist die Verwendung eines kontinuierlichen Flachgewebes bevorzugt.

Claims

Verbundformiersieb, welches nach einem Webmuster mit mindestens 12 Webfächern gewebt ist, wobei das Sieb in Kombination eine papierseitige Schicht mit einer Papierseitenfläche, eine maschinenseitige Schicht und mehrere Paare erster und zweiter Elemente (A, B) aufweist, welche zusammen Paare zugehöriger Schussbindegarne bilden, welche die papierseitige Schicht und die maschinenseitige Schicht binden, wobei: (i) sowohl die papierseitige Schicht als auch die maschinenseitige Schicht zu einem Rapport gewebte Kettgarne und Schussgarne umfasst; (ii) der Rapport in der Papierseitenfläche der papierseitigen Schicht einen Schussgarnverlauf erzeugt, bei welchem die Schussgarne über 1, 2 oder 3 aufeinander folgende Kettgarne der papierseitigen Schicht flottieren; (iii) die Anzahl der Kettgarne in der papierseitigen Schicht gleich der Anzahl der Kettgarne in der maschinenseitigen Schicht ist; und (iv) die Elemente (A, B) jedes Paars zugehöriger Schussbindegarne und die Kettgarne der papierseitigen Schicht abwechselnd durchwirkt sind, so dass sie zusammen einen ununterbrochenen Schussverlauf in dem Webmuster der papierseitigen Schicht einnehmen, wobei die Elemente (A, B) jedes Paars zugehöriger Schussbindegarne so gewebt sind, dass: (a) der ununterbrochene Schussverlauf aus abwechselnd ersten Segmenten und zweiten Segmenten besteht, welche in der Papierseitenfläche durch mindestens ein Kettgarn der papierseitigen Schicht getrennt sind; (b) der ununterbrochene Schussverlauf einen einzigen Rapport aufweist; (c) in jedem ersten Segment des ununterbrochenen Schussverlaufs: (aa) das erste Element (A) des Paars und eine Gruppe Kettgarne der papierseitigen Schicht durchwirkt sind, um das erste Segment des ununterbrochenen Schussverlaufs in dem Webmuster der papierseitigen Schicht einzunehmen; und (bb) das erste Element (A) des Paars über 1, 2 oder 3 aufeinander folgenden Kettgarnen der papierseitigen Schicht flottiert; (d) in jedem zweiten Segment des ununterbrochenen Schussverlaufs: (aa) das zweite Element (B) des Paars und eine Gruppe Kettgarne der papierseitigen Schicht durchwirkt sind, um das zweite Segment des ununterbrochenen Schussverlaufs in dem Webmuster der papierseitigen Schicht einzunehmen; und (bb) das zweite Element (B) des Paars über 1, 2 oder 3 aufeinander folgenden Kettgarnen der papierseitigen Schicht flottiert; dadurch gekennzeichnet, dass (v) die Elemente (A, B) jedes Paars zugehöriger Schussbindegarne so gewebt sind, dass: (a) bei jedem ersten Segment des ununterbrochenen Schussverlaufs zwar das erste Element (A) des Paars das erste Segment einnimmt, das zweite Element (B) des Paars aber mit nur einem Kettgarn der maschinenseitigen Schicht durchwirkt ist; (b) bei jedem zweiten Segment des ununterbrochenen Schussverlaufs zwar das zweite Element (B) des Paars das zweite Segment einnimmt, das erste Element (A) des Paars aber mit nur einem Kettgarn der maschinenseitigen Schicht durchwirkt ist; und (c) ein Kettgarn der maschinenseitigen Schicht pro S/4 Kettgarne der maschinenseitigen Schicht entlang des ununterbrochenen Schussverlaufs durch eines der Elemente (A, B) des Paars abgebunden ist, wobei S die Anzahl der Webfächer des Gewebes und S/4 eine ganze Zahl ist.
Verbundformiersieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass (a) die Elemente (A, B) jedes Paars zugehöriger Schussbindegarne in dem ununterbrochenen Schussverlauf nach einem Rapport durchwirkt sind, welcher Passung zur Webung der papierseitigen Schicht aufweist; (b) die Längen des ersten Segments und des zweiten Segments gleich sind; und (c) alle folgenden ersten und zweiten Segmente in der Papierseitenfläche durch nur ein Kettgarn der papierseitigen Schicht getrennt sind.
Verbundformiersieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen, bei welchen ein Kettgarn der maschinenseitigen Schicht durch eines der Elemente (A, B) eines Paars zugehöriger Schussbindegarne abgebunden ist, entlang des durch jedes Paar zugehöriger Schussbindegarne eingenommenen ununterbrochenen Schussverlaufs durch mindestens drei Kettgarne der maschinenseitigen Schicht getrennt sind.
Verbundformiersieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entweder (a) die nicht bindenden Schussgarne (W) unmittelbar neben einem der Paare zugehöriger Schussbindegarne in der papierseitigen Schicht in dem gleichen Muster, aber nicht in Passung zueinander gewebt sind, und der durch das eine Paar zugehöriger Schussbindegarne eingenommene ununterbrochene Schussverlauf in dem gleichen Muster und in Passung zu einem der benachbarten nicht bindenden Schussgarne (W) gewebt ist; oder (b) beide der benachbarten nicht bindenden Schussgarne (W) in gleichem Muster, aber nicht in Passung zueinander gewebt sind und der von dem einen Paar zugehöriger Schussbindegarne eingenommene ununterbrochene Schussverlauf in einem anderen Muster gewebt ist; oder (c) die Längen des ersten Segments und des zweiten Segments gleich sind und die Elemente (A, B) jedes Paars zugehöriger Schussbindegarne in dem ununterbrochenen Schussverlauf nach einem Rapport durchwirkt sind, welcher Passung zur der Webung der papierseitigen Schicht aufweist; oder (d) die Längen des ersten Segments und des zweiten Segments gleich sind und die Elemente (A, B) jedes Paars zugehöriger Schussbindegarne in dem ununterbrochenen Schussverlauf nach einem Rapport durchwirkt sind, welcher keine Passung mit der Webung der papierseitigen Schicht aufweist.
Verbundformiersieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längen des ersten Segments und des zweiten Segments nicht gleich sind, und dass entweder (a) die Elemente (A, B) jedes Paars zugehöriger Schussbindegarne in dem ununterbrochenen Schussverlauf nach einem Rapport durchwirkt sind, welcher Passung mit der Webung der papierseitigen Schicht aufweist; oder (b) die Elemente (A, B) jedes Paars zugehöriger Schussbindegarne in dem ununterbrochenen Schussverlauf nach einem Rapport durchwirkt sind, welcher keine Passung mit der Webung der papierseitigen Schicht aufweist.
Verbundformiersieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen, bei welchen die Elemente (A, B) jedes Paars zugehöriger Schussbindegarne mit einem Kettgarn der maschinenseitigen Schicht durchwirkt sind, in der Webstruktur der maschinenseitigen Schicht bei einem konstanten Abstand entlang der Kettgarne der maschinenseitigen Schicht beabstandet sind.
Verbundformiersieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Anzahl der Schussgarne der papierseitigen Schicht einschließlich der Paare zugehöriger Schussbindegarne (A, B), wobei ein zugehöriges Schussbindegarnpaar als ein Schussgarn der papierseitigen Schicht zählt, zur Anzahl der Schussgarne in der maschinenseitigen Schicht aus einem Wert in dem Bereich von mindestens 3:2 bis 5:1 gewählt wird.
Verbundformiersieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der zugehörigen Schussbindegarne (A, B) entweder zumindest gleich oder geringfügig größer als der Durchmesser der nicht bindenden Schussgarne (W) der papierseitigen Schicht ist.